INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Les avantages de l’invention sont nombreux parmi lesquels on peut citer : du fait du couplage entre le réacteur calogène 4 et la fosse de stockage thermique de type PTES, la possibilité de faire fonctionner le réacteur à 100% de sa puissance toute l’année, à l’exception des phases de rechargement/déchargement du cœur, durant lesquelles la fosse permet de continuer à alimenter le réseau de chaleur. Le rendement économique de l’installation est donc maximal. L’adaptation de la production à l’intermittence de consommation de chaleur d’un réseau de chaleur de type urbain est gérée par le stockage thermique dans l’eau au sein de la fosse, dont le dimensionnement est adapté pour gérer cette intermittence, en particulier lors de changements de saison. La fosse de stockage thermique permet le décalage temporel d’une grande quantité de chaleur, typiquement plusieurs GW.h, produite l’été par le réacteur vers une consommation pendant l’hiver,
- une sûreté accrue du réacteur contre les agressions externes du fait de son positionnement en dessous de la fosse de stockage thermique, typiquement sous plusieurs mètres d’eau,
- la suppression des situations incidentelles de type « perte de refroidissement » avec la présence d’une source froide passive et quasi-infinie constituée par l’eau tertiaire au sein de la fosse, au-dessus du réacteur,
- une protection radiologique accrue par la présence d’une hauteur d’eau tertiaire importante au-dessus du réacteur, typiquement sous quelques mètres d’eau, de préférence au moins 4 mètres d’eau,
- le positionnement du réacteur nucléaire au moins en partie en dessous de la fosse de stockage thermique avec une hauteur d’eau importante au-dessus du réacteur permet, en cas d’évènement extrêmes conduisant à une perte prolongée de moyens électriques et de source froide normale, du type de l’accident survenu à Fukushima Daishi, d’avoir la proximité directe d’un réservoir d’eau (fosse remplie d’eau tertiaire) illimité en regard des besoins en refroidissement du réacteur en fonctionnement de puissance résiduelle. A titre d’exemple, l’eau à 1 bar de pression a une enthalpie de vaporisation de 2257 kJ/kg, soit pour un volume d’eau dans la fosse de l’ordre de 800 000 m 3 , une énergie thermique potentiellement évacuable par évaporation de 500 GW.h. En première approximation, en considérant une puissance résiduelle du réacteur de 1% de MWth, soit 200kWth, l’énergie potentielle de 500GW.h offre une capacité de refroidissement d’une durée d’environ 280 ans. Plus raisonnablement, en considérant une loi de puissance résiduelle pénalisante pour le cœur du réacteur dont la puissance nominale est de 20 MWTh, l’énergie thermique totale dégagée par les produits de fissions nucléaires pendant une période de 1000 ans est d’environ 28 GW.h, soit 6% de la réserve disponible d’une fosse remplie d’eau à l’ébullition.
- la possibilité de mutualiser les coûts d’excavation et de génie civil entre la fosse de stockage thermique et le puits de cuve du réacteur, et de minimiser l’empreinte au sol totale de l’installation,
- une augmentation de la hauteur motrice disponible pour la circulation par convection naturelle de l’ensemble des circuits du réacteur (primaire, secondaire et tertiaire), ce qui minimise voire annule de fait la puissance de pompage nécessaire dans ces circuits,
- la démonstration de l’élimination pratique de l’accident de fusion du cœur du réacteur à vocation calogène REP, dont l’origine proviendrait d’un manque prolongé de moyens de refroidissement du cœur du réacteur, car il est agencé au moins en partie sous une fosse de stockage thermique remplie d’eau,
- l’optimisation du fonctionnement neutronique du réacteur et de son pilotage grâce à son fonctionnement possible à 100% de sa puissance toute l’année, ce qui permet de supprimer les paliers de puissances intermédiaires qui sont nécessaires en cas de fonctionnement réduit puis relancé. Notamment, il n’y a plus d’effet xénon à contrôler, plus de contrainte liée à la prise en compte du phénomène d’Interaction Pastille Gaine (IPG) dans le pilotage du réacteur.
