INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans les modes de réalisation de la présente demande, le carbonate de cobalt est soumis à un traitement d’hydroxylation de surface. Le carbonate de cobalt dont la surface est hydroxylée peut être facilement soumis à la réaction de greffage, le carbonate de cobalt est greffé avec des éléments dopés traités avec un agent complexant (un sel métallique) sous l’impulsion de l’initiateur de greffage, et avec des groupes hydroxyles et métalliques complexés comme sites actifs, le dopage in situ est réalisé selon la morphologie lamellaire afin que les éléments dopés puissent être appliqués sur la surface du carbonate de cobalt selon le motif d’hydroxyle, évitant ainsi l’apparition d’une structure dense et obtenant le carbonate de cobalt revêtu d’ions métalliques. Après frittage, les ions métalliques forment une couche de revêtement en oxyde métallique avec une structure non dense et en forme de fleur sur la surface du tétroxyde de tricobalt, la couche de revêtement non dense forme des voies de lithium, et la performance de diffusion du lithium est améliorée pour permettre le mélange efficace du tétroxyde de tricobalt et du sel de lithium, améliorant ainsi la performance électrochimique de la batterie au lithium-cobaltate telle que la capacité de charge.
Les dessins sont destinés à fournir une meilleure compréhension des solutions techniques ici, constituent une partie de la description, illustrent les solutions techniques ici en conjonction avec les modes de réalisation de la présente divulgation, et ne limitent pas les solutions techniques ici.
est une image SEM en coupe transversale d’un tétroxyde de tricobalt modifié revêtu en surface préparé dans l’Exemple 1 de la présente demande.
est une image SEM à un grossissement de 10000 fois du tétroxyde de tricobalt modifié revêtu en surface préparé dans l’Exemple 1 de la présente demande.
représente des digrammes XRD de tétroxydes de tricobalt modifiés revêtus en surface préparés dans l’Exemple 2, l’Exemple 3 et l’Exemple Comparatif 1 de la présente demande.
est une image SEM en coupe transversale d’un tétroxyde de tricobalt préparé dans l’Exemple Comparatif 1 de la présente demande.
représente des courbes de charge-décharge de l’Exemple 1 et de l’Exemple Comparatif 1 de la présente demande.
Dans l’exemple représenté, le dispositif 21 situé à droite sur le dessin occupe une hauteur h1 dans la veine comprise entre 20 et 50% de la hauteur hv1 de cette veine. Le dispositif 30 situé à gauche sur le dessin occupe une hauteur h2 dans la veine comprise entre 10 et 30% de la hauteur hv2.
On comprend qu’une partie périphérique externe du flux d’air F2 (par exemple entre 5 et 50% du débit) s’écoulant dans la veine va être utilisée dans les dispositifs 21, 30 et que le reste de ce flux va contourner les dispositifs 21, 30. L’air utilisé dans les dispositifs va se diviser en une première partie, périphérique interne (représentant par exemple 2,5 à 25% du débit), qui va pénétrer dans le dispositif 30, et le reste, la partie périphérique externe (représentant par exemple 2,5 à 25% du débit), qui va pénétrer dans le dispositif 21.
Le second mode de réalisation illustré à la diffère du premier mode de réalisation notamment en ce que les capots 27, 32 ont chacun une forme incurvée ou ondulée.
Par ailleurs, dans l’exemple représenté, D3 est inférieur à D1. De plus, H2 et H3 sont inférieurs à H8 et H9.
Dans l’exemple représenté, on constate que le tronçon du capot 27, qui s’étend à la périphérie de la matrice d’échange thermique du second dispositif 30 présente un creux orienté du côté de la paroi interne 23. Le capot 27 présente alors en section une forme générale incurvée ou de vague. On constate également que le capot 32 est lui au contraire essentiellement bombée du côté de la paroi interne 23.
Le troisième mode de réalisation illustré à la diffère du second mode de réalisation notamment en ce que, en plus des dispositifs 21, 30 situés au niveau de la paroi externe 22, des dispositifs 21’, 30’ similaires sont situés au niveau de la paroi interne 23.
