INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Selon l’exemple illustré sur la , le système 10 comprend un premier ensemble de batterie 12A et un deuxième ensemble de batterie 12B.
Le but de la présente invention est donc de fournir une solution simple et moins coûteuse pour serrer correctement un empilement de tôles sur un arbre de rotor tout en évitant le risque de dommages irréversibles de l'arbre de rotor.
PRESENTATION DE L'INVENTION À cet effet, il est proposé selon un premier aspect de l'invention un rotor comprenant un empilement de tôles installé sur un arbre de rotor du rotor, une première face d'extrémité axiale dudit empilement de tôles étant en contact avec un épaulement faisant saillie radialement de l'arbre de rotor ; ledit arbre de rotor ayant, axialement opposé à l'épaulement, une rainure, logeant une plaque, dans lequel la plaque fait saillie radialement de l'arbre de rotor de sorte qu'une deuxième face d'extrémité axiale dudit empilement de tôles, axialement opposée à la première face d'extrémité, est en contact avec la plaque.
Une telle plaque logée dans une telle rainure permet un serrage axial de l’empilement de tôles sur l'arbre sans risque d'endommager ledit arbre de rotor. De plus, il en résulte que le processus de fabrication d'un tel arbre de rotor est moins coûteux, en évitant une étape de filetage d'une partie de l'arbre de rotor qui consomme du temps et des ressources.
Avantageusement, une longueur axiale de l'empilement de tôles peut être supérieure à une distance axiale entre la rainure et l'épaulement. Ainsi, la force de serrage est paramétrable en ajustant une épaisseur de la plaque grâce à la légère saillie de l'empilement de tôles au-dessus de la rainure. L'épaulement, la rainure et la plaque sont disposés de manière à comprimer axialement l'empilement de tôles.
Avantageusement, la plaque peut comprendre une pluralité de segments, chaque segment étant logé dans la rainure et en contact avec la deuxième face d'extrémité de l’empilement de laminés. Chaque segment peut être engagé dans la rainure directement dans le sens radial.
De préférence, les segments de la pluralité de segments peuvent avoir des formes identiques. La force de serrage qui comprime l’empilement de tôles est donc uniformément répartie sur la deuxième extrémité axiale.
Avantageusement, la plaque peut avoir la forme générale d'un disque annulaire. Ainsi, il est possible d'éviter la rotation d'un vertex pointu, et la plaque peut correspondre à un compacité général requis du rotor.
Avantageusement, les segments peuvent avoir la forme d'un secteur annulaire fendu.
De préférence, la pluralité de segments peut comprendre deux secteurs annulaires ayant chacun un angle central de 180 degrés.
En variante, la pluralité de segments peut comprendre trois secteurs annulaires ayant chacun un angle central de 120 degrés.
En variante, la pluralité de segments peut comprendre un nombre quelconque de secteurs annulaires, chacun des secteurs ayant un angle central de 360 degrés divisé par le nombre de secteurs.
Avantageusement, le rotor peut comprendre un capuchon disposé sur l'arbre du rotor de sorte qu'un bord périphérique du capuchon s'étende axialement vers l'empilement de tôles et soit configuré pour recouvrir la plaque et maintenir la plaque dans la rainure.
De préférence, le bord périphérique du capuchon peut comprendre un côté intérieur, qui est en contact avec un bord extérieur de la plaque.
De préférence, la forme intérieure du capuchon peut être complémentaire de la forme extérieure de la plaque. Ainsi, l'ajustement de la plaque dans le capuchon est amélioré.
Avantageusement, la plaque peut être mobile entre une première position dans laquelle le bord extérieur de la plaque est enfoncé dans le côté intérieur du capuchon et une seconde position dans laquelle le bord extérieur de la plaque est détaché du côté intérieur du capuchon pour être logé dans la rainure, ledit capuchon comprenant en outre une pluralité de pièces de verrouillage logées axialement dans le bord périphérique du capuchon pour un mouvement de la plaque de la première position à la seconde position par glissement dans une direction axiale vers la empilement du rotor. Les pièces de verrouillage sont par exemple des goupilles de verrouillage, mais tout autre type de pièces de verrouillage est pertinent.
