FR3139878A1 - Pressurized gas tank for vehicle - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un réservoir (3) de gaz sous pression pour véhicule, comprenant :- un liner (7) à base de matériau plastique, - une structure de renforcement composite (9) enroulée autour du liner (7), caractérisé en ce que le réservoir (3) comprend : - un dispositif de chauffage électrique (11) configuré pour maintenir le liner (7) a une température supérieure à un seuil prédéterminé, le dispositif de chauffage électrique (11) comportant une bande chauffante (21) autorégulée en température, la bande chauffante (21) étant disposée entre le liner (7) et une surface externe (23) de la structure de renforcement composite (9). L’invention concerne également un véhicule comprenant un tel réservoir, un procédé de fabrication d’un tel réservoir, ainsi qu’un procédé de régulation thermique d’un tel réservoir. Figure pour l’abrégé : figure 2The invention relates to a pressurized gas tank (3) for a vehicle, comprising: - a liner (7) based on plastic material, - a composite reinforcing structure (9) wound around the liner (7), characterized in that that the tank (3) comprises: - an electric heating device (11) configured to maintain the liner (7) at a temperature above a predetermined threshold, the electric heating device (11) comprising a self-regulated heating strip (21) in temperature, the heating strip (21) being arranged between the liner (7) and an external surface (23) of the composite reinforcement structure (9). The invention also relates to a vehicle comprising such a tank, a method of manufacturing such a tank, as well as a method of thermal regulation of such a tank. Figure for abstract: figure 2
Description
L’invention concerne le domaine des réservoirs sous pression pour véhicule, tel qu’un véhicule automobile, un camion, un bus, un train ou encore un bateau. L’invention concerne plus particulièrement un réservoir de gaz sous pression pour véhicule, ainsi qu’un véhicule comprenant un tel réservoir de gaz sous pression.The invention relates to the field of pressure tanks for vehicles, such as a motor vehicle, a truck, a bus, a train or even a boat. The invention relates more particularly to a pressurized gas tank for a vehicle, as well as a vehicle comprising such a pressurized gas tank.
On connaît déjà dans l'état la technique, un réservoir de gaz sous pression par exemple configuré pour stocker du gaz à une pression d’au moins 350 bar ou d’au moins 700 bar, le gaz étant par exemple de l’hydrogène. Ainsi, ce réservoir de gaz sous pression est configuré pour être utilisé par le véhicule équipé du réservoir de gaz sous pression pour diverses fonctions, en tant que source d'énergie.We already know in the state of the art, a pressurized gas tank for example configured to store gas at a pressure of at least 350 bar or at least 700 bar, the gas being for example hydrogen. Thus, this pressurized gas tank is configured to be used by the vehicle equipped with the pressurized gas tank for various functions, as a source of energy.
Un tel réservoir de gaz sous pression est classiquement composé d’une enveloppe interne appelée liner, laquelle possède une fonction d’étanchéité vis-à-vis du gaz contenu dans le réservoir. Le liner est par exemple fait d’un matériau plastique, choisi pour sa légèreté et son faible coût de fabrication, ou d’un métal comme de l’aluminium, ou bien d’une autre matière comme un alliage métallique. Le liner est généralement de forme globalement cylindrique et présente deux extrémités en forme de dôme. Le liner comporte une ouverture, laquelle est généralement surmontée par un embout. Le fluide sous pression exerce de fortes contraintes sur la surface interne du liner, lesquelles peuvent porter atteinte à l'intégrité du liner et provoquer des fuites dangereuses, notamment avec des gaz combustibles comme l’hydrogène.Such a pressurized gas tank is conventionally composed of an internal envelope called a liner, which has a sealing function with respect to the gas contained in the tank. The liner is for example made of a plastic material, chosen for its lightness and low manufacturing cost, or of a metal such as aluminum, or of another material such as a metal alloy. The liner is generally generally cylindrical in shape and has two dome-shaped ends. The liner has an opening, which is generally surmounted by a tip. The pressurized fluid exerts strong stresses on the internal surface of the liner, which can damage the integrity of the liner and cause dangerous leaks, particularly with combustible gases such as hydrogen.
Pour améliorer les propriétés mécaniques du réservoir de gaz sous pression, le liner est entouré par une structure de renforcement composite, généralement réalisée par enroulement autour du liner de bandes de matériau composite à base de polymère thermodurcissable, par exemple à base de résine époxy, chargé de fibres de verre et/ou de carbone, ou bien par enroulement autour du liner d’un filament fait d’une fibre de renfort, par exemple en fibre de carbone, le filament étant noyé dans une résine, par exemple une résine époxy, pour faciliter l'enroulement et assurer que la surface extérieure du liner est recouverte.To improve the mechanical properties of the pressurized gas reservoir, the liner is surrounded by a composite reinforcing structure, generally produced by winding around the liner strips of composite material based on thermosetting polymer, for example based on epoxy resin, loaded of glass and/or carbon fibers, or by winding around the liner a filament made of a reinforcing fiber, for example carbon fiber, the filament being embedded in a resin, for example an epoxy resin, to facilitate rolling up and ensure that the outer surface of the liner is covered.
