Arrière-plan technologique
Le document US6688481 divulgue une grue qui comporte un châssis, un bras télescopique qui est monté articulé sur le châssis et un moteur électrique qui est configuré pour assurer la propulsion de la grue. Dans un mode de réalisation, la grue comporte un système de pile à combustible qui est relié au moteur électrique afin de l’alimenter en énergie électrique. Le système de pile à combustible est disposé sur une partie arrière du châssis du véhicule afin de former un contrepoids.
Une telle machine de manutention n’est pas pleinement satisfaisante, notamment en ce que la disposition précitée du système de pile à combustible ne permet pas de protéger efficacement le réservoir à hydrogène contre les chocs alors que ceux-ci constituent, avec les incendies, les principales causes d’explosion du réservoir.
Résumé
Une idée à la base de l’invention consiste à proposer une machine de manutention comprenant un réservoir destiné à contenir de l’hydrogène et qui offre une sécurité renforcée.
Selon un premier objet, l’invention concerne une machine de manutention comportant :
- un châssis présentant un axe longitudinal médian ;
- un bras de levage monté pivotant sur le châssis ;
- une cabine de conduite qui est fixée au châssis et est positionnée d'un premier côté du châssis par rapport à l'axe longitudinal médian du châssis ;
- un compartiment qui est positionné sous la cabine de conduite ; et
- au moins un réservoir de stockage d’hydrogène qui est logé dans le compartiment.
Ainsi, l’agencement du réservoir dans le compartiment positionné sous la cabine de conduite offre notamment une excellente protection contre les chutes d’objets.
Selon des modes de réalisation, une telle machine de manutention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comporte en outre un circuit d’admission d’air qui comporte une entrée qui est agencée pour prélever de l’air à l’extérieur de la cabine de conduite, une sortie débouchant dans un espace interne de la cabine de conduite et un ventilateur agencé pour faire circuler de l’air depuis l’entrée vers la sortie du circuit d’admission d’air.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comporte un dispositif de mise en surpression qui comprend :
- un capteur de pression configuré pour délivrer un signal de pression représentatif de la pression dans l'espace interne de la cabine de conduite ; et
- une unité de commande qui est configurée pour commander le ventilateur en fonction du signal de pression délivré par le capteur de pression et d'une consigne de pression Cp supérieure à la pression atmosphérique. Ainsi, la cabine de conduite est pressurisée ce qui limite les risques que de l'hydrogène fuitant du réservoir positionné dans le compartiment ne s'introduise dans la cabine de conduite jusqu'à atteindre des conditions explosives.
Selon un mode de réalisation, la consigne de pression Cp est comprise entre 10 et 100 Pa relatif.
Selon un mode de réalisation, l’entrée du circuit d’admission d’air est positionnée à une hauteur supérieure à 1,50 m. Ceci limite les risques que de l’hydrogène ayant fuité du réservoir ne s’introduise dans l’espace interne de la cabine de conduite par le circuit d’admission d’air et, à tout le moins, permet de le diluer lors de sa montée depuis le réservoir vers l’entrée du circuit d’admission.
Selon un mode de réalisation, l'entrée du circuit d'admission d'air est positionnée à proximité d'un sommet de la cabine de conduite ou au-dessus de celle-ci.
Selon un mode de réalisation, le compartiment comporte une bouche d’entrée d’air et une sortie d’évacuation d’air. Ceci permet un balayage du compartiment avec un flux d’air.
Selon un mode de réalisation, la bouche d’entrée d’air est positionnée à l’avant du compartiment.
Selon un mode de réalisation, la sortie d’évacuation d’air est formée dans une paroi latérale du compartiment.
Selon un mode de réalisation, la sortie d’évacuation d’air est positionnée par rapport à la cabine de conduite, du l’autre côté du châssis. Ceci permet d’éloigner les éventuelles fuites d’hydrogène de la machine de manutention.
Selon un mode de réalisation avantageux, la sortie d’évacuation d’air est positionnée par rapport à la cabine de conduite transversalement à l’opposé de l’entrée du circuit d’admission d’air.
Selon un mode de réalisation, le compartiment comporte un ventilateur configuré pour assurer un flux d’air forcé dans le compartiment, de la bouche d’entrée d’air vers la sortie d’évacuation d’air. Ceci permet un balayage du compartiment avec un flux d’air forcé, ce qui diminue encore davantage les risques que l’atmosphère à intérieur du compartiment n’atteigne des conditions explosives.
Selon un mode de réalisation, le compartiment comporte une paroi supérieure qui comprend une portion qui est inclinée avec une pente constante ou strictement croissante de façon à monter en direction de la sortie d’évacuation d’air. Ceci permet d’éviter la création de poches de gaz à l’intérieur du compartiment.
Selon un mode de réalisation, la portion qui est inclinée est une portion latérale externe de la paroi supérieure.
