FR3136451A1 - Système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique d’un aéronef. - Google Patents

Système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique d’un aéronef. Download PDF

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Abstract

Système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique d’un aéronef. Le système d’alimentation électrique (10) d’un système de propulsion électrique (4) d’un aéronef (1), comprend : - au moins deux premiers ensembles de piles à combustible (FC11, FC12), prévus pour alimenter électriquement un moteur électrique entraînant une hélice de propulsion ; - un premier compresseur (C1) configuré pour fournir de l’air comprimé à au moins une partie des aux moins deux premiers ensembles de piles à combustible (FC11, FC12) ; et - un premier moteur électrique (M1) prévu pour entraîner le premier compresseur. Le premier moteur électrique (M1) comprend au moins deux enroulements électriques (W1a, W1b), chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux premiers ensembles de piles à combustible (FC11, FC12). Figure pour l’abrégé : Fig. 2

Description

Système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique d’un aéronef.
L’invention est relative au domaine de la propulsion électrique des aéronefs. Un aéronef à propulsion électrique comporte au moins un système de propulsion électrique. Dans un mode de réalisation, un système de propulsion électrique d’un aéronef comporte des piles à combustible alimentant électriquement un moteur électrique ou un ensemble de moteurs électriques entraînant une hélice de propulsion. Pour des raisons de sûreté de fonctionnement, un tel système de propulsion comporte au moins deux ensembles de piles à combustible pour alimenter électriquement un moteur électrique ou un ensemble de moteurs électriques entraînant l’hélice de propulsion. Ainsi, en cas de panne de l’un des ensembles de piles à combustible, l’hélice de propulsion continue d’être entraînée, bien qu’à puissance réduite. Pour fonctionner, un ensemble de piles à combustible doit recevoir en entrée de l’hydrogène (H2) et de l’oxygène (O2). L’hydrogène est généralement issu d’un réservoir d’hydrogène embarqué à bord de l’aéronef. L’oxygène est présent en quantité suffisamment importante dans l’air ambiant, de telle façon qu’il n’est pas nécessaire d’installer un réservoir d’oxygène à bord de l’aéronef. Toutefois, un compresseur est nécessaire pour compresser l’air ambiant avant de l’envoyer en entrée de l’ensemble de piles à combustible, de façon à fournir suffisamment d’oxygène à l’ensemble de piles à combustible. Ce compresseur est généralement entraîné par un moteur électrique. Afin d’avoir un meilleur rendement, le compresseur est par exemple de type turbocompresseur.
Une solution classique consiste à associer un compresseur à chaque ensemble de piles à combustible et à alimenter le moteur électrique entraînant le compresseur à partir d’électricité produite par cet ensemble de piles à combustible. En cas de panne de l’ensemble de piles à combustible, le moteur électrique entraînant le compresseur n’est plus alimenté électriquement, ce qui entraîne l’arrêt du compresseur. Cela n’est toutefois pas gênant dans la mesure où l’ensemble de piles à combustible est déjà en panne.
Comme indiqué précédemment, chaque système de propulsion électrique de l’aéronef comporte au moins deux ensembles de piles à combustible. Le nombre d’ensemble de piles à combustible peut même être plus élevé en fonction de la puissance requise pour la propulsion de l’aéronef. Dans la mesure où un compresseur est associé à chaque ensemble de piles à combustible, l’aéronef comprend un nombre non négligeable de compresseurs, auxquels correspondent une masse et un encombrement élevés. Par conséquent, il serait souhaitable de réduire le nombre de compresseurs.