Avantageusement, le bord extérieur de la plaque peut en outre comprendre une partie inclinée de sorte que la pluralité de pièces de verrouillage glisse contre la partie inclinée en poussant la plaque de la première position à la seconde position. La partie inclinée peut être étroite et s'allonger à partir de l'arbre dans une direction axiale. En d'autres termes, une force mécanique peut être appliquée axialement à chacune des pièces de verrouillage. Le glissement des pièces de verrouillage sur la partie oblique de la plaque convertit la force dans la direction axiale en une force dans la direction radiale, vers l'arbre du rotor. Ceci va détacher la plaque de la face interne du capuchon et pousser la plaque dans la rainure.
Les premier 12A et deuxième 12B ensembles de batterie sont superposés selon une direction verticale Z.
Selon l’exemple de la , un support inférieur 30 (défini plus en détails ci-dessous) du deuxième ensemble 12B est un capot supérieur 50 (défini plus en détails ci-dessous) du premier ensemble 12A.
Dans ce qui suit, sauf lorsque mentionné autrement, on décrit un seul ensemble de batterie 12. Il est bien sûr entendu que la description s’applique à chaque ensemble de batterie 12.
L’ensemble de batterie 12 comprend au moins un assemblage 14 de modules électrochimiques 16 de batterie et un coffre 20 de réception du ou de chaque assemblage 14. Selon l’exemple illustré sur la , chaque ensemble 12A, 12B comprend un pluralité d’assemblages 14, notamment trois assemblages 14A, 14B, 14C formant chacun une rangée de modules électrochimiques de batteries.
L’ensemble de batterie 12 est destiné au stockage et à la fourniture d’énergie électrique.
L’ensemble de batterie 12 est par exemple destiné à être installé dans une baie de stockage électrique au sol. En variante, l’ensemble de batterie est destiné à être embarqué dans un véhicule, notamment un véhicule ferroviaire, naval ou/et aérien. L’ensemble de batterie 12 est destiné à s’adapter à l’espace disponible au sein du véhicule, tout en permettant sa connexion mécanique, électrique et thermique au sein du véhicule.
Dans ce qui suit, sauf lorsque mentionné autrement, on décrit un seul assemblage 14 de modules électrochimiques 16 de batterie. Il est bien sûr entendu que la description s’applique à chaque assemblage 14.
L’assemblage 14 comporte une pluralité de modules électrochimiques 16 de batterie, notamment de batterie au lithium. Sur l’exemple des figures 1 et 2, chaque assemblage 14A, 14B, 14C comprend trois modules électrochimiques 16A, 16B, 16C.
En référence à la , le coffre 20 s’étend :
- selon une direction longitudinale X entre une première extrémité longitudinale 22 et une deuxième extrémité longitudinale 23 ;
- selon une direction transversale Y entre une première extrémité transversale 24 et une deuxième extrémité transversale 25 ;
- selon la direction verticale Z entre une première extrémité verticale 26 et une deuxième extrémité verticale 27.
Le coffre 20 présente :
- une longueur L, mesurée selon la direction longitudinale X entre ses extrémités longitudinales 22, 23, généralement comprise entre 800 mm et 1 600 mm ;
- une largeur W, mesurée selon la direction transversale Y entre ses extrémités transversales 24, 25, comprise généralement entre 600 mm et 1 800 mm ; et
- une profondeur H, mesurée selon la direction verticale Z entre ses extrémités verticales 26, 27, comprise généralement entre 100 mm et 200 mm.
En partie haute de la zone de séchage 2, les particules d’hydroxyde de lithium séchées sont évacuées par la ligne 4 et transférées vers la zone réactionnelle 9. En partie haute également de la zone de séchage 2, un mélange d’eau et d’azote est évacué aux points successifs 5a et 5b, et acheminé via la ligne 5 vers une unité de traitement 6.