Ainsi, le système d’échange de chaleur 20 comprend en plus des dispositifs 21, 30 :
- un autre premier dispositif annulaire d’échange de chaleur 21’ qui s’étend autour de l’axe X et est porté par la paroi interne 23, et qui est situé dans la veine V2, ce premier dispositif 21 comportant une matrice d’échange thermique 26’ intercalée entre cette paroi 23 et un capot 27’ qui a un diamètre D1’ prédéterminé mesuré au milieu axial de la matrice d’échange thermique 27 de ce premier dispositif 21’, et
- un autre second dispositif annulaire d’échange de chaleur 30’ qui s’étend autour de l’axe X et est situé dans la veine V2, ce second dispositif 30’ comportant une matrice d’échange thermique 31’ qui sont espacée axialement de la matrice d’échange thermique 26’ du premier dispositif 21’ et qui sont intercalée entre le capot 27’ du premier dispositif 21’ et un autre capot 32’ du deuxième dispositif 30, le capot 27’ du premier dispositif 21’ ayant un diamètre D2’ prédéterminé mesuré au milieu axial de la matrice d’échange thermique 31’ du second dispositif 30’.
On constate à la que les matrices d’échange thermique 27’, 31’ des dispositifs 21’, 30’ sont espacés axialement les uns des autres dans la veine V2, d’une distance axiale notée L’. Dans l’exemple représenté, le dispositif 21’ situé sur la paroi interne 23 est situé en aval du dispositif 30’.
Dans ce mode de réalisation, D2’ est inférieur à D1’, c’est-à-dire qu’une partie périphérique interne de la matrice d’échange thermique 31’ du second dispositif 30’ se retrouve alignée en direction axiale avec une partie périphérique externe de la matrice d’échange thermique 26’ du premier dispositif 21’.
Ces dispositifs 21’, 30’ sont de préférence du type air-huile et comprennent chacun un circuit d’huile 28’ en plus de la matrice d’échange thermique 26’, 31’ qui est située dans la veine V2 et configurée pour être balayée par le flux de gaz F2, comme évoqué dans ce qui précède.
Les dispositifs 21’, 30’ ont le capot 27’ en commun.
La matrice d’échange thermique 26’ du dispositif 21’ est recouverte par le capot annulaire 27’ qui se prolonge axialement, ici vers l’amont, pour former un capot externe de la matrice d’échange thermique 31’ du dispositif 30’. Ce capot 27’ est ainsi situé à la périphérie externe de la matrice d’échange thermique 26’ du dispositif 21’ et à la périphérie interne de la matrice d’échange thermique 31’ du dispositif 30’. La matrice d’échange thermique 31’ du dispositif 30’ est en outre reliée à l’autre capot 32’ qui est donc situé à la périphérie externe de ces échangeurs surfaciques 31’.
Dans l’industrie des systèmes de stockage d’énergie de haute puissance, les fabricants recherchent à développer les protocoles de charge rapides optimaux en vitesse de charge et évitant un vieillissement des cellules.
Des protocoles de charge connus s’exécutent en deux phases successives désignées par l’acronyme anglais CC-CV pour « Constant Current » et « Constant Voltage ». En , est représenté un exemple de protocole de charge CC-CV conventionnel où l’état de charge SOC (« State of Charge » en anglais) est représenté par la courbe en pointillé. La première phase, référencée PH1, consiste à piloter un courant de charge constant (représenté par la courbe CC) jusqu’à ce que la tension de la cellule (représentée par la courbe U) atteigne une tension maximale préconisée par le fabricant. Puis, ces protocoles prévoient une deuxième phase PH2 à tension constante égale à la tension maximale. La tension maximale a pour fonction d’éviter le phénomène chimique indésirable de dépôt de Lithium, couramment désigné par le terme anglais « Lithium Plating ». Ce type de protocole de charge nécessite de trouver un compromis entre la vitesse de charge et l’élévation de la température pour limiter le vieillissement de la cellule. En effet, la première étape de charge classique PH1 en protocole CC-CV s’opère à courant constant ce qui contribue à augmenter la température de la cellule. Le palier potentiostatique de la deuxième phase PH2 augmente significativement le temps de recharge global.
