Brevet FR2807791A1 — publié le 20011019

La présente invention concerne un procédé destiné à limiter les émissions sonores d'un compresseur volumétrique dans un dispositif à pile à combustible, notamment d'un véhicule, lequel procédé comprend les étapes de détermination d'un niveau de bruit de fonctionnement, existant chaque fois au niveau du compresseur volumétrique, et de réglage des bords de commande, du côté refoulement et/ou du côté admission, du compresseur volumétrique en fonction du niveau déterminé du bruit de fonctionnement. L'invention concerne également un dispositif à pile à combustible, notamment d'un véhicule, comportant un compresseur volumétrique et un moyen d'entraînement en liaison active avec celui-ci, dispositif dans lequel il est prévu un moyen de mesure, qui sert à déterminer un niveau de bruit de fonctionnement, existant chaque fois au niveau du compresseur volumétrique, et qui est en liaison active avec une unité de commande, en communication active avec le compresseur volumétrique pour procéder à un réglage des bords de commande, du côté refoulement et/ou du côté admission, en fonction du niveau déterminé du bruit de fonctionnement. Dans les dispositifs connus à pile à combustible, on utilise pour l'alimentation en air, entre autres des compresseurs volumétriques, tels que par exemple des compresseurs à vis, à spirales, à piston, à anneau d'eau ou à chambres multiples, qui sont mis en oeuvre pour des débits volumiques différents et pour des pressions finales de compression différentes. Chaque compresseur volumétrique est, de préférence, entraîné à un nombre de tours variable à l'aide d'un moteur électrique qui lui est activement relié, et/ou à l'aide d'une unité d'expansion, accouplée mécaniquement au compresseur volumétrique. L'inconvénient, lors de l'utilisation de tels compresseurs volumétriques, réside dans l'émission de bruits perturbateurs, qui résultent essentiellement des opérations de compensation, fortement sujettes à des pertes, lors d'une ouverture du côté refoulement de l'espace de travail du compresseur volumétrique, dans la mesure o règnent, dans cet espace de travail, des différences de pression entre une pression finale de compression indiquée et une contrepression appliquée. L'émission sonore dépend, entre autres, de la vitesse de rotation de compression du compresseur volumétrique car, lorsque cette vitesse de rotation augmente, apparaissent des vitesses plus élevées des mouvements de gaz. Les plus grandes pertes de pression, provoquées par des vitesses plus élevées des mouvements de gaz, aboutissent à une augmentation du rapport de compression intérieure dans le compresseur volumétrique car, lors de l'ouverture de la chambre de travail vers le côté refoulement, un processus de poussée ne peut commencer que lorsqu'une telle perte de pression supplémentaire est surmontée. Le but de la présente invention consiste donc à proposer un procédé et un dispositif à pile à combustible du type mentionné au début, et à l'aide desquels on peut limiter les émissions sonores du compresseur volumétrique et ce, d'une manière efficace et fiable. Ce but est atteint, selon la présente invention, par un procédé destiné à limiter les émissions sonores d'un compresseur volumétrique dans un dispositif à pile à combustible, notamment d'un véhicule, lequel procédé est caractérisé par les étapes suivantes: - détermination d'un niveau de bruit de fonctionnement, existant chaque fois au niveau du compresseur volumétrique; - réglage des bords de commande, du côté refoulement et/ou du côté admission, du compresseur volumétrique, en fonction du niveau déterminé du bruit de fonctionnement. Du fait du réglage des bords de commande, du côté refoulement et/ou du côté admission, du compresseur volumétrique en fonction du niveau déterminé du bruit de fonctionnement, on peut obtenir une limitation, ou bien une réduction, efficace et fiable des émissions sonores du compresseur volumétrique. Il en résulte avantageusement, en fonction du réglage des bords de commande, un réglage de la vitesse de rotation, pour l'adaptation au débit volumique, d'un moyen d'entraînement du