INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Sans énergie électrique disponible, lorsque la batterie est déchargée ou la pile à combustible sans combustible ; Inexistante, lorsque l'infrastructure externe SP_2 de type route électrique n'est pas présente ; Hors service, c'est-à-dire lorsque la source d'alimentation électrique principale SP sélectionnée n'est pas en mesure de fournir de l'énergie car elle présente un défaut ;
Le deuxième cas se produit lorsqu'un surplus de puissance est nécessaire à la traction du système. Dans ce cas, une ou plusieurs des sources d'alimentation électrique secondaires SS disponibles peut être sollicitée pour compléter l'apport de la source d'alimentation électrique principale SP et fournir le surplus de puissance demandé. Un tel surplus de puissance peut être requis lorsque le système de transport circule sur un terrain difficile ou en pente.
Selon un autre aspect particulier de l’invention, la source d'alimentation électrique principale SP présente une disponibilité en puissance électrique définie et non nulle.
Cette disponibilité de puissance électrique dépend du type de la source électrique et de sa stratégie d’emploi pour le système de transport.
La disponibilité de puissance électrique peut correspondre à la puissance électrique maximale d’une source de recharge extérieure, comme une borne de recharge ou une route électrique (source SP_2) intermittente dont on cherche à maximiser le bénéfice pour le trajet.
Alternativement, cette disponibilité de puissance électrique peut correspondre à la puissance électrique de fonctionnement technique optimal de la source, par exemple être le point de fonctionnement de rendement maximal pour une pile à combustible (source SP_1).
Cette disponibilité de puissance électrique peut être directement connue par une connexion électrique à la source, par maximisation de la puissance électrique soutirée, ou configurée dans les moyens de gestion du système de transport.
Dans le cas où cette disponibilité de puissance électrique ne peut être absorbée par le moteur de traction 10, il est utile de pouvoir disposer de stockage électrique local de cette puissance électrique excédentaire. Les sources d'alimentation électriques secondaires SS, peuvent ainsi être chargés par l’excès de puissance électrique disponible. Elles pourront restituer cette énergie lorsque cela sera nécessaire au transport. Une fois encore, la multiplicité des sources d'alimentation électriques secondaires SS apporte l'avantage d’une capacité d’absorption en puissance supérieure à ce qu’autoriserait une unique batterie, et en relation avec la masse transportée.
Selon un autre aspect particulier de l'invention, chaque source d'alimentation électrique secondaire SS peut ainsi également être rechargée lorsque le véhicule électrique VE est transporté sur la plateforme 2 du système. La charge d'une source d'alimentation électrique secondaire SS peut se faire via un transfert d'énergie en provenance de la source d'alimentation électrique principale SP.
Les moyens de gestion 4 sont ainsi configurés pour :
Déterminer la disponibilité de chaque source d'alimentation électrique principale SP ; Sélectionner une ou plusieurs sources d'alimentation électrique, parmi les sources d'alimentation électriques principales SP disponibles ; Acquérir des données relatives à chaque source d'alimentation électrique principale SP disponible, par exemple l'état de charge, le courant délivré par la source, la tension aux bornes de la source, la température, les données de diagnostic, la puissance idéalement disponible ; Déterminer la disponibilité de chaque source d'alimentation électrique secondaire SS ; Eventuellement, sélectionner une ou plusieurs des sources d'alimentation électrique secondaires SS parmi celles qui sont disponibles, pour suppléer ou aider la source d'alimentation électrique principale SP, ou alternativement absorber une partie de la puissance disponible au niveau de la source d'alimentation électrique principale SP ; Acquérir des données relatives à chaque source d'alimentation électrique secondaire SS, par exemple l'état de charge, le courant délivré par la source, la tension aux bornes de la source, la température, les données de diagnostic ;
Les moyens de gestion 4 sont ainsi aptes à établir une cartographie des états de chaque source d'alimentation électrique, principale et secondaire, en vue de mettre en place une stratégie de gestion adaptée à la traction du système, à l’optimisation de l’exploitation des sources d'alimentation électrique principales SP et à la charge éventuelle des sources d'alimentation électrique secondaires SS.
En parallèle, le contrôleur maître 6 reçoit les informations de chaque contrôleur esclave 7 et détermine un terme d’équilibrage pour chaque accumulateur 10 de la batterie 2. Ce terme d’équilibrage est déterminé notamment par le calcul d’indicateurs d’états relatifs à l’accumulateur 10 en question et à la batterie 2. Ces indicateurs d’état comprennent le SOH et le SOC, acronymes respectifs des termes anglosaxons « State Of Health » et « State Of Charge », désignant respectivement les états de santé et de charge de la batterie 2.