Par ailleurs, le courant maximal de charge en régime CC-CV indiqué par le fabricant de cellule est également déterminé de façon à ne pas générer de réactions parasites pouvant conduire à la dégradation de l’électrolyte et le dépôt de lithium sur l’électrode négative pouvant conduire à la formation de dendrites et donc à l’observation de court-circuit. Au-delà des aspects sécuritaires, ce phénomène engendre une baisse de la capacité de l’élément, une dégradation des éléments de la batterie, notamment l’électrolyte, ainsi qu’une augmentation de sa résistance interne. Ce phénomène accélère donc le vieillissement de la cellule et par conséquent ses performances diminuent.
Du fait de ces contraintes, il est donc difficile d’augmenter la vitesse de charge d’une cellule en protocole CC-CV et conduit en général à des échauffements importants des cellules. Par exemple, pour des dispositifs classiquement utilisés pour une traction électrique de véhicule automobile, en mettant en œuvre ce protocole, il est difficile d’atteindre des vitesses de charge supérieures à 2 C-Rate (Valeur de courant de charge pour une charge complète en une demi-heure).
Pour remédier à cet inconvénient, il est possible d’opter soit pour des grammages d’électrodes qui acceptent des courants de cyclage plus forts, au détriment de la capacité de l’élément, soit d’utiliser d’autres chimies, mais offrant là aussi moins de densité énergétique.
En outre, pour éviter les phénomènes de « Lithium Plating » il est connu de recourir à des protocoles alternatifs de charge à commande impulsionnelle. Une commande impulsionnelle alterne une impulsion de charge et une phase de relaxation à courant nul, ou une phase d’inversion de polarité. Ces deux dernières phases ne laissent pas le temps suffisant au Lithium pour se déposer sous forme métallique au niveau de l’électrode. Ce protocole permet donc d’augmenter la durée de vie de la cellule quand bien même la limite en tension maximale à 4.2V est dépassée. On connait de l’état de la technique les documents suivants décrivant des protocoles à commande impulsionnelle.
La demanderesse a déposé le document WO-A1-2021156553 décrivant un procédé de charge impulsionnelle en régulation de tension à palier d’amplitude variable dépendant de la variation de la résistance interne de la cellule. Ce procédé est avantageux en ce qu’il propose une technique de charge améliorant le contrôle thermique des cellules.
Par ailleurs, il a été identifié dans ce document l’état de la technique suivant. Le document US-B1-6707272 décrit un protocole où les impulsions sont limitées par une tension qui dépend de l’état de charge courant de la cellule. Lorsque la tension atteint la limite de tension, le protocole pilote une phase de relaxation. Le document EP-A2-1396061 décrit un protocole pilotant des impulsions en régulation de courant. Le protocole alterne des impulsions, hachées à la fréquence de résonance de la batterie, de l’ordre de 100 à 10000 Hz, et ayant une durée comprise entre 200 et 1500 millisecondes, et des phases de relaxation et de décharge respectivement de 1500 millisecondes maximum et 50 millisecondes maximum. On connait également le document US-A1-20150028819 décrivant en de ce même document un protocole de charge en quatre temps. Une pré charge à courant constant (CC mode), une charge principale à courant constant (CC mode), une charge impulsionnelle en régulation de courant à la valeur Isup constante (pulse mode) et une phase à tension constante (CV mode). Le document US-A1-20170005497 décrit un protocole de charge impulsionnelle par pilotage d’impulsions de tension d’amplitude constante suivies d’une phase de relaxation permettant de limiter l’effet de vieillissement. Selon ce protocole, la durée et l’amplitude des phases de charge, de décharge et de relaxation sont pilotées de manière aléatoire et permet d’augmenter le courant de charge sans endommager la cellule. Le document WO-A1-2019111226A1 décrit un protocole de charge impulsionnelle piloté en régulation de tension non linéaire visant à diminuer le temps de charge, où la tension de charge est pilotée en maintenant constant le produit, de la dérivée par rapport au temps, de l’intensité par celle de la tension. On notera que la recharge est finalisée lorsque la tension de la cellule atteint une valeur maximale.
