INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Avantageusement, les deuxièmes portions 32 de languettes sont agencées à 90° l’une de l’autre. Ainsi les deuxièmes portions 32 de languettes forment entre elles un angle α de 90°.
Ceci permet une meilleure conductivité en réduisant la distance parcourue par les électrons dans les feuilles d’électrode. La performance de la cellule est ainsi améliorée.
Ainsi qu’on peut le voir sur la , la cellule est assemblée en insérant l’ensemble comprenant l’empilement enroulé et les collecteurs de courant dans une capsule 29 cylindrique rigide. Le deuxième collecteur 20 de courant, qui est le pôle négatif, est en contact avec la capsule 29 cylindrique, ainsi la capsule 29 cylindrique est négativement polarisée. A l’inverse le premier collecteur 17 de courant est positivement polarisé et n’est pas en contact direct avec la capsule 29 cylindrique. La cellule 1 comprend un capuchon 30 rapporté et fixé sur le premier collecteur 17 de courant et donc polarisé positivement. Ainsi qu’on peut le voir sur la , des éléments 31 isolants sont agencés entre le premier collecteur 17 de courant et la capsule 29 cylindrique. D’autres éléments 31 isolants sont agencés entre le capuchon 30 et la capsule 29 cylindrique. Ces éléments 31 isolants permettent d’éviter des courts-circuits.
L’invention concerne aussi une batterie électrique (non représentée sur les dessins) comprenant plusieurs cellules 1. La batterie comprend des connecteurs destinés à interconnecter les cellules entre elles.
Dans ce qui suit un procédé de fabrication de la cellule va être décrit.
Le procédé comprend une opération de fourniture : - d’une feuille d’une première électrode comportant une première portion active et une première portion inactive, - d’une feuille d’un premier séparateur isolant, - d’une feuille d’une deuxième électrode comportant une deuxième portion active et une deuxième portion inactive, - d’une feuille d’un deuxième séparateur.
Le procédé comprend une opération d’empilement successif de la première électrode, du premier séparateur isolant, de la deuxième électrode et du deuxième séparateur isolant. L’empilement est réalisé de sorte : - qu’à la première extrémité, la première portion inactive fait saillie au-delà de l’empilement, et - qu’à la deuxième extrémité, la deuxième portion inactive fait saille au-delà de l’empilement.
Le procédé comprend une opération d’enroulement sur lui-même de l’empilement pour former sensiblement un cylindre. Ainsi, à la première extrémité du cylindre, la première portion inactive fait saille de l’empilement tandis qu’à la deuxième extrémité du cylindre, la deuxième portion inactive fait saillie de l’empilement.
Le procédé comprend une opération de découpe, postérieure à l’opération d’enroulement. La découpe permet de former des languettes de collecte de courant. Dans le mode de réalisation représenté sur les dessins, huit découpes sont réalisées pour former quatre portions de languettes de collecte de courant sur chaque extrémité de la cellule.
Le procédé comprend une opération de dépose du premier collecteur de courant et du deuxième collecteur de courant respectivement sur la première extrémité et sur la deuxième extrémité. Cette dépose est réalisée de sorte que chaque portion d’appui vienne en contact d’une portion de languettes de collecte de courant. Le contact faisant pencher les languettes de collecte de courant en direction de l’axe central.
La production de telles cellules peut être réalisée à cadence industrielle, car le nombre de découpes est plus raisonnable sans perte d’efficacité de la cellule. De plus, les languettes de collecte de courant ne sont pas endommagées car les découpes sont réalisées après l’enroulement et non avant l’enroulement. Le pliage est aussi rendu plus aisée du fait du nombre moins important de languettes de courant en comparaison des cellules actuelles. Le taux de rebus est ainsi significativement inférieur.
Avantageusement, le procédé comprend une opération de soudage des portions d’appui aux languettes de collecte de courant, ceci permettant de solidariser les collecteurs de courant auxdites languettes de collecte de courant.
Une pile à combustible constitue un bon exemple de mise en œuvre d’un tel empilement. Une pile à combustible est un dispositif électrochimique qui permet de convertir l'énergie chimique en énergie électrique à partir d'un carburant, généralement du dihydrogène, et d'un comburant, généralement du dioxygène ou un gaz en contenant tel que l'air, le produit de la réaction étant l'eau accompagnée d'un dégagement de chaleur et d'une production d'électricité. Une telle pile à combustible peut par exemple être utilisée pour assurer la traction d'un véhicule automobile par l'alimentation des dispositifs électriques contenus dans un véhicule.
