INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
La est un graphique montrant la distribution de contrainte résiduelle. Sur la , l'axe horizontal représente la profondeur (µm) depuis la surface et l'axe vertical représente la contrainte résiduelle (MPa). Le côté compression est indiqué par une valeur négative et le côté tension est indiqué par une valeur positive. Comme le montre la , une contrainte résiduelle de -550 MPa ou moins, c'est-à-dire une contrainte résiduelle compressive de 550 MPa ou plus, est générée au voisinage des surfaces. Cette valeur est supérieure à la contrainte résiduelle appliquée par le procédé d'élaboration décrit dans la demande de brevet japonais N° 1978-104520 de 100 MPa ou plus du côté compression. On considère que cette valeur agit fortement sur la fissuration par corrosion sous contrainte et peut supprimer une nouvelle génération de fissuration par corrosion sous contrainte.
Tôle mince améliorée en alliage d’aluminium-cuivre-lithium L’invention concerne les tôles minces en alliage d’aluminium-cuivre-lithium, plus particulièrement, de tels produits, leurs procédés de fabrication et d'utilisation, destinés notamment à la construction aéronautique et aérospatiale pour les applications de tôle de fuselage.
Art anterieur Un effort de recherche continu est réalisé afin de développer des matériaux qui puissent simultanément réduire le poids et augmenter l'efficacité des structures d'avions à hautes performances. Les alliages aluminium-lithium (AlLi) sont très intéressants à cet égard, car le lithium peut réduire la densité de l'aluminium de 3 % et augmenter le module d'élasticité de 6 % pour chaque pourcent en poids de lithium ajouté.
EP 1 891 247 divulgue un alliage à base d’aluminium de faible masse volumique utile dans une structure d’aéronef pour les applications de tôle de fuselage présentant une résistance mécanique élevée, une haute ténacité et une résistance élevée à la corrosion, contenant en % en poids, 2,7 à 3,4 de Cu, 0,8 à 1,4 de Li, 0,1 à 0,8 d'Ag, 0,2 à 0,6 de Mg et un élément tel que Zr, Mn, Cr, Sc, Hf, Ti ou une combinaison de ceux-ci, dont la quantité, dans % en poids, est de 0,05 à 0,13 pour Zr, 0,05 à 0,8 pour Mn, 0,05 à 0,3 pour Cr et Sc, 0,05 à 0,5 pour Hf et 0,05 à 0,15 pour Ti. La quantité de Cu et de Li est déterminée selon la formule Cu (% en poids) + 5/3 Li (% en poids) < 5,2.
Le brevet US 5,455,003 décrit un procédé de fabrication d’alliages Al-Cu-Li qui présentent une résistance mécanique et une ténacité améliorées à température cryogénique, en particulier grâce à un écrouissage et un revenu appropriés. Ce brevet recommande en particulier la composition, en pourcentage en poids, Cu = 3,0 – 4,5, Li = 0,7 – 1,1, Ag = 0 – 0,6, Mg = 0,3-0,6 et Zn = 0 – 0,75. US 5,455,003 encourage à développer des produits non recristallisés pour obtenir les propriétés attendues en condition cryogénique et utiliser l’addition de Zr et Ti.
Les tôles de fuselage peuvent être sollicitées dans plusieurs directions et des tôles minces isotropes ayant des propriétés élevées et équilibrées en résistance mécanique dans les directions L et TL et en ténacité pour les directions L-T et T-L sont très recherchées. De plus on a constaté que des tôles minces obtenues avec certains alliages présentant des propriétés élevées à certaines épaisseurs, par exemple 4 mm peuvent dans certains cas avoir des propriétés moins élevées ou anisotropes à une autre épaisseur, par exemple 2,5 mm. Il n’est souvent pas avantageux industriellement d’utiliser des alliages différents pour différentes épaisseurs et un alliage permettant d’atteindre des propriétés élevées et isotropes quelle que soit l’épaisseur serait particulièrement avantageux.
