INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Avantageusement, les espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) présentent, en outre, une conductivité thermique relativement faible, de manière à jouer un rôle d’isolant thermique entre les cellules (1A ; 101A ; 201A ; 301A ; 401A ; 501A ; 601A ; 701A, 701A’). De manière préférentielle, les espaceurs (5F ; 105F ; 205F ; 305F ; 405F ; 505F ; 605F ; 705F) sont réalisés en un matériau présentant une conductivité thermique d’au plus 0,4 W.m −1 .K −1 , de préférence d’une conductivité thermique d’au plus 0,2 W.m −1 .K −1 . Le matériau utilisé peut être un polymère ou un matériau composite à base polymère, , tel qu’un polyamide ignifugé, ou un matériau de la famille des silicates, de préférence en silicate de calcium renforcé par des fibres.
De manière générale, le fluide caloporteur utilisé est préférentiellement un liquide diélectrique, par exemple une huile minérale ou un liquide fluoré. Le fluide caloporteur peut toutefois se présenter sous une autre forme, par exemple de l’air soufflé. Le fluide peut être préalablement refroidi ou chauffé selon la régulation thermique visée.
Les figures 3a et 3b montrent, respectivement, une vue en coupe au niveau d’un espaceur du bloc de batterie monté dans le boîtier selon un premier mode de réalisation de l’invention, et d’une vue en perspective dudit espaceur monté sur une cellule.
Dans ce premier mode de réalisation de l’invention, les collecteurs d’entrée 5B et de sortie 5C du fluide caloporteur s’étendent le long de la même paroi latérale 3A du boîtier 3 du dispositif de régulation thermique 5. Le collecteur de sortie 5C est préférentiellement positionné au-dessus du collecteur d’entrée 5B. Ce positionnement permet de faciliter le déplacement du fluide caloporteur au travers du circuit de circulation 5A. En effet, le fluide caloporteur qui a exercé sa fonction d’échangeur thermique sera plus chaud, donc moins dense, et aura spontanément tendance, en dehors du fonctionnement de la pompe mentionnée à la , à monter le long du circuit de circulation 5A. Préférentiellement, les collecteurs (5B, 5C) sont formés dans la paroi latérale 3A correspondante. Plus préférentiellement encore, la formation des collecteurs (5B, 5C) dans la paroi latérale 3A du boîtier 3 est réalisée par emboutissage.
Dans ce mode de réalisation, la circulation du fluide caloporteur dans les collecteurs (5B, 5C) se fait dans le même sens. Aussi, si l’entrée de fluide est réalisée sur l’une des parois d’extrémité du boîtier 3 (lesdites parois d’extrémité n’étant pas visibles sur ces figures), alors la sortie de fluide caloporteur est réalisée au niveau de l’autre paroi d’extrémité. Le sens de circulation du fluide caloporteur est représenté sur les figures 3a et 3b par des flèches.
Ces figures montrent également l’un des espaceurs 5F positionné contre une cellule 1A. Chaque espaceur 5F définit une portion du circuit de circulation 5A du fluide caloporteur, l’ensemble des parties sur chacun des espaceurs 5F présents dans le boîtier 3 formant le circuit de circulation 5A. La structure d’un espaceur 5F selon l’invention a une forme générale de goulotte en U, et peut se présenter sous la forme d’une pièce monobloc. L’espaceur 5F présente, en outre, une grande zone d'appui 5F.1 configurée pour venir en appui contre la grande face latérale 1A.3 de la cellule 1A, et plus particulièrement contre la première grande face latérale 1A.3a de la cellule 1A. L’espaceur 5F comprend, en outre, deux petites zones d'appui 5F.2 configurées pour venir en appui contre les petites faces latérales 1A.4 de ladite cellule 1A, et orientées, chacune, vers l’une des parois latérales 3A du boîtier 3. Les petites zones d’appui 5F.2 forment un prolongement de l’espaceur 5F qui permettent sa tenue sur la cellule 1A.
