INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Aussi, une approche centralisée qui couvrirait à la fois les aspects routage et sélection de la puissance d’émission, ne serait pas adaptée. Les liens radio d’un réseau mesh sont typiquement affectés par des variations dynamiques de l’atténuation du signal radio (le « fading »). Ce fading peut être rapide ou lent, et être causé par des variations de l’environnement (conditions atmosphériques en extérieur, mobilité des personnes en intérieur, ainsi que déplacement des mobiliers, ouvertures fermetures des portes, etc).
Par ailleurs, une solution de routage dans un réseau mesh qui ne serait pas dynamique serait peu efficace, incapable de suivre les variations du fading. Si une entité centrale était en charge du routage, il faudrait lui donner une capacité d’observation du réseau très dynamique, de même que des capacités d’envoi de commandes vers les nœuds qui seraient très dynamiques également.
Or ces capacités se traduiraient inévitablement par une augmentation de la bande passante dédiée au plan de contrôle sur l’ensemble des liens radio élémentaires dans le réseau mesh. Il s’agirait d’un paradoxe, dans la mesure où l’un des objectifs adressés par l’invention est la compatibilité avec les nœuds limités en énergie.
Aussi, la présente invention propose une architecture hybride, où la détermination de la puissance d’émission de chaque nœud du réseau est faite de manière centralisée, alors que les décisions de routage sont distribuées et confiées aux nœuds du réseau.
Le dispositif de la présente invention comprend en particulier une entité centrale qui est configurée pour observer le réseau et appliquer des solutions pour soulager les nœuds les plus critiques du point de vue de la gestion de l’énergie.
L’entité centrale d’observation, dans sa mission de maintenir le service fourni par le réseau, s’appuie dans un mode de réalisation sur un réseau de neurones afin de déterminer et sélectionner de façon dynamique la puissance d’émission de chaque nœud, parmi une liste de valeurs de puissance d’émission que le nœud prend en charge.
Lorsque l’on dispose de capteurs homogènes en termes de puissance d’émission et de couverture, le choix de cette puissance d’émission homogène est critique. En effet, si la puissance d’émission est trop faible, il ressort une contrainte de devoir « quadriller » la zone de couverture en s’assurant que tous les nœuds ont bien dans leur voisinage immédiat un nombre de voisins suffisant pour assurer une communication de bout-en-bout dans un réseau mesh, ce qui entraîne alors une inflation sur le nombre de nœuds routeurs à déployer.
Par contre, si la puissance d’émission est trop grande, il ressort des nœuds dont la consommation énergétique est élevée, et qui vont alors demander soit d’avoir des dispositifs de collecte de l’énergie lourds (par exemple une taille de panneau solaire importante), soit d’entrainer des contraintes fortes de maintenance (par exemple, la nécessité de remplacer la batterie de tous les capteurs par une batterie chargée hors site, et cela tous les mois par exemple).
La solution proposée est une solution présentant une grande flexibilité d’utilisation, car les nœuds peuvent être utilisés avec diverses puissances d’émission en fonction du contexte (par exemple : il peut y avoir des obstacles, des contraintes à la propagation radio), et leur puissance d’émission peut être modifiée en fonction des modifications de l’environnement (par exemple : une modification de la qualité du signal radio, un ajout ou une suppression de nœuds réseau, etc.).
Les domaines d’application industrielle de l’invention sont principalement ceux de l’Internet des Objets, pour citer quelques exemples : « Smart Cities », « Smart Buildings », « Smart Industry » (or « Industry 4.0 ») « Smart Farming », etc.
Pour obtenir les résultats recherchés, il est proposé un procédé de gestion dynamique d’un réseau de communication maillé mis en œuvre dans un environnement de l’internet des objets, le réseau étant composé d’une pluralité de nœuds communicants contraints en énergie et configurés pour pouvoir émettre des données selon différents niveaux de puissance, le réseau maillé comprenant au moins un nœud passerelle configuré pour transmettre des paquets de données issus de nœuds émetteurs vers le réseau internet via un nœud central. Le procédé est mis en œuvre séquentiellement sur des époques de durée prédéfinie par un processeur du nœud central et comprend des étapes consistant à : - pendant la durée d’une époque i : (a1) recevoir dudit au moins un nœud passerelle, au moins un paquet de données, ledit au moins un paquet de données comprenant des données de mesure issues d’un nœud émetteur du réseau et au moins des informations relatives : - au chemin nœud par nœud suivi par ledit au moins un paquet depuis le nœud émetteur ; et - à l’énergie résiduelle ‘currentEnergy’ de chaque nœud du chemin ; (a2) ajouter dans une base de données d’observation les informations reçues, la base de données d’observation étant organisée pour stocker, pour chaque nœud du réseau maillé, les informations reçues à chaque époque, ainsi qu’un index ‘txPow’ représentatif de la puissance d’émission et une valeur ‘rankingCost’ représentative d’un coût de routage durant l’époque i écoulée ; - au début de l’époque suivante i+1 : (b1) calculer sur la base des informations stockées dans la base de données d’observation une nouvelle configuration pour le réseau maillé, le calcul de la nouvelle configuration consistant à déterminer pour au moins un nœud du réseau maillé, des actions à appliquer au nœud quant à sa puissance d’émission et son coût de routage ; et (b2) diffuser à chaque nœud du réseau via ladite au moins une passerelle, la nouvelle configuration calculée.