Le brevet EP 1 966 402 décrit un alliage comprenant 2,1 à 2,8 % en poids de Cu, 1,1 à 1,7 % en poids de Li, 01 à 0,8 % en poids de Ag, 0,2 à 0,6 % en poids de Mg, 0,2 à 0,6 % en poids de Mn, une quantité de Fe et de Si inférieure ou égale à 0,1 % en poids chacun, et des impuretés inévitables à une teneur inférieure ou égale à 0,05% en poids chacune et 0,15% en poids au total, l'alliage étant sensiblement exempt de zirconium, particulièrement adapté pour l’obtention de tôles minces recristallisées.
WO2016/051099 décrit une tôle d’épaisseur 0,5 à 9 mm de structure granulaire essentiellement recristallisée en alliage à base d'aluminium comprenant 2,8 à 3,2 % en poids de Cu, 0,5 à 0,8 % en poids de Li, 0,1 à 0,3 % en poids de Ag, 0,2 à 0,7 % en poids de Mg, 0,2 à 0,6 % en poids de Mn, 0,01 à 0,15 % en poids de Ti, une quantité de Zn inférieure à 0,2 % en poids, une quantité de Fe et de Si inférieure ou égale à 0,1 % en poids chacun, et des impuretés inévitables à une teneur inférieure ou égale à 0,05% en poids chacune et 0,15% en poids au total, la dite tôle étant obtenue par un procédé comprenant coulée, homogénéisation, laminage à chaud et optionnellement laminage à froid, mise en solution, trempe et revenu.
Il existe un besoin pour des tôles minces ayant une limite d’élasticité élevée (pour résister au flambage) ainsi qu’une ténacité sous contrainte plane élevée, en particulier présentant une valeur élevée de facteur d’intensité de contrainte apparent à la rupture (Kapp) et des valeurs de Δaeff_max élevées ; Δaeff_max représente l’extension de fissure du dernier point de la courbe R, valide selon la norme ASTM E561-20.
WO2016/051099 divulgue des données de courbe R aux figures 1 et 2. Ces courbes R ne se limitent pas aux seuls points valides. Les inventeurs ont constaté que la divulgation de WO2016/051099, ainsi que les exemples ne permettent pas d’obtenir une valeur de Δaeff_max supérieure à 80 mm.
L’essai de courbe R est un moyen largement reconnu pour caractériser les propriétés de ténacité. La courbe R représente l’évolution du facteur d’intensité de contrainte effective critique pour la propagation de fissure en fonction de l’extension de fissure effective, sous une contrainte monotone croissante. Elle permet la détermination de la charge critique pour une rupture instable pour toute configuration pertinente à des structures d’aéronef fissurées. Les valeurs du facteur d’intensité de contrainte et de l’extension de fissure sont des valeurs effectives telles que définies dans la norme ASTM E561-20. L’analyse classique, généralement utilisée, des essais réalisés sur des panneaux à fissure centrale, donne un facteur d’intensité de contrainte apparent à la rupture (Kapp). Cette valeur ne varie pas nécessairement de façon significative en fonction de la longueur de la courbe R. Cependant, la longueur de la courbe R – à savoir l’extension de fissure maximale de la courbe Δaeff_max – est un paramètre important en soi pour la conception de fuselage, en particulier pour des panneaux comportant des raidisseurs fixés.
Un premier objet de l’invention est une tôle mince d’épaisseur inférieure à 12.7 mm, de structure granulaire essentiellement recristallisée en alliage à base d'aluminium comprenant en % en poids, 2,5 à 3,5 % de Cu, 0,7 à 0,9 % de Li, 0,3 à 0,5 % de Mg, 0,2 à 0,5 % de Mn, 0,25 à 0,65 % de Zn, 0,01 à 0,15 % de Ti, 0 à 0,07 % d’Ag, une quantité de Fe et de Si inférieure ou égale à 0,1 % chacun, et des impuretés inévitables à une teneur inférieure ou égale à 0,05% chacune et 0,15% en poids au total, reste aluminium.
