INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
SUPPORT DE GROUPE MOTOPROPULSEUR À ZONE DE DÉFORMATION PROGRAMMÉE La présente invention porte sur un support de groupe motopropulseur à zone de déformation programmée. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, avec les groupes motopropulseurs de type électrique formés par un moteur électrique associé à un réducteur de vitesse. L'invention peut également être mise en œuvre avec un groupe motopropulseur de type thermique formé par un moteur thermique, un embrayage, et une boîte de vitesses.
Les véhicules automobiles subissent des essais de chocs dans des conditions particulières qui représentent différents types d'accidents pouvant se produire, pour notamment chercher à protéger les passagers des blessures et améliorer la sécurité.
Ces essais comprennent en particulier des chocs sur la partie avant du véhicule, représentant des accidents fréquents. On prévoit dans ces cas une déformation particulière des brancards avant dans des zones précises de déformation contrôlée. Ces déformations absorbent de l'énergie mécanique et permettent un guidage des éléments principaux, le groupe motopropulseur notamment, pour éviter des intrusions dans l'habitacle qui pourraient blesser les occupants.
Dans le cas où les supports du groupe motopropulseur fixés sur un brancard ne sont pas prévus pour se rompre, ils peuvent alors rigidifier de manière trop importante ce brancard qui ne peut pas se déformer librement.
Le porteur d’oxygène 3 envoyé dans le dispositif d’étanchéité S1 provient de préférence d’un flux 1 contenant le porteur directement issu de la zone d’oxydation (non représentée) et transporté par de l’air, ou un autre gaz oxydant, contenant de préférence entre 2% et 10% d’oxygène, et envoyé dans un séparateur gaz/solide S0, typiquement un cyclone. Le séparateur gaz/solide S0 sépare les espèces gazeuses et solides en un flux majoritairement gazeux 2, constitué d’air déplété aussi appelé air appauvri (ou de gaz oxydant appauvri en oxygène si un autre gaz oxydant que l’air est utilisé dans la zone d’oxydation), et un flux majoritairement solide comportant le porteur d’oxygène oxydé 3.
Le dispositif d’étanchéité S1 peut permettre de séparer le porteur d’oxygène en deux parties : une partie formant le premier flux 7, et une deuxième partie complémentaire formant un deuxième flux 5, de préférence extrait du fond du dispositif d’étanchéité S1, et qui est de nouveau envoyé vers la zone d’oxydation. Cette recycle 5 permet d’augmenter le temps de séjour moyen du porteur d’oxygène dans le réacteur air en augmentant le nombre moyen de passe. L’effet recherché est de maximiser le degré d’oxydation du porteur et ainsi se rapprocher de l’équilibre théorique déterminé entre le solide porteur d’oxygène et la pression partielle d’oxygène de l’atmosphère gazeuse en sortie de réacteur air. Il est ainsi possible de maximiser le degré d’oxydation du porteur d’oxygène, et de fait maximiser son potentiel d’effet CLOU.
Le dispositif d’étanchéité S1 permet d’assurer un maximum d’étanchéité gaz entre la zone d’oxydation et la zone de réduction, tout en permettant la libération d’oxygène gazeux du porteur d’oxygène formant le flux gazeux 6 contenant également du gaz de fluidisation 4, de préférence extrait par une conduite située en partie haute du dispositif d’étanchéité S1. Le gaz de fluidisation 4 utilisé n’est pas de l’air, mais est essentiellement constitué de vapeur d’eau, de CO 2 , par exemple prélevé sur une chaine de compression du CO 2 en aval du procédé, ou d’un mélange de CO 2 et de vapeur d’eau entre 0% et 2% vol. d’O 2 , de préférence moins de 2% vol. d’O 2 . Lors de son séjour dans le dispositif S1, qui n’est pas fluidisé par de l’air, le porteur d’oxygène relargue une grande partie de son oxygène par effet CLOU. La pression partielle en oxygène est en effet très faible, voire nulle, ce qui permet cette libération d’oxygène gazeux du porteur d’oxygène, dans les conditions de température au sein du dispositif S1, qui sont proches de celles des zones d’oxydation et de réduction, typiquement, selon le porteur d’oxygène et la charge choisis, entre 600°C et 1200°C. De préférence, la température opérée dans le dispositif S1 est inférieure de 50°C à la température opérée dans la zone d’oxydation.
