FR3108446A1 - Système de recyclage pour un véhicule - Google Patents
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Abstract
L’invention porte sur un système de recyclage d’eau pour un véhicule, un véhicule comprenant ledit système de recyclage d’eau et un procédé de recyclage d’eau. L’invention est adaptée au domaine de l’automobile. Figure 2
Description
L’invention porte sur un système de recyclage d’eau pour un véhicule, un véhicule comprenant ledit système de recyclage d’eau et un procédé de recyclage d’eau. L’invention est adaptée au domaine de l’automobile.
Les véhicules automobiles comprennent généralement un moteur thermique utilisant des hydrocarbures. La combustion des hydrocarbures dans le moteur produit des gaz d’échappement composés principalement de dioxyde de carbone CO2. Les émissions de CO2dans l’atmosphère ont un impact négatif non négligeable sur le réchauffement climatique.
Dans le but de réduire les émissions de gaz à effet de serre, en particulier de dioxyde de carbone CO2, il est connu de remplacer ou d’ajouter une pile à combustible dans les véhicules. En effet, les véhicules électriques, c’est-à-dire dont le moteur est une pile à combustible, et les véhicules hybrides, c’est-à-dire qui comprennent un moteur thermique utilisant des hydrocarbures et une pile à combustible, ont proliférés ces dernières années.
La pile à combustible est considérée comme un générateur électrochimique qui convertit un combustible chimique en énergie électrique. Elle est composée de deux électrodes traversées par un courant électrique de sorte à créer une différence de polarité. L’électrode négative est nommée cathode et l’électrode positive est nommée anode. Entre la cathode et l’anode est intercalée une membrane électrolyte qui laisse passer les ions mais bloque les électrons libres. Lorsque le combustible entre en contact avec l’anode et que la cathode est alimentée en air, une réaction chimique d’oxydoréduction libère des électrons vers ces électrodes, ce qui génère un courant électrique.
Lorsque le combustible est le dihydrogène (H2), la génération d’un courant électrique et de l’eau sous forme de vapeur est effectuée grâce à l'oxydation sur l’anode de H2, couplée à la réduction sur la cathode du dioxygène (O2).
Le courant électrique formé est dirigé généralement vers la batterie du véhicule et/ou vers le moteur électrique. L’eau formée sous forme de vapeur est généralement évacuée par le pot d’échappement du véhicule. Par exemple, les véhicules à pile à combustible génèrent plus de quinze litres d’eau sur une distance d’environ 250km à une vitesse moyenne de 50km.h-1.
Bien que l’utilisation d’une pile à combustible permette de réduire considérablement les émissions de CO2et ainsi avoir un impact positif sur l’environnement, toute l’eau formée lors de l’utilisation de la pile à combustible est simplement évacuée par le pot d’échappement.
L’invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en proposant un moyen d’optimiser l’utilisation de l’eau provenant d’une pile à combustible dans un véhicule hybride ou électrique alimenté par une pile à combustible (Fuel Cell FCV ou FCEV).
L’invention a pour objet un système de recyclage d’eau pour un véhicule équipé d’une motorisation avec une pile à combustible, ledit système de recyclage d’eau comprenant :
- Un dispositif de récupération de l’eau provenant de la pile à combustible alimentée par du dihydrogène (H2) gazeux et du dioxygène (O2) gazeux pour former de l’électricité et de l’eau (H2O) sous forme de vapeur,
- un dispositif de nettoyage pour nettoyer des capteurs et/ou caméras présents dans un système d’aide à la conduite et
- un circuit d’approvisionnement de l’eau formée dans la pile à combustible vers ledit dispositif de nettoyage.
Sans vouloir être lié par une théorie, il semble que le système de recyclage d’eau selon l’invention permet d’améliorer l’impact sur l’environnement des véhicules hybrides ou électriques qui utilisent une pile à combustible. En effet, l’eau formée dans la pile à combustible lors de la réaction d’oxydo-réduction n’est plus simplement évacuée via le pot d’échapemment mais réutilisée pour nettoyer les divers capteurs et/ou caméras des systèmes d’aide à la conduite.
On entend par eau sous forme de vapeur, une eau ayant une température au-dessus de 100°C.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la pile à combustible comprend un réservoir de H2, une anode, une membrane électrolyte, une cathode et un réservoir de O2et au moins un absorbeur d’eau configuré pour absorber l’eau formée dans la pile à combustible.
