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VEHICULE ELECTRIQUE OU HYBRIDE COMPORTANT UN STOCKEUR D’ENERGIE ELECTRIQUE IMPLANTE SOUS UN PLANCHER DUDIT VEHICULE Un aspect de l’invention se rapporte à un véhicule électrique ou hybride comportant un stockeur d’énergie électrique implanté sous un plancher dudit véhicule.
Cet aspect de l’invention trouve des applications particulièrement intéressantes dans le domaine des véhicules électriques et hybrides.
Les véhicules électriques et hybrides nécessitent l'implantation de nombreux modules de stockage d’énergie électrique, qui occupent un volume important pour assurer une autonomie suffisante au véhicule.
De façon traditionnelle, ces modules de stockage d’énergie électrique sont positionnés sous le plancher du véhicule, notamment sous les sièges avant du véhicule et sous les sièges arrière du véhicule, ainsi que dans la console centrale, ou encore dans le coffre du véhicule. L'habitabilité s’en trouve ainsi diminuée de façon conséquente par l'implantation de ces modules de stockage d’énergie électrique.
De façon à augmenter l’habitabilité, Il est par exemple connu du document US-B2-8464817 un véhicule comportant, sous le plancher, un premier ensemble de modules de stockage d’énergie électrique situé sous les sièges avant du véhicule et un deuxième ensemble de modules de stockage d’énergie électrique disposé, quant à lui, sous les sièges arrière du véhicule. Entre les sièges avant et les sièges arrière, autrement dit au niveau de l’emplacement prévu pour les pieds des passagers assis sur les sièges arrière, est positionnée la partie électronique des modules de stockage d’énergie électrique. La face supérieure de la partie électronique est disposée en deçà de la face supérieure des modules de stockage d’énergie électrique.
Le volume de cette partie électronique n’est toutefois pas optimisé et occupe malgré tout un espace conséquent nuisant au confort des passagers assis sur les sièges arrière du véhicule.
Le but de l’invention est de pallier les inconvénients de l’art antérieur en proposant un véhicule électrique ou hybride muni d’un stockeur d’énergie électrique implanté sous le plancher permettant d’optimiser le confort des passagers assis sur les sièges arrière du véhicule.
Dans ce contexte, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un véhicule électrique ou hybride comportant un stockeur d’énergie électrique implanté sous un plancher du véhicule, le stockeur d’énergie électrique comportant : Un premier ensemble de modules de stockage d’énergie électrique disposé sous une rangée de sièges avant du véhicule, Un deuxième ensemble de modules de stockage d’énergie électrique disposé sous une rangée de sièges arrière du véhicule, et Une partie électronique disposée entre les premier et deuxième ensembles de modules de stockage d’énergie électrique au niveau de l’emplacement prévu pour des pieds de passager assis sur la rangée de sièges arrière du véhicule.
Le stockeur d’énergie électrique est remarquable en ce que la partie électronique comporte une face supérieure inclinée disposée en regard du plancher du véhicule, la face supérieure inclinée comportant un point haut positionné au niveau de la rangée de sièges avant et un point bas positionné au niveau de la rangée de sièges arrière du véhicule, le plancher épousant la forme de ladite face supérieure inclinée.
Grâce au stockeur d’énergie électrique selon cet aspect de l’invention, et plus particulièrement à la face supérieure inclinée de la partie électronique, l’espace occupé par la partie électronique est adapté au confort des passagers assis sur les sièges arrière du véhicule. L’inclinaison de la face supérieure de la partie électronique, permet de proposer un plancher épousant la forme de celle-ci, et donc d’augmenter l’espace disponible pour les pieds des passagers assis sur les sièges arrière et d’améliorer la posture squelettique des passagers.
L’élément A dont l’électrode négative est dépourvue de carbone présente une polarisation de 1,1 V, supérieure à celle de l’élément B selon l’invention. La valeur absolue de la composante imaginaire de son impédance est de 15 ohm.cm 2 , donc supérieure à 12 ohm.cm 2 . Cette valeur élevée peut expliquer la forte polarisation de cet élément.
