INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Dans des conditions normales de fonctionnement d’une pile, le potentiel à la cathode est inférieur à 0,9V par rapport à une électrode normale à hydrogène dite « NHE » (notation 0,9 V /NHE). Néanmoins, dans des conditions accidentelles et transitoires, l’électrode pourrait subir des potentiels plus élevés, jusqu’à 1,6V/NHE.
C’est le cas notamment au démarrage de la pile ou à l’arrêt de la pile, lors desquels la présence de fronts H2/air ou H2/O2 sur une plaque peut engendrer des phénomènes de courant inverse : la partie alimentée de la pile se décharge dans la partie non alimentée de la pile, engendrant localement des potentiels très élevés (conditions d’électrolyse).
Ces phénomènes transitoires peuvent durer plus longtemps si la pile a été mal drainée après son arrêt (présence d’eau résiduelle), et que la température ambiante est très basse : des canaux de distribution peuvent être bloqués par de la glace issue de l’eau résiduelle, ce qui retarde le remplissage et l’homogénéisation du compartiment.
Il est donc nécessaire que les plaques d’interconnexion puissent résister à des potentiels très élevés, sur des durées de plusieurs heures, par rapport à la durée de vie de la pile. Ceci est d’autant plus important pour des piles pour poids lourds.
Pour améliorer les capacités de la couche périphérique du « cloud » sans déployer des quantités massives de ressources informatiques supplémentaires, il est nécessaire de tirer profit des ressources qui sont déjà déployées.
Les appareils IoT (de l’anglais « Internet of Things », en français « l’Internet des objets ») sont une source majeure de ressources informatiques sous-utilisée. Leur nombre augmente de manière exponentielle permettant ainsi de suivre l’évolution des besoins du « cloud computing». Les nœuds IoT sont généralement caractérisés par leur manque de ressources embarquées (calcul, énergie et stockage), leur disponibilité intermittente et leurs défauts. Ces nœuds subissent généralement des interruptions de réseau et des plantages inattendus qui les laissent injoignables pendant de longues périodes. Ces nœuds IoT peuvent également rencontrer des fautes byzantines en raison de caractéristiques bas de gamme ou d'attaques malveillantes.
Pour utiliser des nœuds IoT pour le « cloud computing», il est donc nécessaire de mettre en œuvre un procédé de contrôle des infrastructures des réseaux de communication maillés pour dépasser les défauts des nœuds IoT et ainsi assurer la sécurité et la disponibilité des calculs de tâches à la périphérie du « cloud ».
illustre schématiquement d’un réseau de communication maillé 1, selon un exemple de réalisation particulier et non limitatif de la présente invention.
Le réseau de communication maillé 1 correspond avantageusement à un réseau de type cellulaire, par exemple un réseau cellulaire de téléphonie mobile. Un tel réseau cellulaire est composé d’un ensemble de cellules, chaque cellule correspondant à une zone de couverture géographique d’une antenne de communication (aussi appelée station de base) permettant d’établir des communications radio entre utilisateurs (aussi appelés clients ou usagers, chaque utilisateur étant porteur d’un dispositif de communication mobile) et/ou entre les utilisateurs et le réseau de communication maillé 1. La taille d’une cellule varie et est par exemple comprise entre 1 km et quelques dizaines de kilomètres (par exemple 20 ou 30 kms).
Un utilisateur correspond par exemple à une personne physique portant un dispositif de communication mobile de type téléphone intelligent (de l’anglais « smartphone ») ou une tablette. Selon une variante, un utilisateur correspond à un véhicule embarquant un dispositif de communication de type calculateur, par exemple une unité de contrôle télématique, dite TCU (de l’anglais « Telematic Control Unit »), ou un dispositif de communication mobile de type téléphone intelligent embarqué dans le véhicule et connecté à ce dernier via une liaison filaire (par exemple de type USB (de l’anglais « Universal Serial Bus » ou en français « Bus série universel »)) ou sans fil (par exemple de type Bluetooth® ou Wifi®).
Le réseau de communication maillé 1 met en œuvre par exemple des communications selon la technologie LTE (de l’anglais « Long-Term Evolution » ou en français « Evolution à long terme »), LTE-Avanced (de l’anglais « Long-Term Evolution - Advanced » ou en français « Evolution à long terme avancée »), C-V2X (de l’anglais « Cellular - Vehicle to Everything » ou en français « Cellulaire – Véhicule vers tout ») qui s’appuie sur la 4G et bientôt la 5G, basées sur LTE.
