INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
PRESENTATION DE L’INVENTION Selon un premier aspect de l’invention, celle-ci a trait à un système de commande d’un convertisseur de tension, le convertisseur de tension étant configuré pour connecter une machine électrique tournante à une source de tension continue, notamment à un réseau de bord, le convertisseur de tension comprenant une pluralité de bras de commutation montés en parallèle, chaque bras comprenant au moins un interrupteur de côté haut et un au moins interrupteur de côté bas connectés l’un à l’autre en un point milieu configuré pour être connecté à ladite machine électrique tournante, les interrupteurs de côté haut formant un groupe haut et les interrupteurs de côtés bas formant un groupe bas, le système de commande comprenant : un premier module de mesure d’une tension de la source de tension continue ; un module de comparaison de la tension mesurée à un premier seuil de sécurité ; un deuxième module de mesure configuré pour mesurer une vitesse de rotation de la machine électrique tournante ; un module de commande générant une première commande de court-circuit si le module de comparaison indique que la tension mesurée est supérieure à un premier seuil de sécurité, la première commande de court-circuit consistant en une commande de fermeture d’un premier groupe d’interrupteurs choisi entre le groupe haut et le groupe bas et en une commande d’ouverture d’un deuxième groupe d’interrupteurs comprenant les interrupteurs du groupe haut ou du groupe bas qui ne forment pas le premier groupe,
Le système de commande est remarquable en ce que le module de commande génère ensuite une commande en circuit ouvert, la commande en circuit ouvert consistant en une commande d’ouverture du premier groupe d’interrupteurs et en une commande d’ouverture du deuxième groupe d’interrupteurs :
- si une variation dans le temps de la tension mesurée de la source de tension continue est inférieure à une première variation de sécurité et
- si la vitesse de rotation mesurée par le deuxième module de mesure est inférieure à une première vitesse de sécurité.
L’ensemble formé par le cadre d’étanchéité 432 enduit d’une couche d’adhésif 240 associée forme ainsi un cadre dit « cadre adhésif simple face ». Le cadre d’étanchéité 432 forme ainsi une âme continue et étanche de ce cadre adhésif simple-face, cette continuité étant radiale et circonférentielle. Avantageusement, lors de la fabrication de la cellule unitaire 100, une plaque adhésive simple-face est fournie, cette plaque adhésive simple face comprenant une âme continue étanche, ici en PET, enduite sur une de ses deux faces d’un matériau adhésif. Le matériau adhésif est par exemple déposé par enduction sur une des faces de l’âme. Cette plaque adhésive simple face est ensuite découpée à la géométrie voulue, de manière à former, en une seule étape, le cadre d’étanchéité 432 et la couche d’adhésif 240 associée, les deux étant continus tant radialement que circonférentiellement sur toute l’étendue du cadre d’étanchéité 432.
Une structure d’étanchéité 500, conforme à un autre mode de réalisation, est représentée sur la . La structure d’étanchéité 500 diffère de la structure d’étanchéité 400 décrite précédemment, en ce que la structure d’étanchéité 500 comprend, pour chaque cadre de transfert 330, deux cadres d’étanchéité 432, qui sont agencés de part et d’autre du cadre de transfert 330. La structure d’étanchéité 500 comprend aussi un deuxième film adhésif 440, qui est intercalé entre le deuxième cadre d’étanchéité 432 et le cadre de compartiment 330.
Par rapport aux structures d’étanchéité 300 et 400 décrites précédemment en référence aux figures 6 et 7, dans le cas de la structure d’étanchéité 500 représentée sur la , les surfaces des films adhésifs 440 orientées vers les passages de fluide 332 sont plus réduites, ce qui réduit les risques de pollution du compartiment V100 et du fluide de fonctionnement circulant dans ce compartiment V100. Le risque d’obstruction des passages de fluide 332 par le fluage des films adhésifs 442 est lui aussi réduit.