L’élément B dont l’électrode négative est revêtue de carbone présente une polarisation de 0,5 V, qui est la valeur la plus faible parmi tous les éléments testés. Après le test de stockage à 65°C, l’observation de l’électrode négative montre la présence de lithium sur toute la surface de l’électrode. La vitesse de corrosion du lithium de cette électrode négative est suffisamment lente par rapport aux conditions de stockage. La valeur absolue de la composante imaginaire de son impédance est de 1,2 ohm.cm 2 , donc dans la plage allant de 1 à 12 ohm.cm 2 .
L’élément B' dont l’électrode négative est revêtue de carbone présente une polarisation de 0,65 V, ce qui est très satisfaisant. Après le test de stockage à 65°C, l’observation de l’électrode négative montre la présence de lithium sur toute la surface de l’électrode. La vitesse de corrosion du lithium de cette électrode négative est suffisamment lente par rapport aux conditions de stockage. La valeur absolue de la composante imaginaire de son impédance est de 6,2 ohm.cm 2 , donc dans la plage allant de 1 à 12 ohm.cm 2 . En comparaison avec l’élément B, la présence de liant dans le revêtement de l’électrode négative de l’élément B’ permet de renforcer la cohésion entre les particules de carbone.
L’électrode négative des éléments C et D présente une impédance dont la valeur absolue de la composante imaginaire est de 0,8 et 0,5 ohm.cm 2 , donc en dehors de la plage allant de 1 à 12 ohm.cm 2 . Après stockage d’un mois à 65°C, l’électrode ne contient quasiment plus de lithium métallique. Sans vouloir être lié par la théorie, la demanderesse est d’avis que la corrosion importante est due à une surface électrochimiquement active trop élevée ; en effet le lithium métal s’insère dans les particules de carbone ; la surface d’exposition du carbone avec l’électrolyte étant très élevée (en effet, la surface électrochimiquement active théorique est de 1948 et 6494 cm 2 de carbone par cm 2 de lithium pour les éléments C et D respectivement), les processus de réaction entre le lithium à l’état réduit et l’électrolyte s’en trouvent alors accélérés.
Matière active positive pour élément électrochimique lithium-ion Domaine technique de l’invention La présente invention se rapporte au domaine des matériaux actifs pour électrodes positives (cathodes) d’éléments électrochimiques de type lithium-ion, ainsi qu’au domaine des procédés de préparation de tels matériaux actifs.
Contexte de l'invention Les éléments électrochimiques lithium-ion constituent des dispositifs prometteurs de stockage d’énergie en raison de leur capacité massique et volumique élevées. La demande croissante d’éléments électrochimiques lithium-ion de haute performance a conduit à rechercher des matières actives positives présentant une capacité massique élevée. En particulier, les oxydes lithiés de métaux de transition, tels que LiCoO 2 , ont fait l’objet de nombreux travaux et constituent une famille importante de matériaux d’électrode positive. Les oxydes lithiés de métaux de transition les plus couramment utilisés sont ceux incorporant Co, Mn et Ni. Ils sont dits lamellaires car ils sont constitués d’un empilement de feuillets de formule MO 2 , où M désigne un ou plusieurs éléments de transition. Chaque feuillet est constitué de l’association d'octaèdres MO 6 partageant leurs arêtes. Le centre de chaque octaèdre est occupé par un élément de transition M et les six sommets de l’octaèdre sont occupés par un atome d’oxygène. Le lithium est intercalé entre les feuillets MO 2 . La structure d’un oxyde lamellaire est représentée à la . Cette figure montre des feuillets MO 2 orientés parallèlement entre eux. L’espace entre deux feuillets est occupé par des atomes de lithium agencés en feuillet. Au cours de la charge de l’élément électrochimique, les atomes de lithium se désinsèrent des feuillets MO 2 . Au cours de la décharge de l’élément, ils se réinsèrent entre les feuillets MO 2 . Lorsqu’ils sont insérés entre les feuillets, les atomes de lithium occupent les sites octaédriques LiO 6 , le centre de chaque octaèdre étant occupé par un atome de lithium et les six sommets de l’octaèdre étant occupés par un atome d’oxygène commun aux feuillets d’octaèdres MO 6 . Les atomes de lithium et les atomes de métaux de transition occupent les mêmes positions au sein du réseau cristallin. Les oxydes lamellaires de métaux de transition présentent donc une structure cristallographique dans laquelle les atomes d’oxygène forment un premier réseau cubique-face centrées et dans laquelle les atomes de lithium et de métaux de transition forment un second réseau cubique face centrées, les atomes des éléments de transition et les atomes de lithium se répartissant en formant des feuillets selon des plans parallèles entre eux.
