INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans un mode de réalisation particulier (cf. et ), les jonctions hydrauliques (5) sont installées perpendiculairement à la face horizontale supérieure du collecteur hydraulique (2) (càd face au plafond ou à la paroi dudit local), un autre mode de réalisation propose une installation des jonctions hydrauliques (5) perpendiculairement à la face horizontale inférieure du collecteur hydraulique (2) de ce fait visibles depuis le local ou perpendiculairement à la face verticale extérieure (côté extérieur) du collecteur hydraulique (2) ou perpendiculairement à la face verticale latérale (côté intérieur) du collecteur hydraulique (2).
Avantageusement les collecteurs hydrauliques (2) sont composés d’un corps (7) de forme tubulaire, par exemple rectangulaire (cf. ), dont les faces latérales sont formées par un élément de fixation (6) adoptant une forme d’équerre et dont la face supérieure horizontale permet la fixation du panneau rayonnant modulaire autoportant (1) au plafond ou la paroi du local.
Dans un mode de réalisation particulier les corps de collecteur (7) et les éléments de fixation (6) sont réalisés dans un même matériau métallique et assemblés par soudure.
Dans un mode de réalisation particulier la face supérieure horizontale (face au plafond ou à la paroi) des éléments de fixation (6) est dotée d’un perçage permettant la fixation des panneaux rayonnants modulaires autoportants (1) au plafond ou la paroi via des tiges filetées.
Dans un autre mode de réalisation particulier le ou les éléments émissifs irrigables (3) sont fixés de façon étanche aux collecteurs hydrauliques (2) grâce à des mamelons coniques d’assemblage (4) fixés par sertissage (cf. ).
Dans un mode de réalisation particulier le ou les éléments émissifs irrigables (3) sont fixés de façon étanche aux collecteurs hydrauliques (2) grâce à une soudure périphérique (8) (cf. ).
Dans un mode de réalisation particulier, le ou les éléments émissifs irrigables (3) sont réalisés dans un métal, conducteur thermique et non corrodable comme par exemple de l’aluminium.
Dans l’art antérieur, des systèmes de refroidissement ont été proposés avec un échangeur de chaleur sous forme de plaque de refroidissement. D’autres systèmes de refroidissement ont été proposés sous forme de refroidissement immersif avec un liquide diélectrique, généralement appliqué aux centres de données, serveurs et transformateurs.
Malheureusement, les plaques de refroidissement utilisent de l’eau glycolée, sont encombrantes, lourdes, ont une efficacité thermique moyenne et impliquent un risque électrique en cas de perte d’étanchéité.
Les systèmes de refroidissement immersifs utilisent un liquide diélectrique avec un risque de fuite. Ces systèmes montrent encore des possibilités d’optimisation d’efficacité du point de vue de l’énergie dissipée, de la masse du liquide, de la viscosité et du bruit de circulation.
Un objectif de la présente invention est de remédier aux défauts de l’art antérieur, et notamment de proposer un système de refroidissement immersif ayant une meilleure efficacité, notamment pour ce qui concerne l’énergie dissipée, la masse du liquide, la viscosité et le bruit de circulation.
Pour atteindre cet objectif, l’invention propose un véhicule automobile comprenant un pack batterie et un système thermique pour le pack batterie, le système thermique comprenant : - une enceinte englobant le pack batterie, comprenant une entrée et une sortie ; - un circuit de refroidissement connecté à l’enceinte, comprenant du dioxyde de carbone en tant que fluide diélectrique, le circuit de refroidissement comprenant une turbine ; un premier échangeur de chaleur connecté à la turbine, et un compresseur connecté au premier échangeur de chaleur ; et - un circuit de chauffage comprenant un deuxième échangeur de chaleur couplé au premier échangeur de chaleur, caractérisé en ce qu’à l’entrée de l’enceinte, le dioxyde de carbone est en état gazeux ; et à la sortie de l’enceinte et en détente dans la turbine, le dioxyde de carbone est en état supercritique.