compresseur volumétrique. Du fait du réglage supplémentaire de la vitesse de rotation d'un moyen d'entraînement, qui est en liaison active avec le compresseur volumétrique, il est possible, d'une part, d'obtenir une limitation efficace de l'émission sonore du compresseur volumétrique et, d'autre part,- d'assurer le refoulement d'un flux volumique désiré d'un comburant à l'aide du compresseur volumétrique. Si, par exemple, dans le cadre de la réduction souhaitée du bruit, on déclenche dans le sens de "plus tard" un réglage des bords de commande du côté admission du compresseur volumétrique, alors le plus faible flux volumique de comburant qui en résulte, peut être compensé dans le compresseur volumétrique, de manière avantageuse, par une augmentation de la vitesse de rotation de compression de celui-ci. On peut ainsi définir, pour l'obtention d'un flux volumique prédéterminé de comburant dans le compresseur volumétrique, une plage de réglage de fonctionnement des bords de commande du côté admission, en tenant compte d'une vitesse de rotation admissible de compression du compresseur volumétrique. De cette manière, il est possible, en fonction du niveau sonore déterminé de fonctionnement, de procéder à un réglage des bords de commande du côté refoulement et/ou du côté admission du compresseur volumétrique, afin d'obtenir une limitation, ou bien une minimisation, efficace de l'émission sonore du compresseur volumétrique et, en même temps, d'assurer, à l'aide d'un réglage adapté de la vitesse de rotation de compression du compresseur volumétrique, un écoulement volumique souhaité du comburant. De préférence, le niveau du bruit de fonctionnement est déterminé au niveau d'un tuyau de refoulement du compresseur volumétrique. Etant donné que le niveau du bruit de fonctionnement du compresseur volumétrique est très facile à déterminer, par des mesures, le tuyau de refoulement du compresseur volumétrique est tout à fait approprié à une détermination fiable et correcte du niveau du bruit de fonctionnement, chaque fois présent. Selon une variante préférée de réalisation, on détermine en outre la température de fonctionnement d'un comburant gazeux dans le tuyau de refoulement du compresseur volumétrique. La température de fonctionnement du comburant gazeux sert, en outre, de grandeur auxiliaire de repère, à l'aide de laquelle on peut faire des déductions quant à la puissance d'entraînement chaque fois nécessaire du compresseur volumétrique. Cette grandeur auxiliaire permet donc de minimiser, favorablement pour le fonctionnement, la puissance d'entraînement du compresseur volumétrique. Une unité de commande reçoit avantageusement des données concernant le niveau du bruit de fonctionnement et elle lance le réglage en conséquence des bords de commande et de la vitesse de rotation du moyen d'entraînement. Une unité de commande est tout particulièrement bien appropriée à l'obtention d'un réglage fiable et rapide des bords de commande et de la vitesse de rotation du moyen d'entraînement, en fonction du niveau du bruit de fonctionnement, chaque fois détecté. L'unité de commande est également en mesure de remplir d'autres fonctions en temps voulu. D'une manière avantageuse, l'unité de commande reçoit des données concernant la température de fonctionnement du comburant gazeux et elle minimise, en fonction de ces données, la puissance d'entraînement requise pour le compresseur volumétrique. Une unité de commande est particulièrement bien adaptée à assurer une coordination de divers paramètres de fonctionnement, de façon favorable au fonctionnement, si bien que la puissance d'entraînement, requise pour le compresseur volumétrique, peut également être minimisée à l'aide de l'unité de commande, en fonction de la température de fonctionnement détectée du comburant gazeux et ce, d'une manière très efficace. L'unité de commande représente donc un centre de coordination, à l'aide duquel on peut favorablement limiter, ou bien minimiser, les émissions sonores d'un compresseur volumétrique dans un dispositif à pile à combustible et/ou réduire, ou bien minimiser, la puissance d'entraînement requise pour le compresseur