Une solution envisagée par l’inventeur consisterait à utiliser un seul compresseur relié à plusieurs ensembles de piles à combustible pour leur fournir de l’air comprimé. Un moteur électrique entraînant le compresseur serait alimenté électriquement par un des ensembles de piles à combustible. En cas de panne de l’ensemble de pile à combustible, l’alimentation électrique du moteur électrique serait commutée sur un autre ensemble de piles à combustible auquel le compresseur fournit de l’air comprimé. Cette solution permet de diminuer le nombre de compresseurs embarqués à bord de l’aéronef et par conséquent leur masse et leur encombrement. Toutefois, en cas de panne du moteur électrique alimentant le compresseur ou en cas de panne d’un contrôleur du moteur électrique, aucun des ensembles de piles à combustible reliés à ce compresseur ne recevrait de l’air comprimé. Par conséquent, une simple panne du moteur électrique ou de son contrôleur entraînerait une panne de tous les ensembles de piles à combustible reliés à ce compresseur. Cela ne serait pas acceptable du point de vue de la disponibilité du système de propulsion de l’aéronef.
La présente invention a notamment pour but d’apporter une solution à ce problème. Elle concerne un système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique d’un aéronef, le système d’alimentation électrique comprenant :
- au moins deux ensembles de piles à combustible, parmi lesquels au moins deux premiers ensembles de piles à combustible, prévus pour alimenter électriquement un moteur électrique ou un ensemble de moteurs électriques entraînant une hélice de propulsion ;
- un premier compresseur configuré pour fournir de l’air comprimé à au moins une partie des aux moins deux premiers ensembles de piles à combustible ; et
- un premier moteur électrique prévu pour entraîner le premier compresseur.
Le système d’alimentation électrique est remarquable en ce que le premier moteur électrique prévu pour entraîner le premier compresseur comprend au moins deux enroulements électriques, chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux premiers ensembles de piles à combustible.
Ainsi, l’invention permet d’avoir un compresseur commun à au moins deux ensembles de piles à combustible et donc de réduire la masse et l’encombrement des compresseurs embarqués à bord de l’aéronef. Le compresseur étant un dispositif mécanique, sa probabilité de panne est suffisamment faible pour être acceptable du point de vue de la disponibilité du système de propulsion de l’aéronef. Etant donné que le moteur électrique entraînant le compresseur comprend au moins deux enroulements électriques alimentés électriquement à partir d’ensembles de piles à combustible distincts, le moteur électrique peut continuer à fonctionner avec une puissance réduite en cas de panne au niveau de l’un des enroulements électriques ou au niveau d’un contrôleur alimentant électriquement l’un des enroulements électriques. Cela permet de garantir la disponibilité du système de propulsion de l’aéronef.
Selon une première possibilité, le premier compresseur est configuré pour fournir de l’air comprimé à deux desdits ensembles de piles à combustible et le premier moteur électrique prévu pour entraîner le premier compresseur comprend deux enroulements électriques alimentés électriquement chacun à partir de l’un desdits deux ensembles de piles à combustible.
Selon une deuxième possibilité, le premier compresseur est configuré pour fournir de l’air comprimé à trois desdits ensembles de piles à combustible et le premier moteur électrique prévu pour entraîner le premier compresseur comprend trois enroulements électriques alimentés électriquement chacun à partir de l’un desdits trois ensembles de piles à combustible.
Dans un mode de réalisation, le système d’alimentation électrique comprend :
- au moins quatre ensembles de piles à combustible, parmi lesquels lesdits au moins deux premiers ensembles de piles à combustible ainsi qu’au moins deux deuxièmes ensembles de piles à combustible, ces au moins quatre ensembles de piles à combustible étant prévus pour alimenter électriquement le moteur électrique ou l’ensemble de moteurs électriques entraînant l’hélice de propulsion ;
- un deuxième compresseur configuré pour fournir de l’air comprimé à au moins une partie des aux moins deux deuxièmes ensembles de piles à combustible ; et
- un deuxième moteur électrique prévu pour entraîner le deuxième compresseur, le deuxième moteur électrique comprenant au moins deux enroulements électriques, chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux deuxièmes ensembles de piles à combustible.
De façon particulière, le compresseur est de type turbocompresseur.
Dans un mode particulier de réalisation, le système d’alimentation électrique comprend en outre un système de rafraichissement d’au moins une partie des aux moins deux premiers ensembles de piles à combustible, ce système de rafraichissement comportant un premier ventilateur qui comprend au moins deux enroulements électriques, chaque enroulement électrique du premier ventilateur étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux premiers ensembles de piles à combustible.