Avantageusement, le refroidissement thermique permet d’améliorer la fonction refroidissement, tout en supprimant la plaque de refroidissement. Il permet l’ajout d’une fonction d’isolation électrique par le dioxyde de carbone, d’avoir une résistance à l’emballement thermique (car il n’y a pas de propagation de l’emballement thermique entre une cellule et l’adjacente en cas de réchauffement rapide d’une cellule).
En outre, l’invention permet d’augmenter l’efficacité du refroidissement du pack batterie, en simplifiant la conception du pack batterie par la suppression de la plaque de refroidissement, de sorte à baisser la masse et simplifier la construction du pack batterie.
De plus, l’invention utilise la propriété de changement de phase du dioxyde de carbone entre son état de gaz et son état supercritique de sorte qu’il n’y a pas besoin d’un réservoir de stockage de dioxyde de carbone, car la boucle de refroidissement est commune, c’est-à-dire intégrée entre le circuit de refroidissement de la batterie et la boucle de refroidissement du système de climatisation du véhicule.
Par ailleurs, l’invention propose une récupération d’énergie à partir du circuit de refroidissement, par la propriété du dioxyde de carbone en tant que fluide de travail. La turbine permet de faire expandre et refroidir le dioxyde de carbone à un premier stade. La turbine permet aussi de générer de l’électricité grâce à un générateur. Cette énergie va être stockée à nouveau dans le pack.
Selon une variante, la turbine est couplée à un générateur électrique sur le même axe.
Cela permet de réaliser une intégration énergétique entre la chaleur et l’électricité, afin d’augmenter le rendement du circuit de refroidissement.
Selon une variante, le générateur électrique est connecté à la batterie de traction pour la recharger.
Cela permet d’augmenter l’autonomie du véhicule électrique.
Selon une variante, le circuit de chauffage comprend du dioxyde de carbone et chauffe un circuit de climatisation d’habitacle.
Cela permet d’optimiser la consommation du système de climatisation de l’habitacle.
Selon une variante, le véhicule automobile présente un repère comprenant un axe vertical en référence au véhicule en utilisation sur un support horizontal, et l’enceinte comprend une partie basse en référence à l’axe vertical, comprenant l’entrée où le dioxyde de carbone est à l’état gazeux ; et une partie haute en référence à l’axe vertical, comprenant la sortie où le dioxyde de carbone est à l’état supercritique.
la représente en perspective le rotor de la une fois assemblé.
La représente en perspective une machine électrique 10 comprenant un stator 12 et un rotor 14 pouvant tourner par rapport au stator autour d’un axe de rotation 16. Dans l’exemple représenté, le rotor 14 est un rotor interne et le stator 12 est externe. Il est également possible de mettre en œuvre l’invention dans une machine électrique à rotor externe et stator interne.
Le stator 12 comprend un bobinage pouvant être alimenté en courant multi phasé, typiquement en triphasé et produisant un champ magnétique tournant à la fréquence d’alimentation. Le rotor 14 comprend un ou plusieurs aimants permanents produisant un champ magnétique tournant avec le champ magnétique du stator lors de la rotation du rotor 14 autour de son axe de rotation 16.
La machine électrique 10 peut fonctionner en moteur en transformant de l’énergie électrique en énergie mécanique ou en générateur en transformant de l’énergie mécanique en énergie électrique.
La permet d’illustrer le montage d’un aimant permanent 20 dans le rotor 14 de la machine électrique 10. La représente en coupe partielle le rotor 14 dans un plan perpendiculaire à l’axe de rotation 16.
La machine électrique 10 comprend un circuit magnétique 22 dans lequel sont disposés un ou plusieurs aimants permanents 20 répartis radialement autour de l’axe 16. Dans le cas d’une pluralité d’aimants permanents 20 ceux-ci sont identiques et un seul est représenté sur la . Lors du fonctionnement de la machine électrique 10, le champ magnétique généré par les différents aimants permanents 20 s’accroche au champ magnétique tournant généré au stator 12. Le circuit magnétique 22 canalise le champ magnétique généré par les aimants permanents 20.