Le premier cadre d’étanchéité 432 et le deuxième cadre d’étanchéité 432 sont chacun intercalés entre, d’une part, le cadre de transfert 330 et, d’autre part, une des deux couches d’adhésif 240 respective. Le deuxième cadre d’étanchéité 432 est, d’une part, fixé à la paroi 102 et au cadre de paroi 210 correspondants par la couche d’adhésif 240 correspondante et, d’autre part, fixé au cadre de transfert 330 au moyen du deuxième film adhésif 440. Autrement dit, dans ce mode de réalisation de la structure d’étanchéité 500, le cadre de transfert 330, les deux cadres d’étanchéité 432 et les deux films d’adhésif 440 forment ensemble un cadre de compartiment 530 de cette structure d’étanchéité.
Avantageusement, pour chacun des deux cadres d’étanchéité 432, la couche d’adhésif 240 associée est enduite sur le cadre d’étanchéité 432, de manière à former un cadre adhésif simple face. Lors de la fabrication, chaque cadre 432 et la couche d’adhésif 240 associée sont formées au cours des mêmes étapes, par découpage d’une plaque adhésive simple face.
On comprend que pour chaque paroi 102 de la cellule unitaire 100, lorsque les compartiments situés de chaque côté de cette paroi 102 comprennent des cadres de transfert 330 pris entre deux films d’adhésifs 440, il est particulièrement avantageux d’étancher l’interstice I220, à l’aide d’un cadre d’étanchéité 432 et d’une couche d’adhésif 240 associée, au moins sur une des faces 103 de cette paroi 102, car les films d’adhésifs 440 pourraient ne pas suffire pour garantir une étanchéité suffisante. Lorsque la paroi 102 est la membrane 130, la membrane 130 est de préférence étanchée sur chacune de ses deux faces par un cadre d’étanchéité 432 avec la couche d’adhésif 240 associée, de manière à maintenir la membrane 130, qui est ici réalisée en polymère fluoré et qui est plus fragile et plus difficile à coller que les séparateurs 110 et 120, qui sont ici réalisés en acier inoxydable.
Dans l’exemple de la , le compartiment V100 considéré est délimité par deux cadres d’étanchéité 432 et par les couches d’adhésifs 240 associées, améliorant encore plus l’étanchéité de ce cadre V100. En particulier, le compartiment V100 où le fluide de fonctionnement est de l’hydrogène est de préférence délimité par une telle structure d’étanchéité comprenant deux cadres d’étanchéité 432 de part et d’autre du cadre de compartiment 330.
De préférence encore, tous les compartiments V100 où circulent des gaz, soit ici le premier compartiment réactif V132 et le deuxième compartiment réactif V134, sont chacun délimités par deux cadres d’étanchéité 432 de part et d’autre d’un cadre de compartiment 330 associé à ce compartiment réactif.
La illustre, pour un compartiment V100 considéré, respectivement, sur les inserts a) et b), deux structures d’étanchéité 500′ et 500″ alternatives de la structure d’étanchéité 500 représentée sur la .
Par rapport à la structure d’étanchéité 500 représentée à la , dans le cas de la structure d’étanchéité 500′ représentée à la figures 9 a), un des cadre d’étanchéité 432 et la couche d’adhésif 240 associée à ce cadre d’étanchéité 432 sont agencés de l’autre côté d’une des paroi 102 délimitant le compartiment V100, ici de l’autre côté de la paroi 102 située sur le bas de la a), ce cadre d’étanchéité 432 appartenant donc, dans un empilement, au cadre de compartiment du compartiment voisin du compartiment V100 considéré, situé de l’autre côté de la paroi 102 située sur le bas de la a). La couche d’adhésif 240 associée à cette paroi 102 est donc intercalée, de l’autre côté de la paroi 102 par rapport au compartiment V100 considéré, entre le cadre d’étanchéité 432 et la paroi 102, de manière à obturer l’interstice I220. L’interstice I220 n’est pas représenté sur la .