Lorsque les cellules 1A sont installées en configuration d’usage dans le boîtier 3, la grande zone d’appui 5F.1 vient non seulement en appui contre la grande face latérale 1A.3 de la cellule 1A contre laquelle l’espaceur 5F est installé (ci-après nommée la grande face latérale « avant »), mais vient également en appui contre la grande face latérale de la cellule adjacente (ci-après, la grande face latérale « arrière »). La grande zone d’appui 5F.1 est ainsi prise en sandwich entre les grandes faces latérales 1A.3 adjacentes des cellules 1A. Selon un mode préféré de réalisation, les contacts entre la grande zone d’appui 5F.1 et les grandes faces latérales 1A.3 avant et arrière des cellules 1A adjacentes sont des contacts étanches au fluide.
La grande zone d’appui 5F.1 a les mêmes dimensions, ou sensiblement les mêmes dimensions, en longueur et largeur, que celles d’une grande face latérale 1A.3 de cellule 1A. Elle définit une section de circulation 5A.1 du fluide caloporteur située en vis-à-vis de la grande face latérale 1A.3 de la cellule 1A contre laquelle l’espaceur 5F est installé, et qui s’étend sur la majeure partie de ladite grande face latérale 1A.3. De façon symétrique, cette section de circulation est également située en vis-à-vis de la grande face latérale arrière de la cellule adjacente, de sorte que le fluide caloporteur qui s’écoule dans ladite section 5A.1 soit au contact des deux grandes faces latérales 1A.3 des cellules 1A adjacentes.
Selon un mode préféré de réalisation de l’invention, la section de circulation 5A.1 s’étend sur au moins 51%, avantageusement au moins 90% et préférentiellement au moins 95% de la surface des grandes faces latérales 1A.3 adjacentes. La majeure partie de ces grandes faces latérales 1A.3 peut ainsi être en contact avec le fluide caloporteur, comme expliqué plus en avant dans la description.
Chaque espaceur 5F comprend, en outre, une ou plusieurs nervures 5F.3 horizontales qui s’étendent dans la partie ajourée de la section de circulation 5A.1, et sont agencées de façon à former une portion du circuit de circulation 5A forcée du fluide caloporteur entre les cellules 1A adjacentes. Par « circulation forcée », on entend que le fluide est contraint de suivre un cheminement singulier, du bas vers le haut, imposé par l’agencement de la ou des nervures 5F.3. Ce ou ces portions de circuits 5A sont ainsi délimitées d’une part par les grandes faces latérales 1A.3 adjacentes des cellules 1A, et d’autre part par les nervures 5F.3. Toutes les grandes faces latérales 1A.3 des cellules 1A sont ainsi refroidies par le circuit de circulation 5A forcée. Le nombre de passes (c’est-à-dire les changements de direction dans une portion de circuit de circulation 5A forcée) est ajusté en fonction de l’échange thermique désiré et/ou en fonction de la perte de charge admise. Les meilleurs résultats en termes d’échange thermique sont obtenus lorsque la portion de circuit de circulation 5A forcée présente au moins un changement de direction du fluide, avantageusement au moins 3 changements de direction du fluide.
Au moins un ou plusieurs orifices (5F.2a, 5F.2b) sont en outre aménagés sur l’espaceur 5F, chacun des orifices débouchant respectivement dans le collecteur d’entrée 5B et dans le collecteur de sortie 5C du dispositif de régulation thermique 5. Sur les figures 3a et 3b, l'une des petites zones d’appui 5F.2 de l’espaceur 5F présente un ou plusieurs orifices supérieurs 5F.2a et un ou plusieurs orifices inférieurs 5F.2b, chacun adapté pour mettre en communication fluidique la portion de circuit de circulation 5A avec les collecteurs (5B, 5C). Sur la , l’orifice inférieur 5F.2b assure l’entrée du fluide dans la portion du circuit de circulation 5A depuis le collecteur d’entrée 5B, et l’orifice supérieur 5F.2a permet la sortie du fluide de ladite portion du circuit 5A vers le collecteur de sortie 5C. Cet agencement permet avantageusement d’avoir des collecteurs de taille réduite. Plus spécifiquement, la somme des hauteurs des deux collecteurs (5B, 5C) est inférieure à la hauteur de la cellule adjacente 1A.