Dans le mode particulier de réalisation, selon la première possibilité, le système de rafraichissement est configuré pour rafraichir deux ensembles de piles à combustible et le premier ventilateur comprend deux enroulements électriques alimentés électriquement chacun à partir de l’un desdits deux ensembles de piles à combustible.
Dans le mode particulier de réalisation, selon la deuxième possibilité, le système de rafraichissement est configuré pour rafraichir trois ensembles de piles à combustible et le premier ventilateur comprend trois enroulements électriques alimentés électriquement chacun à partir de l’un desdits trois ensembles de piles à combustible.
Dans un mode de réalisation, le système de rafraichissement comporte en outre un deuxième ventilateur prévu pour rafraichir au moins une partie des aux moins deux deuxièmes ensembles de piles à combustible, le deuxième ventilateur comprenant au moins deux enroulements électriques, chaque enroulement électrique du deuxième ventilateur étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux deuxièmes ensembles de piles à combustible.
L’invention est également relative à un aéronef comprenant un tel système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures annexées.
La est une vue d’un aéronef comprenant un système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique.
La illustre de façon schématique un système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique d’un aéronef, conforme à un mode de réalisation de l’invention.
La illustre de façon schématique un système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique d’un aéronef, conforme à un autre mode de réalisation de l’invention.
La illustre de façon schématique un système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique d’un aéronef, conforme à un autre mode de réalisation de l’invention.
La illustre de façon schématique un système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique d’un aéronef, conforme à un autre mode de réalisation de l’invention.
La illustre de façon schématique un système d’alimentation électrique d’un système de propulsion électrique d’un aéronef, conforme à un autre mode de réalisation de l’invention.
Le système d’alimentation électrique 10 représenté sur la est prévu pour alimenter un système de propulsion électrique 4 d’un aéronef tel que l’aéronef 1 représenté sur la . Il est par exemple installé dans une baie avionique 2 de l’aéronef. Le système de propulsion électrique 4 comprend au moins un moteur électrique entraînant une hélice de propulsion. Le système d’alimentation électrique 10 comprend au moins deux premiers ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible prévus pour alimenter électriquement l’au moins un moteur électrique. Il comprend également un premier compresseur C1 prévu pour fournir de l’air comprimé aux deux premiers ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible. Le premier compresseur C1 est couplé mécaniquement à un premier moteur électrique M1. L’ensemble formé par le premier moteur électrique M1 et le premier compresseur C1 est aussi appelé moto-compresseur. Le premier moteur électrique M1 comprend deux enroulements électriques W1a et W1b, chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux premiers ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible. Ainsi, l’enroulement électrique W1a est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC11, par l’intermédiaire d’un contrôleur C1a et l’enroulement électrique W1b est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC12, par l’intermédiaire d’un contrôleur C1b. De façon non limitative de l’invention, d’autres charges électriques Z11a … Z11j sont alimentées électriquement par l’ensemble de piles à combustible FC11, par exemple par l’intermédiaire d’un jeu de barres de distribution électrique B11, et d’autres charges électriques Z12a … Z12k sont alimentées électriquement par l’ensemble de piles à combustible FC12, par exemple par l’intermédiaire d’un jeu de barres de distribution électrique B12.
En fonctionnement normal, lorsque les ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible produisent de l’électricité, les deux enroulements électriques W1a et W1b du premier moteur électrique M1 sont alimentés électriquement, respectivement par l’intermédiaire des contrôleurs C1a et C1b. Cela permet au premier moteur électrique M1 de fonctionner à sa puissance nominale et d’entraîner le premier compresseur C1 qui peut ainsi fonctionner à sa puissance nominale.
