INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Sous l’effet du circuit d’alimentation, l’hydrogène est ainsi acheminé soit au moteur à combustion soit au système de piles à combustible par des conduites différentes, ainsi l’utilisateur peut décider d’alimenter l’un des deux systèmes uniquement ou les deux en même temps.
Cependant, cette configuration soulève une problématique concernant la durabilité du système de pile à combustible puisque différents phénomènes peuvent conduire à limiter la durée de vie d’une pile. L’un de ces phénomènes est la corrosion du carbone, c’est-à-dire la dégradation du support catalytique présent dans les électrodes. Ce phénomène apparaît notamment lors des arrêts et démarrages prolongés de la pile. En effet, si l’arrêt de l’alimentation en hydrogène est suffisamment long, de l’air va se diffuser du côté anodique et lorsque la pile va démarrer, l’hydrogène injecté va conduire à la formation d’un front air/hydrogène conduisant à l’accélération de la corrosion du carbone présent dans les électrodes.
Ainsi, il existe un besoin d’un système d’alimentation d’un moteur à combustion interne et d’un système de piles à combustible permettant de limiter le phénomène de corrosion présent dans les électrodes catalytiques.
A cet effet, l’invention propose un système d’alimentation en hydrogène commun à un moteur à combustion interne à hydrogène et à une pile à combustible adapté pour alimenter en continu la pile à combustible. Le système d’alimentation comprend une vanne trois voies : une première voie provenant d’un stockage d’hydrogène, une deuxième voie conduisant l’hydrogène vers le moteur à combustion interne et une troisième voie conduisant l’hydrogène vers la pile à combustible.
Le système d’alimentation étant commun au moteur à combustion et à la pile, est ainsi adapté pour alimenter la pile en continue. En effet, l’utilisation de la vanne trois voies permet alors de diriger le flux d’hydrogène soit vers le moteur à combustion soit vers la pile. Ainsi, en laissant la troisième voie toujours ouverte, le flux d’hydrogène passera obligatoirement par la pile à combustible limitant alors le phénomène de corrosion des électrodes catalytiques.
En outre, si un problème survient sur le circuit alimentant la pile à combustible, la deuxième voie menant au moteur à combustion pourra être ouverte tandis que la troisième voie sera fermée le temps de corriger le problème. Ainsi, la vanne trois voies permet également de préserver un niveau de sécurité suffisant dans le circuit pour qu’en cas de problème sur le circuit, la production d’énergie peut continuer le temps d’être corrigé.
Avantageusement et de manière non limitative, l’hydrogène non consommé en sortie de la pile est dirigé vers la deuxième voie à travers une conduite.
Cette conduite a pour but de diriger l’hydrogène sortant de la pile vers le moteur à combustion interne à travers la deuxième voie. Ainsi, si la deuxième voie est fermée par la vanne trois voies, le moteur pourra toujours être alimenté par cette conduite.
Avantageusement et de manière non limitative, la conduite menant vers la deuxième voie comprend une vanne de coupure.
L’utilisation d’une vanne de coupure permet de bloquer l’accès à la deuxième voie ainsi lorsque l’utilisateur veut utiliser uniquement l’énergie produite par la pile à combustible alors la vanne de coupure se fermera pour ne laisser aucun flux d’hydrogène circuler vers le moteur à combustion interne.
Avantageusement et de manière non limitative, le système d’alimentation comprend une boucle de recirculation de l’hydrogène non consommé, ladite boucle de recirculation étant située entre la pile à combustible et la vanne de coupure.
En effet, lors du fonctionnement de la pile, une partie de l’hydrogène n’est pas consommé et va donc se trouver en sortie de celle-ci. Selon l’invention, l’hydrogène non consommé peut être reconduit par une boucle dite « de recirculation » vers la conduite de la troisième voie en entrée de la pile pour être réintroduit dans la pile et consommé par la pile. La boucle de recirculation permet ainsi d’augmenter le rendement de la pile à combustible.
