Brevet FR3067531A1 — publié le 20181214

Système de stockage d'énergie électrique pour aéronef L'invention concerne un système de stockage d' énergie électrique pour aéronef et un ensemble de distribution d'énergie électrique comprenant un tel système. Un aéronef possède en général un système électrique comprenant un circuit de distribution primaire d'énergie électrique et un circuit de distribution secondaire d'énergie électrique. Lesdits circuits de distribution primaire et secondaire, aussi appelés « boîtiers de distribution primaire ou secondaire », permettent de protéger et de distribuer la puissance électrique provenant de sources internes, telles que des générateurs ou des batteries, ou de sources externes, telles que des unités de puissance, vers des charges utiles ou vers d'autres boîtiers de distribution de l'aéronef. Il est ainsi connu des sources internes comprenant des batteries de type Li-Ion comprenant des cartes électroniques, des éléments de coupure, comme des contacteurs, et des fusibles. Un élément de coupure, tel qu'un contacteur, relié à la batterie permet de protéger ladite batterie en l'isolant électriquement. Cependant, une telle architecture ne permet pas d'optimiser la gestion de la batterie et de manière générale du système de stockage d'énergie électrique. Il existe donc un besoin de fournir un système de stockage d'énergie électrique pour aéronef efficace et ne présentant pas les inconvénients précités. Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un système de stockage d'énergie électrique pour aéronef comprenant au moins une batterie comportant une pluralité de modules de cellules de batterie reliées entre elles au moyen d'un élément de coupure secondaire propre à chaque module de sorte à former la au moins une batterie. Grâce à l'invention, la gestion de la au moins une batterie est optimisée. En effet, la gestion de la batterie se fait par la gestion de l'ensemble des modules formant la batterie. Ainsi, les étapes de 2 maintenance et de réparation sont simplifiées grâce à l'aspect modulaire de l'invention ce qui engendre un gain de coût. La sécurité est renforcée car la batterie peut continuer à fonctionner en isolant tout module présentant un défaut. La charge et la pré-charge de chaque 5 module est également optimisée. Il est même possible de supprimer l'étape de pré-charge des modules. Selon des modes particuliers de l'invention, le système de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toutes les combinaisons possibles : 10 - au moins un des éléments de coupure est un contacteur de type SSPC ; - au moins un des éléments de coupure est disposé dans le module de batterie propre audit élément de coupure ; - au moins un module est protégé par un élément fusible ; 15 - le système de l'invention comprend un moyen de communication configuré pour envoyer une information de délestage hors du système de stockage lorsqu'au moins un module est chargé ; - le système de l'invention comprend au moins un élément de liaison ayant une section transversale telle que le ratio du courant de 20 charge en fonction du nombre de modules est optimisé. L'invention a également pour objet un ensemble de distribution d'énergie électrique comprenant au moins un système de stockage d'énergie électrique selon l'invention et au moins un élément de coupure principal apte à isoler électriquement ledit système. 25 Avantageusement, le système de stockage est connecté à un chargeur. Avantageusement, le chargeur est connecté en parallèle de l'élément de coupure principal. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention 30 apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un mode de réalisation d'un ensemble de distribution selon l'invention ; 3 - la figure 2 est un schéma d'un autre mode de réalisation d'un ensemble selon l'invention. Comme illustré sur les figures, l'ensemble de distribution d'énergie électrique de l'invention 1 comprend au moins un système de 5 stockage d'énergie électrique 3 et au moins un élément de coupure 5 principal apte à isoler électriquement ledit système 3. Le ou les éléments de coupure principale 5 permettent de gérer les protections et l'isolation électrique du système de stockage 3. En particulier, le ou les éléments de coupure permettent de protéger vis-à- 10 vis d'un court-circuit les éléments de liaison, tels que les câbles, reliant les éléments de l'ensemble de l'invention 1 entre eux. Le ou les éléments de coupure principale 5 peuvent être dimensionnés aux courants nominaux traversant le système de stockage 3. 