EP4154283A1 - Câble d'alimentation électrique pour véhicule - Google Patents

Câble d'alimentation électrique pour véhicule

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Publication number
EP4154283A1
EP4154283A1 EP21734398.7A EP21734398A EP4154283A1 EP 4154283 A1 EP4154283 A1 EP 4154283A1 EP 21734398 A EP21734398 A EP 21734398A EP 4154283 A1 EP4154283 A1 EP 4154283A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
electrical conductor
sheath
central element
peripheral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21734398.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Kevin GIFFARD
Christian Lagreve
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Acome SCOP
Original Assignee
Acome SCOP
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Acome SCOP filed Critical Acome SCOP
Publication of EP4154283A1 publication Critical patent/EP4154283A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/42—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction
    • H01B7/421—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation
    • H01B7/423—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation using a cooling fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/18—Cables specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/30—Constructional details of charging stations
    • B60L53/302—Cooling of charging equipment
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
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    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
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    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • TITLE Electric power supply cable for vehicles FIELD OF THE INVENTION
  • the present invention relates to a power supply cable for a vehicle, and a method of supplying power to a vehicle by means of such a cable.
  • document US 2019/0237218 describes an electrical cable for a vehicle comprising electrical conductors organized so as to form a tube defining a central space.
  • a cooling fluid circulates in this central space, as well as around this tube, in a peripheral space.
  • the integrity of the tubular structure formed by the electrical conductors of this cable may be compromised during handling of the cable, for example when the cable is flexed.
  • the conductor risks being bent or collapsing on itself, obstructing the flow of fluid in the central space. This has the consequence of degrading the cooling performance of the cable.
  • An object of the invention is to obtain an electric cable whose heating is more effectively limited without increasing the section of its conductors.
  • an electric power supply cable for a vehicle comprising: a central element extending along an axis, a sheath extending around the central element, a plurality of reinforcing walls each extending radially between the sheath and the central element, and delimiting a plurality of peripheral spaces occupying different respective angular sectors around the axis, an electrical conductor extending in one of the peripheral spaces, the electrical conductor being of suitable dimensions to allow the presence in the peripheral space of a cooling fluid in contact with the electrical conductor.
  • the invention according to the first aspect is advantageously supplemented by the following characteristics, taken alone or in any of their technically possible combination.
  • At least two of the angular sectors are of identical dimensions.
  • the number of peripheral spaces is greater than or equal to three.
  • the electrical conductor has a diameter smaller than the radial distance separating the central element from the sheath.
  • the central element is a tube defining a central space, the central element fluidly isolating the central space from the peripheral spaces.
  • the cable comprises a holding element arranged to keep the electrical conductor away from the sheath and allow the presence of a cooling fluid between the sheath and the electrical conductor.
  • the cable comprises a plurality of electrical conductors, each electrical conductor extending in one of the peripheral spaces and being of suitable dimensions to allow the presence of a cooling fluid in contact with the electrical conductor in the corresponding peripheral space. .
  • the plurality of electrical conductors form a strand extending around the central member, the strand having a direction of stranding going to the right and to the left alternately along the axis.
  • the cable comprises a holding element arranged to keep each electrical conductor in contact with another electrical conductor and / or to keep the electrical conductors fixed with respect to one another.
  • the retaining member is wrapped around the plurality of electrical conductors.
  • the retaining member extends between the sheath and the plurality of reinforcing walls.
  • At least one of the reinforcement walls bears on the sheath.
  • at least one of the reinforcing walls is at a distance from the central element, and resting on at least one of the electrical conductors.
  • the reinforcing wall at a distance from the central element extends in a groove delimited by two adjacent electrical conductors, so that the two adjacent electrical conductors limit a travel path of the reinforcing wall around the axis with respect to the two adjacent electrical conductors.
  • At least one of the reinforcing walls forms a separate part from the sheath and from the central element.
  • At least one of the reinforcing walls projects radially from the central element towards the sheath, or even is in one piece with the central element.
  • each peripheral space contains at least one electrical conductor.
  • the cable comprises a cooling fluid in contact with the electrical conductor in one of the peripheral spaces.
  • a method of supplying electric power to a vehicle by means of a cable according to the first aspect of the invention comprising the injection of a cooling fluid into the vehicle. peripheral space where the electrical conductor extends, so that the cooling fluid comes into contact with the electrical conductor.
  • the method according to the second aspect is advantageously completed by the following characteristics, taken alone or in any of their technically possible combination.
  • the method further comprises a placing in fluid communication of the central space with the peripheral space where the electrical conductor extends, and a circulation of the cooling fluid so that the cooling fluid circulates successively in the peripheral space where the electrical conductor extends in a first direction, and in the central space in a second direction opposite to the first direction.
  • the method comprises fluid communication of the peripheral space of the cable where the electrical conductor extends with a peripheral space of another cable according to the first aspect of the invention where another electrical conductor extends. , circulation of the cooling fluid in the respective peripheral spaces of the two cables, so that the cooling fluid circulates successively in the peripheral space of one of the two cables, and in the peripheral space of the other cable .
  • the two cables are arranged side by side, so that the cooling fluid circulates in the peripheral space of one of the two cables in a first direction, and in the peripheral space of the other cable in a second direction. opposite sense to the first sense.
  • the radially extending reinforcing walls have the effect of preventing radial sagging of the peripheral spaces which could decrease the flow rate of a cooling fluid circulating therein, and thus deteriorate the cooling performance of the cable.
  • placing the conductor in one of the spaces limits the radial bulk of the cable.
  • Figure 1 is a section of a power supply cable according to a first embodiment.
  • Figure 2 is a side perspective view of a plurality of electrical conductors forming a strand according to one embodiment.
  • Figure 3 is a section of a power supply cable according to a second embodiment.
  • Figure 4 is a section of a power supply cable according to a third embodiment.
  • Figure 5 is a longitudinal section of the pair of cables shown in Figure 5 and a connector.
  • Figure 6 is a partial perspective view of a pair of power supply cables according to the third embodiment.
  • Figure 7 is a section of a power supply cable according to a fourth embodiment.
  • an electric power supply cable 1 for a vehicle has an oblong shape along an X axis (this X axis is perpendicular to Figure 1 and visible in Figure 2) .
  • Cable 1 comprises a sheath 2 extending around the X axis.
  • the sheath 2 has an annular wall extending 360 degrees around the X axis.
  • the sheath 2 is made of a polymer material.
  • the cable 1 also comprises a central element 4 surrounded by the sheath.
  • the central element 4 is a tube extending around the X axis, so as to define a central space 6 in which a cooling fluid can circulate.
  • the central element 4 has an external diameter smaller than the internal diameter of the sheath
  • the central element 4 is for example made of a polymer or metallic material, or of a metallic material.
  • the cable 1 also comprises a plurality of reinforcing walls 8 each extending radially between the sheath 2 and the central element 4, and delimiting a plurality of peripheral spaces 10.
  • the central tube 4 fluidly isolates the central space 6 from the peripheral spaces 10 delimited by the plurality of reinforcing walls 8.
  • the peripheral spaces 10 occupy different respective angular sectors around the X axis. These angular sectors are preferably of identical dimensions.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment in which the number of reinforcing walls 8 is equal to four; four peripheral spaces 10 are delimited by these four reinforcing walls 8, and extend over angular sectors of approximately 90 degrees (disregarding the respective thicknesses of the reinforcing walls). However, this number may be different. In general, the number of reinforcing walls is greater than or equal to two, preferably greater than or equal to three.
  • Each reinforcing wall 8 projects radially from the central element towards the sheath 2.
  • a reinforcing wall 8 may extend to the sheath 2, as shown in Figure 1.
  • the reinforcing wall 8 connects the central element to the sheath 2, and separates two adjacent peripheral spaces. More precisely, this reinforcing wall fluidly isolates these two adjacent peripheral spaces from one another.
  • a reinforcing wall 8 may not extend as far as the sheath 2, so as to define with the sheath 2 a passage between two adjacent peripheral spaces 10.