Selon un mode de réalisation, la paroi supérieure du compartiment est divisé par une ligne diagonale en une portion arrière latérale externe et une portion avant latérale interne, la portion arrière latérale externe étant inclinée avec une pente constante ou strictement croissante de manière à remonter longitudinalement de l’avant vers l’arrière et transversalement de l’intérieur vers l’extérieur et la portion avant latérale interne étant disposée horizontalement.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comporte, un ouvrant monté articulé à l’arrière de la cabine de conduite, ledit ouvrant étant monté articulé sur la cabine de conduite le long d’un bord inférieur dudit ouvrant ou le long d’un bord latéral externe qui est positionné du même côté que la sortie d’évacuation d’air du compartiment.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comprend un dispositif de détection et de gestion d’incendie qui comporte une unité de contrôle et au moins un capteur choisi parmi :
- un capteur de température configuré pour délivrer un signal représentatif de la température du réservoir;
- un capteur de pression configuré pour délivrer un signal représentatif de la pression régnant à l’intérieur du réservoir ;
- un capteur de température configuré pour délivrer un signal représentatif de la température régnant dans le compartiment ; et
- un capteur d’opacité configuré pour délivrer un signal représentatif de l’opacité du milieu gazeux à l’intérieur du compartiment;
l’unité de contrôle étant configurée pour :
- comparer une valeur délivrée par l’au moins un capteur à une valeur seuil ;
- détecter un risque d’incendie lorsque la valeur délivré par l’au moins un capteur est supérieure ou égale à ladite valeur seuil ; et
- commander la fermeture d’une vanne d’arrêt associée au réservoir en réponse à la détection d’un risque d’incendie.
Un tel dispositif de détection et de gestion d’incendie permet ainsi de limiter les risques d’explosion et/ou qu’un incendie continue à être alimenté avec de l’hydrogène provenant du réservoir alors qu’un risque d’incendie a été détecté.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comporte un dispositif de détection et de gestion de fuite comprenant :
- un capteur de pression configuré pour délivrer un signal représentatif de la pression régnant à l’intérieur du réservoir ;
- un capteur d’hydrogène configuré pour délivrer un signal représentatif d’une concentration en hydrogène à l’intérieur du compartiment; et
- une unité de contrôle qui est configurée pour :
- traiter le signal délivré par le capteur de pression et déterminer une valeur ∆P représentative d’un gradient de pression par unité de temps dans le réservoir;
- comparer chacune des valeurs parmi la valeur ∆P et une valeur délivrée par le capteur de pression avec au moins une valeur seuil respective ;
- détecter une fuite en fonction desdites comparaisons ; et
- commander un ventilateur qui est configuré pour assurer un flux d’air forcé dans le compartiment en réponse à la détection d’une fuite.
Un tel dispositif de détection et de gestion de fuite est particulièrement avantageux en ce qu’il permet de détecter de nombreux cas de fuite et de minimiser les risques que ces fuites génèrent un incendie ou une explosion.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comporte un caisson dans lequel sont logés une pile à combustible raccordée au réservoir, un échangeur de chaleur air-liquide configuré pour refroidir la pile à combustible et un ventilateur associé audit échangeur de chaleur.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comporte un dispositif de gestion de la ventilation dans ledit caisson comportant :
- un capteur de température configuré pour délivrer un signal représentatif de la température d’un fluide caloporteur circulant dans l’échangeur de chaleur ;
- un capteur d’hydrogène qui est configuré pour délivrer un signal représentatif d’une concentration en hydrogène à l’intérieur du caisson ; et
- une unité de contrôle qui est configurée pour :
- commander le ventilateur associé à l’échangeur de chaleur en fonction du signal délivré par le capteur de température et/ou en fonction du signal délivré par le capteur d’hydrogène.
Selon un mode de réalisation, le réservoir est un réservoir d’hydrogène sous pression adapté au stockage de l’hydrogène à une pression maximale comprise entre 300 et 700 bars, par exemple de l’ordre de 350 bars. Selon un autre mode de réalisation, le réservoir est un réservoir de stockage de l’hydrogène sous forme d’hydrures métalliques.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comporte en outre un équipement consommateur d’hydrogène qui est raccordé au réservoir et qui est choisi parmi une pile à combustible et un moteur à combustion interne à hydrogène.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comprend un caisson qui est fixé au châssis et est disposé d’un deuxième côté du châssis, opposé au premier côté, par rapport à l’axe longitudinal médian et l’équipement consommateur d’hydrogène est logé dans le caisson. Une telle disposition est avantageuse en ce que, d’une part, elle permet de positionner l’équipement consommateur d’énergie à distance du conducteur, ce qui augmente sa sécurité, et, d’autre part, permet de séparer l’équipement consommateur d’hydrogène du réservoir, ce qui limite les risques d’incendie dudit réservoir.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comprend au moins un moteur électrique qui est configuré pour déplacer la machine de manutention ou actionner le dispositif de manutention de charge et l’équipement consommateur d’hydrogène est une pile à combustible qui est configurée pour générer de l'énergie électrique destinée à alimenter le moteur électrique.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention comporte un dispositif de refroidissement permettant de refroidir la pile à combustible, ledit dispositif de refroidissement comportant un circuit de refroidissement équipé d’un échangeur de chaleur, et étant logé dans le caisson.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de manutention de charge comporte un bras de levage qui s’étend dans un plan longitudinal entre le caisson et la cabine de conduite et qui est monté articulé sur le châssis selon un axe de pivotement P transversal.