Chaque espaceur 5F présente, en outre, une structure configurée pour s’installer de manière démontable sur la cellule 1A, préférentiellement par clipsage ou par collage. Selon un mode de réalisation, la structure de l’espaceur 5F est ajustée (par exemple, par une déformation élastique de ladite structure) à la forme de la cellule 1A pour être montée serrée sur ladite cellule 1A, de sorte que les contacts entre ladite structure et ladite cellule 1A sont des contacts étanches au fluide.
Les deux petites zones d’appui 5F.2 peuvent également être prolongées, vers l’arrière, par des zones d’appui arrière 5F.4. Ces zones d’appui arrière 5F.4 ont vocation à permettre le clipsage de l’espaceur 5F sur la cellule 1A. Afin de garder l’étanchéité de la portion du circuit de circulation 5A située entre deux cellules 1A adjacentes, ces zones d’appui arrière 5F.4 sont configurées pour s’insérer, chacune, dans l’une des encoches 1A.3bi de la deuxième grande face latérale 1A.3b de la cellule 1A.Toutefois, comme pour les encoches 1A.3bi, les zones d’appui d’arrière 5F.4 peuvent ne pas être retrouvées sur l’espaceur 5F. Le clipsage de l’espaceur 5F sur la cellule 1A sera alors uniquement réalisé grâce aux petites zones d’appui 5F.2 et grâce à la compression desdites cellules 1A. Alternativement, un espaceur 5F de ce type peut également être collé.
La circulation du fluide caloporteur au sein du dispositif de régulation thermique est décrite ci-après. Dans ce mode de réalisation de l’invention, le fluide caloporteur arrive donc par le collecteur d’entrée 5B, positionné préférentiellement sur ou contre l’extrémité inférieure de l’une des parois latérales 3A, et entre dans le circuit de circulation 5A grâce à l’orifice inférieur 5F.2b positionné au niveau de l’une des petites zones d’appui 5F.2 de l’espaceur 5F. Le fluide caloporteur circule dans les sections de circulation 5A.1 dudit circuit 5A, formées notamment par les nervures 5F.3, vers l’orifice supérieur 5F.2a, situé sur la même petite zone d’appui 5F.2 de l’espaceur 5F. Le fluide caloporteur pourra alors quitter le boîtier 3 via le collecteur de sortie 5C positionné latéralement sur la même paroi latérale 3A du boîtier 3. Les zones d’appui 5F.2 vont donc également permettre la jonction fluidique entre ledit espaceur 5F et les collecteurs (5B, 5C). Alternativement, cette jonction fluidique pourra être réalisée par une pièce rapportée. Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux pour diminuer la hauteur et la largeur du boîtier 3 contenant le bloc batterie, en positionnant les deux collecteurs (5B, 5C) d’un même côté dudit boîtier 3.
Les figures 4a et 4b montrent, respectivement, une vue en coupe au niveau d’un espaceur du bloc batterie monté dans le boîtier selon un deuxième mode de réalisation de l’invention, et d’une vue en perspective dudit espaceur. Ces figures reprennent la numérotation des figures précédentes pour les éléments identiques ou similaires, la numérotation étant toutefois incrémentée de 100. Il est par ailleurs fait référence à la description de ces éléments en relation avec le premier mode de réalisation de l’invention. Nous nous attarderons ci-après sur les différences entre le premier mode de réalisation de l’invention et le deuxième mode de réalisation de l’invention.
Dans un mode de réalisation, les première et deuxième parties de carter forment, lorsqu’assemblées, la circulation du fluide de refroidissement. La circulation du fluide de refroidissement a lieu à la fois dans la première partie de carter et dans la deuxième partie de carter, de sorte que du fluide de refroidissement circule entre la première partie de carter et la deuxième partie de carter.
Une première circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la première partie du carter et une deuxième circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la deuxième partie du carter sont en communication fluidique, ce qui permet de simplifier la configuration du carter, et d’améliorer l’étanchéité entre l’onduleur et la machine. La compacité de l’ensemble est également améliorée.