  • the reinforcing walls 8 are for example made of a polymer material.
  • the sheath 2 and the central element 4 form two different parts, which simplifies the manufacture of the cable 1.
  • a reinforcing wall 8 can be part of one of these two parts.
  • the reinforcing wall is attached to the other part, for example by gluing or other means.
  • At least one of the reinforcing walls 8 forms a single piece with the central element 4, or even all of the reinforcing walls.
  • the part comprising at least one reinforcing wall 8 and the central element 4 can be formed by extrusion, in one or more operations.
  • a reinforcing wall 8 can form a single piece with the sheath 2 and the central element.
  • this single part can be manufactured by extrusion, but is less easy to manufacture than a sheath 2 and a central element 4 forming two separate parts then assembled together.
  • the cable 1 further comprises a plurality of electrical conductors 12 extending between the central element and the sheath 2, in the peripheral spaces 10.
  • the electrical conductors are distributed around the central element 4.
  • Each reinforcing wall 8 extends between two adjacent electrical conductors 12.
  • Each electrical conductor 12 is intended to carry an electric current from a first item of equipment to a second item of equipment, when the cable 1 is connected to these two items of equipment.
  • Each electrical conductor 12 is of suitable dimensions to allow the presence of a cooling fluid in the corresponding peripheral space 20, so that the fluid is in contact with the surface of this electrical conductor 12.
  • Each electrical conductor can be covered with a layer of polymer material. It is specified here that the term "electrical conductor” is used interchangeably, covered with a polymer material or not (that is to say naked) unless explicitly mentioned.
  • Each electrical conductor 12 has the shape of a strand, of generally circular or even circular section.
  • the strand can itself comprise several sub-strands arranged side by side.
  • a conductor having a strand shape is easier to obtain than a ring conductor.
  • each electrical conductor 12 has a diameter smaller than the radial distance which separates the central element 4 from the sheath 2. Consequently, each electrical conductor 12 is not in simultaneous contact with the sheath 2 and with the central tube. .
  • Each reinforcing wall 8 has a radial length, that is to say measured in a radial direction perpendicular to the X axis, which is greater than the diameter of each electrical conductor 12.
  • Each electrical conductor 12 is for example made of a metallic material.
  • the number of electrical conductors 12 is equal to eight, and each peripheral space 10 contains two of the electrical conductors 12.
  • the plurality of electrical conductors 12 form a strand 14 extending around the X axis, and in a direction parallel to the X axis.
  • the electrical conductors are not. strictly parallel to the X axis of the cable, but rotate around this X axis along identical helical paths.
  • a conventional strand has a single direction of stranding, which is either to the right (in Z) or to the left (in S).
  • the electrical conductors which constitute it are twisted together by a machine comprising a fixed support, and a rotating element relative to the fixed support, and a plurality of reels mounted on the rotating element. Each electrical conductor is wrapped around one of the reels.
  • the rotating element In operation, the rotating element always rotates in the same direction of rotation, hence the need for the reels to be mounted on it.
  • twisting with such a machine is difficult to implement. This machine is indeed bulky, poses safety problems, and the drivers are subjected to significant torsion which is difficult to control.
  • the strand 14 formed by the plurality of electrical conductors 12 differs from such a conventional strand in that its direction of stranding is not constant from end to end.
  • the strand 14 has a direction of stranding to the left and to the right, and this alternately.
  • the strand 14 comprises sections having a right-hand stranding direction and sections having a left-hand stranding direction, which are arranged alternately in a direction parallel to the X axis of the cable.
  • the two stranding directions of the strand 14 are illustrated by arrows rotating around the X axis in FIG. 2.
  • This alternate stranding direction is advantageous because the strand 14 can be manufactured by a machine comprising a rotating element on which the reels are not necessarily mounted. Instead, the reels can simply be placed on stands fixed to the floor. During the operation of the machine, the conductors undergo limited and controlled twists. As a result, strand 14, whose stranding direction alternates right and left, can be made much more easily than a conventional strand with one direction of end-to-end stranding.
  • the reinforcing walls 8 follow the same type of path as the electrical conductors. Thus, the reinforcing walls do not extend parallel to the X axis, but follow a helical path rotating to the right and left of the X axis, alternately.
  • the cable 1 also comprises at least one retaining element 16 suitable for keeping the electrical conductors 12 fixed with respect to each other (this element not being shown in Figure 1 for greater readability).
  • the retaining element 16 allows the electrical conductors 12 to maintain their helical path, and therefore the strand 14 to maintain its direction of alternating stranding to the right and to the left.
  • the retaining element 16 is further arranged to ensure that each electrical conductor 12 is in contact with at least one other electrical conductor 12.
  • the retaining element 16 is in the form of a wire or a ribbon surrounded around the strand 14.
  • the retaining element can thus press each conductor against the central element.
  • two retaining elements 16 surround the strand 14. These retaining elements 16 are wound in helical trajectories around the axis X. These helical trajectories are mutually opposed and their pitches are different. the stranding pitch of the strand 14.
  • Each retaining element 16 extends between the reinforcing walls 8 and the sheath 2.
  • the electrical conductors 12 are arranged around the central element 4, in the peripheral spaces defined between the reinforcing walls 8 so as to form the strand 14 described above.
  • each retaining element 16 is wound around the strand 14 and the reinforcing walls 8, so as to maintain the conductors in a clamped position. against the central element 4, in contact with each other in pairs. Each retaining element 16 then bears on a radially outer free end of each reinforcing wall 8, as well as on the electrical conductors 12.
  • the sheath 2 is arranged around the reinforcing walls 8, for example by extrusion, so as to come into contact with the free end of each reinforcing wall 8.
  • each retaining element 16 is sandwiched between and by the reinforcing walls 8 and the sheath 2.
  • each holding element 16 is to keep the electrical conductors 12 away from the sheath 2 and to allow the circulation of a cooling fluid between the sheath 2 and the electrical conductor.
  • a method of supplying power to a vehicle by means of the cable 1 according to the first embodiment comprises the following steps.
  • Cable 1 is connected to two pieces of equipment (not shown) so that its electrical conductors can transmit electric current from one of these pieces of equipment to the other equipment.
  • these two pieces of equipment are inside a vehicle, and cable 1 is also placed inside the vehicle.
  • the cable 1 is outside the vehicle, and electrically connects an external electrical source to equipment internal to the vehicle, such as a battery for the purpose of recharging.
  • Cable 1 can in particular include a connector at one of its two ends, this connector providing this fluid communication at one end of cable 1.
  • One of the two devices to which the cable is connected can also participate in forming the cooling loop.
  • the cooling loop comprises a pump and a heat sink, which may be part of cable 1, or, alternatively, of one of the equipment to which the cable is connected.
  • the heatsink can be part of a connector of the cable, coupled to one of the two pieces of equipment.
  • a cooling fluid is injected into the cooling loop.
  • the pump is used for the cooling fluid to circulate in the peripheral spaces 10 in an outward direction, and in the central space 6 in a return direction, alternately.
  • the coolant is a heat transfer fluid (gas or liquid).
  • the fluid is dielectric, to prevent it from being crossed by an electric current.
  • the fluid can be an inert mineral oil, preferably a silicone oil. Silicone oil has the advantage of having a high flash point (around 460 ° C). Also, the fluid can be water. In this case, the electrical conductors 12 are necessarily provided with a polymer material to avoid electrical problems.
  • the reinforcing walls 8 extending radially between the central element 4 and the sheath 2 have the effect of preventing the sheath from sagging towards the axis leading to a reduction in the section of the peripheral spaces 10 and a reduction. of the exchange surface between the cooling fluid and one of the electrical conductors 12, which deteriorated the cooling performance of the cable 1.
  • the fact of having several electrical conductors 12 distributed in the various peripheral spaces 10 makes it possible to obtain a conductor / fluid exchange surface which is greater than with a single electrical conductor.
