INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
(v) Les monoalcools La composition selon la présente invention comprend en outre un ou plusieurs monoalcools, linéaires ou ramifiés, ayant de 1 à 6 atomes de carbone.
Les monoalcools susceptibles d’être utilisés selon l’invention sont linéaires ou ramifiés, ils ne sont donc pas cycliques ou aromatiques.
Le ou lesdits monoalcools sont de préférence choisis parmi les monoalcools linéaires ou ramifiés ayant de 1 à 4 atomes de carbone et leurs mélanges, et plus préférentiellement parmi l’éthanol, le propanol, le butanol, l’isopropanol, l’isobutanol, et leurs mélanges.
De préférence, le monoalcool est l’éthanol.
La teneur totale du ou des monoalcools (v), linéaires ou ramifiés ayant de 1 à 6 atomes de carbone, présents dans la composition de l’invention, est supérieure ou égale à 10% en poids, par rapport au poids total de la composition. De préférence, cette teneur totale va de 10 à 40% en poids, plus préférentiellement de 12 à 30% en poids, mieux de 15 à 25% en poids, par rapport au poids total de la composition.
La composition selon l’invention est de préférence hydroalcoolique.
Selon une autre caractéristique avantageuse de la cellule selon l’invention, chaque couche adsorbante est électro-conductrice. Cela garantit une bonne conduction électrique de la cellule.
Selon une autre caractéristique avantageuse de la cellule selon l’invention, la couche adsorbante comporte des nanotubes de carbone qui favorisent l’électro-conductivité. Les nanotubes de carbone se trouvent facilement dans le commerce et sont aisément manipulables.
Selon une autre caractéristique avantageuse de la cellule selon l’invention, chaque couche adsorbante comporte du carbone activé pour adsorber l’ion prédéterminé, en particulier un cation prédéterminé, par exemple l’ion sodium Na + . Le carbone activé se trouve facilement dans le commerce et ses utilisations sont connues, de sorte qu’en fonction de l’adsorption souhaitée il est facilement modulable.
Selon une autre caractéristique avantageuse de la cellule selon l’invention, chaque couche adsorbante comporte du graphène traité pour adsorber un anion prédéterminé, par exemple l’ion Cl - .
Selon une autre caractéristique avantageuse de la cellule selon l’invention, la distance entre chaque couche adsorbante et la membrane correspondante est inférieure ou égale à 100 micromètres. L’effet des couches adsorbantes sur le dopage du potentiel de membrane est d’autant plus important que cette distance est minimisée puisqu’une moindre distance est associée à une moindre résistance ionique. Selon une variante avantageuse, la couche adsorbante est directement formée sur la membrane.
Une telle cellule selon l’invention est adaptée à être utilisée dans un premier dispositif du type mélange capacitif ou dans un deuxième dispositif du type à électrodyalyse inverse. L’invention porte donc aussi sur ces premiers et deuxièmes dispositifs, incluant la cellule selon l’invention.
L’invention porte ainsi sur un premier dispositif de production d’électricité (du type à mélange capacitif) comportant : - une cellule selon l’invention, et - un collecteur de courant dans chaque compartiment de la cellule, situé à distance de la couche adsorbante correspondante, et séparé de cette dernière par un matériau poreux et déformable assurant le contact électrique entre la couche adsorbante et le collecteur correspondant.
Grâce à la cellule selon l’invention, ce premier dispositif présente un meilleur rendement en densité de puissance surfacique que les dispositifs à mélange capacitif existants.
Selon une caractéristique avantageuse du premier dispositif selon l’invention, le premier dispositif comprend un premier circuit d’alimentation en un premier fluide concentré en l’ion prédéterminé, un second circuit d’alimentation en un second fluide moins concentré en l’ion prédéterminé, et au moins un moyen de permutation pour choisir quel circuit d’alimentation alimente chaque compartiment de la cellule. Cet agencement permet, de moduler indépendamment les débits de fluide dans chaque compartiment. En outre, cet agencement permet de permuter simplement et rapidement le fluide à faire circuler dans chaque compartiment.