Les résultats de l’état de la technique connu révèlent qu’il n’existe pas de solution universelle pour réduire le temps de charge sans augmenter le vieillissement des cellules. Les algorithmes généralement proposés pour les batteries sont complexes et impliquent de développer une technique de contrôle spécifique à chaque système de batterie du fait de la diversité des chimies et de leur conception.
L’objet de la présente invention est de pallier les problèmes précités et de proposer un contrôle de charge rapide de cellules électrochimiques. En particulier, un objectif de l’invention est de proposer une technique de contrôle de charge impulsionnelle par profil de tension piloté en régulation de tension permettant de recharger la batterie dans une limite de temps donnée tout en préservant la durée de vie de son cycle opérationnel.
Plus précisément, l’invention concerne un procédé de charge impulsionnelle d’un élément de stockage d’énergie comportant, lors d’une première phase d’un cycle de charge, la commande d’un profil de tension à paliers pilotés en régulation de tension déterminant un profil de courant dans un cycle de charge d’une durée prédéterminée, et dans lequel un palier de tension est calculé selon la relation suivante [Math 1] :
Où, V(SOCi) est l’amplitude en tension d’un palier calculée à l’instant d’un pas de calcul i, Vocv (SOCi) est l’estimation de la tension à vide en fonction de l’état de charge de l’élément de stockage au pas i exprimée en Volt, Ri est l’estimation de la résistance interne de l’élément de stockage au pas i exprimée en milliohms, n est le coefficient déterminant la durée prédéterminée de charge en heure, Qnominal est la capacité nominale de l’élément de stockage en mAh.
- la durée d’un palier du profil de tension est limitée par la valeur du courant de charge du profil de courant par rapport à un premier seuil minimal de courant, une nouvelle valeur de palier du profil de tension étant recalculée aux instants où le courant de charge atteint le premier seuil minimal de courant ;
- la valeur du premier seuil minimal de courant est variable et est spécifique à chaque palier du profil de tension ;
- la valeur du premier seuil minimal de courant varie de manière décroissante durant le cycle de charge entre une première valeur de courant et une deuxième valeur de courant ;
Le capot 27’ du premier dispositif 21’ comprend plusieurs tronçons axiaux successifs le long de l’axe, à savoir :
- un tronçon d’extrémité amont 27a’ qui est situé en amont de la matrice d’échange thermique 31’ du second dispositif 30’,
- un tronçon 27b’ qui s’étend à la périphérie interne de la matrice d’échange thermique 31’ du second dispositif 30’,
- un tronçon intermédiaire 27c’ qui s’étend axialement entre la matrice d’échange thermique 31’ du second dispositif 30’ et la matrice d’échange thermique 26’ du premier dispositif 21’,
- un tronçon 27d’ qui s’étend à la périphérie externe de la matrice d’échange thermique 26’ du premier dispositif 21’, et
- un tronçon d’extrémité aval 27 e ’ qui est situé en aval de la matrice d’échange thermique 26’ du premier dispositif 21’.
Le capot 32’ du second dispositif 30’ comprend :
- un tronçon d’extrémité amont 32a’ situé en amont de la matrice d’échange thermique 31’ de ce second dispositif 30’,
- un tronçon situé à la périphérie externe de la matrice d’échange thermique 31’ de ce second dispositif 30’, et
- un tronçon d’extrémité aval 32c’ situé en aval de la matrice d’échange thermique 31’ de ce second dispositif 30’.
On constate que chacun des tronçons d’extrémité amont 27a’, 32a’ forme un divergent, et que chacun des tronçons d’extrémité aval 27e’, 32c’ forme un convergent.