volumétrique -et ce, d'une manière avantageuse. Ce but est atteint par la présente invention, en ce qu'elle propose également un dispositif à pile à combustible, notamment un véhicule, comportant un compresseur volumétrique et un moyen d'entraînement en liaison active avec celui-ci. Le dispositif à pile à combustible selon l'invention est caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen de mesure, qui sert à déterminer un niveau de bruit de fonctionnement, existant chaque fois au niveau du compresseur volumétrique, et qui est en liaison active avec une unité de commande, en communication active avec le compresseur volumétrique pour procéder à un réglage des bords de commande, du côté refoulement et/ou du côté admission, en fonction du niveau déterminé du bruit de fonctionnement. On peut donc obtenir, à l'aide d'un dispositif à pile à combustible ainsi conçu, les avantages qui ont déjà été énumérés en liaison avec le procédé. Le moyen de mesure est avantageusement placé au niveau du tuyau de refoulement du compresseur volumétrique. En effet, il est possible d'intégrer de façon relativement simple un moyen de mesure au niveau du tuyau de refoulement du compresseur volumétrique afin de déterminer, de manière fiable, un niveau de bruit de fonctionnement. De préférence, l'unité de commande est en liaison active avec le moyen d'entraînement afin de procéder au réglage, pour l'adaptation au flux volumique, de la vitesse de rotation du moyen d'entraînement. A l'aide de l'unité de commande, on peut obtenir un réglage, fiable et tout particulièrement avantageux pour le fonctionnement, de la vitesse de rotation du moyen d'entraînement et, de ce fait, de la vitesse de rotation de compression du compresseur volumétrique, étant donné qu'il est alors possible de traiter différentes données de fonctionnement, telles que par exemple niveau de bruit de fonctionnement, valeurs de réglage des bords de commande du côté refoulement et/ou du côté admission et ce, d'une manière rapide-et fiable afin de pouvoir régler la vitesse de rotation du moyen d'entraînement. Selon une forme préférée de réalisation, l'unité de commande est en liaison active avec un moyen de mesure prévu pour la détermination de la température de fonctionnement d'un comburant gazeux. Le moyen de mesure, servant à la détermination de la température de fonctionnement du comburant gazeux, peut également être placé dans le tuyau de refoulement du compresseur volumétrique. L'unité de commande peut assurer, en fonction de la température détectée de fonctionnement du comburant gazeux, une minimisation avantageuse de la puissance d'entraînement requise pour l'actiornement du compresseur volumétrique, à l'aide d'un réglage correspondant des paramètres de fonctionnement dans le dispositif à pile à combustible. D'autres formes avantageuses de l'invention ressorti- ront mieux de la description. On va, à présent, expliquer plus en détail la présente invention en se référant à un exemple de réalisation et en liaison avec le dessin annexé, dont l'unique figure est un schéma synoptique représentant un dispositif à pile à combustible selon la présente invention. La figure montre, en une représentation schématique, un dispositif à pile à combustible globalement désigné par la référence 10, et présentant une pile à combustible 11, qui comporte une unité formant cathode 12 et une unité formant anode 13. L'unité formant cathode 12 est en liaison active, du côté entrée, avec un compresseur 15 par l'intermédiaire d'un conduit d'amenée de comburant, indiqué par la flèche 14, lequel compresseur est alimenté en comburant, par exemple de l'air, du côté de son entrée à l'aide d'un conduit d'amenée de comburant, désigné par la flèche 29. Le compresseur 15 est plus particulièrement conçu en tant que compresseur volumétrique. L'unité formant anode 13 est reliée, du côté entrée, à un conduit d'amenée de comburant, indiqué par la flèche 16. Deux conduits de gaz d'échappement, représentés par les flèches 18, partent de l'unité formant cathode 12 et de l'unité formant anode 13 de la pile à combustible 11 et vont jusqu'à une unité formant brûleur