Selon une autre caractéristique avantageuse du premier dispositif selon l’invention, les collecteurs sont serrés l’un vers l’autre par un moyen de serrage à vis dont chaque élément de serrage est serré avec un moment compris entre 1 et 5 Newton-mètre. Ce moment de serrage garantit la proximité entre chaque couche adsorbante et la membrane, sans gêner la circulation du fluide dans chaque compartiment.
Selon une autre caractéristique avantageuse du premier dispositif selon l’invention, chaque collecteur comprend une électrode capacitive ou une électrode faradique. Les électrodes capacitives permettent de récolter directement le courant électrique, sans faire appel à une réaction chimique. Ainsi, ces électrodes permettent de transformer directement le courant ionique en courant électrique, sans étape supplémentaire.
L’invention porte aussi sur un deuxième dispositif de production d’électricité (du type à électrodyalyse inverse) qui comprend : - un enchaînement d’au moins deux cellules selon l’invention présentant un compartiment commun, la première cellule étant sélective d’un premier ion prédéterminé et la deuxième cellule étant sélective d’un deuxième ion prédéterminé de polarité opposé à celle du premier ion, de sorte que, d’une part, deux compartiments adjacents sont destinés à recevoir respectivement des fluides présentant chacun une concentration différente d’un sel comportant le premier et le deuxième ion, et, d’autre part, les compartiments de la première cellule sont séparées par une première membrane laissant passer au moins le premier ion prédéterminé et les compartiments de la deuxième cellule sont séparés par une deuxième membrane laissant passer au moins le deuxième ion, et, - un collecteur de courant dans chaque compartiment d’extrémité, situé à distance de la couche adsorbante correspondante, et séparé de cette dernière par un matériau poreux et déformable assurant le contact électrique entre la couche adsorbante et le collecteur correspondant.
Grâce à la cellule selon l’invention, ce deuxième dispositif présente un meilleur rendement en densité de puissance surfacique que les dispositifs à électrodyalyse inverse existants.
Le deuxième dispositif comprend ainsi au moins deux cellules avec un compartiment commun, de sorte qu’il comprend au moins trois compartiments séparés au global par deux membranes. Bien entendu, le nombre de cellules contenues dans le deuxième dispositif selon l’invention peut être bien plus important que deux, et peut facilement monter jusqu’à 100 voire plus. Il faut bien comprendre que lorsque le deuxième dispositif comprend plus de deux cellules, alors deux cellules adjacentes présentent toujours un compartiment en commun, chacune des deux cellules adjacentes étant respectivement sélective aux cations ou sélective aux anions.
Selon une caractéristique avantageuse du deuxième dispositif selon l’invention, chaque collecteur comprend une électrode faradique choisi parmi : une électrode dont le métal participe à la réaction d’oxydo-réduction ou une électrode inerte placée dans une solution d’électrolyte qui contient un couple rédox. Les électrodes faradiques permettent de transformer le courant inonique en un courant électrique, par l’intermédiaire d’une réaction chimique.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l’un quelconque des premier ou deuxième dispositifs selon l’invention, le dispositif comprend au moins une pompe pour faire circuler chaque fluide dans chaque compartiment. La pompe permet de régler avec précision le débit de circulation de chaque fluide dans chaque compartiment.
La représente, pour chacun des trois circuits, la première droite de régression et la deuxième droite de régression. Le deuxième temps de transition t2,t2’, t2’’ correspondant respectivement à chacun des trois circuits est également représenté, ainsi que les différences Delta2, Delta2’, Delta2’’ entre les temps de transition. L’état opérationnel peut ainsi être déterminé.