Selon un mode de réalisation, le bras de levage est un bras télescopique.
Selon un mode de réalisation, la machine de manutention est un chariot télescopique.
Par convention, la direction « longitudinale » de la machine de manutention correspond à son orientation avant-arrière. Par ailleurs, les termes « arrière » et « avant », respectivement désignés AV et AR sur les figures, sont utilisés pour définir la position relative d’un élément par rapport à un autre selon la direction longitudinale. L’axe longitudinal médian, désigné X sur les figures, est un axe orienté selon la direction longitudinale et passant par le milieu des essieux avant et arrière de la machine de manutention. La direction « transversale » est orientée perpendiculairement à la direction longitudinale.
En référence aux figures 1 et 2, on décrit une machine de manutention 1. La machine de manutention 1 comporte un châssis 2 et un dispositif de manutention de charge, ici un bras de levage 3, qui est monté mobile sur le châssis 2.
Le châssis 2 est mobile. Pour ce faire, la machine de manutention 1 comporte deux essieux, un essieu avant 4 et un essieu arrière 5, qui sont chacun montés sur le châssis 2 selon un axe transversal et sont chacun équipés de deux roues, l'une à gauche et l'autre à droite.
Dans le mode de réalisation représenté, le châssis 2 comporte une paire de deux longerons 6, 7, visibles sur la . Les longerons 6, 7 sont des pièces métalliques, globalement planes, parallèles entre elles, qui s'étendent parallèlement à l'axe longitudinal médian X, respectivement de part et d'autre dudit axe longitudinal médian X.
Le bras de levage 3 s'étend dans un plan longitudinal qui est, de préférence, médian, c'est-à-dire que l'axe longitudinal médian X est inclus dans ce plan. Le bras de levage 3 est articulé aux deux longerons 6, 7, entre ceux-ci, de façon à être mobile à pivotement par rapport aux deux longerons 6, 7 autour d'un axe de pivotement P, transversal. Le bras de levage 3 peut être réalisé de différentes manières, notamment sous la forme de plusieurs sections télescopiques Dans ce cas, la machine de manutention 1 peut notamment être un chariot télescopique. En variante, le bras de levage 3 se présente sous la forme d'un bras de longueur fixe. Une extrémité du bras de levage 3, opposée à l'axe de pivotement P, peut porter un outil de travail 8 ou un porte-outil modulaire susceptible de recevoir des outils de travail 8 de plusieurs types. Par outil de travail 8, on désigne par exemple une paire de fourches, un godet, un treuil, une pince, etc.
La machine de manutention 1 comporte un ou plusieurs actionneurs linéaires, non représentés, tels que des vérins hydrauliques, qui sont chacun montés articulés, d'une part, sur le bras de levage 3 et, d'autre part, sur le châssis 2 de la machine de manutention 1, ce qui permet de faire pivoter le bras de levage 3 par rapport au châssis 2. Les vérins hydrauliques sont raccordés à un circuit hydraulique équipé d’une pompe hydraulique 9, visible sur la . Dans le mode de réalisation représenté, la pompe hydraulique 9 est entraînée par un moteur, tel qu’un moteur électrique 10. La pompe hydraulique 9 ainsi que le moteur électrique 10 sont ici logés dans le châssis 2, entre les deux longerons 6, 7 mais peuvent être positionnés à d’autres emplacements.
Par ailleurs, la machine de manutention 1 comporte une cabine de conduite 11 définissant un espace interne dans lequel un conducteur peut prendre place et qui est notamment équipée d’un siège, non représenté, et d’équipements de pilotage de la machine de manutention 1. La cabine de conduite 11 est positionnée, d’un premier côté de l’axe longitudinal médian X, sur le côté gauche dans le mode de réalisation représenté, et entre l’essieu avant 4 et l’essieu arrière 5. La cabine de conduite 11 est fixée au châssis 2 et plus particulièrement à l’un des longerons 7 de celui-ci.
La machine de manutention 1 comporte, en outre, un caisson 12, visible sur la , qui est positionné par rapport à la cabine de conduite 11, de l’autre côté de l’axe longitudinal médian X de la machine de manutention 1. Le caisson 12 est fixé à l’autre des longerons 6. Le caisson 12 et la cabine de conduite 11 sont donc positionnés de part et d’autre de la paire de longerons 6, 7.
La machine de manutention 1 comporte également un compartiment 15 dans lequel sont logés un ou plusieurs réservoirs 16 destinés à stocker de l'hydrogène. Le compartiment 15 est positionné sous la cabine de conduite 11, entre l’essieu avant 4 et l’essieu arrière 5.
Le réservoir 16 est, par exemple, adapté pour stocker l'hydrogène à l'état gazeux à une pression maximale comprise entre 300 et 700 bars, par exemple de l'ordre de 350 bars. Selon un autre mode de réalisation, le réservoir 16 est adapté pour stocker l'hydrogène à l'état solide sous forme d'hydrures métalliques. Le réservoir 16 est associé à une vanne d’arrêt 18, visible sur la , qui permet d’empêcher l’hydrogène de s’échapper du réservoir 16.
