Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
DEVICE FOR INERTING A BATTERY AND ASSOCIATED POWER SUPPLY, INERTING METHOD AND SYSTEM
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2022/112470
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to a device (18) for inerting a battery (16), comprising a first terminal (21, 22) and a second terminal (21, 22), the first terminal (21, 22) and the second terminal (21, 22) having opposite polarity, the inerting device (18) comprising a connection circuit (24), the connection circuit (24) connecting the battery (16) to at least one charging circuit (12), the connection circuit (24) comprising a first connector (26), a second connector (28) and a switching unit (30), the switching unit (30) being capable of switching between a first position in which the first connector (26) is connected to the first terminal (21, 22) and a second position in which the first connector (26) is connected to the second terminal (21, 22).

Inventors:
PASQUIER ERIC (FR)
TRICOT HÉLÈNE (FR)
ROCHARD DAMIEN (FR)
Application Number:
PCT/EP2021/083098
Publication Date:
June 02, 2022
Filing Date:
November 26, 2021
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
ACCUMULATEURS FIXES (FR)
International Classes:
H01M50/143; H01M10/42; H02J7/00; H02J7/35
Foreign References:
EP0292930A11988-11-30
CN102637911B2014-05-28
Other References:
MAXIM HIRVIMÄKI: "Component testing for spacecraft power subsystem passivation function", 31 May 2017 (2017-05-31), XP002803925, Retrieved from the Internet [retrieved on 20210812]
PETER ALCINDOR: "Passivating Li-ion batteries in orbit at the end of spacecraft's life", 1 May 2014 (2014-05-01), XP002803926, Retrieved from the Internet [retrieved on 20210813]
WANDER ALEXANDRA ET AL: "Autonomy and operational concept for self-removal of spacecraft: Status detection, removal triggering and passivation", ACTA ASTRONAUTICA, PERGAMON PRESS, ELMSFORD, GB, vol. 164, 14 July 2019 (2019-07-14), pages 92 - 105, XP085909575, ISSN: 0094-5765, [retrieved on 20190714], DOI: 10.1016/J.ACTAASTRO.2019.07.014
RONALD ZALESKI ET AL: "Innovative approach enabled the retirement of TDRS-1 compliant with NASA orbital debris requirements", AEROSPACE CONFERENCE, 2011 IEEE, IEEE, 5 March 2011 (2011-03-05), pages 1 - 22, XP031937889, ISBN: 978-1-4244-7350-2, DOI: 10.1109/AERO.2011.5747304
Attorney, Agent or Firm:
HABASQUE, Etienne et al. (FR)
Download PDF:
Claims:
REVENDICATIONS

1. Dispositif d’inertage (18) d’une batterie (16) comprenant une première borne (21 , 22) et une deuxième borne (21 , 22), la première borne (21 , 22) et la deuxième borne (21 , 22) présentant une polarité opposée, le dispositif d’inertage (18) comprenant un circuit de raccordement (24), le circuit de raccordement (24) connectant la batterie (16) à au moins un circuit de charge (12), le circuit de raccordement (24) comprenant un premier connecteur (26), un deuxième connecteur (28) et une unité de basculement (30), l’unité de basculement (30) étant propre à basculer entre une première position dans laquelle le premier connecteur (26) est connecté à la première borne (21, 22) et une deuxième position dans laquelle le premier connecteur (26) est connecté à la deuxième borne (21, 22).

2. Dispositif d’inertage selon la revendication 1 , dans lequel l’unité de basculement (30) est également propre à connecter le deuxième connecteur (28) à la deuxième borne (21 , 22) dans la première position et à connecter le deuxième connecteur (28) à la première borne (21 , 22) dans la deuxième position.

3. Dispositif d’inertage selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l’unité de basculement (30) est également propre à basculer dans une troisième position dans laquelle la batterie (16) est en court-circuit ou en circuit ouvert.

4. Dispositif d’inertage selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le circuit de raccordement (24) est configuré pour alimenter le même circuit de charge (12).

5. Dispositif d’inertage selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l’unité de basculement (30) comporte au moins un contacteur (C1 , C2) à deux positions.

6. Dispositif d’inertage selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’unité de basculement (30) est un ensemble de deux contacteurs (C1, C2) à deux positions.

7. Dispositif d’inertage selon la revendication 6, dans lequel chaque contacteur (C1, C2) est relié à un connecteur (26, 28) respectif.

8. Dispositif d’inertage selon la revendication 6, dans lequel chaque contacteur (C1, C2) est relié à une borne (21, 22) respective.

9. Bloc d’alimentation (14) comportant une batterie (16) et un dispositif d’inertage (18) de la batterie (16), le dispositif d’inertage (18) est selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.

10. Bloc d’alimentation selon la revendication 9, dans lequel la batterie (16) est une batterie comprenant du lithium.

11. Système (10) comportant un circuit de charge (12) et un bloc d’alimentation (14) selon la revendication 9 ou 10.

12. Système selon la revendication 9, dans lequel le circuit de charge (12) est un panneau solaire (12) ou le circuit de distribution du contrôle et de la puissance (13).

