INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Un tel pack peut comporter M modules (Ei, (1 i M)) 12, 14, 16, chaque module comportant une pluralité de N cellules 121-124,141-144,161-164. En , M=3 et N=4, mais M peut être quelconque (par exemple 1 M 1000) et/ou le nombre N peut aussi être quelconque (par exemple 1 N 500) pour chaque module (par exemple, un module peut comporter une seule cellule); de plus, plusieurs modules peuvent comporter plusieurs séries de cellules, ces séries étant disposées en parallèle l’une de l’autre. Chaque module comporte une 1 ère borne 120, 140, 160 et une 2 ème borne 125, 145,165.
Cette architecture à cellules commutées permet : - de réguler un courant de charge lorsqu’il est connecté à une source de tension, continue ou alternative, en ajustant en temps réel le nombre de cellules placées en série ; - et/ou de prélever sur un réseau AC un courant AC en phase avec la tension réseau grâce à un mécanisme de synchronisation ; - et/ou d’assurer des services réseau en prélevant un courant déphasé par rapport à la tension réseau (compensation de puissance réactive) ou en ajoutant des harmoniques de courant ou pulse de courant pour améliorer la forme de la tension réseau/compenser des perturbations réseau ; - et/ou de gérer de manière unitaire chaque élément du système (cellule ou groupe de cellules) et chaque élément peut être soit connecté en série avec les autres éléments du pack batterie, soit court-circuité (il n'y a alors plus de courant qui passe par la cellule ou les cellules de l'élément), soit mis en série, avec une polarité opposée, avec les autres éléments, ou éventuellement encore mis en parallèle d’un ou plusieurs autres éléments ; - et/ou de générer, en sortie de la batterie, une tension fixe ou une tension variable (par exemple sinusoïdale), avec un pas égal à la tension d’un élément, en connectant, l’un après l’autre, les éléments directement à la sortie du système. En effet, un tel système peut faire évoluer dynamiquement le nombre d'éléments connectés en série, parmi les éléments disponibles ; - et/ou, en présence par exemple d’une inductance de lissage et/ou via des inductances parasites, de réguler la tension de sortie pour suivre une tension de consigne quelconque, par exemple sinusoïdale.
Un « élément » au sens du présent texte peut comporter une cellule ou un groupe de cellules élémentaires qui peuvent être placées en série et/ou parallèle (formant un module) ; le pas de tension fournie par un élément peut être par exemple de l’ordre de 3.6 V, de 12V de 24V, de 48V ou d'une tout autre valeur.
Comme déjà indiqué ci-dessus, chaque cellule peut être mise en série ou en parallèle avec d’autres cellules du même module et/ou être remplacée par un court-circuit. A cette fin, des interrupteurs, par exemples des transistors, sont prévus. Dans cet exemple, comme les autres exemples ou modes de réalisation de la présente demande, les interrupteurs peuvent être réalisés à l'aide de transistors de puissance, de préférence de type NMOS, ou de transistors bipolaires, ou FET, ou JFET, ou IGBT. Les interrupteurs ainsi mis en œuvre permettent d'utiliser ou non certaines cellules et/ou certains modules de cellules en fonction des besoins et/ou réaliser une optimisation de l'utilisation du pack batterie.
Dans l’exemple illustré, chaque cellule est munie (seuls certains interrupteurs associés à la cellule 121 sont numérotés sur la ) : - d'un interrupteur de cellule 121 i pour connecter ou déconnecter cette cellule de la batterie ; il est possible d’avoir plusieurs cellules en parallèle avec chaque cellule qui possède son interrupteur série ; dans ce cas, une cellule peut être déconnectée et le courant principal continue de passer au travers des cellules restant en parallèle ; et/ou on peut, comme dans FR2977986, basculer des cellules d’une configuration série à parallèle et inversement, et/ou écarter la cellule ; - d'un interrupteur parallèle 121 p pour remplacer ou non, cette cellule par un court-circuit au regard du courant principal qui circule sur le chemin de puissance entre les bornes 101 et 102 du pack batterie.
