Brevet FR2556444A1 — publié le 19850614

L'invention concerne un procédé de remplissage automatique d'un réservoir d'hydrogène liquide de véhicu- le automobile dans lequel on raccorde le réservoir à une conduite d'amenée de l'hydrogène liquide ainsi qu'à une conduite de retour de l'hydrogène gazeux. L'invention concerne en outre un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, qui comprend une conduite de remplissage comprenant elle-même une conduite d'amenée de l'hydrogè- ne liquide et une conduite de retour de l'hydrogène ga- zeux et qui peut être raccordée à joint étanche à une tu- bulure de réservoir prévue sur le véhicule automobile. De tels dispositifs de remplissage du réservoir d'un véhicule automobile alimenté à l'hydrogène liquide sont connus, par exemple, par les documents suivants: Hydrogen Energy System, Proceedings of the 2nd World Hydrogen Energy Conference, held in Zurich, Switzerland 21-24 Août 1978, volume 4, pages 1917 à 1928. Int. J. Hydrogen Energy, volume 7, n0 8, pages 661 à 669. DFVLR-Nachrichten, fascicule 34, pages 26 à 33. Dans le cas de ces dispositifs, plusieurs opera- tions sont déclenchées successivement au poste de ravi- taillement fixe lors du remplissage du réservoir, par une commande appartenant à ce poste, par exemple, l'éta- blissement du vide dans la conduite de remplissage, l'alimentation de la conduite de remplissage en hydrogè- ne liquide et la vidange de la conduite de remplissage après l'opération de remplissage. Ces opérations sont es- sentiellement commandées par la manoeuvre de différentes vannes dans un réseau de conduites. Dans les procédés connus, on raccorde la conduite de remplissage à une tu- bulure correspondante prévue sur le véhicule automobile, la conduite d'amende de l'hydrogène liquide et la condui- te de retour de l'hydrogène gazeux débouchant alors di- rectement dans le réservoir d'hydrogène du véhicule. Dans ces dispositifs déjà connus, il n'est pas possible d'obtenir un remplissage entièrement automati- que du réservoir et, en particulier, on se heurte à des difficultés en ce qui concerne le refroidissement des conduites situées à bord du véhicule. L'invention se donne pour but de perfectionner un procédé du genre en question de telle manière qu'il se produise également un refroidissement dans le véhicu- le avant que l'hydrogène liquide ne soit introduit dans le réservoir du véhicule. Selon l'invention, ce problème est résolu dans un procédé du genre décrit au début par le fait qu'avant le début du remplissage du réservoir d'hydrogène liqui- de, on relie la conduite d'amenée de l'hydrogène liquide solidaire du véhicule automobile à la conduite de retour de l'hydrogène gazeux et on fait circuler de l'hydrogène liquide dans ces conduites pour les refroidir et par le fait que ce n'est qu'après le refroidissement que l'on relie la conduite d'amenée de l'hydrogène liquide au ré- servoir d'hydrogène liquide. Ce problème est par ailleurs résolu par un dis- positif du genre décrit au début, qui est caractérisé par une conduite de dérivation qui est située à bord du véhicule automobile, qui relie la conduite d'arrivée de l'hydrogène liquide à la conduite de retour de l'hydrogè- ne gazeux et par des vannes de fermeture à commande élec- trique, intercalées, l'une dans la conduite d'amenée de l'hydrogène liquide, en aval du piquage de la conduite de dérivation, et l'autre dans la conduite de dériva- tion. Grâce à ces dispositions, au début de l'opéra- tion de remplissage du réservoir, l'hydrogène liquide n'est pas introduit dans le réservoir du véhicule mais, au contraire, il parvient dans la conduite de retour d'hydrogène gazeux, par l'intermédiaire d'une conduite de dérivation, juste avant l'entrée dans le réservoir d'hydrogène liquide. De cette façon, la conduite d'ame- née de l'hydrogène liquide aussi bien que la conduite de retour de l'hydrogène gazeux sont suffisamment refroi- dies. Ce n'est que lorsque ce refroidissement s'est pro- duit que la communication entre la conduite d'amenée de l'hydrogène liquide et le réservoir du véhicule est ou- verte, de sorte que l'opération proprement dite du rem- plissage de réservoir peut commencer. Dans cette construction, il peut encore être prévu d'agencer des vannes, également à commande électri- que, dans la conduite de retour de l'hydrogène gazeux, en amont et en aval du débouché