Les réservoirs 16 sont reliés à une pile à combustible 17, également visible sur la , par un circuit d'hydrogène. Sur la , la pile à combustible 17 est logée dans le caisson 12.
Un circuit d’hydrogène est illustré, à titre d’exemple, sur la . Le circuit d’hydrogène comporte une ligne de remplissage 54 qui est équipée d’une goulotte 55 destinée à recevoir un pistolet de remplissage d’une station de ravitaillement en hydrogène. La ligne de remplissage 54 raccorde la goulotte 55 à un dispositif de régulation du flux d’hydrogène 56 associé à chacun des réservoirs 16 au travers d’une valve anti-retour 57. Chaque dispositif de régulation du flux d’hydrogène 56 comporte notamment une vanne d’arrêt 18.
Le circuit d’hydrogène comporte également une ligne d’alimentation 58 destinée à conduire l’hydrogène des réservoirs 16 vers la pile à combustible 17. La ligne d’alimentation 58 comporte un filtre 59 ainsi qu’un régulateur de pression 60 qui permet de diminuer la pression afin d’alimenter la pile à combustible 17 avec de l’hydrogène présentant une pression compatible avec son fonctionnement, c’est-à-dire inférieure à celle à laquelle il est stocké dans les réservoirs 16. Par convention, la portion de la ligne d’alimentation 58 qui est disposée en amont du régulateur de pression 60 est désignée portion haute pression tandis que la portion disposée en aval de celui-ci est désignée portion basse pression. Par ailleurs, le circuit d’hydrogène comporte un circuit de vidange 61 qui permet de vider le contenu des réservoirs 16 notamment en cas d’urgence. Pour ce faire, le circuit de vidange 61 est raccordé à une vanne de dégazage 62 associée à chacun des réservoirs 16.
Le circuit d’hydrogène comporte également un circuit limiteur de pression 63 qui est raccordé à la portion basse pression et qui est équipé d’un dispositif de limitation de pression 64 qui est configuré pour évacuer l’hydrogène circulant dans la portion basse pression lorsque sa pression est supérieure à une pression de tarage, ce qui permet de protéger la pile à combustible 17.
Par ailleurs, la portion basse pression est également équipée d’une vanne 65 à commande manuelle et d’un dispositif de connexion 66 permettant de raccorde la pile à combustible 17 à la portion basse pression de la ligne d’alimentation 58.
De manière connue en soi, la pile à combustible 17 est le siège d'une réaction d'oxydo-réduction qui transforme l'hydrogène provenant du réservoir et l'oxygène de l'air apporté par un compresseur en électricité, en eau et en chaleur. Aussi, la machine de manutention 1 comporte un dispositif de refroidissement 20, visible sur la , visant à refroidir la pile à combustible 17. Le dispositif de refroidissement 20 est également logé à l’intérieur du caisson 12. Le dispositif de refroidissement 20 comporte un circuit de refroidissement équipé d’un échangeur de chaleur 21 air-liquide. Il comporte en outre un ventilateur 22 qui est associé à l’échangeur de chaleur 21 et qui permet ainsi d’améliorer encore davantage les performances du dispositif de refroidissement 20. Le caisson 12 comporte également une bouche d’entrée d’air, non représentée, qui est avantageusement ménagée à l’avant dudit caisson 12 ainsi qu’une bouche d’évacuation d’air, également non représentée, qui est avantageusement ménagée à l’arrière du caisson 12, ce qui permet à l’air de circuler au travers du caisson 12.
Par ailleurs, la machine de manutention 1 comporte au moins un moteur, tel qu’un moteur électrique 13, 14, par exemple, qui est configuré pour assurer le déplacement de la machine de manutention 1. Dans le mode de réalisation représenté sur la , la machine de manutention 1 comporte deux moteurs électriques 13, 14 assurant son déplacement. Chaque moteur électrique 13, 14 est accouplé à l’un des essieux avant 4 ou arrière 5 par l’intermédiaire d’un dispositif de transmission.
La machine de manutention 1 comporte un dispositif de stockage d'énergie électrique comprenant une ou plusieurs batteries 19 et/ou un ou plusieurs supercondensateurs. Les bornes des batteries 19 et/ou des supercondensateurs sont raccordées au(x) moteur(s) électrique(s) 10, 13, 14 en parallèle de la pile à combustible 17.
La machine de manutention 1 comporte, en outre, un équipement électronique de puissance, non illustré, qui comporte notamment un convertisseur de tension DC/DC qui est raccordé, d'un côté, à la pile à combustible 17 et de l'autre côté aux moteurs électriques 10, 13, 14 et au dispositif de stockage de l'énergie électrique, ici les batteries 19. Le convertisseur de tension DC/DC permet de convertir le niveau de tension délivré par la pile à combustible 17 au niveau de tension requis par les moteurs électriques 10, 13, 14 et les batteries 19. Des moyens de contrôle, également non illustrés, sont configurés pour piloter la pile à combustible 17, les moteurs électriques 10, 13, 14 ainsi que le convertisseur de tension DC/DC en fonction des signaux de commande délivrés par des équipements de commande de la machine de manutention 1, tels qu'une pédale d'accélérateur et/ou un joystick de commande, notamment.