  • the cooling fluid circulates in the central space 6 in a return direction opposite to the outward direction.
  • the cooling fluid is not in contact with the electrical conductors 12, due to the presence of the central element 4.
  • the cooling fluid can again circulate in the peripheral spaces 10 in the forward direction, to cool the electrical conductors 12 again.
  • the central element 4 in the form of a tube makes it possible to form a cooling loop implementing a thermal cycle to keep the electrical conductors of the cable cold. , and this without having to resort to an element external to the cable.
  • the heat sink possibly present in the cooling loop also makes it possible to improve the efficiency of this thermal cycle.
  • the fluid circulates in the spaces 6, 10 formed in the cable 1 by means of a pump.
  • the cooling fluid is injected into the cable in a preliminary step, and remains static in the peripheral spaces 10 and / or in the central space 6.
  • the cooling loop can be formed entirely by the cable. 1.
  • This variant has the advantage of being simpler, since it does not require a pump to operate. Even if the coolant is static inside the cable, it remains a much better thermal conductor than the air that would be present inside the spaces 10, and thus promotes dissipation of the heat generated by Heating of the conductors in a centrifugal direction.
  • a cable 1 ’ according to a second embodiment, comprising the sheath 2, the central element 4, the electrical conductors 12 and at least one retaining element 16 as described above.
  • this cable 1 ′ comprises a plurality of reinforcing walls 9 each extending radially between the sheath 2 and the central element 4, and delimiting a plurality of peripheral spaces 11 occupying respective angular sectors. different around the X axis.
  • the electrical conductors 12 are of suitable dimensions to allow the presence of a cooling fluid in the peripheral spaces 11, so that this cooling fluid can be in contact with these electrical conductors 12.
  • each reinforcing wall 9 has different shapes from the reinforcing walls 8 of the first embodiment.
  • Each reinforcing wall 9 constitutes a separate part of the sheath 2 and of the central element
  • each reinforcement wall 9 however remain at a distance from the central element 4.
  • the radial length of each reinforcement wall is not necessarily greater than the diameter of each electrical conductor 12 in the second embodiment.
  • Each reinforcing wall 9 comes to bear on the sheath 2 and on at least one electrical conductor 12, more precisely two adjacent electrical conductors 12 in mutual contact.
  • the two adjacent electrical conductors 12 and mutually in contact together define a groove.
  • the groove has two curved sides, respectively formed by the two electrical conductors 12.
  • Each reinforcing wall 9 has a radially internal free end bearing on the two electrical conductors 12 in mutual contact in the groove, which makes it possible to limit a movement of the reinforcing walls around the X axis of the cable, relative to the conductors. .
  • each reinforcing wall 9 has two inclined sides coming simultaneously into contact with the two sides of the groove formed by the two adjacent electrical conductors 12 and mutually in contact.
  • the two inclined sides extend obliquely with respect to a radial direction, so as to give the corresponding reinforcing wall 9 an arrow-shaped profile.
  • Other shapes for the reinforcing walls 9, making it possible to limit their displacement around the X axis, are however possible.
  • the reinforcing walls 9 of the second embodiment have the advantage of making the assembly of the sheath 2 and the central element easier to implement than in the first embodiment.
  • This assembly includes, for example, the following steps:
  • the central element 4 is manufactured.
  • the electrical conductors 12 are arranged around the central element 4, so as to form the strand 14 described above, so the direction of stranding alternates right and left along the central element 4.
  • the reinforcing walls 9, constituting independent parts, are arranged in grooves formed by pairs of adjacent electrical conductors 12 around the central element 4 (this step can be carried out at the same time as the previous step, or subsequently ).
  • At least one retaining element 16 is wound around the assembly formed by the central element 4, the electrical conductors 12 and the reinforcing walls 9. Once each retaining element is wound up 16, the electrical conductors 12 are kept pressed. against the central element 4, and the reinforcing walls 9 are kept resting on the electrical conductors 12.
  • the conductors 12 are kept fixed with respect to each other, and in contact with each other, two by two, if although the shape of the strand 14 is maintained (this step can be carried out at the same time as the previous steps, or subsequently).
  • each reinforcing wall 9 is interposed between the sheath 2 and two adjacent electrical conductors 12, without however, prevent these two adjacent electrical conductors 12 from being in contact with one another.
  • the cable 1 'according to the second embodiment can be used instead of the cable according to the first embodiment during the implementation of the methods described above (with a static cooling fluid or circulating in the spaces of the cable 1 ').
  • FIG. 4 shows a cable 1 ”according to a third embodiment, comprising the sheath 2 and electrical conductors 12 having the same characteristics as those of the first embodiment.
  • the number of electrical conductors is only three, but the electrical conductors together form a strand as in the previous embodiments.
  • this cable 1 comprises a central element 3 surrounded by the sheath 2, as well as a plurality of reinforcing walls 13 each extending radially between the sheath 2 and the central element 3, and delimiting a plurality of peripheral spaces 15 occupying different respective angular sectors around the X axis.
  • the electrical conductors 12 are of suitable dimensions to allow the presence of a cooling fluid in the peripheral spaces 15, so that this cooling fluid can be in contact. with these electrical conductors 12.
  • the central element 3 is not hollow.
  • Each reinforcing wall 13 projects radially from the central element towards the sheath 2.
  • the central element 3 interconnects all the reinforcing walls, as in the first embodiment.
  • Each pair of adjacent reinforcing walls 13 are interconnected by a ridge at the level of the central element.
  • the central element 3 and the reinforcing walls 13 together form a separate part of the sheath 2, the external diameter of which may be less than the internal diameter of the sheath 2.
  • each reinforcing wall has one end facing the sheath 2, without necessarily touching it.
  • passages interconnecting the peripheral spaces 15 are formed between the sheath 2 and the reinforcing walls 13.
  • Each peripheral space 15 contains an electrical conductor 12.
  • the cable according to the third embodiment has the advantage of being very simple to manufacture.
  • Each of the two connectors places the peripheral spaces of the first cable in fluid communication and the peripheral spaces of the second cable are placed in fluid communication, so as to form a cooling circuit forming a loop.
  • the assembly formed by the two connectors and the two cables itself forms a power supply device, the connectors of which constitute two ends that can be connected to two pieces of equipment as described above.
  • the connector 20 comprises a housing 22 in which two respective ends of the two cables 1 ”are engaged.
  • the respective strands 14 of the two cables 1 ” are crimped by ultrasonic welding or by“ crimping ”, that is to say by crimping in compression, to metal contacts 24.
  • the crimping is facilitated by a removable cap 26 screwable on the housing 22 once the operation is complete.
  • the seal is provided by a gasket on the cap.
  • the cooling fluid is injected into the cooling loop formed by the two connectors and the two cables, so that the cooling fluid is brought into contact with the electrical conductors 12.
  • This cooling fluid can be circulated in the two 1 ”cables, so as to circulate in the peripheral spaces 15 of the first cable in a forward direction, and in the peripheral spaces 15 of the second cable in a return direction opposite to the forward direction, alternately (as illustrated by the two arrows shown in FIG. 6).
  • the two connectors of the power supply device are connected to two pieces of equipment so that its electrical conductors can transmit electric current from one to the other of these pieces of equipment.
  • FIG. 7 a cable 1 "according to a fourth embodiment, which differs simply from the cable 1" according to the third embodiment in that the number of electrical conductors 12 is four, with the consequence of the presence four peripheral spaces 15.
  • the 1 '”cable according to this fourth embodiment can be used in the same way as the cable according to the third embodiment.
  • the reinforcing walls may be the subject of variants not shown in the accompanying figures.
  • the reinforcing walls have identical characteristics. It can however be envisaged that several reinforcement walls of the same cable have different shapes.

