Brevet FR3104505A1 — publié le 20210618

VEHICULE MUNI D’UN RESERVOIR D’HYDROGENE CONTENANT AU MOINS UN DISPOSITIF DE CONNEXION ELECTRIQUE L'invention a pour objet d’utiliser un réservoir (2) d’hydrogène d’un véhicule tel qu’un aéronef pour protéger au moins un dispositif (4) de connexion électrique lié à au moins un équipement (6, 8) électrique. Au moins un dispositif (4) de connexion est placé dans un réservoir (2) ou dans une enceinte étanche alimentée en hydrogène par un réservoir (2) ou par toute autre source d’alimentation en hydrogène du véhicule. L’utilisation d’un réservoir (2) existant déjà dans le véhicule permet d’éviter le recours à des chambres spécifiques intégrées de manière complexe au dispositif (4) de connexion. Figure 1 VEHICULE MUNI D’UN RESERVOIR D’HYDROGENE CONTENANT AU MOINS UN DISPOSITIF DE CONNEXION ELECTRIQUE La présente invention se rapporte au domaine des dispositifs de connexion électrique dans l’application à un véhicule et plus particulièrement un aéronef comprenant un réservoir d’hydrogène. Un aéronef contient de nombreux circuits électriques et plus particulièrement des commutateurs, interrupteurs, disjoncteurs ou équivalents. Lors de fortes surcharges par exemple, il peut se produire une ionisation de l’air créant un champ dans lequel l’électricité peut circuler et provoquer des arcs électriques indésirables entre les contacteurs du circuit. On connait de la demande de brevet US10102991 un contacteur présentant un contact fixe et un contact mobile disposé dans un réceptacle rempli d’hydrogène fermé hermétiquement. Dans le cas de l’application à l’aéronef, il serait intéressant de pourvoir certains contacteurs d’un tel réceptacle mais cela conduirait à une augmentation importante de la masse qui est un paramètre que l’on cherche à réduire justement notamment en raison de l’augmentation de la consommation de carburant qui croit avec le poids de l’aéronef. La présente invention a pour but de proposer un système permettant d’éviter l’arc électrique au niveau de tels circuits électriques voire plus largement à des dispositifs de connexion tels que décrits plus loin que l’on souhaite protéger tout en évitant d’augmenter le poids du véhicule. A cet effet, la présente invention concerne un véhicule muni d’au moins un réservoir d’hydrogène comprenant au moins un dispositif de connexion électrique lié à au moins un équipement électrique, caractérisé en ce que au moins un dispositif de connexion est placé dans un réservoir d’hydrogène ou dans une enceinte étanche alimentée en hydrogène par un réservoir ou par toute autre source d’alimentation en hydrogène du véhicule. L’utilisation d’un réservoir existant déjà dans le véhicule ou d’une enceinte alimentée en hydrogène permet d’éviter le recours à des chambres spécifiques intégrées de manière complexe au dispositif de connexion. L’invention prévoit au moins l’une des caractéristiques optionnelles suivantes, prises isolément ou en combinaison. Au moins un module est placé dans ledit réservoir ou dans ladite enceinte. L’ensemble des dispositifs de connexion constitutifs d’un système électrique est placé dans ledit réservoir ou ladite enceinte. Des ouvertures sont prévues respectivement dans le réservoir ou l’enceinte pour le passage des éléments permettant la liaison entre le dispositif de connexion et directement ou indirectement les équipements. Le véhicule est un aéronef. Les dispositifs de connexion sont les composants de distribution et protection d’un cœur électrique de l’aéronef. D'autres buts, caractéristiques et avantages ressortiront de la description de l’invention qui va suivre, description donnée à titre d'exemple uniquement non limitatif, en référence aux dessins ci-annexés dans lesquels : est une vue schématique d’un dispositif de connexion entre deux conducteurs électriques associés chacun à plusieurs équipements d’un véhicule, qui est dans l’exemple illustré un aéronef, le dispositif de connexion étant plongé dans un réservoir d’hydrogène dudit aéronef; est une vue schématique de plusieurs dispositifs de connexion entre respectivement deux conducteurs électriques ou un conducteur et une source d’alimentation, chaque conducteur étant associé à plusieurs équipements d’un véhicule, qui est dans l’exemple illustré un aéronef, les dispositifs de connexion étant plongés dans une enceinte étanche alimenté par un réservoir d’hydrogène; est une vue schématique de plusieurs dispositifs de connexion entre respectivement deux conducteurs électriques ou un conducteur et une source d’alimentation, chaque conducteur étant associé à plusieurs équipements d’un véhicule, qui est dans l’exemple illustré un aéronef, les dispositifs de connexion ainsi que les conducteurs électriques étant plongés dans un réservoir d’hydrogène dudit aéronef ; est une vue schématique de plusieurs dispositifs de connexion entre respectivement deux conducteurs électriques ou un conducteur et une source d’alimentation, chaque conducteur étant associé à plusieurs équipements d’un