INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
De préférence, dans le deuxième mode de fonctionnement, l’élément convertisseur électrique de chacun des premier, deuxième et troisième convertisseurs électriques est configuré pour délivrer à l’étage d’adaptation de niveau de tension du convertisseur électrique correspondant une tension continue à partir de la tension alternative entre les première et deuxième bornes alternatives de ce convertisseur électrique, l’étage d’adaptation de niveau de tension étant configuré pour délivrer, entre les première et seconde bornes continues dudit convertisseur électrique correspondant, une tension continue inférieure à la tension continue fournie par l’élément convertisseur électrique.
Préférentiellement, ledit étage d’adaptation de niveau de tension du premier convertisseur électrique comprend une ligne principale s’étendant entre les première et seconde bornes continues du premier convertisseur électrique et une ligne secondaire s’étendant entre lesdites première et seconde bornes continues, en parallèle de ladite ligne principale, ledit étage d’adaptation de niveau de tension comprenant au moins un premier condensateur et un deuxième condensateur connectés en série l’un par rapport à l’autre dans la ligne secondaire et au moins un premier élément de commutation commandable connecté dans la ligne principale ou dans la ligne secondaire.
Ledit élément de commutation commandable comprend avantageusement un transistor, par exemple un transistor IGBT. Ledit élément de commutation commandable comprend avantageusement un interrupteur. Ledit élément de commutation peut avantageusement prendre un état commandé dans lequel il permet la circulation d’un courant et un état non-commandé dans lequel il empêche la circulation d’un courant dans la ligne où il est connecté.
Lesdits premier et deuxième condensateurs s’étendent avantageusement entre le premier point de liaison et le deuxième point de liaison connectant l’étage d’adaptation de niveau de tension à l’élément convertisseur électrique.
Dans le premier mode de fonctionnement, ledit étage d’adaptation de niveau de tension est configuré pour délivrer une tension continue aux bornes des deux condensateurs, ou autrement dit, une tension continue entre lesdits premier et deuxième points de liaison, qui est supérieure à la tension continue entre les première et seconde bornes continues du premier convertisseur électrique.
L’électrode négative peut également comprendre au moins un additif carboné conducteur de l’électricité autre que le matériau d’intercalation carboné susmentionné, en particulier choisi parmi les noirs de carbone, les noirs d’acétylène, les nanotubes de carbone, les fibres de carbone et les mélanges de ceux-ci, par exemple des fibres de carbone obtenues en phase vapeur (connues sous l’abréviation VGCF).
Le ou lesdits additifs carbonés peuvent être présents en une teneur allant jusqu’à 15 % massique, par rapport à la masse totale de ladite électrode, en particulier de 1 à 15 % massique et plus particulièrement de 2 à 12 % massique, par rapport à la masse totale de l’électrode, étant entendu que la masse de l’électrode n’inclut pas la masse du collecteur de courant.
En outre, l’électrode négative peut comprendre également, en sus du matériau d’intercalation d’au moins un élément alcalin, lorsque celui-ci est du graphite, du carbone activé identique ou différent de celui de l’électrode positive, ce qui peut permettre avantageusement d’améliorer les performances en puissance de l’électrode négative. Ce type d’électrode peut être ainsi qualifié d’électrode composite.
L’électrode positive et l’électrode négative d’une cellule d’un supercondensateur selon l’invention, conventionnel ou hybride, peuvent être associées chacune à un collecteur de courant conducteur de l’électricité.
Un collecteur de courant peut se présenter sous la forme d’un feuillard métallique apposé sur l’une des faces desdites électrodes.
Un collecteur de courant peut être en un matériau métallique choisi parmi le cuivre, l’aluminium, le nickel ou l’inox. De préférence, en particulier lorsque l’électrolyte comprend un solvant de type nitrile, notamment de l’acétonitrile, les collecteurs de courant sont en aluminium.
De préférence, lorsqu’au moins l’un des collecteurs de courant est en cuivre, l’électrolyte de la cellule de supercondensateur dans laquelle ladite électrode de référence est mise en œuvre, ne comprend pas d’acétonitrile, mais peut comprendre au moins un solvant carbonate.
Electrolyte non-aqueux
L’électrolyte non-aqueux d’une cellule de supercondensateur, conventionnel ou hybride, selon l’invention comporte un ou plusieurs sels de métal alcalin, de préférence de potassium, dans un milieu solvant non aqueux formé plus particulièrement d’un ou plusieurs solvants organiques.
De préférence, l’électrolyte comprend au moins un sel de métal alcalin choisi parmi les sels de sodium, les sels de potassium, et les mélanges de ceux-ci.