Par rapport à la structure d’étanchéité 500 représentée à la , dans le cas de la structure d’étanchéité 500′′ représentée à la b), les deux cadres d’étanchéité 432 et les couches d’adhésif 240 associées à chacun de ces cadres d’étanchéité 432 sont agencés de l’autre côté des deux paroi 102 délimitant le compartiment V100. Autrement dit, le cadre de transfert 330 associé au compartiment V100 de la b) est intercalé entre les deux cadres de parois 220 qui l’encadrent immédiatement dans la direction d’empilement A50, sans interposition d’aucun cadre d’étanchéité entre ce cadre de transfert 330 et ces deux cadres de parois 220. En revanche, de tels cadres d’étanchéité 432 sont prévus immédiatement au contact de chacun de ces deux cadres de parois 220 avec, pour chaque cadre de paroi seulement interposition d’une couche d’adhésif 240 entre le cadre d’étanchéité 432 et le cadre de paroi. Dans un empilement, ces deux cadres d’étanchéité 432 appartiennent donc chacun respectivement à l’un des deux cadres de compartiment des deux compartiments voisins du compartiment V100 considéré, situés respectivement de l’autre côté de la paroi 102 située sur le bas de la b) et de l’autre côté de la paroi 102 située vers le haut de la b).
Dans tous les cas dans lesquels le cadre de compartiment comprend un cadre d’étanchéité 432, et notamment dans tous les cas où ce cadre d’étanchéité 432 est intercalé entre un cadre de transfert 330, appartenant au même cadre de compartiment, et un cadre de paroi 220, la couche d’adhésif 240, qui est donc interposée entre, d’une part, le cadre d’étanchéité, et, d’autre part, la paroi 102 et le cadre de paroi 220 associé à cette paroi, inclut nécessairement une première portion de couche, qui s’étend face au premier recouvrement entre le cadre de compartiment (ici le cadre d’étanchéité faisant partie de ce cadre de compartiment) et la paroi, de manière à fixer, de manière étanche, le cadre de compartiment à la paroi. Cette première portion de couche 241 est donc dans ces cas face au et au contact du cadre d’étanchéité 432 et de la paroi. Cette même couche d’adhésif 240 inclut la deuxième portion de couche 242, qui s’étend face au deuxième recouvrement entre le cadre de compartiment (ici encore le cadre d’étanchéité faisant partie de ce cadre de compartiment) et le cadre de paroi, de manière à fixer, de manière étanche, le cadre de compartiment au cadre de paroi. Cette deuxième portion de couche 242 est donc dans ces cas face au et au contact du cadre d’étanchéité 432 et du cadre de paroi 220. Bien entendu, la première portion de couche 241 d’adhésif et la deuxième portion de couche 242 d’adhésif font de préférence partie d’une même couche d’adhésif 240, comme dans les illustrations, qui s’étend de manière continue sur une face du cadre de compartiment, en l’occurrence une face du cadre d’étanchéité 432, les deux première et deuxième portions de couche d’adhésif 241 et 242 étant donc continues tant radialement que circonférentiellement sur toute l’étendue du cadre d’étanchéité 432, de manière à obturer l’interstice périphérique I220 en regard du cadre de compartiment 220.
Les structures d’étanchéité 500, 500′ et 500′′ représentées aux figures 8 et 9 peuvent ainsi être choisies, selon les besoins, pour chacun des compartiments V100 d’une cellule unitaire 100, et par extension pour l’empilement 50.
De manière générale, les épaisseurs de chaque élément des structures d’étanchéité 200, 300, 400 ou 500, à savoir les épaisseurs des cadres de paroi 220, des cadres de compartiment 220, des cadres de transfert 330, des cadres d’étanchéité 432, ainsi que les épaisseurs des couches d’adhésif 240 ou des films d’adhésif 440, sont ajustées en fonction de la structure de chaque cellule unitaire 100, en particulier en fonction de la nature de chaque paroi 102 et des divers éléments reçus dans chacun des compartiments V100 de la cellule unitaire 100.
Ainsi, chaque cadre d’étanchéité 432 est réalisé en un matériau polymère, par exemple en PET, et présente une épaisseur, mesurée parallèlement à l’axe d’empilement A50, comprise entre 10 μm et 20 μm, de préférence égale à 12 μm.