Le dispositif d’étanchéité S1 et son opération sont tels que la libération d’oxygène gazeux par le porteur d’oxygène est réalisée, notamment par un temps de séjour du porteur d’oxygène dans le dispositif d’étanchéité S1 adéquat. Le temps de séjour du porteur est typiquement compris entre 20 et 900 secondes, de préférence entre 40 et 300 secondes.
L’étanchéité gaz permise par le dispositif d’étanchéité S1, grâce à la fluidisation au moyen du gaz de fluidisation 4, est importante pour d’une part garantir le meilleur taux de captage de CO 2 qui soit, et d’autre part garantir la plus grande qualité possible pour le CO 2 capté. En effet, il s’agit que le gaz oxydant utilisé dans la zone d’oxydation ne contamine pas, ou le moins possible, la zone de réduction. Par exemple, l’étanchéité peut notamment permettre de respecter les normes d’incondensables dans le flux de CO 2 dans les fumées de combustion, en vue de son transport et/ou son stockage, typiquement moins de 5 % mol.
Le dispositif d’étanchéité S1 opère en lit fluidisé double, c’est-à-dire qu’il comporte deux lits fluidisés différents au sein du même dispositif, plus précisément deux lits fonctionnant selon des conditions de fluidisation différentes. Typiquement, pour opérer en lit fluidisé double, le dispositif d’étanchéité comporte deux zones en communication, chacune configurée pour fonctionner en lit fluidisé selon des conditions opératoires qui lui sont propres.
Le dispositif d’étanchéité S1 comporte de préférence une enceinte munie d’une première zone S1a et d’une deuxième zone S1b en communication fluidique, les conditions de fluidisation étant différentes dans les première et deuxième zones S1a et S1b de manière à créer lit fluidisé distinct dans chacune des première et deuxième zones. La première zone S1a reçoit des particules du porteur d’oxygène 3 issues de la zone d’oxydation. La deuxième zone S1b reçoit au moins une partie des particules du porteur d’oxygène issues de la première zone S1a qui libèrent de l’oxygène gazeux évacué dans le flux gazeux 6 par une conduite de sortie situe au sommet de la deuxième zone S1b.
L'injection du gaz de fluidisation 4 dans le dispositif d’étanchéité S1 peut être réalisée sous forme d’injections multiples (non représentées).
Le dispositif d’étanchéité S1 peut aussi être un siphon (« loop seal » en anglais) configuré pour évacuer le flux gazeux 6. Un tel siphon comporte une jambe descendante (« downleg » en anglais) ayant la même fonction que la première zone S1a, reliée, de préférence par un conduit sensiblement horizontal, à une jambe ascendante (« uplgeg » en anglais) ayant la même fonction que la zone S1b. La jambe ascendante comporte une première partie sous forme de conduit sensiblement vertical se prolongeant par une deuxième partie sous forme de conduit incliné descendant vers la capacité en aval, i.e. le réacteur fuel. Le siphon S1 comporte un conduit d’évacuation pour le gaz, de préférence positionné au sommet de la première partie de la jambe ascendante, à la jonction avec la deuxième partie inclinée la jambe ascendante. Ainsi, le siphon S1 permet d’évacuer le flux gazeux 6, contrairement à une configuration de siphon classique où la jambe ascendante (« upleg ») emmènerait intégralement le mélange formé par le solide et le gaz vers la capacité aval.
La illustre schématiquement l’installation et le procédé CLC selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. Ce deuxième mode de réalisation est en tout point identique au premier mode de réalisation représenté à la et décrit ci-dessus, à l’exception que seule une partie du flux de recycle des fumées de combustion 9 est envoyée vers la zone de réduction R0, une autre partie 19, de préférence mineure, étant envoyée, après son refroidissement, compression et réchauffement successifs, vers le dispositif d’étanchéité S1 pour être utilisé en tant que gaz de fluidisation, en remplacement ou en complément du gaz de fluidisation neutre 4, de préférence en remplacement. En particulier, le flux gazeux de recycle des fumées 9 est refroidi par passage dans au moins un premier échangeur de chaleur E1, et de préférence ensuite par passage dans un deuxième échangeur de chaleur E2, puis ledit un flux de recycle des fumées refroidi est comprimé dans le compresseur C1, puis ledit un flux de recycle des fumées de combustion refroidi et comprimé 18 est réchauffé par passage dans l’échangeur de chaleur E1, avant qu’une partie, de préférence majeure, soit envoyée vers la zone de réduction R0, et qu’une autre partie 19, de préférence mineure, soit envoyée vers le dispositif d’étanchéité S1.