En cas de panne de l’un des deux ensembles de piles à combustible, par exemple FC11, seul l’enroulement électrique W1b du moteur électrique M1 est alimenté, par l’autre ensemble FC12 de piles à combustible. Par conséquent, le moteur électrique M1 ne peut fonctionner qu’à la moitié de sa puissance nominale. Le compresseur C1, entraîné par le moteur électrique M1, ne peut alors lui aussi fonctionner qu’à la moitié de sa puissance nominale. Le fait que le compresseur C1 ne fonctionne qu’à la moitié de sa puissance nominale ne pose pas de problème dans de telles circonstances, puisque seul l’ensemble FC12 de piles à combustible a besoin d’air comprimé pour fonctionner, l’ensemble FC11 de piles à combustible étant en panne. L’au moins un moteur de propulsion est ainsi alimenté électriquement par l’ensemble FC12 de piles à combustible, ce qui permet à ce moteur de propulsion de continuer à fonctionner, bien qu’à puissance réduite de moitié par rapport à sa puissance nominale.
En cas de panne de l’un des contrôleurs C1a ou C1b ou en cas de panne de l’un des enroulements électriques W1a ou W1b du premier moteur électrique, le premier moteur électrique M1 est alimenté électriquement par un seul des deux enroulements. Comme dans le cas de panne précédent, il ne peut fonctionner qu’à la moitié de sa puissance nominale, de même que le premier compresseur C1. Par conséquent, les deux ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible reçoivent alors un flux d’air correspondant sensiblement à la moitié du flux d’air nécessaire pour leur fonctionnement nominal. Ces deux ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible peuvent ainsi délivrer sensiblement la moitié de leur puissance nominale, ce qui permet au moteur de propulsion de continuer à fonctionner, bien qu’à puissance réduite sensiblement de moitié par rapport à sa puissance nominale.
Dans le mode de réalisation représenté sur la , le système d’alimentation électrique 10 comprend en outre un troisième premier ensemble FC13 de piles à combustible et le moteur électrique M1 comprend un troisième enroulement électrique W1c alimenté électriquement par l’ensemble FC13 de piles à combustible par l’intermédiaire d’un contrôleur C1c. De façon non limitative de l’invention, d’autres charges électriques Z13a … Z13n sont alimentées électriquement par l’ensemble de piles à combustible FC13, par exemple par l’intermédiaire d’un jeu de barres de distribution électrique B13.
En cas de panne de l’un des trois premiers ensembles de piles à combustible FC11, FC12, FC13, deux des trois enroulements électriques W1a, W1b, W1c du moteur électrique M1 restent alimentés électriquement. Par conséquent, le moteur électrique M1 ne peut fonctionner qu’aux deux tiers de sa puissance nominale. Le compresseur C1, entraîné par le moteur électrique M1, ne peut alors lui aussi fonctionner qu’aux deux tiers de sa puissance nominale. Le fait que le compresseur C1 ne fonctionne qu’aux deux tiers de sa puissance nominale ne pose pas de problème dans de telles circonstances, puisque seuls deux des trois premiers ensembles FC11, FC12, FC13 de piles à combustible ont alors besoin d’air comprimé pour fonctionner, l’un desdits ensembles de piles à combustible étant en panne. L’au moins un moteur de propulsion est ainsi alimenté électriquement par deux des trois premiers ensembles de piles à combustible, ce qui permet à ce moteur de propulsion de continuer à fonctionner, bien qu’à puissance réduite d’un tiers par rapport à sa puissance nominale. Il en est de même en cas de panne de l’un des contrôleurs C1a, C1b ou C1c ou en cas de panne de l’un des enroulements électriques W1a, W1b ou W1c.
