TITRE DE L’INVENTION : SYSTEME D’APPLICATION D’UNE PROTECTION THERMIQUE DE BATTERIE DE TRACTION BASE SUR UN REVÊTEMENT PULVERISE, PROCEDE ET VEHICULE SUR LA BASE D’UN TEL SYSTEME

La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2206420 déposée le 28.06.2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

L’invention se rapporte au domaine de la sécurité passive des passagers utilisant des véhicules électriques ou hybrides lors d’un emballement thermique de la batterie de traction (ou « thermal runaway » en langue anglaise).

Des solutions au problème d’emballement thermique de batterie ont été divulguées dans l’art antérieur, l’une proposée pour les véhicules de marque Tesla™, basée sur une protection au niveau des cellules de batterie, à l’intérieur du pack batterie.

Malheureusement, cette solution n’est pas réalisable pour les véhicules en production en masse car elle serait trop fastidieuse et consommatrice de temps. En outre, elle n’est pas déclinable pour les types de cellules ou modules développés par le demandeur.

D’autres solutions actuelles sont basées sur la mise en place de couches de protection thermique en tissus TS à l’intérieur d’un bac de batterie LB par un opérateur OP. Ce type de solution peut être illustrée par la figure 1 .

Ces solutions ne sont pas optimales en termes de volume disponible pour les modules batterie et en termes de hauteur de caisse que l’on souhaite avoir la plus faible possible, pour une silhouette donnée.

Par ailleurs, la sévérisation des normes nécessite une augmentation des performances de l’isolation thermique, impliquant une perte de volume du compartiment de la batterie (ainsi qu’une perte d’autonomie), avec un impact sur la hauteur du véhicule.

De plus la solution à base de tissus implique des problèmes de mise en place, car elle est peu ergonomique avec des difficultés d’accès et difficultés sur la répartition des poids pour le collage des tissus. Ainsi, un objectif de l’invention est de palier les défauts de l’art antérieur, et notamment de remédier aux problèmes suivants :

- perte de volume de l’architecture de la batterie pour satisfaire aux exigences réglementaires ;

- mise en place complexe et opérations fastidieuses ;

- allongement de ligne de production et/ou besoin d’équipements supplémentaires pour la mise en oeuvre des solutions de l’art antérieur.

Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant :

- une caisse équipée d’un couvercle de batterie de traction, et

- la batterie de traction, cette batterie s’étendant suivant un axe X horizontal longitudinal, un axe Y transversal orthogonal à l’axe X, et un axe Z vertical orthogonal aux axes X et Y, la batterie de traction comprenant :

- des modules de batterie, montés sous la caisse du véhicule automobile suivant l’axe Z,

- le couvercle de batterie, comportant un logement recevant les modules de batterie,

- un support de fermeture coopérant avec le couvercle de batterie pour fermer le logement par le dessous suivant l’axe Z.

Le couvercle de batterie comprend un revêtement de protection thermique pulvérisé recouvrant le dessus du couvercle de batterie suivant l’axe Z.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce couvercle de batterie comprend en outre un revêtement de protection thermique pulvérisé recouvrant ledit logement avant le montage des modules de batterie dans ledit logement.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce véhicule comprend un produit d’étanchéité sur une surface d’assemblage autour du logement, la surface d’assemblage étant configurée pour coopérer avec le support de fermeture pour fermer le logement par le dessous suivant l’axe Z.

L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant :

- une caisse équipée d’un couvercle de batterie de traction, et

- la batterie de traction, cette batterie s’étendant suivant un axe X horizontal longitudinal, un axe Y transversal orthogonal à l’axe X, et un axe Z vertical orthogonal aux axes X et Y, la batterie de traction comprenant :

- des modules de batterie, montés sous la caisse du véhicule automobile suivant l’axe Z,

- le couvercle de batterie, comportant un logement recevant les modules de batterie,

- un support de fermeture coopérant avec le couvercle de batterie pour fermer le logement par le dessous suivant l’axe Z, le couvercle de batterie comprenant un revêtement de protection thermique pulvérisé recouvrant ledit logement avant le montage des modules de batterie dans ledit logement.

Selon un mode de réalisation de l’invention, le couvercle forme un plancher de la caisse délimitant un habitacle.

Ce plancher est par exemple une tôle en acier embouti, formant ou sur lequel sont soudés des traverses recevant par exemple les sièges conducteur et passagers, et/ou formant un plancher de charge ou cuvette de roue de secours. Il peut être également en aluminium, en matières composites. Ce couvercle constitue alors un élément structurel de la caisse, définitivement solidaire de la caisse et nécessaire à l’assemblage de la caisse, contrairement à un couvercle qui serait rapporté à la caisse assemblée.

Selon un mode de réalisation de l’invention, ce véhicule comprend un produit d’étanchéité sur une surface d’assemblage autour du logement, la surface d’assemblage étant configurée pour coopérer avec le support de fermeture pour fermer le logement par le dessous suivant l’axe Z.