Par exemple, l’absorbeur d’eau est disposé sur au moins une partie de la surface extérieure de la pile à combustible ou à proximité du réservoir de O2. Dans ce mode de réalisation, le circuit d’approvisionnement est lié à l’absorbeur d’eau. Alternativement, l’eau formée dans la pile à combustible, en particulier dans le réservoir de O2lorsque O2entre en contact avec la cathode, passe directement dans le circuit d’approvisionnement de l’eau, ledit circuit étant lié au réservoir de O2.
Selon un mode de réalisation, l’absorbeur d’eau comprend un élément absorbant l’eau. Par exemple, l’élément absorbant l’eau comprend au moins un composé organique et un composé inorganique. Le composé organique peut-être un polymère, par exemple choisi parmi : les polymères de cellulose, les polymères d'acide alginique, les polymères de mannane, les polymères de pullulane et les polymères de chitine-chitosane, les polymères acryliques, les polymères d'acrylamide, les polymères de poly (oxyde d'éthylène) et les polymères de polyester. Le composé inorganique peut être choisi parmi : un gel de silice, un zéolite et un oxyde de magnésium.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit d’approvisionnement comprend au moins un réservoir de stockage de l’eau formée. Par exemple, le au moins réservoir a un volume de 25 litres.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le circuit d’approvisionnement comprend un échangeur de chaleur pour maintenir l’eau formée sous forme de vapeur. Par exemple, la température de l’eau condensée est supérieure à 50°C, de préférence entre 60 et 80°C. Dans ce mode de réalisation, les capteurs et/ou caméras sont nettoyés plus efficacement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de nettoyage comprend un moyen permettant d’écouler et/ou de projeter de l’eau. Par exemple, le moyen permettant d’écouler et/ou de projeter de l’eau est une buse ou un gicleur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de nettoyage comprend une pompe. Dans ce mode de réalisation, la pompe, de préférence située dans le dispositif de nettoyage permet de pomper l’eau formée directement dans la pile à combustible ou stockée dans le au moins réservoir de stockage pour nettoyer les capteurs et/ou caméras des systèmes d’aide à la conduite.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de nettoyage comprend au moins un détecteur de salissures des capteurs et/ou caméras présents dans le système d’aide à la conduite. Par exemple, le détecteur est un capteur ultrasons, un capteur infrarouge ou un capteur optique. On entend par capteur optique tout dispositif optique permettant de détecter la qualité d’une image transmise à partir d’une caméra ou d’un dispositif optique. Il permet de capter par exemple la présence de boue ou de poussières.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le système de recyclage d’eau comprend un contrôleur capable de recevoir et analyser au moins un signal sur la nécessité de nettoyer les capteurs et/ou caméras du système d’aide à la conduite et de procéder au nettoyage desdits capteurs et/ou caméras basé sur l’analyse.
L’invention concerne également un véhicule comprenant :
- Un système d’aide à la conduite comprenant des capteurs et/ou des caméras,
- Un système de recyclage d’eau selon l’invention,
- Un réseau de communication interne de véhicule et
- Une unité centrale de contrôle électronique,
dans lequel l’unité centrale de contrôle électronique est lié au système de recyclage d’eau et au système d’aide à la conduite comprenant des capteurs et/ou des caméras via le réseau de communication interne du véhicule.
Sans vouloir être lié à une théorie, il semble que le véhicule selon l’invention a un meilleur impact sur l’environnement que les véhicules de l’art antérieur. En effet, la présence du système de recyclage d’eau selon l’invention permet d’optimiser l’utilisation de l’eau formée par la pile à combustible et de réduire la consommation d’eau destinée au nettoyage des capteurs d’un véhicule. Par ailleurs, cela permet un meilleur entretien du véhicule.
Selon un mode de réalisation de l’invention, lorsque le système de recyclage d’eau comprend un contrôleur capable de recevoir et analyser au moins un signal sur la nécessité de nettoyer des capteurs et/ou des caméras du système d’aide à la conduite et de procéder au nettoyage desdits capteurs et/ou caméras basé sur l’analyse, le contrôleur est connecté au moins à l’unité centrale de contrôle électronique. Dans ce mode de réalisation, le contrôleur communique avec l’unité centrale de contrôle électronique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le contrôleur est intégré dans l’unité centrale de contrôle électronique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les capteurs du système d’aide à la conduite sont choisis parmi : un capteur de vitesse, un capteur anticollision, un capteur de position, un détecteur de piétons, un détecteur de conditions d’adhérence du véhicule, un détecteur de marqueurs au sol et un détecteur de panneaux de signalisation.