Un raccord non illustré dans un souci de clarté du dessin est fixé à l’entrée 11 de manière à permettre au gaz inerte de pénétrer dans l’enceinte 2 selon la flèche dirigée vers l’entrée 11 qui est illustrée sur la . La sortie 12 sert à évacuer de l’air et également à évacuer du gaz inerte lorsqu’il y en a, et éventuellement d’autres gaz présents dans l’enceinte 2.
L’entrée 11 définit une ouverture ayant une surface d’au moins 1 cm² dans cet exemple. L’obturateur 15 est réalisé dans l’exemple illustré dans un matériau dont la température de fusion est inférieure à 130°C, notamment autour de 100°C. Ce matériau est un PVC qui a une température de fusion d’environ 100°C dans cet exemple. Ainsi, lorsque la température est supérieure à la température de fusion du matériau de l’obturateur 15, l’obturateur 15 fond, l’entrée 11 est ouverte et le gaz inerte pénètre au travers de l’ouverture à l’intérieur de l’enceinte 2. Ce mode de réalisation est également passif, puisque l’injection de gaz inerte à l’intérieur de l’enceinte est automatiquement provoquée, dans ce cas par l’emballement thermique.
Dans le mode de réalisation illustré sur la , on provoque le déplacement de l’obturateur 15 en cas de détection d’une température et/ou d’une pression et/ou éventuellement d’une autre caractéristique telle qu’un bruit, une détection de fumée ou de gaz, supérieure à un seuil prédéterminé à l’intérieur de l’enceinte 2. Dans ce cas, l’obturateur 15 est de préférence non réalisé dans un matériau tel que décrit plus haut mais réalisé dans un matériau ayant une température de fusion supérieure. Ce mode de réalisation devient alors actif.
Pour la détection du franchissement du seuil prédéterminé, on dispose un dispositif de détection 19 dans l’enceinte 2 de la batterie 1. Un dispositif de commande 18 est prévu pour recevoir une information du dispositif de détection 19 lorsque le seuil prédéterminé est atteint et donc franchi et provoquer le déplacement de l’obturateur 15 comme illustré sur la en pointillés et donc l’ouverture de l’entrée 11 afin de permettre l’injection de gaz inerte dans l’enceinte 2.
Un autre mode de réalisation a été illustré sur la . Dans celui-ci, un tuyau de liaison 16, en l’espèce un raccord en T, est relié à une arrivée d’air 32 d’une part et à une arrivée de gaz inerte 33 d’autre part. Dans ce cas, l’entrée 11 réalisée dans la paroi 6 permet l’injection soit d’air soit de gaz inerte. Une électrovanne 17 commande l’arrivée de gaz inerte. L’ouverture de l’électrovanne 17 est activée par une détection d’une température et/ou d’une pression supérieure à un seuil prédéterminé. Un dispositif de commande 18 pour commander l’ouverture de l’électrovanne 17 est prévu dans ce mode de réalisation illustré, relié au dispositif de détection 19, apte à détecter un emballement thermique, par exemple par détection de température ou de pression ou d’une autre caractéristique telle que bruit, fumée ou gaz, le dispositif de détection 19 étant situé dans l’enceinte de la batterie 1, comme illustré en pointillés. Une réserve de gaz inerte 20 reliée à l’arrivée de gaz inerte 33 est également prévue, séparée du raccord en T par l’électrovanne 17. Lorsque le dispositif de détection 19, comportant en l’espèce au moins un capteur de température, détecte une température supérieure ou égale à 100°C, il envoie une information en ce sens au dispositif de commande 18, lequel commande l’ouverture de l’électrovanne 17 et du gaz inerte est injecté dans l’enceinte 2 depuis la réserve de gaz inerte 20.
A la place du capteur de température, il pourrait y avoir un capteur de pression, auquel cas le seuil prédéterminé consiste en une augmentation de la pression par exemple de 0,6 bar, pour une pression de service de 5 bar, à l’intérieur de l’enceinte 2 de manière à déclencher l’ouverture de l’électrovanne 17 et l’injection de gaz inerte dans l’enceinte 2.
Le seuil prédéterminé pour la température ou pour la pression correspond à un signal indiquant un début d’emballement thermique dans l’enceinte 2. On peut bien entendu surveiller à la fois la température et la pression à l’aide d’un ou plusieurs dispositifs de détection 19, comportant notamment un ou plusieurs capteurs, présents dans l’enceinte 2.