de la conduite de dériva- tion. Selon une construction préférée, une conduite d'alimentation menant au moteur du véhicule est piquée sur la conduite de retour d'hydrogène gazeux, entre les deux vannes. Sous l'effet d'une commande appropriée des vannes agencées de part et d'autre de ce piquage, l'hy- drogène gazeux peut être transporté du réservoir du véhi- cule au moteur par cette conduite pendant le fonctionne- ment du véhicule. Il est particulièrement avantageux d'agencer sur le véhicule une prise électrique pour les câbles de commande qui aboutissent aux vannes. Dans un premier exemple préféré de réalisation, il est prévu un câble de commande associé à la conduite de remplissage et pouvant être branché sur la prise et par l'intermédiaire duquel des signaux de commande peu- vent être envoyés aux vannes en provenance de la com- mande prévue au poste de ravitaillement. Dans cette con- figuration, dans laquelle le câble de commande peut être réalisé de manière à être obligatoirement branché sur la prise au moment du raccordement de la conduite de rem- plissage, la commande des vannes situées à brod du véhi- cule peut ainsi être assurée par la commande centrale prévue dans le poste de ravitaillement fixe. Selon un autre exemple de réalisation préférée, il est prévu qu'on peut brancher sur la prise une comman- de à manoeuvre manuelle au moyen de laquelle les vannes peuvent être commandées individuellement. Avec une telle commande, les vannes situées à bord du véhicule peuvent également être commandées de façon appropriée lorsque le poste de ravitaillement ne dispose pas d'une commande ca- pable de fournir les signaux de commande destinés aux vannes montées à bord du véhicule. Il est particulièrement avantageux que les van- nes soient alimentées en énergie par l'accumulateur si- tué à bord du véhicule; pour cela, ces vannes sont de préférence de nature à pouvoir être commandées par la tension du circuit de l'accumulateur. Il est par ailleurs avantageux que, lorsqu'elle est raccordée au véhicule, la conduite de remplissage ac- tionne un commutateur situé à bord du véhicule et qui in- terrompt le circuit d'allumage du véhicule. Ceci garan- tit que le véhicule ne peut pas être mis en marche pen- dant le remplissage du réservoir. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mieux compris à la lecture de la descrip- tion qui va suivre d'un exemple de réalisation et en se référant au dessin annexé, qui est une vue schématique du réseau de conduites prévues à bord du véhicule et qui mènent au réservoir d'hydrogène liquide de ce véhicule. Dans un véhicule 1, qui est simplement indiqué en traits mixtes sur le dessin, se trouve un réservoir d'hydrogène liquide, non représenté sur le dessin, qui est enveloppé d'une façon appropriée par une enveloppe à vide et qui est ainsi isolé de l'environnement. D'une tu- bulure de réservoir 2 prévue à bord du véhicule, part une conduite 3 d'amenée de l'hydrogène liquide qui mène au réservoir d'hydrogène liquide tandis que, de la cham- bre de gaz du réservoir d'hydrogène liquide, part une conduite de retour de l'hydrogène gazeux 4 qui mène à une deuxième tubulure 5 du réservoir. Avant d'atteindre le réservoir d'hydrogène liquide, la conduite 3 d'amende de l'hydrogène liquide et la conduite 4 de retour de l'hydrogène gazeux sont raccordées l'une à l'autre par une conduite de dérivation 6. Une vanne de fermeture 7 à commande électrique est prévue dans la conduite 3 d'amenée de l'hydrogène li- quide en aval du piquage de cette conduite de dérivation 6. Une autre vanne de fermeture 8 à commande électrique se trouve dans la conduite de dérivation 6 et deux van- nes à commande électrique, 9 et 10 respectivement, sont intercalées dans la conduite 4 de retour d'hydrogène gazeux, de part et d'autre du débouché de la conduite de dérivation 6. Entre les deux vannes 9 et 10, est piquée sur la conduite 4 de retour de l'hydrogène gazeux une conduite d'alimentation 11 qui mène au moteur du véhicu- le d'une façon qui n'est pas représentée sur le dessin. Une autre vanne à commande électrique 12 est intercalée dans cette conduite d'alimentation 11. Des câbles de commande 13, 14, 15 et 16 sont respectivement associés aux vannes 7, 8, 9 et 10, tous ces câbles menant à une prise 17 prévue sur la face ex- terne du véhicule et qui est placée à proximité immédia- te des deux