FR2992726A1 - Procede de diagnostic d'un systeme de stockage d'un gaz stocke par sorption sur un compose. - Google Patents

Procede de diagnostic d'un systeme de stockage d'un gaz stocke par sorption sur un compose. Download PDF

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Abstract

Il est proposé un procédé de diagnostic d'un système de stockage d'un gaz, le gaz étant stocké par sorption sur un composé, le système étant monté à bord d'un véhicule et comprenant un réservoir capable de contenir le composé et un dispositif de contrôle apte à commander un dispositif de chauffage pour faire monter en température le composé de manière à libérer le gaz. Le dispositif de contrôle est tel qu'il obtient (E21) un ensemble d'informations comprenant au moins une mesure de température du système, puis effectue une estimation (E22) de la pression du gaz dans le système en utilisant un modèle prédéterminé de cinétique de désorption du gaz.

Description

- 1 - Procédé de diagnostic d'un système de stockage d'un gaz stocké par sorption sur un composé DOMAINE DE L'INVENTION L'invention concerne un procédé de diagnostic d'un système de stockage d'un gaz, de préférence monté à bord d'un véhicule à moteur. L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, au diagnostic d'un système de stockage d'ammoniac. L'invention s'applique également, mais non exclusivement, au diagnostic d'un système de stockage d'hydrogène. Dans la suite de ce document, on s'attache à décrire le cas particulier d'un système de stockage d'ammoniac comportant des éléments de stockage en plastique. L'ammoniac est, par exemple, destiné à être injecté dans la ligne d'échappement d'un véhicule pour réduire la quantité d'oxydes d'azote (NOx) dans les gaz d'échappement. Bien entendu, la présente invention s'applique à tout autre type de système de stockage de gaz monté à bord d'un véhicule et pour lequel on cherche à obtenir la pression du gaz dans le système et/ou obtenir un diagnostic de l'état de fonctionnement d'un tel système. Plus généralement, l'invention s'applique à tout type de gaz (ammoniac, hydrogène, etc.) pouvant être stocké par sorption sur un composé. ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE Les oxydes d'azote présents dans les gaz d'échappement des véhicules, notamment Diesel, peuvent être éliminés par la technique de réduction catalytique sélective (généralement appelée SCR ou «Selective Catalytic Reduction»). Selon cette technique, des doses d'ammoniac (NH3) sont injectées dans la ligne d'échappement en amont d'un catalyseur sur lequel les réactions de réduction ont lieu. Actuellement, l'ammoniac est produit par décomposition thermique d'un précurseur, généralement une solution aqueuse d'urée. Des systèmes embarqués de stockage, distribution et dosage d'une solution d'urée normalisée (telle que celle commercialisée sous la dénomination Adblue®, solution eutectique à 32.5% d'urée dans l'eau) ont ainsi été mis sur le marché. Une autre technique consiste à stocker l'ammoniac par sorption sur un sel, le plus souvent un chlorure de métal alcalino-terreux. Généralement dans ce cas, le système de stockage comprend un réservoir conçu pour renfermer le sel et un - 2 - dispositif de chauffage configure pour chauffer le sel. Ainsi, en chauffant le sel on libère l'ammoniac. Une pression d'ammoniac est donc générée. Dans un tel système de stockage d'ammoniac, on cherche à obtenir la pression d'ammoniac libéré pour, par exemple, vérifier qu'elle correspond à une pression d'ammoniac demandée et, le cas échéant, effectuer des actions de correction. On cherche également à détecter la surchauffe du dispositif de chauffage du sel. Ceci est d'autant plus important si le réservoir (formé par un ou plusieurs éléments de stockage) est en matériau plastique, dont les propriétés mécaniques sont assez sensibles à la température. Généralement, on utilise un capteur de pression ou un régulateur de pression pour mesurer la pression d'ammoniac libéré. Or ces capteur et régulateur de pression sont coûteux et encombrants (par rapport à un capteur de température). Généralement, pour détecter la surchauffe du dispositif de chauffage du sel, le système utilise un capteur de température. Ainsi, on détecte la surchauffe de manière simple et efficace. Toutefois, dans certains cas il est souhaitable de pouvoir disposer d'autres informations de diagnostic notamment pour garantir un fonctionnement sûr du système de stockage et une réduction efficace des oxydes d'azote dans les gaz d'échappement. OBJECTIFS DE L'INVENTION Il est donc souhaitable de fournir une technique de diagnostic d'un système de stockage d'un gaz, permettant d'obtenir la pression du gaz dans le système, sans utiliser de capteur de pression ou de régulateur de pression. Il est aussi souhaitable d'obtenir une pluralité d'informations relatives au fonctionnement du système de stockage de gaz. Il est également souhaitable de fournir une telle technique qui soit simple à mettre en oeuvre, quels que soient les gaz et composés utilisés. EXPOSE DE L'INVENTION Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, il est proposé un procédé de diagnostic d'un système de stockage d'un gaz, le gaz étant stocké par sorption sur un composé, le système étant monté à bord d'un véhicule et comprenant un réservoir capable de contenir le composé et un dispositif de contrôle apte à commander un dispositif de chauffage pour faire monter en température le composé de manière à libérer le gaz. Le dispositif de contrôle est tel qu'il obtient un ensemble d'informations comprenant au moins une mesure de température du système, puis effectue une estimation de la pression du gaz dans le système en utilisant un modèle prédéterminé de cinétique de désorption du gaz. - 3 - Ainsi, la présente invention propose d'utiliser une ou plusieurs mesure(s) de température du système de stockage pour en déduire la pression du gaz dans le système. La ou les mesure(s) de température sont obtenues au moyen d'un ou plusieurs capteur(s) de température déjà présent(s) dans le système de stockage.
