Brevet FR2843566A1 — publié le 20040220

Domaine de l'invention La présente invention concerne un système de sécurité pour une installation fonctionnant au gaz pour générer de l'énergie, l'installation étant prévue le cas échéant avec une réserve de gaz au voisi5 nage d'un espace de séjour tout en étant séparée de celui-ci dans l'espace. Etat de la technique De façon générale, l'hydrogène comme source d'énergie prend de plus en plus d'importance à la fois pour les applications fixes et les applications mobiles. Pour la phase transitoire c'est-à-dire aussi long10 temps qu'il n'y a pas de solution totalement satisfaisante au problème de la fabrication par régénération de l'hydrogène, l'infrastructure et le stockage, on envisage également de générer de l'hydrogène par reformage à bord d'un véhicule. Cette solution est par exemple connue selon le document DE- 199 34 649-A1. L'utilisation de l'hydrogène peut se faire à la fois 15 dans un moteur à combustion interne classique ou dans une pile à combustible pour entraîner directement le véhicule. On connaît également des piles à combustible pour d'autres applications que l'entraînement d'un véhicule, comme source d'énergie pour alimenter des accessoires du véhicule. L'utilisation d'un nouveau carburant. De façon générale l'utilisation 20 dans un véhicule d'un nouveau carburant et de plus d'un gaz très volatile comme l'hydrogène présentant un très grand risque d'explosion nécessite le respect de conditions très strictes de sécurité. De plus, il existe de nombreuses associations négatives dans l'utilisation de l'hydrogène qui rendent probable l'acceptation satisfaisante de ce support d'énergie en 25 combinaison avec des concepts de sécurité très poussés et conséquents. Si de l'hydrogène s'échappe de manière incontrôlée, d'un espace contenant non limité en sa partie supérieure, il s'échappe dans l'atmosphère et ne présente pratiquement pas de risque. Mais si l'hydrogène s'accumule dans des enceintes fermées sans pouvoir s'échapper dans l'atmosphère, cela 30 peut aboutir à une concentration dangereuse de gaz, celle-ci pouvant atteindre un niveau tel qu'il existe un risque d'incendie voire d'explosion. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et concerne à cet effet un système du type défini ci-dessus 35 caractérisé en ce que l'installation de sécurité comprend au moins un capteur sensible au gaz installé dans l'enceinte de séjour; le système de sécurité comprend en outre un appareil de commande qui exploite le signal de sortie du capteur; et l'appareil de commande est commandé en fonction de la concentration en gaz constatée par le capteur, pour commander des moyens réduisant la concentration en gaz dans l'espace de sejour. L'invention propose comme solution un système de sécurité 5 simple et sr pour une installation fonctionnant avec un gaz générateur d'énergie, installation pourvue le cas échéant d'une réserve de gaz disposée à proximité d'un espace de séjour mais toutefois séparée de celui-ci. La solution selon l'invention convient notamment pour des installations fonctionnant au gaz générateur d'énergie dans des véhicules fonctionnant 10 au gaz ou des installations complémentaires associées aux véhicules et fonctionnant au gaz. Dans le sens de la présente invention, l'expression fonctionnant au gaz signifie que le véhicule est équipé soit d'un moteur à combustion interne fonctionnant au gaz soit d'une pile à combustible pour l'entraînement du véhicule ou encore d'une pile à combustible assurant 15 l'alimentation en énergie des équipements. Le système de sécurité convient notamment pour des installations du type défini ci-dessus fonctionnant à l'hydrogène. La solution proposée à pour point de départ la détection suffisamment rapide d'une concentration en gaz encore assez faible pour 20 ne pas être dangereuse et permettre la prise de mesure de sécurité évitant que cette concentration en gaz ne s'accroisse pour atteindre la plage dangereuse. Pour cela, et d'une manière particulièrement avantageuse, lorsqu'on décèle de l'hydrogène en dehors de l'habitacle d'un véhicule, on ferme l'habitacle contre la pénétration d'hydrogène. Si de l'hydrogène ga25 zeux arrive dans l'habitacle, par une ventilation forcée, on diminue aussi rapidement que possible la concentration en gaz. Dans des situations particulièrement critiques c'est-à-dire pour une forte concentration en hydrogène gazeux avec risque d'explosion, on coupe l'ensemble de l'installation électrique du véhicule pour éviter 30 qu'il ne se forme la moindre étincelle. Dans toutes les situations à risque les occupants du véhicule seront informés de la situation par des signaux acoustiques et/ou optiques d'une installation d'avertissement. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus 35 détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un véhicule fonctionnant au gaz équipé d'un système de sécurité présenté sous la forme d'un schéma par blocs; - la figure 2 montre un schéma par blocs pour décrire le fonctionnement du système de sécurité selon l'invention. Description des exemples de réalisation La figure 1 montre schématiquement un véhicule de tou5 risme 1 fonctionnant au gaz avec un système de sécurité représenté sous la forme d'un schéma par blocs. La référence 2 désigne un premier capteur en particulier sensible à l'hydrogène gazeux. Le capteur 2 est installé en dehors de l'habitacle, de préférence dans l'enceinte du moteur du véhicule 1. La référence 6 désigne un second capteur également sensible à 10 l'hydrogène. Le capteur 6 est installé de préférence directement dans l'habitacle. La référence 7 désigne un appareil de commande recevant les signaux de sortie des capteurs 2, 6 pour les exploiter. La référence 3 désigne un volet d'air frais servant à l'alimentation en air frais de l'habitable du véhicule 1. La référence 7 désigne des lève-glaces du véhicule 1. La ré15 férence 5 désigne un ventilateur commandant l'alimentation en air de l'habitacle du véhicule 1. Il peut s'agir d'un ventilateur de l'installation de ventilation et/ou climatisation équipant le véhicule 1 en série. La référence 8 désigne un appareil de commande ou un relais qui peut couper l'alimentation électrique centrale du véhicule 1. La référence 8 désigne un 20 appareil de commande ou relais qui permet de couper l'alimentation centrale en courant du véhicule 1. La référence 9 désigne une installation d'avertissement générant des signaux avertisseurs acoustiques et/ou optiques. Les références 3, 4, 5, 7, 8, 9 désignent des composants du système de sécurité également reliés à l'appareil de commande 7. Le fonctionnement du système de sécurité sera décrit ciaprès à l'aide du schéma par blocs présenté à la figure 2. Pour cela on distingue différentes situations de risque. Dans une première situation de risque, le capteur 6 ne signale pas d'hydrogène gazeux dans l'habitacle du véhicule 1 (étape 20). Au contraire, le capteur 2 détecte de l'hydrogène ga30 zeux dans l'enceinte du moteur du véhicule 1 (étape 24). Le signal de sortie du capteur 2 est appliqué à l'appareil de commande 7 qui exploite ce signal et commande le cas échéant les moyens de commutation. Dans le cas normal, l'hydrogène gazeux constaté dans l'enceinte du moteur ne représente pas un risque potentiel trop élevé pour les occupants du véhicule 35 car la forte circulation d'air dans l'enceinte du véhicule 1 assure une dilution rapide de la concentration d'hydrogène gazeux évitant ainsi que ne se produise deux concentrations gazeuses dangereuses. Néanmoins pour éviter tout risque pour les passagers, l'invention prévoit néanmoins (étape ) de commander un volet d'air frais 3 fonctionnant le cas échéant par l'appareil de commande 7 pour couper l'alimentation de l'air extérieur vers l'habitacle du véhicule 1 au moins jusqu'à ce que le signal de sortie du capteur 2 signale qu'il ne détecte plus de l'hydrogène gazeux. De plus on 5 peut commander une installation de signalisation 9 (étape 27) émettant un signal optique et/ou acoustique pour attirer l'attention des passagers sur la situation de risque. Dans une seconde situation de risque, le capteur 6 détecte une concentration dangereuse en hydrogène dans l'habitacle du véhicule 1 10 (étape 20). L'appareil de commande 7 exploite le signal de sortie du capteur 6 et commande soit le ventilateur 5 (étape 21) qui souffle alors de l'air