Chaque cellule de l’empilement comporte une plaque anodique et une plaque cathodique prenant en sandwich un Assemblage Membrane Electrodes (AME).
Au moins l’une des extrémités de l’empilement comporte une tuyauterie pour la circulation des fluides réactifs (air ou hydrogène) et/ou pour la circulation du fluide (souvent un liquide) de refroidissement.
Pour permettre le serrage de l’empilement par les première et deuxième plaques d’extrémité, des tirants sont agencés de sorte à maintenir les cellules les unes sur les autres. Les tirants sont souvent sous la forme d’une tige cylindrique ou filetée par exemple montée solidaire d’une des plaques d’extrémité et coulissante vis-à-vis de l’autre des plaques d’extrémité.
Ainsi, la pluralité de cellules peut se dilater par l’effet de la chaleur ou de la pression, tout en étant maintenue serrée par l’effort qu’exerce les tirants sur les première et deuxième plaques d’extrémité.
Cette solution n’est pas optimale car la face interne d’au moins une de la première et de la deuxième plaque d’extrémité se déforme par flexion, lors du serrage de l’empilement par les tirants. Une telle déformation par flexion peut engendrer une dégradation d’au moins une des cellules. En outre, l’effort de serrage appliqué par la plaque d’extrémité se retrouve principalement au niveau des collecteurs plutôt qu’au niveau de la surface active.
La présente invention vise à remédier efficacement à ces inconvénients en proposant un empilement pour pile à combustible, électrolyseur, humidificateur ou échangeur à plaques, comportant : une pluralité de cellules, empilées selon un axe dans lequel s'étend l'empilement ; une première plaque d’extrémité ; une deuxième plaque d’extrémité, la pluralité de cellules étant serrée entre la première plaque d’extrémité et la deuxième plaque d’extrémité ; au moins un tirant s’étendant selon l’axe et étant agencé pour maintenir un effort de serrage entre la première plaque d’extrémité et la deuxième plaque d’extrémité, au moins l’une de la première plaque d’extrémité et de la deuxième plaque d’extrémité comportant au moins une zone de serrage, le tirant pénétrant la première plaque d’extrémité et la deuxième plaque d’extrémité ; la zone de serrage comportant successivement, dans le sens de l’axe et dans la direction allant de la pluralité de cellules vers l’extérieur de l’empilement : une première portion de plaque comportant un premier trou traversant pour permettre le passage du tirant à travers la première portion de plaque ; une deuxième portion de plaque comportant un deuxième trou pour recevoir le tirant ; un évidement interposé entre la première portion de plaque et la deuxième portion de plaque, l’évidement comportant une embouchure débouchant à l’extérieur de la première plaque d’extrémité ou à l’extérieur de la deuxième plaque d’extrémité, le tirant traversant l’évidement pour passer du premier trou traversant dans le deuxième trou, l’évidement ménageant un espace recevant par exemple un fluide ou un matériau compressible pour autoriser un déplacement de la deuxième portion de plaque relativement à la première portion de plaque, notamment par flexion ou par déformation élastique de la deuxième portion de plaque.
Ceci permet un serrage optimisé de l’empilement en évitant la déformation, notamment par flexion, de la face interne de la première et/ou de la deuxième plaque d’extrémité. L’invention permet ainsi de concentrer l’effort de serrage au niveau de la surface active des cellules plutôt qu’au niveau des collecteurs. Il est ainsi possible de fournir un empilement dont au moins une de la première et de la deuxième plaque d’extrémité applique une force de serrage par écrasement des cellules de l’empilement sans que la plaque d’extrémité subisse une déformation par flexion au niveau de sa face interne.
Selon une réalisation, l’une de la première plaque d’extrémité et de la deuxième plaque d’extrémité comporte au moins quatre zone de serrage, notamment disposées dans les coins.
Selon une réalisation, l’évidement ménage un espace recevant de l’air.
Selon une réalisation, le premier trou traversant comporte une encoche débouchant par exemple sur le bord latéral de la première portion de plaque.
Selon une réalisation, le deuxième trou comporte une encoche débouchant par exemple sur le bord latéral de la deuxième portion de plaque.
Selon une réalisation, l’empilement comporte un organe de compensation pour compenser l’effet de la dilatation d’au moins une des cellules, l’organe de compensation étant notamment monté autour du tirant, par exemple entre la première plaque d’extrémité et une butée d’arrêt ou entre la deuxième plaque d’extrémité et une butée d’arrêt.