Le réseau de communication maillé 1 est destiné à exécuter des tâches relatives à des fonctions sans état. Ces tâches sont ordonnées par utilisateur au travers de requêtes émises via le réseau de communication maillé 1. L’utilisateur reçoit alors des réponses à ses requêtes via le réseau de communication maillé 1.
La topologie du réseau de communication maillé 1 comprend des nœuds appelés passerelle pour indiquer que ces nœuds correspondent à des passerelles (serveurs) du réseau de communication maillé 1, et des nœuds IoT pour indiquer que ces nœuds correspondent à des appareils IoT.
Selon l’exemple de la , la topologie du réseau de communication maillé 1 a une dorsale entièrement connectée entre six passerelles P1 à P6 et un ensemble de sous-réseaux en étoile dans lesquels chaque passerelle P1 à P6 peut atteindre un groupe de nœuds IoT (représentés par des cercles non référencés). Les cercles non référencés en traits pleins représentent des nœuds IoT qui sont soient en sommeil soient éveillés. Les cercles gris clair représentent des nœuds IoT ou des passerelles en panne, Les cercles en pointillé représentent des nœuds IoT ou des passerelles en défaut. Les traits pleins représentent des liens de connexion viables tandis que les traits en pointillé représentent des liens de connexions en défaut.
Les passerelles P1 à P6 gèrent un grand ensemble de nœuds IoT. Elles sont considérablement moins nombreuses que les nœuds IoT mais plus ingénieuses et plus disponibles que les nœuds IoT. Leur disponibilité est presque complète. Cependant, même si cela peut se produire beaucoup moins souvent que pour les nœuds IoT, les passerelles peuvent subir des coupures de réseau, des plantages inattendus ou des attaques malveillantes. Ces attaques ont un impact plus important dans le cas du réseau de communication maillé 1 car elles refusent alors généralement le service de la passerelle et des appareils IoT dans son sous-réseau.
Ainsi, il est impératif de prévoir un procédé de contrôle du réseau de communication maillé 1 qui gère les défauts des nœuds IoT et des passerelles de manière à assurer une continuité de l’exécution des tâches relatives à des fonctions sans état dans le « cloud ».
La définition d’un tel procédé passe par la définition d’un modèle consensuel pour contrôler le réseau de communication maillé 1.
Un tel modèle consensuel doit (i) garantir la sécurité du système dans les deux défauts byzantins et non byzantins qui incluent le partitionnement du réseau, les retards, l'impossibilité de joindre un nœud et la perte de paquets, (ii) maintenir la disponibilité du service dès qu’au moins une passerelle et trois nœuds IoT sont disponibles, (iii) ne pas dépendre du moment pour synchroniser la topologie et l'exécution des tâches et mettre en œuvre un mécanisme communication intermédiaire asynchrone et (iv) être complété dès qu'une majorité est atteinte et pouvoir compenser la perte de performances causée par des nœuds plus lents.
Les modèles de consensus (algorithmes de consensus) sont nés de la nécessité d'apporter des solutions non triviales pour parvenir à un accord entre plusieurs machines de la manière la plus efficace et la plus fiable possible et renforcer la tolérance aux pannes des systèmes. Ces algorithmes, grâce à l'utilisation de plusieurs processus et mécanismes, garantissent une valeur de sortie unique entre un ensemble de valeurs possibles proposées par différentes machines (nœuds) sur un ensemble de machines (« cluster » en anglais).
Paxos (A.Yousefpour. 2019. All one needs to know about fog computing and related edge computing paradigms: A complete survey. In J. of Syst. Architecture. Elsevier., D.Ongaro. 2014. In search of an understandable consensus algorithm. In 2014 USENIX Annual Technical Conference) est l’un de ces modèles de consensus. Paxos fonctionne en permettant à un groupe de nœuds de parvenir à un accord sur une valeur, en synchronisant ces valeurs et en les rendant apprenables pour tous les nœuds d’un groupe de nœuds. Pour ce faire, Paxos classe les nœuds en trois rôles (proposeur, accepteur et apprenant) ; il est possible qu'un nœud joue plus d'un rôle en même temps. Pour simplifier le comptage des votes et éviter la désynchronisation entre les nœuds lors de la réponse à différentes requêtes simultanées, ce modèle met en œuvre un processus en deux phases : (1) une phase de promesse et, une fois que la majorité des nœuds sont parvenus à un accord sur une valeur, (2) une phase de validation, au cours de laquelle le proposant détermine la réponse finale à une requête et propage le résultat à tous les nœuds du groupe de nœuds pour s'assurer que tout le réseau de communication maillé est synchronisé.