13. Procédé d’inertage d’une batterie (16) comprenant une première borne (21 , 22) et une deuxième borne (21, 22), la première borne (21 , 22) et la deuxième borne (21 , 22) présentant une polarité opposée, le procédé étant mis en œuvre par un dispositif d’inertage (18) comprenant un circuit de raccordement (24), le circuit de raccordement (24) connectant la batterie (16) à au moins un circuit de charge (12), le circuit de raccordement (24) comprenant un premier connecteur (26), un deuxième connecteur (28) et une unité de basculement (30), le procédé comprenant une étape de basculement entre une première position dans laquelle le premier connecteur (26) est connecté à la première borne (21, 22) et une deuxième position dans laquelle le premier connecteur (26) est connecté à la deuxième borne (21, 22).

14. Procédé d’inertage selon la revendication 13, dans lequel, dans la première position, le deuxième connecteur (28) est connecté à la deuxième borne (21, 22), dans la deuxième position, le deuxième connecteur (28) est connecté à la première borne (21, 22) et le procédé comporte une étape de décharge de la batterie (16) par le circuit de charge (12) dans la deuxième position.

15. Procédé d’inertage selon la revendication 14, dans lequel lors de l’étape de décharge, la batterie (16) est successivement en phase de décharge, en phase de surdécharge, en phase d’inversion puis dans un état totalement passivé.

Description:
Dispositif d’inertage d’une batterie, bloc d’alimentation, système et procédé d’inertage associés

La présente invention concerne un dispositif d’inertage d’une batterie. La présente invention se rapporte également à un bloc d’alimentation et un système comportant un tel dispositif d’inertage. L’invention concerne aussi un procédé d’inertage correspondant.

Le développement des télécommunications implique l’utilisation d’un nombre croissant de satellites pour transmettre des informations d'un point à l'autre de la Terre, notamment les communications téléphoniques, la transmission de données, les communications par satellite ou les programmes télévisés.

Un satellite est un engin placé en orbite autour d’une planète, la Terre ici, par une fusée ou une navette spatiale. Un tel satellite est parfois dénommé satellite artificiel. Les satellites utilisés dans le domaine des télécommunications sont usuellement appelés « satellites de télécommunications » et sont généralement placés en orbite géostationnaire.

Les satellites sont aussi utilisés pour d’autres applications comme l’observation de la Terre ou la géolocalisation. De tels satellites sont parfois appelés « satellites d’observation ».

Cela conduit à l’existence de flottes de satellites positionnés en orbite basse.

Or, les satellites ont une durée de vie limitée (typiquement une quinzaine d'années pour les satellites de télécommunications géostationnaires), notamment lié à l'épuisement des ergols qui permettent à un satellite de maintenir son orbite sur une trajectoire nominale et d'orienter ses instruments.

Lorsque cette durée de vie s’achève (de façon nominale ou prématurée du fait par exemple d’un incident) et pour éviter les collisions dans l’espace en raison de sa perte de manœuvrabilité, il est souhaitable de pouvoir éliminer le satellite devenu obsolète.

Une technique connue pour cela est de faire revenir sur Terre via une trajectoire bien choisie un tel satellite qui en traversant les couches de l’atmosphère brûlera (une autre technique étant de le mettre sur une orbite dite « poubelle »).

Toutefois, il convient d’assurer la sécurité de ce retour et notamment d’éviter tout risque d’explosion, en particulier lors de la traversée de l’atmosphère. En effet, limiter les débris évoluant autour de la Terre est souhaitable puisqu’ils représentent un danger pour les futurs lancements et objets déjà lancés. Ce risque existe en particulier pour la batterie qui contient des produits inflammables, qui est potentiellement chargée (via les panneaux solaires encore opérants) et qu’il convient de passiver au mieux. Plus généralement, un tel problème se pose pour toute la filière de récupération des déchets électroniques dans laquelle il convient de s’assurer que la batterie ne fait courir aucun risque d’explosion.

Il existe donc un besoin pour un dispositif d’inertage d’une batterie présentant une bonne efficacité et une mise en œuvre aisée pour être compatible avec les normes du domaine spatial.

A cet effet, la description décrit un dispositif d’inertage d’une batterie comprenant une première borne et une deuxième borne, la première borne et la deuxième borne présentant une polarité opposée, le dispositif d’inertage comprenant un circuit de raccordement, le circuit de raccordement connectant la batterie à au moins un circuit de charge, le circuit de raccordement comprenant un premier connecteur, un deuxième connecteur et une unité de basculement, l’unité de basculement étant propre à basculer entre une première position dans laquelle le premier connecteur est connecté à la première borne et une deuxième position dans laquelle le premier connecteur est connecté à la deuxième borne.

Selon des modes de réalisation particuliers, le dispositif d’inertage présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

- l’unité de basculement est également propre à connecter le deuxième connecteur à la deuxième borne dans la première position et à connecter le deuxième connecteur à la première borne dans la deuxième position.

- l’unité de basculement est également propre à basculer dans une troisième position dans laquelle la batterie est en court-circuit ou en circuit ouvert.

- le circuit de raccordement est configuré pour alimenter le même circuit de charge.

- l’unité de basculement comporte au moins un contacteur à deux positions.

- l’unité de basculement est un ensemble de deux contacteurs à deux positions.

- chaque contacteur est relié à un connecteur respectif.

- chaque contacteur est relié à une borne respective.

La description décrit aussi un bloc d’alimentation comportant une batterie et un dispositif d’inertage de la batterie, le dispositif d’inertage étant tel que précédemment décrit.

Selon un mode de réalisation particulier, la batterie est une batterie comprenant du lithium.

La description concerne aussi un système comportant un circuit de charge et un bloc d’alimentation tel que précédemment décrit.

Selon des modes de réalisation particuliers, le système présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles : - le circuit de charge est un panneau solaire.