L’installation CLC a été décrite ci-dessus, parallèlement à la description du procédé CLC. On rappelle qu’elle comporte : - la zone de réduction R0 configurée pour opérer en lit fluidisé et effectuer la combustion de la charge hydrocarbonée par mise en contact avec le porteur d’oxygène sous forme de particules ; - la zone d’oxydation (non représentée dans les figures) configurée pour opérer en lit fluidisé et effectuer l’oxydation du porteur d’oxygène issu de la zone de réduction R0, par mise en contact avec un gaz oxydant, de préférence de l’air ; - une ligne de transport du porteur d’oxygène depuis la zone d’oxydation vers la zone de réduction R0, ladite ligne de transport comportant le dispositif d’étanchéité S1 configuré pour opérer en lit fluidisé double au moyen d’un gaz de fluidisation neutre (4, 19) et pour former au moins le flux 7 comportant au moins la partie du porteur d’oxygène à destination de la zone de réduction R0 et le flux gazeux 6 comportant une partie du gaz de fluidisation neutre (4, 19) et du dioxygène gazeux libéré par le porteur d’oxygène, le dispositif d’étanchéité S1 comportant une conduite de sortie pour le flux gazeux 6; - une ligne de recycle d’une partie 16 des fumées de combustion 15 dans la zone de réduction R0, les fumées pouvant contenir des espèces imbrûlées résiduelles issues de la zone de réduction R0, e.g. du CO et/ou de l’H 2 et/ou du CH 4 , dans ladite zone de réduction R0. La ligne de recycle est connectée à la conduite de sortie du flux gazeux 6 du dispositif d’étanchéité S1 de manière à mélanger le flux gazeux 6 avec la partie 16 des fumées de combustion 15 et former un flux de recycle des fumées de combustion 9. La ligne de recycle comporte un système de refroidissement, de compression et de chauffage du flux de recycle des fumées de combustion 9 avant son envoi dans la zone de réduction R0.
Exemples Les exemples qui suivent visent à montrer certaines performances du procédé et de l’installation CLC selon l’invention, en particulier la réduction du besoin en vapeur d’eau pour assurer la fluidisation de la zone de réduction et la réduction du besoin en dioxygène externe pour la combustion des gaz imbrûlés CO et H 2 présents dans les fumées de combustion à recycler.
Exemple 1 Cet exemple porte sur la mesure expérimentale de la vitesse de relargage d’oxygène d’un exemple de porteur d’oxygène présentant un effet CLOU.
Il met en œuvre un lit fluidisé batch (le solide porteur d’oxygène ne circule pas) dont la température peut être contrôlée par un dispositif externe comme des coquilles chauffantes et dont la composition des gaz de fluidisation peut être pilotée pour alternativement alimenter le réacteur avec une atmosphère oxydante, inerte ou réductrice. Les effluents gazeux sont collectés et un échantillon est analysé par chromatographie phase gaz. L’opération se fait par cycles avec une consigne de température maintenue constante sur chacune des phases.
La première phase du cycle consiste à fluidiser le réacteur avec un gaz oxydant (mélange N 2 /O 2 à 20% vol. d’O 2 ). La fin de ce cycle est caractérisée par une teneur en O 2 en aval égale à celle en amont du réacteur traduisant une oxydation complète du matériau.
La seconde phase consiste à fluidiser le réacteur avec une atmosphère inerte. C’est pendant cette phase que l’on va mesurer l’effet CLOU. La fin de ce cycle est caractérisée par une teneur en O 2 qui tend vers zéro, soit l’épuisement de l’effet CLOU.
Préférentiellement, les moyens de calcul sont configurés pour maintenir le premier coefficient α(t) à 1 pendant une durée prédéterminée.
Autrement dit, il s’agit de calculer ladite puissance maximale admissible pour la batterie uniquement en fonction de la première puissance maximale pendant ladite durée prédéterminée.
Avantageusement, la batterie est composée d’une ou de plusieurs cellules, le système comprenant des moyens de mesure de la tension aux bornes d’une cellule et des moyens de limitation de la puissance maximale admissible pour la batterie fournissant une troisième valeur de puissance maximale calculée en fonction d’une valeur maximale de tension et de la tension de la cellule mesurée.
Calculer une troisième valeur de puissance maximale en fonction de ces deux paramètres permet de protéger la batterie.
L’invention a encore pour objet un véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant une batterie d’accumulation électrique rechargeable, un système de freinage permettant la récupération d’énergie, la batterie étant rechargeable lors de phases de régénération et lors de phases de charge, et un système d’alimentation de ladite batterie tel que défini ci-dessus.