Dans un mode de réalisation particulier, l'ensemble d'informations qui est utilisé pour estimer la pression régnant à l'intérieur du système de stockage comprend une ou plusieurs mesure(s) de température effectuée(s) à un instant courant (i.e. mesures instantanées) et un historique de mesures de température, c'est-à-dire un ensemble de mesures de température effectuées à des instants précédents l'instant courant. Dans une variante de réalisation, cet ensemble d'informations peut comprendre une fonctionnelle de l'historique de ces mesures. Par exemple, une telle fonctionnelle (fonction de fonction) peut être une intégrale du type : Fonctionnellel(t)= intégrale de (t-tl) à t de f(t) Tl(t) dti avec par exemple f(t) = A * ti + B où t désigne le temps, T1 est la mesure de température, tl, A et B sont des constantes, et ti représente une variable de temps. On connaît usuellement le modèle de cinétique de désorption pour un gaz donné stocké par sorption sur un composé donné. Si ce modèle n'est pas connu, on peut l'obtenir de manière simple, par exemple, en mesurant la courbe de désorption du gaz pendant le fonctionnement du dispositif de chauffage. A l'aide du modèle de cinétique de désorption, on peut se rapprocher d'une manière particulièrement précise de la pression régnant effectivement dans le système de stockage à l'instant de la mesure de la température. Le procédé selon l'invention permet ainsi de calculer d'une manière très précise la pression du gaz dans le système, et ce sans utiliser de capteur de pression ou de régulateur de pression, ce qui conduit à une amélioration significative du montage du système de stockage et de la réduction du coût d'un tel système. Dans un mode de réalisation préférentiel, le dispositif de contrôle est embarqué à bord du véhicule, par exemple, sous la forme d'un microprocesseur.
Dans un autre mode de réalisation, le dispositif de contrôle est, par exemple, un ordinateur (ou un serveur) situé hors du véhicule, par exemple, dans un laboratoire. En effet, avant d'être monté définitivement sur le véhicule de destination, le système de stockage peut, par exemple, pendant une phase de test, être monté sur un banc de test. Par exemple, pendant cette phase de test, l'ordinateur (jouant le rôle de dispositif de contrôle) peut ajuster le modèle de cinétique de désorption du gaz à utiliser. - 4 - Le modèle de cinétique de désorption du gaz est, par exemple, stocké dans une mémoire accessible (i.e. lisible) par le dispositif de contrôle. Le gaz peut être de tout type, préférentiellement de l'ammoniac ou de l'hydrogène.
De façon avantageuse, le dispositif de contrôle est configuré pour déterminer des conditions de fonctionnement du système à partir de l'ensemble d'informations, et pour sélectionner le modèle utilisé parmi une pluralité de modèles prédéterminés de cinétique de désorption du gaz, en fonction des conditions de fonctionnement déterminées.
Pour estimer le plus précisément possible la pression du gaz dans le système, il est important de savoir dans quelles conditions le système fonctionne. En effet, les conditions de fonctionnement du système influent sur la désorption du gaz. C'est pourquoi, selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, le dispositif de contrôle choisit le modèle de cinétique de désorption du gaz le plus adapté aux conditions de fonctionnement du système. Les différents modèles de cinétique de désorption du gaz sont, par exemple, stockés dans une mémoire accessible (i.e. lisible) par le dispositif de contrôle. Dans un mode de réalisation particulier, l'ensemble d'informations comprend, en plus de la ou des mesure(s) de température, une information (ou un historique) relative à la puissance dissipée par le dispositif de chauffage, une information (ou un historique) relative à la pression atmosphérique, ou encore une information (ou un historique) relative à la température ambiante à l'extérieur du véhicule. Cet ensemble d'informations est, par exemple, stocké dans une mémoire accessible (i.e. lisible) par le dispositif de contrôle.
Avantageusement, le modèle utilisé est une relation de Clausius- Clapeyron. Le modèle utilisé est une relation pression/température régissant la sorption du gaz sur le composé. La relation de Clausius-Clapeyron utilisée dans le procédé selon l'invention peut être une relation (courbe, table, formule...) théorique, issue de la littérature, de préférence validée expérimentalement. Alternativement, cette relation peut être générée expérimentalement sur des maquettes et/ou des prototypes. De façon avantageuse, le dispositif de contrôle est configuré pour détecter au moins une information concernant l'état de fonctionnement du système en utilisant l'ensemble d'informations et au moins l'un des modèles suivants : un modèle prédéterminé de fonctionnement du réservoir ; - 5 - un modèle prédéterminé de fonctionnement du dispositif de chauffage. On connaît usuellement le modèle de fonctionnement d'un réservoir donné et le modèle de fonctionnement d'un dispositif de chauffage donné. Ces modèles sont, par exemple, des courbes théoriques, des cartographies ou enveloppes obtenues de manière expérimentale pour différents états de fonctionnement représentatifs à la fois du fonctionnement du réservoir et du dispositif de chauffage. Dans un mode de réalisation préférentiel, on compare tout ou partie des informations de l'ensemble d'informations à des plages de seuil prédéfinies pour diagnostiquer l'état de fonctionnement du système de stockage.