- le circuit de charge est le circuit de distribution du contrôle et de la puissance.

La présente description propose également un procédé d’inertage d’une batterie comprenant une première borne et une deuxième borne, la première borne et la deuxième borne présentant une polarité opposée, le procédé étant mis en œuvre par un dispositif d’inertage comprenant un circuit de raccordement, le circuit de raccordement connectant la batterie à au moins un circuit de charge, le circuit de raccordement comprenant un premier connecteur, un deuxième connecteur et une unité de basculement, le procédé comprenant une étape de basculement entre une première position dans laquelle le premier connecteur est connecté à la première borne et une deuxième position dans laquelle le premier connecteur est connecté à la deuxième borne.

Selon des modes de réalisation particuliers, le procédé présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :

- dans la première position, le deuxième connecteur est connecté à la deuxième borne, dans la deuxième position, le deuxième connecteur est connecté à la première borne et le procédé comporte une étape de décharge de la batterie par le circuit de charge dans la deuxième position.

- lors de l’étape de décharge, la batterie est successivement en phase de décharge, en phase de surdécharge, en phase d’inversion puis dans un état totalement passivé. Des caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 est une vue schématique d’un exemple de satellite comprenant un dispositif d’inertage et une batterie,

- la figure 2 est une représentation d’un graphe illustrant la variation de la tension d’une batterie en fonction du pourcentage de profondeur de décharge de la batterie,

- la figure 3 est une vue schématique d’un exemple de dispositif d’inertage dans une première position,

- la figure 4 est une vue schématique du dispositif d’inertage de la figure 3 dans une deuxième position,

- la figure 5 est une vue schématique du dispositif d’inertage de la figure 3 dans encore une première position intermédiaire,

- la figure 6 est une vue schématique du dispositif d’inertage de la figure 3 dans encore une deuxième position intermédiaire, - la figure 7 est une vue schématique du dispositif d’inertage de la figure 3 dans encore une troisième position intermédiaire,

- la figure 8 est une vue schématique d’un autre exemple de dispositif d’inertage dans une première position, et

- la figure 9 est une vue schématique d’encore un autre exemple de dispositif d’inertage dans une variante de position intermédiaire.

Un satellite 10 est illustré à la figure 1.

Le satellite 10 comprend une charge utile qui regroupe les instruments nécessaires pour remplir la mission ainsi qu’une plate-forme qui supporte la charge utile et qui lui fournit les ressources dont la charge utile a besoin pour son fonctionnement.

Seule une partie de la plate-forme est illustrée sur la figure 1 par soucis de simplification.

Le satellite 10 comprend un panneau photovoltaïque 12, un circuit de distribution du contrôle et de la puissance 13 et un bloc d’alimentation 14.

Un panneau photovoltaïque 12 est un dispositif convertissant une partie du rayonnement solaire en électricité.

Le panneau photovoltaïque 12 est relié au circuit de distribution du contrôle et de la puissance 13.

Un tel circuit est plus souvent désigné sous l’appellation PCDU, l’abréviation renvoyant à la dénomination anglaise de « Power and Control Distribution Unit».

Dans la suite, le circuit de distribution du contrôle et de la puissance 13 est appelé PCDU 13.

Dans le cas de la figure 1 , le bloc d’alimentation 14 comporte une batterie 16 et un dispositif d’inertage 18.

Le panneau photovoltaïque 12 et le bloc d’alimentation 14 permettent d’alimenter le satellite 10 dans toutes les circonstances.

Plus spécifiquement, lorsque le satellite 10 reçoit de la lumière solaire, le panneau photovoltaïque 12 est propre à alimenter le bloc d’alimentation 14 (et donc la batterie 16) et la charge utile du satellite 10.

Lorsque le panneau photovoltaïque 12 n’est plus exposé à la lumière ou que la pénombre est telle que le panneau photovoltaïque 12 ne suffit pas pour alimenter tout le satellite, la batterie 16 est propre à alimenter le satellite 10 en prenant le relai du panneau photovoltaïque 12 ou en le secondant respectivement.

Une batterie 16 est un terme générique désignant un ensemble d’accumulateurs électrochimiques 20, appelés éléments, reliés entre eux (en série et/ou en parallèle) de façon à créer un générateur électrique de tension, de puissance et de capacité C désirée. Une batterie 16 convertit l’énergie électrique accumulée pendant la phase de charge en énergie chimique. L'énergie chimique est constituée par des composés électro- chimiquement actifs disposés dans l'élément. L'énergie électrique est restituée par conversion de l’énergie chimique en énergie électrique pendant la phase de décharge.

Les électrodes, disposées dans un contenant, sont connectées électriquement à des bornes de sortie de courant qui assurent une continuité électrique entre les électrodes et un consommateur électrique auquel l'élément est associé.

Selon la configuration d’interconnexion(s) « série/parallèle » retenue (simple ou multiple) des éléments électrochimiques, la batterie 16 est formée d’un ou plusieurs modules électriquement connectés en série ou en parallèle. Selon les cas, chaque module est formé d’une ou plusieurs branches électriquement connectées en série ou en parallèle où chaque branche est formée d’un ou de plusieurs éléments électrochimiques électriquement connectés en série (dans le cas « d’un » élément électrochimique, celui-ci peut être unique ou être lui-même la résultante de plusieurs accumulateurs électriquement connectés en parallèle)

La batterie 16 comprend une première borne 21 et une deuxième borne 22.