Landscapes

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  • Insulated Conductors (AREA)

Abstract

Câble (1, 1', 1'') d'alimentation électrique pour véhicule, le câble comprenant : un élément central (3, 4) s'étendant le long d'un axe (X), une gaine (2) s'étendant autour de l'élément central (3, 4), une pluralité de parois de renfort (8, 9, 13) s'étendant chacune radialement entre la gaine (2) et l'élément central (3, 4), et délimitant une pluralité d'espaces périphériques (10, 11, 15) occupant des secteurs angulaires respectifs différents autour de l'axe (1), et un conducteur électrique (12) s'étendant dans un des espaces périphériques (10, 11, 15) de manière à autoriser la présence dans l'espace périphérique d'un fluide de refroidissement en contact avec le conducteur électrique (12).

Description

DESCRIPTION
TITRE : Câble d’alimentation électrique pour véhicule DOMAINE DE L'INVENTION
La présente invention concerne un câble d’alimentation électrique pour véhicule, et un procédé d’alimentation électrique d’un véhicule au moyen d’un tel câble.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Lorsqu’un courant parcourt un câble d’alimentation électrique, ce câble s’échauffe. Un tel échauffement peut en particulier être important dans un câble d’alimentation électrique pour véhicule, où une puissance importante peut être mobilisée.
Une solution pour limiter cet échauffement pourrait être d’augmenter la section du ou des conducteurs électriques du câble. Mais ceci présente l’inconvénient de rendre le câble encombrant.
Pour limiter cet échauffement sans pour autant être confronté à ce problème d’encombrement, il a été proposé d’injecter dans un tel câble un fluide caloporteur permettant de refroidir ses conducteurs électriques.
En particulier, le document US 2019/0237218 décrit un câble électrique pour véhicule comprenant des conducteurs électriques organisés de façon à former un tube définissant un espace central. Un fluide de refroidissement circule dans cet espace central, ainsi qu’autour de ce tube, dans un espace périphérique.
Toutefois, l’intégrité de la structure tubulaire formée par les conducteurs électriques de ce câble risque d’être compromise au cours d’une manipulation du câble, par exemple lorsque le câble subit une flexion. En particulier, le conducteur risque d’être plié ou de s’effondrer sur lui-même, obstruant la circulation du fluide dans le l’espace central. Ceci a pour conséquence de dégrader les performances de refroidissement du câble.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un but de l’invention est d’obtenir un câble électrique dont l’échauffement est plus efficacement limité sans pour autant augmenter la section de ses conducteurs.
Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect, un câble d’alimentation électrique pour véhicule, le câble comprenant : un élément central s’étendant le long d’un axe, une gaine s’étendant autour de l’élément central, une pluralité de parois de renfort s’étendant chacune radialement entre la gaine et l’élément central, et délimitant une pluralité d’espaces périphériques occupant des secteurs angulaires respectifs différents autour de l’axe, un conducteur électrique s’étendant dans un des espaces périphériques, le conducteur électrique étant de dimensions adaptées pour autoriser la présence dans l’espace périphérique d’un fluide de refroidissement en contact avec le conducteur électrique.
L’invention selon le premier aspect est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible.
De préférence, au moins deux des secteurs angulaires sont de dimensions identiques.
De préférence, le nombre d’espaces périphériques est supérieur ou égal à trois.
De préférence, le conducteur électrique présente un diamètre inférieur à la distance radiale séparant l’élément central de la gaine.
De préférence, l’élément central est un tube définissant un espace central, l’élément central isolant fluidiquement l’espace central des espaces périphériques.
De préférence, le câble comprend un élément de maintien agencé pour maintenir le conducteur électrique à distance de la gaine et autoriser la présence d’un fluide de refroidissement entre la gaine et le conducteur électrique.
De préférence, le câble comprend une pluralité de conducteurs électriques, chaque conducteur électrique s’étendant dans un des espaces périphériques et étant de dimensions adaptées pour autoriser la présence d’un fluide de refroidissement en contact avec le conducteur électrique dans l’espace périphérique correspondant.
De préférence, la pluralité de conducteurs électriques forme un toron s’étendant autour de l’élément central, le toron présentant un sens de toronnage allant à droite et à gauche en alternance le long de l’axe.
De préférence, le câble comprend un élément de maintien agencé pour maintenir chaque conducteur électrique en contact avec un autre conducteur électrique et/ou pour maintenir les conducteurs électriques fixes les uns par rapport aux autres.
De préférence, l’élément de maintien est enroulé autour de la pluralité de conducteurs électriques.
De préférence, l’élément de maintien s’étend entre la gaine et la pluralité de parois de renforts.
De préférence, au moins une des parois de renfort est en appui sur la gaine. De préférence, au moins une des parois de renfort est à distance de l’élément central, et en appui sur au moins un des conducteurs électriques.
De préférence, la paroi de renfort à distance de l’élément central s’étend dans une gorge délimitée par deux conducteurs électriques adjacents, de sorte que les deux conducteurs électriques adjacents limitent une course de déplacement de la paroi de renfort autour de l’axe par rapport aux deux conducteurs électriques adjacents.
De préférence, au moins une des parois de renfort forme une pièce distincte de la gaine et de l’élément central.
De préférence, au moins une des parois de renfort fait radialement saillie depuis l’élément central vers la gaine, voire est d’une seule pièce avec l’élément central.
De préférence, chaque espace périphérique contient au moins un conducteur électrique.
De préférence, le câble comprend un fluide de refroidissement en contact avec le conducteur électrique dans un des espaces périphériques.
De préférence, il est proposé, selon un deuxième aspect, un procédé d’alimentation électrique d’un véhicule au moyen d’un câble selon le premier aspect de l’invention, comprenant l’injection d’un fluide de refroidissement dans l’espace périphérique où s’étend le conducteur électrique, de sorte que le fluide de refroidissement entre en contact avec le conducteur électrique.
Le procédé selon le deuxième aspect est avantageusement complété par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leur combinaison techniquement possible.
De préférence, le procédé comprend par ailleurs une mise en communication fluidique de l’espace central avec l’espace périphérique où s’étend le conducteur électrique, et une mise en circulation du fluide de refroidissement de sorte que le fluide de refroidissement circule successivement dans l’espace périphérique où s’étend le conducteur électrique dans un premier sens, et dans l’espace central dans un deuxième sens opposé au premier sens.
De préférence, le procédé comprend une mise en communication fluidique de l’espace périphérique du câble où s’étend le conducteur électrique avec un espace périphérique d’un autre câble selon le premier aspect de l’invention où s’étend un autre conducteur électrique, une mise en circulation du fluide de refroidissement dans les espaces périphériques respectifs des deux câbles, de sorte que le fluide de refroidissement circule successivement dans l’espace périphérique d’un des deux câbles, et dans l’espace périphérique de l’autre câble. De préférence, les deux câbles sont disposés côte à côte, de sorte que le fluide de refroidissement circule dans l’espace périphérique d’un des deux câbles dans un premier sens, et dans l’espace périphérique de l’autre câble dans un deuxième sens opposé au premier sens.
Premièrement, les parois de renfort s’étendant radialement ont pour effet d’éviter un affaissement radial des espaces périphériques qui pourraient diminuer le débit d’un fluide de refroidissement circulant à l’intérieur, et donc détériorer les performances de refroidissement du câble.
Deuxièmement, le fait de placer le conducteur dans l’un des espaces permet de limiter l’encombrement radial du câble.
DESCRIPTION DES FIGURES
D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
• La figure 1 est une section d’un câble d’alimentation électrique selon un premier mode de réalisation.
• La figure 2 est une vue en perspective de côté d’une pluralité de conducteurs électriques formant un toron selon un mode de réalisation.
• La figure 3 est une section d’un câble d’alimentation électrique selon un deuxième mode de réalisation.
• La figure 4 est une section d’un câble d’alimentation électrique selon un troisième mode de réalisation.
• La figure 5 est une en coupe longitudinale de la paire de câbles représentée en figure 5 et d’un connecteur.
• La figure 6 est une vue partielle et en perspective d’une paire de câbles d’alimentation électrique selon le troisième mode de réalisation.
• La figure 7 est une section d’un câble d’alimentation électrique selon un quatrième mode de réalisation.
Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence à la figure 1, un câble 1 d’alimentation électrique pour véhicule selon un premier mode de réalisation présente une forme oblongue le long d’un axe X (cet axe X est perpendiculaire à la figure 1 et visible sur la figure 2). Le câble 1 comprend une gaine 2 s’étendant autour de l’axe X. La gaine 2 présente une paroi de forme annulaire s’étendant à 360 degrés autour de l’axe X.
La gaine 2 est réalisée dans un matériau polymère.
Le câble 1 comprend par ailleurs un élément central 4 entouré par la gaine.
L’élément central 4 est un tube s’étendant autour de l’axe X, de manière à définir un espace central 6 dans lequel un fluide de refroidissement peut circuler.
L’élément central 4 présente un diamètre externe inférieur au diamètre interne de la gaine
2.
L’élément central 4 est par exemple réalisé dans un matériau polymère ou métallique, ou en matériau métallique.
Le câble 1 comprend par ailleurs une pluralité de parois de renfort 8 s’étendant chacune radialement entre la gaine 2 et l’élément central 4, et délimitant une pluralité d’espaces périphériques 10.
Le tube central 4 isole fluidiquement l’espace central 6 des espaces périphériques 10 délimités par la pluralité de parois de renfort 8.
Les espaces périphériques 10 occupent des secteurs angulaires respectifs différents autour de l’axe X. Ces secteurs angulaires sont de préférence de dimensions identiques.
La figure 1 montre un exemple de réalisation dans lequel le nombre de parois de renfort 8 est égal à quatre ; quatre espaces périphériques 10 sont délimités par ces quatre parois de renfort 8, et s’étendent sur des secteurs angulaires d’environ 90 degrés (en faisant abstraction des épaisseurs respectives des parois de renfort). Toutefois, ce nombre peut être différent. De manière générale le nombre de parois de renforts est supérieur ou égal à deux, préférentiellement supérieur ou égal à trois.
Chaque paroi de renfort 8 fait radialement saillie depuis l’élément central vers la gaine 2.
Une paroi de renfort 8 peut s’étendre jusqu’à la gaine 2, comme représenté en figure 1. Dans ce cas, la paroi de renfort 8 relie l’élément central à la gaine 2, et sépare deux espaces périphériques adjacents. Plus précisément, cette paroi de renfort isole fluidiquement ces deux espaces périphériques adjacents l’un de l’autre.
Dans une variante non illustrée, une paroi de renfort 8 peut ne pas s’étendre jusqu’à la gaine 2, de sorte à définir avec la gaine 2 un passage entre deux espaces périphériques 10 adjacents. Les parois de renfort 8 sont par exemple réalisées dans un matériau polymère.
De préférence, la gaine 2 et l’élément central 4 forment deux pièces différentes, ce qui simplifie la fabrication du câble 1. Une paroi de renfort 8 peut faire partie de l’une de ces deux pièces. Dans ce cas, la paroi de renfort est fixée à l’autre pièce par exemple par collage ou un autre moyen.
Très préférentiellement, au moins une des parois de renforts 8 forme une seule pièce avec l’élément central 4, voire toutes les parois de renfort. Dans ces cas, la pièce comprenant au moins une paroi de renfort 8 et l’élément central 4 peut être formée par extrusion, en un seule ou plusieurs opérations.
En variante, une paroi de renfort 8 peut former une seule pièce avec la gaine 2 et l’élément central. Dans ce cas, cette pièce unique peut être fabriquée par extrusion, mais est moins facile à fabriquer qu’une gaine 2 et un élément central 4 formant deux pièces distinctes puis assemblées ensemble.
Le câble 1 comprend par ailleurs une pluralité de conducteurs électriques 12 s’étendant entre l’élément central et la gaine 2, dans les espaces périphériques 10.
Les conducteurs électriques sont répartis autour de l’élément central 4.
Chaque paroi de renfort 8 s’étend entre deux conducteurs électriques adjacents 12.
Chaque conducteur électrique 12 est destiné à transporter un courant électrique depuis un premier équipement vers un deuxième équipement, lorsque le câble 1 est raccordé à ces deux équipements.
Chaque conducteur électrique 12 est de dimensions adaptées pour autoriser la présence d’un fluide de refroidissement dans l’espace périphérique 20 correspondant, de sorte que le fluide soit en contact avec la surface de ce conducteur électrique 12.
Chaque conducteur électrique peut être recouvert par une couche de matériau polymère. On précise ici qu’on emploie indifféremment le terme « conducteur électrique » recouvert d’un matériau polymère ou non (c’est-à-dire nu) sauf mention explicite.
Chaque conducteur électrique 12 présente la forme d’un brin, de section globalement circulaire voire circulaire. Le brin peut lui-même comprendre plusieurs sous-brins agencés cote-à-côte. Un conducteur ayant une forme de brin est plus facile à obtenir qu’un conducteur annulaire. Par ailleurs, chaque conducteur électrique 12 présente un diamètre inférieur à la distance radiale qui sépare l’élément central 4 de la gaine 2. En conséquence, chaque conducteur électrique 12 n’est pas en contact simultané avec la gaine 2 et avec le tube central.
Chaque paroi de renfort 8 présente une longueur radiale, c’est-à-dire mesurée dans une direction radiale perpendiculaire à l’axe X, qui est supérieure au diamètre de chaque conducteur électrique 12.
Chaque conducteur électrique 12 est par exemple réalisé dans un matériau métallique.
Dans l’exemple de réalisation illustré en figure 1 , le nombre de conducteurs électriques 12 est égal à huit, et chaque espace périphérique 10 contient deux des conducteurs électriques 12.
En référence à la figure 2, la pluralité de conducteurs électriques 12 forme un toron 14 s’étendant autour de l’axe X, et dans une direction parallèle à l’axe X. En d’autres termes, les conducteurs électriques ne sont pas strictement parallèles à l’axe X du câble, mais tournent autour de cet axe X selon des trajectoires hélicoïdales identiques.
A titre de rappel, un toron conventionnel a un unique sens de toronnage, qui est soit à droite ( en Z ), soit à gauche ( en S ). Pour fabriquer un tel toron conventionnel, les conducteurs électriques qui le constituent sont vrillés ensemble par une machine comprenant un support fixe, et un élément tournant par rapport au support fixe, et une pluralité de tourets montés sur l’élément tournant. Chaque conducteur électrique est enroulé autour d’un des tourets. En fonctionnement, l’élément tournant tourne toujours dans le même sens de rotation, d’où la nécessité que les tourets soient montés sur celui-ci. Or, le vrillage avec une telle machine est de mise en oeuvre délicate. Cette machine est en effet volumineuse, pose des problèmes de sécurité, et les conducteurs subissent une torsion importante difficile à maîtriser.
Le toron 14 formé par la pluralité de conducteurs électriques 12 diffère d’un tel toron conventionnel en ce que son sens de toronnage n’est pas constant de bout en bout. Au contraire, comme on peut le voir sur la figure 2, le toron 14 a un sens de toronnage à gauche et à droite, et ce en alternance. Autrement dit, le toron 14 comprend des tronçons présentant un sens de toronnage à droite et des tronçons présentant un sens de toronnage à gauche, qui sont disposés en alternance dans une direction parallèle à l’axe X du câble. Les deux sens de toronnage du toron 14 sont illustrés par des flèches tournant autour de l’axe X sur la figure 2. Ce sens de toronnage alterné est avantageux car le toron 14 peut être fabriqué par une machine comprenant un élément tournant sur lequel les tourets ne sont pas nécessairement montés. Au lieu de cela, les tourets peuvent être simplement posés sur des supports fixés au sol. Au cours du fonctionnement de la machine, les conducteurs subissent des torsions limitées et contrôlées. En conséquence, le toron 14, dont le sens de toronnage est alterné à droite et à gauche, peut être fabriqué beaucoup plus facilement qu’un toron conventionnel à sens de toronnage unique de bout en bout.