Ceci permet de compenser le changement dimensionnel des cellules de l’empilement, en particulier la dilatation des cellules à cause de la chaleur.
Selon une réalisation, l’organe de compensation comporte une rondelle par exemple une rondelle élastique telle qu’une rondelle Belleville.
Selon une réalisation, l’organe de compensation comporte un ressort, par exemple un ressort hélicoïdal.
Selon un mode de réalisation, la contrainte globale de fonctionnement comprends une consommation d’une ressource de calcul globale de l’ensemble des ressources matérielles du deuxième ensemble, la contrainte globale de fonctionnement imposant que la consommation de ressource de calcul d’une ressource matérielle par un composant fonctionnel qui lui est associé soit inférieure à un pourcentage prédéterminé de ladite ressource de calcul globale de l’ensemble des ressources matérielles du deuxième ensemble.
Selon un mode de réalisation, la contrainte globale de fonctionnement est déterminée automatiquement par le premier calculateur à partir de l’ensemble des contraintes locales de fonctionnement et à partir du graphe de dépendance.
Selon un mode de réalisation, le premier calculateur est apte à : mettre en œuvre une étape de compilation d’au moins un composant fonctionnel pour le rendre compatible de la ressource matérielle qui lui est associée, ladite compilation étant réalisée dans un environnement de compilation adapté à ladite ressource matérielle associée audit composant fonctionnel.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de déploiement ou de test d’au moins un composant fonctionnel d’une fonction logicielle, ledit procédé comprenant : association (ASS), par le calculateur, de chaque composant fonctionnel à au moins une ressource matérielle d’un ensemble de ressources matérielles, ladite association comportant un adressage (ADR) de chaque ressource matérielle de l’ensemble de ressources matérielles pour : paramétrer chaque ressource matérielle en fonction du composant fonctionnel qui lui est associée ; transmettre des données propres à chaque composant fonctionnel à chaque ressource matérielle ; alimentation, par un module de gestion d’une alimentation électrique, de l’ensemble de ressources matérielles ; mise en œuvre, en réponse à l’actionnement d’un actionneur de la console d’exploitation, d’un déploiement ou d’un test d’exécution d’au moins un composant fonctionnel, le procédé comportant une réception de données propres à des évènements produits par ladite au moins une ressource matérielle au sein de laquelle est déployée ou testée le composant logiciel ou la ressource matérielle.
Selon un mode de réalisation le procédé de test d’au moins un composant fonctionnel d’une fonction logicielle, comprend : détermination par un calculateur connecté à une console d’exploitation, d’une contrainte globale de fonctionnement d’une fonction logicielle ; détermination, par le calculateur, d’un ensemble de contraintes locales de fonctionnement entre au moins un sous-ensemble d’un ensemble de composants fonctionnels exécutant la fonction logicielle ; association (ASS), par le calculateur, de chaque composant fonctionnel à au moins une ressource matérielle d’un ensemble de ressources matérielles, ladite association comportant un adressage (ADR) de chaque ressource matérielle de l’ensemble de ressources matérielles pour : paramétrer chaque ressource matérielle en fonction du composant fonctionnel qui lui est associée ; transmettre des données propres à chaque composant fonctionnel à chaque ressource matérielle ; alimentation, par un module de gestion d’une alimentation électrique, de l’ensemble de ressources matérielles ; mise en œuvre, en réponse à l’actionnement d’un actionneur de la console d’exploitation, d’un premier test d’exécution d’au moins un composant fonctionnel, ledit premier test d’exécution comportant une mise en œuvre d’une première fonction de redémarrage automatique d’au moins une ressource matérielle de l’ensemble de ressources matérielles ; enregistrement dans une mémoire de de données relatives à des évènements produits par ladite ressource matérielle redémarrée lors du premier test d’exécution.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un produit programme d’ordinateur comportant des instructions qui, lorsque le programme est exécuté par le système de test de l’invention, conduisent celui-ci à mettre en œuvre les étapes du procédé de l’invention.
Un avantage de l’invention est d’utiliser les mémoires natives des ressources matérielles ce qui permet d’être représentatif des conditions réelles d’utilisation.
: Une représentation schématique du système de test dans une configuration dans laquelle il comprend six ressources matérielles connectées à un réseau de données.
: Une représentation schématique de l’étape de sélection d’un deuxième ensemble de ressources matérielles dans le premier ensemble de ressources matérielles.