En outre, l’assemblage de l’ensemble est facilité, les opérations nécessaires étant simplifiées. Par exemple, la connexion de la circulation du fluide de refroidissement entre les première et deuxième parties de carter se fait lors de leur assemblage. La connexion fluidique est assurée lors du montage, avec ainsi une seule opération.
Le nombre de pièces peut également être avantageusement limité.
Enfin, la configuration selon l’invention permet une intégration améliorée de l’ensemble, avec une distinction aisée entre la machine électrique et l’onduleur, ce qui simplifie la fabrication et le service après-vente. Un changement de pièce défectueuse peut par exemple en être facilité, grâce notamment à l’envoi en réparation d’une partie seulement de l’ensemble.
Dans un mode de réalisation, une connexion fluidique entre une première circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la première partie du carter et une deuxième circulation du fluide de refroidissement ménagée dans la deuxième partie du carter est logée dans le carter.
Par « carter » il faut comprendre une enveloppe protégeant les différents éléments internes de l’ensemble, de l’onduleur et de la machine électrique, en particulier le rotor, le stator et l’onduleur. Le carter peut être rigide. Cette rigidité permet de ne pas engendrer d’harmoniques supplémentaires lors de tests vibratoires. Le carter peut être en une ou plusieurs parties, notamment en une, deux ou en trois parties. Les différentes parties du carter peuvent être réunies. En variante, le carter peut être fait en une seule partie d’un seul tenant. Le carter peut faire partie intégrante du châssis de l’appareil, par exemple d’un véhicule, comportant la machine électrique. Le carter peut porter les éléments principaux de la machine, notamment le stator et les roulements. Le carter peut porter les parties actives de la machine. Par « parties actives » il faut comprendre les éléments électriques et les éléments mécano magnétiques, par exemple le rotor et le stator, convertissant l'énergie mécanique en énergie électrique.
Le carter peut être massif. Le poids du carter peut être supérieur à 2 kg, mieux supérieur à 3 kg, mieux supérieur 4 kg, étant par exemple de l’ordre de 5 kg ou 8 kg ou 17 kg. Le poids du carter peut être inférieur à 25 kg, mieux inférieur à 20 kg étant par exemple de l’ordre de 5 kg ou 8 kg ou 17 kg.
La partie mâle peut comporter un embout, lequel est notamment un cylindre creux. Il peut comporter une paroi délimitée par une surface externe et une surface interne. La surface interne du cylindre creux peut être cylindrique. L’embout peut être sensiblement indéformable. Ceci permet d’assurer un bon maintien mécanique du carter et réduire ainsi les vibrations.
La partie mâle peut être réalisée d’un seul tenant avec la deuxième partie de carter. Ainsi, le centrage est directement intégré dans la deuxième partie de carter, du côté de l’onduleur. L’étanchéité de la circulation du fluide de refroidissement est utilisée pour positionner la deuxième partie de carter. En variante, la partie mâle peut être réalisée d’un seul tenant avec la première partie de carter.
La partie femelle peut être portée par la première partie de carter. En variante, la partie femelle peut être portée par la deuxième partie de carter.
La partie femelle peut comporter un alésage ménagé dans la partie de carter. En variante, elle peut être rapportée. Elle peut par exemple comporter un manchon rapporté. Elle peut par exemple être souple.
L’une de la partie mâle ou de la partie femelle peut porter un joint d’étanchéité, notamment torique ou en K, en particulier la partie mâle portant un joint d’étanchéité, notamment torique ou en K. Un joint en K permet d’assurer une bonne étanchéité aux fluides et aux poussières. Il permet un bon autocentrage. L’étanchéité obtenue peut être radiale. Une telle forme de joint peut également permettre de faciliter le centrage, en évitant une perte de charge.
Par « joint en K », on entend un joint de forme spécifique en section transversale, en K, qui permet de limiter les efforts d’assemblage et/ou d’emmanchement tout en garantissant une ligne d’étanchéité importante.
La partie mâle peut comporter une gorge annulaire pour recevoir un joint d’étanchéité, notamment torique ou en K. La présence de cette gorge annulaire permet de bien positionner le joint d’étanchéité et d’éviter de rajouter de la matière entre la partie mâle et la partie femelle, ce qui permet d’améliorer le centrage.