Les deux convertisseurs d’exploitation sont par exemple chacun connecté en amont des interrupteurs de puissance, ce qui permet de ne pas avoir à fermer les interrupteurs de puissance pour les utiliser et donc pour alimenter le réseau de bord, évitant ainsi une procédure de vérification de sécurité du réseau haute tension lorsqu’aucun équipement haute tension du véhicule ne nécessite d’être alimenté. En variante de réalisation, l’un des deux convertisseurs d’exploitation est connecté en entrée en aval des interrupteurs de puissance et l’autre des convertisseurs d’exploitation est connecté en entrée en amont des interrupteurs de puissance. Cette variante permet d’utiliser le convertisseur connecté à la batterie en aval des interrupteurs de puissance, pour précharger les capacités ou inductances en entrée d’un équipement tel qu’un chargeur ou un onduleur de pilotage d’une machine électrique, avant de connecter cet équipement à la batterie. Ainsi on peut se passer d’un système de précharge spécifique, notamment si les interrupteurs de puissance sont des relais de puissance.
Dans une variante de réalisation de l’invention, le système d’alimentation électrique selon l’invention comporte deux convertisseurs d’exploitation, connectés en entrée l’un au premier ensemble de cellules de la batterie et l’autre à un troisième ensemble de cellules de la batterie, le premier ensemble et le troisième ensemble formant une partition d’au moins une partie de la batterie. Dans cette variante, le premier ensemble et le troisième ensemble comportent de préférence chacun une moitié des cellules de la batterie. Un dispositif d’équilibrage permet de décharger chaque moitié de cellules de façon quasi identique, ce dispositif d’équilibrage pouvant être logiciel et consister en une activation de chacun des convertisseurs sur une durée identique, ou de sorte à ce qu’ils fournissent chacun une même quantité d’énergie aux consommateurs du réseau de bord du véhicule. Bien sûr d’autres variantes de réalisation de l’invention sont envisageables, avec par exemple plus de deux convertisseurs d’exploitation, chacun s’alimentant avec toutes les cellules de la batterie ou avec un sous-ensemble de cellules de la batterie, les sous-ensembles pouvant former une partition des cellules de la batterie. Le premier, le deuxième et le troisième ensembles de cellules de la batterie peuvent notamment se superposer entièrement ou deux à deux, ou former une partition de la totalité des cellules de la batterie.
Selon une caractéristique préférée de l’invention, chacun des convertisseurs d’exploitation est apte à fournir une puissance nominale au réseau de bord strictement inférieure à une puissance maximale de consommation du réseau de bord lorsque le véhicule est en phase d’exploitation. Ainsi lorsque les consommateurs du réseau de bord consomment peu d’énergie électrique, on utilise un seul des convertisseurs d’exploitation, consommant peu d’énergie de fonctionnement (car ils sont optimisés dans leur conception pour des petite charges du réseau de bord, ce qui est le cas le plus courant dans l’utilisation d’un véhicule), pour alimenter le réseau de bord. Par exemple les convertisseurs d’exploitation sont dimensionnés pour fournir chacun la moitié de la puissance maximale de consommation du réseau de bord, qui est la puissance électrique d’alimentation du réseau de bord nécessaire au véhicule pour fonctionner dans toutes les conditions. Cette puissance maximale est mesurée par exemple lors d’une phase de roulage où tous les consommateurs du réseau de bord sont activés, et notamment la climatisation, en conditions météorologiques extrêmes. Dans un autre exemple leurs puissances nominales respectives sont comprises entre 50 et 90% de la puissance maximale de consommation du réseau de bord lorsque le véhicule est en phase d’exploitation. Ce sont par exemple des convertisseurs d’exploitation qui peuvent varier de 2kW jusqu’à 4kW (kiloWatt) de puissance nominale. Les limiter à 2kW au lieu de 4kW permet également d’économiser des ressources matérielles tout en assurant la redondance sécuritaire mentionnée plus haut.
Le système d’alimentation électrique selon l’invention comporte en outre préférentiellement un organe de stockage d’énergie électrique connecté au réseau de bord en amont d’un boîtier fusible auquel sont connectés des consommateurs du réseau de bord. Cet organe de stockage d’énergie est par exemple une supercapacité intégrée dans le bloc batterie selon l’invention. Elle permet de diminuer l’amplitude des appels de courant sur le réseau de bord, et de lisser le courant lors de phases transitoires comme notamment un passage en mode veille, en phase d’exploitation ou un changement de convertisseur d’exploitation pour alimenter le réseau de bord. En variante cet organe de stockage d’énergie est une petite batterie sans plomb telle qu’une petite batterie au Lithium.