dans l'habitacle et diminue ainsi la concentration nocive en gaz à un niveau non dangereux. De plus l'appareil de commande 7 peut commander des lève-glaces 6 (étape 22) pour ouvrir les vitres du véhicule et permettre de cette manière un échange d'air encore plus rapide. Enfin on peut ouvrir un toit ouvrant et/ou une soupape de sécurité installée au niveau du toit du véhicule 1 dans la mesure o le véhicule 1 est équipé d'une telle installation. A la condition que le capteur 2 ne détecte pas de concentration dangereuse d'hydrogène gazeux dans l'enceinte du moteur du véhicule 1 20 on peut en plus commander le volet d'air frais 3 avec l'appareil de commande 7 pour que le volet prenne sa position d'ouverture maximale. Les moyens exposés ci-dessus permettent de remplacer rapidement l'air dans l'habitacle pour éliminer aussi rapidement que possible la concentration dangereuse en hydrogène gazeux. En plus on commande l'installation 25 d'avertissement 9 comme décrit ci-dessus. Les occupants du véhicule sont ainsi avertis par un signal optique et/ou acoustique de la situation de risque. Dans une troisième situation de risque, les deux capteurs 2, 6 signalent une concentration dangereuse d'hydrogène gazeux à la fois 30 à l'extérieur de l'habitacle et dans l'habitacle du véhicule 1 (étapes 20, 24). Dans ce cas, l'appareil de commande 7 commande d'abord le ventilateur 5 (étape 21) et/ou le lève-vitre 4 (étape 22). En outre le volet d'air frais 3 est commandé (étape 25) pour se mettre en position de fermeture. On évite ainsi que l'air frais enrichi d'hydrogène n'arrive dans l'habitacle. La com35 mande du ventilateur 5 et/ou du lève-vitre 4 permet d'assurer un échange d'air aussi rapide que possible dans l'habitacle pour éliminer aussi rapidement que possible la concentration dangereuse d'hydrogène gazeux. Comme déjà décrit ci-dessus, les occupants du véhicule peuvent être in- formés par l'installation d'avertissement 9 émettant un signal acoustique et/ou optique de la situation de risque (étape 24). Si ni le capteur 2 ni le capteur 6 ne mesurent une concentration nocive d'hydrogène gazeux, l'appareil de commande 7 suppose que la situation de risque a été traitée. 5 Le volet d'air frais 3, le lève-glace 4 et le ventilateur 5 sont ensuite commandés pour reprendre leur position normale. Dans cette position normale, les fenêtres sont en général fermées alors que le volet d'air frais 3 peut être partiellement ouvert. Dans la mesure o le ventilateur 5 ne reçoit pas d'autres signaux de commande, venant par exemple d'un capteur 10 de température non représenté, il sera de nouveau en position de repos. Les moyens décrits ci-dessus permettent un remplacement très rapide de l'air de l'habitacle. On peut ainsi réduire le risque d'une éventuelle concentration d'hydrogène gazeux aussi rapidement que possible et de façon simple. Suivant l'exploitation du risque par l'appareil de commande 7 on peut commander aussi en cas de concentration particulièrement dangereuse d'hydrogène gazeux, l'appareil de commande 8 en plus de l'appareil de commande 7 pour des raisons de sécurité (étapes 23, 26) de manière à couper toute l'alimentation électrique du véhicule 1. Cette coupure se fait avantageusement après un certain temps seulement après que les occupants du véhicule aient été avertis par l'installation d'avertissement 9 de la situation de risque par un signal acoustique ou périodique. Ainsi le conducteur dispose de suffisamment de temps pour dégager en cas de nécessité, le véhicule 1 de la circulation en25 vironnante pour le diriger vers le bas côté de la route et l'arrêter. Le système de sécurité selon l'invention a été décrit cidessus en liaison avec une installation de génération d'énergie associée à un véhicule. Il est évident que la solution selon l'invention peut également s'appliquer à une installation stationnaire de génération d'énergie. 