Les aimants permanents 20 peuvent être disposés dans des encoches du circuit magnétique 22 et affleurer à la surface extérieure du rotor 14 en regard du stator. Alternativement les aimants permanents 20 peuvent être enterrés dans le circuit magnétique 22. Cette disposition permet notamment d’augmenter la vitesse de rotation de la machine électrique 10 en évitant le risque de décollement des aimants permanents 20 du circuit magnétique 22. La disposition à aimants permanents enterrés permet également de créer un couple reluctant par un effet de saillance qui permet d’assister le couple généré par les aimants permanents et contribue à l’augmentation de la vitesse de la machine électrique. Entre ces deux alternatives, il est également possible de prévoir des aimants permanents 20 en partie enterrés et en partie affleurants.
L’aimant permanent 20 représenté sur la n’affleure pas de la surface extérieure 24 du rotor 14 et possède une section dont une partie de forme concave s’ouvre en direction du stator 12, c’est-à-dire vers le haut de la , ceci afin de créer une concentration de flux magnétique et une induction plus élevée dans l’entrefer entre le rotor14 et le stator 12. La section de l’aimant permanent 20 est constante sur la majeure partie de la longueur du rotor 14 définie selon l’axe de rotation 16.
Le circuit magnétique 22 comprend une cavité 26 configurée pour contenir l’aimant permanent 20. La cavité 26 est au contact de l’aimant permanent 20. Plus précisément la forme de la cavité 26 est complémentaire au moins en partie de la forme de l’aimant permanent 20. Comme pour l’aimant permanent 20, la section de la cavité perpendiculairement à l’axe 16 est constante sur la majeure partie de la longueur du circuit magnétique 22, longueur définie selon l’axe de rotation 16.
le circuit magnétique 22 peut comprendre une ou plusieurs lumières s’ouvrant sur la cavité 26. Dans l’exemple représenté, le circuit magnétique 22 comprend deux lumières 28 et 30. Dans chacune des lumières 28 et 30, la surface extérieure de l’aimant permanent 20 est à distance du circuit magnétique 22. Les lumières 28 forment une barrière au flux magnétique généré par l’aimant permanent 20. Autrement dit, le flux magnétique généré par l’aimant permanent 20 tend à contourner majoritairement les lumières pour se concentrer dans le circuit magnétique 22 dont la perméabilité est beaucoup plus forte que celle du vide ou de l’air contenu dans les lumières 28 et 30.
La forme générale de l’aimant permanent 20 et celle du circuit magnétique 22 sont définies en combinaison avec le stator 12 pour optimiser le cheminement des flux magnétiques dans la machine électrique. La forme en partie concave de la section de l’aimant permanent 20 et la présence éventuelle des lumières 28 et 30 sont notamment adaptées à cette optimisation. La mise en place de l’aimant permanent 20 dans la cavité 26 peut ne pas être suffisante pour assurer un positionnement précis de l’aimant permanent 20 dans le circuit magnétique 22. Pour améliorer la précision de ce positionnement, on prévoit de lier le circuit magnétique 22 et l’aimant permanent 20 au moyen d’une liaison glissière 32 autorisant une translation de l’aimant permanent 20 par rapport au circuit magnétique 22 parallèlement à l’axe de rotation 16. La liaison glissière 32 est configurée pour limiter tout mouvement de rotation de l’aimant permanent 20 par rapport à la cavité 26. La liaison glissière 32 permet notamment de limiter la rotation possible de l’aimant permanent 20 autour de l’axe de rotation 16 et aussi autour d’un axe radial 34 perpendiculaire à l’axe de rotation 16.