Récemment, des oxydes lithiés de métaux de transition présentant une structure cristalline désordonnée se sont avérés prometteurs comme matériaux actifs positifs. Dans ces matériaux, les atomes de lithium et les atomes de métaux de transition ne sont plus agencés en feuillets parallèles comme dans la mais occupent des positions aléatoires au sein d’un réseau cristallin constitué par les atomes d’oxygène et éventuellement de fluor dans l’éventualité d’une substitution partielle des atomes d’oxygène par des atomes de fluor. Cette structure désordonnée est illustrée à la . Les atomes d’oxygène occupent toujours les sommets d’octaèdres. Certains atomes d’oxygène ont été substitués par du fluor. Les atomes de lithium et les atomes de métaux de transition ne sont plus organisés en feuillets parallèles mais occupent des positions aléatoires.
La structure cristalline désordonnée limite la diffusion des ions lithium lors de leur intercalation / désintercalation dans le matériau actif. Cependant, cette baisse de diffusion est compensée par la présence d’un excès de lithium par rapport à la quantité de métaux de transition. Ces oxydes ont pour formule Li 1+x M 1-x O 2 -y F y où M désigne au moins un métal de transition avec x>0 et y≥0. Ces matériaux constituent la famille des matériaux de structure désordonnée ou désorganisée, encore appelée en anglais « Disordered RockSalts » et abréviée DRS.
La préparation d’une électrode positive requiert la formulation préalable d’une encre contenant la matière active positive, généralement un ou plusieurs liants, un ou plusieurs composés conducteurs électronique et au moins un solvant. Ce solvant peut être aqueux ou organique. L’encre est ensuite déposée sur un collecteur de courant pour constituer l’électrode positive. Or, il a été observé que les composés de la famille des DRS étaient très sensibles aux solvants polaires tels que l’eau ou la N-methyl-2-pyrrolidone, qui sont les solvants les plus couramment utilisés dans la fabrication de l’encre. Lors de la dispersion de ces composés dans de tels solvants, un phénomène dit « de gélification » se produit entre le solvant et le composé, ce qui conduit à une encre d’aspect pâteux difficile à étaler sur la surface d’un collecteur de courant. L’ajout d’un plastifiant est possible mais cela pénalise la capacité de l’électrode en raison du volume occupé par ce plastifiant au détriment de la matière active. On recherche donc un moyen d’empêcher le phénomène de gélification entre un composé de la famille des DRS et un solvant polaire, dans le but de faciliter l’enduction d’un collecteur de courant par une encre contenant ce composé.
A cet effet, l’invention a pour objet une composition de matière électrochimiquement active comprenant un composé de formule (I) A 1+x [M a M’ b ]O 2-y F y (I) présentant une structure cristalline dans laquelle les anions O et F forment un premier réseau cubique-face centrées, les cations A, M et M’ forment un second réseau cubique face centrées et dans laquelle au moins 50 % des cations sont désorganisés au sein du second réseau en ne se répartissant pas en feuillets parallèles entre eux et où : A est choisi parmi Li et Na 0 a > 0 b ≥ 0 a + b ≤ 1 – x 0 ≤ y ≤ 0,67 M représente un ou plusieurs éléments choisis parmi V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu et Ru ; M’ représente un ou plusieurs éléments choisis parmi Ti, Zr, Nb, Mo, Ta, W, Sn, Si, Al et Zn ; le composé étant revêtue de carbone.