Par ailleurs, un tel réservoir de gaz sous pression comporte généralement un organe fonctionnel rapporté sur l’embout, lequel supporte des composants fonctionnels comme une électrovanne, afin par exemple de distribuer le fluide depuis le réservoir vers un moteur à combustion et/ou vers un moyen de conversion d’énergie embarqué sur le véhicule, comme une pile à combustible, configuré pour alimenter en énergie des moyens de propulsion du véhicule, comme un moteur électrique.Furthermore, such a pressurized gas tank generally comprises a functional member attached to the end piece, which supports functional components such as a solenoid valve, in order for example to distribute the fluid from the tank to a combustion engine and/or to a energy conversion means on board the vehicle, such as a fuel cell, configured to supply energy to vehicle propulsion means, such as an electric motor.
Lors de la distribution de gaz hors du réservoir de gaz sous pression, la température du gaz stocké dans le réservoir de gaz sous pression diminue. Il est nécessaire que cette température ne passe pas en-dessous d’un seuil prédéterminé, par exemple égal à -40°C, afin d’éviter la détérioration des composants constitutifs du réservoir de gaz sous pression, en particulier du liner, par exemple du fait des matériaux constituant ces composants. Il est ainsi connu de réchauffer un réservoir de gaz sous pression afin d'éviter d'endommager le liner lorsque la température du gaz qui y est contenu est trop basse, par exemple en disposant un élément chauffant au sein du réservoir de gaz sous pression, dans l’espace interne délimité par le liner. Toutefois, un tel élément chauffant occupe un espace important dans le réservoir, ce qui diminue sa capacité de stockage. Une alternative connue est de disposer un élément chauffant externe comme une bande chauffante autour du réservoir de gaz sous pression. Néanmoins, cet élément chauffant ne permet pas de réchauffer rapidement et efficacement le liner, du fait que l’élément chauffant est séparé du liner par des composants du réservoir de gaz sous pression qui limitent le transfert de chaleur, comme par exemple la structure de renforcement composite. En outre, il est nécessaire de limiter la puissance de chauffage afin que l’élément chauffant ne détériore en aucun cas, même localement, les composants du réservoir comme par exemple le liner à cause d’une température trop élevée, par exemple supérieure à 85°C.When distributing gas out of the pressurized gas tank, the temperature of the gas stored in the pressurized gas tank decreases. It is necessary that this temperature does not fall below a predetermined threshold, for example equal to -40°C, in order to avoid deterioration of the constituent components of the pressurized gas tank, in particular of the liner, for example due to the materials constituting these components. It is thus known to heat a pressurized gas tank in order to avoid damaging the liner when the temperature of the gas contained therein is too low, for example by placing a heating element within the pressurized gas tank, in the internal space delimited by the liner. However, such a heating element occupies a significant space in the tank, which reduces its storage capacity. A known alternative is to arrange an external heating element such as a heating band around the pressurized gas tank. However, this heating element does not allow the liner to be heated quickly and efficiently, due to the fact that the heating element is separated from the liner by components of the pressurized gas tank which limit heat transfer, such as for example the reinforcing structure. composite. In addition, it is necessary to limit the heating power so that the heating element does not in any case damage, even locally, the components of the tank such as for example the liner due to a too high temperature, for example above 85 °C.
L'invention a notamment pour but de fournir un réservoir de gaz sous pression permettant de chauffer rapidement et efficacement le liner, tout en évitant de détériorer les composants du réservoir de gaz sous pression.The invention aims in particular to provide a pressurized gas tank making it possible to heat the liner quickly and efficiently, while avoiding damaging the components of the pressurized gas tank.
A cet effet l’invention a pour objet un réservoir de gaz sous pression pour véhicule, comprenant :
- un liner à base de matériau plastique,
- une structure de renforcement composite enroulée autour du liner,
caractérisé en ce que le réservoir comprend :
- un dispositif de chauffage électrique configuré pour maintenir le liner a une température supérieure à un seuil prédéterminé,
le dispositif de chauffage électrique comportant une bande chauffante autorégulée en température, la bande chauffante étant disposée entre le liner et une surface externe de la structure de renforcement composite.To this end, the subject of the invention is a pressurized gas tank for a vehicle, comprising:
- a liner based on plastic material,
- a composite reinforcement structure wrapped around the liner,
characterized in that the tank comprises:
- an electric heating device configured to maintain the liner at a temperature above a predetermined threshold,
the electric heating device comprising a heating strip self-regulated in temperature, the heating strip being arranged between the liner and an external surface of the composite reinforcing structure.