Avantageusement et de manière non limitative, lorsque seule la pile à combustible est en fonctionnement, la troisième voie est ouverte, la vanne de coupure est fermée et la deuxième voie est fermée.
Cette configuration correspond au mode de fonctionnement où seule la pile à combustible est alimentée avec une recirculation de l’hydrogène non consommé.
Cette configuration présente l’avantage de générer des puissances électriques utilisable par le moteur sans aucune émission polluante tout en obtenant un rendement important pour les faibles puissances. Ce mode de fonctionnement est donc par exemple utilisé en ville.
Un problème qui se pose, en particulier pour un fil 12 de section importante, est le rayon de courbure associé au fil 12. En effet, selon la conception de l’interface 100 et le dispositif auquel elle est intégrée, l’espace disponible pour le ou les fil(s) 12 est restreint, en particulier lorsque l’interface 100 est intégrée à un dispositif industriel, par exemple à l’intérieur d’une chaîne de production, et lorsque les fils 12 sont employés pour relier des éléments non coaxiaux.
Afin de pallier ce problème, on prévoit un outil 10 de liaison électrique permettant de faciliter l’intégration d’un fil 12 selon une géométrie contraignante.
Comme illustré dans les figures 3 à 5, l’outil 10 de liaison électrique selon l’invention comprend un corps 18 s’étendant dans une direction longitudinale définissant un premier axe X1, par exemple un corps 18 de forme sensiblement cylindrique. Le corps 18 est avantageusement muni d’un élément conducteur 11. Selon l’exemple de la , l’élément conducteur 11 est disposé à l’intérieur du corps 18 et présente également une forme sensiblement cylindrique.
En particulier, l’élément conducteur 11 est intégré au corps 18 de manière à être disposé selon la deuxième face 102 lorsque l’outil 10 est assemblé sur l’interface 100, selon l’exemple de la . L'élément conducteur 11 est par exemple disposé selon une première extrémité longitudinale du corps 18 et légèrement protubérant par rapport au corps 18, de manière à s’étendre de l’outil 10 et à être accessible sur la deuxième face 102. Bien évidemment, la forme exacte de l’élément conducteur 11 est conçue en fonction de la connexion à réaliser, c’est-à-dire du type de connecteur attendu sur l’outil 10 et/ou sur l’interface 100. Ici, l’élément conducteur 11 forme ainsi au moins partiellement un contact femelle, ou connecteur femelle, pour chacun des seize outils 10 intégrés à l’interface 100.
Dans ce même exemple, le corps 18 comprend également un premier logement 19 dimensionné pour la réception de l’âme 12’ du fil 12, c'est à dire la partie conductrice du fil 12, par exemple formée par un ensemble de brins individuels. Le premier logement 19 est par exemple disposé selon une deuxième extrémité longitudinale du corps 18, opposée à la première extrémité, comme illustré par la .
Ainsi, selon l’exemple de la , premier logement 19 est disposé selon la première face 101 de l’interface 100, en opposition de l’élément conducteur 11, de manière à recevoir le fil 12 de 70mm², ici selon la portion interne du dispositif recevant l’interface 100.
En accord avec le concept sous-jacent de l’invention, le premier logement 19 définit un deuxième axe X2 de réception du fil 12 orienté selon un angle α aigu par rapport au premier axe X1. En d’autres termes, les deux axes X1, X2 définissent entre eux un angle α correspondant à l’orientation du premier logement 19 par rapport à la direction longitudinale du corps 18. L’orientation du premier logement 19, c’est-à-dire le deuxième axe X2, est par exemple définie comme l’axe de révolution de la forme du premier logement 19. En particulier, le deuxième axe X2 correspond à l’axe d’insertion de l’âme 12’ du fil 12 dans le premier logement 19.
Ainsi, comme illustré dans les figures 3 à 7, le fil 12 s’étend directement de l’outil 10 selon le deuxième axe X2, et requiert une courbure moindre pour se déformer vers une direction non coaxiale avec X1.