Dans un autre mode de réalisation, non représenté, le moteur qui est configuré pour assurer le déplacement de la machine de manutention 1 n’est pas un moteur électrique mais un moteur à combustion interne à hydrogène. De tels moteurs sont généralement désignés par le sigle HICE pour « Hydrogen Internal Combustion Engine » en langue anglaise. Dans ce cas, le moteur à combustion interne à hydrogène peut notamment être disposé, à la place de la pile à combustible 17 du mode de réalisation des figures 1 et 2, c’est-à-dire dans le caisson 12.
La machine de manutention 1 est avantageusement équipée de moyens permettant de protéger le conducteur qui est installé dans la cabine de conduite 11 en cas de fuite d’hydrogène. Elle comporte notamment des moyens ayant pour fonction d’éviter, ou tout du moins de limiter les risques, que de l’hydrogène ne soit présent dans l’espace interne de la cabine de conduite 11 dans des conditions explosives.
Pour ce faire, la machine de manutention 1 est équipée d’un circuit d’admission d’air qui comporte une entrée 23, visible de manière schématique sur la , qui est agencée pour prélever de l’air à l’extérieur de la cabine de conduite 11, une sortie 24 débouchant dans l’espace interne de la cabine de conduite 11 ainsi qu’un ventilateur 25, visibles sur la , permettant de faire circuler de l’air depuis l’entrée 23 vers la sortie 24 du circuit d’admission d’air. Comme décrit de manière détaillée par la suite, l’entrée 23 du circuit d’admission d’air est positionnée à distance des équipements, tels que les réservoirs 16, susceptibles d’être à l’origine de fuites d’hydrogène.
Selon un mode de réalisation avantageux, le circuit d’admission d’air est associé à un dispositif de mise en surpression de l’espace interne de la cabine de conduite 11. Le dispositif de mise en surpression comporte un capteur de pression 26 qui est placé dans l’espace interne de la cabine de conduite 11 et qui est configuré pour délivrer un signal de pression représentatif de la pression régnant à l’intérieur de la cabine de conduite 11 ainsi qu’une unité de commande 27 qui est connectée audit capteur de pression 26. L’unité de commande 27 est configurée pour commander le ventilateur 25 en fonction du signal de pression délivré par le capteur de pression 26 et d’une consigne de pression Cp qui est supérieure à la pression atmosphérique. Une telle surpression de la cabine de conduite 11 limite ainsi le risque que d’éventuelles fuites d’hydrogène provenant des réservoirs 16 positionnés dans le compartiment 15 pénètrent dans la cabine de conduite 11. La valeur de la consigne de pression Cp est, de préférence, comprise entre 10 et 100 Pa relatif et, par exemple, de l'ordre de 20 Pa relatif.
La cabine de conduite 11 est avantageusement équipée de joints d’étanchéité, notamment entre les ouvrants et leurs encadrements respectifs, de sorte à faciliter sa pressurisation.
Par ailleurs, le compartiment 15 est équipé de moyens permettant d’assurer un balayage dudit compartiment 15 par un flux d’air afin d’évacuer l’hydrogène de celui-ci en cas de fuite. Pour ce faire, le compartiment 15 présente une bouche d’entrée d’air 28 qui est, de préférence, ménagée à l’avant du compartiment 15 et qui permet d’alimenter en air le compartiment 15.
Dans le mode de réalisation de la , le balayage dudit compartiment 15 est assuré par un flux d’air naturel tandis que dans celui de la , il est assuré par un flux d’air forcé. En d’autres termes, dans le mode de réalisation de la , le compartiment 15 comporte également un ventilateur 29 permettant d’assurer la circulation d’air.
Comme représenté sur la , le compartiment 15 comporte une sortie d’évacuation d’air 30 qui est formée dans l’une des parois latérales du compartiment 15, ici la paroi latérale externe 31, c’est-à-dire celle qui définit le côté gauche du compartiment 15 lorsque la cabine de conduite 11 est positionnée à gauche du châssis 2. La sortie d’évacuation d’air 30 est positionnée dans une portion arrière de ladite paroi latérale externe 31 et à proximité de la paroi supérieure 32 du compartiment 15.
De manière avantageuse, la paroi supérieure 32 du compartiment 15 présente une géométrie qui permet d’éviter la création de poches de gaz dans le compartiment 15 et de diriger le flux d’air vers la sortie d’évacuation d’air 30. Pour ce faire, la paroi supérieure 32 comporte une portion arrière latérale externe 33 qui est inclinée avec une pente constante ou strictement croissante de manière à remonter longitudinalement de l’avant vers l’arrière et transversalement de l’intérieur vers l’extérieur. Dans le mode de réalisation représenté, la paroi supérieure 32 est, en projection dans un plan horizontal, de forme rectangulaire et est divisée en deux portions, à savoir la portion arrière latérale externe 33 précitée et une portion avant latérale interne 34, par une ligne diagonale qui s’étend entre le sommet avant externe et le sommet arrière interne de ladite paroi supérieure 32. Dans le mode de réalisation représenté, la portion avant latérale interne 34 est disposée horizontalement, ce qui permet de faciliter la construction de la paroi supérieure 32 et plus généralement du compartiment 15.