Dans l’exemple décrit, la première borne 21 est une borne positive et la deuxième borne 22 est une borne négative.

Selon l’exemple décrit, la batterie 16 est une batterie lithium-ion.

En outre, la batterie 16 a pour particularité que les éléments électrochimiques Li-ion qui la constituent comportent un collecteur d’électrode négative comprenant du cuivre.

Dans la suite, il est exploité le comportement d’une telle batterie 16 en décharge.

La batterie 16 présente la courbe de décharge représentée sur la figure 2. Cette courbe correspond à une décharge à C/2 à 20° C, sachant que les remarques qui suivent sont valables pour différentes valeurs de courant de décharge (régime de décharge) et différentes températures.

Dans cette courbe, quatre phases sont présentes et sont maintenant décrites.

La première phase correspondant à la décharge classique.

La deuxième phase est une phase de surdécharge liée au fait que la cathode de la batterie 16 présente un excès de lithium.

La limite entre la première phase et la deuxième phase est généralement appelée DoD. L’appellation « DoD » renvoie à la dénomination anglaise de « Depth of Discharge » signifiant littéralement « profondeur de décharge ».

La troisième phase est une phase d’inversion. La troisième phase est dénommée ainsi du fait que la tension de la batterie 16 devient négative et que la troisième phase se finit par le forgeage du court-circuit. La quatrième phase correspond à un état totalement passivé. Dans la quatrième phase, la batterie 16 présente un comportement purement résistif à la suite du forgeage du court-circuit interne par les dendrites de cuivre.

Le dispositif d’inertage 18 est un dispositif d’inertage de la batterie 16.

L'inertage consiste à supprimer le risque de phénomène accidentel (explosion, pollution, etc.) causé par un ou plusieurs produits réactifs mal confinés.

Pratiquement, l'inertage consiste à retirer « irréversiblement » le caractère actif électrochimique des éléments composant la batterie 16, c’est-à-dire à retirer son énergie stockée et sa capabilité à reprendre la charge.

En l’espèce, le dispositif d’inertage 18 assure la passivation de la batterie 16.

Le dispositif d’inertage 18 comporte un circuit de raccordement 24 qui comprend un premier connecteur 26, un deuxième connecteur 28 et une unité de basculement 30.

Le circuit de raccordement 24 relie la batterie 16 au panneau photovoltaïque 12 (selon le mode de réalisation de la figure 1).

Le premier connecteur 26 et le deuxième connecteur 28 sont les sorties du circuit de raccordement 30 qui sont destinées à être raccordées au panneau photovoltaïque 12 (selon le mode de réalisation de la figure 1).

L’unité de basculement 30 comporte un ensemble de deux contacteurs C1 et C2 à deux positions.

Un contacteur est un appareil commandé propre à établir ou interrompre le passage du courant.

Chaque contacteur C1 et C2 comporte un pôle et deux terminaux.

Un tel contacteur est plus souvent désigné sous l’appellation SPDT qui renvoie à la dénomination anglaise de « Single Pôle Double Throw» signifiant littéralement « un pôle, deux sorties » (en fait : 1 pôle commun et 2 autres terminaux afin de réaliser 2 positions de contact électrique).

Dans l’exemple proposé, chaque contacteur C1 et C2 est un contacteur de type MBB. L’abréviation « MBB » renvoie à la dénomination anglaise de « Make Before Break » qui signifie littéralement « faire avant de couper ». Concrètement, cela signifie que la nouvelle connexion est réalisée avant de couper l’ancienne, ce qui permet d’éviter des situations de non-alimentation.

Dans la suite, pour clarifier le propos, le pôle du premier contacteur C1 est appelé premier pôle P1 ; les terminaux du premier contacteur C1 sont appelés respectivement premier terminal T1 et deuxième terminal T2. Similairement, le pôle du deuxième contacteur C2 est appelé deuxième pôle P2 et les terminaux du deuxième contacteur C2 sont appelés respectivement troisième terminal T3 et quatrième terminal T4.

Dans l’exemple décrit, l’unité de basculement 30 peut prendre cinq positions qui sont respectivement visibles sur les figures 3 à 7.

Avant de décrire les spécificités de chacune des positions, il convient d’abord de noter les éléments communs aux cinq positions.

Concernant le premier contacteur C1, le premier pôle P1 est relié au premier connecteur 26 du circuit de raccordement 24, le premier terminal T 1 est relié à la borne positive 21 de la batterie 16 et le deuxième terminal T2 est relié à la borne négative 22 de la batterie 16.

Pour le deuxième contacteur C2, le deuxième pôle P2 est relié au deuxième connecteur 28 du circuit de raccordement 24, le troisième terminal T3 est relié à la borne négative 22 de la batterie 16 et le quatrième terminal T4 est relié à la borne positive 21 de la batterie 16.

Dans la première position correspondant à la figure 3, le premier pôle P1 est relié au premier terminal T1.

Cela implique que le premier connecteur 26 est relié à la borne positive 21 de la batterie 16.

Par ailleurs, le deuxième pôle P2 est relié au troisième terminal T3.

Cela implique que le deuxième connecteur 28 est relié à la borne négative 22 de la batterie 16.

Dans une telle position, soit la batterie 16 est alimentée par le panneau photovoltaïque 12, soit la batterie 16 est apte à délivrer en se déchargeant l’énergie stockée via le PCDU 13.

Dans la deuxième position correspondant à la figure 4, le premier pôle P1 est relié au deuxième terminal T2.