30 NO M E N C LATURE 1. Véhicule 2. Premier capteur 5 3. Volet d'air frais 4. Lève-vitre 5. Ventilateur 6. Second capteur 7. Appareil de commande 8. Appareil de commande / relais 9. Installation d'avertissement ,21, 22 23,24, 25 Etapes du procédé REVENDICATIONS 1 ) Système de sécurité pour une installation fonctionnant au gaz pour générer de l'énergie, l'installation étant prévue le cas échéant avec une reserve de gaz au voisinage d'un espace de séjour tout en étant séparée de celui-ci dans l'espace, caractérisé en ce que l'installation de sécurité comprend au moins un capteur (6) sensible au gaz installé dans l'enceinte de séjour; le système de sécurité comprend en outre un appareil de commande (7) 10 qui exploite le signal de sortie du capteur (6); et l'appareil de commande (7) est commandé en fonction de la concentration en gaz constatée par le capteur (6), pour commander des moyens réduisant la concentration en gaz dans l'espace de séjour. 2 ) Système de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation fonctionnant au gaz pour générer de l'énergie équipe un véhicule (1) et l'espace de séjour est l'habitacle du véhicule (1). 3 ) Système de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation fonctionnant au gaz pour générer de l'énergie est un moteur à combustion interne fonctionnant au gaz et entrainant le véhicule (1). 4 ) Système de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'installation fonctionnant au gaz comportant une source d'énergie pour l'entraînement du véhicule (1) ou comme source d'énergie pour des accessoires du véhicule (1) est une pile à combustible. 30 ) Système de sécurité selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le capteur (6) est installé dans l'habitacle du véhicule (1). 6 ) Système de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que le véhicule (1) comporte un second capteur (2) installé à l'extérieur de l'habitacle du véhicule notamment dans l'enceinte du moteur du véhicule. 7 ) Système de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs (2, 6) sont sensibles à l'hydrogène gazeux. 8 ) Système de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en fonction des signaux de sortie des capteurs (2, 6), l'appareil de commande (7) peut déclencher un appareil de commande (8) pour couper l'alimentation électrique du véhicule (1), agir sur un volet d'air frais (3), un 1o lève-vitre (4), un ventilateur (5) ainsi que sur une installation de signalisation. 9 ) Système de sécurité selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' en mesurant une concentration nocive d'hydrogène gazeux dans l'enceinte du moteur du véhicule (1) par le capteur (2), l'appareil de commande (7) commande au moins le volet d'air frais (3) pour que celui-ci soit en position de fermeture. 100) Système de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en constatant une concentration nocive d'hydrogène gazeux dans l'habitacle du véhicule (1) par le capteur (6), la commande (7) commande au moins un ventilateur (5) et/ou un lève-vitre (4) pour permettre un rem25 placement aussi rapide que possible de l'air dans l'habitacle du véhicule (1). 11 ) Système de sécurité selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' en cas de mesure d'une concentration dangereuse d'hydrogène gazeux à la fois par le capteur (2) et par le capteur (6), l'appareil de commande (7) commande le volet d'air frais (3) pour qu'il soit en position de fermeture et pour que les lève-vitres (4) et/ou le ventilateur (5) soient commandés par l'appareil de commande (7) pour assurer un remplacement d'air aussi ra35 pide que possible de l'habitacle du véhicule (1). 12 ) Système de sécurité selon la revendication 1, rmrnetérisé en ce qu' en constatant une situation de risque par les capteurs (2, 3) et l'appareil de commande (7), celui-ci commande une installation de signalisation qui émet un signal optique et/ou acoustique pour avertir les occupants du véhicule. 13 ) Système de sécurité selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' en fonction du potentiel de risque suivant la concentration de gaz constatée par les capteurs (2, 6), l'appareil de commande (7) coupe en outre l0 l'alimentation électrique du véhicule (1) avec l'appareil de commande (8). 14 ) Système de sécurité selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'interruption de l'alimentation électrique du véhicule (1) se fait de manière 15 temporisée après la commande de l'installation d'avertissement (9).