Selon un mode de réalisation, le procédé comprend en outre l’étape : - si l’état opérationnel déterminé est le deuxième état dit « synchronisme anormal», émettre un signal d’alerte. (étape 57)
Le signal d’alerte émis peut être un affichage d’un message sur un écran de contrôle, ou un allumage d’un voyant lumineux, ou l’émission d’un signal sonore. Cette étape s’applique aussi bien à la détermination d’un état opérationnel d’un dispositif de coupure 50 comportant deux circuits qu’à un dispositif de coupure comportant trois circuits.
L’alerte reçue permet à un opérateur de déclencher une intervention correctrice sur le dispositif de coupure 50, et évite de laisser fonctionner l’appareil électrique 40 dans des conditions anormales pouvant mener à des défaillances.
Système propulsif électrique d’aéronef La présente invention se rapporte au domaine général des systèmes propulsifs électriques d’aéronef, et plus particulièrement à l’intégration mécatronique d’un dispositif d’électronique de puissance et de commande d’un système propulsif électrique.
La propulsion électrique ou hybride électrique/thermique des aéronefs conventionnels (CTOL), des aéronefs à décollage et atterrissage court (STOL) et des aéronefs à décollage et atterrissage vertical (VTOL) est réalisée par un ou plusieurs moteurs électriques. L’architecture conventionnelle de contrôle du moteur électrique est composée d’une source de tension continue reliée par des harnais de puissance à un dispositif d’électronique de puissance et de commande, lui-même relié par des harnais de puissance à un moteur électrique, lui-même raccordé à une hélice via un rotor ou une boîte de vitesse. Généralement, le dispositif d’électronique de puissance et de commande comprend des onduleurs et pour chaque onduleur des modules de puissance, un circuit de filtrage, des cartes de pilotage des modules de puissance et des cartes d’interface et de contrôle. L’intégration mécatronique de cette architecture est souvent de type parallélépipédique et réalisée dans des boitiers volumineux.
De plus, pour des fortes puissances (supérieures à 200 kW), les dispositifs d’électronique de puissance et de commande sont de plus en plus lourds et encombrants, et les harnais de puissance utilisés sont des harnais en cuivre de diamètre important engendrant des pertes thermiques.
Il est donc souhaitable de disposer d’une nouvelle architecture de contrôle d’un moteur électrique moins encombrante et de masse réduite tout en restant fiable dans des environnements de plus en plus sévères aux niveaux thermique et vibratoire.
L’invention concerne un système propulsif électrique d’aéronef comprenant :
un moteur comprenant un rotor creux, et un dispositif d’électronique de puissance et de commande,
dans lequel le dispositif d’électronique de puissance et de commande comprend au moins deux pistes électriques en forme d’anneau comprenant chacune au moins deux onduleurs, les onduleurs étant connectés entre eux en parallèle, caractérisé en ce que les pistes électriques délimitent une partie circulaire creuse du dispositif d’électronique de puissance et de commande, la partie circulaire creuse étant placée dans l’axe du rotor creux du moteur.
En plaçant les pistes électriques du dispositif d’électronique de puissance et de commande en anneaux, on obtient un dispositif d’électronique de puissance et de commande de forme circulaire creuse qui permet de faire passer un arbre de pilotage de pas d’hélice au centre de l’électronique de puissance. Grâce à cette géométrie circulaire, on peut adosser le dispositif d’électronique de puissance et de commande au moteur, et ainsi réduire le nombre de harnais de puissance et donc réduire la masse et la taille du système propulsif.
Enfin, le fait d’avoir plusieurs pistes au sein du dispositif d’électronique de puissance et de commande permet d’améliorer la disponibilité de la chaîne de puissance, car les pistes sont redondantes entre elles.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, les anneaux formés par les pistes électriques du dispositif d’électronique de puissance et de commande sont concentriques, un des anneaux formant une surface interne de la partie circulaire creuse et un autre des anneaux formant une surface externe de la partie circulaire creuse.