Un tel réservoir de gaz sous pression permet de chauffer rapidement et efficacement le liner, tout en évitant de détériorer les composants du réservoir. Ainsi, grâce à l'utilisation d'une telle bande chauffante, le chauffage est réalisé de manière rapide et efficace. En outre, l'utilisation d'une telle bande chauffante autorégulée en température permet d'assurer qu'en tout point, la température de la bande en raison du chauffage ne soit pas trop élevée. Cela évite ainsi de détériorer les composants du réservoir, et en premier lieu le liner, en raison d'un chauffage localement trop important.Such a pressurized gas tank allows the liner to be heated quickly and efficiently, while avoiding damage to the tank components. Thus, thanks to the use of such a heating strip, heating is carried out quickly and efficiently. In addition, the use of such a self-regulated heating strip ensures that at any point, the temperature of the strip due to heating is not too high. This thus avoids damaging the tank components, and primarily the liner, due to excessive local heating.
Suivant d’autres caractéristiques optionnelles du réservoir, prises seules ou en combinaison :Depending on other optional characteristics of the tank, taken alone or in combination:
- Le liner est à base de polyamide, de préférence à base de PA6 ou PA66, préférentiellement en PA6. En effet, le polyamide comme le PA6 présente un excellent effet de barrière au gaz à haute pression.- The liner is based on polyamide, preferably based on PA6 or PA66, preferably PA6. Indeed, polyamide like PA6 has an excellent gas barrier effect at high pressure.
- La bande chauffante est une thermistance à coefficient de température positif CTP. Ainsi, la bande chauffante est autorégulée en température de manière simple et économique.- The heating strip is a PTC positive temperature coefficient thermistor. Thus, the heating strip is self-regulated in temperature in a simple and economical manner.
- Le seuil prédéterminé est supérieur à -45°C, de préférence égal à -40°C. En effet, un liner en matériau plastique est plus fragile au-dessous d’une telle température.- The predetermined threshold is greater than -45°C, preferably equal to -40°C. In fact, a liner made of plastic material is more fragile below such a temperature.
- La bande chauffante est autorégulée en température de telle sorte que sa température maximale soit inférieure à 120°C, de préférence inférieure à 100°C, préférentiellement inférieure à 85°C, encore plus préférentiellement inférieure à 80°C. En effet, le matériau plastique du liner est susceptible de se dégrader au-dessus d’une telle température.- The heating strip is self-regulated in temperature such that its maximum temperature is less than 120°C, preferably less than 100°C, preferably less than 85°C, even more preferably less than 80°C. Indeed, the plastic material of the liner is likely to degrade above such a temperature.
- Le réservoir est configuré pour stocker du gaz à une pression d’au moins 350 bar, de préférence d’au moins 700 bar.- The tank is configured to store gas at a pressure of at least 350 bar, preferably at least 700 bar.
- La bande chauffante est disposée entre le liner et la structure de renforcement composite. Ainsi, le positionnement de la bande chauffante entre le liner et la structure de renfort composite permet de diminuer les vibrations subies par la bande chauffante et limite le risque de détachement de la bande chauffante.- The heating strip is placed between the liner and the composite reinforcement structure. Thus, the positioning of the heating strip between the liner and the composite reinforcement structure makes it possible to reduce the vibrations suffered by the heating strip and limits the risk of the heating strip detaching.
- Le réservoir comporte un capteur de température disposé entre le liner et une surface externe de la structure de renforcement composite, et de préférence disposé directement sur le liner. Ainsi, la température du liner peut être mesurée, ce qui permet de démarrer le chauffage par la bande chauffante lorsque la température est inférieure ou égale au seuil prédéterminé, de préférence lorsque la température mesurée par le capteur de température est inférieure ou égale à 35°C.- The tank includes a temperature sensor placed between the liner and an external surface of the composite reinforcement structure, and preferably placed directly on the liner. Thus, the temperature of the liner can be measured, which makes it possible to start heating by the heating strip when the temperature is less than or equal to the predetermined threshold, preferably when the temperature measured by the temperature sensor is less than or equal to 35° vs.
- La bande chauffante s’étend avec un angle compris entre 85° et 90° par rapport à un axe longitudinal du réservoir. Ainsi, la fabrication est facilitée, du fait de la géométrie similaire à celle d’au moins une partie de la structure de renforcement composite, à savoir les couches de type cerceau.- The heating strip extends at an angle of between 85° and 90° relative to a longitudinal axis of the tank. Thus, manufacturing is facilitated, due to the geometry similar to that of at least part of the composite reinforcement structure, namely the hoop-type layers.
- La bande chauffante est formée en hélice autour du liner.- The heating strip is formed in a helix around the liner.