tubulures 2 et 5 du réservoir. Une conduite de remplissage 18, qui comprend un tuyau 19 d'amenée de l'hydrogène liquide et un tuyau 20 de retour de l'hydrogène gazeux, peut âtre raccordée à joint étanche aux deux tubulures 2 et 5 du réservoir. Dans l'état raccordé, le tuyau d'amenée de l'hydrogène liquide et la conduite d'amenée de l'hydrogène liquide située à bord du véhicule sont raccordés l'un & l'au- tre à joint étanche et, de même, le tuyau de retour de l'hydrogène gazeux et la conduite de retour de l'hydrogè- ne gazeux située à bord du véhicule sont également rac- cordés l'un à l'autre à joint étanche aux gaz. Pour ga- rantir l'établissement de cette conmunication, on peut prévoir un assemblage à baïonnette ou une autre con- nexion à verrouillage ou à encliquetage, d'une construc- tion connue en soi. Dans la région des deux tubulures 2 et 5 du ré- servoir, se trouve, sur le véhicule, un commutateur 21 qui est actionné par la conduite de remplissage 18 lors- que cette conduite est raccordée aux deux tubulures 2 et du réservoir. Lorsqu'il est actionné, le commutateur 21 interrompt l'amenée du courant de l'accumulateur 23 situé à bord du véhicule à la serrure de contact 23 et à la bobine d'allumage 24 du véhicule, de sorte que le vé- hicule ne peut pas être mis en marche lorsque la condui- te du réservoir y est raccordée. Une conduite de commande 25 peut être connectée à la prise 17; par exemple, il s'agit ici d'une con- nexion enfichable normale. Le câble de commande 25 peut être assemblé à la conduite de remplissage 18 de telle manière que ce câble soit obligatoirement branché sur la prise 17 au moment du raccordement entre la conduite de remplissage et de la tubulure du réservoir. Les câbles de commande 13, 14, 15 et 16 peuvent être reliés par l'intermédiaire de cette prise à une commande prévue dans le poste de ravitaillement fixe et qui n'est pas re- présentéesur le dessin. Par ailleurs, la commande prévue dans le poste de ravitaillement peut être reliée à l'ac- cumulateur 22 du véhicule par l'intermédiaire de la pri- se et du câble de commande 25; à cet effet, un câble d'alimentation 26 relie l'accumulateur 22 à la prise 17. La vanne 12 intercalée dans la conduite d'ali- mentation 11 est actionnée par l'intermédiaire d'une com- mande 27 située à bord du véhicule et qui ferme toujours cette vanne 22 lorsque le moteur est mis à l'arrêt. Pour le remplissage du réservoir du véhicule, on raccorde la conduite de remplissage 12 aux deux tubu- lures 2 et 5 du réservoir et, en même temps, l'action du commutateur 21 a pour effet que le véhicule ne peut pas être mis en marche pendant le remplissage de son réser- voir. En même temps, les cables de commande 13, 14, 15 et 16 et le cable d'alimentation 26 sont connectés à la commande du poste de ravitaillement fixe. Dans cette opération, la commande prévue dans le poste de ravitaillement ferme tout d'abord les vannes 7 et 10 et maintient les vannes 8 et 9 ouvertes. Dans cette position des vannes, on fait le vide dans la con- duite d'amenée de l'hydrogène liquide et dans la condui- te de retour de l'hydrogène gazeux et, ensuite, on les refroidit par une circulation d'hydrogène liquide. Après le refroidissement, les vannes 7 et 10 s'ouvrent tandis que la vanne 8 se ferme. L'hydrogène li- quide parvient alors dans le réservoir d'hydrogène situé à bord du véhicule, en passant par la conduite 3 d'ame- née de l'hydrogène liquide, tandis que l'hydrogène gazeux qui s'est évaporé revient au poste de ravitaille- ment en passant par la conduite 4 de retour de l'hydrogè- ne gazeux. Après l'exécution du remplissage du réservoir, les vannes 7 et 10 se ferment et la vanne 8 s'ouvre. Dans cette position des vannes, on fait le vide dans la conduite d'amenée de l'hydrogène liquide et dans la con- duite de retour de l'hydrogène gazeux et on les remplit d'azote. Ceci termine l'opération de remplissage du ré- servoir et, maintenant, la conduite de remplissage peut à nouveau être séparée des tubulures 2 et 5 du réser- voir. Pour la marche du véhicule, l'hydrogène gazeux est envoyé du réservoir au moteur en passant par les van- nes 10 et 12 qui sont maintenant ouvertes, les autres vannes 7, 8 et 9 restant alors fermées. De cette façon, l'opération de remplissage du réservoir peut se dérouler de façon entièrement automiati- que, la commande des vannes situées à