Selon ce concept, il devient possible grâce à cet angle α de diminuer de près de moitié l’encombrement en profondeur pour une section de fil 12 et un passage de courant équivalent tout en respectant les préconisations de rayon de courbure minimum des fils utilisés. Bien évidemment, l’impact sur l’encombrement dépend de la mesure de l’angle α et de la géométrie finale du fil 12 et de l’implantation de l’interface 100. Selon l’exemple des figures 3 à 7, l’angle α est sensiblement égal à 45°. Selon d’autres exemples de réalisation, on prévoit un angle α compris entre 30° et 60°, ou encore compris entre 10° et 80°.
Il est observé ici que ce système de liaison électrique via l’outil 10 a été retenu afin d’optimiser le volume en partie arrière, c’est-à-dire à l’intérieur, du module d’interconnexion. En d’autres termes, l’encombrement réduit du fil 12 assemblé avec l’outil 10 réduit les contraintes dimensionnelles du dispositif auquel l’interface 100 est intégrée.
Comme illustré dans les figures 3 à 5, l’outil 10 comprend des moyens de maintien en position du fil 12 lorsque l’âme 12’ est reçue dans le premier logement 19, plus particulièrement des moyens de serrage 13, 17 du fil 12 avec le corps 18. Ici, les moyens de serrage comprennent deux vis 13, par exemple des vis de type ISO 4762, collaborant avec une clame 17 pour serrer le fil 12. On comprend ici que la sélection des vis 13 est effectuée de manière à limiter l’outillage à des outils standards lors des opérations de montage ou de maintenance sur site, c’est-à-dire en fonction du matériel communément employé dans le domaine de l’outillage électrique industriel. Ce choix représente donc un gain de temps et d’argent en limitant le nombre de références à maintenir et en facilitant les opérations.
Avantageusement, le corps 18 présente un deuxième logement 16, débouchant dans le premier logement 19 et dimensionné pour recevoir la clame 17. Ainsi, lors du serrage du fil 12, la clame 17 est disposée directement en contact avec l’âme 12’ à travers le deuxième logement 16 et le serrage du fil 12 correspond à une mise en étau de l’âme 12’ entre la clame 17 et le corps 18 via les vis 13.
Dans l’exemple des figures 6 et 7, selon la première face 101 de l’interface 100, c’est-à-dire à l’intérieur du module d’interconnexion recevant l’interface 100, l’assemblage du fil 12 avec l’interface 100 correspond à un positionnement du fil 12 de 70mm² dans le premier logement 19 dédié. Le fil 12 est ensuite maintenu par vissage de la clame 17 également dédiée pour cette section. On comprend en outre que le choix des vis 13 est de préférence effectué en tenant compte d’un vissage des clames 17 de chaque outil 10 de l’interface 100, sans collision avec un outil 10 adjacent.
Optionnellement, l’outil 10 comprend également une douille 15 venant recouvrir radialement le corps selon le premier axe X1. Selon l’exemple des figures 3 et 4, la douille 15 est ainsi disposée de manière à entourer le corps 18 cylindrique, tout en libérant l’élément conducteur 11 et le premier logement 19. La douille 15 est avantageusement réalisée dans un matériau isolant électriquement, c’est-à-dire qu’elle permet l’assemblage de l’outil 10 à d’autres éléments, en particulier à l’interface 100, sans établir de contact électrique.
De manière à permettre un assemblage simple, on prévoit comme illustré dans la une douille 15 réalisée en deux portions complémentaires, s’emboîtant l’une dans l’autre par coulissement selon le premier axe X1. La douille 15 est ensuite maintenue en position autour du corps 18 via deux anneaux 14 élastiques, disposés de part et d’autre de la douille 15 et serrés sur le corps 18 de manière à éviter une translation le long du premier axe X1.
Dans cet exemple, et comme illustré en et 7, l’assemblage de l’outil 10 sur l’interface 100, laquelle correspond par exemple à une plaque en aluminium, correspond à un montage du corps 18 à travers un orifice de l’interface 100, les deux portions de la douille 15 d’isolation étant disposées de part et d’autre de l’interface 100, c’est-à-dire avec une première portion disposée selon la première face 101 et une deuxième portion disposée selon la deuxième face 102, puis emboîtées l’une dans l’autre de manière à former la douille 15. Les anneaux élastiques 14 sont alors disposés autour de la douille 15, de manière à empêcher tout mouvement de la douille 15 par rapport au corps 18, et par extension tout mouvement de l’outil 10 par rapport à l’interface 100.