Les sels de sodium peuvent être par exemple choisis parmi NaClO 4 , NaBF 4 , NaPF 6 , le bis(trifluorométhanesulfonyl)imide de sodium (NaTFSI), le bis(fluorosulfonyl)imide de sodium (NaFSI), le bis(oxalato)borate de sodium (NaBOB), NaSCN, NaSbF 6 , NaAsF 6 , NaAlCl 4 , NaSiF 6 , NaSO 3 CF 3 et les mélanges de ceux-ci.
Les sels de potassium peuvent être par exemple choisis parmi du perchlorate de potassium (KClO 4 ), fluoroborate de potassium (KBF 4 ), hexafluorophosphate de potassium (KPF 6 ), le bis(trifluorométhanesulfonyl)imide de potassium (KTFSI), le bis(fluorosulfonyl)imide de potassium (KFSI), le bis(oxalato)borate de potassium (KBOB), KSCN, KSbF 6 , KAsF 6 , LAlCl 4 , KSiF 6 , KSO 3 CF 3 , et les mélanges de ceux-ci.
Dans un mode de réalisation particulier, une électrode de référence selon l’invention est mise en œuvre pour un supercondensateur fonctionnant au potassium, en particulier pour un supercondensateur hybride au potassium.
Autrement dit, l’électrolyte de la cellule de supercondensateur au potassium selon l’invention comprend au moins un sel de potassium, en particulier tel que décrit précédemment, dans un ou plusieurs solvants organiques.
De préférence, le ou lesdits sels de potassium peuvent être choisis parmi KClO 4 , KBF 4 , KPF 6 et les mélanges de ceux-ci.
Dans un mode de réalisation particulier, le sel de potassium est du KPF 6 .
Dans un mode particulier de réalisation, les différentes étapes du procédé de pilotage sont déterminées par des instructions de programmes d'ordinateurs ou sont implémentées par une puce en silicium qui comprend des transistors adaptés pour constituer des portes logiques d'une logique câblée non programmable.
En conséquence, l'invention vise aussi un programme d'ordinateur sur un support d'informations, ce programme étant susceptible d'être mis en œuvre dans un ordinateur contrôleur, ce programme comportant des instructions adaptées à la mise en œuvre des étapes d'un procédé de pilotage tel que décrit ci-dessus.
La représente un système de contrôle d’éclairage conforme à un mode particulier de réalisation de l’invention;
La représente, sous forme d’ordinogramme, des étapes d’un procédé de contrôle d’éclairage conforme à l’invention;
La représente un point dans un espace de couleurs correspondant au format HSV;
La illustre notamment une zone représentative d’une plage de couleurs de préférence associée à un capteur de luminosité;
La illustre un changement de la couleur de la lumière détectée par un capteur de luminosité;
La illustre une descente de gradient pouvant être mise en œuvre dans un mode particulier de réalisation;
La représente une source lumineuse pilotable ;
La représente un capteur de luminosité ;
La représente un dispositif de pilotage ; et
La représente une architecture matérielle d’un ordinateur.
L’Annexe 1 détaille une méthode pour convertir une couleur au format RGB, dans une couleur au format HSV.
Selon une caractéristique particulière, ledit au moins un résonateur à anneau fendu se présente sous la forme d’un anneau conducteur électrique.
Selon une caractéristique particulière, que le rayon dudit au moins un résonateur à anneau fendu est adapté à la longueur d’onde du champ électromagnétique de sorte à obtenir une distribution de courant souhaitée le long de l’anneau.
Selon une caractéristique particulière, ledit au moins un résonateur à anneau fendu se présente sous la forme d’un anneau comprenant au moins une fente comblée à l’aide d’un matériau diélectrique.
Selon une caractéristique particulière, ledit au moins un résonateur à anneau fendu se présente sous la forme de deux anneaux fendus partageant un axe de rotation commun, et dont les fentes respectives sont aménagées pour recevoir leurs intersections respectives, les deux anneaux étant normal l’un de l’autre d’un angle égal à 90°.
Selon une caractéristique particulière, ledit au moins un résonateur à anneau fendu est configuré de sorte que ses fréquences de résonance sont sensiblement égales à la fréquence ou aux fréquences du champ électromagnétique généré par le générateur de champ électromagnétique.
Selon une caractéristique particulière, le dispositif comprend en outre une cavité résonante, au sein de laquelle ledit au moins un résonateur à anneau fendu est inséré.