15 Avantageusement, le ou les éléments de coupure peuvent être un ou plusieurs contacteurs de type Solid State Power Controller, dits « SSPC ». Ledit un ou plusieurs contacteurs SSPC peut être intégré et géré par une carte électronique dite « maitre » pouvant gérer d'autres fonctions de l'ensemble de l'invention 1. 20 Un des éléments de coupures 5 peut être associé à un élément fusible 9. Ledit élément fusible 9 peut être calibré pour protéger le système de stockage 3 de l'invention d'un court-circuit. Le système de stockage de l'invention 3 peut être connecté à un chargeur 7 ou à plusieurs chargeurs destinés à charger électriquement 25 ledit système de stockage 3. Le chargeur 7 peut être de manière avantageuse connecté en parallèle d'un élément de coupure principal 5. Le système de stockage 3 de l'invention permet de stocker de l'énergie électrique pour alimenter des charges (non représentées) dans 30 un aéronef (non représenté) par l'intermédiaire de l'ensemble de l' invention. Le système de stockage 3 de l'invention comprend ainsi au moins une batterie comportant une pluralité de modules 11 comprenant des cellules de batterie reliées entre elles au moyen d'un élément de 4 coupure secondaire 13 propre à chaque module 11 de sorte à former la au moins une batterie. Les modules 11 peuvent être reliés entre eux en série et/ou en parallèle. En fonction de l'architecture choisie, il est de manière 5 avantageuse possible de réaliser un vol avec un ensemble de distribution de l'invention 1 présentant un nombre différent de modules 11 si l'énergie requise pour ledit vol est inférieure à la capacité maximale du système de l'invention 3. Il est donc possible de diminuer la masse de l'aéronef pour avoir de meilleures performances. 10 L'invention présente donc l'avantage d'une modularité pouvant être réalisée de manière simple et efficace. De manière avantageuse, le système de l'invention 3 peut limiter le courant circulant en déconnectant un ou plusieurs modules 11. 15 Pour ce faire, le système de l'invention 3 peut comprendre un interrupteur pour déconnecter module par module ou utiliser l'élément de coupure principal 5 pour déconnecter l'ensemble des modules. De manière avantageuse, au moins un des éléments de coupure 13 est un contacteur de type Solid State Power Controller, dit 20 « SSPC ». Ledit contacteur SSPC ne permet pas de couper le courant entrant dans le module. Il permet de connecter les modules 11 non chargés avant la commutation du système de l'invention 3 par le ou les éléments de coupure principaux 5. Ainsi, de manière avantageuse, les éléments de coupure secondaires 13 sont dimensionnés aux courants 25 nominaux traversant lesdits modules 11. En outre, en fonctionnement de charge, un contacteur SSPC par l'intermédiaire de sa résistance interne permet de gérer le courant traversant le module. Ceci permet un gain de temps de charge du système de l'invention, un ralentissement du vieillissement du module 30 et une diminution de la dégradation des cellules. La performance, le coût et la sécurité du système de l'invention en sont améliorés. De préférence, au moins un des éléments de coupure 13 est disposé dans le module 11 propre audit élément de coupure 13. Une telle configuration permet une étape de maintenance réalisée de 5 manière plus sécuritaire par l'opérateur. La sécurité est ainsi améliorée De préférence, le système de l'invention 3 comprend un moyen de communication ou d'envoi d'information (non représenté) configuré 5 pour envoyer une information de délestage hors du système de l'invention 3 lorsqu'au moins un module 11 est chargé ou surchargé. Ceci permet de réduire la consommation dudit système de l'invention 3. Comme représenté sur la figure 2, au moins un module 11 est 10 protégé par un élément fusible 19. Les éléments fusibles 19 peuvent être disposés en série de l'ensemble des modules 11 disposés en parallèle afin de protéger l'ensemble du système de stockage 3. Ledit élément fusible 19 peut être, typiquement un câble, 15 permettant de relier ledit système de l'invention 