L’invention a également pour objet un procédé de régulation de la charge d’une batterie d’accumulation électrique rechargeable de véhicule automobile à propulsion électrique ou hybride comprenant un système de freinage permettant la récupération d’énergie, la batterie étant rechargeable lors de phases de régénération et lors de phases de charge.
Le procédé comprend une étape de détermination d’une première puissance maximale correspondant à une phase de régénération, une étape de détermination d’une deuxième puissance maximale correspondant à une phase de charge de la batterie, et une étape de calcul de la puissance maximale admissible pour la batterie lors de la phase de charge en fonction de la première puissance maximale et de la deuxième puissance maximale.
Avantageusement, le calcul de ladite puissance maximale admissible comprend une sommation de la première puissance affectée d’un premier coefficient α(t) compris entre 0 et 1 et de la deuxième puissance affectée d’un deuxième coefficient égal à 1 – α(t).
De préférence, on ajuste la valeur première puissance de manière à être inférieure ou égale à une valeur seuil prédéterminée lorsque le premier coefficient α(t) est égal à 1.
Préférentiellement, on maintient le premier coefficient α(t) à 1 pendant une durée prédéterminée.
Avantageusement, lorsque la batterie est composée d’une ou de plusieurs cellules, on mesure la tension aux bornes d’une cellule et on limite la puissance maximale admissible pour la batterie à partir d’une troisième valeur de puissance maximale calculée en fonction d’une valeur maximale de tension et de la tension de la cellule mesurée.
illustre une première cartographie et une deuxième cartographie comprenant des valeurs de puissance maximale respectivement lors d’une phase de régénération et lors d’une phase de charge d’une batterie d’un véhicule automobile selon l’état de la technique.
représente de manière schématique un système d’alimentation 2 de la batterie selon un mode de réalisation de l’invention et,
représentent un premier graphique et un deuxième graphique de l’évolution de la puissance maximale admissible pour la batterie lors de la phase de charge selon deux modes de mise en œuvre de l’invention.
Avantageusement, les racks recevant les modules de puissance sont indépendants les uns des autres.
Avantageusement, les modules de puissance de même catégorie reçus dans les racks sont en tout ou partie de même type. Dans la catégorie module « batterie », les batteries peuvent être par exemple des batteries nickel-métal-hydrure, des batteries lithium-ion et lithium-polymère, etc.. Dans la catégorie « groupe électrogène », les générateurs peuvent être par exemple des générateurs diesel, essence, chimiques, thermochimiques, etc. Ainsi, le système de transfert de puissance peut comprendre soit un arrangement de modules « batterie » de même type ou de types différents, soit un arrangement de modules « groupe électrogène » dans lesquels les générateurs sont de même type ou de type différent, soit une combinaison de modules « batterie » de même type ou de types différents et de modules « groupe électrogène » avec des générateurs de même type ou de types différents.
Avantageusement, les groupes électrogènes comportent un calculateur pour le calcul de la puissance à produire, selon un rendement défini comme étant le rendement optimal, à partir d’une demande de puissance en provenance du superviseur central.
Avantageusement, le superviseur central est arrangé pour transmettre des demandes individuelles de puissance ou de décharge aux modules de puissance en place dans le rack dédié.
Avantageusement, le superviseur central comporte des moyens de reconnaissance des modules de puissance en place dans les racks afin d’adapter la stratégie de demande de puissance en fonction des typologies de modules installés.
Avantageusement, les modules de puissance sont communs à plusieurs types de véhicule, cette standardisation facilitant la maintenance de flottes de véhicules.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront de la description détaillée de l’invention qui va suivre en référence aux figures annexées et dans lesquelles : La représente un diagramme schématique simplifié illustrant les composants d’un véhicule hybride en série modulaire selon une première configuration de l’invention ; La représente une vue de détail d’un système de transfert de puissance du véhicule hybride de la ; La représente une vue du système de transfert de puissance de la dans lequel le module « batterie » a été remplacé par un module « groupe électrogène » ; La représente une vue de détail d’un système de transfert de puissance d’un véhicule hybride en série modulaire selon une autre configuration de l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L’INVENTION En relation avec les figures 1 à 3, il est décrit un exemple de configuration d’un véhicule à traction électrique 1 modulaire selon l’invention. Il s’agit dans l’exemple illustré d’un véhicule hybride série de type camion.