L’invention utilise par exemple un système d’application de la protection thermique pour des modules de batterie d’une batterie de traction d’un véhicule automobile s’étendant suivant un axe X horizontal longitudinal, un axe Y transversal orthogonal à l’axe X, et un axe Z vertical orthogonal aux axes X et Y, les modules de batterie étant configurés pour être montés sous une caisse du véhicule automobile suivant l’axe Z, dans un couvercle de batterie comportant un logement recevant les modules de batterie et étant configuré pour coopérer avec un support de fermeture pour fermer le logement par le dessous suivant l’axe Z, le système d’application comprenant un moyen de levage pour surélever la caisse suivant l’axe Z, caractérisé en ce que le système d’application comprend en outre au moins un bras robotisé comprenant :

- un moyen de pulvérisation d’un revêtement de protection thermique (RP) recouvrant le dessus du couvercle de batterie suivant l’axe Z avant son montage dans la caisse du véhicule ; et/ou

- un moyen de pulvérisation d’un revêtement de protection thermique recouvrant ledit logement avant le montage des modules de batterie dans ledit logement.

En particulier, le système pulvérise un produit visqueux de protection thermique qui répond aux exigences thermiques, acoustiques et vibratoires sur le couvercle du bloc batterie par une opération robotisée existante dans les unités terminales des ateliers de peinture du demandeur. Les étapes de pulvérisation de protection thermique et d’étanchéité pourraient être réalisées au même endroit dans l’unité de production, à la suite l’une de l’autre, grâce à un seul bras robotisé qui combinerait les deux fonctions.

L’invention permet d’avoir les avantages suivants :

- la mise en place de la protection thermique projetée sur le couvercle permet de mieux garantir l’épaisseur et d’optimiser l’architecture batterie par rapport à une solution à tissus ;

- l’épaisseur de produit déposé est adaptable en fonction des exigences locales à l’intérieur du bac de batterie ;

- la mise en oeuvre est plus facile et ergonomique d’autant plus que celle-ci est automatisée à l’aide de robots ;

- la protection thermique peut participer ainsi au traitement acoustique du véhicule de plus en plus prégnant dans un véhicule électrique ;

- la mise en oeuvre et l’industrialisation sont adaptables aux différents modèles de véhicules produits.

L’invention peut utiliser des installations existantes et connues sans utiliser des équipements supplémentaires allongeant la ligne de production.

En outre, le process est automatisable et maîtrisé, et le contrôle qualité à neuf est mieux assuré.

De plus la qualité à l’usage est mieux assurée par rapport à la solution en série quelles que soient les conditions d’usage ; l’invention implique moins de pertes de matière, une recyclabilité potentiellement meilleure (pas besoin de créer une nouvelle filière liée aux isolants thermiques), de meilleures performances vibratoires et de masse. ledit bras robotisé comprend par exemple et en outre, un moyen d’application d’un produit d’étanchéité sur une surface d’assemblage autour du logement, avant le montage des modules de batterie, la surface d’assemblage étant configurée pour coopérer avec le support de fermeture pour fermer le logement par le dessous suivant l’axe Z.

Cela permet d’utiliser le même bras robotisé déjà utilisé en ligne de production pour le produit d’étanchéité, pour pulvériser en outre le revêtement de protection, et ainsi limiter le besoin d’équipements supplémentaires. ledit bras robotisé comprend par exemple une double tête d’application, dont une première partie est configurée pour appliquer le produit d’étanchéité, et une deuxième partie est configurée pour appliquer le revêtement de protection thermique.

Cela permet de limiter le nombre d’étapes sur une ligne de production car le même bras positionné utilise les deux fonctions sans devoir mettre en place une deuxième tête d’un deuxième bras en position.

Ce système d’application comprend par exemple un deuxième bras robotisé comprenant un moyen d’application d’un produit d’étanchéité sur une surface d’assemblage autour du logement, avant le montage des modules de batterie, la surface d’assemblage étant configurée pour coopérer avec le support de fermeture pour fermer le logement par le dessous suivant l’axe Z.

Cela permet de séparer les applications du produit d’étanchéité et du revêtement de protection.

Chacun desdits bras robotisés comprend par exemple une unique tête d’application. Cela permet de simplifier le système d’application.

Ce système d’application s’intégre idéalement dans une chaîne de peinture de véhicule automobile, comprenant un système d’application d’une protection thermique telle que précédemment décrite.

Ce système d’application s’intégre également idéalement dans une chaîne de montage de véhicule automobile, comprenant un système d’application d’une protection thermique lette que précédemment décrit.

L’invention concerne également un procédé d’application d’une protection thermique pour des modules de batterie d’une batterie de traction d’un véhicule automobile au moyen d’un système d’application tel que précédemment décrit, le procédé comprenant les étapes suivantes :

- surélever une caisse du véhicule équipée, à une face inférieure suivant l’axe Z, d’un couvercle de batterie, le couvercle de batterie comprenant, à une face inférieure suivant l’axe Z, un logement pour des modules de batterie ;

- pulvériser, au moyen d’au moins un bras robotisé, un revêtement de protection thermique recouvrant le dessus du couvercle de batterie suivant l’axe Z avant son montage dans la caisse du véhicule ; et/ou un revêtement de protection thermique recouvrant ledit logement avant le montage des modules de batterie dans ledit logement ;

- monter les modules de batterie dans le logement, et fermer le logement au moyen du support de fermeture.