La détermination de la durée d’un intervalle temporel (appelé aussi période temporelle) entre 2 premiers messages TC transmis consécutivement est par exemple mise en œuvre avant chaque transmission d’un premier message TC (appelé premier message TC courant) pour déterminer à quel instant transmettre le premier message TC suivant. Cette détermination est basée sur le nombre N de deuxièmes messages transmis entre le premier message TC précédant le premier message TC courant et le premier message TC courant, le calcul étant mis en œuvre selon l’équation du premier mode de réalisation ou selon l’équation du deuxième mode de réalisation.
La matrice est par exemple une matrice organique. Par exemple, la matrice est en matériau polymérique choisi parmi les thermoplastiques par exemple un polypropylène, un polyéthylène, ou les thermodurcissables par exemple un polymère époxyde, phtalonitrile, polybismaléimide, polyimide.
Les fibres sont par exemple des fibres de carbone, des fibres de verre ou toute fibre convenant à la présente application.
La pale 14 présente une forme aérodynamique. Elle comprend ainsi une face intrados 14a et une face extrados 14b qui sont reliées par un bord d’attaque et un bord de fuite 14c. Préférentiellement, le bord d’attaque est revêtu d’un bouclier 14d métallique. Le bouclier 14d présente une forme générale de trièdre. Il présente une section transversale en forme de V ou de U. Le bouclier 14d comprend ainsi une première ailette s’étendant sur la face intrados 14a et une seconde ailette s’étendant sur la face extrados 14b. Les première et seconde ailettes sont reliées par une portion centrale recouvrant le bord d’attaque.
Le pied 15 présente une forme de tenon. Il est inséré dans l’alvéole 13 du disque 9. L’échasse 16 est agencée radialement entre le pied 15 et la pale 14.
Le corps de l’aube 8 est formé par moulage par transfert de résine (RTM pour « resin transfert molding » en langue anglaise). Alternativement, le corps de l’aube 8 est formé par drapage. Le bouclier 14d est par exemple fixé sur la pale 14 lors du moulage ou après le moulage de la pale 14.
L’aube 8 comprend en outre une protection anti-usure 17. La protection anti-usure 17 est agencée sur une surface du pied 15 et/ou de l’échasse 16.
La protection anti-usure 17 présente une forme allongée. Elle s’étend d’une extrémité du pied 15 et/ou de l’échasse 16 située du cotée du bord d’attaque de la pale 14 à une extrémité opposée du pied 15 et/ou de l’échasse 16 située du cotée du bord de fuite 14b.
La protection anti-usure 17 présente une épaisseur totale e t comprise entre 0,1 mm et 2 mm, préférentiellement entre 0,1 mm et 1 mm, par exemple entre 0,1 mm et 0,2 mm. Une telle épaisseur est particulièrement avantageuse car elle permet de protéger le pied 15 et l’échasse 16 d’une usure prématurée tout en permettant le montage du pied 15 dans l’alvéole 13 du disque 9. En effet, en dessous de cette épaisseur, la protection contre l’usure serait insuffisante et au-delà de cette épaisseur, le pied 15 ne pourrait plus s’insérer dans l’alvéole 13 sans redimensionnement de l’alvéole 13 voire du disque 9.
Comme illustré sur les figures 3 et 4, la protection anti-usure 17 est multicouches. Elle comprend de l’intérieur vers l’extérieur, l’intérieur étant situé du côté du pied 15 ou l’échasse 16, optionnellement une couche de colle 18, un substrat métallique 19 agencé sur le pied 15 et/ou l’échasse 16, et un revêtement 20 anti-usure applicable suivant différents procédés. Optionnellement, la protection anti-usure 17 comprend en outre une couche de vernis 21 de glissement agencée sur le revêtement 20. Selon cet exemple, la couche de vernis 21 est par exemple la couche la plus externe.