- une minimisation des fuites thermiques du réacteur puisqu’une partie d’entre elles peut être récupérée dans la fosse de stockage thermique, ce qui optimise d’autant l’efficacité énergétique d’ensemble de l’installation.
Les zones 33 sont formées dans la région 25 de sorte que chaque zone 33 soit en contact avec la face inférieure d'une tranchée d'isolation 19. A titre d'exemple, chaque tranchée 19 débouche, par sa face inférieure dans la zone 33 à laquelle elle est associée. A titre d'exemple, chaque zone 33 s'étend, en vue de dessus, sous et en contact avec toute la face inférieure de la tranchée d’isolation 19 à laquelle elle est associée.
A titre d'exemple, le substrat 13 n’est pas formé par épitaxie à partir d’un substrat de départ.
Les figures 3A à 3J illustrent, par des vues en coupe, partielles et schématiques, des étapes successives d'un exemple d’un procédé de fabrication d'une structure comportant des diodes à capacité variable 51 telle qu'illustrée en .
La illustre une structure de départ comportant le substrat 13.
La illustre une structure obtenue à l'issue d'une étape de formation d'ouvertures 23' destinées à former, après une étape postérieure de remplissage, les tranchées 23. Les ouvertures 23’ sont par exemple formées par photolithographie puis gravure à travers une couche de masquage 37.
Les ouvertures 23’ sont par exemple formées par gravure plasma. A titre d'exemple, la couche de masquage 37 est en un matériau résistant à la gravure. La couche de masquage 37 est, par exemple, en un matériau à base de nitrure.
Au cours de l'étape de formation des ouvertures 23' ou à l'issue de celle ci, la couche de masquage 37 est, par exemple, retirée.
La illustre une structure obtenue à l'issue d'une étape de formation d'ouvertures 19' destinées à former, après une étape postérieure de remplissage, les tranchées d’isolation 19. Les ouvertures 19’ sont par exemple formées par photolithographie puis gravure à travers une autre couche de masquage 35.
A titre d'exemple, les ouvertures 19' s'étendent dans le substrat 13 sur une profondeur, inférieure à la profondeur des ouvertures 23'.
Les ouvertures 19’ sont par exemple réalisées par gravure plasma. A titre d'exemple, la couche de masquage 35 est en le même matériau que la couche de masquage 37, par exemple un matériau à base de nitrure.
La illustre une structure obtenue à l'issue d'une étape de formation des zones 33 par implantation de dopants au fond de chaque ouverture 19’.
L’implantation est par exemple réalisée à travers la couche de masquage 35 de façon à localiser l’implantation uniquement au fond de chaque ouverture 19’.
A titre d'exemple, les dopants permettant la formation des zones 33 sont des atomes d'arsenic. En variante, les dopants permettant la formation des zones 33 sont des atomes de phosphore. La dose d'implantation est, par exemple comprise entre 1.10 13 atomes/cm 3 et 1.10 16 atomes/cm 3 , par exemple de l'ordre de 3.10 14 atomes/cm 3 . L'énergie d'implantation est par exemple comprise entre 1 KeV et 20 KeV, par exemple de l'ordre de 4 KeV.
A titre d'exemple, les zones 33 ont, en vue de dessus, sensiblement la même forme que les ouvertures 19'. L’implantation est par exemple réalisée sous un angle de 0° par rapport à la normale au substrat.
A l'issue de l'étape de formation des zones 33, la couche de masquage 35 est, par exemple, retirée.
La illustre une structure obtenue à l'issue d'une étape de remplissage des ouvertures 19' et 23'.
Le coussin thermique 5 est configuré pour permettre un transfert thermique entre le connecteur électrique 2 et le liquide de refroidissement circulant dans le canal.
En particulier, lorsque le connecteur électrique 2 comporte une pluralité de portions de contact 3, un coussin thermique 5 est intercalé au moins partiellement entre et en contact avec chacune des portions de contact 3 et le couvercle 4.