Cela implique que le premier connecteur 26 est relié à la borne négative 22 de la batterie 16.

Par ailleurs, le deuxième pôle P2 est relié au quatrième terminal T4.

Cela implique que le deuxième connecteur 28 est relié à la borne positive 21 de la batterie 16.

Dans une telle position, lorsque le panneau photovoltaïque 12 est éclairé, le panneau photovoltaïque délivre un courant au circuit de raccordement 24 qui pour lui est un courant de charge, mais qui en fait conduit, avec les polarités inversées de la batterie 16, à une décharge forcée de la batterie 16. Dans la troisième position correspondant à la figure 5, le premier pôle P1 est encore relié au premier terminal T1 et est juste relié au deuxième terminal T2.

Cela implique que le premier connecteur 26 est relié à la borne positive 21 et à la borne négative 22 de la batterie 16.

Par ailleurs, le deuxième pôle P2 est toujours relié au troisième terminal T3.

Cela implique que le deuxième connecteur 28 est relié à la borne négative 22 de la batterie 16 et au premier connecteur 26.

La troisième position correspond ainsi à une position intermédiaire entre la première position et la deuxième position dans laquelle la batterie 16 est en court-circuit et le panneau photovoltaïque 12 est en court-circuit.

Le terme de « position intermédiaire » renvoie au fait que la position est ponctuelle et n’est pas destinée à durer au contraire de la première position et de la deuxième position.

Dans la quatrième position correspondant à la figure 6, le premier pôle P1 est relié au deuxième terminal T2.

Cela implique que le premier connecteur 26 est relié à la borne négative 22 de la batterie 16.

Par ailleurs, le deuxième pôle P2 est toujours relié au troisième terminal T3.

Cela implique que le deuxième connecteur 28 est relié à la borne négative 22 de la batterie 16.

La quatrième position correspond ainsi à une position intermédiaire entre la première position et la deuxième position dans laquelle la batterie 16 est en circuit ouvert et le panneau photovoltaïque 12 est en court-circuit.

Dans la cinquième position correspondant à la figure 7, le premier pôle P1 est relié au deuxième terminal T2.

Cela implique que le premier connecteur 26 est relié à la borne négative 22 de la batterie 16.

Par ailleurs, le deuxième pôle P2 est encore relié au troisième terminal T3 et est juste relié au quatrième terminal T4.

Cela implique que le deuxième connecteur 28 est relié à la borne négative 22 et à la borne positive 21 de la batterie 16.

La cinquième position correspond ainsi à une position intermédiaire entre la première position et la deuxième position dans laquelle la batterie 16 est en court-circuit et le panneau photovoltaïque 12 est en court-circuit.

L’unité de basculement 30 est ainsi propre à basculer entre plusieurs positions, une première position dans laquelle la batterie 16 est branchée dans un premier sens, une deuxième position dans laquelle la batterie 16 est branchée dans un deuxième sens opposé au premier et une pluralité de positions intermédiaires dans lesquelles la batterie 16 est soit en court-circuit soit en circuit ouvert.

Le passage de la première position à la deuxième position revient ainsi à une inversion des bornes 21 et 22 de la batterie 16.

Le fonctionnement du satellite 10 est maintenant décrit.

Lorsque le satellite 10 est en fonctionnement durant sa durée de vie nominale, l’unité de basculement 30 est dans la première position.

Cela signifie que le panneau photovoltaïque 12 vient charger la batterie 16 lorsque le panneau photovoltaïque 12 reçoit du rayonnement solaire.

Lorsque le panneau photovoltaïque 12 n’envoie plus d’énergie, la batterie 16 vient alimenter les équipements du satellite 10 en électricité, et notamment la charge utile.

Ce fonctionnement dure tant que la durée de vie du satellite 10 est inférieure à sa durée de vie nominale.

Une fois que cette durée de vie est terminée, le satellite 10 doit retourner sur Terre dans notre exemple.

Pour cela, il faut inerter la batterie et le procédé d’inertage suivant se met en place.

L’unité de basculement 30 bascule de la première position aux positions intermédiaires.

Dans l’exemple de séquencement proposé, l’unité de basculement 30 bascule successivement dans la troisième position, la quatrième position et la cinquième position.

La batterie 16 est ainsi successivement en court-circuit, en circuit ouvert et en court- circuit tandis que le panneau photovoltaïque est en court-circuit.

Le déclenchement de la bascule de l’unité de basculement 30 se fait de préférence lorsque la batterie 16 est déchargée (fin de la première phase) ou le plus déchargée possible pour opérer dans un temps le plus court possible (donc avec comme objectif d’inerter en un cycle dans le cas d’utilisation de contacteurs C1 et C2 irréversibles) pendant la période où le panneau est éclairé et délivre un courant (de charge vis-à-vis de lui).

Les basculements entre les positions intermédiaires sont les plus rapides possible pour limiter les durées d’exposition à des courts-circuits.

Puis, l’unité de basculement 30 bascule de la cinquième position à la deuxième position.

Dans la deuxième position, le panneau photovoltaïque 12 délivre du courant dans la batterie 16 dont les polarités ont été inversées via ses bornes 21 et 22.

Le courant délivré à la batterie 16 est dans un sens tel qu’il effectue une décharge forcée. Pour éviter un emballement thermique de la batterie 16, il est choisi un régime de décharge inférieur à la moitié de la capacité (< 0,5C) de la batterie 16, la capacité d’une batterie étant la capacité énergétique d’une batterie à délivrer un certain courant pendant un certain temps.