L’invention concerne aussi un bloc batterie pour véhicule électrique ou hybride, comportant un boîtier logeant un système d’alimentation électrique selon l’invention, le bloc batterie comportant deux bornes de connexion haute tension et une borne de connexion basse tension. En plus des avantages liés au système d’alimentation électrique selon l’invention, le bloc batterie a l’avantage de sécuriser celui-ci, en isolant électriquement les composants haute tension du système d’alimentation électrique du châssis du véhicule, et en les protégeant des chocs. Les convertisseurs d’exploitation et leurs commandes sont notamment protégés dans le bloc batterie, des sollicitations vibratoires et thermiques du compartiment moteur. Eventuellement, lorsque le système d’alimentation électrique selon l’invention comporte un convertisseur d’exploitation en aval des interrupteurs de puissance, celui-ci est disposé en dehors du bloc batterie. Enfin, lorsque le système d’alimentation électrique selon l’invention comporte deux convertisseurs d’exploitation et que l’un est dédié à l’alimentation des systèmes sécuritaires, l’autre étant dédié à l’alimentation de systèmes non sécuritaires du véhicule, le bloc batterie comporte deux connexions basse tension, c’est-à-dire une connexion basse tension pour l’alimentation des systèmes sécuritaires et l’autre pour l’alimentation des systèmes non sécuritaires. Il est à noter que le bloc batterie est par ailleurs connecté à la masse du véhicule, pour y relier l’une des sorties de chaque convertisseur d’exploitation ou de repos.
L’invention concerne encore un procédé de gestion de l’alimentation du réseau de bord d’un véhicule équipé d’un dispositif de supervision du véhicule, apte à gérer la consommation d’équipements du véhicule en phases d’exploitation, le véhicule étant équipé d’un système d’alimentation électrique selon l’invention, et/ou équipé d’un bloc batterie selon l’invention, le procédé comportant des étapes de : - réveil du dispositif de supervision, le dispositif de supervision étant alimenté par le convertisseur de repos, - activation dudit au moins un convertisseur d’exploitation, - fourniture de puissance électrique à au moins un consommateur du réseau de bord du véhicule.
Préalablement à l’étape de réveil, le véhicule est endormi et le dispositif de supervision n’est alimenté que pour recevoir une requête en provenance par exemple d’un équipement du véhicule, d’un serveur externe ou d’une clef de déverrouillage du véhicule. L’activation subséquente du convertisseur d’exploitation correspond au réveil de son unité de contrôle, permettant ainsi le fonctionnement du convertisseur d’exploitation, donc la conversion de courant, dès que la tension du réseau de bord mesurée par l’unité de contrôle est inférieure à une consigne de tension imposée par l’unité de contrôle. Le convertisseur d’exploitation peut ainsi alimenter les consommateurs du réseau de bord, qui comprend le dispositif de supervision du véhicule.
Eventuellement, lorsque la requête est liée à un besoin d’activation d’un équipement haute tension du véhicule, l’étape de fourniture est suivie d’une étape de détection d’une demande d’activation de l’équipement haute tension du véhicule, et d’une étape de fermeture des interrupteurs de puissance suite à l’étape de détection.
Lorsque le système d’alimentation électrique selon l’invention comporte deux convertisseurs d’exploitation, de préférence dans l’étape de fourniture, lorsque chacun des deux convertisseurs d’exploitation est apte à fournir à lui seul la puissance électrique demandée par ledit au moins un consommateur, alors un seul des deux convertisseurs d’exploitation fonctionne simultanément, un premier des deux convertisseurs étant régulé selon une première consigne de tension, et un deuxième des deux convertisseurs étant régulé selon une deuxième consigne de tension, la première consigne de tension alternant entre une valeur haute de tension de consigne et une valeur basse de tension de consigne, la deuxième consigne de tension prenant la valeur basse de tension de consigne quand la première consigne de tension prend la valeur haute de tension de consigne, et inversement prenant la valeur haute de tension de consigne quand la première consigne de tension prend la valeur basse de tension de consigne. La valeur haute de tension de consigne est strictement supérieure à la valeur basse de tension de consigne, ces valeurs haute et basse de tension étant incluses dans la plage de tension nominale du réseau de bord. Par exemple la valeur haute de tension est prise égale à une valeur maximale de la plage de tension nominale du réseau de bord tandis que la valeur basse de tension est prise égale à la valeur minimale de la plage de tension nominale du réseau de bord. Cette alternance permet notamment de solliciter les convertisseurs d’exploitation de façon analogue et donc de prolonger leur durée de vie, et de détecter facilement une défaillance d’un des convertisseurs d’exploitation.