Ainsi, un coussin thermique 5 est disposé et est en contact d’une part avec chaque tronçon 20 du connecteur électrique 2 et avec une surface extérieure du couvercle 4. Il est entendu par surface extérieure du couvercle 4, la surface du couvercle n’étant pas en contact ou orienté vers le liquide de refroidissement circulant dans le canal.
Le coussin thermique 5 peut être intercalé entre et en contact avec une face de la première portion d’extrémité du connecteur électrique 2 et avec le couvercle 4 du canal, en particulier la surface extérieure du couvercle 4.
Le coussin thermique 5 peut également être intercalé entre et en contact avec une face de la seconde portion d’extrémité du connecteur électrique 2 et avec le couvercle 4 du canal, en particulier la surface extérieure du couvercle 4.
En référence à la , le convertisseur thermique 2 peut comporter un premier coussin thermique 50, un deuxième coussin thermique 51, un troisième coussin thermique 52, un quatrième coussin thermique 53, un cinquième coussin thermique 54 et un sixième coussin thermique 55. Le premier coussin thermique 50, le cinquième coussin thermique 54 et le sixième coussin thermique 55 sont disposés et en contact au moins partiellement d’une part avec une face de la première portion d’extrémité de chaque portion de contact 3 du connecteur électrique 2 et avec la surface extérieure du couvercle 4. Le deuxième coussin thermique 51, le troisième coussin thermique 52 et le quatrième coussin thermique 53 sont disposés et en contact d’une part avec une face de la seconde portion d’extrémité de chaque portion de contact 3 du connecteur électrique 2 et avec la surface extérieure du couvercle 4.
Chacun des coussins thermiques 50, 51, 52, 53, 54, 55 permet un transfert thermique entre le connecteur électrique 2 et le liquide de refroidissement circulant dans le canal fermé par le couvercle, permettant ainsi le refroidissement du connecteur électrique 2. En particulier, les coussins thermiques permettant d’améliorer le refroidissement du connecteur électrique 2 et donc d’améliorer par exemple le rendement du convertisseur de tension 1.
La est une représentation semblable à la du convertisseur de tension 1, mais sans le couvercle 4 du canal. La permet de rendre mieux visible les portions de contact 3 du connecteur électrique 2 ainsi que les coussins thermiques 50 à 55.
La est un agrandissement du convertisseur de tension 1 de la , rendant particulièrement visible le sixième coussin thermique 55 intercalé entre et en contact avec le couvercle 4 du canal et une portion de contact sur sa première portion d’extrémité.
Il est notamment illustré que les coussins thermiques, ici en particulier le coussin thermique 55, peut ne s’étendre que partiellement entre le couvercle 4 et la portion de contact, le coussin thermique pouvant par exemple s’étendre au-delà du couvercle 4.
La est une vue en coupe du convertisseur de tension 1 de la , rendant visible un coussin thermique 5 intercalé entre et en contact avec une portion de contact 3 et le couvercle 4. Le coussin thermique 5 forme ici un joint thermique entre le couvercle 4 du canal et le connecteur électrique 2.
Selon un premier mode de réalisation, le coussin thermique 5 peut comporter une pâte thermique.
En particulier la pâte thermique peut présenter une épaisseur comprise entre 50 et 500 micromètres. En particulier, il peut s’agir d’une pâte thermique isolante électriquement, avec une conductivité par exemple de l’ordre de 3.3 W/mK.
Selon un deuxième mode de réalisation, le coussin thermique 5 peut comporter une couche de colle.
Selon un troisième mode de réalisation, le coussin thermique 5 peut comporter une pâte thermique et une couche de colle.
L’invention porte également sur un système électrique qui comprend un convertisseur de tension 2 et une machine électrique tournante pilotée par le convertisseur de tension 2. Le système électrique est notamment embarqué dans un véhicule tel qu’un véhicule automobile électrique ou hybride, un camion électrique ou hybride ou un drone. Par exemple, la machine électrique tournante transforme de l’énergie électrique en énergie mécanique, en mode moteur, et peut fonctionner en mode générateur pour transformer de l’énergie mécanique en énergie électrique. Cette machine électrique tournante est, par exemple, une machine réversible ou un moteur électrique.