illustre les étapes du procédé de l’invention permettant de définir de manière dynamique la puissance d’émission à appliquer aux nœuds d’un réseau maillé, en tenant compte des limites énergétiques expérimentées par les nœuds, selon un autre mode de réalisation de l’invention.
Description détaillée de l’invention Un contexte pour une mise en œuvre de l’invention est illustré de manière simplifiée sur la , comprenant un réseau de communication maillé 102 pour l’internet des objets, déployé pour une zone géographique (illustrée dans l’exemple comme un carré) et composé d’une pluralité de nœuds communicants fixes (représentés par des points noirs dans le carré).
Les nœuds communicants notés (104-1, …, 104-i, …,104-n) peuvent jouer différents rôles. Un nœud peut être configuré pour être un nœud : capteur ; actionneur ; capteur & actionneur ; routeur ; capteur & routeur ; actionneur & routeur ; capteur & actionneur & routeur ; ou passerelle.
Ainsi, sur l’exemple de la , qui n’est pas limitatif en nombre de nœuds, il est identifié quatre nœuds (106-1 à 106-4) configurés chacun pour agir comme nœud passerelle pour interfacer, via un nœud central 108, le réseau maillé (i.e. tous les nœuds communicants du réseau maillé) avec le réseau Internet offrant des services pour l’Internet des Objets 110 (IoT services ; IoT applications) exploitant le réseau de nœuds communicants 102, ainsi que des terminaux (112) qui consomment ces services. Le nœud central aussi désigné par entité centrale 108 est configuré pour se comporter à la fois comme un contrôleur de réseau (pour gérer la configuration et le contrôle du réseau maillé) et comme un routeur IP pour connecter le réseau maillé au réseau Internet.
Les connections entre les passerelles (106-i) et l’entité centrale (108) ne sont pas des connections radio mais des connections filaires (107-1 à 107-4), sans contraintes de bande passante.
L’homme du métier pourra étendre les principes décrits à toute variante de réseau maillé, que ce soit en nombre de nœuds fixes (104-i) ou en nombre de nœuds passerelle (106-i) ou en étendue de la zone couverte.
Les nœuds communicants du réseau maillé sont généralement alimentés par batterie, leur énergie est fortement contrainte et la consommation d'énergie doit être minimisée. Ils peuvent utiliser la récupération d'énergie ou nécessiter des remplacements réguliers de la batterie.
Dans le contexte de l’invention, les nœuds communicants du réseau maillé sont des nœuds dits ‘multi-puissances’ qui sont configurés pour pouvoir émettre des données selon différents niveaux de puissance.
La illustre la structure d’un nœud multi-puissances 200 selon un mode de réalisation de l’invention. Pour des raisons de simplification de la description, seules les fonctionnalités émetteur/récepteur du nœud sont illustrées, et les éventuelles autres fonctionnalités capteur/actionneur du nœud IoT ne sont pas représentées.
Le nœud multi-puissances de l’invention comprend un ensemble de plusieurs modules émetteurs (202-i) utilisables pour l’étage d’amplification final du signal radio à émettre.
Dans un autre mode de réalisation, le nœud multi-puissance de l’invention peut être réalisé à partir d’un amplificateur à puissance de sortie variable.
Sur l’exemple de la , le nœud multi-puissances 200 comprend huit modules émetteurs (202-1 à 202-8), chaque module étant configuré pour permettre d’émettre selon une puissance d’émission donnée. Ainsi, et à titre d’exemple non limitatif, les huit modules permettent d’émettre respectivement : le module 202-1 à une puissance de 1mW ; le module 202-2 à une puissance de 2mW ; le module 202-3 à une puissance de 5mW ; le module 202-4 à une puissance de 10mW ; le module 202-5 à une puissance de 20mW ; le module 202-6 à une puissance de 50mW ; le module 202-7 à une puissance de 100mW ; et le module 202-8 à une puissance de 200mW.