Le pack de batterie et/ou chaque cellule, ou une ou plusieurs cellules, peu(ven)t être munie(s) d’un ou plusieurs capteur(s) de température ; éventuellement une ou plusieurs cellules, peu(ven)t être munie(s) d’un capteur de charge de la cellule et/ou d’un capteur de mesure de tension aux bornes de la cellule et/ou d’un capteur de déformation mécanique de la cellule et/ou d’un capteur de gaz dans la cellule (par exemple pour détecter une surcharge, ou une surchauffe ou une fuite qui peut engendrer la génération de gaz) et/ou d’un capteur acoustique (soit pour détecter une réaction chimique dans la cellule, ou bien, s’il s’agit d’un capteur de type ultrason, pour caractériser la cellule, de manière similaire au principe de l’échographie ou sous forme de caractérisation d’un canal acoustique) et/ou d’un capteur chimique, par exemple pour mesurer la densité d’ions Li libres ou autres dans la cellule .
Dans le cas où la distance d’au moins environ 20 mm ne peut être appliquée entre les points fixes 46A et 46D correspondant aux points de changement de direction 36A à 36D, une barrière 50 en matériau diélectrique tel que précédemment décrit est agencée entre ces points.
Bien entendu, d’autres modes de réalisation sont également possibles.
Par exemple, une zone de contrainte peut être une portion d’un câble sur laquelle des contraintes peuvent être exercées. Ainsi, comme l’illustre la , une première portion 22’ d’un câble est éloigné d’au moins 20 mm (C1) d’une première portion 22’’ d’un câble adjacent. La paire de zones de contraintes est ainsi formée par les premières portions des deux câbles adjacents.
Dans l’exemple illustré à la , une deuxième portion 23’ d’un câble est éloigné d’au moins 20 mm (C2) d’une deuxième portion 23’’ du câble adjacent. La paire de zones de contraintes est ainsi formée par les deuxièmes portions des deux câbles adjacents.
Par exemple comme l’illustre la , une autre zone de contrainte peut être formée par une portion de connexion 54A entre un câble 22 et une zone de composants électroniques. Une paire de zones de contraintes est ainsi formée par deux portions de connexion 54A, 54B de deux câbles adjacents comprenant chacun une portion de connexion entre un câble et une zone de composants électroniques. Les câbles sont disposés sur la face arrière de l’embase de sorte que le plus court chemin passant par le milieu ambiant les deux portions de connexion 54A et 54B est égale à au moins 20mm.
Les modes de réalisation décrits aux figures 2 et 3 sont combinables.
Ainsi, par exemple, lorsque les câbles sont guidés sur une portion de guidage rectiligne, il est possible de rallonger le plus court chemin entre chaque zone de contraintes de ces câbles en mettant une barrière en matériau diélectrique entre chaque couple de ces câbles. Les barrières forment ainsi un peigne.
Il est également possible de combiner différents modes de réalisation entre eux selon toutes les combinaisons techniquement possibles.
En outre, selon l’invention, les différentes zones de contraintes sont espacées entre elles de sorte que lorsque des défauts de câbles apparaissent sur les câbles, ces défauts ne sont pas appliqués aux mêmes endroit sur des câbles adjacents et sont suffisamment espacés entre eux pour éviter l’apparition d’un arc électrique durable.
Par ailleurs, il a été démontré que lorsque la distance entre ces zones de contraintes est égale à au moins 20 mm, le risque d’apparition d’un arc électrique, notamment dans un environnement spatial dépourvue d’atmosphère, est considérablement diminué. En effet, cette distance entre les zones de contraintes permet de créer une différence de méthodologie de câblage (ou montage ou assemblage) qui va permettre aux câbles de réagir de manières différentes à l’ensemble des contraintes spatiales qui leur sont appliquées.