L'information concernant l'état de fonctionnement du système peut par exemple être une détection de l'absence de hausse de température vis-à-vis d'une consigne de puissance de chauffe importante. L'information concernant l'état de fonctionnement du système peut par exemple être une détection d'une température anormalement élevée, c'est-à-dire une température pouvant se révéler trop critique pour la tenue à long terme du réservoir. L'information concernant l'état de fonctionnement du système peut par exemple être un niveau de charge en gaz du réservoir. Avantageusement, une liste des différents états de fonctionnement possibles est préalablement établie et stockée dans une mémoire accessible (i.e. lisible) par le dispositif de contrôle.
Selon une caractéristique avantageuse, ledit réservoir comprend une alvéole de stockage munie d'au moins l'un des capteurs suivants : - un capteur de température ; - un capteur de flux thermique Le(s) capteur(s) peut(vent) être monté(s) à l'intérieur ou à l'extérieur (par exemple sur la paroi) de l'alvéole. Certains capteurs peuvent être montés à l'intérieur de l'alvéole et d'autres capteurs à l'extérieur de celle-ci. Les capteurs sont répartis sur et/ou dans l'alvéole en fonction notamment de la géométrie de l'alvéole et des informations de diagnostic que l'on souhaite obtenir. De façon avantageuse, l'alvéole de stockage comprend une paroi dans laquelle est formé au moins un logement, chaque logement s'étendant vers l'intérieur de l'alvéole et étant configuré pour recevoir le(s) capteur(s). Le montage du ou des capteurs sur l'alvéole est donc simple. En effet, il suffit de le ou les insérer dans le ou les logement(s) prévu(s) à cet effet. Avantageusement, un même logement peut contenir un ou plusieurs capteur(s).
Dans un mode de réalisation préférentiel, l'alvéole est en matière plastique. - 6 - De façon avantageuse, l'alvéole est recouverte d'au moins l'un des matériaux suivants : - un matériau d'isolation thermique ; - un matériau à changement de phase.
Avantageusement, l'alvéole est recouverte d'un dispositif de chauffage additionnel. De façon avantageuse, l'alvéole comprend un réseau de conducteurs thermique. Avantageusement, le réservoir comprend au moins une autre alvéole de stockage. Ainsi, le réservoir peut être constitué d'un groupe d'alvéoles. Le procédé selon l'invention est notamment bien adapté au cas où le réservoir comprend un composé, de préférence un solide, sur lequel un gaz (ammoniac, hydrogène,...) est fixé par sorption, de préférence par chimisorption. Il s'agit généralement d'un chlorure de métal alcalin, alcalino-terreux ou de transition. Il peut être à l'état pulvérulent ou sous forme d'agglomérats. Ce composé est de préférence un chlorure de métal alcalino-terreux, et de manière tout particulièrement préférée, un chlorure de Mg, Ba ou Sr. LISTE DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple indicatif et non limitatif, et des dessins annexés, dans lesquels : la figure 1 illustre l'architecture structurelle d'un système SCR comprenant un système de stockage de gaz, selon un mode de réalisation particulier de l'invention ; la figure 2 présente un mode de réalisation particulier d'un algorithme de diagnostic du système de stockage de gaz de la figure 1 ; les figures 3 à 17 illustrent des exemples d'alvéoles comprises dans le système de stockage de gaz de la figure 1. DESCRIPTION DETAILLEE Ci-dessous, on décrit en relation avec les figures 1 à 17 des exemples de réalisation où le gaz stocké par sorption sur le composé est l'ammoniac. Bien entendu, dans une variante de réalisation le gaz peut être de tout autre type, et notamment de l'hydrogène. Comme illustré sur la figure 1, le moteur 1 du véhicule est piloté par un calculateur électronique 2 (parfois appelé ECU ou Engine Control Unit). Le moteur 1 coopère avec un système SCR 3. A la sortie du moteur, les gaz - 7 - d'échappement 11 sont dirigés vers un module d'injection 31 d'ammoniac, dans lequel l'ammoniac 12 est mélangé aux gaz d'échappement 11. Le mélange ammoniac/gaz d'échappement 13 traverse ensuite un catalyseur SCR 32 qui permet la réduction des oxydes d'azote (NOx) par l'ammoniac. Les gaz d'échappement dépollués 14 sont ensuite dirigés vers la sortie d'échappement. Dans cet exemple de réalisation, le système SCR 3 comprend un système de stockage 5 d'ammoniac. Le système de stockage 5 comprend un réservoir 54 dans lequel est stocké un composé 52, par exemple un solide (et de préférence un sel). L'ammoniac est stocké par sorption sur le solide 52. Le système de stockage 5 comprend également un dispositif de contrôle 4 en charge de commander un dispositif de chauffage 53 (aussi appelé chauffeur) pour chauffer le solide 52 de manière à libérer l'ammoniac. Le dispositif de chauffage 53 peut être sous forme d'une résistance électrique. Le réservoir 54 est relié à un module de dosage 51 (« dosing module »), via un conduit de distribution (référencé 903 sur la figure 9). Le module de dosage 51 est piloté par le dispositif de contrôle 4. Dans l'exemple de réalisation illustré en figure 1, le dispositif de contrôle 4 est distinct du calculateur électronique 2. Dans une variante de réalisation, le dispositif de contrôle 4 peut être intégré au calculateur électronique 2. Dans une autre variante de réalisation, le dispositif de contrôle 4 peut être intégré dans l'unité de commande du système à carburant (parfois appelé FSCU ou Fuel System Control Unit). Le dispositif de contrôle 4 selon l'invention est apte à estimer la pression d'ammoniac dans le système de stockage 5. Si un écart est constaté entre la pression estimée et une pression de consigne fournie par le calculateur électronique 2, le dispositif de contrôle 4 peut ajuster la puissance de chauffe du dispositif de chauffage 53 pour compenser cet écart. Comme illustré sur la figure 1, le réservoir 54 est équipé d'un dispositif de mesure de température 6. On décrit maintenant en relation avec les figures 1 et 2 un mode de réalisation particulier d'un algorithme de diagnostic, tel qu'implémenté au sein du dispositif de contrôle 4.