D’autres avantages et caractéristiques de l’invention apparaîtront à la lecture des exemples ci-dessous donnés à titre illustratif.
EXEMPLES Exemple 1 : Procédé de colmatage post-anodisation des pièces en alliage d’aluminium
Des pièces en alliage d’aluminium 2618 T6 de dimensions 120x100x5 mm sont traitées suivant les méthodes décrites ci-après.
Des étapes de préparation de surface de la pièce sont tout d’abord réalisées successivement : dégraissage alcalin, par trempage de la pièce dans une solution de SOCOCLEAN A3431 à 11% en volume, à une température de 45°C, pendant 10 minutes ; rinçage à l’eau du robinet ou à l’eau déminéralisée ; décapage acide par trempage de la pièce dans un mélange de SOCOSURF A1858 à 42% en volume et SOCOSURF A1806 à 10% en volume à une température de 50°C pendant 10 minutes ; rinçage à l’eau du robinet ou à l’eau déminéralisée.
Les pièces décapées et rincées sont ensuite soumises à un procédé d’anodisation sulfurique nouvelle génération (épaisseur standard ou fine épaisseur (FE)).
Les paramètres opératoires pour l’anodisation sont indiqués dans le tableau 1 ci-dessous.
OAS NG Composition du bain H 2 SO 4 : 150- 220 g/L Température du bain 16 – 20°C Epaisseur de la couche formée (µm) 8 – 15 µm
Les pièces anodisées selon l’invention sont alors soumises au procédé de colmatage conforme à l’invention dans des conditions et dans l’ordre indiqués ci-dessous dans: étape A) : une étape imprégnation desdites pièces, successivement, dans un bain aqueux de BONDERITE M-ED 160/161 (15g/L ED160 et 18g/L ED161) à une température de 40°C pendant 10 minutes et à un pH de 3,9, puis étape B) : un colmatage par immersion des pièces à l’issue une solution aqueuse d’eau déionisée ayant une conductivité inférieure à 100 µS/cm avec 80g/L d’un silicate de sodium, une température de 100°C et pendant 10 minutes ; étape C) : un rinçage post-colmatage par immersion des pièces à l’issue des trois opérations de colmatages précédentes dans une eau déionisée ayant une conductivité inférieure à 100 µS/cm, à une température de 20°C pendant 1 minutes.
Entre chaque étape un rinçage à l’eau déminéralisée est effectué.
Ces conditions sont indiquées dans le [Tableau 2].
Imprégnation Colmatage Rinçage post-colmatage Composition du bain BONDERITE M-ED 160/161 15g/L ED160 18g/L ED161 Eau déionisée (conductivité ≤ 100 µS/cm) + silicate de sodium 80 g/L Eau déionisée (conductivité ≤ 100 µS/cm) Température du bain 35 à 45°C 98°C 20°C pH du bain 3,7 - 4,2 10,5 – 11,4 5,5 – 7,5 Temps de traitement 5 à 20 min 5 à 30 min 10s à 2 min
Résultats de tenue à la corrosion évalués sur les alliages anodisés et colmatés par les méthodes de colmatage conventionnelles et par le procédé de l’invention:
A titre de comparaison, les pièces en alliages d’aluminium anodisées selon la méthode indiquée dans le [Tableau 1], sont ensuite soumises à une ou plusieurs opérations de colmatage tels que colmatage hydrothermal (Mn/Zr + Eau) suivant les méthodes connues de l’homme du métier et comparées aux pièces anodisées et colmatées par le procédé de l’invention (Mn/Zr + Silicate). Les pièces ainsi traitées sont soumises à un test de tenue au brouillard salin (BS) conforme à la norme NF EN ISO 9227. Le nombre de piqûres à 500h de brouillard salin (BS) est reporté dans le Tableau 3 ci-dessous.