Comme illustré également sur la , l’entrée 23 du circuit d’admission d’air est positionnée, par rapport à la cabine de conduite 11, transversalement à l’opposé de la sortie d’évacuation d’air 30 du compartiment 15. Dès lors, lorsque la sortie d’évacuation d’air 30 du compartiment 15 est formée sur la paroi latérale externe 31 du compartiment 15, comme dans le mode de réalisation représenté, l’entrée 23 du circuit d’admission d’air est positionnée au-dessus du châssis 2. De préférence, l’entrée 23 du circuit d’admission d’air est positionnée à une hauteur supérieure à 1,50 m, par exemple à proximité du sommet de la cabine de conduite 11. Une telle disposition limite les risques que de l’hydrogène ayant fuité des réservoirs 16 ne s’introduise dans l’espace interne de la cabine de conduite 11 par le circuit d’admission d’air ou pour le moins le dilue.
Selon une réalisation avantageuse, afin de limiter encore davantage les risques que de l’hydrogène ayant fuité des réservoirs 16 ne s’introduise dans l’espace interne de la cabine de conduite 11, un déflecteur 35, illustré sur la , est disposé sous l’entrée 23 du circuit d’admission d’air. Le déflecteur 35 présente une forme annulaire qui s’étend radialement tout autour d’un conduit 36 du circuit d’admission d’air qui est raccordé à l’entrée 23. Le déflecteur 35 est, de préférence, bombé et disposé de manière que sa face convexe soit dirigée vers le sol. Ainsi, le déflecteur 35 permet de diriger, un flux de gaz remontant le long du conduit 36 (et par conséquent susceptible de comporter de l’hydrogène qui est plus léger que l’air) radialement vers l’extérieur par rapport à l’axe dudit conduit 36, ce qui l’éloigne de l’entrée 23.
Selon des modes de réalisation, illustrés sur les figures 6 et 7, la cabine de conduite 11 comporte, à l’arrière, un ouvrant 37. De manière avantageuse, l’ouvrant 37 présente un sens d’ouverture permettant de limiter les risques que de l’hydrogène ayant fuité des réservoirs 16 et s’échappant du compartiment 15 par la sortie d’évacuation d’air 30 ne s’introduise dans l’espace interne de la cabine de conduite 11.
Pour ce faire, dans le mode de réalisation de la , l’ouvrant 37 est monté articulé sur la cabine de conduite 11 par l’intermédiaire d’un axe d’articulation 38 qui est positionné le long du bord inférieur dudit ouvrant 37. En outre, dans sa position ouverte représentée sur la , l’ouvrant 37 présente une inclinaison telle que le bord supérieur de l’ouvrant 37 est positionné vers l’arrière par rapport à son bord inférieur. Dès lors, le flux de gaz remontant le long de l’ouvrant 37 s’éloigne de la cabine de conduite 11.
Dans le mode de réalisation de la , l’ouvrant 37 est monté articulé sur la cabine de conduite 11 par l’intermédiaire d’un axe d’articulation 39 qui est positionné le long d’un bord latéral externe, dudit ouvrant 37, qui est positionné du même côté que la sortie d’évacuation d’air 30, c’est-à-dire le gauche dans le mode de réalisation représenté. Ceci permet également, en cas de fuite d’hydrogène, de limiter la quantité d’hydrogène susceptible de pénétrer dans l’espace interne de de la cabine de conduite 11, lorsque l’ouvrant 37 est ouvert.
Selon un mode de réalisation avantageux, la machine de manutention 1 est également équipée d’un dispositif de détection et de gestion d’incendie 40, illustré schématiquement sur la . Le dispositif de détection et de gestion d’incendie 40 comporte une pluralité de capteurs décrits ci-dessous et permettant chacun de délivrer un paramètre susceptible d’être modifié lorsqu’un incendie se déclare.
Dans le mode de réalisation représenté, le dispositif de détection et de gestion d’incendie 40 comporte :
- un capteur de température 41, associé à chacun des réservoirs 16, configuré pour délivrer un signal représentatif de la température dudit réservoir 16 ;
- un capteur de pression 42, associé à chacun des réservoirs 16, configuré pour délivrer un signal représentatif de la pression régnant à l’intérieur dudit réservoir 16 ;
- un capteur de température 43, disposé dans un ou plusieurs des espaces fermés de la machine de manutention 1, à savoir le compartiment 15, le caisson 12, la cabine de conduite 11, et configuré pour délivrer un signal représentatif de la température régnant dans ledit espace fermé ; et
- un capteur d’opacité 44 ou opacimètre, disposé dans un ou plusieurs des espaces fermés précités, et configuré pour délivrer un signal représentatif de l’opacité du milieu gazeux à l’intérieur dudit espace fermé.
Dans d’autres modes de réalisation, le dispositif de détection et de gestion d’incendie 40 peut ne comporter qu’une partie des capteurs précités ou bien au contraire des capteurs additionnels.