Selon un exemple de réalisation particulier, la divulgation se rapporte également à un actionneur qui comprend au moins un dispositif de mise en mouvement tel que décrit précédemment.
Selon une implémentation préférée, la mise en mouvement du résonateur à anneau fendu peut être contrôlée par un programme, mis en œuvre au sein d’un processeur, pour contrôler notamment la mise en mouvement, la rotation, la translation d’un résonateur à anneau fendu au sein d’un dispositif tel que présenté précédemment, par exemple en générant un champ électromagnétique à une fréquence de résonance donnée pour provoquer la mise en mouvement du résonateur. Les différentes étapes des procédés selon la présente divulgation sont mises en œuvre par un ou plusieurs logiciels ou programmes d'ordinateur, comprenant des instructions logicielles destinées à être exécutées par un processeur de données d'un terminal d’exécution selon la présente technique et étant conçu pour commander l'exécution des différentes étapes des procédés, mis en œuvre au niveau d’un terminal de communication, d’un serveur distant et/ou d’une chaîne de blocs, dans le cadre d’une répartition des traitements à effectuer et déterminés par un code source scripté ou un code compilé.
Elle vise plus précisément la mise en œuvre d’une électrode à base de Li 1-x FePO 4 , comme électrode de référence dans une cellule de supercondensateur à électrolyte non-aqueux, en particulier pour un supercondensateur conventionnel ou hybride au potassium.
Les dispositifs électrochimiques de type supercondensateurs trouvent une application dans de nombreux domaines, nécessitant la fourniture rapide de faibles densités d’énergie, notamment dans l’alimentation des systèmes embarqués de faible épaisseur, comme les cartes de crédit, les étiquettes intelligentes, dans l’alimentation des téléphones mobiles ou encore dans l’alimentation des véhicules électriques.
Du point de vue du fonctionnement, les supercondensateurs fonctionnent sur le principe de la double-couche électrochimique, d’où l’appellation anglo-saxonne parfois rencontrée de « Electrochemical double layer capacitor » (connue également sous l’abréviation EDLC), soit, en d’autres termes, sur le principe de stockage d’énergie par distribution, au sein d’au moins une cellule, des ions provenant d’un électrolyte au voisinage de la surface de deux électrodes poreuses (respectivement, une électrode positive et une électrode négative) imprégnées d’un électrolyte ionique, séparées par une membrane poreuse permettant d’assurer une isolation électronique entre les électrodes, tout en permettant un passage facile des ions de l’électrolyte.
Dans les supercondensateurs conventionnels, dits encore « symétriques », les deux électrodes (électrode positive et électrode négative) sont toutes deux à base de carbone activé et l’électrolyte à base d’ions alcalins. Ces supercondensateurs symétriques présentent une forte densité de puissance et une cyclabilité élevée, mais une densité d’énergie faible liée à la capacité moyenne du supercondensateur et à la tension de fonctionnement.
Plus récemment, il a également été développé des supercondensateurs, dits « hybrides » ou « asymétriques », se situant entre les supercondensateurs symétriques classiquement utilisés à base de carbone activé et les batteries. Une des électrodes, classiquement l’électrode positive, est à base de carbone activé, l’autre électrode, classiquement l’électrode négative, étant constituée à partir d’un matériau de batterie rechargeable. Le stockage de charges dans un supercondensateur hybride se produit au niveau de l’électrode négative par le biais d’une réaction redox, tandis que le stockage de charges au niveau de l’électrode positive se produit par le biais de la formation d’une double-couche électrochimique.
Les supercondensateurs hybrides permettent avantageusement d’obtenir des densités d’énergie supérieures à celles des supercondensateurs conventionnels grâce à l’augmentation de la tension de fonctionnement du système.
La demande FR 3 005 199 décrit un exemple de supercondensateur hybride au potassium, comportant une électrode négative comportant du graphite, une électrode positive comportant du carbone activé et un électrolyte non aqueux comportant au moins un sel de potassium.
Il est important que le fonctionnement des systèmes supercondensateurs, conventionnels ou hybrides, ne se situe pas en dehors de la plage de stabilité électrochimique du ou des solvant(s) organique(s) utilisé(s) au niveau de l’électrolyte, pour ne pas engendrer de dégradations et notamment la production de gaz. Afin de déterminer si ce phénomène indésirable a lieu, il importe de pouvoir connaître et suivre l’évolution du potentiel de chaque électrode, lors du fonctionnement de la cellule électrochimique du supercondensateur.
Pour cela, il serait souhaitable de pouvoir introduire une électrode dite de référence au sein du système supercondensateur. Une électrode de référence doit présenter un potentiel stable et connu, permettant de connaître à chaque instant le potentiel de chacune des électrodes positive et négative du système.