Cela permet alors de trouver une disposition optimale des câbles sur la face arrière du panneau évitant l’établissement d’arcs électriques et gardant la structure du panneau relativement compacte.
Ainsi, par exemple, pour rallonger le plus court chemin entre différentes zones de contraintes lors d’un routage de câbles dans une portion de guidage rectiligne, les zones de contraintes sont désalignées ou sont disposées selon un axe oblique par rapport à l’axe de guidage.
Selon une autre variante de réalisation, des barrières en matériau diélectriques sont insérées entre les câbles pour rallonger le plus court chemin entre les zones de contraintes correspondantes.
Ainsi, lorsqu’un défaut apparait sur un câble, ce défaut est suffisamment éloigné de toute zone dans laquelle un autre défaut est susceptible d’apparaitre. Le risque d’établissement d’un arc électrique entre ces défauts est ainsi considérablement diminué.
PROCÉDÉ D'ÉQUILIBRAGE PAR COURT-CIRCUITAGE DE LA SORTIE POUR UN DISPOSITIF A BATTERIES COMMUTEES DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
En pratique, à parité de SoC, en décharge, une partie de l’énergie des éléments avec un meilleur état de santé sera transférée vers les éléments avec un état de santé moins bon. De cette manière, toutes les briques tendront à arriver en fin de décharge en même temps. De manière symétrique, en charge, une partie de l’énergie des briques avec un état de santé moins bon sera transférée vers les briques avec un meilleur état de santé. De cette manière, toutes les briques tendront à arriver en fin de charge en même temps.
Dans un 4 ème exemple, on prend en compte les Ah disponibles en décharge pour chaque brique : [MATH 7] Ce mécanisme permet de redistribuer l’énergie du pack parmi les éléments, même quand ils n’ont pas la même capacité de départ. On peut par exemple avoir un pack composé d’éléments de chimies différentes, ce qui implique qu’ils ont des capacités différentes entre eux (selon leur chimie), même si ils ont tous le même SoH. En pratique, l’énergie des éléments avec plus d’Ah disponibles est transférée aux éléments moins capacitifs. De cette manière, tous les éléments arriveront en fin de décharge en même temps.
De manière symétrique, pendant la charge, le mécanisme permet de transférer l’énergie des éléments moins capacitifs vers les éléments plus capacitifs, afin de les faire toutes arriver en même temps en fin de charge. On aura donc : [MATH 8] Il est possible par ailleurs de faire une pondération avec la température T, afin de limiter la dispersion en température: [MATH 9] Un cas particulier de cet exemple consiste à fixer, en décharge, un coefficient de priorité constant de valeur maximale pour les éléments plus capacitifs, afin de les décharger autant que possible vers les éléments moins capacitifs. Cela est utile si le pack contient des éléments « réservoir », des éléments de capacité élevée mais peu puissants (incapables de fournir des forts courants et donc impossibles à utiliser dans un fonctionnement normal). Le mécanisme tendra à décharger complètement les éléments réservoir vers les autres éléments, afin d’augmenter la durée de fonctionnement du pack en décharge. De manière symétrique, le coefficient de priorité des éléments « réservoirs » sera fixé à la valeur minimale pendant charge.
Dans les exemples ci-dessus, quand il est question de charge ou de décharge, on considère que l’on agit durant une pause de charge ou de décharge, c’est-à-dire avec une batterie placée en court-circuit (entre les bornes 101 et 102, comme en figures 1, 4, 5), c’est-à-dire une batterie qui est sans échange avec l’extérieur sur ses bornes principales 101, 102. Typiquement, pour un véhicule, on peut avoir des pauses entres deux utilisations ; de même, on peut introduire des pauses durant la recharge (soit volontaires, soit pour des besoins de délestage du réseau, de pics tarifaire, d’absence de soleil sur des panneaux solaire…).