véhicule, qui est dans l’exemple illustré un aéronef, les dispositifs de connexion ainsi que les conducteurs électriques étant plongés dans une enceinte étanche alimenté par un réservoir d’hydrogène dudit aéronef. La présente invention est illustrée dans ce qui suit avec l’exemple d’un aéronef à réservoir 2 d’hydrogène. Cependant, elle ne se limite pas à cette application et peut concerner tout type de véhicule à réservoir d’hydrogène de type automobile, navire, train ou autres. L’hydrogène est utilisé pour alimenter des moteurs assurant la propulsion de l’aéronef ou encore pour le fonctionnement de piles à combustibles assurant l’alimentation en énergie électrique de multiples équipements à bord ou toute autre application. Comme illustré sur la figure 1, le concept de la présente invention consiste à utiliser le ou les réservoirs 2 d’hydrogène de l’aéronef existants comme réceptacle rempli d’hydrogène pour protéger des dispositifs 4 de connexion. Dans toute la suite de la description, le terme dispositif de connexion recouvre tout dispositif de connexion électrique entre équipements, un équipement étant pris au sens large à savoir tout système en connexion directe ou indirecte avec une source d’alimentation électrique, l’équipement englobant la source d’alimentation proprement dite. Dans l’application illustrée, les équipements sont ceux d’un aéronef et sont donc très nombreux et variés ; pour en donner quelques exemples, ce peut être un calculateur embarqué du cockpit, un écran d’affichage, un groupe auxiliaire de puissance ... Les dispositifs de connexion aussi sont d’une grande variété et comprennent des dispositifs permettant de réaliser ou interrompre une connexion électrique de type commutateur, interrupteur, disjoncteurs, contacteur, relais, ou autres ; ces derniers seront désignés par le terme dispositif de contrôle de connexion. Les dispositifs de connexion peuvent aussi permettre de conduire et distribuer le courant électrique comme par exemple un busbar, un câble électrique et seront appelés plus particulièrement dans ce qui suit conducteurs. Dans ce qui suit également, sera appelé un module 5 électrique, un ensemble de dispositifs de connexion, à savoir au moins deux. Cela peut être par exemple un dispositif de contrôle de connexion et un conducteur. Sur les figures, les dispositifs de connexion 4 et les modules 5 électriques illustrés sont ceux permettant la distribution et la protection électrique à bord d’un aéronef : l’ensemble complet auquel appartiennent ces dispositifs de connexion dans cette application est appelé cœur électrique. Les dispositifs de connexion, individuels ou en modules, sont introduits dans au moins une enceinte en hydrogène étanche sans avoir à les modifier comme dans l’art antérieur cité plus haut. Il n’est plus question de pourvoir chaque dispositif 4 de connexion d’une chambre de coupure hermétique remplie d’hydrogène et donc d’avoir à modifier les dispositifs classiques. Il suffit de les plonger dans l’environnement du réservoir déjà existant sans avoir à y apporter de modifications ou alors des modifications légères comme il sera vu dans certaines formes de réalisation dans la suite de la description, à savoir uniquement appliquées au réservoir et beaucoup moins nombreuses et complexes. Comme représentés sur les figures 1 à 4, des équipements électriques 6 et 8 sont reliés par des conducteurs 10 et 12 tels que câbles, busbar ou autres à des sources 14, 16 d’alimentation électrique. Entre les conducteurs 10 et 12 est prévu un dispositif de contrôle de connexion 4. Comme vu plus haut, le dispositif de contrôle de connexion 4 est un terme générique pour englober tout dispositif permettant de réaliser ou interrompre une connexion électrique sachant que le dispositif de contrôle de connexion peut présenter des fonctions supplémentaires différentes suivant le cas de configuration. S’il s’agit d’interrompre ou rétablir la connexion à la demande, le dispositif de contrôle de connexion correspond à un interrupteur. S’il s’agit de couper, établir, rétablir, inverser, distribuer, aiguiller le courant, le dispositif de contrôle de connexion correspond à un commutateur. S’il s’agit d’interrompre un courant en cas d’incident, le dispositif de contrôle de connexion correspond à un disjoncteur. La fonction commune est de connecter ou déconnecter deux dispositifs électriques, ici les deux conducteurs 10, 12. Selon une première forme de réalisation, au moins un dispositif 4 de contrôle de connexion est plongé dans un réservoir 2 d’hydrogène (premier mode) proprement dit de l’aéronef ou dans plusieurs d’entre eux s’il en existe. Il est également possible de prévoir au moins une enceinte 20 étanche alimentée en hydrogène par le ou les réservoir(s) 2 ou toute autre source d’alimentation en hydrogène possible dans l’aéronef (deuxième mode). Les enceintes sont alors par exemple placées dans des zones déterminées de l’aéronef à l’intérieur desquelles se trouvent un ou plusieurs dispositifs 4. Peuvent être