Brevet FR3147980A1 — publié le 20241025

Un véhicule (V) comprend un plancher (PV), une batterie (BV), et une structure (SZ) comportant des zones de vide communicantes, intercalée entre les plancher (PV) et batterie (BV) en étant solidarisée fixement au plancher (PV), et participant à au moins une fonction choisie parmi la rigidification du plancher (PV), l’isolation thermique vis-à-vis de la batterie (BV), un transport de fluide de refroidissement, et l’accueil de câble(s) d’alimentation et/ou de commande. Figure 1 VÉHICULE À STRUCTURE SOUS PLANCHER À ZONES DE VIDE COMMUNICANTES ET PARTICIPANT À AU MOINS UNE FONCTION Domaine technique de l’invention L’invention concerne les véhicules comprenant un plancher sous lequel est installée au moins une batterie. Etat de la technique Certains véhicules, généralement de type automobile, comprennent un plancher sous lequel est installée au moins une batterie. Généralement, la batterie est logée dans un bac fermé par un couvercle et constituant avec elle et ce couvercle un ensemble (ou « pack ») de batterie. Le couvercle est généralement solidarisé fixement à une face inférieure du plancher. Le plancher est généralement une tôle conformée dont la rigidité est insuffisante pour la sécurité des passagers comme de la batterie. Par conséquent, actuellement, pour augmenter la rigidité du plancher on est contraint d’utiliser des premières traverses solidarisées sur la face supérieure du plancher et des secondes traverses installées dans le bac de batterie. Or, ces premières traverses, d’une part, réduisent le volume disponible dans l’habitacle et donc nuisent à l’habitabilité car on cherche à minimiser la hauteur de l’habitacle pour limiter la traînée et ainsi réduire la consommation d’énergie motrice, et, d’autre part, complexifient l’architecture de la structure du véhicule et augmentent le coût de cette structure. De plus, les secondes traverses, d’une part, complexifient l’architecture de l’ensemble de batterie et augmentent le coût de ce dernier, et, d’autre part, réduisent le volume disponible pour les modules de cellules de la batterie, et donc, limitent notablement la capacité de stockage de la batterie et donc l’autonomie kilométrique du véhicule. Par ailleurs, on est généralement contraint de rapporter sur la face supérieure du plancher au moins un tunnel pour protéger des conduits dans lesquels circule un fluide de refroidissement et/ou des câbles d’alimentation et/ou de commande, ce qui nuit aussi à l’habitabilité et peut poser problème au niveau de chaque première traverse. D’autre part, lorsque l’on veut assurer une protection thermique de l’habitacle, au moins temporairement, contre l’emballement thermique de la batterie, on est contraint de prévoir au moins une couche d’isolation thermique qui augmente encore plus l’encombrement suivant la direction verticale et nécessite des opérations d’installation qui augmentent le coût du véhicule. L’invention a donc notamment pour but d’améliorer la situation. Présentation de l’invention Elle propose notamment à cet effet un véhicule comprenant un plancher sous lequel est installée au moins une batterie. Ce véhicule se caractérise par le fait qu’il comprend aussi une structure comportant des zones de vide communicantes, intercalée entre le plancher et la batterie en étant solidarisée fixement au plancher, et participant à au moins une fonction choisie parmi une rigidification du plancher, une isolation thermique vis-à-vis de la batterie, un transport de fluide de refroidissement, et un accueil de câble(s) d’alimentation et/ou de commande. Ainsi, selon les besoins, on peut réaliser une structure mono fonction ou multifonctions en choisissant de façon appropriée l’agencement de cette structure et/ou le matériau dans lequel est réalisée cette structure. Le véhicule selon l’invention peut comporter d’autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - sa structure peut participer à au moins deux fonctions choisies parmi la rigidification du plancher, l’isolation thermique vis-à-vis de la batterie, le transport de fluide de refroidissement, et l’accueil de câble(s) d’alimentation et/ou de commande ; - sa structure peut s’étendre sous l’intégralité du plancher ; - sa structure peut être réalisée dans un matériau architecturé ; - sa structure peut être réalisée par injection d’une matière dans un