Après détermination du terme d’équilibrage d’un accumulateur 10, le contrôleur maître 6 envoie ce terme au contrôleur esclave 7 auquel l’accumulateur 10 est couplé. Cet envoi n’est pas représenté sur la . Le contrôleur esclave 7 applique alors ce terme d’équilibrage à l’accumulateur 10 en question.
Ainsi, les charges des différents accumulateurs 10 de la batterie de traction 2 sont équilibrés durant le mode actif.
Le fonctionnement du système de gestion 1 dans le mode actif est similaire au fonctionnement des systèmes de gestion de l’état de la technique en mode actif.
Dans l’exemple illustré sur la , la batterie de traction 2 comprend 12 nœuds d’accumulateurs 10, la période P1 vaut 100 millisecondes et les créneaux sont d’une durée égale de 3 millisecondes.
La illustre une organisation temporelle des échanges entre les contrôleurs d’un système de gestion selon l’état de la technique dans le mode inactif. L’axe des abscisses représente l’axe des temps.
Les systèmes de gestion de l’état de la technique conservent dans le mode inactif la topologie illustrée sur la .
Dans le mode inactif d’un système de gestion selon l’état de la technique, la périodicité des échanges est allongée, par exemple à une durée P2 de 300 millisecondes. De plus, les échanges ne comprennent plus qu’une balise de synchronisation initiale 6a envoyée par le contrôleur maître 6 à l’ensemble des contrôleurs esclaves 7. Tant que la balise 6a ne comprend pas un ordre de réveil, les contrôleurs esclave 7 n’envoient aucune information. En revanche, lorsque la balise 6a comprend un ordre de réveil, le système de gestion de l’état de la technique réalise un échange similaire à celui du mode actif, même si le contact de la voiture est coupé. Typiquement, durant le mode inactif, les balises 6a émises ne comprennent pas d’ordre de réveil pendant plusieurs heures. Par exemple, l’ordre de réveil peut intervenir toutes les huit heures.
Ainsi, le mode inactif permet d’allonger l’équilibrage des charges des accumulateurs et de ce fait de limiter l’échauffement de résistances dans lesquelles les accumulateurs se déchargent suivant leur terme d’équilibrage.
Néanmoins, ce mode inactif selon l’état de la technique nécessite de maintenir allumée la passerelle 9 et de réveiller périodiquement le contrôleur maître 6 afin d’envoyer les balises 6a. Pour réveiller le contrôleur maître 6, il faut réveiller le BCM 4 qui réveille le superviseur 5 qui réveille le contrôleur maître 6. Le BCM 4, le superviseur 5 et le contrôleur maître 6 étant alimentés par la batterie basse-tension 3, une surconsommation de l’autonomie de cette batterie basse-tension 3 est induite lors du mode inactif.
La illustre la topologie du système de gestion 1 selon l’invention en mode inactif.
Plus précisément, lorsque le système de gestion 1 passe du mode actif au mode inactif, sa topologie est modifiée de la topologie illustrée sur la à la topologie illustrée sur la .
Dans le mode inactif, le contrôleur maître 6 n’est plus le coordinateur du réseau formé par les contrôleurs. En effet, l’un des contrôleurs esclave 7 devient le coordinateur du réseau et est ainsi chargé d’orchestrer les échanges dans le système de gestion 1. Dans la suite, ce contrôleur esclave sera appelé contrôleur esclave-maître 12.
De manière préférentielle, le contrôleur esclave 7 élu pour devenir contrôleur esclave-maître 12 dans le mode inactif est choisi en fonction de sa position dans le pack batterie 2. Plus précisément, il s’agit d’un contrôleur esclave 7 couplé à un nœud 11 central.
Alternativement, le rôle d’esclave-maitre 12 peut changer périodiquement entre les contrôleurs esclaves 7. Plus précisément, il est possible qu’à chaque période de mise-en-œuvre du procédé, un contrôleur esclave 7 différent devienne contrôleur esclave-maître 12 et envoie la balise de synchronisation aux autres contrôleurs esclaves 7. De même, il est possible que chaque contrôleur esclave 7 doive avoir exercé une fois le rôle de contrôleur esclave-maître 12 avant qu’un contrôleur esclave 7 devienne contrôleur maître-esclave 12 une deuxième fois. Plus globalement, le contrôleur esclave 7 devenant contrôleur esclave-maître 12 peut être désigné de façon à ce que chaque contrôleur esclave devienne successivement contrôleur esclave maître au fil des mises-en-œuvre périodiques du procédé, et à ce que chaque contrôleur esclave 7 devienne un nombre de fois équivalent contrôleur esclave-maître 12 lors du mode inactif. Cela permet de ne pas créer de déséquilibre entre les charges des accumulateurs de différents contrôleurs esclaves 7, et de faire que tous les contrôleurs esclaves 7 aient la même consommation d’énergie dans le mode inactif. Ainsi, l’équilibre de la batterie n’est pas affecté.