Les parois de renfort 8 suivent le même type de trajectoire que les conducteurs électriques. Ainsi, les parois de renfort ne s’étendent pas parallèlement à l’axe X, mais suivent une trajectoire hélicoïdale tournant à droite et à gauche de l’axe X, en alternance.
Le câble 1 comprend par ailleurs au moins un élément de maintien 16 propre à maintenir les conducteurs électriques 12 fixes les uns par rapport aux autres (cet élément n’étant représenté sur la figure 1 pour plus de lisibilité). Ainsi, l’élément de maintien 16 permet aux conducteurs électriques 12 de conserver leur trajectoire hélicoïdale, et donc au toron 14 de conserver son sens de toronnage alterné à droite et à gauche.
L’élément de maintien 16 est en outre agencé pour faire en sorte que chaque conducteur électrique 12 soit en contact avec au moins un autre conducteur électrique 12.
L’élément de maintien 16 présente la forme d’un fil ou d’un ruban entouré autour du toron 14. L’élément de maintien peut ainsi plaquer chaque conducteur contre l’élément central. Dans l’exemple de réalisation de la figure 2, deux éléments de maintien 16 entourent le toron 14. Ces éléments de maintien 16 sont enroulés selon des trajectoires hélicoïdales autour de l’axe X. Ces trajectoires hélicoïdales sont mutuellement opposées et leurs pas sont différents du pas de toronnage du toron 14.
Chaque élément de maintien 16 s’étend entre les parois de renfort 8 et la gaine 2.
Pour obtenir le câble 1 représenté en figure 1 , les étapes suivantes sont mises en oeuvre :
• La pièce comprenant l’élément central 4 et les parois de renfort 8 est fabriquée. Cette pièce définit les espaces périphériques, qui sont ouverts sur l’extérieur à ce stade.
• Les conducteurs électriques 12 sont disposés autour de l’élément central 4, dans les espaces périphériques définis entre les parois de renforts 8 de manière à former le toron 14 décrit précédemment.
• Le ou chaque élément de maintien 16 est enroulé autour du toron 14 et des parois de renfort 8, de manière à maintenir les conducteurs dans une position plaquée contre l’élément central 4, en contact les uns avec les autres deux à deux. Chaque élément de maintien 16 prend alors appui sur une extrémité libre radialement externe de chaque paroi de renfort 8, ainsi que sur les conducteurs électriques 12.
• La gaine 2 est disposée autour des parois de renfort 8, par exemple par extrusion, de sorte à venir en contact avec l’extrémité libre de chaque paroi de renfort 8. Ainsi, chaque élément de maintien 16 est pris en sandwich entre et par les parois de renfort 8 et la gaine 2.
Il est également à noter qu’un effet procuré par chaque élément de maintien 16 est de maintenir les conducteurs électriques 12 à distance de la gaine 2 et d’autoriser la circulation d’un fluide de refroidissement entre la gaine 2 et le conducteur électrique.
Un procédé d’alimentation électrique d’un véhicule au moyen du câble 1 selon le premier mode de réalisation comprend les étapes suivantes.
Le câble 1 est raccordé à deux équipements (non illustrés) de telle sorte que ses conducteurs électriques puissent transmettre du courant électrique de l’un de ces équipements à l’autre équipement. Par exemple, ces deux équipements se trouvent à l’intérieur d’un véhicule, et le câble 1 est également placé à l’intérieur du véhicule. En variante, le câble 1 est à l’extérieur du véhicule, et relie électriquement une source électrique externe à un équipement interne au véhicule, telle qu’une batterie dans le but de la recharge.
Les espaces périphériques 10 du câble 1 et l’espace central 6 du câble 1 sont mis en communication fluidique, de sorte à former un circuit de refroidissement formant une boucle. Le câble 1 peut en particulier comprendre un connecteur à l’une de ses deux extrémités, ce connecteur réalisant cette mise en communication fluidique à une extrémité du câble 1 .
L’un des deux équipements auquel le câble est raccordé peut également participer à former la boucle de refroidissement.
La boucle de refroidissement comprend une pompe et un dissipateur thermique, pouvant faire partie du câble 1 , ou, alternativement, de l’un des équipements auquel le câble est raccordé. Par exemple, le dissipateur peut faire partir d’un connecteur du câble, couplé à l’une des deux équipements.
Un fluide de refroidissement est injecté dans la boucle de refroidissement. La pompe est utilisée pour que le fluide de refroidissement circule dans les espaces périphériques 10 selon un sens aller, et dans l’espace central 6 selon un sens retour, en alternance.
Le fluide de refroidissement est un fluide (gaz ou liquide) caloporteur. Le fluide est diélectrique, pour empêcher d’être traversé par un courant électrique.
De préférence, le fluide peut être une huile minérale inerte, préférentiellement une huile de silicone. L’huile de silicone présente l’avantage d’avoir un point d’inflammation élevé (de l’ordre de 460° C). Également, le fluide peut être de l’eau. Dans ce cas les conducteurs électriques 12 sont nécessairement munis d’un matériau polymère pour éviter des problèmes électriques.
On comprendra en outre, que le conducteur électrique nu lorsque c’est possible favorise les échanges thermiques.
Lorsqu’un courant électrique circule dans les conducteurs électriques 12 du câble 1 , ce courant engendre un échauffement des conducteurs électriques 12. Toutefois, cet échauffement est limité voire même compensé par le fluide de refroidissement qui est présent dans les espaces périphériques 10, et qui est en contact direct avec les conducteurs électriques 12 s’étendant à l’intérieur de ces espaces périphériques 10. Comme l’élévation de température des conducteurs électriques reste limitée, la conductivité électrique de ces conducteurs ne diminue pas de façon importante. En conséquence, il est possible d’augmenter l’intensité du courant qui parcourt les conducteurs sans pour autant augmenter leur section. Il est donc possible de transmettre de la puissance plus rapidement avec le câble, sans pour autant augmenter de manière importante l’encombrement du câble.
De préférence, il n’y a pas de différence de potentiel entre les conducteurs électriques 12 lorsqu’un courant électrique circule dans ces conducteurs électriques 12. Cette configuration électrique est classique dans les câbles ayant une fonction d’alimentation de véhicule.
Par ailleurs, les parois de renfort 8 s’étendant radialement entre l’élément central 4 et la gaine 2 ont pour effet d’éviter un affaissement de la gaine vers l’axe entraînant une diminution de la section des espaces périphériques 10 et une diminution de la surface d’échange entre le fluide de refroidissement et un des conducteurs électrique 12, ce qui détériorait les performances de refroidissement du câble 1.
En outre, le fait de maintenir les conducteurs électriques 12 à distance de la gaine 2 augmente la surface d’échange entre les conducteurs et le fluide de refroidissement caloporteur, ce qui améliore l’efficacité du refroidissement.
Par ailleurs, le fait d’avoir plusieurs conducteurs électriques 12 répartis dans les différents espaces périphériques 10 permet d’obtenir une surface d’échange conducteur/fluide qui est plus grande qu’avec un unique conducteur électrique. Après avoir circulé dans les espaces périphériques 10 dans le sens aller, le fluide de refroidissement circule dans l’espace central 6 dans un sens retour opposé au sens aller. Toutefois, durant ce trajet retour, le fluide de refroidissement n’est pas en contact avec les conducteurs électriques 12, en raison de la présence de l’élément central 4. Après ce trajet retour, le fluide de refroidissement peut à nouveau circuler dans les espaces périphériques 10 dans le sens aller, pour refroidir à nouveau les conducteurs électriques 12. En définitive, l’élément central 4 en forme de tube permet de former une boucle de refroidissement mettant en oeuvre un cycle thermique pour maintenir froid les conducteurs électriques du câble, et ce sans avoir à recourir à un élément externe au câble. Le dissipateur éventuellement présent dans la boucle de refroidissement permet également d’améliorer l’efficacité de ce cycle thermique.