Le film adhésif 440 intercalé entre chaque cadre d’étanchéité 432 et le cadre de transfert 330 correspondant présente une épaisseur, mesurée parallèlement à l’axe d’empilement A50, comprise entre 6 μm et 30 μm, de préférence comprise entre 8 μm et 20 μm, de préférence comprise entre 10 μm et 15 μm.
Une telle batterie d’accumulateurs comporte généralement plusieurs modules identiques, qui comprennent chacun une pluralité de cellules unitaires à basse tension. L’ensemble des cellules unitaires sont connectées les unes aux autres de façon que la tension globale aux bornes de la batterie soit suffisamment élevée pour faire avancer le véhicule. La tension aux bornes d’une telle batterie est souvent de l’ordre de 400 V ou 800V.
Chaque module de batterie se présente généralement, pour des raisons de facilité d’utilisation, sous la forme d’une boîte fermée logeant des cellules unitaires.
Un tel module est susceptible de chauffer fortement, notamment lorsque le moteur électrique est utilisé de manière contraignante ou lors de la charge des cellules unitaires. Les modules de batteries doivent alors être refroidis. Ils peuvent pour cela être positionnés sur une paroi de refroidissement, laquelle incorpore par exemple des conduits de circulation de liquide de refroidissement.
Pour assurer un bon transfert de chaleur entre les cellules unitaires et la paroi de refroidissement, il est connu d’utiliser deux couches de mousses ayant une bonne conductivité thermique, l’une d’entre elles étant disposée en sandwich entre les cellules unitaires et une paroi métallique de la boîte, et l’autre étant disposée en sandwich entre la paroi métallique de la boîte et la paroi de refroidissement.
L’inconvénient majeur de cette solution est que la multiplication des couches de mousse augmente nécessairement la résistance thermique de l’ensemble et réduit en conséquence la performance du système de refroidissement.
C’est dans ce contexte que le document US20220085447 propose un module dont la boîte présente un fond ouvert, de telle sorte que les cellules soient exposées à la paroi de refroidissement via une seule couche de mousse.
Dans ce document, pour bloquer l’ensemble des cellules unitaires en position juxtaposée et assurer une structure mécanique au module, la boîte comporte toutefois une traverse qui s’étend au travers du fond ouvert de la boîte. Cette traverse crée une barrière thermique. Surtout, elle augmente la distance entre les cellules unitaires et la paroi de refroidissement, ce qui accroît l’épaisseur de mousse nécessaire, de sorte que la performance du système de refroidissement n’est toujours pas optimale.
Présentation de l'invention Afin de remédier à l’inconvénient précité de l’état de la technique, la présente invention propose un nouveau système permettant de réduire autant que possible la distance entre les cellules unitaires et la paroi de refroidissement.
Plus particulièrement, on propose selon l’invention un module tel que défini dans l’introduction, dans lequel les moyens de maintien des cellules unitaires comportent au moins une attache qui présente une embase à partir de laquelle s’étendent deux bras qui sont situés de part et d’autre desdites cellules unitaires et qui sont formés d’une seule pièce monobloc avec ladite embase.
Ainsi, grâce à l’invention, les attaches sont ouvertes (à l’opposé de leurs embases), de sorte qu’elles ne forment pas une interface entre les cellules unitaires et la paroi de refroidissement. L’échange de chaleur entre les cellules et cette paroi peut donc se faire de façon optimale. En outre, grâce à cette forme d’attache, l’assemblage des modules peut se faire de façon simple et rapide, et de manière automatisée.