Il a été découvert que la réalisation d’un enrobage de carbone autour de la surface des particules du composé de formule (I) permettait d’éviter le phénomène de gélification et de faciliter la dispersion de ce composé dans le solvant. Il en résulte un meilleur étalement de l’encre sur la surface d’un collecteur de courant.
Selon un mode de réalisation, A est Li.
Selon un mode de réalisation, M est choisi parmi Mn et Fe.
Selon un mode de réalisation, M’ est Nb.
Selon un mode de réalisation, 0,25 ≤ x ≤ 0,33.
Selon un mode de réalisation, 0,5 ≤ a ≤ 0,67.
La représente un autre mode de réalisation d’un anneau selon l’invention.
Description détaillée de l’invention La représente un plot de forme cylindrique pour une aube à calage variable qui est installé dans un anneau rotatif d’une turbomachine et qui a déjà été décrite précédemment. La illustre la technique antérieure à la présente invention.
L’invention s’applique aux aubes à calage variable dont la variation ou le pivotement est piloté par un système de changement de pas et à toutes turbomachines équipées de ces aubes à calage variable.
La turbomachine peut être un turbopropulseur comprenant une pluralité d’aubes à calage variable non carénées et connue sous l’expression anglaise de « open rotor » ou un turboréacteur comprenant une pluralité d’aubes à calage variable carénées et connue sous l’expression de turbosoufflante. La turbomachine est destinée à être montée sur un aéronef. Bien entendu, les aubes à calage variable peuvent équiper d’autres machines telles que des éoliennes.
La illustre une turbomachine 1 destinée à équiper un aéronef. La turbomachine comprend de manière générale d’amont en aval suivant la circulation des gaz et suivant un axe longitudinal X, un ensemble de compresseurs E1, une chambre annulaire de combustion E2 et un ensemble de turbines E3. Ces ensembles forment un générateur de gaz G. Les ensembles de compresseurs et de turbines comprennent respectivement au moins un étage de compresseur et au moins un étage de turbine. Dans le cadre d’un turboréacteur, celui-ci comprend une soufflante S comportant les aubes à calage variable et qui est placée en amont de l’ensemble de compresseurs E1. Dans le cadre d’un turbopropulseur, une ou plusieurs hélices contrarotatives comprenant les aubes à calage variable, sont placées soit en amont de l’ensemble de compresseurs (configuration de « puller » en anglais) soit en aval de l’ensemble de turbines (configuration de « pusher » en anglais).
Sur la , un module de turbomachine, centré sur l’axe longitudinal X, comprend un anneau 2 qui porte une pluralité d’aubes 3 à calage variable. Ce module se trouve en amont du générateur de gaz G dont un rotor entraîne la pluralité d’aubes à calage variable autour de l’axe longitudinal X. Les aubes 3 à calage variable peuvent présenter une inclinaison par rapport à un axe de calage A de l’aube 3 et qui varie selon les régimes atteints de manière à améliorer les performances aérodynamiques et le rendement de la turbomachine qui en est équipée.
De manière avantageuse, mais non limitativement, le module de turbomachine comprend un carter externe 4 centré sur l’axe longitudinal et entourant les aubes 3 à calage variable. Le carter externe 4 comprend une paroi cylindrique 4a ayant une surface interne 5 sur laquelle est disposé un revêtement 6 annulaire abradable. Ce dernier est disposé en regard des extrémités libres 7 des aubes 3 et à faible distance de celles-ci. Cette faible distance implique que le revêtement 6 abradable peut être usé par le frottement des aubes pendant la rotation de celles-ci et limiter les fuites de gaz aux extrémités libres 7.