- Le liner comprend une rainure configurée pour recevoir la bande chauffante. Ainsi, la fabrication de la structure de renforcement est facilitée, du fait que la rainure permet d’obtenir une surface externe de l’ensemble formé par le liner et la bande chauffante plus régulière, la bande chauffante n’étant pas ou peu en saillie hors de la surface radialement la plus externe du liner.- The liner includes a groove configured to receive the heating strip. Thus, the manufacture of the reinforcing structure is facilitated, due to the fact that the groove makes it possible to obtain a more regular external surface of the assembly formed by the liner and the heating strip, the heating strip not being or only slightly projecting. outside the radially outermost surface of the liner.
- La bande chauffante est enroulée conjointement avec la structure de renforcement composite. Ainsi, la fabrication est optimisée, du fait que le montage de la bande chauffante ne nécessite pas d’étape spécifique d’assemblage.- The heating strip is wound together with the composite reinforcement structure. Thus, manufacturing is optimized, because mounting the heating strip does not require a specific assembly step.
- La bande chauffante est enroulée directement sur le liner. Ainsi, la fabrication est simplifiée, du fait que le liner est déjà prévu pour supporter l’enroulement de la structure de renforcement.- The heating strip is wound directly on the liner. Thus, manufacturing is simplified, due to the fact that the liner is already designed to support the winding of the reinforcing structure.
- Le liner comprend une portion centrale cylindrique. Ainsi, la fabrication par enroulement de la structure de renforcement autour du liner est facilitée. Par exemple, la section de la portion centrale cylindrique est un cercle ou une ellipse.- The liner includes a cylindrical central portion. Thus, manufacturing by winding the reinforcing structure around the liner is facilitated. For example, the section of the central cylindrical portion is a circle or an ellipse.
- La bande chauffante est disposée radialement entre le liner et une surface externe de la structure de renforcement composite.- The heating strip is arranged radially between the liner and an external surface of the composite reinforcement structure.
- La bande chauffante comporte une largeur supérieure à son épaisseur, de préférence au moins 5 fois supérieure, préférentiellement au moins 10 fois supérieure.- The heating strip has a width greater than its thickness, preferably at least 5 times greater, preferably at least 10 times greater.
- La bande chauffante comporte une épaisseur inférieure à 5mm, de préférence inférieure à 3 mm, préférentiellement inférieure à 1 mm, plus préférentiellement égale à 0,5 mm. Une épaisseur faible permet de faciliter l’enroulement de la bande chauffante.- The heating strip has a thickness less than 5 mm, preferably less than 3 mm, preferably less than 1 mm, more preferably equal to 0.5 mm. A low thickness makes it easier to wind the heating strip.
- La bande chauffante comprend une gaine formée du même matériau que le liner. Ainsi, la cohésion entre le liner, la bande chauffante et la structure de renforcement composite est améliorée.- The heating strip includes a sheath made of the same material as the liner. Thus, the cohesion between the liner, the heating strip and the composite reinforcement structure is improved.
- Le réservoir comprend un embout disposé sur une ouverture d’extrémité du liner, l’embout étant métallique, de préférence en aluminium.- The tank comprises a tip placed on an end opening of the liner, the tip being metallic, preferably aluminum.
- La surface interne de la bande chauffante est d’au moins 30%, de préférence d’au moins 60%, de la surface externe du liner. Ainsi, la surface de chauffage est relativement importante et permet d’améliorer la rapidité du chauffage.- The internal surface of the heating strip is at least 30%, preferably at least 60%, of the external surface of the liner. Thus, the heating surface is relatively large and makes it possible to improve the speed of heating.
- La structure de renforcement composite comprend des couches de type cerceau – « hoop layers » en anglais – s’étendant avec un angle compris entre 85° et 90° par rapport à un axe longitudinal du réservoir et des couches de type hélicoïdal – « helical layers » en anglais – s’étendant avec un angle compris entre 5° et 85° par rapport à un axe longitudinal du réservoir.- The composite reinforcement structure comprises hoop-type layers – “hoop layers” in English – extending at an angle of between 85° and 90° relative to a longitudinal axis of the tank and helical-type layers – “helical layers” in English – extending at an angle between 5° and 85° relative to a longitudinal axis of the tank.
- La bande chauffante s’étend avec un angle compris entre 5° et 90°, de préférence entre 85° et 90°, par rapport à un axe longitudinal du réservoir. Ainsi, la bande chauffante peut être assemblée sur le réservoir avec des moyens similaires aux moyens de fabrication de la structure de renforcement composite. De ce fait, la fabrication est optimisée.- The heating strip extends at an angle of between 5° and 90°, preferably between 85° and 90°, relative to a longitudinal axis of the tank. Thus, the heating strip can be assembled on the tank with means similar to the means of manufacturing the composite reinforcement structure. As a result, manufacturing is optimized.