D’autres caractéristiques avantageuses et non limitatives du module conforme à l’invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : - lesdits moyens de maintien comportant plusieurs attaches distinctes, les embases de toutes les attaches sont situées d’un même côté des cellules unitaires ; - il est prévu deux plaques de compression situées et de part et d’autre desdites cellules unitaires, et de part et d’autre desquelles sont situés les bras de chaque attache ; - il est prévu entre au moins deux des cellules unitaires une interface plus facilement compressible que les cellules unitaires ; - les cellules unitaires sont juxtaposées selon une première direction ; - les bras de chaque attache s’étendent en longueur selon une seconde direction orthogonale à la première direction ; - il est prévu au moins deux attaches distinctes et situées à distance l’une de l’autre selon une troisième direction orthogonale aux première et seconde directions ; - ces deux attaches présentent chacune des dimensions selon la troisième direction qui sont au moins dix fois inférieures à la dimension des cellules unitaires selon cette troisième direction ; - chaque bras présente à son extrémité des moyens d’encliquetage adaptés à se clipser sur une paroi supportant les cellules unitaires ; - chaque cellule unitaire étant au contact de l’embase de l’attache par un premier côté et présentant un second côté opposé au premier côté, les bras de l’attache présentent des longueurs telles qu’ils dépassent des seconds côtés des cellules unitaires.
L’invention propose également une batterie d’accumulateurs comportant une paroi de refroidissement et au moins un module tel que précité, rapporté sur la paroi de refroidissement par un côté opposé à celui où se trouve ladite embase.
Préférentiellement, les bras de l’attache sont fixés par leurs extrémités à ladite paroi de refroidissement ou à un support situé contre ladite paroi de refroidissement, à l’opposé dudit module.
L’invention concerne également un procédé de fabrication d’un module de batterie d’accumulateurs tel que précité, comportant des étapes de : - superposition des cellules unitaires, - compression des cellules unitaires, - insertion des cellules unitaires comprimées entre les bras de l’attache.
L’invention concerne aussi un outil de fabrication d’un module de batterie d’accumulateurs ayant plusieurs cellules unitaires juxtaposées, ledit outil de fabrication comprenant deux mors qui sont montés mobiles l’un vers l’autre pour comprimer les cellules unitaires et qui présentant chacun au moins une rainure de passage d’un bras d’une attache, tournée vers l’autre mors.
On décrit à présent l’entretoise d’irrigation 600 du premier type à l’aide des figures 12 et 13.
L’entretoise d’irrigation 600, dite aussi simplement « entretoise 600 », présente une forme globalement rectangulaire, avec deux grands côtés opposés et deux petits côtés opposés, et plane, qui s’étend orthogonalement à un axe de hauteur A600. Lorsque l’entretoise 600 est reçue dans le compartiment V100 correspondant, l’axe de hauteur A600 est parallèle à l’axe d’empilement A50. Les grands côtés s’étendent parallèlement à un axe longitudinal X600 de l’entretoise 600, tandis que les petits côtés s’étendent parallèlement à un axe transversal Y600 de l’entretoise 600. L’axe longitudinal X600, l’axe transversal Y600 et l’axe de hauteur A600 forment ensemble un repère orthogonal.
L’entretoise 600 comprend deux plaques de distribution 602, incluant une première plaque 602A et une deuxième plaque 602B. Les plaques de distribution 602 comprennent chacune deux faces opposées, incluant une première face 604 et une deuxième face 605.
Les deux plaques 602 sont empilées à plat l’une sur l’autre selon l’axe de hauteur A600, qui est orthogonal à un plan moyen P600 de l’entretoise d’irrigation 600. Lorsque l’entretoise 600 est reçue dans le compartiment V100, le plan moyen P600 de l’entretoise d’irrigation 600 est donc orthogonal à l’axe d’empilement A50, ou encore parallèle au plan moyen P50 de la cellule unitaire 100 correspondante.
Chaque plaque de distribution 602 est fabriquée par découpage dans une tôle métallique et présente une épaisseur comprise entre 30 μm et 300 μm, de préférence comprise entre 50 μm et 100 μm, de préférence encore égale, à ±5%, à 75 μm. De préférence, les plaques de distribution 602 présentent la même épaisseur.
Chaque plaque de distribution 602 comprend des perforations 610, qui sont formées par découpage de cette plaque de distribution 602. Les perforations 610 sont traversantes, c’est-à-dire que les perforations 610 débouchent sur les deux faces opposées 604 et 605 de cette plaque de distribution 602.