Cela permet d’avoir un dispositif d’électronique de puissance et de commande compact, et d’assurer un refroidissement homogène des pistes, notamment lorsqu’un circuit de refroidissement est commun au moteur et au dispositif d’électronique de puissance et de commande.
Selon une caractéristique particulière de l’invention, le dispositif d’électronique de puissance et de commande a une puissance comprise entre 400 kW et 1 MW, par exemple 540 kW, dans lequel chaque piste électrique a une puissance comprise entre 200 kW et 500 kW, par exemple 270 kW, et chaque onduleur a une puissance supérieure ou égale à 70 kW, par exemple 90 kW.
De manière usuelle, un jeu de barre est vissé ou soudé aux terminaux des modules qu’il relie. Ce type de connexion n’est toutefois pas robuste aux variations de positions des terminaux pouvant être induit par un mouvement relatif des modules de batterie ou résulter des tolérances de fabrication. Ainsi la connexion n’est pas fiable, il peut y avoir des risques de casse ou une connexion électrique imparfaite.
On connait du document US9698402 un dispositif de connexion où le jeu de barre est déformé lors du montage pour prendre en compte les écarts de position existant entre les terminaux, clippé puis soudé aux terminaux. Toutefois, tout comme pour les méthodes d’assemblage par vissage, cette méthode est contraignante et nécessite un temps d’installation relativement élevé.
Il est donc souhaitable de disposer d’un dispositif de connexion simple à mettre en œuvre et possédant une tolérance aux écarts de position des terminaux.
On connaît du document WO2019242917 un dispositif de connexion enfichable sur des terminaux. Deux clips de maintien permettent de former un contact électrique entre un jeu de barre flexible et les terminaux. L’ensemble est disposé dans un corps longitudinal isolant.
Toutefois, ce dispositif n’est pas robuste aux variations de position ayant lieu après assemblage. En effet, une fois assemblé, si l’un des modules bouge par rapport à l’autre, des contraintes s’exercent au niveau des jonctions entre le jeu de barre, les terminaux et les clips de maintiens. Ces contraintes peuvent dégrader la qualité électrique et la fiabilité de la connexion.
On connait également du document EP2871695 un dispositif de connexion spécifiquement adapté à des terminaux de forme cylindrique. Le jeu de barre est muni d’ouvertures à travers lesquelles sont insérées des éléments de raccordements tubulaires, assurant la jonction entre le jeu de barre et les terminaux.
Il serait souhaitable de disposer d’un dispositif de connexion durable présentant une grande tolérance aux changements relatifs de position des terminaux, sans dégrader la fiabilité et la qualité électrique de la connexion. Plus particulièrement, Il serait souhaitable de disposer d’un dispositif de connexion fonctionnant pour des terminaux présentant une forme de U.
OBJET DE L’INVENTION Un but de l’invention est de proposer un dispositif de connexion simple à mettre en place, compatible avec des terminaux présentant une forme de U et qui soit particulièrement robuste aux variations de position des terminaux.
BREVE DESCRIPTION DE L’INVENTION En vue de la réalisation de ce but, l’objet de l’invention propose un dispositif de connexion d’un terminal d’un module de batterie à un conducteur électrique, le terminal présentant une forme de U définissant une surface interne de contact, le dispositif de connexion comprenant : - un corps longitudinal d’isolation présentant au moins un logement d’accueil de terminal, le corps longitudinal présentant sur une première face une première ouverture d’insertion du terminal dans le logement d’accueil et, sur une seconde face opposée à la première, une seconde ouverture d’insertion d’une goupille de connexion, la seconde ouverture d’insertion débouchant dans le logement d’accueil ; - un conducteur électrique flexible disposé dans le corps longitudinal, le conducteur électrique comprenant au moins une paire de lames flexibles de contact destinée à contacter la surface interne de contact du terminal ; - au moins une goupille de connexion configurée pour s’insérer en position de connexion dans la seconde ouverture d’insertion, et maintenir plaquées les lames flexibles de contact contre la surface interne de contact du terminal
La représente un exemple de module illustrant des terminaux, présentant une forme de U, compatibles avec un dispositif de fixation conforme à l’invention ;
La représente une vue en coupe longitudinal d’un dispositif de connexion conforme à l’invention ;
La représente une vue en coupe transverse d’une extrémité d’un dispositif de connexion, assemblé à un terminal, conforme à l’invention ;
est une vue en perspective d'un aéronef selon un mode particulier de réalisation ;
est une représentation schématique d’un groupe auxiliaire de puissance selon un mode particulier de réalisation ; et
est une représentation schématique d’un ensemble de deux systèmes de propulsion, chaque système de propulsion étant associé à un groupe auxiliaire de puissance selon un mode particulier de réalisation.