Chaque aube 3 à calage variable comprend un pivot 30 configuré de manière à permettre à celle-ci de pivoter dans un logement 12 correspondant et autour de l’axe de calage A. En particulier, chaque pivot 30 est formé d’éléments de pivotement 38 et d’un plot 8.
Chaque aube 3 à calage variable comprend un plot 8 et une pale 9 qui s’étend suivant un axe radial vers l’extérieur depuis le plot 8. L’axe radial Z est perpendiculaire à l’axe longitudinal. Chaque pale 9 comprend un bord d’attaque 10a et un bord de fuite 10b qui sont reliées par des surfaces intrados et extrados 11a, 11b.
En référence aux figures 3 et 4, le plot 8 de chaque aube 3 est monté dans un logement 12 de l’anneau 2. L’aube 3 est montée dans le logement 12 via son plot 8 de manière à résister à un détachement de celle-ci pendant la rotation de l’anneau 2 autour de l’axe longitudinal. Chaque plot 8 s’étend suivant l’axe radial Z. Le plot 8 présente une forme cylindrique. De manière avantageuse, mais non limitativement, le plot 8 est de forme cylindrique droit. Nous entendons par l’expression « forme cylindrique droit » une forme qui est obtenue par le déplacement d’une droite génératrice suivant une courbe directrice définie dans un plan perpendiculaire à la droite génératrice. La courbe peut être circulaire.
Chaque plot 8 comprend une extrémité radialement extérieure 13 (par rapport à l’axe Z) qui est reliée à la pale 9. Suivant un mode de réalisation préféré, l’extrémité radialement extérieure 13 est solidaire de la pale 9. En d’autres termes, le plot 8 et la pale 9 sont formés d’une seule pièce ou sont non démontables. Suivant un autre mode de réalisation, l’extrémité radialement extérieure 13 comprend une attache en forme de bulbe qui est destinée à recevoir un pied d’une pale. De la sorte, la pale 9 et le plot 8 sont formés de deux pièces distinctes.
Chaque plot 8 comprend une extrémité radialement intérieure 14 qui est opposée à l’extrémité radialement extérieure 13 suivant l’axe radial Z. Le plot 8 comprend un trou borgne 15 qui débouche au niveau de cette extrémité radialement intérieure 14. Le trou borgne 15 est centré sur l’axe longitudinal Z. Le trou borgne 15 est destiné à recevoir une douille de transmission de calage 60. Cette dernière est représentée de manière schématique sur la et est connue également sous le terme « excentrique ». La douille de transmission de calage 60 est destinée à transmettre le couple de torsion au plot pour changer le calage de l’aube 3. La douille de transmission de calage 60 est reliée au système de changement de pas 70 (représenté schématiquement sur la ).
Suivant une caractéristique avantageuse, le système de changement de pas 70 est configuré pour modifier une orientation ou pas des aubes 3 à calage variable. Le système de changement de pas 70 est avantageusement relié à un calculateur électronique pleine autorité (connu sous l’acronyme FADEC pour Full Authority Digital Engine Control) qui n’est pas représenté. De manière avantageuse, mais non limitativement, le calculateur comprend un module de régulation électronique (non représenté) (connu sous le sigle ECU pour Electronic Control Unit) qui actionne un organe du système de changement de pas pour changer le calage des aubes en fonction des conditions de vol (par exemple le régime de la turbomachine).
De manière avantageuse, mais non limitativement, la douille de transmission 60 est solidarisée au plot 8 grâce à des moyens d’accouplement tels que des cannelures (non représentées). D’autres moyens d’accouplement ou de fixation facilement démontables sont bien entendu envisageables.