Le véhicule hybride en série 1 comprend de manière classique un système de propulsion électrique 2 permettant la propulsion du véhicule et comprenant un moteur électrique et une unité de stockage d'énergie électrique (batterie 20 destinée à l’alimentation du moteur électrique), un système de transfert de puissance 3 pour le transfert d’une puissance de sortie au moteur électrique ainsi qu’un superviseur central 4 de gestion de l’énergie (électrique et thermique) du véhicule, raccordé à la batterie 20 et au système de transfert de puissance 3. Ce superviseur est notamment connecté aux interfaces homme-machine du véhicule afin de prendre en compte les demandes de puissance, qu’elles soient d’accélération ou de freinage.
Le système de propulsion électrique 2 comprend en outre des convertisseurs permettant d’une part de réguler le courant de charge de la batterie 20, que ce soit lors de la récupération de l’énergie cinétique au freinage ou lorsque le système de de transfert de puissance charge la batterie 20, et d’autre part de réguler la puissance fournie par la batterie 20 et le système de transfert de puissance au moteur électrique.
Dans le mode de réalisation illustré sur la , le système de transfert de puissance 3 comporte quatre modules de puissance 30, 31, l’un des modules étant une batterie d’alimentation 30 (désignés par la suite module « batterie » 30), les trois autres modules étant des groupes électrogènes 31 (désignés par la suite modules « groupe électrogène » 31). Chacun de ces modules de puissance (batterie et groupes électrogènes) 30, 31 sont disposés respectivement dans des racks 300 dédiés, avantageusement indépendants les uns des autres et raccordés connectiquement entre eux et avec le superviseur central 4. Chaque groupe électrogène, de manière classique, comprend un moteur thermique et avantageusement un générateur électrique, et fonctionne avec un carburant liquide ou gazeux. Avantageusement, le générateur de chaque groupe électrogène comporte un calculateur configuré pour calculer la puissance à produire selon un rendement défini comme étant le rendement optimal à partir d’une demande de puissance en provenance du superviseur central 4.
Chaque module de puissance 30, 31 est un module amovible et interchangeable avec un module de même catégorie mais de type différent ou un module de catégorie différente. Ainsi, chaque module « groupe électrogène » 31 peut être remplacé par un module « batterie » 30, et inversement, chaque module « batterie » 30 peuvent être remplacé par un module « groupe électrogène » 31 (modules de catégorie différente). De même, chaque module « groupe électrogène » 31 peut être remplacé par un module « groupe électrogène » 31 de type différent (par exemple changement d’un générateur diesel par un générateur essence, ou inversement). Grâce à ce caractère amovible et interchangeable des modules de puissance, le système de transfert de puissance 3 et par extension le véhicule hybride peut être modulé en fonction du rendement et/ou de l’autonomie souhaité(es), offrant ainsi une adaptabilité du véhicule aux besoins.
Les racks 300 comportent une première interface de connexion pour la connexion des modules « batterie » 30 d’une part et la connexion du système de refroidissement, des commandes de pilotage du générateur par le système de bord, de la connectique de puissance électrique. Les racks 300 comporte également une deuxième interface de connexion pour la connexion des modules « groupe électrogène » 31 sur laquelle le système de refroidissement, les commandes de pilotage du générateur par le système de bord et la connectique de puissance électrique sont raccordés. Les interfaces de connexion des modules « batterie » et des modules « groupe électrogène » sont préférentiellement distinctes l’une de l’autre. Chaque interface de connexion est avantageusement commune à l’ensemble des racks 300. Il peut être bien entendu prévu des interfaces propres à chacun des racks 300.
Dans le mode illustré sur la , le système de transfert de puissance 3 comporte trois modules « groupe électrogène » 31 et un module « batterie » 30. Il s’agit d’une configuration hybride permettant de travailler dans les meilleures zones de rendement. Afin d’améliorer davantage ce rendement, le module « batterie » 30 peut être remplacé par un module « groupe électrogène » 31 comme illustré sur la . Il est bien entendu évident qu’il s’agit d’une combinaison possible parmi d’autres. Ainsi, si le besoin est de bénéficier d’une autonomie accrue en mode ZEV (Zero Emission Vehicle ou mode électrique forcé) , le module « batterie » 30 du système de transfert de puissance 3 serait conservé tandis qu’un, deux ou les trois modules « groupe électrogène » 31 serai(en)t remplacé(s) respectivement par un module « batterie » 30. Dans le cas d’un remplacement de l’ensemble des modules de groupe électrogène par des modules « batterie », le véhicule hybride serait « transformé » en véhicule « tout électrique ».