PROCÉDÉ DE PRECHAUFFAGE D'UN DISPOSITIF A BATTERIES COMMUTEES DOMAINE TECHNIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
L'invention concerne le domaine des dispositifs à batteries commutées. Elle concerne plus particulièrement un dispositif et un procédé qui permet de réaliser un chauffage d’un ou plusieurs éléments d'un dispositif à batteries commutées, en particulier lorsque la sortie de celui-ci est court-circuitée.
On connaît une architecture d'un dispositif à batteries ou à cellules commutées, par exemple par les documents suivants : FR2972305 et FR3007210. D’autres documents tels que FR2972307, FR2977986, FR2951320, FR2944161 décrivent également des architectures d'un dispositif à batteries ou à cellules commutées.
Dans les documents FR2972305 et FR3007210, le courant de sortie/d’échange est directement lié au courant de sortie du pack qui alimente l’application ou qui vient d’un chargeur. Ce courant est contrôlé pour satisfaire les besoins de l’application et non optimisé pour le chauffage des éléments, même si l’on peut privilégier l’utilisation d’un élément plutôt qu’un autre pour chauffer en priorité un élément par rapport à un autre ; mais, dans le même temps, on décharge plus fortement cet élément par rapport aux autres. En outre, à l’arrêt du système, il est impossible de faire un préchauffage de pack batterie faute d’un courant échangé avec l’extérieur.
Autrement dit, en cas de courant nul en sortie, les documents connus, cité ci-dessus, ne proposent pas de solution permettant de réaliser un chauffage de certains éléments du pack batterie.
Un problème qui se pose est donc de pouvoir effectuer un chauffage des différents éléments d'une architecture d'un « pack » batterie, de type commuté, lorsque celui-ci est déconnecté de la charge ou fournit une tension nulle.
L’objectif de l’invention est de pouvoir effectuer un chauffage d'un ou plusieurs éléments d’un pack batterie quand celui-ci est déconnecté de la charge ou lui fournit une tension nulle.
L’invention propose un mécanisme permettant à un dispositif à batteries commutées de chauffer un ou plusieurs élément(s) ou une ou plusieurs cellule(s) même quand le système est déconnecté de la charge ou encore s’il fournit une tension nulle en sortie.
À cette fin, l’invention concerne un dispositif de type pack de batterie comportant une première borne, une deuxième borne et une pluralité d’éléments de stockage d'énergie entre ladite première borne et ladite deuxième borne, chaque élément pouvant comporter: a) - une pluralité de cellules de stockage d'énergie en série, chacune associée avec des moyens de commutation pour la connecter, par exemple en série, avec au moins un autre élément, ou pour le déconnecter d’un ou plusieurs autres éléments; b) des moyens conducteurs pour conduire un courant, dit courant principal, parallèlement à l’élément, ou par un circuit ou chemin (comportant au moins un conducteur) parallèle à l’élément, dit circuit ou chemin de « by-pass », lorsque cet élément est déconnecté ou n’est pas connecté avec un ou plusieurs autres éléments;
de préférence, le dispositif comporte: c) - des moyens pour établir un court-circuit entre une première borne et une deuxième borne de la batterie lorsque celle-ci est déconnectée ou fournit une tension nulle ; d) des moyens de contrôle, spécifiquement adaptés pour sélectionner au moins un premier élément de stockage d'énergie, par exemple dans un premier état de charge et au moins un deuxième élément de stockage d'énergie, par exemple dans un deuxième état de charge, au moins un de ces deux éléments étant à réchauffer et pour faire circuler un courant du premier élément vers le deuxième élément lorsque la première borne et la deuxième borne du dispositif sont court-circuitées.