Dans le procédé décrit ci-dessus, le fluide circule dans les espaces 6, 10 formés dans le câble 1 grâce à une pompe. En variante, le fluide de refroidissement est injecté dans le câble dans une étape préliminaire, et reste statique dans les espaces périphériques 10 et/ou dans l’espace central 6. Dans cette variante, la boucle de refroidissement peut être formée entièrement par le câble 1. Cette variante présente l’avantage d’être plus simple, puisqu’elle ne nécessite pas de pompe pour fonctionner. Même si le fluide de refroidissement est statique à l’intérieur du câble, il reste un bien meilleur conducteur thermique que l’air qui serait présent à l’intérieur des espaces 10, et favorise ainsi une dissipation de la chaleur générée par Réchauffement des conducteurs dans une direction centrifuge.
On a représenté en figure 3 un câble 1 ’ selon un deuxième mode de réalisation, comprenant la gaine 2, l’élément central 4, les conducteurs électriques 12 et au moins un élément de maintien 16 tels que décrits précédemment.
Comme dans le premier mode de réalisation, ce câble 1 ’ comprend une pluralité de parois de renfort 9 s’étendant chacune radialement entre la gaine 2 et l’élément central 4, et délimitant une pluralité d’espaces périphériques 11 occupant des secteurs angulaires respectifs différents autour de l’axe X.
Comme dans le premier mode de réalisation, les conducteurs électriques 12 sont de dimensions adaptées pour autoriser la présence d’un fluide de refroidissement dans les espaces périphériques 11 , de sorte que ce fluide de refroidissement puisse être en contact avec ces conducteurs électriques 12.
Toutefois, ces parois de renfort 9 ont des formes différentes des parois de renfort 8 du premier mode de réalisation. Chaque paroi de renfort 9 constitue une pièce distincte de la gaine 2 et de l’élément central
6.
Les parois de renfort 9 restent toutefois à distance de l’élément central 4. Ainsi, la longueur radiale de chaque paroi de renfort n’est pas nécessairement supérieure au diamètre de chaque conducteur électrique 12 dans le deuxième mode de réalisation.
Chaque paroi de renfort 9 vient en appui sur la gaine 2 et sur au moins un conducteur électrique 12, plus précisément deux conducteurs électriques 12 adjacents mutuellement en contact.
Les deux conducteurs électriques 12 adjacents et mutuellement en contact définissent ensemble une gorge. La gorge présente deux flancs incurvés, respectivement formés par les deux conducteurs électriques 12.
Chaque paroi de renfort 9 présente une extrémité libre radialement interne venant en appui sur les deux conducteurs électriques 12 mutuellement en contact dans la gorge, ce qui permet de limiter un déplacement des parois de renforts autour de l’axe X du câble, relativement aux conducteurs.
Par exemple, chaque paroi de renfort 9 présente deux pans inclinés venant simultanément en contact avec les deux flancs de la gorge formée par les deux conducteurs électriques 12 adjacents et mutuellement en contact. Les deux pans inclinés s’étendent de manière oblique par rapport à une direction radiale, de sorte à conférer à la paroi de renfort correspondante 9 un profil en forme de flèche. D’autres formes pour les parois de renfort 9, permettant de limiter leur déplacement autour de l’axe X, sont toutefois envisageables.
Les parois de renfort 9 du deuxième mode de réalisation ont pour avantage de rendre l’assemblage de la gaine 2 et de l’élément central plus simple à mettre en oeuvre que dans le premier mode de réalisation.
Cet assemblage comprend par exemple les étapes suivantes :
• L’élément central 4 est fabriqué.
• Les conducteurs électriques 12 sont disposés autour de l’élément central 4, de sorte à former le toron 14 décrit précédemment, donc le sens de toronnage alterne à droite et à gauche le long de l’élément central 4.
• Les parois de renforts 9, constituant des pièces indépendantes, sont disposées dans des gorge formées par des paires de conducteurs électriques 12 adjacents autour de l’élément central 4 (cette étape pouvant être réalisée en même temps que l’étape précédente, ou postérieurement). • Au moins un élément de maintien 16 est enroulé autour de l’ensemble formé par l’élément central 4, les conducteurs électriques 12 et les parois de renfort 9. Une fois chaque élément de maintien enroulé 16, les conducteurs électriques 12 sont maintenus plaqués contre l’élément central 4, et les parois de renforts 9 sont maintenus en appui sur les conducteurs électriques 12. Les conducteurs 12 sont maintenus fixes les uns par rapport aux autres, et en contact les uns avec les autres, deux à deux, si bien que la forme du toron 14 est maintenue (cette étape pouvant être réalisée en même temps que les étapes précédentes, ou postérieurement).
• La gaine 2 est disposée autour de cet ensemble, par exemple par extrusion, de sorte à venir en appui sur chaque paroi de renfort 9. Ainsi, chaque paroi de renfort 9 est intercalée entre la gaine 2 et deux conducteurs électriques 12 adjacents, sans pour autant empêcher ces deux conducteurs électriques 12 adjacents d’être en contact l’un avec l’autre.
Le câble 1 ’ selon le deuxième mode de réalisation peut être utilisé à la place du câble selon le premier mode de réalisation au cours de la mise en oeuvre des procédés décrit précédemment (avec un fluide de refroidissement statique ou circulant dans les espaces du câble 1 ’).
On a représenté en figure 4 un câble 1 ” selon un troisième mode de réalisation, comprenant la gaine 2 et des conducteurs électriques 12 présentant les mêmes caractéristiques que celles du premier mode de réalisation. Sur cette figure le nombre de conducteurs électriques est de seulement trois, mais les conducteurs électriques forment ensemble un toron comme dans les modes de réalisation précédents.
Comme dans le premier mode de réalisation, ce câble 1 ” comprend un élément central 3 entouré par la gaine 2, ainsi qu’une pluralité de parois de renfort 13 s’étendant chacune radialement entre la gaine 2 et l’élément central 3, et délimitant une pluralité d’espaces périphériques 15 occupant des secteurs angulaires respectifs différents autour de l’axe X.
Comme dans le premier mode de réalisation et dans le deuxième mode de réalisation, les conducteurs électriques 12 sont de dimensions adaptées pour autoriser la présence d’un fluide de refroidissement dans les espaces périphériques 15, de sorte que ce fluide de refroidissement puisse être en contact avec ces conducteurs électriques 12.
Toutefois, l’élément central 3 n’est pas creux.
Chaque paroi de renfort 13 fait saillie radialement depuis l’élément central vers la gaine 2. Autrement dit, l’élément central 3 interconnecte toutes les parois de renfort, comme dans le premier mode de réalisation. Chaque paire de parois de renfort 13 adjacentes sont reliés entre elles par une arête au niveau de l’élément central.
L’élément central 3 et les parois de renfort 13 forment ensemble une pièce distincte de la gaine 2, dont le diamètre externe peut être inférieur au diamètre interne de la gaine 2.
Ainsi, chaque paroi de renfort présente une extrémité en regard de la gaine 2, sans forcément la toucher. Ainsi, des passages relient entre eux les espaces périphériques 15 sont ménagé entre la gaine 2 et les parois de renfort 13.
Chaque espace périphérique 15 contient un conducteur électrique 12.
Le câble selon le troisième mode de réalisation présente comme avantage d’être très simple à fabriquer.
Il est possible de former une boucle de refroidissement avec deux câbles 1 ” conformes au troisième mode de réalisation, combinés à deux connecteurs. Les deux câbles sont agencés côte-à-côte entre les deux connecteurs.
Chacun des deux connecteurs met en communication fluidique les espaces périphériques du premier câble et les espaces périphériques du deuxième câble sont mis en communication fluidique, de sorte à former un circuit de refroidissement formant une boucle.
L’ensemble formé par les deux connecteurs et les deux câbles forme lui-même un dispositif d’alimentation électrique dont les connecteurs constituent deux extrémités raccordables à deux équipements tels que décrits précédemment.