Dans les modes de réalisation illustrés sur les figures 7 à 9, le système de refroidissement 10 comporte une tubulure 21 pour la circulation d’un gaz réfrigérant, l’entrée 11 étant alors formée dans la tubulure 21. Il peut, comme dans le cas d’espèce, y avoir plusieurs entrées 11 présentes dans la tubulure 21, dans ces exemples trois entrées 11. En fonctionnement normal de la batterie 1, le gaz circulant à l’intérieur de la tubulure 21 n’a aucun contact avec l’intérieur de l’enceinte 2 et donc avec les modules 4, et reste emprisonné dans la tubulure 21 lorsque traversant l’enceinte 2. Il arrive selon la flèche illustrée sur les figures 7 et 8 dirigée vers l’enceinte 2 et repart selon l’autre flèche illustrée dirigée en éloignement de la batterie 1.
Dans le mode de réalisation de la , les trois entrées 11 sont fermées par une zone de fragilité 23 qui est fermée à pression dite normale du gaz dans la tubulure 21 mais devient poreuse au gaz lorsque la pression dans la tubulure 21 est augmentée au-delà d’une certaine pression de passage. Lorsque le dispositif de détection 19 présent à l’intérieur de l’enceinte 2 détecte une température ou une pression ou une autre caractéristique supérieure ou égale au seuil prédéterminé, par exemple une température supérieure ou égale à 100°C ou une pression qui augmente de 0,6 bar, cette information est communiquée au dispositif de commande 18. Ce dernier provoque alors une augmentation de la pression à l’intérieur de la tubulure 21 telle que la pression de passage soit dépassée et que le gaz inerte pénètre dans l’enceinte 2 de la batterie 1. Le matériau constitutif de la zone de fragilité 23 fermant chaque entrée 11 est par exemple une mousse poreuse. Ce mode de réalisation est actif.
Dans le mode de réalisation des figures 8 et 9, les trois entrées 11 sont configurées pour être fermées lorsque la température et/ou la pression est inférieure à un seuil prédéterminé. Lorsque ce seuil est franchi par la température et/ou la pression, chaque entrée 11 est configurée pour être automatiquement ouverte. Le gaz inerte contenu dans la tubulure 21 peut alors se répandre dans l’enceinte. Les entrées 11 sont, toujours dans cet exemple, réalisées dans des zones de fragilité 23, visibles davantage sur la , fermées en deçà dudit seuil prédéterminé et aptes à laisser passer dans l’enceinte 2 de la batterie 1 le gaz inerte contenu dans la tubulure 21 lorsque le seuil prédéterminé est franchi.
La tubulure 21 comporte au moins une portion 22, dans cet exemple trois portions 22, dont une est illustrée sur la , isolément, réalisées dans un matériau différent du reste de la tubulure 21, étant par exemple réalisé en un silicone haute température formant un conduit souple. La zone de fragilité 23 est réalisée en un matériau présentant une température de fusion inférieure ou égale à 130°C, par exemple un acrylonitrile butadiène styrène ayant une température d’environ 130°C. Lorsque la température à l’intérieur de l’enceinte 2 dépasse cette température de fusion, la zone de fragilité 23 fond et libère l’ouverture de l’entrée 11 de telle sorte que le gaz inerte pénètre dans l’enceinte 2 au contact des modules 4. Ce mode de réalisation est passif.
Dans les exemples illustrés sur les figures 7 à 9, les modules 4 et cellules 5 n’ont pas été représentés dans un souci de clarté du dessin. Dans ces exemples, une soupape de sécurité 24 est prévue en cas de pression trop importante à l’intérieur de l’enceinte 2.
Dans tous les modes de réalisation illustrés et décrits de l’invention, la réactivité du feu induit par l’emballement thermique sera réduite par réduction de la matière combustible disponible au sein de la batterie. L’apport d’oxygène nécessaire à la combustion observée lors de l’emballement thermique ne pourra ainsi provenir que des cellules 5 elles-mêmes. Les oxydes lamellaires composant les électrodes des cellules sont notamment des sources d’apport en oxygène.