Dans l’unité 6, le mélange issu de la ligne 5 est traité afin d’en éliminer l’eau qui est séparée par la ligne 7. Il est également possible d’effectuer un dépoussiérage (non représenté) du mélange gazeux, afin d’en éliminer les poussières de particules éventuellement entrainées. L’azote est ensuite évacué par la ligne 8. Selon un mode de réalisation avantageux non représenté, l’azote ainsi récupéré à la sortie de la zone de séchage est recyclé vers l’unité, soit au niveau de la zone de séchage 2 soit au niveau de la zone réactionnelle 9.
Selon un mode de réalisation optionnel préféré, le mélange gazeux d’azote et de sulfure d’hydrogène résiduel issu de la zone réactionnelle 9 et séché, récupéré par la ligne 15, est recyclé via la ligne 16 vers la zone de séchage 2 où il est introduit dans la seconde moitié supérieure du réacteur spiralaire 2a. Ce mélange gazeux recyclé contient une teneur en sulfure d’hydrogène inférieure à celle du mélange gazeux introduit dans la zone réactionnelle 9. Ce recyclage permet d’effectuer dans la seconde moitié supérieure de la zone de séchage 2 une présulfuration des particules d’hydroxyde de lithium, en amont de la zone réactionnelle 9.
Dispositif et procédé de détection d’une déformation d’un emballage d’une cellule de batterie La présente invention concerne les unités de stockage d’énergie électrique, telles qu’une cellule de batterie, en particulier une batterie lithium-ion, et plus particulièrement la gestion de telles cellules, notamment la détection d’une déformation d’un emballage d’une telle cellule.
ETAT DE LA TECHNIQUE Actuellement, on utilise des petites batteries, également appelées « Smart Cell » en langue anglaise, terme générique qui décrit une cellule de batterie, par exemple une batterie lithium-ion ou Li-ion, équipée d’un système de gestion de batterie, noté « Battery Management System, ou BMS » en langue anglaise dédié à l’auto-mesure, l’auto-diagnostic, l’auto-équilibrage de la batterie. Un point important de l’auto-diagnostic est la surveillance de l’état de sécurité de la cellule. En outre, les petites batteries comprennent généralement une ou plusieurs cellules logées au sein d’un emballage hermétique à l’air.
Par exemple, on connaît l’étude de la déformation de l’emballage d’une cellule Li-ion par exploitation du signal d’une jauge de contrainte appliquée sur sa surface. La déformation peut, en fait, être le signe d’une accumulation anormale de gaz pouvant entraîner un gonflement de l’emballage, provoquée par exemple par une surcharge, une décharge trop importante ou un début d’emballement thermique pouvant entrainer une dilatation de l’emballage. Dans des conditions d’utilisation nominale de la cellule, la déformation peut être liée à l’état de charge de la cellule (noté SoC) ou à l’état de santé de la cellule (noté SoH).
Les jauges de contrainte sont des capteurs extrêmement sensibles à la température, c’est-à-dire que leur signal change, autant à cause de la déformation, que de la température. L’utilisation de jauges dites auto compensées, censées dériver en température de manière à compenser la dilatation thermique du matériel sur lequel elles sont appliquées, ne suffit pas à éviter l’influence de la température sur le signal exploitable, parce qu’une cellule de batterie est assimilable à un objet plutôt hétérogène, composé de métaux différents, d’électrolyte et d’un emballage pouvant être de nature métallique ou constitué d’une fine couche d’aluminium recouverte de polymère sur ses deux faces. En plus, l’auto compensation des jauges n’est valable que sur une plage de températures restreinte, généralement entre 10°C et 50°C. Cependant, pour des cellules de batterie, la température peut varier de -20°C à 60°C, et il peut être intéressant de connaître les déformations de l’emballage aux températures limites de fonctionnement d’une batterie.