- Le réservoir comprend des moyens de lissage, dont la surface externe affleure la surface externe de la bande chauffante. Ainsi, la résistance structurelle du réservoir est améliorée, du fait que la structure de renforcement composite est enroulée autour d’une surface plus lisse. En effet, pour réaliser un bon enroulement de la structure de renforcement composite, la surface sur laquelle est appliqué l’enroulement doit être lisse, sinon des irrégularités au niveau de la zone de liaison avec le liner et/ou avec la bande chauffante peuvent survenir.- The reservoir includes smoothing means, the external surface of which is flush with the external surface of the heating strip. Thus, the structural strength of the tank is improved, as the composite reinforcement structure is wrapped around a smoother surface. Indeed, to achieve good winding of the composite reinforcement structure, the surface on which the winding is applied must be smooth, otherwise irregularities in the area of connection with the liner and/or with the heating strip may occur. .
- Le réservoir comprend des moyens de transfert thermique configurés pour transférer de la chaleur de la bande chauffante au liner.- The tank includes thermal transfer means configured to transfer heat from the heating strip to the liner.
- Les moyens de transfert thermique sont disposés entre le liner et une surface externe de la structure de renforcement composite.- The heat transfer means are arranged between the liner and an external surface of the composite reinforcing structure.
- Les moyens de lissage comprennent ou sont constitués par les moyens de transfert thermique. Ainsi, la fabrication du réservoir est optimisée, du fait que les moyens de transfert thermique sont intégrés dans les moyens de lissage ou forment les moyens de lissage.- The smoothing means comprise or consist of the thermal transfer means. Thus, the manufacture of the tank is optimized, due to the fact that the heat transfer means are integrated into the smoothing means or form the smoothing means.
- Les moyens de transfert thermique sont choisis parmi le groupe comprenant une bande de pâte thermique, une bande métallique, un film métallique, un fil métallique, et leurs combinaisons.- The thermal transfer means are chosen from the group comprising a strip of thermal paste, a metal strip, a metal film, a metal wire, and their combinations.
- La bande chauffante est préfabriquée d’une pièce avec les moyens de lissage, de manière à former un organe de chauffage. Ainsi, la fabrication du réservoir est facilitée.- The heating strip is prefabricated in one piece with the smoothing means, so as to form a heating element. This makes manufacturing the tank easier.
- L’organe de chauffage comprend des moyens de transfert thermique, lesquels sont axialement décalés par rapport à la bande chauffante selon un axe longitudinal du réservoir. Ainsi, on dispose d’un chauffage sur une surface importante du liner tout en limitant la largeur de la bande chauffante.- The heating member comprises heat transfer means, which are axially offset relative to the heating strip along a longitudinal axis of the tank. This provides heating over a large surface area of the liner while limiting the width of the heating strip.
- La bande chauffante présente une puissance nominale de chauffage d’au moins 750W, de préférence d’au moins 1500W.- The heating strip has a nominal heating power of at least 750W, preferably at least 1500W.
- La bande chauffante s’étend axialement selon un axe longitudinal du réservoir.- The heating band extends axially along a longitudinal axis of the tank.
- Les moyens de transfert thermique s’étendent avec un angle compris entre 5° et 90°, de préférence entre 85° et 90°, par rapport à un axe longitudinal du réservoir. Ainsi, les moyens de transfert thermiques peuvent être placés sur le réservoir avec des moyens similaires aux moyens de fabrication de la structure de renforcement composite.- The heat transfer means extend at an angle of between 5° and 90°, preferably between 85° and 90°, relative to a longitudinal axis of the tank. Thus, the thermal transfer means can be placed on the tank with means similar to the means for manufacturing the composite reinforcement structure.
- La bande chauffante est imprimée sur le liner. Ainsi, la fabrication de la bande chauffante est particulièrement simple, et permet de s’assurer que le chauffage est efficace, la bande chauffante chauffant directement le liner, du fait de son impression sur le liner.- The heating strip is printed on the liner. Thus, the manufacture of the heating strip is particularly simple, and ensures that the heating is effective, the heating strip directly heating the liner, due to its printing on the liner.
L’invention a également pour objet un véhicule comprenant un réservoir tel que décrit précédemment.The invention also relates to a vehicle comprising a tank as described above.
L’invention a encore pour objet un procédé de fabrication d’un réservoir tel que décrit précédemment, comportant les étapes successives suivantes :
- étape a) : fabriquer un liner à base de matériau plastique par moulage, par exemple par rotomoulage ou par soufflage ou par extrusion-soufflage,
- étape b) : enrouler une bande chauffante sur le liner, par exemple dans une rainure du liner,The invention also relates to a method of manufacturing a tank as described above, comprising the following successive steps:
- step a): manufacture a liner based on plastic material by molding, for example by rotational molding or by blow molding or by extrusion blow molding,
- step b): wind a heating strip on the liner, for example in a groove in the liner,
- étape c) : enrouler une structure de renforcement composite sur le liner et la bande chauffante.- step c): wind a composite reinforcement structure on the liner and the heating strip.