Les capteurs 41, 42, 43, 44 précités sont connectés à une unité de contrôle 45 qui compare chacune des mesures délivrées par ces capteurs 41, 42, 43, 44 avec une valeur seuil respective.
Dès qu’au moins une des mesures atteint ou dépasse la valeur seuil correspondante, l’unité de contrôle 45 détecte un risque d’incendie.
Ainsi, l’unité de contrôle 45 compare chaque mesure de température délivrée par les capteurs de température 41, 43 à une valeur seuil de température et détecte un risque d’incendie lorsque la mesure de température est supérieure ou égale à ladite valeur seuil de température. L’unité de contrôle 45 compare également la mesure de pression délivrée par chaque capteur de pression 42 à une valeur seuil de pression. De manière alternative ou complémentaire, l’unité de contrôle 45 est configurée pour traiter les signaux délivrés par le capteur de pression 42 et en déduire une valeur ∆P représentative d’un gradient de pression par unité de temps dans chaque réservoir 16 puis la compare à une valeur seuil de gradient de pression. L’unité de contrôle 45 détecte un risque d’incendie, c’est-à-dire une anomalie symptomatique d’un incendie, lorsque la mesure de pression est supérieure ou égale à ladite valeur seuil de pression et/ou que la valeur ∆P est supérieure à la valeur seuil de gradient de pression. Notons toutefois que d’autres phénomènes peuvent également conduire à une élévation de pression, tel qu’une déformation mécanique du réservoir 16.. De même, l’unité de contrôle 45 compare chaque valeur d’opacité du milieu gazeux délivrée par le capteur d’opacité 44 à une valeur seuil d’opacité et détecte un risque d’incendie lorsque la mesure d’opacité est supérieure à ladite valeur seuil d’opacité.
En réponse à la détection d’un risque d’incendie, l’unité de contrôle 45 commande la fermeture de la vanne d’arrêt 18 associée à chaque réservoir 16. Ceci permet d’isoler le circuit hydrogène et de limiter ainsi les risques d’explosion et/ou que l’incendie continue à être alimenté avec de l’hydrogène provenant des réservoirs 16 alors qu’un risque d’incendie a été détecté.
Par ailleurs, selon un mode de réalisation, les réservoirs 16 sont associés à des système de sécurité par thermofusible (désigné par le sigle TPRD pour « Thermal Pressure Relief Device » en langue anglaise) permettant de décharger rapidement les réservoirs 16 vers l’extérieur de la machine de manutention 1, lorsque le fusible thermique a fondu.
L’unité de contrôle 45 peut également être configurée pour transmettre un signal d’alerte, visuel ou sonore, au conducteur l’informant qu’un risque d’incendie a été détecté et/ou que la machine de manutention 1 a été sécurisée par une action de fermeture de la vanne d’arrêt 18. Le signal d’alerte est, par exemple, un message qui est affiché sur un tableau de bord 46 de la machine de manutention 1.
De manière alternative ou additionnelle, la machine de manutention 1 comporte, en outre, un dispositif de détection et de gestion de fuite 47 qui est représenté schématiquement sur la .
Le dispositif de détection et de gestion de fuite 47 comporte également un capteur de pression 42, associé à chacun des réservoirs 16, configuré pour délivrer un signal représentatif de la pression régnant à l’intérieur dudit réservoir 16. Le dispositif de détection et de gestion de fuite 47 comporte également au moins un capteur d’hydrogène qui est positionné dans le compartiment 15 et qui est configuré pour délivrer un signal représentatif d’une concentration en hydrogène à l’intérieur du compartiment 15.
Le dispositif de détection et de gestion de fuite 47 comporte également une unité de contrôle 49 qui peut être différente ou identique à l’unité de contrôle 45 du dispositif de détection et de gestion d’incendie 40. L’unité de contrôle 49 est connectée aux capteurs de pression 42 et au capteur d’hydrogène 48. L’unité de contrôle 49 est configurée pour traiter les signaux délivrés par les capteurs de pression 42 et en déduire une valeur ∆P représentative d’un gradient de pression par unité de temps dans chaque réservoir 16. La valeur ∆P peut indifféremment être calculée en unité de pression par unité de temps ou en quantité de matière molaire ou massique par unité de temps.
Selon un mode de réalisation non représenté, le dispositif de détection et de gestion de fuite 47 peut également comprendre un ou plusieurs capteurs de pression configuré pour délivrer un signal représentatif de la pression régnant dans la partie basse pression ou haute pression de la ligne d’alimentation 58. Pour détecter une fuite dans la ligne d’alimentation, l’unité de contrôle 49 est configurée pour fermer la vanne d’arrêt 18 de chacun des réservoirs et traiter les signaux délivrés par lesdits capteurs de pression et en déduire une valeur ∆P représentative d’un gradient de pression par unité de temps dans la ligne d’alimentation 58 lorsque la vanne d’arrêt 18 est fermée.