Cet organe de maintien, ici le tirant, met en pression l’empilement de cadres de maintien et également des intercalaires, quand le pack de batteries en comprend.
Selon une autre caractéristique de l’invention, un intercalaire est entouré par le cadre de maintien et au contact de la cellule électrochimique.
Le cadre de maintien évite le déplacement de l’intercalaire afin de la maintenir au contact de la cellule électrochimique, cette pression étant nécessaire au bon fonctionnement de la cellule électrochimique à laquelle est associé l’intercalaire.
L’’intercalaire est configuré pour se déformer en fonction d’une variation dimensionnelle de la cellule électrochimique. Selon un exemple, la variation dimensionnelle est une variation de l’épaisseur de la cellule électrochimique.
Entre chaque cellule électrochimique ou toutes les n intervalles de cellules électrochimiques, un intercalaire est intégré. Cet intercalaire est fait de matière déformable, avantageusement en mousse ou en silicone par exemple, pour gérer les variations de volume des cellules électrochimiques, lors des phases de charge ou de décharge des cellules électrochimiques, ou bien lors du vieillissement de ces cellules dont le volume tend souvent à augmenter.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la cellule électrochimique comprend un bord périphérique qui entoure une zone de réception des éléments électrochimiques de la cellule électrochimique, le bord périphérique étant interposé et en contact des deux demi-cadres.
Lorsque deux demi-cadres sont accolés, ils pincent le bord périphérique de la cellule électrochimique, assurant ainsi son maintien mécanique et le transfert de ses calories au cadre de maintien.
L’invention couvre également un pack de batteries pour l’alimentation électrique d’un véhicule à propulsion électrique comprenant au moins un boîtier et une pluralité de cadres de maintien selon l’une quelconque des revendications précédentes logés à l’intérieur du boîtier, caractérisé en ce qu’un fluide de refroidissement circule au moins dans le dégagement.
Le fluide de refroidissement est par exemple de l’air. Le boîtier est une enveloppe qui sépare un volume interne du pack de batterie de l’environnement qui entoure ce dernier. Le flux d’air circule dans le boîtier, le long des cadres de maintien et dans au moins un dégagement, ou un canal formé de deux dégagements contigus.
est une représentation en perspective d’un premier demi-cadre et d’un deuxième demi-cadre du cadre de maintien selon l’invention ;
est une représentation en coupe illustrant l’assemblage des demi-cadres de la ;
est une représentation en vue éclatée d’un empilement de plusieurs cadres de maintien selon l'invention ;
est une représentation d’une pluralité de cadres de maintien selon l’invention ;
est une représentation schématique du circuit du fluide de refroidissement le long de la pluralité de cadres de maintien selon l’invention ;
est une représentation schématique du circuit du fluide de refroidissement selon une variante.
Pour le matériau de cathode à double revêtement, le noyau de phosphate de lithium-manganèse-fer présente une teneur massique de 97,1 %, la couche de revêtement de bore présente une fraction massique de 1,1 %, la couche de revêtement de carbone présente une fraction massique de 1,8 %, et la couche de revêtement de bore et la couche de revêtement de carbone présentent un rapport massique de 1,1:1,8.