Dans l’exemple représenté, les tronçons d’extrémité 27a’, 27e’, 32a’, 32c’ ont chacun une forme incurvée.
Le capot 32’ du second dispositif 30’ a un diamètre D3’ prédéterminé mesuré au milieu axial de la matrice d’échange thermique 31’ du second dispositif 30’. Dans l’exemple représenté, D3’ est supérieur à D1’.
- H1’ représente le diamètre à l’extrémité amont libre du capot 32’ ou du tronçon d’extrémité amont 32a’ de ce capot 32’,
- H2’ représente le diamètre à l’extrémité aval du tronçon d’extrémité amont 32a’ de ce capot 32’,
On notera que le premier rectangle virtuel peut avoir quatre côtés identiques (et donc être un carré).
On notera également que dans l’exemple illustré non limitativement sur les figures 2 à 5 chaque zone concave ZCk comprend trois zones d’accueil ZA1 à ZA3 (j = 1 à 3). Mais chaque zone concave ZCk peut comprendre n’importe quel nombre de zones d’accueil ZAj, dès lors que ce nombre est supérieur ou égale à deux.
Les quatre tiges Tk comprennent chacune des première E1 et seconde E2 extrémités opposées. La première extrémité E1 de chaque tige Tk est couplée en rotation à la face arrière FR de la première pièce P1, laquelle est opposée à sa face avant FV2. La seconde extrémité E2 de chaque tige Tk est propre à être placée sélectivement dans l’une des zones d’accueil ZAj d’une zone concave ZCk associée par une pression exercée par un usager sur une partie choisie de la face avant FV2 de la première pièce P1. Ce placement sélectif de la seconde extrémité E2 d’une tige Tk dans une zone d’accueil ZAj d’une zone concave ZCk associée à cette tige Tk est destiné à permettre le placement de la première pièce P1 dans l’orientation spatiale qui est associée à cette zone d’accueil ZAj.
On notera que selon l’endroit où est exercée la pression sur la face avant FV2 de la première pièce P1, elle peut provoquer entre un et quatre placements sélectifs (sensiblement simultanés) de secondes extrémités E2 de tiges Tk dans des zones d’accueil ZAj possiblement différentes de leurs zones concaves ZCk associées. En effet, et par exemple :
- un appui dans le quart supérieur gauche, respectivement droit, de la première pièce P1 provoque un placement sélectif de la seconde extrémité E2 de la première tige T1, respectivement quatrième tige T4, dans l’une des zones d’accueil ZAj de la première ZC1, respectivement quatrième ZC4, zone concave,
- un appui dans le quart inférieur gauche, respectivement droit, de la première pièce P1 provoque un placement sélectif de la seconde extrémité E2 de la deuxième tige T2, respectivement troisième tige T3, dans l’une des zones d’accueil ZAj de la deuxième ZC2, respectivement troisième ZC3, zone concave,
- un appui sensiblement dans le plan médian de la moitié supérieure de la première pièce P1 provoque un placement sélectif des secondes extrémités E2 des premières T1 et quatrième T4 tiges dans des zones d’accueil ZAj des première ZC1 et quatrième ZC4 zones concaves,
- un appui sensiblement dans le plan médian de la moitié inférieure de la première pièce P1 provoque un placement sélectif des secondes extrémités E2 des deuxième T2 et troisième T3 tiges dans des zones d’accueil ZAj des deuxième ZC2 et troisième ZC3 zones concaves, et
- un appui sensiblement dans le centre de la première pièce P1 provoque un placement sélectif des secondes extrémités E2 des premières T1, deuxième T2, troisième T3 et quatrième T4 tiges dans des zones d’accueil ZAj des première ZC1, deuxième ZC2, troisième ZC3 et quatrième ZC4 zones concaves.