La illustre une organisation temporelle des échanges entre les contrôleurs du système de gestion 1 dans le mode inactif, et la illustre un procédé d’équilibrage des charges respectives des accumulateurs 10 de la batterie de traction 2 apte à être mis-en-œuvre par un système de gestion 1.
Les différentes stratégies peuvent être les suivantes :
Si la source d'alimentation électrique principale SP est apte à délivrer une puissance électrique suffisante pour la traction du système et dispose d'un état de charge suffisant pour charger une ou plusieurs sources d'alimentation électrique secondaires SS, les moyens de gestion 4 sont configurés pour : Vérifier l'état de charge de chaque source d'alimentation électrique secondaire SS ; Commander une charge de chaque source d'alimentation électrique secondaire SS dont l'état de charge n'est pas supérieur à un seuil donné, par exemple 80%, via la source d'alimentation électrique principale SP ; Les moyens de gestion 4 sont aptes à établir des priorités de charge entre les différentes sources d'alimentation électrique secondaires SS, en hiérarchisant les états de charge, mais aussi en tenant compte de l'état de santé de chaque source d'alimentation électrique secondaire SS ; Si la source d'alimentation électrique principale SP n'est pas disponible ou non apte à délivrer une puissance électrique suffisante à la traction du système, les moyens de gestion 4 sont configurés pour : Sélectionner une ou plusieurs sources d'alimentation électrique secondaires SS pour suppléer la source d'alimentation électrique principale SP ou pour fournir un complément de puissance venant s'ajouter à la puissance fournie par la source d'alimentation électrique principale SP ; la sélection peut s'opérer par exemple en fonction de l'état de charge de chaque source d'alimentation électrique secondaire SS et/ou de l'état de santé de chaque source d'alimentation électrique secondaire SS ;
Il faut noter que l'un des objectifs des moyens de gestion 4 pourra être de faire en sorte que l'ensemble des sources d'alimentation électrique secondaires SS atteigne un état de charge cible au bout d'une période donnée. A titre d'exemple, il s'agira de faire en sorte que chaque source d'alimentation électrique secondaire SS atteigne un état de charge d'au moins 80%, lorsque le lieu de destination est atteint. Pour cela, les moyens de gestion sont configurés pour :
Acquérir l'état de charge de la source d'alimentation électrique principale SP et l'état de charge de chaque source d'alimentation électrique secondaire SS ; Acquérir les données du trajet à effectuer par le système de transport, incluant notamment la disponibilité de la source d'alimentation électrique principale de type route électrique sur ce trajet, en vue de déterminer les portions sur lesquelles cette source d'alimentation électrique principale SP_2 est utilisable pour la traction du système ainsi que pour une charge de sources d'alimentation électrique secondaire SS, sans compromis sur la traction du système ; Sélectionner les sources d'alimentation électrique secondaires SS à charger sur le trajet, et les périodes de charge de chaque source d'alimentation électrique secondaire SS sélectionnée ; Bien entendu, cette stratégie pourra évoluer en fonction de l'évolution des états de charge des différentes sources et de leur disponibilité sur le trajet ;
Un autre objectif des moyens de gestion 4 pourra être de maximiser l’exploitation - au point de fonctionnement optimal - de la source d'alimentation électrique principale SP, par exemple en maximisant la puissance absorbée par les sources d'alimentation électriques secondaires SS durant les périodes de disponibilité de puissance sur la source d'alimentation électrique principale SP.
Un autre objectif des moyens de gestion 4 peut aussi être une optimisation entre énergie disponible et puissance disponible, au travers d’une charge à faible puissance, mais sur la durée, des sources d'alimentation électrique secondaires SS, pour leur permettre d’assurer, si nécessaire, sur de courtes durées un besoin de forte puissance. Ceci est particulièrement intéressant lorsque la source d'alimentation électrique principale SP_1 est un stockage électrochimique dont la capacité de fourniture de puissance instantanée est limitée. Dans ce cas, les sources d'alimentation électrique secondaires SS sont contrôlées pour fournir un surplus de puissance instantanée.
Il faut noter que les différents principes de gestion mis en œuvre peuvent dépendre de la nature des sources d'alimentation électrique présentes et disponibles dans le système.