Cet exemple fournit également un procédé de préparation du matériau de cathode à double revêtement, et le procédé de préparation comprend les étapes suivantes : (1) du phosphate de fer, du carbonate manganeux, de l'acide phosphorique, du carbonate de lithium, de l'oxyde de bore et un agent réducteur de glucose ont été mélangés selon un rapport molaire de 1,6:0,4:0,4:1:0,05:0,07, soumis à un broyage à billes dans un broyeur à billes à 600 tr/min pendant 2 h, puis mis en place dans un four à atmosphère avec de l'azote introduit dans celui-ci et soumis à une calcination primaire à une température de 600°C pendant 4 h, et refroidis pour obtenir du phosphate de lithium-manganèse-fer avec du bore appliqué en revêtement sur la surface, dans lequel l'oxyde de bore présentait une teneur massique de 1,1 % ; et (2) le phosphate de lithium-manganèse-fer avec du bore appliqué en revêtement sur la surface à l'étape (1) a été transféré dans un broyeur à billes, du 2-mercaptoimidazole y a été rajouté, puis il a été soumis à un broyage billes à 600 tr/min pendant 2 h, puis mis en place dans un four à atmosphère avec de l'azote introduit dans celui-ci et soumis à une calcination secondaire à 800°C pendant 10 h, et refroidi pour obtenir le matériau de cathode à double revêtement, dans lequel le 2-mercaptoimidazole présentait une teneur massique de 5 %.
Cet exemple fournit également un procédé de préparation du matériau de cathode à double revêtement, et le procédé de préparation comprend les étapes suivantes : (1) du phosphate de fer, du carbonate manganeux, de l'acide phosphorique, du carbonate de lithium, de l'oxyde de bore et un agent réducteur de glucose ont été mélangés selon un rapport molaire de 1,6:0,4:0,4:1:0,05:0,07, soumis à un broyage à billes dans un broyeur à billes à 600 tr/min pendant 2 h, puis mis en place dans un four à atmosphère avec de l'azote introduit dans celui-ci et soumis à une calcination primaire à une température de 500°C pendant 4 h, et refroidis pour obtenir du phosphate de lithium-manganèse-fer avec du bore appliqué en revêtement sur la surface, dans lequel l'oxyde de bore présentait une teneur massique de 1,1 % ; et (2) le phosphate de lithium-manganèse-fer avec du bore appliqué en revêtement sur la surface à l'étape (1) a été transféré dans un broyeur à billes, du glucose y a été rajouté, puis il a été soumis à un broyage billes à 600 tr/min pendant 2 h, puis placé dans un four à atmosphère avec de l'azote introduit dans celui-ci et soumis à une calcination secondaire à 700°C pendant 10 h, et refroidi pour obtenir le matériau de cathode à double revêtement, dans lequel le glucose présentait une teneur massique de 5 %.
Cet exemple fournit également un procédé de préparation du matériau de cathode à double revêtement, et le procédé de préparation comprend les étapes suivantes : (1) du phosphate de fer, du carbonate manganeux, de l'acide phosphorique, du carbonate de lithium, de l'oxyde de bore et un agent réducteur de glucose ont été mélangés selon un rapport molaire de 1,2:0,8:0,4:1:0,05:0,055, soumis à un broyage à billes dans un broyeur à billes à 600 tr/min pendant 2 h, puis mis en place dans un four à atmosphère avec de l'azote introduit dans celui-ci et soumis à une calcination primaire à une température de 600°C pendant 4 h, et refroidis pour obtenir du phosphate de lithium-manganèse-fer avec du bore appliqué en revêtement sur la surface, dans lequel l'oxyde de bore présentait une teneur massique de 1,1 % ; et (2) le phosphate de lithium-manganèse-fer avec du bore appliqué en revêtement sur la surface à l'étape (1) a été transféré dans un broyeur à billes, du glucose y a été rajouté, puis il a été soumis à un broyage billes à 600 tr/min pendant 2 h, puis mis en place dans un four à atmosphère avec de l'azote introduit dans celui-ci et soumis à une calcination secondaire à 800°C pendant 10 h, et refroidi pour obtenir le matériau de cathode à double revêtement, dans lequel le glucose présentait une teneur massique de 5 %.
Pour le matériau de cathode à double revêtement, le noyau de phosphate de lithium-manganèse-fer présente une teneur massique de 97,82 %, la couche de revêtement de bore présente une fraction massique de 1,1 %, la couche de revêtement de carbone présente une fraction massique de 1,08 %, et la couche de revêtement de bore et la couche de revêtement de carbone présentent un rapport massique de 1,1:1,08.