moule ; - en variante, sa structure peut comprendre une sous-structure tubulaire noyée dans un matériau réalisé par une réaction chimique. - dans un premier mode de réalisation, la batterie peut être logée dans un bac qui est solidarisé fixement à une face inférieure de la structure, et le plancher, la structure et le bac peuvent constituer un ensemble préalablement assemblé avant d’être installé dans le véhicule ; - dans un second mode de réalisation, il peut aussi comprendre une plaque d’interface solidarisée fixement à une face inférieure de la structure et constituant avec le plancher et la structure un ensemble préalablement assemblé avant d’être installé dans le véhicule. Dans ce cas, la batterie peut être logée dans un bac comportant un couvercle solidarisé fixement à une face inférieure de la plaque d’interface après l’installation de l’ensemble ; - il peut être de type automobile. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans un plan longitudinal et vertical, une partie d’un premier exemple de réalisation d’un véhicule selon l’invention, illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans un plan transversal et vertical, une partie de l’ensemble, comprenant le plancher, la structure et l’ensemble de batterie du véhicule de la , illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans un plan longitudinal et vertical, une partie d’un second exemple de réalisation d’un véhicule selon l’invention, et illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans un plan transversal et vertical, une partie de l’ensemble, comprenant le plancher, la structure et la plaque d’interface, et de l’ensemble de batterie du véhicule de la . Description détaillée de l’invention L’invention a notamment pour but de proposer un véhicule V ayant une structure SZ à zones de vide ZV communicantes, installée sous un plancher PV, et sous laquelle est installé au moins un ensemble de batterie EB. Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile, Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 3. Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien) comprenant un plancher sous lequel doit être installée au moins une batterie. Sur les figures 1 à 4 la direction X est la direction longitudinale du véhicule V, laquelle est sensiblement parallèle aux côtés latéraux (ou longitudinaux) comportant les portières latérales, la direction Y est la direction transversale du véhicule V, laquelle est perpendiculaire à la direction longitudinale X, et la direction Z est la direction verticale du véhicule V, laquelle est perpendiculaire aux directions longitudinale X et transversale Y. On a schématiquement illustré sur les figures 1 et 3 une partie de premier et second exemples de réalisation d’un véhicule V selon l’invention. Comme illustré, un véhicule V, selon l’invention, comprend au moins un plancher PV, une structure SZ et une batterie BV. Le plancher PV peut, par exemple, être une tôle (éventuellement conformée). Dans ce cas, il peut, par exemple, être réalisé en acier. La (chaque) batterie BV est installée sous le plancher PV. Par exemple, cette (chaque) batterie BV peut être de type cellulaire rechargeable. Dans ce cas, la (chaque) batterie cellulaire rechargeable comprend des cellules de stockage d’énergie électrique, éventuellement électrochimiques (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd), et éventuellement regroupées en modules. Egalement par exemple, une telle batterie cellulaire rechargeable peut être de type basse ou moyenne tension (typiquement au moins 400 V). Comme illustré non limitativement sur les figures 2 et 4, la structure SZ comprend des zones de vide ZV communicantes, et est intercalée entre le plancher PV et la batterie BV en étant solidarisée fixement au plancher PV. Par exemple, cette solidarisation peut se faire par soudage ou collage. De plus, cette structure SZ participe à au moins une fonction qui est choisie parmi la rigidification du plancher PV, l’isolation thermique vis-à-vis de la batterie BV, le transport de fluide de refroidissement, et l’accueil de câble(s) d’alimentation et/ou de commande. On comprendra en effet que, selon l’agencement de cette structure SZ et/ou le matériau dans lequel est réalisée cette structure SZ, elle (SZ) peut permettre, selon les besoins : - de rigidifier le plancher PV (à l’image d’une structure en nids