Lors d'une étape E21, le dispositif de contrôle 4 obtient un ensemble d'informations. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de mesure de température 6 peut comprendre un capteur de température configuré pour mesurer la température en un point déterminé du réservoir. Ainsi, à l'étape E21 le dispositif de contrôle 4 peut recevoir une mesure instantanée de température en provenance du capteur de température. - 8 - Dans une variante de réalisation, le dispositif de mesure de température 6 peut comprendre une pluralité de capteurs de température disposés en plusieurs points du réservoir. Ainsi, dans cette variante, à l'étape E21 le dispositif de contrôle 4 reçoit un ensemble de mesures de température.
Dans une autre variante de réalisation, à l'étape E21 le dispositif de contrôle 4 lit (et dans ce sens obtient) un historique de mesures de température stocké, par exemple, dans une mémoire. Avantageusement, à l'étape E21 le dispositif de contrôle 4 peut également obtenir des informations de température et de pression ambiante. Il peut s'agir de mesures de température et de pression instantanées, des historiques de ces mesures, des fonctionnelles (fonction de fonction) ou une combinaison de ces historiques de mesures. Ainsi par exemple, le dispositif de contrôle 4 peut obtenir la température moyenne mesurée sur un capteur durant les cinq minutes précédentes ; ou encore une température moyenne calculée en pondérant plus les instants récents que les instants plus reculés dans le temps. A partir de telles informations, le dispositif de contrôle 4 peut déterminer les conditions de fonctionnement dans lesquelles le système de stockage va évoluer. Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de contrôle 4 est apte à utiliser un modèle prédéterminé de cinétique de désorption du gaz. Ce modèle mathématique ou expérimentale peut être, par exemple, stocké dans une mémoire. Dans une variante de réalisation, le dispositif de contrôle 4 est apte à gérer plusieurs modèles de cinétique de désorption du gaz. En effet, la cinétique de désorption d'un gaz donné peut varier en fonction de paramètres environnementaux tels que, par exemple, la pression et la température ambiante, le taux d'humidité, ou encore le vieillissement du réservoir. La cinétique de désorption peut aussi dépendre de l'état de charge en gaz du système. Par exemple, chaque modèle peut être associé à un couple pression/température ambiante. Ainsi, dans une étape optionnelle (non représentée) le dispositif de contrôle 4 peut sélectionner parmi les différents modèles prédéterminés de cinétique de désorption du gaz celui qui est associé aux mesures de température et de pression ambiante obtenues à l'étape E21 précédente. De cette façon, on s'assure de toujours avoir la meilleure estimation de pression du gaz dans le système.
Dans une autre étape optionnelle (non représentée), le dispositif de contrôle 4 peut utiliser l'ensemble d'informations obtenu à l'étape E21 précédente -9 (mesures instantanées, historiques, fonctionnelles,...) en combinaison avec des modèles prédéterminés de fonctionnement du réservoir 54 et du dispositif de chauffage 53 pour vérifier la plausibilité et la criticité des paramètres mesurés, ainsi que l'état de fonctionnement du système. Par exemple, le dispositif de contrôle 4 peut détecter un éventuel dysfonctionnement de composant (réservoir, chauffeur,...) ou un éventuel risque, par exemple, une température anormalement élevée pouvant dégrader l'intégrité du réservoir. Ensuite, lors d'une étape E22, le dispositif de contrôle 4 estime la pression du gaz dans le système sur base de l'ensemble d'informations obtenu et d'unmodèle prédéterminé (ou présélectionné) de cinétique de désorption du gaz. Puis, cette estimation de pression peut être stockée dans une mémoire, de manière à pouvoir constituer un historique des estimations de pression. Dans un mode de réalisation particulier, le modèle est une courbe reliant la pression du gaz à la température du composé. Par exemple, une telle courbe peut être déduite de la relation de Clausius-Clapeyron. Dans une variante de réalisation, le modèle comprend une table reliant une valeur de fonctionnelle à une valeur de pression. Par exemple, cette valeur de fonctionnelle peut être obtenue en calculant une fonction intégrale de l'ensemble des mesures instantanées obtenu à l'étape E21.