Dans le mode de réalisation représenté sur la , le système d’alimentation électrique 10 comprend une première partie similaire au système d’alimentation électrique correspondant au mode de réalisation représenté sur la . Cette première partie comprend les deux premiers ensembles FC11, FC12 de piles à combustible et le premier moteur électrique M1 couplé mécaniquement au premier compresseur C1. Les deux premiers ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible sont prévus pour alimenter électriquement l’au moins un moteur électrique entraînant l’hélice de propulsion. Le premier moteur électrique M1 comprend deux enroulements électriques W1a et W1b, chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux premiers ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible. Ainsi, l’enroulement électrique W1a est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC11, par l’intermédiaire d’un contrôleur C1a et l’enroulement électrique W1b est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC12, par l’intermédiaire d’un contrôleur C1b. Le système d’alimentation électrique 10 comprend en outre une deuxième partie qui comprend deux deuxièmes ensembles FC21, FC22 de piles à combustible et un deuxième moteur électrique M2 couplé mécaniquement à un deuxième compresseur C2. Comme les deux premiers ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible, les deux deuxièmes ensembles FC21 et FC22 de piles à combustible sont également prévus pour alimenter électriquement l’au moins un moteur électrique entraînant l’hélice de propulsion du système de propulsion électrique 4. Le deuxième moteur électrique M2 comprend deux enroulements électriques W2a et W2b, chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux deuxième ensembles FC21 et FC22 de piles à combustible. Ainsi, l’enroulement électrique W2a est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC21, par l’intermédiaire d’un contrôleur C2a et l’enroulement électrique W2b est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC22, par l’intermédiaire d’un contrôleur C2b.
En fonctionnement normal, les ensembles FC11, FC12, FC21 et FC22 de piles à combustible produisent de l’électricité. Par conséquent, les deux enroulements électriques W1a et W1b du premier moteur électrique M1 sont alimentés électriquement, respectivement par l’intermédiaire des contrôleurs C1a et C1b. Cela permet au premier moteur électrique M1 de fonctionner à sa puissance nominale et d’entraîner le premier compresseur C1 qui peut ainsi fonctionner à sa puissance nominale. De même, les deux enroulements électriques W2a et W2b du deuxième moteur électrique M2 sont alimentés électriquement, respectivement par l’intermédiaire des contrôleurs C2a et C2b. Cela permet au deuxième moteur électrique M2 de fonctionner à sa puissance nominale et d’entraîner le deuxième compresseur C2 qui peut ainsi fonctionner à sa puissance nominale.
En cas de panne de l’un des quatre ensembles FC11, FC12, FC21 et FC22 de piles à combustible, celui des deux compresseurs C1 et C2 qui est normalement alimenté en partie par l’ensemble de piles à combustible qui est en panne, ne peut fonctionner qu’à la moitié de sa puissance nominale, comme déjà décrit dans le cas du mode de réalisation illustré sur la . Cela permet un fonctionnement normal de l’autre ensemble de piles à combustible alimenté en air par ce compresseur. Par conséquent, hormis l’ensemble de piles à combustible qui est en panne, les trois autres ensembles de piles à combustible fonctionnent de façon nominale. L’au moins un moteur de propulsion est ainsi alimenté électriquement par ces trois ensembles de piles à combustible, ce qui permet à ce moteur de propulsion de continuer à fonctionner, bien qu’à puissance réduite d’un quart par rapport à sa puissance nominale.
En cas de panne de l’un des quatre contrôleurs C1a, C1b, C2a ou C2b ou en cas de panne de l’un des quatre enroulements électriques W1a, W1b, W2a ou W2b, comme déjà décrit dans le cas du mode de réalisation illustré sur la , les deux ensembles de piles à combustible alimentés en air par le compresseur impacté par la panne continuent à fonctionner avec une puissance réduite sensiblement de moitié par rapport à leur puissance nominale. Les deux autres ensembles de piles à combustible fonctionnent à leur puissance nominale. Par conséquent, le moteur de propulsion continue à fonctionner, bien qu’à puissance réduite sensiblement d’un quart par rapport à sa puissance nominale.
Le système d’alimentation électrique 10 représenté sur la est similaire à celui représenté sur la . Il comprend en outre un premier ventilateur V1 faisant partie d’un système de rafraîchissement des deux premiers ensembles de piles à combustible FC11 et FC12. Ce ventilateur est par exemple intégré dans un échangeur de chaleur prévu pour rafraichir un fluide caloporteur d’un circuit de rafraîchissement des deux premiers ensembles de piles à combustible, par échange thermique avec de l’air issu de l’extérieur de l’aéronef. Comme le premier moteur électrique M1, le premier ventilateur V1 comprend deux enroulements électriques, chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux premiers ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible. Ainsi, l’un des enroulements électriques est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC11, par l’intermédiaire d’un contrôleur E1a et l’autre enroulement électrique est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC12, par l’intermédiaire d’un contrôleur E1b.