La liaison glissière 32 est formée par des formes complémentaires appartenant l’une à l’aimant permanent 20 et l’autre au circuit magnétique 22. Ces formes peuvent comprendre une rainure et un rail complémentaire apte à coulisser dans la rainure. La rainure et le rail peuvent être réalisés alternativement dans l’aimant permanent 20 et dans le circuit magnétique 22. La rainure et le rail s’étendent parallèlement à l’axe de rotation 16 pour permettre la translation de l’aimant permanent 20 par rapport au circuit magnétique 22 parallèlement à l’axe de rotation 16. Dans l’exemple représenté, un rail 36 possède une section perpendiculaire à l’axe de rotation 16 en forme de T. Le rail 36 est réalisé dans le circuit magnétique 22. Une rainure 38 formant un réceptacle complémentaire pour la forme en T du rail 36 est réalisée dans l’aimant permanent 20. Comme indiqué plus haut toutes autres formes complémentaires sont possibles afin de réaliser la liaison glissière 32. Un rail et une rainure en forme de I, plus simple à réaliser, sont par exemple envisageables. La forme en T, plus complexe, assure une meilleure stabilité du positionnement de l’aimant permanent 20 dans la cavité 26.
La représente en perspective éclatée, le rotor 14 de la machine électrique 10. Le rotor 14 comprend, dans l’exemple représenté, six aimants permanents 20 pouvant être insérés chacun dans une cavité 26 du circuit magnétique 22. La aimants permanents 20 sont répartis radialement autour de l’axe 16. Le nombre d’aimants permanents 20 est adapté au nombre de pôles de la machine électrique 10 et l’invention peut être mise en œuvre quel que soit le nombre de pôles.
Le rotor 14 comprend un premier flasque 40 pouvant être fixé de façon démontable sur le circuit magnétique 22 et verrouillant la translation des aimants permanents 20 parallèlement à l’axe de rotation 16. Le flasque 40 ferme les cavités 26. Lors du montage du rotor 14, les aimants permanents 20 sont insérés, chacun dans une cavité 26, dans un mouvement de translation selon l’axe 16. Le guidage en translation se fait en partie par la forme de la cavité 26 et la précision de ce guidage est obtenue au moyen de la liaison glissière 32. Une fois les aimants permanents 20 en place dans leur cavité 26, le flasque 40 est fixé sur le circuit magnétique 22 pour empêcher les aimants permanents 20 de ressortir de leur cavité 26 respective dans un mouvement de translation inverse au mouvement de translation ayant permis l’insertion des aimants permanents 20 dans leur cavité 26 respective.
Une extrémité des cavités 26 est obturée par le flasque 40. L’autre extrémité des cavités peut être obturée de façon permanente par le circuit magnétique 22 lui-même. Le circuit magnétique 22 peut comprendre un empilage de tôles. Les cavités 26 sont formées dans les tôles et une des tôles, appelée tôle d’extrémité, peut former l’obturation permanente.
Cela permet d’utiliser la densité du dioxyde de carbone pour son changement d’état.
L’invention porte également sur un procédé de gestion thermique pour un véhicule automobile selon l’invention, comprenant les étapes suivantes : - récupérer le dioxyde de carbone du pack batterie ; - faire circuler le dioxyde de carbone en état supercritique vers une turbine, un premier échangeur de chaleur, puis un compresseur ; - récupérer l’énergie du premier échangeur de chaleur au moyen d’un deuxième échangeur de chaleur.
Selon une variante, le procédé de gestion thermique comprend en outre les étapes suivantes : - produire de l’électricité sur la base des rotations de la turbine ; et - charger le pack batterie au moyen de l’électricité produite.
Selon une variante, le procédé de gestion thermique comprend en outre l’étape suivante : chauffer un circuit de climatisation comprenant le deuxième échangeur de chaleur.