Etant donné que ces systèmes de supercondensateurs, conventionnels ou hybrides, mettent généralement en œuvre un milieu électrolytique à base d’un ou plusieurs solvants organiques, tels que des solvants carbonates et nitriles, par exemple de l’acétronitrile, on se trouve confronté à l’absence de référence connue dans ce type de milieu.
La réalisation de systèmes à trois électrodes, notamment pour des cellules de format « pouch cell », a déjà été décrite dans le cadre de batteries métal-ion dans le document US 9,379,418.
Les documents WO 2012/049201 et WO 2017/156757 décrivent quant à eux la mise en œuvre, dans des batteries au lithium, d’une électrode de référence à base d’un composé de lithium non métallique, en particulier à base de LiFePO 4 (LFP) ou Li 4 Ti 5 O 12 (LTO).
Ces documents n’ont pas trait à des systèmes supercondensateurs tels que visés selon l’invention, tels que des supercondensateurs hybrides au potassium.
Dans le domaine des supercondensateurs, on peut citer le document US 2011/0043968 qui propose, pour évaluer les caractéristiques électrochimiques de systèmes de supercondensateurs conventionnels et hybrides au lithium, d’utiliser une électrode de référence au calomel saturé (ECS). L’utilisation d’une telle électrode de référence n’est toutefois pas compatible avec le conditionnement souhaité des cellules dans un format cylindrique ou prismatique, en particulier de type « pouch cell ».
Par conséquent, il demeure le besoin de disposer d’une électrode de référence pour les cellules de supercondensateurs, notamment dans le cadre des supercondensateurs conventionnels ou hybrides fonctionnant au potassium.
La présente invention vise précisément à proposer une électrode utile comme électrode de référence dans une cellule de supercondensateur, par exemple pour un supercondensateur hybride au potassium.
représente un résonateur à anneau fendu selon un exemple d’implémentation ; représente une portion d’un résonateur à anneau fendu selon un exemple d’implémentation ; illustre un exemple de double anneau fendu imbriqué selon un angle de 90° l’un par rapport à l’autre ; illustre une première répartition de courant induit au sein d’un résonateur, soumis un champ électromagnétique à quadrature de phase, à une fréquence de résonance ; illustre une première répartition de courant induit au sein d’un résonateur, soumis un champ électromagnétique à quadrature de phase, à une autre fréquence de résonance ; illustre un modèle analytique de résonateur à anneau fendu ; représente un champ électromagnétique appliqué à un résonateur ; illustre un mécanisme d’application du champ électromagnétique sur un résonateur ; illustre un exemple de réalisation d’un système pour la mise en rotation d’un résonateur au sein d’une cavité résonante.
Description détaillée Exposé du principe
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures. En particulier, les éléments structurels et/ou fonctionnels communs aux différents exemples de réalisation peuvent présenter les mêmes références et peuvent disposer de propriétés structurelles, dimensionnelles et matérielles identiques. Par souci de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des exemples de réalisation décrits ont été représentés et sont détaillés. En particulier, des circuits de génération d'un signal et de commande de fréquence ou d’intensité de ce signal, ainsi que des circuits de commande et de réception de valeurs fournies par des capteurs, ne sont pas décrits en détail, les exemples de réalisation décrits étant compatibles avec de tels circuits usuels. Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans éléments intermédiaires autres que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés ou couplés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être connectés ou être reliés ou couplés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. Dans la description qui suit, lorsque l'on fait référence à des qualificatifs de position absolue, tels que les termes "avant", "arrière", "haut", "bas", "gauche", "droite", etc., ou relative, tels que les termes "dessus", "dessous", "supérieur", "inférieur", etc., ou à des qualificatifs d'orientation, tels que les termes "horizontal", "vertical", etc., il est fait référence sauf précision contraire à l'orientation des figures. Sauf précision contraire, les expressions "environ", "approximativement", "sensiblement", et "de l'ordre de" signifient à 20 % près, de préférence à 5 % près.