Dans un mode de réalisation, les modules émetteurs peuvent être réalisés sur un composant de type SoC (« System on Chip » en anglais).
Dans un mode de réalisation, les modules émetteurs peuvent être classés par ordre de puissance d’émission croissante, de 1 mW à 200 mW dans l’exemple illustré.
Le nœud multi-puissances 200 comprend aussi un module de réception 204, ainsi que des commutateurs 206 qui respectivement activent et alimentent chaque module émetteur et le module récepteur.
En fonction émission, un seul module émetteur est actif à la fois, celui dont la puissance d’émission a été sélectionnée. Ainsi, sur l’exemple de la , en supposant que la puissance d’émission qui a été déterminée pour ce nœud est de 20 mW, le module émetteur 202-5 est actif, le commutateur 206 correspondant étant fermé pour permettre l’émission des données à la puissance sélectionnée.
Les figures 5a à 5d permettent de visualiser la préforme 18 rigidifiée. Du fait de la forme ondulée de la ligne de liaison 26, les portions 22 situées de part et d’autre de la pale 16 ont-elles-mêmes une forme ondulée en trois dimensions. Chacune de ces portions 22 peut être percée pour recevoir une vis 36 de fixation de la pièce aubagée. Chacune de ces portions 22 peut également recevoir au moins une pièce 37 rapportée pour former la plateforme 12, ou bien peut recevoir un surmoulage 38 pour former cette plateforme, comme cela est représenté aux figures 6a et 6b.
Le procédé selon l’invention permet d’obtenir une plus grande raideur et un plus grand moment d’inertie de la liaison de la pale à la plateforme de la pièce aubagée. La pièce aubagée est soumise en fonctionnement à des efforts aérodynamiques (pression de l’air sur la pale) et des efforts structuraux (mouvements relatifs avec des carters). Ces efforts transitent des plateformes vers la pale ou inversement. Le raidissement de la jonction entre la pale et la ou les plateformes permet de limiter les risques de déformation de la pièce aubagée et optimise ainsi les performances du moteur.
Matériau réfractaire à haute tenue thermomécanique et résistance à l’érosion pour applications en environnement extrême et procédé de fabrication L’invention concerne le domaine des matériaux à haute tenue thermomécanique et résistants à l’érosion en environnement extrême tel que des températures très élevées et/ou des ambiances riches en espèces oxydantes. De tels matériaux comprennent en général un substrat ou corps en métal à haut point de fusion et un revêtement en céramique.
De plus en plus d’applications nécessitent l’emploi de matériaux pouvant résister à très haute température, notamment plus de 1600°C, dans des conditions pouvant être oxydantes. Le besoin existe dans les chambres de combustion des moteurs de mise et de maintien à poste des satellites. Le besoin de nouveaux matériaux est généré par le développement et la mise sur le marché de nouveaux ergols plus verts, c’est-à-dire moins toxiques, mais également beaucoup plus énergétiques que l’hydrazine de formule N 2 H 4 actuellement utilisée. Ces nouveaux ergols engendrent des gaz de combustion contenant des espèces oxydantes et peuvent générer des températures de flamme atteignant plusieurs milliers de Kelvins. De plus, la conservation dimensionnelle du profil interne de la chambre de combustion est un aspect supplémentaire à prendre en compte afin de garantir les performances de propulsion pour les milliers de cycles de manœuvres utilisées durant la durée de vie d’un satellite, avec une durée maximale continue à feu de plusieurs minutes, et avec un refroidissement entre chaque cycle à des températures très faibles de l'ordre de 10 K. Le besoin existe aussi dans les pièces chaudes des propulseurs électrothermiques.
Les chambres actuelles sont principalement constituées de bicouches Re/Ir, l’iridium permettant d’assurer la résistance à l’oxydation jusqu’à 1600°C, comme le montre US4917968, CN106001554. Pour des températures supérieures, certaines solutions ont consisté à rajouter une couche supplémentaire de zircone ZrO 2 ou d’hafnie HfO 2 . Cependant, ces couches supplémentaires s’écaillent rapidement et ne permettent pas de garantir longtemps l’intégrité de l’ensemble. La couche supérieure peut être constituée d’autres éléments tels que le platine ou le rhodium, cf. US5613299, qui sont également extrêmement coûteux.