Selon une variante, le procédé de protection thermique comprend en outre l’étape suivante : appliquer un produit d’étanchéité sur une surface d’assemblage autour du logement avant le montage des modules de batterie, au moyen dudit bras robotisé ou d’un deuxième bras robotisé, la surface d’assemblage coopérant avec le support de fermeture pour fermer le logement par le dessous suivant l’axe Z, et dans lequel le montage des modules de batterie est réalisé sur le produit d’étanchéité.

L’invention sera davantage détaillée par la description de modes de réalisation non limitatifs, et sur la base des figures annexées illustrant des variantes de l’invention, dans lesquelles :

- [Fig.1 ] illustre schématiquement une vue dans l’espace d’une mise en place d’un système d’application d’une protection thermique à base de tissus selon l’art antérieur ;

- [Fig.2] illustre schématiquement une vue dans l’espace d’une mise en oeuvre d’un système d’application d’une protection thermique par pulvérisation par un bras robotisé selon un mode de réalisation préféré de l’invention ;

- [Fig.3] illustre schématiquement une vue rapprochée illustrant la mise en oeuvre du système de la figure 2.

L’invention concerne un système d’application d’une protection thermique, pour une batterie de traction BT d’un véhicule automobile. Pour faciliter la description de l’invention, on se réfère à un repère comportant trois axes X, Y, Z dans l’espace, à savoir l’axe X étant horizontal longitudinal, l’axe Y étant transversal orthogonal à l’axe X, et l’axe Z étant vertical et orthogonal aux axes X et Y. Le dessus et le dessous sont définis en référence à l’axe Z.

Dans le cadre de l’invention, la batterie BT est du type monté sous une caisse CV du véhicule automobile suivant l’axe Z, dans un couvercle de batterie CB comportant un logement LB. Le logement LB reçoit les modules de batterie (BT) et est configuré pour coopérer avec un support de fermeture (SF) pour fermer le logement LB par le dessous suivant l’axe Z.

La batterie peut être du type à modules BT ou cellules de batterie.

Selon l’invention, le système d’application comprend un moyen de levage ML pour surélever la caisse CV, et au moins un bras robotisé BR configuré pour pulvériser un revêtement de protection thermique RP.

Le revêtement de protection thermique RP peut être pulvérisé dans le logement LB de sorte à le recouvrir, en particulier par le dessous suivant l’axe Z. La batterie BT peut être ensuite montée dans le couvercle CB.

Le revêtement de protection thermique RP peut être pulvérisé sur le couvercle CB avant de le monter de sorte à le recouvrir par le dessus suivant l’axe Z.

En particulier, le revêtement de protection thermique RP comprend un produit visqueux qui répond aux exigences thermiques, acoustiques et vibratoires dans le domaine des véhicules automobiles. Un tel produit visqueux est par exemple du Loctite™ EA 9400 de la société Henkel.

Sur les figures 2 et 3, on trouve une vue de la caisse CV ferrée et la mise en place de la protection thermique RP et des cordons d’étanchéité PE. Le cordon d’étanchéité PE peut par exemple être une colle de polyuréthane.

Lors du processus de dépôt de la protection thermique RP, la voiture est surélevée, de préférence à une hauteur de 1800 mm comme représenté sur la figure 2. Le moyen pour surélever peut être du type connu en lui-même.

Sur la figure 3, on a une vue du dessous du couvercle CB dans la caisse CV avec l’emplacement du bac batterie vide dans lequel sont supposés être intégrés les modules de batterie BT formant la batterie. Sur cette figure, on peut voir les cordons d’étanchéité PE qui ont été déposés sur une surface d’assemblage disposée aux bords du logement LB, au cours d’une première étape du processus automatisé.

En outre, on peut voir un dépôt du revêtement de protection thermique RP par pulvérisation automatisée. Le produit formant le revêtement de protection RP est pulvérisé sur le dessous du couvercle CB suivant l’axe Z, après la première étape de dépôt des cordons d’étanchéité PE sur une surface d'assemblage.

Le logement LB est refermé par un support de fermeture SF apposé sur la surface d’assemblage pour former un espace étanche.

Dans une variante, les modules de batterie BT sont montés sur le support de fermeture SF et l’ensemble est monté sur le couvercle CB.

Selon les variantes, on peut envisager une protection thermique RP pulvérisée à l’intérieur (en dessous) (préférée) ou à l’extérieur (au-dessus) du couvercle CB.

Par ailleurs, selon les variantes, on peut envisager un robot avec une double-tête d’application TR (préféré) ou deux robots différents à tête d’application simple (unique) pour le dépôt des produits d’étanchéité PE et de protection thermique RP.

De plus, on peut envisager une opération réalisable dans les ateliers de peinture ou de montage.