Enfin, à titre d'exemple, lors d'une étape E23, le dispositif de contrôle 4 peut déterminer l'écart entre la pression estimée et une pression de consigne fournie, par exemple, par le calculateur électronique 2, et le cas échéant, ajuster la puissance de chauffe du dispositif de chauffage 53 pour compenser cet écart. Par exemple, si la pression estimée par ledispositif de contrôle 4 est supérieure à la pression de consigne, alors le dispositif de contrôle 4 génère un signal 42 tel qu'il diminue la puissance d'alimentation du dispositif de chauffage 53. Dans un mode de réalisation préférentiel, le réservoir 54 comprend une pluralité d'alvéoles de stockage communiquant entre elles et avec au moins un orifice communiquant avec le module de dosage 51, via un conduit de distribution (référencé 903 sur la figure 9). Un tel réservoir est, par exemple, décrit dans la demande co-pendante EP 11183413.1 au nom de la demanderesse. Par « réservoir », on entend désigner un récipient ou enceinte délimitant au moins un volume interne servant de contenant au composé. De préférence, le réservoir comprend au moins une paroi délimitant des alvéoles c.à.d. des cavités susceptibles de contenir ledit composé. Ces cavités peuvent avoir une forme - 10 - quelconque. De préférence, elles ont toutes la même forme. La forme et la taille des alvéoles sont de préférence adaptées pour pouvoir épouser au moins une partie de la surface externe des agglomérats. De préférence, les alvéoles sont en matière plastique. Les matières thermoplastiques donnent de bons résultats dans le cadre de l'invention, notamment en raison des avantages de poids, de résistance mécanique et chimique et de mise en oeuvre facilitée (ce qui permet justement d'obtenir des formes complexes). En particulier, on peut utiliser des polyoléfines, des polyhalogénures de vinyle, des polyesters thermoplastiques, des polycétones, des polyamides, des polyphtalamides et leurs copolymères. Un mélange de polymères ou de copolymères peut aussi être utilisé, de même qu'un mélange de matières polymériques avec des charges inorganiques, organiques et/ou naturelles comme, par exemple, mais non limitativement : le carbone, les sels et autres dérivés inorganiques, les fibres naturelles, les fibres de verre et les fibres polymériques. Il est également possible d'utiliser des structures multicouches constituées de couches empilées et solidaires comprenant au moins un des polymères ou copolymères décrits supra. D'excellents résultats ont été obtenus avec du polyphtalamide chargé en fibres de verre. De préférence, la forme des alvéoles (toutes ou partie d'entre elles) et/ou leur mode de réalisation et/ou d'assemblage est tel qu'au moins un élément actif du système (remplissant une fonction utile telle que chauffage, refroidissement ou renfort mécanique) puisse être inséré dans ou entre elles. Par exemple, un élément chauffant ou un matériau à changement de phase (MCP, ou matériau stockant ou restituant de la chaleur en changeant de phase selon la température qui l'environne) est avantageusement inséré dans ou entre les alvéoles. L'usage d'éléments chauffants ou de matériaux à changement de phase permet de stabiliser la température du réactif contenu dans l'alvéole et d'assurer ainsi une production stable de gaz. De plus, l'utilisation de chauffe différenciée entre alvéoles et/ou de quantités relatives différentes de matériaux à changement de phase entre alvéoles permet d'appauvrir ou d'enrichir certaines alvéoles en gaz; par exemple, lors d'un arrêt du système (suite par exemple à un arrêt du véhicule), la charge en gaz (ammoniac par exemple) dans les alvéoles refroidissant plus vite (contenant par exemple peu ou pas de matériau à changement de phase) augmentera au détriment des alvéoles refroidissant plus lentement (contenant par exemple beaucoup de matériau à changement de phase). Ceci peut être particulièrement intéressant pour assurer une mise à disposition rapide du gaz après un arrêt du véhicule, par exemple en activant à ce moment préférentiellement les alvéoles riches en gaz.
Dans la variante de l'invention selon laquelle le réservoir comprend plusieurs alvéoles, l'utilisation d'un capteur de température par alvéole ou groupe d'alvéoles permet de piloter en température et donc en pression chaque alvéole ou groupe d'alvéoles de manière indépendante. Ce pilotage en température des différentes alvéoles ou groupe d'alvéoles permet d'assurer un transfert de gaz d'une alvéole ou d'un groupe d'alvéoles vers une autre alvéole ou un autre groupe d'alvéoles. Les figures 3 à 17 illustrent schématiquement des exemples d'alvéoles munies chacune d'un dispositif de mesure de température selon un mode de réalisation particulier de l'invention.