catalytique 17, qui communique, du côté sortie, avec une unité d'expansion 20, à l'aide d'un conduit de gaz d'échappement, représenté par la flèche 19. A partir de l'unité d'expansion 20, un conduit de gaz d'échappement, qui est indiqué par la flèche 21, mène vers d'autres groupes, non représentés, du dispositif à pile à combustible 10, ou d'autres systèmes. L'unité d'expansion 20 est reliée mécaniquement au compresseur volumétrique 15, au moyen d'une unité formant arbre 22, qui est en liaison active avec un moteur électrique 23. L'unité formant arbre 22 constitue un moyen d'entraînement pour le compresseur volumétrique 15 et l'unité formant arbre 22 peut être actionnée à l'aide de l'unité d'expansion 20 et/ou du moteur électrique 23, qui peut être conçu en outre en tant que générateur. Le compresseur volumétrique 15 présente des bords de commande du côté refoulement et/ou du côté admission, qui sont désignés dans leur ensemble par la référence 30 et qui peuvent être déplacés suivant la flèche à deux têtes 34. Le compresseur volumétrique 15 présente, de préférence, dans le tuyau de refoulement (non montré), un moyen de mesure 24 servant à déterminer un niveau de bruit de fonctionnement, existant chaque fois au niveau du compresseur volumétrique 15 ou bien à proximité immédiate de celui-ci, lequel moyen est relié activement à une unité de commande 28, par l'intermédiaire d'une ligne de transmission de données indiquée par la flèche 25. D'autre part, le compresseur volumétrique 15 comporte, de préférence dans le tuyau de refoulement (non montré), un moyen de mesure 26 destiné à la détection de la température de fonctionnement du comburant gazeux refoulé par le compresseur volumétrique 15, et ce moyen de-mesure est en liaison active avec l'unité de commande 28 par l'intermédiaire d'une ligne de transmission de données, indiquée par la flèche 27. L'unité de commande 28 est, en outre, reliée sur le plan opératoire par les lignes de commande, indiquées sous la forme de flèches à deux têtes 31, 32 et 33, au compresseur volumétrique 15, au moteur électrique 23 et à l'unité d'expansion 20. L'unité de commande 28 est également reliée, par une ligne de commande, représentée par la flèche à deux têtes 35, ou bien par une ligne de transmission de données, à d'autres groupes non représentés du dispositif à pile à combustible , ou d'autres systèmes. Le dispositif à pile à combustible 10 ainsi conçu permet avantageusement de détecter, à l'aide du moyen de mesure 24, un niveau de bruit de fonctionnement chaque fois présent au niveau du compresseur volumétrique 15 et de régler, en fonction du niveau détecté du bruit de fonctionnement et à l'aide de l'unité de commande 28, les bords de commande 30 du côté refoulement et/ou du côté admission du compresseur volumétrique 15. On peut ainsi obtenir une limitation, ou bien une minimisation, avantageuse des émissions sonores pendant le fonctionnement du compresseur volumétrique 15 dans le dispositif à pile à combustible 10. D'autre part, l'unité de commande 28 permet d'effectuer, en fonction du réglage des bords de commande , un réglage, d'adaptation au flux volumique, de la vitesse de rotation de l'unité formant arbre 22 (moyen d'entraînement du compresseur volumétrique 15). De cette manière, on peut assurer, grâce à l'unité de commande 28, une compensation des variations de flux volumique du comburant (air) prévu pour être refoulé par le compresseur volumétrique 15, qui peuvent éventuellement se produire en raison du réglage des bords de commande 30 du côté refoulement et/ou du côté admission du compresseur volumétrique 15. On assure, par conséquent, également lors d'une limitation ou bien d'une réduction -des émissions sonores du compresseur volumétrique 15, que-le compresseur volumétrique 15 puisse fournir en permanence, à la pile à combustible 11, le débit requis de comburant (air). Les paramètres correspondants sont donc adaptés les uns aux autres par l'unité de commande 28, afin d'obtenir un réglage du dispositif à pile à combustible 10, qui soit satisfaisant pour le fonctionnement ou bien pour le rendement et ce, aussi bien en ce qui concerne les