La montre une vue en perspective d'un aéronef 100, qui présente un fuselage de part et d’autre duquel est fixée une aile. Sous chaque aile est fixé au moins un système de propulsion 150, e.g. un turboréacteur à double flux (« turbofan » en anglais) ou un turbopropulseur, alimenté en dihydrogène depuis un réservoir 160 par exemple localisé dans une des ailes. Sur la , l’aéronef 100 comprend deux systèmes de propulsion 150, un sous chaque aile. Dans un autre mode de réalisation, ils peuvent être au-dessus de l’aile. Chaque système de propulsion 150 est agencé et installé sur l’aéronef pour fournir une puissance de propulsion à l’aéronef 100. L’aéronef comprend en outre au moins un groupe auxiliaire de puissance 200 tel qu’illustré sur la . Le groupe auxiliaire de puissance 200 comprend notamment un ensemble 14 de piles à combustible (« Fuel Cell Stack » en anglais) alimenté en dihydrogène et en dioxygène et un système 16 de contrôle environnemental (« environmental control system » ou ECS en anglais) alimenté en dioxygène. Le groupe auxiliaire de puissance 200 est utilisé pour alimenter en énergies électrique et pneumatique des systèmes non propulsifs de l’aéronef (par exemple : l’éclairage, la ventilation d’une cabine passagers et/ou la climatisation de la cabine…) c’est-à-dire des équipements non liés à la propulsion de l’aéronef 100. Plus précisément, l’énergie électrique produite par l’ensemble 14 de piles à combustible est utilisée notamment pour l’éclairage et le contrôle cabine avant même le démarrage de l’aéronef. L’énergie pneumatique est utilisée notamment par le système de contrôle environnemental 16 pour la ventilation, la climatisation de la cabine de l’air, le contrôle de la température et la pressurisation de la cabine pour l’équipage et les passagers. Cette énergie pneumatique est également la principale source d’énergie utilisée pour le démarrage des systèmes de propulsion 150. Dans la suite, les termes oxygène et dioxygène sont utilisés de manière interchangeable. De même, les termes hydrogène et dihydrogène sont utilisés de manière interchangeable.
La est une représentation schématique d’un groupe auxiliaire de puissance 200 selon un mode particulier de réalisation. Sur cette Figure, les flèches épaisses noires sont relatives à un circuit de distribution d’hydrogène et les flèches épaisses blanches sont relatives à un circuit de distribution d’air, notamment d’oxygène.
Le groupe auxiliaire de puissance 200 comprend un compresseur 10, par exemple un compresseur électrique, couplé à un distributeur d’air 12 via au moins une conduite d’air. Le distributeur d’air, également connu sous la terminologie de collecteur, est configuré pour répartir le flux d’air qu’il reçoit en entrée vers plusieurs dispositifs en sortie. L’oxygène utilisé dans le groupe auxiliaire de puissance 200, e.g. par l’ensemble 14 de piles à combustible, provient par exemple de l’air ambiant pressurisé par le compresseur 10, l’air pressurisé servant à alimenter un distributeur d’air 12 (« manifold » en anglais). L’air ambiant provient par exemple d’un dispositif de prélèvement d’air 8 comprenant une ou plusieurs écopes situées à proximité du compresseur 10.