La figure 3 illustre une configuration dans laquelle le dispositif de chauffage 53 est placé dans un logement, appelé par la suite cheminée de chauffe, situé au centre de l'alvéole 301. Dans l'exemple de la figure 3, le dispositif de mesure de température selon l'invention comprend un seul capteur de température 302. Le capteur de température 302 est monté sur la paroi extérieure de l'alvéole 301. Le capteur de température peut être monté par tout moyen mécanique conventionnel. En particulier, le clipsage ou le collage sur la paroi conviennent bien pour une alvéole en plastique. Dans ce cas, lorsque le chauffeur 53 est activé en vue de faire désorber le gaz (par exemple, de l'ammoniac, de l'hydrogène,...) (stocké par sorption sur un composé), une augmentation de température est observée après un certain délai. Selon un aspect avantageux de l'invention, le fait d'observer cette augmentation de température permet d'assurer la plausibilité du signal du capteur 302 et le bon fonctionnement du chauffeur 53. La plausibilité du signal du capteur 302 et le bon fonctionnement du chauffeur 53 sont déterminés en utilisant un modèle prédéterminé de fonctionnement du capteur et un modèle prédéterminé de fonctionnement du chauffeur 53. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, le dispositif de contrôle surveille en permanence l'atteinte d'un seuil de température prédéterminé (i.e. modèle prédéterminé de fonctionnement du réservoir, ce modèle pouvant comprendre plusieurs seuils ou plages de température prédéterminés). Si le dispositif de contrôle détecte que la température mesurée est supérieure à ce seuil - 12 - de température, alors il coupe la chauffe. On évite ainsi toute surchauffe du système SCR. Selon un autre aspect avantageux de l'invention, en analysant l'évolution de la température en fonction du temps il est possible d'estimer le contenu en gaz du composé (par exemple, un sel) séparant le chauffeur 53 du capteur de température 302. En effet, le contenu en gaz affecte le transfert thermique au sein du composé, en particulier la désorption du gaz étant endothermique, un contenu élevé en gaz dans le composé tend à retarder l'élévation de température au niveau du capteur 302. Lorsque la consommation du gaz est stable, le signal du capteur 302 permet de réguler la chauffe de manière à stabiliser la pression ; une augmentation de la consommation de gaz se traduit par une chute de température laquelle peut être compensée par une action appropriée du dispositif de contrôle sur le chauffeur 53 ; à l'inverse, une réduction de consommation se traduit par une augmentation de température qui peut également être compensée. Dans une variante de réalisation, le capteur de température 302 peut être remplacé par un capteur de flux thermique. La figure 4 illustre une configuration dans laquelle un capteur de température 402 est monté sur la paroi extérieure de l'alvéole 401 et au voisinage de la cheminée de chauffe. Cette disposition est particulièrement avantageuse pour détecter tout risque de surchauffe de la cheminée au droit de l'élément chauffant. Un cas particulièrement intéressant est constitué par un capteur de température 402 jouant en même temps le rôle de chauffeur de type PTC (Positive Thermal Coefficient) dont la résistance augmente avec la température assurant ainsi à la fois la mesure et la fonction de chauffe. Ces chauffeurs de type PTC offrent également l'avantage de limiter la puissance de chauffe au fur et à mesure que la température s'élève, ce qui réduit le risque de surchauffe. Dans une variante avantageuse (non illustrée), il est proposé d'utiliser un dispositif de chauffe ayant lui-même une caractéristique PTC. De cette façon, il est possible d'assurer à la fois la chauffe de l'alvéole et la mesure de température.
La figure 5 illustre une configuration dans laquelle un capteur de température 502 est monté sur la paroi intérieure de l'alvéole 501 et au voisinage de la cheminée de chauffe. Les configurations des figures 4 et 5 présentent l'avantage de permettre une détection rapide des risques de surchauffe. La sécurité du système SCR est donc améliorée. - 13 - La figure 6 illustre une configuration dans laquelle un capteur de température 602 s'étend à l'intérieur de l'alvéole 601. Cette configuration présente l'avantage de permettre une mesure plus précise de la température du composé, et donc d'obtenir une estimation de pression libérée plus précise. Le capteur peut être par exemple directement placé dans le composé lors de son placement dans l'alvéole. La figure 7 illustre une configuration dans laquelle le dispositif de mesure de température selon l'invention comprend deux capteurs de température 702 et 703. Le capteur de température 702 est monté sur la paroi extérieure de l'alvéole 701 et le capteur de température 703 s'étend à l'intérieur de l'alvéole 701. La figure 8 illustre une configuration dans laquelle l'alvéole 801 comprend deux logements 804 et 805 (ou cheminées transversales) formés dans sa paroi. Les logements 804 et 805 s'étendent vers la cheminée de chauffe de manière à plonger dans le composé. Dans cet exemple, le dispositif de mesure de température selon l'invention comprend deux capteurs de température 802 et 803. Le logement 804 est configuré pour recevoir le capteur de température 802, et le logement 805 est configuré pour recevoir le capteur de température 803. Les configurations des figures 7 et 8 mettent chacune en oeuvre une combinaison de deux capteurs de température. L'utilisation combinée de deux capteurs de température permet avantageusement au dispositif de contrôle d'obtenir des mesures de température à partir desquelles il peut estimer un flux thermique. Un tel flux thermique s'il est mesuré en des points précis (par exemple à la périphérie de l'alvéole) permet d'évaluer la consommation énergétique. Dans une variante de réalisation, l'un des deux capteurs de température peut être remplacé par un capteur de flux thermique. Comme illustré dans l'exemple de la figure 9, le dispositif de mesure de température selon l'invention peut comprendre un capteur de température 902 monté dans le conduit de distribution 903 reliant l'alvéole 901 au module de dosage (référencé 51 sur la figure 1).