émissions sonores que le débit du comburant. Le réglage des bords de commande 30 du côté refoulement et/ou du côté admission du compresseur volumétrique 15 s'effectue alors à l'aide de la ligne de commande 31, en fonction du niveau du bruit de fonctionnement, détecté par le moyen de mesure 24, tandis que le réglage, pour l'adaptation au flux volumique, de la vitesse de rotation de l'unité formant arbre 22 (moyen d'entraînement du compresseur volumétrique 15) est effectué par l'intermédiaire de la ligne de commande, représentée par les flèches à deux têtes 32, 33. La détermination de la température de fonctionnement du comburant gazeux (air) par le moyen de mesure 26 sert à réduire, de manière avantageuse, la puissance d'entraînement requise pour l'actionnement du compresseur volumétrique 15, à l'aide de l'unité de commande 28. Le reste de la structure ainsi que le reste du mode de fonctionnement du dispositif à pile à combustible 10 sont déjà bien connus en soi et ils ne seront donc ni représentés ni décrits ici de manière plus détaillée. Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de limitation des émissions sonores d'un compresseur volumétrique (15), de préférence dans un dispo- sitif à pile à combustible (10), notamment d'un véhicule, caractérisé par les étapes suivantes: - détection d'un niveau de bruit de fonctionnement, existant chaque fois au niveau du compresseur volumétrique (15); - réglage des bords de commande (30), du côté refoulement et/ou du côté admission, du compresseur volumétrique (15) en fonction du niveau détecté du bruit de fonctionnement. 2. Procédé selon la revendication 1, -caractérisé en ce que, en fonction du réglage des bords de commande (30), est effectué un réglage, pour l'adaptation au débit volumique, de la vitesse de rotation d'un moyen d'entraînement (22) du compresseur volumétrique (15). 3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le niveau du bruit de fonctionnement est détecté au niveau d'un tuyau de refoulement du compresseur volumétrique (15). 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, en outre, la température de fonctionnement d'un comburant gazeux est déterminée dans le tuyau de refoulement du compresseur volumétrique (15). 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une unité de commande (28) reçoit des données concernant le niveau du bruit de fonctionnement et procède au réglage adapté des bords de commande (30) et de la vitesse de rotation du moyen d'entraînement (22). 6. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de commande (28) reçoit des données concernant la température de fonctionnement du comburant gazeux et minimise, en fonction de ces données, la puissance d'entraînement requise pour l'actionnement du compresseur volumétrique (15). 7. Dispositif à pile à combustible (10), notamment d'un véhicule, comportant un compresseur volumétrique (15) et un moyen d'entraînement (22) en liaison active avec celui-ci, caractérisé en ce qu'il est prévu un moyen de mesure (24) pour la détection d'un niveau de bruit de fonctionnement, existant chaque fois au niveau du compresseur volumétrique (15), lequel moyen est relié de manière active à une unité de commande (28), qui est en communication active avec le compresseur volumétrique (15) afin de régler les bords de commande (30), du côté refoulement et/ou du côté admission, en fonction du niveau détecté du bruit de fonctionnement. 8. Dispositif à pile à combustible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé.en ce que le moyen de mesure (24) est disposé au niveau du tuyau de refoulement du compresseur volumétrique (15). 9. Dispositif à pile à combustible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de commande (28) est en liaison active avec le moyen d'entraînement (22), afin de procéder au réglage, pour l'adaptation au débit volumique, de la vitesse de rotation du moyen d'entraînement (22). 10. Dispositif à pile à combustible selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité de commande (28) est en liaison active avec un moyen de mesure (26) servant à la détection de la température de fonctionnement d'un comburant gazeux.