Cet exemple fournit également un procédé de préparation du matériau de cathode à double revêtement, et le procédé de préparation comprend les étapes suivantes : (1) de l'oxalate de fer, du dioxyde de manganèse, de l'acide phosphorique, du nitrate de lithium, de l'acide borique et un agent réducteur de glucose ont été mélangés selon un rapport molaire de 1,6:0,4:2:1:0,1:0,035, soumis à un broyage à billes dans un broyeur à billes à 450 tr/min pendant 5 h, puis mis dans un four à atmosphère avec de l'hélium introduit dans celui-ci et soumis à une calcination primaire à une température de 600°C pendant 7 h, et refroidis pour obtenir du phosphate de lithium-manganèse-fer avec du bore appliqué en revêtement sur la surface, dans lequel l'acide borique présentait une teneur massique de 3,9 % ; et (2) le phosphate de lithium-manganèse-fer avec du bore appliqué en revêtement sur la surface à l'étape (1) a été transféré dans un broyeur à billes, du 2-mercaptoimidazole y a été rajouté, puis il a été soumis à un broyage à billes à 350 tr/min pendant 5 h, puis mis en place dans un four à atmosphère avec de l'hélium introduit dans celui-ci et soumis à une calcination secondaire à une température de 800°C pendant 4 h, et refroidi pour obtenir le matériau de cathode à double revêtement, dans lequel le 2-mercaptoimidazole présentait une teneur massique de 3 %.
Le module de puissance selon l'invention, améliore la conductivité thermique du substrat, notamment dans une zone de la couche de connexion électrique opposée à la puce de puissance grâce à la présence d'une ouverture formée dans la couche d'isolation électrique opposée à la puce de puissance, la partie chauffante (la zone de la couche de connexion électrique) du substrat est donc directement en contact avec la chambre à vapeur. Le fait d'utiliser un fluide électrique isolant permet d'isoler la couche de connexion électrique de la paroi de délimitation de la chambre à vapeur.
De préférence, la couche d'isolant électrique du substrat comprend une face interne délimitant la chambre à vapeur, qui s'étend de la face interne de la couche de connexion électrique, à la face interne du support d'isolant électrique du bloc de refroidissement 40. L'isolant électrique comprend une face de contact de la couche d'isolant électrique, en contact avec la face interne de la couche de connexion électrique.
Dans un exemple, la face interne s'étend de la face de contact de la couche d'isolant électrique à la face interne du support d'isolant électrique.
Avantageusement, la paroi de délimitation de la chambre à vapeur du bloc de refroidissement est en cuivre, tout comme la couche de connexion électrique du substrat. Cette caractéristique permet d'éviter les phénomènes d'électrolyse à l'intérieur de la chambre à vapeur entre la couche d'isolation électrique et la paroi de délimitation de la chambre à vapeur.
Selon un exemple de premier mode de réalisation, le bloc de refroidissement comprend une plaque isolante supplémentaire disposée sur une face de condensation de la paroi de délimitation de la chambre à vapeur, à l'opposé de l'ouverture du bloc de refroidissement. Cette caractéristique permet d'éviter la formation d'arcs électriques entre la couche de connexion électrique du substrat et la paroi de délimitation de la chambre à vapeur du bloc de refroidissement.
De préférence, selon l'exemple précédent, la plaque isolante supplémentaire de la paroi de délimitation de la chambre à vapeur du bloc de refroidissement recouvre complètement la face de condensation de la paroi de délimitation de la chambre à vapeur et a une épaisseur inférieure à l'épaisseur de la paroi de délimitation de la chambre à vapeur.
Avantageusement, le fluide d'isolation électrique est de l'eau pure telle que de l'eau traitée sans aucune impureté, c'est-à-dire un fluide non conducteur. L'utilisation d'eau pure dans la chambre à vapeur permet de maintenir une isolation électrique correcte dans le module de puissance.
De préférence, le corps de refroidissement du bloc de refroidissement liquide est en aluminium qui est un conducteur thermique très efficace.