La figure 10 illustre une variante de réalisation de la configuration décrite ci-dessus en relation avec la figure 3. Dans cette variante, la quasi-totalité de la paroi extérieure de l'alvéole 301 et le capteur de température 302 (qui est monté sur la paroi extérieure de l'alvéole) sont recouverts d'une couche 303 de matériau isolant thermiquement. Par exemple des feuilles en matériau Néoprène donnent de bons résultats. L'utilisation de cette couche 303 de matériau isolant permet avantageusement d'éviter les déperditions calorifiques au droit des - 14 - alvéoles. Cela permet en outre de réduire les perturbations sur le capteur de température 302, en particulier l'influence de l'environnement des alvéoles. La figure 11 illustre une autre variante de réalisation de la configuration décrite ci-dessus en relation avec la figure 3. Dans cette variante, la quasi-totalité de la paroi extérieure de l'alvéole 301 et le capteur de température 302 (qui est monté sur la paroi extérieure de l'alvéole) sont recouverts d'une couche 304 de matériau à changement de phase (MCP). Dans un mode de réalisation préférentiel, la température de changement de phase du matériau MCP correspond à la température de désorption du composé (i.e. sel) générant la pression nécessaire à l'échappement du véhicule (typiquement 2.8 bar absolu). L'utilisation de cette couche 304 de matériau MCP permet avantageusement de stabiliser la température du composé, et la pression du gaz, par exemple autour de la valeur désirée pour cette pression. Dans cette variante, la courbe d'élévation de température présente un palier à la température de changement de phase du MCP, ce qui permet de diagnostiquer aisément l'atteinte de la température désirée. De plus, en cas de consommation importante de gaz, la température du composé tend à chuter et le matériau MCP restitue alors de la chaleur à l'alvéole, stabilisant ainsi la température et la pression. En cas de consommation faible au contraire, le matériau MCP emmagasine de la chaleur.
D'autres variantes de réalisation peuvent être imaginées sans sortir du cadre de la présente invention, par exemple en combinant les éléments des différents modes de réalisation décrits ci-dessus en relation avec les figures 3 à 11. En particulier, les alvéoles des figures 4 à 9 peuvent être chacune recouverte d'une couche de matériau isolant et/ou d'une couche de matériau MCP. Par ailleurs, et comme illustré sur la figure 12, le capteur de température 302 de la figure 11 peut être remplacé par un capteur de flux thermique 305. Dans l'exemple de la figure 12, le capteur de flux thermique 305 permet de mesurer le flux entre la couche 304 de matériau MCP et l'alvéole 301 et ainsi de déterminer dans quelle mesure le dispositif de contrôle doit compenser les pertes d'énergie. Comme illustré sur la figure 13, la couche 304 de matériau MCP de la figure 11 peut être elle-même recouverte d'une couche 306 de matériau isolant thermiquement. Ceci permet d'améliorer encore les performances du système de - 15 - par l'effet réduit des conditions environnementales. Il va de soi qu'une variante avec capteur de flux peut également être envisagée. Dans une variante de réalisation de la figure 13, le capteur de température 302 peut être placé entre la couche 304 de matériau MCP et la couche 306 de matériau isolant. La figure 14 illustre une autre variante de réalisation de la configuration décrite ci-dessus en relation avec la figure 3. Dans cette variante, une première portion Pl d'alvéole est laissée nue (i.e. non isolée) et une deuxième portion P2 d'alvéole est recouverte d'une couche 307 de matériau isolant thermiquement.
Ainsi, une telle configuration permet lors de l'arrêt du système de refroidir plus rapidement la portion Pl, et donc de permettre un transfert de gaz depuis la portion P2 encore chaude vers la portion Pl déjà plus froide. La figure 15 illustre une variante de réalisation de la configuration décrite ci-dessus en relation avec la figure 14. Dans cette variante, un dispositif de chauffe différentielle 400 est placé dans la cheminée de chauffe. Ainsi, pour permettre un démarrage rapide, la puissance de chauffe peut être concentrée dans la zone contenant la plus forte concentration de gaz au démarrage, par exemple au niveau de la portion Pl non isolée. Cette chauffe différentielle peut par exemple être obtenue simplement en disposant un fil chauffant dans la cheminée de chauffe, par exemple sous forme d'hélicoïde et en faisant varier le pas de cette hélicoïde (par exemple, pas plus petit dans la portion Pl à chauffer rapidement). La figure 16 illustre une variante de réalisation de la configuration décrite ci-dessus en relation avec la figure 15. Dans cette variante, l'alvéole comprend en son sein un réseau de conducteurs thermique 600. Ce réseau de conducteurs thermique 600 permet d'assurer un transfert thermique très rapide dans la zone contenant la plus forte concentration de gaz au démarrage, par exemple au niveau de la portion Pl non isolée. Les conducteurs thermique 600 sont, par exemple, des disques troués ou des grilles constitués d'un bon conducteur thermique. Ces conducteurs thermique 600 sont placés sur ou dans le composé, de telle sorte qu'ils permettent un transfert thermique radial rapide entre le canal chauffant (i.e. cheminée de chauffe) et la périphérie de l'alvéole au niveau de la portion P 1. La figure 17 illustre une variante de réalisation de la configuration décrite ci-dessus en relation avec la figure 16. Dans cette variante, la portion Pl de l'alvéole est recouverte d'un dispositif de chauffage additionnel 700. De cette façon, on renforce la chauffe au niveau de la portion Pl. Dans l'exemple de la - 16 - figure 17, le dispositif de chauffage additionnel 700 est monté sur la paroi extérieure de l'alvéole. Bien entendu, dans un autre mode de réalisation, ce dispositif de chauffage additionnel 700 peut être monté à l'intérieur de l'alvéole. Le dispositif de chauffage additionnel 700 peut être commandé de manière indépendante ou non du ou des autres dispositifs