De préférence, pour assurer une sécurité encore meilleure, si la valeur du courant est modifiable et si la durée pour opérer l’inertage n’est pas critique, le courant débité correspond à un régime de 0,3 C.

Cela conduit la batterie 16 à passer de la fin de la première phase (car il est possible que la batterie 16 ne soit pas déchargée jusqu’à 100% DoD lorsque le basculement de la première position à la troisième position a lieu) à la deuxième phase, puis de la deuxième phase à la troisième phase, puis de la troisième phase à la quatrième phase sur la courbe représentée à la figure 2.

Dans la quatrième phase, la batterie 16 perd son caractère électrochimique ou actif. La batterie 16 se comporte du point de vue électrique comme une résistance.

La batterie 16 est ainsi passivée de manière complète et ce à plusieurs titres : ce sont l’ensemble des accumulateurs 20 qui sont passivés et pas seulement une partie, et la passivation est irréversible, ce qui implique notamment qu’il n’est pas possible que la batterie 16 revienne à un état chargé.

Le dispositif d’inertage 18 réalise ainsi un procédé de passivation d’une batterie 16 par inversion de ses bornes 21 et 22 vis-à-vis du circuit de charge 12.

Cela permet d’obtenir un procédé d’inertage de mise en œuvre aisée.

En effet, aucune modification de la position du satellite 10 ou rotation du panneau solaire 12 n’est requise.

Le procédé d’inertage implique uniquement l’utilisation d’une unité de basculement 30.

En outre, le dispositif d’inertage 18 opère de manière sécurisée en ce sens que la continuité électrique est maintenue et que les conditions de pression et de température restent maîtrisées en permanence pour que chaque accumulateur 20 reste dans des conditions de fonctionnement « nominales en-deçà des limites » (pas de fuite, pas de fonctionnement de coupe-circuit).

Le dispositif d’inertage 18 permet, en outre, d’obtenir un inertage en un temps relativement réduit. Par exemple, il est possible d’obtenir un inertage en moins de 23 heures, ce qui est compatible avec les exigences du domaine spatial en orbite géostationnaire à un régime de courant de C/10.

De plus, le dispositif d’inertage 18 est adaptable aux caractéristiques électriques de la batterie 16, notamment à sa tension et à sa capacité.

D’autres modes de réalisations du dispositif d’inertage 18 sont envisageables. Par exemple, selon un autre mode de réalisation, le mode de séquencement est différent puisque le basculement consiste à faire commuter d’abord le deuxième contacteur C2 au lieu du premier contacteur C1.

Les positions intermédiaires des figures 5 à 7 sont alors différentes.

Dans la troisième position modifiée, le premier pôle P1 est toujours relié au premier terminal T1.

Cela implique que le premier connecteur 26 est relié à la borne positive 21 de la batterie 16.

Par ailleurs, le deuxième pôle P2 est encore relié au troisième terminal T3 et est juste relié au quatrième terminal T4.

Cela implique que le deuxième connecteur 28 est relié à la borne négative 22 et à la borne positive 21 de la batterie 16.

Dans la quatrième position modifiée, le premier pôle P1 est toujours relié au premier terminal T1.

Cela implique que le premier connecteur 26 est relié à la borne positive 21 de la batterie 16.

Par ailleurs, le deuxième pôle P2 est relié au quatrième terminal T4.

Cela implique que le deuxième connecteur 28 est relié à la borne positive 21 de la batterie 16.

Dans la cinquième position modifiée, le premier pôle P1 est encore relié au premier terminal T1 et est juste relié au deuxième terminal T2.

Cela implique que le premier connecteur 26 est relié à la borne positive 21 et à la borne négative 22 de la batterie 16.

Par ailleurs, le deuxième pôle P2 est relié au quatrième terminal T4.

Cela implique que le deuxième connecteur 28 est relié à la borne positive 21 de la batterie 16.

Selon un autre mode de réalisation correspondant à la figure 8, l’unité de branchement 30 présente un branchement des contacteurs C1 et C2 qui diffère de celui des figures 3 à 7.

Dans cette configuration, le premier pôle P1 est relié à la borne positive 21 de la batterie 16, le deuxième pôle P2 est relié à la borne négative 22 de la batterie 16, le premier terminal T1 et le quatrième terminal T4 sont reliés au premier connecteur 26 et le deuxième terminal T2 et le troisième terminal T3 sont reliés au deuxième connecteur 28.

Selon une autre variante ou en complément, l’unité de basculement 30 comporte d’autres commutateurs, tels un rotacteur, un relais ou encore un contacteur à un pôle et un terminal. Un tel contacteur est plus souvent désigné sous l’appellation SPST qui renvoie à la dénomination anglaise de « Single Pôle Simple Throw » signifiant littéralement « Un pôle, une sortie ». Dans le dernier cas, les contacteurs SPST réalisent unitairement un contact respectif entre un pôle et un terminal.

Selon le cas d’espèce, il est possible d’utiliser des contacteurs réversibles ou irréversibles. Le choix entre ces types de contacteur peut être guidé par différentes considérations comme le besoin en fiabilité (peur d’une commande intempestive, d’un déclenchement intempestif), le besoin de procéder en plusieurs cycles pour arriver à obtenir une profondeur de décharge garantissant l’état inerté et la possibilité de passer ou non par des phases de court-circuit.