L’unité de contrôle 49 est également configurée pour délivrer un signal de commande au ventilateur 29 positionné dans le compartiment 15, dans le mode de réalisation de la , ainsi que pour délivrer un signal de commande à la vanne d’arrêt 18 associée à chaque réservoir 16. Le ventilateur 29 ainsi que la ou les vannes d’arrêts 18 sont commandés en fonction, d’une part, de la mesure de concentration d’hydrogène C(H2) délivré par le capteur d’hydrogène 48 et, d’autre part, de la valeur ∆P représentative d’un gradient de pression par unité de temps dans chaque réservoir 16 et/ou dans la ligne d’alimentation 58.
Selon un mode de réalisation particulier, l’unité de contrôle 49 compare la mesure de concentration d’hydrogène C(H2) à deux valeurs seuils de concentration C1, C2 avec C1 < C2 < LIE et LIE : la limite inférieure d’inflammabilité de l’hydrogène, à savoir 4,1% en volume. A titre d’exemple, C1= 0,5% en volume et C2= 2% en volume.
De même, l’unité de contrôle 49 compare la valeur ∆P représentative d’un gradient de pression par unité de temps dans chaque réservoir à deux seuils de gradient de pression ∆P1 et ∆P2 avec ∆P1<∆P2.
Dès lors qu’au moins l’une des deux inégalités suivantes est respectée : C2 ≥ C(H2) ≥ C1 et P2 ≥ ∆P ≥ ∆P1, l’unité de contrôle 49 commande le ventilateur 29 avec une première vitesse de consigne V1 tant que C(H2) < C2 et que ∆P < ∆P2. En outre, dès lors qu’au moins l’une des deux inégalités suivantes est respectée C(H2) > C2 et ∆P > ∆P2, l’unité de contrôle commande la ventilateur 29 avec une deuxième vitesse de consigne V2 qui est supérieure à V1 et commande la fermeture de chaque vanne d’arrêt 18. Par ailleurs, l’unité de contrôle 49 maintient le ventilateur 29 en fonctionnement tant que les deux inégalités suivantes ne sont pas simultanément respectées C(H2) < C1 et ∆P < ∆P1.
L’unité de contrôle 49 peut également être configurée pour transmettre un signal d’alerte, visuel ou sonore, au conducteur l’informant qu’une fuite a été détectée dès lors que C(H2) ≥ C1 et/ou ∆P ≥ P1. Le signal d’alerte est, par exemple, un message qui est affiché sur un tableau de bord de la machine de manutention 1.
La illustre schématiquement un dispositif de gestion 50 de la ventilation de l’espace dans lequel est logée la pile à combustible 17, ici le caisson 12. Ce dispositif de gestion 50 commande le ventilateur 22 qui est associé à l’échangeur de chaleur 21 du circuit de refroidissement de la pile à combustible 17. Le dispositif de gestion 50 comporte une unité de contrôle 51, un capteur de température 52 délivrant un signal représentatif de la température du fluide caloporteur circulant dans l’échangeur de chaleur 21 ainsi qu’au moins un capteur d’hydrogène 53 qui est configuré pour délivrer un signal représentatif d’une concentration en hydrogène à l’intérieur du caisson 12.
L’unité de contrôle 51 compare la mesure de concentration d’hydrogène C(H2) à deux valeurs seuils de concentration C’1, C’2 avec C’1 < C’2 < LIE et LIE : la limite inférieure d’inflammabilité de l’hydrogène, à savoir 4,1% en volume. A titre d’exemple, C’1= 0,5% en volume et C’2= 2% en volume.
Tant que C(H2) < C’1, l’unité de contrôle 51 commande le ventilateur 22 en fonction de la mesure de température du fluide caloporteur délivré par le capteur de température 52. En d’autres termes, dans de telles circonstances, le rôle du ventilateur 22 consiste à assurer la régulation de température de l’échangeur de chaleur 21 et l’unité de contrôle 51 commande le ventilateur 22 de manière à réguler la température du fluide caloporteur à une température de consigne. De manière avantageuse, la régulation est mise en œuvre avec un hystérésis.
Lorsque C’2 ≥ C(H2) ≥ C’1, la priorité du ventilateur 22 consiste à assurer la ventilation du caisson 12. Dès lors, l’unité de contrôle 51 commande le ventilateur 22 à une première vitesse de consigne V’1 qui est supérieure à la vitesse de ventilateur 22 lorsqu’il assure la régulation de température de l’échangeur de chaleur 21.
Lorsque C(H2) > C’2, l’unité de contrôle 51 commande le ventilateur 22 à une deuxième vitesse de consigne V’2 supérieure à V‘1. L’unité de contrôle 51 commande en outre l’arrêt de la pile à combustible 17.
Certains éléments représentés, notamment l’unité de commande 27 ainsi que les unités de contrôle 45, 49, 51 peuvent être réalisés sous différentes formes, de manière unitaire ou distribuée, au moyen de composants matériels et/ou logiciels. Des composants matériels utilisables sont les circuits intégrés spécifiques ASIC, les réseaux logiques programmables FPGA ou les microprocesseurs. Des composants logiciels peuvent être écrits dans différents langages de programmation, par exemple C, C++, Java ou VHDL. Cette liste n’est pas exhaustive.
Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication.
Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.