sélectionnés les dispositifs 4 de contrôle de connexion à protéger suivant le niveau de sécurité souhaité et leur emplacement. Selon un exemple du premier mode illustré sur la figure 1, un dispositif de contrôle de connexion 4 du véhicule, ici l’aéronef (ou des dispositifs de connexion sachant que dans l’exemple illustré il s’agit d’un seul dispositif), est placé dans un réservoir 2 d’hydrogène de l’aéronef. Le réservoir 2 d’hydrogène de l’aéronef peut être par exemple celui permettant d’alimenter un moteur. Il est nécessaire de prévoir au moins une ouverture 13 dans le réservoir 2 pour le passage de manière étanche des éléments 18 permettant la liaison entre le dispositif de connexion 4 et les conducteurs 10 et 12. La manière de réaliser l’ouverture 13 pour que le réservoir reste étanche ne sera pas décrite car connue. Selon le deuxième mode illustré sur la figure 2, les dispositifs 4 de contrôle de connexion sont placés dans des enceintes 20 étanches alimentées en hydrogène par le réservoir 2. Dans le but d’optimiser l’architecture, il est possible de déterminer l’emplacement de chaque enceinte 20 dans l’aéronef de manière à ce que l’enceinte soit positionnée au plus proche de l’emplacement du dispositif 4 ou en cas d’une pluralité de dispositifs 4, de manière optimum par rapport à aux emplacements de ceux-ci. De la même manière que précédemment, l’enceinte 20 est pourvue d’ouvertures 13 de type connu pour le passage de manière étanche des éléments 18 permettant la liaison entre le dispositif 4 de contrôle de connexion et respectivement les conducteurs 10, 12 et les sources d’alimentation 14, 16. Selon une deuxième forme de réalisation, de manière à limiter le nombre d’ouvertures 13 dans le réservoir 2 ou dans plusieurs d’entre eux s’il en existe, ou le nombre d’enceintes 20 à prévoir, au moins un module 5 et de manière optimale un ensemble complet de dispositifs de connexion comme celui constitué des composants de distribution et protection du cœur électrique, est placé dans un réservoir 2 (premier mode) de l’aéronef ou une enceinte 20 étanche alimentée en hydrogène (deuxième mode) par un réservoir 2 ou toute autre source d’alimentation en hydrogène embarquée. Comme représenté sur la figure 3 (premier mode), un module 5 comportant deux conducteurs 10, 12 et trois dispositifs 4 de contrôle de connexion est disposé à l’intérieur d’un réservoir 2 d’hydrogène de l’aéronef. Les équipements 6, 8 liés aux conducteurs 10, 12 et les sources d’alimentation 14, 16 liés aux dispositifs 4 de contrôle de connexion restent à l’extérieur du réservoir. Des ouvertures 13 sont prévues dans le réservoir 2 pour le passage de manière étanche des éléments 18 permettant la liaison entre les conducteurs 10, 12 et les équipements 6, 8 et indirectement par l’intermédiaire des dispositifs de contrôle de connexion les sources 14, 16 d’alimentation ou plus précisément directement entre les dispositifs 4 de contrôle de connexion et les sources d’alimentation 14, 16. Comme représenté sur la figure 4 (deuxième mode), il peut de manière alternative être prévu une enceinte 20 étanche alimenté en hydrogène. De la même façon que sur la figure 3, un module 5 comportant deux conducteurs 10, 12 et trois dispositifs 4 de contrôle de connexion est disposé dans une même enceinte 20 étanche alimenté en hydrogène par le réservoir 2. Des ouvertures 13 sont réalisées dans l’enceinte 20 pour le passage de manière étanche des éléments 18 permettant la liaison entre les conducteurs 10, 12 et les équipements 6, 8 et permettant également la liaison entre les conducteurs 10, 12 et les sources d’alimentation 14, 16. Véhicule muni d’au moins un réservoir d’hydrogène (2) comprenant au moins un dispositif (4) de connexion électrique lié à au moins un équipement (6), (8) électrique, caractérisé en ce que au moins un dispositif (4) de connexion est placé dans un réservoir (2) d’hydrogène ou dans une enceinte (20) étanche alimentée en hydrogène par un réservoir (2) ou par toute autre source d’alimentation en hydrogène du véhicule. Véhicule selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins un module (5), à savoir un ensemble de dispositifs de connexion, est placé dans ledit réservoir (2) ou dans ladite enceinte (20). Véhicule selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’ensemble des dispositifs de connexion constitutifs d’un système électrique est placé dans ledit réservoir (2) ou ladite enceinte (20). Véhicule selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que des ouvertures (13) sont prévues respectivement dans le réservoir (2) ou l’enceinte (20) pour le passage des éléments (18) permettant la liaison entre le dispositif (4) de connexion et directement ou indirectement les équipements (6, 8, 14, 16). Véhicule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est constitué par un aéronef. Véhicule selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que les dispositifs de connexion sont les composants de distribution et protection d’un cœur électrique.