En variante, il est utilisé des contacteurs de type BBM. L’abréviation « BBM » renvoie à la dénomination anglaise de « Break Before Make » qui signifie littéralement « couper avant de faire ». Une telle variante est notamment avantageuse dans le cas où la charge utile est alimentée par le panneau photovoltaïque 12 éclairé lors de la procédure d’inertage. En effet, le séquencement de basculement entre la première position et la deuxième position est moins contraint puisqu’il n’y aurait plus de besoin de garantir la continuité de l’alimentation de la charge utile par la batterie et donc autoriserait de ne plus passer par les phases intermédiaires de court-circuit ponctuel entre la batterie 16 et le panneau photovoltaïque 12. L’unité de basculement 30 peut alors fonctionner en utilisant comme position intermédiaire la position présentée à la figure 9.

Dans la position de la figure 9, le premier pôle P1 n’est plus relié au premier terminal T1.

Cela implique que le premier connecteur 26 n’est plus relié à la borne positive 21 de la batterie 16.

Par ailleurs, le deuxième pôle P2 n’est plus relié au troisième terminal T3.

Cela implique que le deuxième connecteur 28 n’est plus relié à la borne négative 22 de la batterie 16.

La position de la figure 9 correspond ainsi à une position intermédiaire entre la première position et la deuxième position dans laquelle la batterie 16 est en circuit ouvert et le panneau photovoltaïque 12 est en circuit ouvert (mais en circuit fermé avec la charge utile).

Le dispositif d’inertage 18 est également utilisable dans d’autres contextes.

Ainsi, selon un exemple, le circuit de charge 12 est un PCDU 13.

De manière générale, le dispositif d’inertage 18 peut fonctionner avec tout circuit de charge 12 capable de fonctionner pour les deux polarités de la batterie 16.

Dans certaines applications, il peut être envisagé d’utiliser plusieurs circuits de charge 12. De plus, pour l’exemple décrit, le système 10 est un satellite mais tout autre système est envisageable.

A titre d’illustration, le système 10 pourrait être un système de valorisation de déchets.

Dans un tel cas, le dispositif d’inertage 18 permet d’éviter tout risque d’explosion de la batterie 16.

En outre, le dispositif d’inertage 18 est capable d’assurer l’inertage de tout type de batterie présentant un comportement similaire à celui décrit dans la figure 2 pour la batterie 16 (à savoir ce qui s’apparente à une « électrolyse interne des accumulateurs 20 » conduisant à un dépôt de métal et une mise en court-circuit par une simple «inversion forcée »).

Notamment, il est à noter que beaucoup de matériaux sont envisageables pour la batterie 16.

Pour rappel, un élément électrochimique, encore désigné par le terme « élément » dans ce qui suit, comprend un faisceau électrochimique constitué d’une alternance de cathodes et d’anodes encadrant un séparateur imprégné d'électrolyte. Chaque cathode et anode est constituée d'un collecteur de courant métallique supportant sur au moins une de ses faces au moins une matière active et généralement un liant et un matériau conducteur électronique tel que le carbone.

Ainsi, le matériau actif de la cathode peut varier selon le cas considéré.

En particulier, selon un premier exemple, la matière active est un composé de formule Li x Mni-y- z M'yM" z PC>4 (LMP), où M' et M" sont différents l’un de l’autre et sont choisis dans le groupe consistant en B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb et Mo, avec 0,8 £ x £ 1 ,2 ; 0 £ y £ 0,6 ; 0,0 £ z £ 0,2.

Selon un cas particulier, la matière active a pour formule UMni- y Fe y P0 4 , et avantageusement LiMnPCL.

Selon un deuxième exemple, la matière active est un composé de formule Li x Mni- y - z M' y M" z P0 4 (LMP), où M' et M" sont différents l’un de l’autre et sont choisis dans le groupe consistant en B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb et Mo, avec 0,8 £ x £ 1 ,2 ; 0 £ y £ 0,6 ; 0,0 £ z £ 0,2.

Selon un cas particulier du deuxième exemple, le composé de la matière active a pour formule U x M 2-x-y-z-w M' y M" z M'" w 0 2 , où 1 £ x £ 1,15 ; M désigne Ni ; M' désigne Mn ; M" désigne Co et M'" est choisi dans le groupe consistant en B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Sr, Ce, Ga et Ta ou un mélange de ceux-ci ; 2-x-y-z-w>0 ; y>0 ; z>0 ; w³0.

Selon un autre cas particulier, le composé a pour formule LiNh /3 Mni /3 Coi /3 C> 2. Selon encore un autre cas particulier, le composé a pour formule Li x M 2-x-y-z - w M'yM" z M'" w 0 2 , où 1 £ x £ 1,15 ; M désigne Ni ; M' désigne Co ; M" désigne Al et M'" est choisi dans le groupe consistant en B, Mg, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Cu, Zn, Y, Zr, Nb, Mo, Sr, Ce, Ga et Ta ou un mélange de ceux-ci ; 2-x-y-z-w>0 ; y>0 ; z>0 ; w³0. De préférence, x=1 ; 0,6£2-x-y-z£0,85 ; 0,10£y£0,25 ; 0,05£z£0,15 et w=0.

Un autre cas particulier correspond au cas où le composé est choisi parmi LiNi0 2 , UCo0 2 , LiMn0 2 , Ni, Co et Mn pouvant être substitués par l’un ou par plusieurs des éléments choisis dans le groupe comprenant Mg, Mn (sauf pour LiMn0 2 ), Al, B, Ti, V, Si, Cr, Fe, Cu, Zn, Zr.