Suivant une caractéristique optionnelle du procédé de fabrication, l’étape c) est réalisée simultanément à l’étape b) lorsque la bande chauffante est enroulée conjointement avec la structure de renforcement composite.According to an optional characteristic of the manufacturing process, step c) is carried out simultaneously with step b) when the heating strip is wound together with the composite reinforcing structure.
L’invention a enfin pour objet un procédé de régulation thermique d’un réservoir tel que décrit précédemment, comportant les étapes suivantes :
- mesure de la température du liner, de préférence au moyen d’un capteur de température disposé entre le liner et une surface externe de la structure de renforcement composite, plus préférentiellement disposé directement sur le liner,
- alimentation en énergie électrique de la bande chauffante lorsque la température mesurée est inférieure ou égale à la somme du seuil prédéterminé et d’une valeur de tolérance, la valeur de tolérance étant de préférence comprise entre 0°C et 5°C, plus préférentiellement égale à 5°C.Finally, the subject of the invention is a process for thermal regulation of a reservoir as described above, comprising the following steps:
- measurement of the temperature of the liner, preferably by means of a temperature sensor placed between the liner and an external surface of the composite reinforcing structure, more preferably placed directly on the liner,
- supply of electrical energy to the heating strip when the measured temperature is less than or equal to the sum of the predetermined threshold and a tolerance value, the tolerance value preferably being between 0°C and 5°C, more preferably equal to 5°C.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings in which:
Sur toutes les figures, les mêmes références se rapportent aux mêmes éléments.In all figures, the same references relate to the same elements.
Dans cette description détaillée, les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, cela ne signifie pas que les caractéristiques s’appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou interchangées pour fournir d’autres réalisations.In this detailed description, the following achievements are examples. Although the description refers to one or more embodiments, this does not mean that the features apply only to a single embodiment. Simple features of different embodiments may also be combined and/or interchanged to provide other embodiments.
La
Le réservoir 3, tel que représenté sur la
Le liner 7 est à base de matériau plastique. Dans cet exemple, le liner 7 est à base de polyamide, de préférence à base de PA6 ou PA66, préférentiellement en PA6. Le liner 7 comprend une portion centrale 13 cylindrique. Dans cet exemple, le liner 7 comprend également des portions d’extrémité 15 sous forme de dôme. Ainsi, le liner 7 comprend une ouverture d’extrémité sur chacune des portions d’extrémité 15, sur laquelle est disposé un embout 19, l’embout 19 étant dans cet exemple en aluminium. Au moins un embout 19 est raccordé à des éléments fonctionnels permettant de distribuer le gaz hors du réservoir 3 à travers l’embout 19, comme par exemple une électrovanne.Liner 7 is based on plastic material. In this example, the liner 7 is based on polyamide, preferably based on PA6 or PA66, preferably PA6. The liner 7 comprises a cylindrical central portion 13. In this example, the liner 7 also includes end portions 15 in the form of a dome. Thus, the liner 7 comprises an end opening on each of the end portions 15, on which a tip 19 is placed, the tip 19 being in this example made of aluminum. At least one end piece 19 is connected to functional elements making it possible to distribute the gas out of the tank 3 through the end piece 19, such as for example a solenoid valve.
La structure de renforcement composite 9 est enroulée autour du liner 7. La structure de renforcement composite 9 comprend des couches de type cerceau – « hoop layers » en anglais – s’étendant avec un angle compris entre 85° et 90° par rapport à un axe longitudinal X du réservoir 3 et des couches de type hélicoïdal – « helical layers » en anglais – s’étendant avec un angle compris entre 5° et 85° par rapport à l’axe longitudinal X du réservoir 3.The composite reinforcement structure 9 is wound around the liner 7. The composite reinforcement structure 9 comprises hoop-type layers – “hoop layers” in English – extending at an angle of between 85° and 90° relative to a longitudinal axis
Le dispositif de chauffage électrique 11 est configuré pour maintenir le liner 7 a une température supérieure à un seuil prédéterminé. Le seuil prédéterminé est supérieur à -45°C, de préférence égal à -40°C. Pour cela, le dispositif de chauffage électrique 11 comporte une bande chauffante 21 autorégulée en température, la bande chauffante 21 étant disposée entre le liner 7 et une surface externe 23 de la structure de renforcement composite 9.The electric heating device 11 is configured to maintain the liner 7 at a temperature above a predetermined threshold. The predetermined threshold is greater than -45°C, preferably equal to -40°C. For this, the electric heating device 11 comprises a heating strip 21 self-regulated in temperature, the heating strip 21 being arranged between the liner 7 and an external surface 23 of the composite reinforcement structure 9.