bord du véhicule étant également assurée par la commande prévue dans le poste de ravitaillement. Pour pouvoir actionner les vannes situées à bord du véhicule en cas de besoin, même en l'absence d'une commande de ce type dans le poste de ravitaille- ment, il est prévu une commande 28 à manoeuvre manuelle, qui peut être branchée sur la prise 17 au moyen d'une fiche 29. Cette commande 28 remplace ainsi la commande prévue au poste de ravitaillement. Cette commande 28 com- prend quatre commutateurs 30, 31, 32, 33 qui peuvent être actionnés manuellement indépendamment les uns des autres. Chacun de ces commutateurs est affecté à l'une des vannes 7, 8, 9 et 10 respectivement du véhicule, de sorte que ces vannes peuvent ainsi être actionnées à la main, de la même façon que la commande automatique d'un poste de ravitaillement l'effectue normalement au cours de l'opération de remplissage du réservoir. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art au procédé et au dis- positif qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs, sans pour cela sortir du ca- dre de l'invention. REVENDICATIONS R E V E N D I C A T I O N S 1 - Procédé de remplissage automatique d'un ré- servoir d'hydrogène liquide de véhicule automobile, dans lequel on raccorde le réservoir à une conduite d'amenée de l'hydrogène liquide ainsi qu'à une conduite de retour de l'hydrogène gazeux, caractérisé en ce qu'avant le rem- plissage du réservoir d'hydrogène liquide, on relie la conduite d'amenée de l'hydrogène liquide située à bord du véhicule à la conduite de retour de l'hydrogène ga- zeux et on fait circuler de l'hydrogène liquide dans ces conduites pour les refroidir et en ce que ce n'est qu'après le refroidissement que l'on relie la conduite d'amenée de l'hydrogène liquide au réservoir d'hydrogène liquide 2 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procé- dé selon la revendication 1, comprenant une conduite de remplissage comprenant elle-même un tuyau d'amenée de l'hydrogène liquide et un tuyau de retour de l'hydrogène gazeux, et qui peut être raccordée à une tubulure de ré- servoir prévue sur le véhicule, ce dispositif étant ca- ractérisé par une conduite de dérivation (6) qui relie la conduite (3) d'amenée de l'hydrogène liquide à la con- duite (4) de retour de l'hydrogène gazeux à l'intérieur du véhicule (1) et par des vannes de fermeture (7, 8) à commande électrique, intercalées, l'une dans la conduite (3) d'amenée de l'hydrogène liquide, en aval du piquage de la conduite de dérivation (6), et l'autre dans la con- duite de dérivation (6). 3 - Dispositif selon la revendication 2, carac- térisé en ce que des vannes (10, 9) également à commande électrique, sont intercalées dans la conduite (4) de re- tour de l'hydrogène gazeux, respectivement en amont et en aval du débouche de la conduite de-dérivation (6)o 4 - Dispositif selon la revendication 3, carac- tCrisé en ce qu'une conduite d'alimentation (11) menant au moteur du véhicule (1) est piquée sur la conduite (4) de retour de l'hydrogène gazeux, entre les deux vannes (9, 10). - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 2, 3 et 4, caractérisé en ce que, sur le véhi- cule (1), est agencée une prise électrique (17) destinée à recevoir des câbles de commande (13, 14, 15 et 16 res- pectivement) qui aboutissent respectivement aux vannes (7, 8, 9, 10). 6 - Dispositif selon la revendication 5, carac- térisé en ce qu'à la conduite de remplissage (18), est associé un câble de commande (25) pouvant être branché sur la prise (17) et par l'intermédiaire duquel des si- gnaux de commande peuvent être envoyés aux vannes (7, 8, 9, 10) en provenance de la commande prévue dans le poste de ravitaillement. 7 - Dispositif selon la revendication 5, carac- térisé en ce qu'on peut brancher sur la prise -(17) une commande (28) à manoeuvre manuelle par l'intermédiaire de laquelle on peut commander séparément les vannes (7, 8, 9, 10). 8 - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 7, caractérisé en ce que les vannes (7, 8, 9, 10) sont alimentées en énergie par l'accumulateur (22) prévu à bord du véhicule (1). 9 - Dispositif selon l'une quelconque des reven- dications 2 à 8, caractérisé en ce que, lorsqu'elle est raccordée au véhicule (1), la conduite de remplissage (18) actionne un commutateur (21) qui interrompt le cir- cuit d'allumage du véhicule (1).