Dans l’exemple représenté, chaque plot 8 est monté pivotant grâce aux éléments de pivotement 38 configurés de manière à favoriser la rotation/pivotement libre du plot 8 suivant une liaison pivot autour de l’axe de calage. Plus précisément, les éléments de pivotement 38 comprennent au moins un palier à roulement. Dans le cas présent, les éléments de pivotement comprennent deux paliers à roulement dénommés premier palier 16 à roulement et deuxième palier 17 à roulement afin de faciliter le calage des aubes 3 autour de leur axe de calage A. Les paliers 16 et 17 sont superposés suivant l’axe radial Z. Bien entendu, d’autres éléments de pivotement 38 permettant le pivotement ou la rotation libre des plots 8 dans chaque logement 12 peuvent être prévus.
Plus précisément, le premier palier 16 comprend une bague interne 18, une bague externe 19 et des organes roulants 20. La bague interne 18 et la bague externe 19 définissent des pistes de roulement pour les organes roulants 20. La bague interne 18 est solidaire d’une paroi externe 21 du plot 8. La bague externe 19 est montée radialement autour de la bague interne 18 (suivant une direction radiale perpendiculaire à l’axe de calage). Ces derniers comprennent des billes. Le premier palier 16 permet de reprendre les efforts centrifuges (soit selon l’axe radial Z). La bague interne 18 est montée en appui transversal contre l’extrémité radialement extérieure 13 tandis que la bague externe 19 est destinée à prendre appui transversal contre une surface interne cylindrique 22 du logement 12.
- chaque aube à calage variable comprend un pivot qui est formé des éléments de pivotement (des paliers à roulement) et d’un plot, le pivot étant configuré de manière à permettre le pivotement de l’aube à calage variable autour d’un axe de calage.
- l’ensemble comprend une pluralité d’aubes à calage variable, chaque plot des aubes à calage variable étant monté pivotant dans un logement de l’anneau.
- les premiers organes de fixation réalisent une liaison axiale.
- les deuxièmes organes de fixation réalisent une liaison transversale (circonférentielle).
L’invention concerne également une turbomachine comprenant un tel ensemble, un système de changement de pas relié au plot de l’aube à calage variable et un arbre de rotor relié à l’anneau portant l’aube à calage variable.
L’invention concerne encore procédé de démontage d’un ensemble tel que susmentionné, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : - retrait d’au moins une portion sectorisée de la deuxième partie de l’anneau, - extraction de l’aube à calage variable avec le plot, le plot étant équipé des éléments de pivotement.
Ainsi, ce procédé simple permet d’extraire rapidement une seule aube qui serait à réparer ou remplacer sans démonter l’anneau dans son ensemble ainsi que la pluralité d’aubes portées par l’anneau.
La est une vue en coupe axiale d’un exemple de pied de forme cylindrique selon l’art antérieur;
La est une vue en perspective d’un moyeu d’aubes à calage variable qui sont carénées par un carter externe selon l’invention;
La est une vue de détail de la et en coupe partielle dans laquelle un anneau est équipé de plusieurs logements qui reçoivent respectivement une aube à calage variable et des éléments permettant au plot de l’aube de pivoter suivant une liaison pivot dans le logement correspondant selon l’invention ;
La représente une vue en perspective d’un plot d’aube à calage variable équipé d’éléments de pivotement permettant au plot de pivoter suivant une liaison pivot selon l’invention ;
La est une vue d’un mode de réalisation d’un anneau destiné à porter des aubes à calage variable selon l’invention;
La représente une étape d’un procédé de démontage d’une aube à calage variable selon l’invention ;
La représente une autre étape d’un procédé de démontage d’une aube à calage variable selon l’invention ; et,
- détermination d’une première information représentative d’une distance longitudinale entre le premier véhicule et une fin de la voie de sortie ou d’insertion, la fin étant déterminée à partir de données représentatives de lignes de marquage au sol obtenues d’une deuxième caméra embarquée dans le véhicule ;
- détermination d’une deuxième information représentative d’accélération d’au moins un deuxième véhicule circulant devant le premier véhicule, le au moins un deuxième véhicule circulant sur une voie différente de la voie de sortie ou d’insertion et correspondant à la voie courante ou à une voie adjacente à la voie courante ;