Selon un mode de réalisation de l’invention, les capteurs du système d’aide à la conduite sont des capteurs radar, des capteurs LIDAR (Light or Laser Detection And Ranging), des capteurs ultrasons ou des GPS (Global Positioning System).
Selon un mode de réalisation de l’invention, les caméras du système d’aide à la conduite sont choisies parmi : une caméra optique ou une caméra infrarouge.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le dispositif de nettoyage alimenté par le système de recyclage d’eau selon invention et les capteurs et/ou caméras du système d’aide à la conduite sont juxtaposées. Par exemple, le dispositif de nettoyage est situé au-dessus des capteurs et/ou caméras du système d’aide à la conduite de façon à ce que l’eau s’écoule sur lesdits capteurs et/ou caméras de haut en bas. Alternativement, le dispositif de nettoyage est situé en-dessous des capteurs et/ou caméras du système d’aide à la conduite de façon à ce que l’eau soit projetée sur lesdits capteurs et/ou caméras du bas vers le haut.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le véhicule comprend un moteur thermique ainsi qu’un moteur électrique alimenté par une pile à combustible. Dans ce mode de réalisation, le véhicule est hybride. Alternativement, le véhicule est électrique et ne comporte qu’un moteur électrique alimenté par une pile à combustible.
L’invention a également pour objet un procédé de recyclage d’eau en utilisant le système de recyclage d’eau dans un véhicule selon l’invention, ledit procédé comprenant :
- La formation d’eau (H2O) sous forme de vapeur dans un dispositif de pile à combustible alimenté par du dihydrogène (H2) gazeux et du dioxygène (O2) gazeux et
- Le nettoyage de capteurs et/ou caméras présents dans un système d’aide à la conduite du véhicule en utilisant l’eau formée à l’étape A).
Sans vouloir être lié par une théorie, il semble que le procédé selon l’invention, facile à mettre en œuvre, permet de recycler l’eau formée dans la pile à combustible d’un véhicule et d’avoir un impact positif sur l’environnement.
Selon un mode de réalisation de l’invention, après l’étape A), le procédé comprend une étape de stockage dans laquelle l’eau formée à l’étape A) est stockée.
Selon un mode de réalisation de l’invention, après l’étape A), le procédé comprend une étape de maintien de l’eau formée sous forme de vapeur.
Selon un mode de réalisation de l’invention, avant l’étape B), le procédé comprend une étape de détection de salissures des capteurs et/ou caméras présents dans le système d’aide à la conduite par le biais d’au moins un détecteur de salissures.
Selon un mode de réalisation de l’invention, à l’étape B), un contrôleur reçoit et analyse au moins un signal sur la nécessité de nettoyer les capteurs et/ou caméras présents dans le système d’aide à la conduite et procède au nettoyage desdits capteurs et/ou caméras basé sur l’analyse.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le au moins un signal provient de la détection de salissures sur lesdits capteurs et/ou cameras ou de l’unité centrale de contrôle électronique du véhicule.
Selon un mode de réalisation de l’invention, lorsque le au moins un signal provient de l’unité centrale de contrôle électronique du véhicule, l’unité centrale de contrôle électronique du véhicule est préalablement paramétrée ou pilotée manuellement.
L’invention sera mieux comprise, grâce à la description ci-après, qui se rapporte à un ou plusieurs modes de réalisation selon la présente invention, donné à titre d’exemples non limitatifs et expliqués avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
La Figure 1 illustre un exemple de véhicule électrique 1 comprenant un moteur à pile à combustible (non représenté) comprenant un système d’aide à la conduite (non illustré) comprenant des différents capteurs 2 situés par exemple à l’avant, à l’arrière sur le toit et sur les côtés du véhicule 1. Les capteurs 2 comprennent, par exemple, au moins un capteur de vitesse, un capteur anticollision, un capteur de position, un détecteur de piétons, un détecteur de conditions d’adhérence du véhicule, un détecteur de marqueurs au sol et un détecteur de panneaux de signalisation.
Le véhicule 1 comprend un système de recyclage d’eau 3 provenant du dispositif de pile à combustible 4 alimenté par du dihydrogène (H2) gazeux et du dioxygène (O2) gazeux pour former de l’électricité et de l’eau (H2O) sous forme de vapeur. Par exemple, le dioxygène provient de l’air ambiant.
Le véhicule 1 comprend jusqu’à huit dispositifs de nettoyage 5 pour nettoyer, indépendamment l’un de l’autre, les capteurs 2 présents dans le système d’aide à la conduite. Enfin, le véhicule 1 comprend un circuit d’approvisionnement 6 de l’eau formée dans le dispositif de pile à combustible 4 vers lesdits dispositifs de nettoyage 5.