Dans la présente demande un élément en « by pass » est un élément déconnecté mais avec des moyens, formant par exemple un circuit (pouvant comporter un ou plusieurs éléments conducteurs, par exemple un transistor) ou chemin parallèle ou alternatif, permettant la circulation d’un courant, dit courant principal, dans la batterie ; le courant passe alors par ces moyens, par exemple par ce chemin parallèle ou alternatif à celui de l’élément, par exemple par une ou plusieurs cellule(s) parallèle(s) qui est restée connectée ou encore par un ou plusieurs éléments conducteurs resté(s) connecté(s) ou chemin de passage dudit courant; ce circuit ou chemin parallèle est parcouru par le courant via la fermeture d’un moyen formant interrupteur alors qu’un interrupteur série (ou les moyens de commutation pour connecter l’élément en série avec au moins un autre élément) de l’élément est ouvert ; un chemin de « by-pass » d’un élément peut donc être une portion de circuit ou un chemin alternatif pour le courant de la batterie ou du pack.
De préférence on ouvre les moyens de commutation (par exemple un interrupteur) associés à l’élément, par exemple en série avec celui-ci, avant que le chemin parallèle soit fermé, par exemple par des moyens de commutation (par exemple un interrupteur), ce qui évite tout risque de court-circuit sur l’élément ; pour cela on peut ménager un temps mort entre l’ouverture des moyens de commutation associés de l’interrupteur et la fermeture du chemin parallèle.
Par exemple, un matériau à mémoire de forme conforme à l’invention est un matériau à mémoire de forme pilotable par effet thermique, par exemple le Nitinol (qui est un alliage à base de nickel et de titane).
Selon un premier mode de réalisation de l’invention, la membrane à une forme de parabole en état déployé et en ce qu’elle comprend plusieurs bras solidarisés à la surface interne de la parabole et s’étendant du centre de la parabole vers la périphérie de la parabole lorsque dans l’état déployé. L’invention selon ce premier mode de réalisation concerne également une antenne à réflecteur comprenant un réflecteur comprenant la membrane.
Ainsi, la membrane de la parabole peut être repliée mécaniquement par un utilisateur ou par une machine afin qu’elle prenne l’état replié. Une fois dans l’état replié de la membrane, l’application d’une énergie électrique au(x) bras de la membrane va par effet Ohm dans le conducteur électrique (par exemple dans le brin conducteur électrique du bras ou dans le matériau conducteur électrique de l’alliage de chaque bras) de chaque bras, générer de la chaleur qui va s’appliquer sur le matériau à mémoire de forme (activable par chaleur) de chaque bras. Ainsi, chaque bras va reprendre sa forme d’équilibre en faisant passer la membrane dans son état déployé (correspondant à la parabole). Ceci va donc permettre le déploiement de la membrane.
Selon un second mode de réalisation de l’invention, la membrane à une forme de bandeau en état déployé et en ce qu’elle comprend au moins un bras solidarisé de manière parallèle au bandeau lorsque dans l’état déployé. L’invention selon ce premier mode de réalisation concerne également une antenne planaire comprenant un panneau rayonnant comprenant la membrane.
Ainsi, la membrane du bandeau peut être repliée mécaniquement par un utilisateur ou par une machine afin qu’elle prenne l’état replié. Une fois dans l’état replié de la membrane, l’application d’une énergie électrique au(x) bras de la membrane va par effet Ohm dans le conducteur électrique (par exemple dans le brin conducteur électrique du bras ou dans le matériau conducteur électrique de l’alliage de chaque bras) de chaque bras, générer de la chaleur qui va s’appliquer sur le matériau à mémoire de forme (activable par chaleur) de chaque bras. Ainsi, chaque bras va reprendre sa forme d’équilibre en faisant passer la membrane dans son état déployé (correspondant au bandeau). Ceci va donc permettre le déploiement de la membrane.
On présente en relation avec la , une antenne à réflecteur déployable selon un mode de réalisation exemplaire de l’invention. Par exemple, l’antenne est l’antenne 2 précédemment décrite et le réflecteur comprend une membrane telle que précédemment décrite.
Les fils ou autres constituants la structure d’armature peuvent alors être associés (par exemple par réalisation d’un guipage avec une fil carbone multibrins thermoformable) à un fil d’alliage à mémoire de forme permettant alors de réaliser une structure filaire de conductivité variable et donc associant une conduction électrique.