L’invention propose un système énergétique intégré basé sur : - un fluide diélectrique : du dioxyde de carbone (CO 2 ) pouvant être en état gazeux / liquide / supercritique ; une réutilisation du dioxyde de carbone capté par ailleurs, et un maintien des fonctions de refroidissement thermique et d’isolation électrique ; ainsi qu’une amélioration des propriétés de masse, viscosité, remplissage du fluide de travail ; et - une récupération d'énergie à partir du circuit de refroidissement (le dioxyde de carbone étant utilisé comme un fluide de travail) ; une turbine T permet de faire expandre et refroidir le dioxyde de carbone à un premier stade ; la turbine T permet aussi de générer de l'électricité grâce à un générateur G ; cette énergie électrique récupérée va être stockée à nouveau dans le pack batterie B.
Le pack batterie B est immergé dans du dioxyde de carbone. Il y comprend deux parties : - la partie haute qui est chaude, et où le dioxyde de carbone est en forme supercritique avec une pression P2 et une température T2 ; et - la partie basse est plus froide, et où le dioxyde de carbone se trouve sous forme gazeuse, à pression P1 et à température T1.
Le dioxyde de carbone passe à travers le pack batterie B et avec un flux du bas vers le haut, poussé par un compresseur C. Le dioxyde de carbone est en même temps un isolant électrique et il sécurise les connections électriques et les protège des courts-circuits électriques.
Le dioxyde de carbone sort de l'enceinte E du pack batterie B par un orifice toujours en état supercritique et à une pression P2 et une température T2.
Le dioxyde de carbone passe par la turbine T et la fait tourner. Il se détend à une pression P3 et une température T3, qui sont inférieures à P2 et T2.
Lors de la détente de dioxyde de carbone dans la turbine T, elle produit de l'électricité. L'électricité est par la suite renvoyée dans la batterie B pour la charger. On fait ainsi une intégration énergétique pour diminuer les pertes par la chaleur.
Le dioxyde de carbone suit son parcours dans le circuit et passe par un échangeur E1 et ressort à une pression P3 et une température T4. Par la suite, le gaz rentre dans le compresseur C avec une pression P3 et une température T4. Le gaz est compressé dans le compresseur C à une pression P4 et une température T4, qui sont égales à la pression P1 et à la température T1. Dans la variante préférée, la température T1 est comprise entre 20 et 100°C ; et la pression P1 est comprise entre 50 et 80 bars.
Une seconde boucle de refroidissement utilise autre échangeur de chaleur E2 bidirectionnel où le dioxyde de carbone échange de la chaleur et réchauffe le dioxyde de carbone dans un circuit additionnel, qui peut être pour un système de climatisation. Le froid est pris par l'extérieur, à travers du radiateur de la climatisation.
L’invention permet d'augmenter l'efficacité du refroidissement du pack batterie B, nous pouvons ainsi simplifier la conception du pack batterie B par la suppression de la plaque de refroidissement inférieure de l’art antérieur, qui échange de la chaleur et sert à refroidir le bas du pack batterie B. La suppression de cette plaque de refroidissement permet de baisser la masse et de simplifier la construction du pack batterie B.
Ce principe de l’invention peut être appliqué : - à chaque module, dans une configuration standard pack avec modules ; ou - au pack batterie en entier, dans une configuration sans modules (ou « cells to pack » en langue anglaise).
MATERIAU DE CATHODE COMPOSITE DE LITHIUM PHOSPHATE DE FER ET MANGANESE, SON PROCEDE DE PREPARATION ET SON UTILISATION La présente demande appartient au domaine des batteries au lithium-ion et se rapporte à un matériau de cathode composite de lithium phosphate de fer et manganèse, à son procédé de préparation et à son utilisation.