CN106001554 concerne la préparation d'une chambre de combustion de rhénium-iridium par les étapes suivantes : préparation d'une chambre de combustion au rhénium avec mise en forme par métallurgie des poudres ; préparation de revêtements d'iridium sur les surfaces de la chambre de combustion par dépôt à l'arc électrique ; préparation d'un anneau de platine-rhodium par filage et assemblage de l'anneau de platine-rhodium sur la surface intérieure de la chambre de combustion ; et préparation d'un revêtement d'oxyde métallique à fort rayonnement sur la surface extérieure de la chambre de combustion par pulvérisation au plasma.
De plus, Re et Ir sont des métaux nobles et, de ce fait, les chambres Re/Ir sont très coûteuses. Les procédés mis en œuvre comme la CVD sont lents et très onéreux. De même, certains nouveaux ergols peuvent générer de la vapeur d’eau à très haute température ce qui nuit à la résistance à l’oxydation de la couche d’Ir.
A l’heure actuelle, les chambres Re/Ir utilisées ne permettent donc pas d’exploiter les performances maximales des nouveaux ergols développés. Les performances d’utilisation sont donc dégradées afin de conserver les matériaux.
US4917968 décrit une structure résistante aux contraintes et à l’oxydation en présence des gaz de combustion. Un procédé de dépôt en phase vapeur (CVD) est utilisé afin de former des couches successives. Une couche composée de métaux issus du groupe platine, préférentiellement de l’iridium, est utilisée pour sa résistance à la corrosion pour des températures supérieures à 1500 °C. Une seconde couche composée de métaux ultra-réfractaires, préférentiellement du rhénium, est utilisée avec une résistance à la traction supérieure à 34 MPa pour des températures supérieures à 1500 °C. Une dernière couche en céramique, soit de l’hafnie, soit de la zircone, est utilisée afin de réduire le taux de récession de l’iridium mais sans effet sur l’oxydation. La couche céramique n’est pas suffisante.
D’autres matériaux thermostructuraux ont été considérés, cf. US7297368, comme des composites Carbone/Carbone renforcés de SiC, de HfC ou de ZrC mais les températures d’applications ne dépassent pas les 1600 °C. En effet, au-delà, les couches d’oxydes formées in situ avec les gaz de combustion sont soit trop liquides et peuvent être soufflées par les gaz dans le cas du SiC ne permettant pas la conservation de la géométrie de la chambre, soit solides mais avec des dilatations supérieures aux carbures et une expansion volumique non négligeable lors de la formation de l’oxyde qui entraînent des décohésions et un écaillage important dans un flux de gaz, dans le cas du HfC ou du ZrC. Pour ces matériaux, les procédés utilisés sont l’infiltration réactive de métal fondu Si, Hf ou Zr ou l’infiltration de suspensions ou de précurseurs céramiques ce qui requiert des outillages volumineux et des coûts importants sans garantir des performances très élevées.
Après les avoir analysés, le Demandeur a cherché à obvier à ces inconvénients.
Le Demandeur s’est rendu compte qu’un besoin existait d’obtenir un matériau à gradient de propriétés constitué d’une phase céramique jouant le rôle de barrière environnementale et d’une phase métallique en métal ultra-réfractaire assurant la tenue structurale qui soit stable en volume, peu coûteux en matières premières et en production et qui résiste à des températures supérieures à 1600 °C dans des ambiances oxydantes pendant 2500 heures de fonctionnement.
Selon un aspect de l’invention, le matériau réfractaire à haute tenue thermomécanique et résistance à l’érosion pour applications en environnement extrême, comprend un corps, un revêtement et une région intermédiaire entre le corps et le revêtement. Le corps comprend une surface réalisée en un matériau métallique choisi parmi parmi : rhénium, tantale, niobium, molybdène, iridium, tungstène et leurs alliages. Le revêtement est réalisé en un matériau céramique réfractaire comprenant de l’hafnium et présentant une phase cubique, une phase pérovskite ou une phase rhomboédrique. La région intermédiaire est réalisée en un matériau réfractaire de température de fusion supérieure à 2700 K et comprenant ledit matériau métallique et ledit matériau céramique.
Le corps peut être massif et réalisé dans ledit matériau ou comprendre plusieurs parties, l’une des parties réalisée dans ledit matériau formant ladite surface.
La solution proposée offre une couche protectrice en céramique et une partie structurale en métal réfractaire préférentiellement non noble. La différence de dilatation entre lesdites deux couches est accommodée par l’introduction d’un gradient de composition entre lesdites deux couches, ce qui permet de réduire fortement le risque de délaminage. L’épaisseur de chaque couche peut être choisie en fonction d’autres exigences. Le gradient de composition entre la couche céramique et la couche métallique forme une couche intermédiaire.