Le fait d’utiliser un ventilateur V1 commun pour le rafraîchissement de l’ensemble FC11 de piles à combustible et de l’ensemble FC12 de piles à combustible présente l’avantage de réduire la masse et l’encombrement du système de rafraîchissement par rapport à une solution classique dans laquelle un ventilateur indépendant serait utilisé pour le rafraîchissement de chacun desdits ensembles de piles à combustible.
En cas de panne de l’un des deux ensembles de piles à combustible, par exemple FC11, seul l’un des enroulements électriques du premier ventilateur V1 est alimenté, par l’autre ensemble FC12 de piles à combustible. Par conséquent, le premier ventilateur V1 ne peut fonctionner qu’à la moitié de sa puissance nominale. Il en résulte que le système de rafraîchissement ne peut fonctionner qu’à la moitié de sa puissance nominale. Cela ne pose pas de problème dans de telles circonstances, puisque seul l’ensemble FC12 de piles à combustible a besoin d’être rafraîchi, l’ensemble FC11 de piles à combustible étant en panne. L’au moins un moteur de propulsion est ainsi alimenté électriquement par l’ensemble FC12 de piles à combustible, ce qui permet à ce moteur de propulsion de continuer à fonctionner, bien qu’à puissance réduite de moitié par rapport à sa puissance nominale.
En cas de panne de l’un des contrôleurs E1a ou E1b ou en cas de panne de l’un des enroulements électriques du premier ventilateur V1, le premier ventilateur V1 est alimenté électriquement par un seul des deux enroulements. Comme dans le cas de panne précédent, il ne peut fonctionner qu’à la moitié de sa puissance nominale. Il en résulte que le système de rafraîchissement ne peut fonctionner qu’à la moitié de sa puissance nominale. Cela permet aux deux ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible de fonctionner sensiblement à la moitié de leur puissance nominale, ce qui permet au moteur de propulsion de continuer à fonctionner, bien qu’à puissance réduite sensiblement de moitié par rapport à sa puissance nominale.
Dans un mode de réalisation non représenté sur les figures, le système d’alimentation électrique 10 est similaire à celui représenté sur la et il comprend en outre un premier ventilateur V1 comme celui représenté sur la . Le premier ventilateur V1 comprend trois enroulements électriques alimentés respectivement par les ensembles de piles à combustibles FC11, FC12 et FC13. En cas de panne de l’un des trois premiers ensembles de piles à combustible FC11, FC12, FC13, deux des trois enroulements électriques du premier ventilateur V1 restent alimentés électriquement. Cela permet au premier ventilateur V1 de fonctionner aux deux tiers de sa puissance nominale. Le fait que le ventilateur V1 ne fonctionne qu’aux deux tiers de sa puissance nominale ne pose pas de problème dans de telles circonstances, puisque seuls deux des trois premiers ensembles FC11, FC12, FC13 de piles à combustible ont alors besoin d’être rafraîchis pour fonctionner, l’un desdits ensembles de piles à combustible étant en panne. L’au moins un moteur de propulsion est ainsi alimenté électriquement par deux des trois premiers ensembles de piles à combustible, ce qui permet à ce moteur de propulsion de continuer à fonctionner, bien qu’à puissance réduite d’un tiers par rapport à sa puissance nominale. Il en est de même en cas de panne de l’un des contrôleurs alimentant les enroulements électriques du premier ventilateur V1 ou en cas de panne de l’un des enroulements électriques.