L’invention n’est bien entendu pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits. La batterie peut être de type Li-ion ou post Li-ion.
Module de batterie, batterie et procédé de refroidissement associé La présente invention concerne un module de batterie comprenant :
- un boitier s’étendant suivant un axe longitudinal, le boitier comprenant une paroi supérieure et une paroi inférieure, le boitier délimitant un volume intermédiaire entre la paroi supérieure et la paroi inférieure ;
Comme on peut le déduire de la description ci-dessus, la disposition constructive selon la présente invention surpasse les solutions de l'état de la technique, étant un objet d'utilisation pratique, parfaitement susceptible d'application industrielle, qui présente une nouvelle disposition et implique une activité inventive.
SURVEILLANCE D’UN CIRCUIT DE PRÉCHARGE D’UN CIRCUIT D’INTERFACE D’UN SYSTÈME Domaine technique de l’invention L’invention concerne les systèmes comprenant une batterie alimentant en énergie électrique des équipements électriques via un circuit d’interface, et plus précisément la surveillance au sein de tels systèmes d’un circuit de précharge faisant partie du circuit d’interface.
Etat de la technique Certains systèmes, comme par exemple certains véhicules (éventuellement de type automobile), comprennent une batterie chargée d’alimenter en puissance électrique des équipements électriques via un circuit d’interface comprenant un circuit de précharge. On notera que lorsque le système est un véhicule, sa batterie est parfois dite « principale » (ou de traction) du fait qu’elle est chargée d’alimenter en courant électrique une machine motrice électrique du groupe motopropulseur (ou GMP).
Comme le sait l’homme de l’art, un circuit de précharge est une sous-partie d’un circuit d’interface dont le but est de limiter le courant issu de la batterie avant qu’il n’alimente un ou plusieurs équipements électrique. A cet effet, un circuit de précharge comprend fréquemment un contacteur (ou interrupteur) monté en série avec un composant résistif ou une résistance offrant une importante résistance électrique (par exemple de l’ordre de 500 Ohms dans le cas d’un véhicule). A titre d’exemple illustratif, lorsque la batterie est pleinement chargée (et donc présente à ses bornes une tension maximale, par exemple comprise entre 350 V et 450 V) et que le circuit de précharge est utilisé (ou actif), le courant de précharge qui circule dans le circuit de précharge est très petit, et donc dans tous les équipements électriques concernés (c’est-à-dire alimentés « directement » par la batterie) s’établit une tension sensiblement égale à la tension maximale précitée avec ce courant de précharge très petit (typiquement < 1 A). Cela permet de mettre en tension le circuit d’alimentation des équipements électriques concernés sans créer de pic de courant qui pourrait endommager leurs composants et/ou les composants du circuit d’alimentation au moment où la véritable alimentation d’au moins l’un de ces équipements électriques commence du fait du placement dans un état fermé d’au moins un contacteur (ou interrupteur) du circuit d’interface. En effet, lors de la fermeture de ce contacteur (ou interrupteur), si le circuit d’alimentation n’a pas été préalablement mis en tension, il peut survenir dans ce dernier pendant une durée très courte un pic de courant très important (possiblement supérieur à 1000 A) pouvant endommager des composants électriques situés en aval. Ce pic de courant très important est à comparer à celui qui apparaît très brièvement dans la pratique au moment où l’on place dans son état fermé le contacteur (ou interrupteur) du circuit de précharge pour débuter la fonction de précharge, et qui est rarement supérieur à 20 A dans un véhicule.
On comprendra que si un élément du circuit de précharge ne fonctionne pas correctement, la fonction de précharge ne peut pas être assurée correctement, et donc au moment où la batterie va commencer à alimenter directement au moins l’un des équipements électriques, il va y avoir une probabilité élevée d’endommagement de l’un au moins de ses composants électriques et/ou du circuit d’alimentation.
L’invention a donc notamment pour but de surveiller le circuit de précharge afin de détecter s’il a ou non correctement assuré sa fonction de précharge.