d’abeilles, par exemple), et donc de se passer de premières traverses sur la face supérieure du plancher PV et ainsi d’augmenter l’habitabilité de l’habitacle H sans augmenter la traînée du véhicule V tout en simplifiant l’architecture de la structure du véhicule V, et/ou de secondes traverses dans le bac de batterie BB, et ainsi d’augmenter le volume disponible pour les modules de cellules de la batterie BV en permettant une augmentation de la capacité de stockage de la batterie BV et donc l’autonomie kilométrique du véhicule V, tout en simplifiant l’architecture de l’ensemble de batterie EB, et/ou - d’assurer une isolation thermique au moins temporaire, permettant de protéger les passagers en cas d’emballement thermique de la batterie BV et donc de se passer d’une couche d’isolation thermique rapportée, et ainsi de réduire le coût du véhicule V et l’encombrement de ce dernier (V) suivant la direction verticale Z, et/ou - le transport de fluide de refroidissement lorsque les zones de vide ZV communiquent entre elles de façon ordonnée pour constituer des canaux, soit par l’accueil de conduits fluidiques dans ces canaux, soit par une circulation directe dans ces canaux en l’absence de conduits fluidiques, et ainsi de se passer de tunnel sur la face supérieure du plancher PV, et/ou - l’accueil de câble(s) d’alimentation et/ou de commande lorsque les zones de vide ZV communiquent entre elles de façon ordonnée pour constituer des canaux, et ainsi de se passer de tunnel sur la face supérieure du plancher PV. En d’autres termes, selon les besoins, on peut réaliser une structure SZ mono fonction ou multifonctions. La rigidification concerne ici notamment la tenue aux sollicitations mécaniques en fonctionnement normal, mais aussi une fonction d’absorption d’énergie et réduction de l’intrusion dans l’habitacle H lors d’un choc. De préférence, la structure SZ participe à au moins deux fonctions choisies parmi celles décrites ci-avant, à savoir la rigidification du plancher PV, l’isolation thermique vis-à-vis de la batterie BV, le transport de fluide de refroidissement, et l’accueil de câble(s) d’alimentation et/ou de commande. Mais cela n’est pas une obligation, notamment lorsque l’on veut que la structure SZ ne participe qu’à une seule fonction. On notera que lorsque l’on ne prévoit pas de première traverse sur la face supérieure du plancher PV, ce dernier (PV) peut être éventuellement plat, ce qui permet notamment de simplifier sa réalisation et d’augmenter l’habitabilité dans l’habitacle H. On notera également que les zones de vide ZV peuvent présenter de multiples formes, géométriques ou non. Ainsi, dans l’exemple illustré non limitativement et au moins partiellement sur les figures 2 et 4, les zones de vide ZV ont une section dans le plan YZ de forme carrée. On notera également, comme illustré non limitativement et au moins partiellement sur les figures 1 et 3, que la structure SZ peut s’étendre sous l’intégralité du plancher PV. Mais cela n’est pas une obligation. En effet, elle peut s’étendre sur une partie de la longueur du plancher PV (suivant la direction longitudinale X) et/ou sur une partie de la largeur du plancher PV (suivant la direction transversale Y). On notera également, comme illustré non limitativement et au moins partiellement sur les figures 2 et 4, que la structure SZ peut être réalisée dans un matériau architecturé (parfois appelé en anglais « lattice structure »). Mais cela n’est pas une obligation, notamment lorsque la structure SZ ne doit que rigidifier le plancher PV et/ou qu’assurer une isolation thermique au moins temporaire. On notera également que la structure SZ peut être réalisée par injection d’une matière dans un moule, ou encore par réaction chimique. Cette matière peut être métallique, plastique ou synthétique (éventuellement composite). En variante, la structure SZ peut comprendre une sous-structure tubulaire qui est noyée dans un matériau réalisé par une réaction chimique. C’est par exemple et notamment le cas lorsque ce matériau est une mousse d’aluminium. En fait, comme indiqué plus haut, le mode de réalisation de la structure SZ dépend de la (des) fonction(s) à laquelle (auxquelles) elle doit participer. On notera également qu’au moins deux modes de réalisation du véhicule V peuvent être envisagés. Dans un premier mode de réalisation illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, la batterie BV peut être logée dans un bac BB qui est solidarisé fixement à la face inférieure FIS de la structure SZ. Dans ce cas, le plancher PV, la structure SZ et le bac BB (avec sa batterie BV) constituent un ensemble qui est préalablement assemblé avant d’être installé dans le véhicule V. On notera, comme évoqué plus haut, que le bac BB et la batterie BV constituent un ensemble ES de batterie EB. Ce dernier (EB) n’a pas forcément besoin de comprendre aussi un couvercle CB (tel que celui illustré sur les figures 3 et 4), car la structure SZ peut servir de couvercle si ses dimensions sont suffisamment grandes pour cela. Mais dans ce premier mode de réalisation l’ensemble de batterie EB pourrait comprendre un couvercle CB, et dans ce cas c’est de préférence de dernier (CB) qui est solidarisé fixement à la face inférieure FIS de la structure SZ. Dans un second mode de réalisation illustré non limitativement sur les figures 3 et 4, le véhicule V peut comprendre une plaque d’interface PLI qui est solidarisée fixement à la face inférieure FIS de la structure SZ et qui constitue avec le plancher PV et la structure SZ un ensemble ES’ qui a été préalablement assemblé avant d’être installé dans le véhicule V. Dans ce cas, la batterie BV peut être logée dans un bac BB qui comporte un couvercle CB solidarisé fixement à la face inférieure FIP de la plaque d’interface PLI après l’installation de l’ensemble ES’. On notera, comme évoqué plus haut, que le bac BB, le couvercle CB et la batterie BV constituent ici l’ensemble de batterie EB. Par exemple, la plaque d’interface PLI peut être solidarisée fixement à la face inférieure FIS de la structure SZ par soudage ou collage. Egalement par exemple, la plaque d’interface PLI peut être une tôle (éventuellement conformée). Dans ce cas, elle peut, par exemple, être réalisée en acier. Véhicule (V) comprenant un plancher (PV) sous lequel est installée au moins une batterie (BV), caractérisé en ce qu’il comprend en outre une structure (SZ) comportant des zones de vide (ZV) communicantes, intercalée entre ledit plancher (PV) et ladite batterie (BV) en étant solidarisée fixement audit plancher (PV), et participant à au moins une fonction choisie parmi une rigidification dudit plancher (PV), une isolation thermique vis-à-vis de ladite batterie (BV), un transport de fluide de refroidissement, et un accueil de câble(s) d’alimentation et/ou de commande. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite structure (SZ) participe à au moins deux fonctions choisies parmi ladite rigidification du plancher (PV), ladite isolation thermique vis-à-vis de ladite batterie (BV), ledit transport de fluide de refroidissement, et ledit accueil de câble(s) d’alimentation et/ou de commande. Véhicule selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite structure (SZ) s’étend sous l’intégralité dudit plancher (PV). Véhicule selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ladite structure (SZ) est réalisée dans un matériau architecturé. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite structure (SZ) est réalisée par injection d’une matière dans un moule. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite structure (SZ) comprend une sous-structure tubulaire noyée dans un matériau réalisé par une réaction chimique. Véhicule selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite batterie (BV) est logée dans un bac (BB) solidarisé fixement à une face inférieure (FIS) de ladite structure (SZ), et en ce que ledit plancher (PV), ladite structure (SZ) et ledit bac (BB) constituent un ensemble (ES) préalablement assemblé avant d’être installé dans ledit véhicule (V). Véhicule selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu’il comprend une plaque d’interface (PLI) solidarisée fixement à une face inférieure (FIS) de ladite structure (SZ) et constituant avec ledit plancher (PV) et ladite structure (SZ) un ensemble (ES’) préalablement assemblé avant d’être installé dans ledit véhicule (V), et en ce que ladite batterie (BV) est logée dans un bac (BB) comportant un couvercle (CB) solidarisé fixement à une face inférieure (FIP) de ladite plaque d’interface (PLI) après ladite installation de l’ensemble (ES’). Véhicule selon l’une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu’il est de type automobile.