La bande chauffante 21 est autorégulée en température de telle sorte que sa température maximale est inférieure à 120°C, de préférence inférieure à 100°C, préférentiellement inférieure à 85°C, encore plus préférentiellement inférieure à 80°C. Par exemple, la bande chauffante 21 est une thermistance à coefficient de température positif CTP. Une telle bande chauffante 21 se compose par exemple d’une couche de polymère chargé en carbone, laquelle est disposée entre deux feuilles de cuivre ou d’aluminium. Par ailleurs, la bande chauffante 21 comprend une gaine formée du même matériau que le liner 7. La bande chauffante 21 présente une puissance nominale de chauffage d’au moins 750W, de préférence d’au moins 1500W. La bande chauffante 21 est disposée radialement entre le liner 7 et la surface externe 23 de la structure de renforcement composite 9. Dans cet exemple, la bande chauffante 21 est disposée entre le liner 7 et la structure de renforcement composite 9. La bande chauffante 21 comporte une largeur supérieure à son épaisseur, de préférence au moins 5 fois supérieure, préférentiellement au moins 10 fois supérieure. La bande chauffante 21 comporte une épaisseur inférieure à 5mm, de préférence inférieure à 3 mm, préférentiellement inférieure à 1 mm, plus préférentiellement égale à 0,5 mm. La surface interne de la bande chauffante est d’au moins 30%, de préférence d’au moins 60%, de la surface externe du liner 7. Dans cet exemple, la bande chauffante 21 s’étend avec un angle compris entre 5° et 90°, de préférence entre 85° et 90°, par rapport à l’axe longitudinal X du réservoir 3. De plus, dans cet exemple, la bande chauffante 21 est formée en hélice autour du liner 7. Selon une variante de réalisation non représentée, la bande chauffante 21 s’étend axialement selon l’axe longitudinal X du réservoir 3.The heating strip 21 is self-regulated in temperature such that its maximum temperature is less than 120°C, preferably less than 100°C, preferably less than 85°C, even more preferably less than 80°C. For example, the heating strip 21 is a PTC positive temperature coefficient thermistor. Such a heating strip 21 is composed for example of a layer of polymer loaded with carbon, which is placed between two sheets of copper or aluminum. Furthermore, the heating strip 21 comprises a sheath formed of the same material as the liner 7. The heating strip 21 has a nominal heating power of at least 750W, preferably at least 1500W. The heating strip 21 is arranged radially between the liner 7 and the external surface 23 of the composite reinforcement structure 9. In this example, the heating strip 21 is arranged between the liner 7 and the composite reinforcement structure 9. The heating strip 21 has a width greater than its thickness, preferably at least 5 times greater, preferably at least 10 times greater. The heating strip 21 has a thickness less than 5 mm, preferably less than 3 mm, preferably less than 1 mm, more preferably equal to 0.5 mm. The internal surface of the heating strip is at least 30%, preferably at least 60%, of the external surface of the liner 7. In this example, the heating strip 21 extends with an angle of between 5° and 90°, preferably between 85° and 90°, relative to the longitudinal axis not shown, the heating strip 21 extends axially along the longitudinal axis X of the tank 3.
Par ailleurs, la bande chauffante 21 est enroulée conjointement avec la structure de renforcement composite 9. En outre, dans cet exemple, la bande chauffante 21 est enroulée directement sur le liner 7. Alternativement, la bande chauffante 21 est imprimée sur le liner 7.Furthermore, the heating strip 21 is wound together with the composite reinforcement structure 9. Furthermore, in this example, the heating strip 21 is wound directly on the liner 7. Alternatively, the heating strip 21 is printed on the liner 7.
Le réservoir 3 comporte également un capteur de température 25 disposé entre le liner 7 et la surface externe 23 de la structure de renforcement composite 9. Dans cet exemple, le capteur de température 25 est disposé directement sur le liner 7.The tank 3 also includes a temperature sensor 25 placed between the liner 7 and the external surface 23 of the composite reinforcement structure 9. In this example, the temperature sensor 25 is placed directly on the liner 7.
Selon un deuxième mode de réalisation du réservoir 3’, représenté sur la
Selon un troisième mode de réalisation du réservoir 3’’, représenté sur la
Un exemple de procédé de fabrication d’un réservoir 3, 3’, 3’’ tel que défini précédemment est décrit ci-après. Un tel procédé de fabrication comporte les étapes successives suivantes :An example of a manufacturing process for a 3, 3', 3'' tank as defined previously is described below. Such a manufacturing process comprises the following successive stages:
- étape a) : fabriquer un liner 7, 7’, 7’’ à base de matériau plastique par moulage, par exemple par rotomoulage ou par soufflage ou extrusion-soufflage,- step a): manufacture a 7, 7', 7'' liner based on plastic material by molding, for example by rotational molding or by blowing or extrusion-blowing,
- étape b) : enrouler une bande chauffante 21, 21’, 21’’ sur le liner 7, 7’, 7’’, par exemple dans une rainure 35’’ du liner 7’’,- step b): wind a heating strip 21, 21’, 21’’ on the liner 7, 7’, 7’’, for example in a groove 35’’ of the 7’’ liner,
- étape c) : enrouler une structure de renforcement composite 9, 9’, 9’’ sur le liner 7, 7’, 7’’ et la bande chauffante 21, 21’, 21’’.- step c): wind a composite reinforcement structure 9, 9’, 9’’ on the liner 7, 7’, 7’’ and the heating strip 21, 21’, 21’’.