: Une représentation schématique des communications entre les ressources matérielles du deuxième ensemble avec le calculateur, le module de gestion de l’alimentation et la carte d’interface de communication, dans un mode de réalisation dans lequel le calculateur comprend le module de gestion d’anomalies.
: Une représentation schématique de l’étape de détermination d’une contrainte globale de fonctionnement.
: Une représentation schématique de l’étape de détermination de contraintes locales de fonctionnement entre les ressources matérielles du deuxième ensemble.
Une représentation schématique de l’étape d’association de composants fonctionnels avec les ressources matérielles du deuxième ensemble, dans un mode de réalisation dans lequel un unique composant fonctionnel est associé à chaque ressource matérielle.
: Une représentation schématique de l’étape de détermination de la contrainte globale de fonctionnement, dans un mode de réalisation dans lequel elle est déterminée à partir du graphe de dépendance et à partir d’un ensemble de contraintes locales de fonctionnement entre les composants fonctionnels.
: Une représentation schématique de différentes étapes mises en œuvre par la console d’exploitation connectée au calculateur.
Le long des feuilles d’électrode, des languettes de collecte de courant sont rapportées et fixées auxdites feuilles d’électrode positive et négative. Bien qu’automatisée, cette opération est particulièrement fastidieuse et ralentit la cadence de production des cellules dites cylindriques. De plus, un défaut de fixation et/ou de contact entre les languettes et les électrodes peuvent réduire la performance des cellules cylindriques, voire provoquer des courts-circuits.
Afin de pallier ces problématiques, des industriels ont proposé de s’affranchir de languettes rapportées puis fixées aux électrodes.
L’une de ces solutions, consiste à effectuer des découpes directement sur les feuilles d’électrodes pour former des languettes de collecte de courant avant l’enroulage autour d’un mandrin rotatif. Une fois l’enroulement terminé, ces languettes sont pliées et mise en contact avec un collecteur de courant rapporté.
Un inconvénient de cette méthode est qu’elle requiert de nombreuses découpes au cours d’une opération de découpe réalisée avant l’enroulage autour du mandrin. Il est alors constaté un ralentissement de la cadence de production des cellules en raison du nombre élevé de découpes à effectuer.
Un autre inconvénient de cette méthode réside dans le fait que les languettes de collecte de courant peuvent être endommagées au cours de l’enroulage autour du mandrin, lesdites languettes étant fines, celles-ci peuvent aisément s’abîmer lors d’opérations de manutention.
Un autre inconvénient de cette méthode réside dans la difficulté de plier les languettes en raison, entre autres, de leur nombre important. De plus la fixation des languettes en position pliée est fastidieuse et rencontre des difficultés techniques, lorsqu’il est question d’atteindre des cadences industrielles.
L’invention vise donc à résoudre les problèmes précités.
A cet effet, il est proposé en premier lieu une cellule de batterie électrique pour véhicule à propulsion électrique, ladite cellule comprenant au moins un empilement successif d’une feuille : - d’une première électrode comportant une première portion active revêtue d’une matière active et une première portion inactive, - d’un premier séparateur isolant, - d’une deuxième électrode comportant une deuxième portion active revêtue d’une matière active et une deuxième portion inactive, - d’un deuxième séparateur isolant, ledit au moins un empilement étant enroulé sur lui-même autour d’un axe central de sorte à former un cylindre, ladite cellule comprenant une première extrémité de laquelle fait saillie la première portion inactive, cellule dans laquelle la première portion inactive comporte au moins deux découpes de sorte à former entre lesdites découpes des languettes de collecte de courant pliables, ladite cellule comprenant un premier collecteur de courant munie d’au moins une première portion d’appui destinée à venir en contact des languettes de collectes de courant et maintenir lesdites languettes de collecte de courant pliables en position pliée.
La production de telles cellules peut être réalisée à cadence industrielle, car le nombre de découpes est moins important et ceci sans perte d’efficacité de la cellule car la conductivité est conservée à des niveaux acceptables. Le pliage est rendu plus aisée du fait du nombre moins important de languettes de collecte de courant en comparaison des cellules actuelles. Le taux de rebus est ainsi significativement inférieur.