La couche céramique peut être une hafnie stabilisée en phase cubique par des oxydes de terre rares (Y 2 O 3 préférentiellement, Lu 2 O 3 , Gd 2 O 3 , …) ou une combinaison de ces oxydes afin d’éliminer les transitions de phase allotropiques réversibles lors des variations de température (monoclinique / tétragonale / cubique) et notamment la transition tétragonale vers monoclinique qui induit une augmentation de volume néfaste lors du refroidissement. La couche céramique peut également être constituée d’une phase pérovskite haute température comme SrHfO 3 ou BaHfO 3 ou d’une phase rhomboédrique, notamment Yb 3 Hf 4 O 12 . La couche métallique structurale est avantageusement constituée de tungstène, d’alliages de tungstène ou de composés à base de tungstène (W-Re, W-Ni, W-Y 2 O 3 , W-La 2 O 3 , …) qui permettent, en raison du point de fusion très élevé de cet élément (3400 K) de résister à des températures supérieures à celle obtenue avec le rhénium. D’autres métaux réfractaires ou alliages réfractaires peuvent être utilisés pour la partie structurale (e.g. rhénium, tantale, niobium, molybdène, iridium…).
De préférence, le convertisseur de tension comprend trois bras de commutation comportant chacun un dispositif de régulation de tension relié entre une borne de masse et une borne d’alimentation des bras de commutation respectifs.
Ainsi, si l’un des dispositifs de régulation de tension ne marchent pas, les autres sont opérationnels pour assurer la sécurité du convertisseur de tension. La fermeture des six phases au lieu des six est suffisante pour que la surtension soit inférieure à un seuil de tension critique.
Selon un autre mode de réalisation, le convertisseur de tension comprend un dispositif de régulation de tension additionnel relié à un circuit de commande des phases et configuré pour générer une tension entre la borne de masse et la borne d’alimentation du bras de commutation ou de chaque bras de commutation si le convertisseur de tension comprend trois bras de commutation. Le circuit de commande des phases est relié à la commande de grille. Le dispositif de régulation de tension additionnel est positionné dans une zone de commande.
Cette solution permet d’augmenter la sécurité du convertisseur de tension.
Selon un autre mode de réalisation, le convertisseur de tension comprend plusieurs bras de commutation dont au moins deux bras de commutation alimentés par un dispositif de régulation de tension. Le dispositif de régulation de tension est relié entre chaque borne de masse et chaque borne d’alimentation des deux bras de commutation respectifs.
Cette solution permet de simplifier et de réduire le coût du convertisseur de tension.
La présente invention a également pour objet un ensemble électrique comprenant une machine électrique tournante connectée à un convertisseur de tension tel que défini précédemment.
La présente invention a également pour objet un procédé de protection d’un bras de commutation d’un convertisseur de tension de machine électrique tournante tel que défini précédemment et destiné à être connecté électriquement à un réseau électrique.
Selon l’invention, le dispositif de régulation de tension génère une tension entre la borne de masse et la borne d’alimentation du bras de commutation adaptée pour maintenir le deuxième transistor dans l’état bloqué.
La présente invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui va suivre, d’exemples de mise en œuvre non limitatifs de l’invention et de l’examen du dessin unique annexé.
La représente, schématiquement et partiellement, un convertisseur de tension connecté à un réseau électrique d’un véhicule, selon un exemple de mise en œuvre de l’invention.
Les exemples de réalisation qui sont décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites. En particulier, toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique.
La représente un exemple de convertisseur de tension 1 pour machine électrique tournante polyphasée (non représentée), notamment pour véhicule tel qu’un véhicule automobile électrique ou hybride, connecté à un réseau électrique alimenté par une batterie 15.
La machine électrique tournante est connectée à la batterie 15 par l’intermédiaire d’une borne positive B+ et d’une masse électrique GND du réseau électrique.
Selon une variante, cette machine électrique tournante transforme de l’énergie mécanique en énergie électrique et alimente donc le réseau électrique via la borne B+ en courant continu, en mode alternateur, et peut fonctionner également en mode moteur pour transformer de l’énergie électrique en énergie mécanique en étant alimenté par le réseau électrique via la borne positive B+.
Cette machine électrique tournante est, par exemple, un alternateur, un alterno-démarreur, une machine réversible ou un moteur électrique. La machine peut être du type synchrone ou asynchrone.
Cette alimentation supplémentaire entraîne par conséquent un problème d’encombrement car les traces fournissant la tension de 48V prennent alors beaucoup de place sur le circuit imprimé.
De plus, l’application d’un courant élevé à travers le pont du transistor avec cette méthode peut entraîner une chute de tension sur l'alimentation du pilote de grille. Cela peut provoquer un mode linéaire sur le transistor suivi d'une panne.