Par ailleurs, une utilisation classique de deux jauges de contrainte sur deux faces opposées d’un objet subissant des déformations opposées n’est pas possible non plus pour une cellule logée au sein d’un emballage hermétique, car l’accès à l’intérieur de la cellule n’est pas possible.
On peut également citer l’utilisation de deux jauges, dont une jauge de référence. Par exemple, les jauges appelées « Dummy gauge » en langue anglais, c’est-à-dire des jauges fictives. Les jauges fictives utilisent une première jauge de contrainte active et une deuxième jauge identique à la première, installées sur un échantillon non déformé du même matériau que celui de l’élément dont on souhaite mesurer la déformation. Mais les jauges fictives sont des systèmes encombrants.
Pour améliorer la mesure d’une jauge de contrainte, on peut utiliser des systèmes de mesure utilisant des convertisseurs numériques à haute résolution (supérieure ou égale à 24 bits). Mais ces techniques sont destinées à être utilisées en laboratoire, notamment car la plupart de ces convertisseurs sont alimentés en 5 Volts, à partir d’une source de tension de 220 V, dite haute tension. Ces convertisseurs ne sont pas adaptés pour être alimentés par une batterie, notamment une petite batterie, fournissant une tension de 2,5 Volts, dite faible tension.
On peut également citer des systèmes utilisant une calibration du signal d’une jauge de contrainte, par exemple, la demande de brevet américain US3130578, qui divulgue un système comprenant un pont de Wheatstone pour mesurer le signal d’une jauge de contrainte équipée d’un circuit de contrôle commandé par des interrupteurs, pour court-circuiter une résistance du pont de Wheatstone. Mais ce système utilise des circuits de contrôle et des interrupteurs qui sont complexes à mettre en œuvre, et qui en outre sont consommateurs d’énergie électrique.
Un objet de la présente invention est donc de fournir des moyens pour améliorer la détection d’une déformation d’un emballage d’une cellule de batterie, et plus particulièrement en s’affranchissant de l’influence de la température sur les appareils de détection.
RESUME Il est proposé un dispositif de détection d’une déformation d’un emballage d’une cellule de batterie, comprenant : un circuit de mesure comportant un pont de Wheatstone lui-même comprenant une jauge de contrainte ayant une résistance variant en fonction d’une déformation de l’emballage, et une unité de commande électronique configurée pour : mesurer une tension de sortie du pont de Wheatstone, et pour détecter une déformation de l’emballage lorsque la tension de sortie est différente d’un seuil de tension de référence.
Le pont de Wheatstone comprend une résistance variable dont la valeur est commandée par l’unité de commande électronique, et le dispositif comprend : un capteur de température configuré pour mesurer une température de l’emballage ; et une mémoire dans laquelle est stockée une table de correspondance comprenant des valeurs de la résistance variable associées respectivement à des températures pour lesquelles la cellule de batterie est dans un état de fonctionnement normal.
L’unité de commande électronique est en outre configurée pour : déterminer une température courante à partir du capteur de température, et pour placer la valeur de la résistance variable à la valeur associée à la température courante dans la table de correspondance.
L’organe de maintien peut être réalisé par une pièce rapportée agencée dans le logement en contact mécanique avec une face d’extrémité interne d’au moins un aimant, la face d’extrémité interne étant disposée du côté de l’arbre de rotor.
L’organe ou les organes de maintien rapportés permettent de retenir l’aimant ou les aimants dans les logements définis dans les tôles, de façon à contrer l’effet magnétique qui attire les aimants vers le diamètre intérieur.
Les aimants présentent par exemple une forme parallélépipédique. L’organe de maintien peut être agencé contre une petite face d’au moins un aimant.
Différentes variantes de positionnement de l’organe de maintien par rapport à l’aimant peuvent être envisagées. L’organe de maintien peut être sensiblement au centre de la petite face, ou au niveau d’un coin de la petite face de l’aimant.
L’organe de maintien peut être choisi parmi une goupille, une goupille cylindrique, une goupille pleine, une goupille élastique, une goupille fendue, une goupille à tête, une vis, une broche.