3 aux autres éléments de l'ensemble de l'invention 1. Ledit élément fusible 19 peut être calibré au niveau de la puissance du module 11 et d'un élément de liaison 21 choisi, typiquement un câble, permettant de relier ledit système de l'invention 20 3 aux autres éléments de l'ensemble de l'invention 1. Ledit élément fusible 19 réalise ainsi la protection de chaque module 11. L'ensemble formé par l'élément fusible, 19, les modules 11 est l'élément de coupure 13 disposés en série est monté en parallèle afin de réaliser le système de stockage 3. Le nombre de branchement en parallèle peut 25 dépendre de la puissance attendue. De préférence, le système de l'invention 3 comprend au moins un élément de liaison 21 ayant une section transversale telle que le ratio du courant de charge en fonction du nombre de modules est optimisé. Autrement dit, l'élément de liaison 19 de chaque module 30 peut être calibré au maximum du gabarit courant de la charge et du nombre de modules. Ainsi, de manière avantageuse, la section des éléments de liaison de chaque module est réduite. Ceci permet de réduire les coûts par la réduction de la section de l'élément de liaison et du calibre du 6 fusible, de faciliter l'intégration des éléments de liaison et donc de l'aéronef et de limiter la masse. En outre, en cas de délestage des charges, les coupures de tension sont évitées. En fonctionnement, lors de la pré-charge, le système de 5 l'invention 3 peut connecter un seul module 11. Les capacités des autres modules se chargent alors à courant limité via ledit seul module. La commutation des autres modules chargés se fait à un courant sensiblement nul. De ce fait, la pré-charge de tous les modules peut 10 être de manière avantageuse supprimée permettant un gain de coût et de masse. De même en fonctionnement de charge, le système de l'invention peut optimiser la charge des modules en chargeant module par module. Ainsi le système de l'invention peut choisir de commencer 15 la charge par le module le plus déchargé, le moins déchargé ou en parallèle. Lors d'une maintenance d'un module, le système de l'invention peut réaliser une charge simplement sur le ou les modules chargés. En outre, ledit système de l'invention permet de tester 20 unitairement et d'isoler un module défectueux. Pour ce faire, en cas de défaut détecté en fonctionnement, une interruption d'un l'élément de coupure principal est nécessaire pour déconnecter ledit module défectueux. Une telle commutation rapide permet de réaliser cette action sans impacter le fonctionnement de 25 l'aéronef puisque le système de l'invention REVENDICATIONS1. Système de stockage (3) d'énergie électrique pour aéronef comprenant au moins une batterie comportant une pluralité de modules (11) de cellules de batterie reliées entre elles au moyen d'un élément de coupure secondaire (13) propre à chaque module (11) de sorte à former la au moins une batterie. 2. Système (3) selon la revendication 1, dans lequel au moins un des éléments de coupure (13) est un contacteur de type SSPC. 3. Système (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un des éléments de coupure (13) est disposé dans le module (11) de batterie propre audit élément de coupure (13). 4. Système (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel au moins un module (11) est protégé par un élément fusible (19). 5. Système (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant un moyen de communication configuré pour envoyer une information de délestage hors du système de stockage (3) lorsqu'au moins un module (11) est chargé. 6. Système (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un élément de liaison (21) ayant une section transversale telle que le ratio du courant de charge en fonction du nombre de modules est optimisé. 7. Ensemble de distribution (1) d'énergie électrique comprenant au moins un système de stockage d'énergie électrique (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et au moins un élément de coupure principal (5) apte à isoler électriquement ledit système (3). 8. Ensemble (1) selon la revendication précédente, dans lequel le système de stockage (3) est connecté à un chargeur (7). 9. Ensemble selon la revendication précédente, dans lequel le chargeur (7) est connecté en parallèle de l'élément de coupure principal (5).