Il faut noter que certains de ces échanges d’énergie peuvent avoir lieu alors que le moteur électrique 10 est à l’arrêt, et sans besoin de puissance vers celui-ci.
Comme indiqué ci-dessus, le système comporte également un dispositif de distribution de puissance 5 ayant pour rôle de répartir l’énergie à travers le système en fonction des données remontées par les unités de gestion locales, à travers les différentes liaisons de communication.
Le dispositif de distribution de puissance 5 comporte des moyens de conversion électrique, formés de convertisseurs de type DC/DC et/ou DC/AC, des moyens de commutation tels que des contacteurs et des moyens de protection (disjoncteur notamment). Ces différents moyens sont embarqués sur le système de transport et commandés par les moyens de gestion 4 pour appliquer la stratégie de fonctionnement déterminée par les moyens de gestion 4. Il faut noter que suivant le régime de charge ou de décharge, les liaisons de puissance 7 peuvent être commandés en AC (charge lente) ou en DC (charge rapide).
Chaque convertisseur embarqué dépendra notamment du type de source d'alimentation électrique principale (pile à combustible, batterie,…) gérée par le système de transport.
Il faut noter que le dispositif de distribution de puissance 5 est avantageusement choisi avec un ou plusieurs convertisseurs réversibles en courant et en tension, permettant des échanges d'énergie dans les deux sens, de la source d'alimentation électrique principale vers chaque source d'alimentation électrique secondaire SS ou de chaque source d'alimentation électrique secondaire SS vers la source d'alimentation électrique principale SP (lorsque celle-ci est une batterie par exemple). Le principe de réversibilité sera également utile pour récupérer l'énergie de freinage du système et permettre une charge des sources d'alimentation électriques embarqués. Le dispositif de distribution de puissance 5 est alors commandé de manière adaptée pour assurer ce mode de fonctionnement régénératif.
Chaque véhicule électrique VE placé sur la plateforme 2 est connecté aux moyens de gestion 4 via des liaisons de communication 6 de type filaire ou sans-fil. Avantageusement, la source d'alimentation électrique secondaire SS de chaque véhicule électrique VE est branchée sur des moyens de connexion disponibles sur la plateforme 2 de manière à former lesdites liaisons de puissance 7.
Par exemple il est connu un système de détection de corrosion comportant un témoin comprenant une résistance électrique qui augmente quand le témoin est corrodé, un moyen de mesure de la résistance et une puce RFID permettant lors d’un contrôle d’alimenter le moyen de mesure de la résistance et transmettre l’information à un lecteur extérieur.
Cependant un tel témoin a un coût élevé et en cas de détérioration de la puce RFID ou du moyen de mesure, ou encore d’une connexion entre les différents éléments du témoin, le lecteur extérieur recevra une information erronée.
En outre, le système peut comprendre un interrogateur en dehors de la paroi de la structure et un témoin dans la paroi, l’interrogateur comprend un générateur de champ magnétique comprenant un radar à induction ou à onde électromagnétique et un lecteur de champ magnétique et le témoin peut comprendre un organe de maintien non magnétique et non métallique tel qu’un polymère ou en résine ABS et un conducteur corrodable. La corrosion peut être mesurée en fournissant par le générateur un champ magnétique primaire vers le béton, le conducteur corrodable génère un courant induit formant un second champ magnétique et l’interrogateur lit le second champ magnétique généré par le conducteur corrodable.
Cependant un tel témoin ne permet pas de fournir une information lorsque le conducteur corrodable a subi une corrosion suffisamment élevée pour ne plus avoir de conductivité entre ces extrémités. En outre le radar électromagnétique est un outil actif qui propage une onde jusqu’au témoin qui dépend de plusieurs facteurs dont des facteurs d’environnement tel que le taux d’humidité et du taux de chlorure entre le radar et le témoin c’est-à-dire dans la structure et en dehors. Ainsi le résultat de lecture ne sera pas identique en fonction de la météo et ne sont pas précis puisqu’ils sont sensibles aux différents facteurs de l’environnement. Enfin, un tel témoin doit être cartographié pendant la construction de la structure au risque sinon que le radar transmette et que le lecteur lise des ondes provenant d’autres éléments de la structure pouvant renvoyer les ondes tel que l’armement de la structure ou des débris métalliques dans le béton. Enfin de tels témoins doivent être suffisamment volumineux pour permettre de refléter l’onde provenant de l’appareil actif par exemple le radar électromagnétique, ce volume peut entraîner des détériorations de la structure.