De plus dans l’étape de fourniture, lorsque la puissance électrique demandée par ledit au moins un consommateur est plus importante que la puissance maximale pouvant être fournie par l’un des deux convertisseurs d’exploitation, alors les deux convertisseurs d’exploitation fonctionnent simultanément. Cela permet de sous-dimensionner chacun des convertisseurs d’exploitation par rapport à une consommation de puissance maximale du réseau de bord, comme mentionné plus haut.
Selon une caractéristique préférée du procédé de gestion de l’alimentation du réseau de bord selon l’invention, celui-ci comporte une étape de surveillance d’une tension de la batterie, l’étape de surveillance déclenchant : - lorsque la tension de la batterie devient inférieure à un premier seuil bas, une étape de désactivation dudit au moins un convertisseur d’exploitation, et - lorsque la tension de la batterie devient inférieure à un deuxième seuil bas strictement inférieur au premier seuil bas, une étape de désactivation du convertisseur de repos.
Il est à noter que ces seuils ne sont jamais atteints lors d’une phase d’exploitation ou de repos nominales du véhicule, mais seulement en cas d’une très longue période de repos (plusieurs mois) amenant à une décharge lente mais progressive de la batterie. Ils sont donc définis pour éviter toute décharge profonde de la batterie.
Ces désactivations empêchent le fonctionnement des convertisseurs concernés, leurs unités de contrôle étant endormies mais aptes à recevoir un message permettant leur réveil.
Cette caractéristique supplémentaire permet de prolonger au maximum un niveau de tension minimum dans la batterie, en diminuant la consommation de celle-ci en mode veille, ce qui peut permettre de redémarrer le véhicule sans avoir à brancher un dispositif de redémarrage sur le réseau de bord. Ce dispositif de redémarrage est en effet nécessaire pour réveiller le dispositif de supervision du véhicule et recharger la batterie à partir d’une borne de charge par exemple lorsque la batterie est complètement déchargée.
L’invention concerne enfin un véhicule équipé d’un système d’alimentation électrique selon l’invention, intégré par exemple dans le bloc batterie selon l’invention. Le véhicule comporte de plus un dispositif de supervision apte à gérer la consommation d’équipements du véhicule en phases d’exploitation. Le dispositif de supervision et le système d’alimentation électrique selon l’invention comportent des moyens pour mettre en œuvre le procédé de gestion selon l’invention.
la , représente une vue de détails du gabarit de la , montrant une platine sur laquelle sont fixés des pions de pilotage.
Un gabarit 1 de montage selon l’invention, illustré sur la , permet de monter une charnière sur une porte d’un véhicule automobile, non illustrées.
Comme illustré sur la , le gabarit 1 selon l’invention comprend un cadre 2 qui comporte au moins un logement 3 conçu pour accueillir au moins une charnière de porte, non illustrée. Dans l’exemple décrit, le cadre 2 se présente sous la forme d’une plaque 4 ajourée sensiblement plane, les ajournements définissant le ou les logements 3. Le cadre 2 supporte des moyens d’appui 5 conçus pour positionner le gabarit 1 en appui sur une porte d’un véhicule automobile. Dans l’exemple illustré sur les figures, les moyens d’appui 5 présentent la forme d’au moins un ergot 6 disposé perpendiculairement à la plaque 4 et dimensionnés pour venir en appui, par exemple, sur un côté de la porte.
Le gabarit 1 comprend en outre des moyens de pilotage 7 conçus pour permettre une pluralité de configurations distinctes, chacune permettant une mise en référence géométrique distincte du gabarit 1 sur la porte, lorsque les moyens d’appui 5 sont en appui sur la porte. Chaque configuration est définie pour correspondre, par exemple, à une variante distincte de porte.
Comme illustré sur la , les moyens de pilotage 7 présentent une pluralité de pions 8a, 8b de pilotage mobiles, chacun présentant une position de pilotage et au moins une position d’attente. Dans la position de pilotage le pion 8a permet une mise en référence prédéterminée du gabarit 1, tandis que dans une position d’attente, le pion 8b est rendu inutilisable pour la mise en référence du gabarit 1. Dans l’exemple illustré sur la , le pion 8a qui se trouve dans la position de pilotage est celui qui s’étend suivant un axe parallèle à l’ergot 6 et du même côté de la plaque 4.