Le circuit d’approvisionnement 6 peut comprendre un réservoir de stockage 7 de l’eau formée. Par exemple, le réservoir peut contenir 25 litres d’eau formée.
Par exemple, les dispositifs de nettoyage 5 comprennent une buse (non illustrée) pour projeter l’eau formée vers le haut des capteurs 2 de manière à ce qu’elle s’écoule le long du capteur pour le nettoyer. Chaque dispositif de nettoyage 5 peut également comprendre des essuie-glaces (non représentés) de manière à essuyer les capteurs 2 après le nettoyage à l’eau. Dans cet exemple, les dispositifs de nettoyage 5 du système de recyclage d’eau 3 sont placés respectivement au-dessus des capteurs 2.
Dans cet exemple, les dispositifs de nettoyage 5 comprennent au moins une pompe 8 pour pomper l’eau formée du dispositif de pile à combustible 4 vers les dispositifs de nettoyage 5.
Les dispositifs de nettoyage 5 peuvent comprendre au moins un détecteur de salissures (non représenté) pour détecter si les capteurs 2 présents dans le système d’aide à la conduite sont sales. Les détecteurs de salissures sont par exemple des capteurs ultrasons, des capteurs infrarouges ou des capteurs optiques.
Le système de recyclage d’eau 3 peut comprendre un contrôleur 9 capable de recevoir et analyser au moins un signal sur la nécessité de nettoyer les capteurs 2 du système d’aide à la conduite et de procéder au nettoyage desdits capteurs 2 basé sur l’analyse.
Le véhicule 1 peut comprendre un réseau de communication interne de véhicule 10 et
une unité centrale de contrôle électronique 11. L’unité centrale de contrôle électronique 11 est liée au système de recyclage d’eau 3 et au système d’aide à la conduite comprenant les capteurs 2 via le réseau de communication interne du véhicule 10.
Le contrôleur 9 peut être connecté au moins à l’unité centrale de contrôle électronique 10.
La Figure 2 illustre un exemple de procédé de recyclage d’eau selon l’invention comprenant dans une étape A), la formation d’eau (H2O) sous forme de vapeur dans le dispositif de pile à combustible 4 alimenté par du dihydrogène (H2) gazeux et du dioxygène (O2) gazeux.
Le procédé peut comprendre une étape de stockage dans laquelle l’eau formée à l’étape A) est stockée dans le réservoir 7.
Dans une étape de détection de salissures, un détecteur de salissures détecte les salissures présentes sur les capteurs 2 du système d’aide à la conduite 3.
Ensuite, le contrôleur 9 peut recevoir et analyser un signal provenant du détecteur de salissures sur la nécessité de nettoyer les capteurs 2 présents dans le système d’aide à la conduite. Si le contrôleur 9 détermine que les capteurs 2 sont sales, le contrôleur peut procéder dans une étape B) au nettoyage des capteurs avec l’eau formée à l’étape A) en envoyant un signal aux dispositifs de nettoyage 5. Dans le cas contraire, le contrôleur ne procède pas au nettoyage des capteurs 2.
Alternativement, le contrôleur 9 peut recevoir et analyser un signal provenant de l’unité centrale de contrôle électronique 11 du véhicule. Dans cet exemple, l’unité centrale de contrôle électronique 11 du véhicule est préalablement paramétrée ou pilotée manuellement.
Lorsque l’unité centrale de contrôle électronique 11 est préalablement paramétrée, elle peut être paramétrée de manière périodique. En d’autres termes, le nettoyage des capteurs 2 peut être programmé pour être réalisé, par exemple, tous les 200km.
Lorsque l’unité centrale de contrôle électronique 11 est pilotée manuellement, le conducteur ou un passager du véhicule 1 peut lancer le nettoyage des capteurs 2 dans le système d’aide à la conduite lorsqu’il estime qu’ils ne sont pas assez propres.
Le système de recyclage d’eau pour un véhicule, le véhicule et le procédé de recyclage d’eau selon l’invention offrent une solution écologique facile à mettre en œuvre qui optimise l’utilisation de l’eau issue de la pile à combustible dans un véhicule et qui in fine a un impact positif sur l’environnement.