Selon un troisième exemple, la matière active est un composé de formule Li x Mn 2.y. z M' y M" z C>4 (LMO), où M' et M" sont choisis dans le groupe consistant en B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb et Mo;. M' et M" étant différents l’un de l’autre, et 1 £ x £ 1 ,4 ; 0 £ y £ 0,6 ; 0 £ z £ 0,2.

Selon un cas particulier, la matière active a pour formule LiMn 2 C>4. Un autre exemple de composé a pour formule Li x Mn 2 -y- z NiyM" z 0 4 (LMO), où M" est choisi dans le groupe consistant en B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Fe, Co, Cu, Zn, Y, Zr, Nb et Mo; et 1£x£1,4 ; 0£y£0,6 ; 0£z£0,2. Un exemple de ce composé est LiMn 2-y Ni y 0 4 où 0£y£0,6, tel que LiMni,5Nio,504.

Selon un quatrième exemple, la matière active est un composé de formule Li x Fei- y M y P0 4 , où M est choisi dans le groupe consistant en B, Mg, Al, Si, Ca, Ti, V, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Zn, Y, Zr, Nb et Mo; et 0,8 £ x £ 1 ,2 ; 0 £ y £ 0,6.

Dans un cas particulier du quatrième exemple, le composé de la matière active a pour formule LiFeP04.

Selon un cinquième exemple, la matière active est un composé de formule xLi 2 MnC>3; (1-x)LiM0 2 où M est choisi parmi Ni, Co et Mn et x £ 1.

Dans un cas particulier de cet exemple, le composé de la matière active est Li 2 MnC>3.

Selon un sixième exemple, la matière active est un composé qui est un fluorophosphate de lithium et de vanadium de formule Lh +x VPCLF où 0 £ x £ 0,15, ou un de ses dérivés de formule Lii +x Vi. y M y P04F z où 0 £ x £ 0,15, 0 < y £ 0,5, 0,8 £ z £ 1,2 et M est choisi dans le groupe consistant en Ti, Al, Y, Cr, Cu, Mg, Mn, Fe, Co, Ni, et Zr.

Des exemples de dérivés préférés sont LiY x Vi. x PC>4F (0 < x £ 0,5), LiCr x Vi. x PC>4F (0 <x £ 0,5), LiCo x Vi- x P0 4 F (0 < x £ 0,5), LiMn x Vi. x P0 4 F (0 < x £ 0,5), LiTi x Vi. x P0 4 F (0 < x £ 0,5), LiFe x Vi- x P0 4 F (0 < x £ 0,5).

Selon un septième exemple, la matière active est un mélange de deux ou plus des composés précités.

La matériau active anodique peut également varier selon le cas considéré. Ainsi, la matière active anodique est un matériau capable d’insérer du lithium dans sa structure. La matière active anodique peut être choisie parmi des composés du lithium, des matériaux carbonés comme le graphite, le coke, le noir de carbone et le carbone vitreux. La matière active anodique peut aussi être à base d’étain, de silicium, de composés à base de carbone et de silicium, de composés à base de carbone et d’étain ou de composés à base de carbone, d’étain et de silicium. La matière active anodique peut aussi être du lithium métal ou à base d’un alliage de lithium. La matière active anodique peut aussi être un oxyde de titane lithié tel que LUTisO^ ou un oxyde de titane de de niobium tel que Til\lb2C>7.

Similairement, le liant peut également varier selon le mode de réalisation choisi.

Le liant peut ainsi être choisi parmi les composés suivants, pris seuls ou en mélange : le polyfluorure de vinylidène (PVDF) et ses copolymères, le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et ses copolymères, le polyacrylonitrile (PAN), poly(méthyl)- ou (butyl)méthacrylate, le polychlorure de vinyle (PVC), le poly(vinyl formai), un polyester, les polyétheramides séquencés, les polymères d'acide acrylique, l’acide méthacrylique, un acrylamide, l’acide itaconique, l’acide sulfonique, les élastomères et les composés cellulosiques.

Il en va de même pour le matériau conducteur électronique qui est généralement choisi parmi le graphite, le noir de carbone, le noir d'acétylène, la suie, le graphène, les nanotubes de carbones ou un mélange de ceux-ci. Il est utilisé généralement à raison de 7% ou moins par rapport à la somme des masses du mélange de matière active anodique, du liant et du matériau conducteur électronique.

Enfin, le matériau du séparateur peut être choisi parmi les matériaux suivants : une polyoléfine, par exemple le polypropylène PP, le polyéthylène PE, un polyester, des fibres de verre liées entre elles par un polymère, le polyimide, le polyamide, le polyaramide, le polyamideimide et la cellulose.

Les modes de réalisation précédents peuvent être combinés pour former de nouveaux modes de réalisations.

Dans chacun de ces modes de réalisations, le dispositif d’inertage 18 comprend le circuit de raccordement 24, le circuit de raccordement 24 connectant la batterie 16 au circuit de charge 12, le circuit de raccordement 24 comprenant le premier connecteur 26, le deuxième connecteur 28 et l’unité de basculement 30, l’unité de basculement 30 étant propre à basculer entre une première position dans laquelle le premier connecteur 26 est connecté à une borne 21 ou 22 de la batterie 16 et une deuxième position dans laquelle le premier connecteur 26 est connecté à l’autre borne 21 ou 22 de la batterie 16.