La présente invention permet la mutualisation de fils ou brins présentant des fonctionnalités diverses telle que la mémoire de forme en utilisant par exemple des fils d’alliages à mémoire de forme pilotables par exemple par effet thermique.
Ainsi, dans certaines membranes selon l’invention, les caractéristiques de loi d’ohm permettent d’assurer le contrôle du déploiement de la membrane de l’antenne de manière électrique. En effet, le contrôle de l’énergie électrique 311 apportée au brin conducteur électrique ou au matériau conducteur électrique de l’alliage du ou des bras (comprenant un matériau à mémoire de forme) permet de créer localement un dégagement thermique par loi ohm et ainsi activer le déploiement du ou des bras (et donc de la membrane et donc de l’antenne) d’un état replié 32 vers un état déployé 31.
Il peut être choisi dans le cadre de la présente invention, une conductivité électrique aménageable par une action sur les mélanges de constituants et une mixité matériaux de formage structurel (structures de carbone, matériaux thermo formables) et matériaux de conduction (par exemple à base de métal tel que l’un des cuivre, argent, inox, aluminium ou autre). En effet, Dans certain cas il peut être avantageux de réduire la conductivité pour augmenter l’effet joule par une plus grande dissipation thermique.
Dans le cas d’une structure d’antenne de type réflecteur ou surface rayonnante, la sous fonctionnalité de dépliement (ou repliement) peut être assurée grâce notamment par les effets suivants :
i) la tendance naturelle à reprendre la forme initiée lors du thermoformage et de la création par la flexibilité et constitution de la structure (par exemple avec des armatures carbone sur un relecteur offrant une stabilité à la structure mécanique) ;
ii) la répartition de la structure filaire décrite ci-avant qui exerce lors de la montée en température par effet joule et loi d’ohm une action mécanique contrôlée et pré calculée pour atteindre par action de la mémoire de forme la configuration visée (réflecteur déplié, replié, bandeau rayonnant enroulé, déroulé ou autre).
La présente invention permet ainsi dans au moins un de ses modes de réalisation, l’utilisation d’enchevêtrement de matériaux ou de fils non tissés mais assemblés par thermoformage et pression mécanique, avec combinaison de propriétés de conduction électrique et physico chimiques mêlant plusieurs matériaux ou fils formant une membrane avec surface conductrice ou rayonnante pour réaliser des antennes de type bandeau ou système d’antenne déformables avec focalisation par réflecteur et source réalisée avec cette même approche.
La présente invention permet ainsi dans au moins un de ses modes de réalisation, la réalisation d’antennes de type réflecteur dépliable ou repliable utilisant dans sa structure des mutualisations de fils à mémoire de forme et des fils conducteurs, par exemple à dissipation thermique réalisant ainsi un fil pour permettre sous l’action d’une puissance électrique une modification de la configuration repliée vers dépliée ou inversement.
La présente invention permet ainsi dans au moins un de ses modes de réalisation, la réalisation d’antennes de type bandeau rayonnant dépliable ou repliable utilisant dans sa structure des mutualisations de fils à mémoire de forme et des fils conducteurs, par exemple, à dissipation thermique réalisant ainsi un fil pour permettre sous l’action d’une puissance électrique une modification de la configuration repliée vers dépliée ou inversement.
Enfin, l’invention porte sur un programme d’ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l’exécution des étapes du procédé selon l’invention lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur.
La représente un premier mode de réalisation d’un réseau d’antennes directif passif selon l’invention ;
La est une représentation de l’intérieur du réseau d’antennes de la ;
La illustre schématiquement le fonctionnement du réseau d’antennes, pour une longueur d’ondes donnée ;
La illustre schématiquement le fonctionnement du même réseau d’antennes qu’a la , pour une autre longueur d’ondes ;
La représente le diagramme de rayonnement obtenu par un réseau d’antennes directif selon un mode de réalisation de l’invention, pour un déphasage donné ;