Par exemple, l’étape c) est réalisée simultanément à l’étape b) lorsque la bande chauffante 21, 21’, 21’’ est enroulée conjointement avec la structure de renforcement composite 9, 9’, 9’’.For example, step c) is carried out simultaneously with step b) when the heating strip 21, 21', 21'' is wound together with the composite reinforcement structure 9, 9', 9''.
Un exemple de procédé de régulation thermique d’un réservoir 3, 3’, 3’’ du type précité est décrit ci-après. Un tel procédé de régulation thermique comporte les étapes suivantes :An example of a thermal regulation process for a 3, 3', 3'' tank of the aforementioned type is described below. Such a thermal regulation process comprises the following steps:
- mesure de la température du liner 7, 7’, 7’’, de préférence au moyen du capteur de température 25,- measurement of the temperature of the liner 7, 7’, 7’’, preferably by means of the temperature sensor 25,
- alimentation en énergie électrique de la bande chauffante 21, 21’, 21’’ lorsque la température mesurée est inférieure ou égale à la somme du seuil prédéterminé et d’une valeur de tolérance, la valeur de tolérance étant de préférence comprise entre 0°C et 5°C, plus préférentiellement égale à 5°C.- supply of electrical energy to the heating strip 21, 21', 21'' when the measured temperature is less than or equal to the sum of the predetermined threshold and a tolerance value, the tolerance value preferably being between 0° C and 5°C, more preferably equal to 5°C.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés et d'autres modes de réalisation apparaîtront clairement à l'homme du métier. Il est notamment possible de combiner les modes de réalisations entre eux.The invention is not limited to the embodiments presented and other embodiments will be clear to those skilled in the art. It is notably possible to combine the embodiments with each other.
1 : véhicule
3, 3’, 3’’ : réservoir
5 : pile à combustible
7, 7’, 7’’ : liner
9, 9’, 9’’ : structure de renforcement composite
11 : dispositif de chauffage électrique
13 : portion centrale
15 : portion d’extrémité
19 : embout
21, 21’, 21’’ : bande chauffante
23, 23’, 23’’ : surface externe de la structure de renforcement composite
25 : capteur de température
27’ : moyens de lissage
29’ : surface externe des moyens de lissage
31’ : surface externe de la bande chauffante
33’ : moyens de transfert thermique
35’’ : rainure
X : axe longitudinal du réservoir
1: vehicle
3, 3', 3'': tank
5: fuel cell
7, 7', 7'': liner
9, 9', 9'': composite reinforcement structure
11: electric heating device
13: central portion
15: end portion
19: tip
21, 21', 21'': heating strip
23, 23', 23'': external surface of the composite reinforcement structure
25: temperature sensor
27': smoothing means
29': external surface of the smoothing means
31': external surface of the heating strip
33': means of thermal transfer
35'': groove
X: longitudinal axis of the tank
Claims (10)
- un liner (7, 7’, 7’’) à base de matériau plastique,
- une structure de renforcement composite (9, 9’, 9’’) enroulée autour du liner (7, 7’, 7’’),
caractérisé en ceque le réservoir (3, 3’, 3’’) comprend :
- un dispositif de chauffage électrique (11) configuré pour maintenir le liner (7, 7’, 7’’) a une température supérieure à un seuil prédéterminé,
le dispositif de chauffage électrique (11) comportant une bande chauffante (21, 21’, 21’’) autorégulée en température, la bande chauffante (21, 21’, 21’’) étant disposée entre le liner (7, 7’, 7’’) et une surface externe de la structure de renforcement composite (9, 9’, 9’’).Tank (3, 3', 3'') of pressurized gas for vehicle (1), comprising:
- a liner (7, 7', 7'') made from plastic material,
- a composite reinforcement structure (9, 9', 9'') wrapped around the liner (7, 7', 7''),
characterized in that the reservoir (3, 3', 3'') comprises:
- an electric heating device (11) configured to maintain the liner (7, 7', 7'') at a temperature above a predetermined threshold,
the electric heating device (11) comprising a heating strip (21, 21', 21'') self-regulated in temperature, the heating strip (21, 21', 21'') being arranged between the liner (7, 7', 7'') and an external surface of the composite reinforcement structure (9, 9', 9'').
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