Des caractéristiques du dispositif de protection 10 sont avantageusement prédéfinies lors de la fabrication du dispositif de protection 10, ou modifiables, notamment sélectionnables par un utilisateur du dispositif de protection 10, lors de l’utilisation du dispositif de protection 10, typiquement lors de sa mise en fonctionnement. Ces caractéristiques comprennent par exemple une courbe de déclenchement associée à la fonction disjoncteur 35, ainsi que l’intensité seuil I 1 . Les caractéristiques sont typiquement sélectionnées par l’utilisateur en fonction d’une intensité nominale du courant circulant dans le circuit électrique afin d’optimiser le fonctionnement du dispositif de protection 10. Avantageusement, le premier seuil d’intensité I 1 est compris entre deux et vingt fois l’intensité nominale circulant dans le circuit électrique. Le deuxième seuil d’intensité I 2 est distinct du premier seuil d’intensité I 1 , avantageusement inférieur au premier seuil d’intensité I 1 , idéalement le deuxième seuil d’intensité I 2 est compris entre -0.1% de l’intensité nominale et 0 A Le seuil de tension V th est avantageusement compris entre 0V et 1V. Alternativement, le dispositif de protection 10 est capable de déterminer de manière autonome les caractéristiques, et notamment les caractéristiques optimales à son fonctionnement, grâce à la mesure de la tension V et de l’intensité I.
Dans l’exemple de la , l’alimentation de la charge 3 est redondante, c’est-à-dire que les multiples sources 12 et 13 sont connectées aux dispositifs de protection 10, chaque dispositif de protection 10 étant relié à la charge 3. Ainsi, les sources 12 et 13 sont reliées en parallèle à la charge 3. Dans le cas d’une surintensité dans l’un des circuits électriques, la circulation du courant dans ce circuit est coupée. Mais les deux autres circuits fonctionnent normalement, la circulation du courant dans ces deux circuits n’est donc pas coupée, et ils continuent d’alimenter la charge 3. Ainsi, la charge 3 ne subit aucune interruption d’alimentation électrique en cas de surintensité dans l’un des multiples circuits électriques grâce à la redondance des alimentations. Le fait que chaque dispositif de protection 10 soit adapté pour remplir la fonction diode 37, permet également d’obtenir des architectures dites « Ou à diode » (de l’anglais ORing ), en plus d’assurer une protection contre une inversion de polarité. Cela permet notamment d’assurer une continuité de l’alimentation électrique de la charge 3 en cas de défaillance sur l’un des circuits électriques entraînant l’arrêt de la circulation du courant électrique dans ce circuit, cette défaillance pouvant être d’un autre type qu’une surintensité. Cela permet également d’éviter une circulation de courant entre les convertisseurs 5, dans le cas où l’un des convertisseurs 5 a une tension différente des autres, ou entre les sources 13 mises en parallèle, dans le cas où chaque dispositif de protection 10 est directement relié à sa source d’énergie continue 13 correspondante.
Ainsi, le dispositif de protection 10 permet de combiner un disjoncteur, implémenté sous la forme d’un SSCB, et une diode, sans avoir recours à deux composants séparés, en intégrant la diode sous la forme d’une fonction diode 37 au SSCB. Le dispositif de protection 10 est adapté pour protéger la charge 3 contre les surintensités dans le circuit, mais également contre les inversions de polarité. Le dispositif de protection est également adapté pour protéger des retours de courant depuis la charge vers le circuit, en cas de mauvais branchement par exemple. L’intégration de la diode dans le dispositif de protection 10 permet d’économiser l’énergie électrique habituellement consommée par une diode réelle, et donc de diminuer les pertes dans le système électrique. Cela permet également d’économiser le coût de la diode, et de réduire l’encombrement lié à la diode et à des composants annexes qui lui sont associés, comme un refroidisseur.
Le dispositif de protection 10 présente également des applications pour les systèmes redondants d’alimentation, en permettant d’assurer la continuité de l’alimentation électrique de la charge 3, même en cas de défaillance de l’un des circuits d’alimentation.
installation électrique Domaine technique de l’invention La présente invention concerne une installation électrique. Elle s’applique, en particulier, dans le domaine des énergies.
Pour la suite de la description nous utiliserons les définitions suivantes :
Le terme V signifie volt, c’est unité reconnue qui désigne la tension.
Le terme C signifie coulomb, c’est l’unité reconnue qui désigne la capacité.
La capacité d’une batterie représente la quantité de courant maximum stockable et utilisable, la capacité est exprimée en ampère par heure « Ah » ou en coulomb « C ».