Les perforations 602 sont agencées de manière à former un réseau 612 de canaux lorsque les deux plaques 602 sont empilées, le réseau 612 de canaux étant configuré pour former un champ d’écoulement d’un fluide de fonctionnement circulant dans le compartiment V100 où l’entretoise d’irrigation 600 est logée.
L’entretoise d’irrigation 600 comprend une entrée 613A de fluide et une sortie 613B de fluide, l’entrée 613A et la sortie 613B étant fluidiquement reliées l’une à l’autre par le réseau de canaux 612. Les notions d’« entrée » et de « sortie » sont relatives, et dépendent du sens de circulation du fluide d’écoulement. Dans l’exemple illustré, l’entrée 613A et la sortie 613B sont respectivement ménagés sur les petits côtés de l’entretoise 600.
Les perforations 610 de chaque plaque de distribution 602 présentent une forme allongée, deux perforations voisines 610 s’étendant le long l’une de l’autre et étant séparées l’une de l’autre par une bande 614 de matière. Chaque perforation 610 est délimitée par deux bords longitudinaux 616 opposés, chacun des deux bords longitudinaux 616 correspondant l'un de bord des deux bandes 614 de matière qui délimitent chaque perforation 610.
Chaque plaque de distribution 602 comprend aussi des traverses 618, qui s’étendent à travers les perforations 610, dans l’épaisseur de la plaque de distribution 602, et qui maintiennent les bandes 614 à distance les unes des autres. Chaque traverse 618 relie ainsi l’un à l’autre les deux bords longitudinaux 616 de la perforation 610 à travers de laquelle s’étend cette traverse 618.
Chaque bande 614 de la première plaque 602A est superposée, selon l’axe de hauteur A600, avec une bande 614 respective de deuxième plaque 602B, délimitant une première portion 620 du réseau 612 de canaux. Dit autrement, dans la première portion 620 du réseau 612 de canaux, chaque perforation 610 de la première plaque 602A est alignée, selon l’axe de hauteur A600, avec une perforation 610 respective de la deuxième plaque 602B, de manière à former chaque canal du réseau 612. L’entretoise d’irrigation 600 ne comprend ici qu’une seule portion 620, autrement dit la première portion 620 représente l’entièreté du réseau 612 de canaux. La première portion 620 du réseau 612 est représentée par un cadre en pointillés.
À la première portion 620 du réseau 612 de canaux correspond, sur chacune des plaques de distribution 602, une première portion 621 de ces plaques de distribution 602. Pour chaque plaque 602 de distribution de l’entretoise d’irrigation 600 du premier type, la première portion 621 de cette plaque 602 représente donc l’entièreté de cette plaque.
Les traverses 618 de la première plaque 602A sont décalées, dans le plan moyen P600 de l’entretoise 600, par rapport aux traverses 618 de la deuxième plaque 602B, de manière à ne pas empêcher la circulation des fluides de fonctionnement dans les canaux de la première portion 620 du réseau 612 de canaux de l’entretoise d’irrigation 600.
Sur l’insert c) de la , un détail de l’entretoise 600 est représenté pris en sandwich entre deux éléments de la cellule 100, à savoir entre la membrane 130 et le deuxième séparateur 120. La circulation du fluide de fonctionnement est représentée par une flèche F612. On comprend que le fluide circulant dans chaque canal du réseau 612 s’écoule le long de chaque canal tout en contournant les traverses 618, qui sont décalées les unes des autres selon la direction du canal, deux traverses 618 de l’entretoise 600, qui s’étendent à travers un canal donné et qui n’appartiennent pas à une même plaque de distribution 602, étant donc décalées l’une de l’autre selon la direction du canal.
Dans la première portion 620 du réseau de canaux, les bandes 614 de chaque plaque de distribution 602 sont de préférence parallèles les unes aux autres. En résultat, les perforations 610, et donc les canaux du réseau 612, sont aussi parallèles les uns aux autres, de manière à réduire les pertes de charge du fluide de fonctionnement circulant dans l’entretoise 600.