Configuration Alliage 500h BS OASfine+Mn/Zr+Si (selon l’invention) 2618 2/9/2 OASfine+Mn/Zr+H 2 O 2618 50+/40+/50+ OASfine + W/Zr + eau 2024 Corrosion généralisée OASfine +W/Zr + Si 2024 5/4
Le traitement d’anodisation suivi d’un colmatage selon l’invention à base de silicates obtiennent, des performances anticorrosion bien meilleures que le colmatage hydrothermal. Au vu de ces résultats, l’impact positif des silicates est détecté et permet d’avoir des résultats intéressants proche d’une imprégnation chromaté.
Analyse d’extrême surface (XPS) Des analyses spectrométrique photoélectroniques X (XPS) ont été effectuées sur un instrument THERMO K-alpha+ avec source Al Kalpha monochromatisée Logiciel de traitement : Avantage.
On obtient en outre le système d’équations de changement de repère général suivant, qui lie les valeurs des nombres d’ondes kx et kz aux valeurs des nombres d’ondes ku et kt :
La montre une image ultrasonore I obtenue à l’aide d’un dispositif selon le second mode de réalisation pour lequel 6 ondes planes sont émises par un transducteur linéaire TR_E selon différentes directions. Les ondes planes interagissent avec des défauts D de type fissure situés à cœur de la pièce P. La configuration de positionnement des transducteurs TR_E,TR_R en vis-à-vis de chaque côté de la pièce (tel que représenté à la ) est optimale pour la détection d’échos spéculaires sur des défauts de type fissures fines contenues dans un plan perpendiculaire aux surfaces d’entrée de la pièce et dont la profondeur est proche de la mi-épaisseur (on voit sur la que le défaut situé le plus proche de la mi-épaisseur conduit à un écho spéculaire de plus forte amplitude sur l’image ultrasonore représentée à droite). Ce type de défaut est en effet particulièrement difficile à détecter avec un unique capteur puisque seuls les échos créés par diffraction sur les extrémités du défaut peuvent éventuellement être détectés, mais sont de très faible amplitude. En particulier, dans des composants constitués d’acier à gros grain pour lesquels la structure génère un bruit sur les images, l’amplitude des échos de diffraction peut être noyée dans ce bruit.
Dans le cas où, dans le repère lié au transducteur émetteur, le transducteur récepteur présente à la fois des coordonnées non nulles sur l’axe z et sur l’axe x, alors l’expression du spectre du champ d’onde mesuré sur un élément u du transducteur de réception devient :
Et on obtient les équations de conversion et de changement de repère suivantes :
Ainsi, on obtient la relation de transformation matricielle suivante plus générale entre les M matrices FTMRm et les M images spectrales FTIm (étape 305) :
Cette variante présente un intérêt particulier pour des défauts de type fissures fines contenues dans un plan perpendiculaire aux surfaces d’entrée de la pièce, et qui ne seraient pas situés à mi-épaisseur. Les échos spéculaires sont alors plus facilement détectés lorsque l’émetteur et le récepteur sont décalés selon l’axe x. Un exemple de configuration de ce type est représenté en avec un transducteur de réception TR_R décalé du transducteur d’émission TR_E selon l’axe x et un défaut D situé plus proche du transducteur de réception que du transducteur d’émission.
Dans le cas d’une imagerie 3D utilisant des transducteurs matriciels, les équations de conversion et de changement de repère sont obtenues de façon similaire. On obtient au final la relation de transformation matricielle suivante :
Ainsi, de façon générale et tel que décrit à l’appui des différents exemples précités, le dispositif selon l’invention comporte deux transducteurs agissant respectivement en émission et en réception qui peuvent être linéaires ou matriciels afin de réaliser une imagerie en 2D ou en 3D et qui peuvent être placés sur le même plan du même côté de la pièce à imager ou sur deux faces parallèles opposées de la pièce à imager. Dans ce dernier cas, les deux transducteurs peuvent être en vis-à-vis ou décalés selon l’axe parallèle aux plans des transducteurs.
Dans tous les scénarii, la méthode selon l’invention comporte une étape 305 de conversion entre les M matrices FTMRm et les M images spectrales FTIm qui est basée sur une relation de transformation matricielle qui prend en compte un coefficient traduisant la position relative du transducteur récepteur par rapport au transducteur émetteur.