chauffants de l'alvéole. On note que le système différentiel présenté ci-dessus en relation avec les figures 15 à 17 peut être mis en oeuvre au niveau d'un groupe d'alvéoles, voire entre groupe d'alvéoles. Ce système différentiel peut être optimisé en fonction des conditions de température et de transfert thermique prévalant dans l'environnement véhicule. Par exemple, les zones non isolées seront placées à des endroits refroidissant rapidement, alors que les zones isolées seront placées dans des endroits restant chauds plus longtemps lors de l'arrêt du véhicule. Au vu de la description des figures 1 à 17 ci-dessus, le dispositif de contrôle selon l'invention est apte à mettre en oeuvre différentes stratégies de chauffe, et notamment les suivantes : - une stratégie de chauffe appliquée à des alvéoles telles que décrites ci-dessus consistant à maintenir la chauffe dans certaines zones des alvéoles ou dans certaines alvéoles ou dans certains groupes d'alvéoles de manière à transférer le gaz vers les zones se refroidissant plus rapidement ; - une stratégie de chauffe générant, lors du roulage ou lors de certaines phases particulières de roulage durant lesquelles la consommation de gaz est faible, un transfert de gaz vers des zones particulières de l'ensemble du système de stockage, par exemple chauffe dans certains groupes d'alvéoles et arrêt de la chauffe dans d'autres ; - une stratégie de chauffe permettant d'éviter la surchauffe de la cheminée de chauffe (en plastique) et consistant, par exemple, à hacher ou moduler la puissance de chauffe de manière à permettre l'évacuation de l'énergie thermique dans le composé par conduction. Un signal de type PWM dont la périodicité est adaptée au temps caractéristique du transfert thermique correspondant à la géométrie et propriétés des matériaux est particulièrement avantageux ; - une stratégie de chauffe basée sur l'état de charge en gaz des alvéoles ou portions d'alvéoles en plastique. Cet état de charge en gaz est dérivé de la relation entre les signaux du ou des capteurs de température et profil temporel de la commande ou des commandes de chauffe de ces alvéoles : la désorption du gaz étant endothermique, les pulsations de chauffe se - 17 - traduiront par peu d'effet au niveau de la paroi externe et d'un capteur de température placé à proximité de celle-ci si le composé (i.e. sel) est fortement chargé ; une stratégie de chauffe basée sur une mesure du flux thermique au droit de la paroi externe des alvéoles ou groupe d'alvéoles ou du système de stockage ou à proximité de cette paroi ; une stratégie de chauffe basée sur une mesure du flux thermique et de la température au droit de la paroi externe des alvéoles ou groupe d'alvéoles ou du système de stockage ; une stratégie de chauffe basée sur une mesure de la température localisée dans une poche (ou logement) creusée à un endroit quelconque de la paroi des alvéoles ou groupe d'alvéoles ou du système de stockage en plastique et donnant accès à la température du composé à un endroit quelconque.15

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de diagnostic d'un système de stockage (5) d'un gaz, le gaz étant stocké par sorption sur un composé, le système étant monté à bord d'un véhicule et comprenant un réservoir (54) capable de contenir le composé et un dispositif de contrôle (4) apte à commander un dispositif de chauffage (53) pour faire monter en température le composé de manière à libérer le gaz, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle obtient (E21) un ensemble d'informations comprenant au moins une mesure de température du système, puis effectue une estimation (E22) de la pression du gaz dans le système en utilisant un modèle prédéterminé de cinétique de désorption du gaz.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle est configuré pour déterminer des conditions de fonctionnement du système à partir de l'ensemble d'informations, et pour sélectionner le modèle utilisé parmi une pluralité de modèles prédéterminés de cinétique de désorption du gaz, en fonction des conditions de fonctionnement déterminées.
  3. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le modèle utilisé est une relation de Clausius-Clapeyron.
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de contrôle est configuré pour détecter au moins une information concernant l'état de fonctionnement du système en utilisant l'ensemble d'informations et au moins l'un des modèles suivants : un modèle prédéterminé de fonctionnement du réservoir ; - un modèle prédéterminé de fonctionnement du dispositif de chauffage.
  5. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit réservoir comprend une alvéole de stockage munie d'au moins l'un des capteurs suivants : - un capteur de température ; - un capteur de flux thermique.
  6. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'alvéole de stockage comprend une paroi dans laquelle est formé au moins un logement,- 19 - chaque logement s'étendant vers l'intérieur de l'alvéole et étant configuré pour recevoir le(s) capteur(s).
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que l'alvéole est en matière plastique.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'alvéole est recouverte d'au moins l'un des matériaux suivants : - un matériau d'isolation thermique ; - un matériau à changement de phase.
  9. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que l'alvéole est recouverte d'un dispositif de chauffage additionnel.
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que l'alvéole comprend un réseau de conducteurs thermique.
  11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 5 à 10, caractérisé 15 en ce que ledit réservoir comprend au moins une autre alvéole de stockage.
  12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le composé est un solide.
  13. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé 20 en ce que le gaz est de l'ammoniac.
  14. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que le gaz est de l'hydrogène.
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