L’organe de maintien est par exemple réalisé en un matériau métallique ou en plastique.
Les logements sont par exemple traversants d’une face à l’autre d’une tôle. L’organe de maintien monté dans un logement peut traverser un nombre prédéfini de tôles. Par exemple, l’organe de maintien peut traverser le paquet de tôles entier. Il est aussi envisageable d’emmancher un organe de maintien par chaque face axiale du paquet de tôles.
Selon un mode de réalisation, le rotor comporte deux disques agencés axialement de part et d’autre du corps de rotor. Les disques sont maintenus par au moins un organe de fixation monté en force dans des trous de fixation associés ménagés dans les disques et la pluralité de tôles. Les tôles présentent des parois délimitant le logement, déformées élastiquement sous l’effet du montage en force, de manière à retenir l’aimant dans le logement.
Les trous de fixations sont de plus petites dimensions, par exemple de plus petit diamètre, que l’organe de fixation de façon à permettre le montage en force.
Les trous de fixation peuvent être ménagés dans les tôles du côté de l’arbre de rotor ou du diamètre intérieur.
Lorsqu’il y a une pluralité d’aimants, les trous de fixation peuvent être ménagés entre deux logements du côté de l’arbre de rotor de façon à être à l’opposé de deux faces convergentes des aimants.
Selon un exemple de réalisation, les trous de fixation présentent un nombre prédéfini de décrochements.
Les décrochements sont avantageusement opposés aux zones à déformer. Les décrochements peuvent être placés de sorte que la déformation soit concentrée vers les aimants, lors de l’insertion de l’organe de fixation dans le trou de fixation.
Les décrochements peuvent être ménagés de sorte que le trou de fixation présente au moins trois zones de contact avec l’organe de fixation, et de sorte qu’au moins deux zones de contact soient orientées vers les aimants.
Au moins trois décrochements peuvent par exemple être prévus de sorte que le trou de fixation présente au moins trois zones de contact avec l’organe de fixation.
À titre d’exemple, les trous de fixation présentent trois décrochements décalés angulairement de 120°. Selon un autre exemple, les trous de fixation présentent quatre décrochements.
Les trous de fixations peuvent être de forme cylindrique, ou triangulaire par exemple, ou encore rectangulaire.
Les décrochements peuvent être sous formes de lobes, ou de fentes rectangulaires, ou encore de fentes triangulaires ou en pointe ou en dent.
L’invention concerne également une machine électrique tournante comportant un rotor tel que défini précédemment. La machine tournante comporte en outre un stator qui peut être disposé autour du rotor.
montre un exemple de réalisation d’un rotor pour une machine tournante électrique.
est une vue en perspective d’un corps du rotor de la .
est une représentation schématique d’un exemple de réalisation d’une goupille retenant un aimant dans un logement du corps de rotor.
est une représentation schématique d’un autre exemple de réalisation d’une goupille à tête retenant un aimant dans un logement du corps de rotor.
est une vue schématique d’une portion du corps de rotor montrant un organe de maintien commun pour deux aimants dans des logements communiquant du corps de rotor.
est une vue schématique d’une portion du corps de rotor montrant des logements pour recevoir les aimants et un trou de fixation destiné à recevoir un organe de fixation monté en force.
montre la portion du corps de rotor avec l’organe fixation monté en force dans le trou de fixation.
est une vue schématique d’une portion du corps de rotor montrant un trou de fixation selon un autre exemple de réalisation.
Description détaillée L’invention concerne une machine électrique tournante, nommé par la suite machine. Cette machine peut être un moteur électrique ou peut être apte à fonctionner en mode alternateur, ou peut être une machine électrique de type réversible.
La vue du dessous du bloqueur en montre également les chevilles creuses 2d dans lesquelles sont insérées les aiguilles de verrouillage 4. Les chevilles creuses 2d sont avantageusement fendues en croix de manière à laisser passer les ailettes des aiguilles de verrouillage 4.