Le système d’alimentation électrique 10 représenté sur la est similaire à celui représenté sur la . Il comprend en outre un premier ventilateur V1 faisant partie d’un système de rafraîchissement des deux premiers ensembles de piles à combustible FC11 et FC12. Ce premier ventilateur est par exemple intégré dans un échangeur de chaleur prévu pour rafraichir un fluide caloporteur d’un circuit de rafraîchissement des deux premiers ensembles de piles à combustible, par échange thermique avec de l’air issu de l’extérieur de l’aéronef. Comme le premier moteur électrique M1, le premier ventilateur V1 comprend deux enroulements électriques, chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux premiers ensembles FC11 et FC12 de piles à combustible. Ainsi, l’un des enroulements électriques est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC11, par l’intermédiaire d’un contrôleur E1a et l’autre enroulement électrique est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC12, par l’intermédiaire d’un contrôleur E1b. De façon similaire, le système d’alimentation électrique 10 comprend en outre un deuxième ventilateur V2 faisant partie d’un système de rafraîchissement des deux deuxièmes ensembles de piles à combustible FC21 et FC22. Ce deuxième ventilateur est par exemple intégré dans un échangeur de chaleur prévu pour rafraichir un fluide caloporteur d’un circuit de rafraîchissement des deux deuxièmes ensembles de piles à combustible, par échange thermique avec de l’air issu de l’extérieur de l’aéronef. Le deuxième ventilateur V2 comprend deux enroulements électriques, chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux deuxièmes ensembles FC21 et FC22 de piles à combustible. Ainsi, l’un des enroulements électriques est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC21, par l’intermédiaire d’un contrôleur E2a et l’autre enroulement électrique est alimenté par l’ensemble de piles à combustible FC22, par l’intermédiaire d’un contrôleur E2b.
En fonctionnement normal, les ensembles FC11, FC12, FC21 et FC22 de piles à combustible produisent de l’électricité. Par conséquent, les deux enroulements électriques du premier ventilateur V1 sont alimentés électriquement, respectivement par l’intermédiaire des contrôleurs E1a et E1b. Cela permet au premier ventilateur V1 de fonctionner à sa puissance nominale. De même, les deux enroulements électriques du deuxième ventilateur V2 sont alimentés électriquement, respectivement par l’intermédiaire des contrôleurs E2a et E2b. Cela permet au deuxième ventilateur V2 de fonctionner alors à sa puissance nominale.
En cas de panne de l’un des quatre ensembles FC11, FC12, FC21 et FC22 de piles à combustible, celui des deux ventilateurs V1 et V2 qui est normalement alimenté en partie par l’ensemble de piles à combustible qui est en panne, ne peut alors fonctionner qu’à la moitié de sa puissance nominale, comme déjà décrit dans le cas du mode de réalisation illustré sur la . Cela permet un fonctionnement normal de l’autre ensemble de piles à combustible rafraîchi par ce ventilateur. Par conséquent, hormis l’ensemble de piles à combustible qui est en panne, les trois autres ensembles de piles à combustible fonctionnent de façon nominale. L’au moins un moteur de propulsion est ainsi alimenté électriquement par ces trois ensembles de piles à combustible, ce qui permet à ce moteur de propulsion de continuer à fonctionner, bien qu’à puissance réduite d’un quart par rapport à sa puissance nominale.
En cas de panne de l’un des quatre contrôleurs E1a, E1b, E2a ou E2b ou en cas de panne de l’un des quatre enroulements électriques des deux ventilateurs, comme déjà décrit dans le cas du mode de réalisation illustré sur la , les deux ensembles de piles à combustible rafraîchis par le ventilateur impacté par la panne continuent à fonctionner avec une puissance réduite sensiblement de moitié par rapport à leur puissance nominale. Les deux autres ensembles de piles à combustible fonctionnent à leur puissance nominale. Par conséquent, le moteur de propulsion continue à fonctionner, bien qu’à puissance réduite sensiblement d’un quart par rapport à sa puissance nominale.
L’alimentation électrique du moteur électrique ou de l’ensemble de moteurs électriques de propulsion de l’aéronef n’est pas représentée sur les figures 2 à 6 afin de ne pas surcharger ces figures.