Comme exposé précédemment, d’une manière générale, l’objet de la divulgation se rapporte à la transformation d’une énergie transportée par une onde électromagnétique, en mouvement. Le mouvement en question peut être un mouvement de translation, de rotation autour d’un ou de plusieurs axes ou une combinaison de ces mouvements. Plus généralement, l’objet de la divulgation est de permettre d’animer, à distance, un élément à l’aide d’une onde électromagnétique hyperfréquence (i.e. de type microonde), donc dans des fréquences allant du gigahertz à la centaine de gigahertz. A ces fréquences, pour ce type d’applications, la longueur d’onde varie de quelques centimètres à quelques fractions de millimètres. L’animation (c’est-à-dire la mise en mouvement) de l’élément est réalisée en tirant partie d’une part de l’induction électromagnétique et de la force de Laplace (ou plus généralement de la force de Lorentz) générée au niveau de l’élément. Plus particulièrement le dispositif divulgué utilise, dans un certain contexte technique maitrisé, la pression de radiation (pression radiative ou de rayonnement) exercée sur l’élément pour animer celui-ci, c’est-à-dire pour créer un mouvement de cet élément.
En accord avec la présente, tel que présenté à la et à la , dans un exemple de réalisation, l’élément à animer se présente sous la forme d’un dispositif de type résonateur à anneau fendu (SRR - split ring resonator), et plus particulièrement sous la forme d’un anneau (par exemple circulaire), d’un rayon interne (R1) et/ou d’un rayon moyen (Rm) prédéterminé, conducteur électrique (par exemple en cuivre, or, argent, aluminium), fendu, et dont la fente interrompt complètement l’anneau. Les caractéristiques de la fente (taille g, angle, …) sont déterminées en fonction des besoins, tout comme les caractéristiques de l’anneau (taille h, épaisseur w, rayon, etc.) qui sont déterminées en fonction de la fréquence du champ électromagnétique, comme cela est explicité par la suite. En fonction des exemples de réalisation, cet élément à animer peut également prendre la forme d’un double anneau fendu, tel qu’exemplifié à la , chaque anneau étant orienté d’un angle [alpha] l’un par rapport à l’autre (l’angle [alpha] mesurant par exemple 90° dans l’exemple de la ). En fonction des exemples de réalisation, cet élément à animer peut prendre la forme d’un anneau doublement fendu (les deux fentes étant située dans un axe de symétrie de l’anneau). Par ailleurs, l’anneau ne présente pas nécessairement une forme circulaire. Il peut par exemple se présenter sous la forme d’une ellipse, d’un rectangle, d’un carré ou de toute autre forme adéquate.
D’une manière générale, l’anneau fendu peut être représenté sous la forme d’une ligne génératrice (qui est une ligne courbe ou droite, représenté par un rectangle de dimensions h*w sur la ) dont le déplacement suivant une ligne simple, appelée directrice (représenté par la ligne en pointillé sur la ), engendrant une surface. La ligne directrice permet de déterminer la forme générale de l’anneau fendu (par exemple un anneau circulaire, rectangulaire, carré, etc.) (la ligne est circulaire sur la ), tandis que la ligne génératrice permet de déterminer la forme de la section de l’anneau : cercle, carré, rectangle, triangle, etc.) (la section est rectangulaire h*w sur la ).
Les caractéristiques précitées relativement à l’anneau peuvent bien entendu faire l’objet de combinaison. Globalement, un résonateur à anneau fendu peut être décrit, dans une forme simple, comme une bobine à une seule spire et d’un condensateur, dont les caractéristiques sont équivalentes à celles d‘un circuit RLC série, et donc comprenant au moins une fréquence de résonance (c’est-à-dire par exemple une fréquence fondamentale, également appelée fréquence de mode 1, et des fréquences supérieures associées à des modes d’ordre supérieur).
Selon la présente, l’élément à animer est soumis à un champ électromagnétique à polarisation circulaire. La particularité d’un tel champ électromagnétique est qu’il comprend une composante normale (par rapport à la surface de l’élément à animer, c’est-à-dire par rapport à un plan défini par la ligne directrice définissant la forme globale de l’élément à animer) et une composante tangentielle déphasée dans le temps (par exemple en quadrature de phase avec la composante normale). Dans cette situation, la composante normale du champ électromagnétique produit (induit) un courant électrique au sein de l’élément à animer tandis que la composante tangentielle produit un moment, non nul et maximum à la fréquence de résonance de l’élément à animer.
Selon la présente, le paramètre « global » qui est pris en compte pour la réalisation de l’élément à animer est la fréquence du champ électromagnétique utilisé (allant du GHz à la centaine de GHz), qui détermine par extension la ou les fréquences de résonance de l’élément à animer, cette fréquence de résonance conduisant ainsi à la détermination des caractéristiques (forme, taille, composition, etc.) de l’élément à animer.
Dans le cadre d’un résonateur à anneau fendu circulaire, les caractéristiques à déterminer sont celles relatives au dimensionnement du résonateur (rayon, épaisseur, profondeur, épaisseur du gap).