La représente une vue en coupe du corps inférieur 2 qui comporte en particulier les crochets 2h de charnière 7 et la languette femelle 2i aux extrémités du corps inférieur 2 dans la direction transversale T. Les deux chevilles creuses 2d en protubérance de la base 2c du corps inférieur 2 abritent chacune un alésage 2l traversant s’étendant jusqu’au perçage demi-cylindrique 2a. Dans chacun de ces alésages 2l est inséré une aiguille de verrouillage 4e, 4. Une première aiguille de verrouillage 4e est en position de stockage du bloqueur, c’est-à-dire avant son installation sur son support perforé. La deuxième aiguille de verrouillage 4 est en position de verrouillage du bloqueur sur son support perforé 5 dont une portion est représentée.
Chaque aiguille de verrouillage 4, 4e comporte une tête 4a et un manchon 4b équipé d’ailettes flexibles. Les alésages 2l présentent une première section 2m de diamètre adapté en dimension au glissement de la tête 4a des aiguilles de verrouillage 4 et une deuxième section 2n adaptée en dimension au glissement du manchon 4b avec les ailettes, les deux sections étant séparées par le rebord d’appui intérieur 2o. De manière avantageuse, ce rebord d’appui intérieur 2o est en prolongement de la base 2c du corps inférieur 2 afin de simplifier la fabrication du bloqueur 1.
Le manchon 4b avec ailettes comporte deux rangées d’ailettes : une rangée d’ailettes d’attache 4c en extrémité du manchon et une rangée d’ailettes de verrouillage 4d entre la tête 4a de l’aiguille de verrouillage et la rangée d’ailettes d’attache 4c. Les aiguilles de verrouillage 4 sont insérées dans les alésages 2l par la première section 2m adaptée à la tête des aiguilles de verrouillage.
Les ailettes étant flexibles, le manchon 4b et la rangée d’ailettes d’attache 4c s’insèrent dans l’espace délimité par le rebord d’appui intérieur 2o. Cet espace étant de dimensions inférieures aux dimensions des ailettes d’attache 4c, des dernières se contractent. Après le passage du rebord d’appui intérieur 2o, les ailettes d’attache 4c se déploient naturellement et sont ainsi bloquées par le rebord d’appui intérieur 2o qui empêche l’extraction de l’aiguille de verrouillage 4e dans la .
Cette configuration de l’aiguille de verrouillage 4e permet de proposer un bloqueur de harnais de câblage avec les fixations au support perforé d’installation déjà préinstallées et sans risque de les égarer, apportant un gain de temps et de sécurité lors de l’installation du bloqueur. De plus, dans cette configuration, les chevilles creuses 2d également flexibles, peuvent être insérées dans les trous du support perforé 5 sans être bloquées par le manchon 4b des aiguilles de verrouillage 4.
En outre, les chevilles creuses 2d comportent de préférence en extrémité libre une bordure de blocage anti-retour qui, après insertion des chevilles creuses dans le support perforé, viennent en appui contre le support perforé 5. Pour éviter qu’une traction sur le bloqueur permette la sortie des chevilles creuses 2d du support perforé 5, les aiguilles de verrouillage 4 sont insérées davantage dans l’alésage, jusqu’à ce que la rangée d’ailettes de verrouillage 4d traverse puis se mette en appui contre le rebord d’appui intérieur 2o qui bloque alors la rangée d’ailettes de verrouillage 4d. Dans cette configuration illustrée par l’aiguille de verrouillage 4 de la , celle-ci est verrouillée de part et d’autre du rebord d’appui intérieur 2o par la tête 4a de l’aiguille de verrouillage et par la rangée d’ailettes de verrouillage 4d. De plus le manchon 4b s’étend au-delà des chevilles creuses 2b, bloquant ainsi leur éventuelle rétractation en cas de tentative de sortie du bloqueur de son support perforé 5 ici représenté que pour l’aiguille de verrouillage 4 de la .