Le distributeur d’air 12 alimente à son tour en air donc en dioxygène l’ensemble 14 de piles à combustible et le système 16 de contrôle environnemental. En outre, le distributeur d’air 12 alimente en air sous pression un module 26 de démarrage du système de propulsion 150.
Le système de contrôle environnemental 16 est un système classiquement utilisé dans un aéronef et son architecture interne n’est pas détaillée ici dans la mesure où celle-ci n’est pas utile à la compréhension de l’invention. Notamment, le système de contrôle environnemental 16 comprend une sortie d’air extérieure pour éjecter de l’air prélevé dans la cabine et le cockpit.
L’ensemble 14 de piles à combustible est, en outre, alimenté en hydrogène depuis le réservoir 160 au travers du circuit de distribution en dihydrogène.
Une pile à combustible est une pile dans laquelle la génération d'une tension électrique se fait grâce à l'oxydation sur une anode d'un combustible réducteur, ici le dihydrogène, couplée à la réduction sur une cathode d'un oxydant, ici le dioxygène de l'air. Le dioxygène est fourni par le distributeur d’air 12, e.g. à une pression de 2 bars. Les deux électrodes sont en contact avec une membrane, qui joue le rôle d’électrolyte, assurant ainsi le transport des ions produits à l’anode. En effet, l’oxydation du dihydrogène à l’anode produit des ions H+ et des électrons e qui passent de l’anode vers la cathode. Arrivé à l'anode, le dihydrogène (H2) se dissocie (oxydation) en ions H+ et en électrons selon la réaction suivante : 2H2 = 4H+ + 4e. Les ions H+ migrent dans la membrane et les électrons passent par un circuit extérieur produisant ainsi de l’énergie électrique. À la cathode, les ions H+, les électrons e, et du dioxygène (e.g. provenant de l'air) se rencontrent pour former de l'eau selon la réaction suivante : 4H+ + 4e + O2 = 2H2O. Lors de cette réaction, de la chaleur est libérée. L’air non utilisé par les piles à combustible lors de la réaction chimique est par exemple rejeté à l’extérieur de l’aéronef.
L’hydrogène est par exemple stocké sous forme liquide dans le réservoir 160 à la température de 20 kelvins et à la pression de 3 bars. L’hydrogène liquide est vaporisé à l’aide d’une capsule qui est en contact avec le réservoir 160. La capsule est une enceinte hermétique où règne le vide qui permet de réguler la pression et la température de l’hydrogène dans le circuit d’hydrogène. L’hydrogène non utilisé par les piles à combustible lors de la réaction chimique est renvoyé dans le circuit d’hydrogène. Sans sortir du cadre de l’invention, l’hydrogène peut aussi être stocké directement sous forme gazeuse dans le réservoir 160.
Les piles à combustible sont refroidies par un circuit de refroidissement 18. En effet, les réactions chimiques dans les piles à combustible produisent de la chaleur qui doit être évacuée afin de ne pas surchauffer les piles. A cet effet, le circuit de refroidissement 18 est alimenté en liquide de refroidissement. Le liquide de refroidissement est par exemple un mélange d’eau et de glycol, e.g. de type EGW (acronyme anglais de « Ethylène Glycol Water»). La sortie du circuit de refroidissement 18 est couplée à l’entrée d’un échangeur de chaleur 20 afin d’évacuer la chaleur.
Au moins une partie de la chaleur produite sert à augmenter, au travers de l’échangeur de chaleur 20, la température de l’hydrogène en sortie du réservoir pour la porter à une valeur adéquate, e.g. de 200 à 350°K, adaptée au fonctionnement de l’ensemble 14 de piles à combustible. Grâce à l’hydrogène traversant l’échangeur de chaleur 20, le liquide de refroidissement en provenance des piles à combustible et circulant dans l’échangeur de chaleur 20 est refroidi alors que l’hydrogène se réchauffe.