L’invention permet donc d’orienter dans l’espace de différentes façons la première pièce P1 et donc l’objet OP qu’elle supporte et maintien dans son espace concave EC, sans que le mécanisme d’orientation ne soit visible, puisqu’au moins les zones concaves ZCk et les tiges Tk associées (qui font partie de ce mécanisme d’orientation) sont masquées par la première pièce P1 et donc invisibles. Cela est avantageux car cela permet à l’usager qui choisit d’orienter spatialement la première pièce P1 vers lui de plus facilement observer et/ou agir sur la face avant de l’objet OP supporté et donc, dans le cas d’un conducteur, de réduire le risque occasionné par cette observation et/ou cette action.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 4, la première extrémité E1 de chaque tige Tk peut être couplée à la face arrière FR de la première pièce P1 via une liaison rotule LRk qui fait partie du mécanisme d’orientation.
Dans ce cas, et comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 4, la première extrémité E1 de chaque tige Tk peut avoir une forme au moins semi-sphérique, et le dispositif de support DS (et plus précisément son mécanisme d’orientation) peut aussi comprendre quatre coques CSk semi-sphériques respectivement couplées à la face arrière FR de la première pièce P1, aux quatre coins d’un second rectangle virtuel. De plus, ces quatre coques CSk logent à rotation respectivement les premières extrémités E1 des quatre tiges Tk pour définir avec ces premières extrémités E1 les liaisons rotule LRk.
On notera que des modes de couplage, des premières extrémités E1 des tiges Tk à la face arrière FR de la première pièce P1, différant de liaisons rotules peuvent être envisagés, l’important étant que ces autres modes de couplage offrent des degrés de liberté de mouvement aux premières extrémités E1 par rapport à cette face arrière FR.
On notera également que le second rectangle virtuel peut avoir quatre côtés identiques (et donc être un carré).
Egalement par exemple, et comme illustré non limitativement sur les figures 2 à 4, le dispositif de support DS peut aussi comprendre quatre troisièmes pièces P3k dont les faces avant sont solidarisées fixement aux quatre coins du second rectangle virtuel sur la face arrière FR de la première pièce P1. Dans ce cas, les quatre coques CSk peuvent être solidarisées fixement et respectivement aux faces arrière de ces quatre troisièmes pièces P3k.
Les troisièmes pièces P3k sont notamment destinées à éviter les déformations de la première pièce P1 et à faciliter la transmission de la pression exercée par l’usager sur la tige Tk associée (du fait des surfaces qu’elles occupent respectivement). De plus, elles sont préférentiellement réalisées dans un matériau rigide, en particulier lorsque le matériau dans lequel est réalisée la première pièce P1 n’est pas très rigide (ce qui est fréquemment le cas pour la paroi PE d’une planche de bord). Par ailleurs, les troisièmes pièces P3k peuvent, par exemple, être solidarisées fixement par collage à la face arrière FR de la première pièce P1. En outre, ces troisièmes pièces P3k peuvent, par exemple, se présenter sous la forme de plaques.
illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe dans un plan longitudinal et vertical, le dispositif de support de la ,
illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en perspective du côté de la face avant et en transparence, la partie supérieure gauche du dispositif de support de la , et
illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en perspective du côté de la face avant et en transparence, une partie de la première zone concave de la partie supérieure gauche de la deuxième pièce du dispositif de support de la , à laquelle est couplée la seconde extrémité d’une première tige.
Description détaillée de l’invention L’invention a notamment pour but de proposer un dispositif de support DS destiné à équiper un équipement ES, propre à maintenir un objet OP transportable, et pouvant être orienté spatialement grâce à un mécanisme d’orientation invisible.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que l’équipement ES est destiné à faire partie d’un système S. Mais cela n’est pas une obligation.
Par ailleurs, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que le système S est un véhicule automobile, et plus précisément une voiture, comme illustré non limitativement et partiellement sur la . Mais l’équipement ES peut faire partie de n’importe quel système S, et notamment d’un véhicule (terrestre, maritime (ou fluvial), ou aérien), d’un appareil (éventuellement grand public), d’une installation (éventuellement industrielle), ou d’un bâtiment.