Ces différents témoins et systèmes ont donc des coûts extrêmement élevés en termes de déploiement à l’échelle d’une structure volumineuse, et présentent encore des contraintes techniques majeures (robustesse, fiabilité, autonomie.)
Le document US2004100278 décrit en outre un dispositif et son procédé, mesurant des propriétés de résonance ferromagnétique en appliquant un champ magnétique à la structure par agencement d’un aimant près de la structure. La résonance ferromagnétique sera différente en fonction de l’état de corrosion de l’armature corrodée.
Ce dispositif ne permet pas de prévenir la corrosion mais de mesurer l’état de corrosion de l’armature. Il n’est donc pas possible de réaliser de la maintenance préventive pour empêcher la corrosion de l’armature puisque la corrosion de l’armature a déjà commencé lorsque l’on détecte un état de corrosion.
En outre, ces différentes solutions entraînent des évaluations par ciblage ce qui rend fastidieux la démarche d’évaluation. Par exemple, dans le cas d’utilisation de capteur de mesure, il doit être relié à la portion métallique ou avoir son antenne en vis-à-vis du témoin à mesurer et donc ne permettent pas d’obtenir d’informations de corrosion à partir d’une zone plus large par exemple que le volume en face de l’antenne du capteur.
Enfin, une des problématiques est que la structure peut varier, par exemple l’épaisseur peut augmenter ou se réduire par le taux d’humidité, la chaleur pouvant fausser des valeurs de mesures.
L’invention offre une solution à au moins un des problèmes évoqués précédemment, en comparant une mesure d’une valeur de caractéristique magnétique à un emplacement donné d’un champ magnétique d’un aimant avec une donnée de champ magnétique acquise pour en déduire une corrosion.
Un aspect de l’invention concerne un procédé de détection de corrosion d’une couche corrodable ferromagnétique comprenant : une étape d’acquisition et de stockage de données dans une mémoire dont au moins des données: de différents emplacements d’au moins un aimant permanent dans un repère tridimensionnel global X, Y, Z, de valeur de caractéristique magnétique (B%, B, ) pour chaque aimant dans un repère tridimensionnel propre à l’aimant, une étape de détermination d’un emplacement d’un appareil de mesure d’une valeur de caractéristique magnétique (B), distant de l’au moins un aimant, dans le repère tridimensionnel global par un processeur d’un dispositif de détection, une étape de mesures d’une valeur d’une caractéristique magnétique (B) au moyen de l’appareil de mesure à l’emplacement déterminé à l’étape de détermination, et d’enregistrement, dans une base de données, la valeur de la mesure, l’emplacement et la date de la mesure, une étape d’estimation par le processeur d’au moins la valeur d’une caractéristique magnétique (B%, B, ) d’au moins un aimant selon son repère tridimensionnel propre, en fonction de la valeur mesurée à l’étape de mesures et de l’emplacement de l’aimant acquis à l’étape d’acquisition, une étape de comparaison de la valeur caractéristique magnétique (B%, B, ) estimée d’au moins un aimant et celle estimée précédemment ou acquise, une étape de déduction d’une corrosion de la couche corrodable ferromagnétique entre l’au moins un emplacement de l’aimant et l’emplacement de l’appareil en fonction de la comparaison de valeur caractéristique magnétique réalisée à l’étape de comparaison.
Grâce à l’invention, il est possible de déduire une corrosion d’une couche corrodable ferromagnétique en comparant une valeur d’une caractéristique magnétique de l’aimant selon son repère. En effet, si une couche corrodable ferromagnétique est en parfait état, la valeur de caractéristique magnétique est très faible du fait du champ magnétique court-circuité par la couche corrodable ferromagnétique alors que si elle est corrodée, la valeur de caractéristique magnétique se rapproche de celle de l’aimant sans couche corrodable ferromagnétique puisqu’une fois corrodée, elle ne court-circuite plus ou peu le champ magnétique. En outre, le fait d’estimer la valeur d’une caractéristique magnétique (B, ) de l’aimant selon son propre repère permet de diminuer des erreurs d’estimation de corrosion, par exemple une erreur liée à la distance entre l’emplacement de mesure et l’aimant qui a changé due par exemple à une dilatation de la paroi (par exemple dû à un gel/dégel) En effet, si la valeur mesurée est directement comparée alors que l’emplacement est erroné, la déduction de corrosion peut aussi être erronée. Le fait d’estimer la valeur d’une caractéristique magnétique (B, ) de l’aimant selon son propre repère permet aussi de limiter le risque qu’un agent perturbateur du flux magnétique puisse entraîner une erreur de mesure, en détectant cet agent perturbateur et en estimant la valeur en prenant en compte la perturbation par cet agent.