La couche de colle 18 est par exemple en matériau polymère. La température de transition vitreuse du polymère est par exemple comprise entre 100°C et 250°C, préférentiellement comprise entre 150°C et 200°C. Le matériau est par exemple choisi parmi les polymères époxydes. La couche de colle 18 présente une épaisseur par exemple comprise entre 20 µm et 400 µm, préférentiellement entre 70 µm et 350 µm.
Le substrat métallique 19 est préférentiellement collé au pied 15 et/ou à l’échasse 16 par la couche de colle 18. La couche de colle 18 est donc agencée entre le substrat métallique 19 et le pied 15 et/ou l’échasse 16. Le substrat métallique 19 présente une épaisseur inférieure à 1 mm, préférentiellement comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm, et encore plus préférentiellement entre 0,1 mm et 0,2 mm. Le substrat métallique 19 est par exemple en titane ou en alliage de titane tel que l’alliage de titane TA6V.
Le substrat métallique 19 est agencé entre la couche de colle 18 et le revêtement 20. Le revêtement 20 est avantageusement en matériau métallique. Le matériau métallique est par exemple choisi parmi les alliages de cuivre et d’aluminium (CuAl), les alliages de nickel et d’aluminium (NiAl) et est par exemple un alliage CoCrAlYSi-hBN ou un alliage CuNiIn. Le revêtement 20 présente une épaisseur inférieure à 1 mm, préférentiellement comprise entre 0,1 mm et 0,5 mm, entre 0,1 mm et 0,2 mm, et encore plus préférentiellement entre 0,13 mm et 0,19 mm. Le revêtement 20 est avantageusement déposé par projection thermique, tel qu’un dépôt par projection plasma.
La couche de vernis 21 présente une épaisseur par exemple comprise entre 5 µm et 40 µm, préférentiellement entre 10 µm et 40 µm. La couche de vernis 21 comprend par exemple une matrice organique et des particules lubrifiantes réparties dans la matrice. La matrice organique est par exemple choisie parmi les polymères thermodurcissables tels que les polymères époxydes. Les particules lubrifiantes sont par exemple des particules de disulfure de molybdène (MoS 2 ), de graphite ou encore de polytétrafluoroéthylène (PTFE). De manière préférée, la couche de vernis 21 comprend une matrice en polymère époxyde et des particules de disulfure de molybdène réparties dans la matrice. .
La protection anti-usure 17 permet de limiter l’usure de l’aube 8 provoquée par les frottements entre le disque 9 métallique et le corps de l’aube 8 en composite. La couche de vernis 21 permet de réduire encore les frottements entre le corps de l’aube 8 et le disque 9 en contribuant à abaisser le coefficient de frottement au niveau de la zone de contact.
Le substrat métallique 19 permet l’application du revêtement 20 sans impacter l’intégrité du corps de l’aube 8. Typiquement, lorsque le substrat métallique 19 est en titane ou en alliage de titane et lorsque le revêtement 20 est réalisé par projection thermique, la conductivité thermique du titane est suffisamment faible pour limiter les transferts de chaleur vers le corps de l’aube 8 durant l’application du revêtement 20 par exemple par projection thermique. Il améliore également l’adhésion du revêtement sur le corps de l’aube 8. Par ailleurs, grâce au substrat métallique 19, il est également possible de déposer un revêtement d’une quelconque nature. En effet, le revêtement 20 peut présenter des propriétés de conduction thermique pour favoriser le dégivrage par exemple, tribologiques et/ou anti-érosion. Aussi, en cas de dégradation de la protection anti-usure 17, il suffit de retirer le revêtement 20 dégradé. Le substrat métallique 19 permet donc le remplacement du revêtement 20 sans action directe sur le corps de l’aube 8.
Un procédé de fabrication de l’aube 8 va maintenant être décrit en référence à la .