Claims (15)
- Système de recyclage d’eau (3) pour un véhicule équipé d’une motorisation avec pile à combustible (1), ledit système de recyclage (3) comprenant :
- Un dispositif de récupération de l’eau provenant de la pile à combustible (4) alimentée par du dihydrogène (H2) gazeux et du dioxygène (O2) gazeux pour former de l’électricité et de l’eau (H2O) sous forme de vapeur,
- Au moins un dispositif de nettoyage (5) pour nettoyer des capteurs et/ou caméras (2) présents dans un système d’aide à la conduite et
- un circuit d’approvisionnement de l’eau formée (6) dans la pile à combustible (4) vers ledit dispositif de nettoyage (5).
- Système de recyclage d’eau (3) selon la revendication 1, dans lequel le circuit d’approvisionnement de l’eau (6) comprend au moins un réservoir (7) de stockage de l’eau formée.
- Système de recyclage d’eau (3) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le dispositif de nettoyage (5) comprend un moyen permettant d’écouler et/ou de projeter de l’eau.
- Système de recyclage d’eau (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le dispositif de nettoyage (5) comprend au moins un détecteur de salissures des capteurs et/ou caméras présents dans le système d’aide à la conduite.
- Système de recyclage d’eau (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le système de recyclage d’eau (3) comprend un contrôleur (9) capable de recevoir et analyser au moins un signal sur la nécessité de nettoyer les capteurs et/ou caméras (2) du système d’aide à la conduite et de procéder au nettoyage desdits capteurs et/ou caméras (2) basé sur l’analyse.
- Véhicule (1) comprenant :
- Un système d’aide à la conduite comprenant des capteurs et/ou des caméras,
- Un système de recyclage d’eau (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5,
- Un réseau de communication interne de véhicule (10) et
- Une unité centrale de contrôle électronique (11),
- Véhicule (1) selon la revendication 6, dans lequel lorsque le système de recyclage d’eau (3) comprend un contrôleur (9) capable de recevoir et analyser au moins un signal sur la nécessité de nettoyer capteurs et/ou caméras (2) du système d’aide à la conduite et de procéder au nettoyage desdits capteurs et/ou caméras (2) basé sur l’analyse, le contrôleur (9) est connecté au moins à l’unité centrale de contrôle électronique (11).
- Véhicule (1) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel les capteurs (2) du système d’aide à la conduite sont choisis parmi : un capteur de vitesse, un capteur anticollision, un capteur de position, un détecteur de piétons, un détecteur de conditions d’adhérence, un détecteur de marquages au sol et un détecteur de panneaux de signalisation.
- Véhicule (1) selon la revendication 8, dans lequel les capteurs (2) du système d’aide à la conduite sont des capteurs radar, des capteurs lidar, des capteurs à ultrasons ou des capteurs GPS.
- Véhicule (1) selon l’une quelconque des revendications 6 à 9, dans lequel les caméras du système d’aide à la conduite sont choisies parmi : une caméra optique ou une caméra infrarouge.
- Procédé de recyclage d’eau en utilisant le système de recyclage d’eau (3) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5 dans un véhicule (1) selon l’une quelconque des revendications 6 à 10, ledit procédé comprenant :
- La formation d’eau (H2O) sous forme de vapeur dans un dispositif de pile à combustible (4) alimenté par du dihydrogène (H2) gazeux et du dioxygène (O2) gazeux et
- Le nettoyage de capteurs et/ou caméras (2) présents dans un système d’aide à la conduite du véhicule (1) en utilisant l’eau formée à l’étape A).
- Procédé de recyclage d’eau selon la revendication 11, dans lequel après l’étape A), le procédé comprend une étape de stockage dans laquelle l’eau formée à l’étape A) est stockée.
- Procédé de recyclage d’eau selon la revendication 11 ou 12, dans lequel avant l’étape B), le procédé comprend une étape de détection de salissures des capteurs et/ou caméras présents dans le système d’aide à la conduite par le biais d’au moins un détecteur de salissures.
- Procédé de recyclage d’eau selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel à l’étape B), un contrôleur (9) reçoit et analyse au moins un signal sur la nécessité de nettoyer capteurs et/ou caméras (2) présents dans le système d’aide à la conduite et procède au nettoyage desdits capteurs et/ou caméras (2) basé sur l’analyse.
- Procédé de recyclage d’eau selon la revendication 13 ou 14, dans lequel à l’étape B), le au moins un signal provient de la détection de salissures sur lesdits capteurs et/ou cameras (2) ou de l’unité centrale de contrôle électronique (11) du véhicule (1).
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102022207669A1 (de) | 2022-07-27 | 2024-02-01 | Zf Friedrichshafen Ag | Wasserversorgungssystem für ein Brennstoffzellenfahrzeug |
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- 2020-03-20 FR FR2002734A patent/FR3108446B1/fr active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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