Diverses caractéristiques supplémentaires peuvent être prévues seules ou en combinaison : - celle-ci comprend une deuxième extrémité opposée à la première extrémité selon l’axe central, deuxième extrémité de laquelle fait saillie la deuxième portion inactive, cellule dans laquelle la deuxième portion inactive comporte au moins deux découpes de sorte à former entre lesdites découpes des languette de collecte de courant, ladite cellule comprenant un deuxième collecteur de courant munie d’au moins une deuxième portion d’appui destinée à venir en contact des languettes de collecte de courant pliables et les maintenir en position pliée ; - les languettes de collecte de courant sont pliées les unes sur les autres, depuis une périphérie de la cellule en direction de l’axe central ; - l’au moins une première portion d’appui du premier collecteur de courant est solidarisée aux languettes de collecte de courant de la première électrode et l’au moins une deuxième portion d’appui du deuxième collecteur de courant est solidarisée aux languettes de collecte de courant de la deuxième électrode ; - celle-ci comprend, à chaque extrémité, plusieurs portions de languettes de collectes de courant pliables distinctes les unes des autres, et, les premier et deuxième collecteurs de courant comprennent plusieurs portions d’appui distinctes les unes des autres, chaque portion d’appui étant destinée à venir au contact d’une portion de languettes de collecte de courant pour maintenir les languettes de collecte de courant en position pliées ; - les collecteurs de courant sont des disques métalliques comprenant une face intérieure agencée en regard de l’électrode et une face extérieure opposée à la face intérieure, cellule dans laquelle, l’au moins une portion d’appui fait saillie de la face intérieure selon l’axe central ; - chaque portion d’appui s’étend sur une longueur entre une extrémité proximale située du côté de l’axe central et une extrémité distale opposée à l’extrémité proximale et située du côté de la périphérie de ladite cellule, la longueur étant mesurée selon un axe radial passant par chaque portion d’appui, ledit axe radial étant sécant et sensiblement perpendiculaire à l’axe central, cellule dans laquelle, les découpes s’étendent sur une longueur sensiblement égale à la longueur ; - chaque portion d’appui présente une hauteur, mesurée depuis la face intérieure jusqu’à la face de contact et selon l’axe central, ladite hauteur diminuant selon que l’on se déplace le long de la longueur depuis la périphérie du disque métallique en direction de l’axe central ; - la face intérieure est agencée à distance des électrodes.
Il est proposé en deuxième lieu, une batterie électrique comprenant une pluralité de cellules telles que précédemment décrites et des connecteurs destinés à relier entre elles lesdites cellules.
Il est proposé, en troisième lieu, un procédé de fabrication d’une cellule telle que précédemment décrite, le procédé comprenant : - une opération de fourniture d’une feuille d’une première électrode comportant une première portion active et une première portion inactive, - une opération de fourniture d’une feuille d’un premier séparateur isolant, - une opération de fourniture d’une feuille d’une deuxième électrode comportant une deuxième portion active et une deuxième portion inactive, - une opération de fourniture d’une feuille d’un deuxième séparateur isolant, - une opération d’empilement successif de la première électrode, du premier séparateur isolant, de la deuxième électrode, du deuxième séparateur isolant de sorte à former un empilement dans lequel la première électrode et la deuxième électrode sont décalées latéralement l’une par rapport à l’autre pour que la première portion inactive et la deuxième portion inactive fassent saillie au moins en partie en dehors de l’empilement , - une opération d’enroulement sur lui-même de l’empilement pour former sensiblement un cylindre, ledit cylindre comprenant une première extrémité de laquelle fait saillie, au-delà de l’empilement, la première portion inactive et une deuxième extrémité de laquelle fait saillie, au-delà de l’empilement, la deuxième portion inactive, - une opération de découpe, postérieure à l’opération d’enroulement, de la première portion inactive et de la deuxième portion inactive, de sorte à former des languettes de collecte de courant, - une opération de dépose du premier collecteur de courant et du deuxième collecteur de courant respectivement sur la première extrémité et sur la deuxième extrémité de sorte que l’au moins une portion d’appui vienne en contact de l’au moins une portion de languettes de collecte de courant de sorte à plier les languettes de collecte de courant.
Le procédé comprend une opération de soudage des portions d’appui des collecteurs de courant aux languettes de collecte de courant.
la est une représentation schématique en coupe d’une partie de cellule cylindrique selon l’invention ;
L’ouverture du guide d’onde délimité par la partie inférieure 11 et la partie inférieure de la paroi verticale 131 forme une première interface d’entrée/sortie ES1 tandis que l’ouverture délimitée par la paroi supérieure 132 et l’extrémité de la paroi verticale 12 forme une deuxième entrée/sortie ES2.