Chaque ensemble électrochimique 66 comprend un élément électrochimique 74 et au moins un premier dispositif séparateur 76. En particulier, le premier ensemble électrochimique 14 comprend un premier élément électrochimique 79, et le deuxième ensemble électrochimique 64 comprend un deuxième élément électrochimique 77. Avantageusement, chaque ensemble électrochimique 74 comprend en outre un deuxième dispositif séparateur 78.
Chaque élément électrochimique 74 s’étend selon un axe C sensiblement entre une extrémité supérieure 80 située face à la paroi supérieure 30 du boîtier 12 et une extrémité inférieure 82 située face à la paroi inférieure 28 du boîtier 12. Chaque élément électrochimique 74 s’étend en outre selon un axe D sensiblement perpendiculaire à l’axe C entre une surface amont 84 s’étendant face à la paroi amont 20 et une surface aval 86 s’étendant face à la paroi amont 22. Chaque élément électrochimique 74 s’étend en outre selon un axe E sensiblement perpendiculaire aux axes C et D entre une surface gauche 88 s’étendant du côté de la paroi latérale gauche 24 et une surface droite 90 s’étendant du côté de la paroi latérale droite 26. Lorsque l’élément électrochimique 74 est reçu dans le volume intérieur, l’axe C est sensiblement parallèle à l’axe d’élévation Z, l’axe D est sensiblement parallèle à l’axe longitudinal L et l’axe E est sensiblement parallèle à l’axe transversal T.
L’élément électrochimique 74 est destiné à stocker et/ou à produire une puissance électrique à des bornes 92 de l’élément électrochimique qui sont ici situées sur l’extrémité supérieure 80. La structure d’un tel élément électrochimique 74 est connue de l’état de la technique et n’est pas décrite en détail ici.
Dans l’exemple illustré, chaque élément électrochimique 74 est un accumulateur prismatique, par exemple lithium-ion. En variante, chaque élément électrochimique 74 est une poche ou pochette (« pouch » en langue anglaise) comprenant une enveloppe souple.
La batterie 10 comprend en particulier des organes de connexion 94 reliant électriquement en série les bornes 92 des éléments électrochimiques 74 des ensembles électrochimiques 66.
Le premier dispositif séparateur 76 et le deuxième dispositif séparateur 78 sont situés de part et d’autre de chaque élément électrochimique 74 selon l’axe transversal T. En particulier, le premier dispositif séparateur 76 est situé contre la surface gauche 88 de l’élément électrochimique 74 et le deuxième dispositif séparateur 78 est situé contre la surface droite 90 de l’élément électrochimique 74. De préférence, le premier dispositif séparateur 76 est fixé sur l’élément électrochimique 74, et en particulier contre la surface gauche 88 de l’élément électrochimique 74. Par exemple, le premier dispositif séparateur 76 est collé contre la surface gauche 88 de l’élément électrochimique 74. De préférence, le deuxième dispositif séparateur 78 est fixé sur l’élément électrochimique 74, et en particulier contre la surface droite 90 de l’élément électrochimique 74. Par exemple, le deuxième dispositif séparateur 78 est collé contre la surface droite 90 de l’élément électrochimique 74. En variante, le premier dispositif séparateur 76 et le deuxième dispositif séparateur 78 sont maintenus en appui contre l’élément électrochimique 74, par exemple, pour le premier ensemble électrochimique 14, respectivement entre le premier élément électrochimique 79 et la première plaque séparatrice 38a, et entre la première plaque séparatrice 38a et la paroi latérale droite 26 du boîtier 12, et par exemple pour le deuxième ensemble électrochimique 64, respectivement entre la deuxième plaque séparatrice 38b et le deuxième élément électrochimique 77, et entre le deuxième élément électrochimique 77 et la première plaque séparatrice 38a.
Le premier dispositif séparateur 76 et le deuxième dispositif séparateur 78 s’étendent de préférence respectivement sur au moins 50% de la surface gauche 88 et de la surface droite 90. Le premier dispositif séparateur 76 et le deuxième dispositif séparateur 78 sont formés chacun par une plaque présentant une épaisseur prise selon l’axe E comprise entre 1 mm et 5 mm.