Claims (10)

1) Système d’alimentation électrique (10) d’un système de propulsion électrique (4) d’un aéronef (1), le système d’alimentation électrique comprenant :
- au moins deux ensembles de piles à combustible, parmi lesquels au moins deux premiers ensembles de piles à combustible (FC11, FC12), prévus pour alimenter électriquement un moteur électrique ou un ensemble de moteurs électriques entraînant une hélice de propulsion ;
- un premier compresseur (C1) configuré pour fournir de l’air comprimé à au moins une partie des aux moins deux premiers ensembles de piles à combustible (FC11, FC12) ; et
- un premier moteur électrique (M1) prévu pour entraîner le premier compresseur,
caractérisé en ce que le premier moteur électrique (M1) prévu pour entraîner le premier compresseur (C1) comprend au moins deux enroulements électriques (W1a, W1b), chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux premiers ensembles de piles à combustible (FC11, FC12).
2) Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier compresseur (C1) est configuré pour fournir de l’air comprimé à deux desdits ensembles de piles à combustible et le premier moteur électrique (M1) prévu pour entraîner le premier compresseur comprend deux enroulements électriques (W1a, W1b) alimentés électriquement chacun à partir de l’un desdits deux ensembles de piles à combustible.
3) Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier compresseur (C1) est configuré pour fournir de l’air comprimé à trois desdits ensembles de piles à combustible et le premier moteur électrique (M1) prévu pour entraîner le premier compresseur comprend trois enroulements électriques (W1a, W1b, W1c)) alimentés électriquement chacun à partir de l’un desdits trois ensembles de piles à combustible.
4) Système d’alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comprend :
- au moins quatre ensembles de piles à combustible (FC11, FC12, FC21, FC22), parmi lesquels lesdits au moins deux premiers ensembles de piles à combustible (FC11, FC12) ainsi qu’au moins deux deuxièmes ensembles de piles à combustible (FC21, FC22), ces au moins quatre ensembles de piles à combustible étant prévus pour alimenter électriquement le moteur électrique ou l’ensemble de moteurs électriques entraînant l’hélice de propulsion ;
- un deuxième compresseur (C2) configuré pour fournir de l’air comprimé à au moins une partie des aux moins deux deuxièmes ensembles (FC21, FC22) de piles à combustible ; et
- un deuxième moteur électrique (M2) prévu pour entraîner le deuxième compresseur (C2), le deuxième moteur électrique comprenant au moins deux enroulements électriques (W2a, W2b), chaque enroulement électrique étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux deuxièmes ensembles de piles à combustible.
5) Système d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le compresseur est de type turbocompresseur.
6) Système d’alimentation électrique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ‘il comprend en outre un système de rafraichissement d’au moins une partie des aux moins deux premiers ensembles de piles à combustible (FC11, FC12), ce système de rafraichissement comportant un premier ventilateur (V1) qui comprend au moins deux enroulements électriques, chaque enroulement électrique du premier ventilateur étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux premiers ensembles de piles à combustible.
7) Système d’alimentation électrique selon la revendication 2 et la revendication 6, caractérisé en ce que le système de rafraichissement est configuré pour rafraichir deux ensembles de piles à combustible et le premier ventilateur (V1) comprend deux enroulements électriques alimentés électriquement chacun à partir de l’un desdits deux ensembles de piles à combustible.
8) Système d’alimentation électrique selon la revendication 3 et la revendication 6, caractérisé en ce que le système de rafraichissement est configuré pour rafraichir trois ensembles de piles à combustible et le premier ventilateur (V1) comprend trois enroulements électriques alimentés électriquement chacun à partir de l’un desdits trois ensembles de piles à combustible.
9) Système d’alimentation électrique selon la revendication 4 et la revendication 6, caractérisé en ce que le système de rafraichissement comporte en outre un deuxième ventilateur (V2) prévu pour rafraichir au moins une partie des aux moins deux deuxièmes ensembles de piles à combustible (FC21, FC22), le deuxième ventilateur comprenant au moins deux enroulements électriques, chaque enroulement électrique du deuxième ventilateur étant alimenté électriquement à partir d’un ensemble de piles à combustible distinct parmi les aux moins deux deuxièmes ensembles de piles à combustible.
10) Aéronef (1), caractérisé en ce qu’il comprend un système d’alimentation électrique (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
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