Présentation de l’invention Elle propose notamment à cet effet un procédé de surveillance destiné à être mis en œuvre dans un véhicule comprenant une batterie comportant des première et seconde bornes et propre à alimenter en puissance électrique des équipements électriques via un circuit d’interface comprenant un circuit de précharge ayant une borne d’entrée, connectée à la première borne, et une borne de sortie.
Ce procédé de surveillance se caractérise par le fait qu’il comprend une étape dans laquelle, lorsque le circuit de précharge est utilisé, on détermine une différence entre une première tension mesurée entre les première et seconde bornes et une seconde tension mesurée entre la borne de sortie et la seconde borne ou une borne intermédiaire du circuit d’interface couplée temporairement à la seconde borne, et, lorsque cette différence est supérieure à un seuil choisi après expiration d’une durée choisie, on interrompt de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge (car il n’a pas réalisé son objectif).
Ainsi, on peut désormais détecter si l’opération de précharge se déroule correctement, ce qui permet de décider sans risque d’autoriser ou non l’alimentation d’au moins un équipement électrique via le circuit d’interface.
- dans son étape, lorsque la différence est supérieure au seuil choisi après l’expiration de la durée choisie, on peut découpler la borne intermédiaire du circuit d’interface de la seconde borne ;
- dans son étape, lorsque la batterie est rechargeable et dans une phase de recharge via une source d’alimentation externe couplée au circuit d’interface, on peut transmettre à la source d’alimentation externe au moins une consigne de courant, inférieure à une consigne de courant précédente, afin qu’elle fournisse un courant de recharge réduit, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge ;
- en présence de la dernière option, dans son étape on peut transmettre à la source d’alimentation externe une consigne de courant nulle, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge ;
- dans son étape, lorsque la batterie doit participer à une phase de fourniture à au moins l’un des équipements électriques d’une puissance électrique définie par une consigne de puissance, on peut réduire cette consigne de puissance, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge ;
- en présence de la dernière option, dans son étape on peut réduire immédiatement à zéro la consigne de puissance, avant d’interrompre de façon anticipée l’utilisation du circuit de précharge ;
- dans son étape, en cas d’interruption anticipée de l’utilisation du circuit de précharge, on peut enregistrer dans au moins une mémoire du système au moins un code défaut représentatif d’un problème de précharge détecté.
Par exemple, la partie d’essuyage comprend au moins la portion formée par une deuxième configuration de structure en treillis et/ou par un deuxième matériau configuré(e) pour conférer à la portion une deuxième rigidité.
Selon une variante, la première rigidité est supérieure à la deuxième rigidité.
Selon une variante, la partie d’essuyage et/ou l’élément de support comportent/comporte des matériaux différents définis en fonction de la rigidité à conférer aux portions.
Selon une variante, la partie d’essuyage et/ou l’élément de support ont/a un profil transversal à leur longueur dont la forme est variable selon la longueur et qui est défini en fonction de la pression de la partie d’essuyage sur la surface optique.
Selon une variante, l’unité d’essuyage a un mouvement d’essuyage par allers et retours entre des positions extrêmes lors de l’essuyage de la surface optique, la dimension de l’unité d’essuyage selon une direction orthogonale à la surface optique étant différente entre les positions extrêmes par rapport à la dimension aux positions extrêmes, la partie d’essuyage et/ou l’élément de support étant apte(s) à absorber la variation de dimension.
Selon une variante, la partie d’essuyage et/ou l’élément de support sont/est au moins en partie en treillis, le treillis ayant une structure absorbant la variation de dimension.
Selon une variante, la partie d’essuyage et/ou l’élément de support ont/a un profil transversal à leur longueur absorbant la variation de dimension.
Selon une variante, le dispositif comprend une conduite de liquide de nettoyage dans l’unité d’essuyage.
Selon une variante, la conduite de liquide de nettoyage est un canal de liquide rapporté ou ménagé dans la partie d’essuyage en treillis.
Selon une variante, la partie d’essuyage comprend une portion en matériau plus souple pour l’essuyage de la surface optique.