On a représenté en figure 5 un tel connecteur 20. Le connecteur 20 comprend un boîtier 22 dans lequel sont engagées deux extrémités respectives des deux câbles 1 ”. Dans ce boîtier 22, les torons 14 respectifs des deux câbles 1 ” sont sertis par soudure aux ultrasons ou par « crimping », c’est-à-dire par sertissage en compression, à des contacts métalliques 24. Le sertissage est facilité par un bouchon amovible 26 vissable sur le boîtier 22 une fois l’opération terminée. L’étanchéité est assurée par un joint sur le bouchon.
Le fluide de refroidissement dont les propriétés ont été décrites précédemment est injecté dans la boucle de refroidissement formée par les deux connecteurs et les deux câbles, de telle sorte que le fluide de refroidissement soit mis en contact avec les conducteurs électriques 12.
Ce fluide de refroidissement peut être mis en circulation dans les deux câbles 1 ”, de sorte à circuler dans les espaces périphériques 15 du premier câble selon un sens aller, et dans les espaces périphériques 15 du deuxième câble selon un sens retour opposé au sens aller, en alternance (comme l’illustrent les deux flèches représentées sur la figure 6).
Les deux connecteurs du dispositif d’alimentation sont raccordés à deux équipements de telle sorte que ses conducteurs électriques puissent transmettre du courant électrique de l’un à l’autre de ces équipements.
On a représenté en figure 7 un câble 1 ’” selon un quatrième mode de réalisation, qui diffère simplement du câble 1 ” selon le troisième mode de réalisation par le fait que le nombre de conducteurs électriques 12 est de quatre, avec pour conséquence la présence de quatre espaces périphériques 15. Le câble 1 ’” selon ce quatrième mode de réalisation peut s’utiliser de la même manière que le câble selon le troisième mode de réalisation.
Les câbles décrits précédemment peuvent faire l’objet de variantes non illustrées sur les figures annexées. En particulier, dans chacun des modes de réalisation illustrés, les parois de renforts présentent des caractéristiques identiques. Il peut toutefois être envisagé que plusieurs parois de renfort d’un même câble présentent des formes différentes.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Câble (1 , 1 1 ”) d’alimentation électrique pour véhicule, le câble comprenant :
• un élément central (3, 4) s’étendant le long d’un axe (X),
• une gaine (2) s’étendant autour de l’élément central (3, A),
• une pluralité de parois de renfort (8, 9, 13) s’étendant chacune radialement entre la gaine (2) et l’élément central (3, A), et délimitant une pluralité d’espaces périphériques (10, 11 , 15) occupant des secteurs angulaires respectifs différents autour de l’axe (1 ),
• un conducteur électrique (12) s’étendant dans un des espaces périphériques (10, 11 , 15), le conducteur électrique (12) étant de dimensions adaptées pour autoriser la présence dans l’espace périphérique d’un fluide de refroidissement en contact avec le conducteur électrique (12).
2. Câble (1 , 1 ’, 1 ”) selon la revendication précédente, dans lequel au moins deux des secteurs angulaires sont de dimensions identiques.
3. Câble (1 , 1 ’, 1 ”) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le nombre d’espaces périphériques (10, 11 , 15) est supérieur ou égal à trois.
4. Câble selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le conducteur électrique (12) présente un diamètre inférieur à la distance radiale allant de l’élément central (3, 4) à la gaine (2).
5. Câble (1 , 1 ’) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément central (4) est un tube définissant un espace central (6), l’élément central (4) isolant fluidiquement l’espace central (4) des espaces périphériques (10, 11 ).
6. Câble (1 , 1 ’, 1 ”) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un élément de maintien (16) agencé pour maintenir le conducteur électrique (12) à distance de la gaine (2) et autoriser la présence d’un fluide de refroidissement entre la gaine et le conducteur électrique.
7. Câble (1 , 1 ’, 1 ”) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une pluralité de conducteurs électriques (12), chaque conducteur électrique (12) s’étendant dans un des espaces périphériques (10, 11 , 15) et étant de dimensions adaptées pour autoriser la présence d’un fluide de refroidissement en contact avec le conducteur électrique (12) dans l’espace périphérique (10, 11 , 15) correspondant.
8. Câble (1, 1 ’, 1 ”) selon la revendication précédente, dans lequel la pluralité de conducteurs électriques (12) forme un toron (14) s’étendant autour de l’élément central (3, A), le toron (14) présentant un sens de toronnage allant à droite et à gauche en alternance le long de l’axe (X).
9. Câble (1 , 1 ’, 1 ”) selon la revendications 8, comprenant un élément de maintien (16) agencé pour maintenir chaque conducteur électrique (12) en contact avec un autre conducteur électrique et/ou pour maintenir les conducteurs électriques (12) fixes les uns par rapport aux autres.
10. Câble (1 , 1 ’, 1 ”) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément de maintien (16) est enroulé autour de la pluralité de conducteurs électriques (12).
11. Câble (1 , 1 ’, 1 ”) selon l’une des revendications 9 et 10, dans lequel l’élément de maintien (16) s’étend entre la gaine (2) et la pluralité de parois de renforts (8, 9, 13).
12. Câble (1 ’) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins une des parois de renfort (9) est en appui sur la gaine (2).
13. Câble (1 ’) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins une des parois de renfort (9) est à distance de l’élément central (4), et en appui sur au moins un des conducteurs électriques (12).
14. Câble (1 ’) selon la revendication précédente, dans lequel la paroi de renfort (9) à distance de l’élément central (4) s’étend dans une gorge délimitée par deux conducteurs électriques (12) adjacents, de sorte que les deux conducteurs électriques adjacents limitent une course de déplacement de la paroi de renfort (9) autour de l’axe (X) par rapport aux deux conducteurs électriques adjacents.
15. Câble (1 ’) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins une des parois de renfort (9) forme une pièce distincte de la gaine et de l’élément central.
16. Câble (1 , 1 ”) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel au moins une des parois de renfort (8, 13) fait radialement saillie depuis l’élément central (3, 4) vers la gaine (2), voire est d’une seule pièce avec l’élément central (3, 4).
17. Câble (1, 1 ’, 1 ”) selon la revendication précédente, dans lequel chaque espace périphérique (10, 11 , 15) contient au moins un conducteur électrique (12).
18. Câble (1 , 1 ’, 1 ”) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un fluide de refroidissement en contact avec le conducteur électrique dans un des espaces périphériques.
19. Procédé d’alimentation électrique d’un véhicule au moyen d’un câble selon l’une des revendications précédentes, comprenant l’injection d’un fluide de refroidissement dans l’espace périphérique (10, 11 , 15) où s’étend le conducteur électrique (12), de sorte que le fluide de refroidissement entre en contact avec le conducteur électrique (12).
20. Procédé selon la revendication 19, dans lequel le câble est conforme à la revendication 5, et dans lequel le procédé comprenant par ailleurs une mise en communication fluidique de l’espace central (6) avec l’espace périphérique (10, 11 ) où s’étend le conducteur électrique, et une mise en circulation du fluide de refroidissement de sorte que le fluide de refroidissement circule successivement dans l’espace périphérique (10, 11 ) où s’étend le conducteur électrique (12) dans un premier sens, et dans l’espace central (6) dans un deuxième sens opposé au premier sens.
21. Procédé selon l’une des revendications 19 et 20, comprenant :
• une mise en communication fluidique de l’espace périphérique (10, 11 , 15) du câble où s’étend le conducteur électrique (12) avec un espace périphérique (10, 11 , 15) d’un autre câble selon l’une des revendications 1 à 16 où s’étend un autre conducteur électrique (12),
• une mise en circulation du fluide de refroidissement dans les espaces périphériques respectifs des deux câbles, de sorte que le fluide de refroidissement circule successivement dans l’espace périphérique d’un des deux câbles, et dans l’espace périphérique de l’autre câble.
22. Procédé selon la revendication précédente, dans lequel les deux câbles sont disposés côte à côte, de sorte que le fluide de refroidissement circule dans l’espace périphérique d’un des deux câbles dans un premier sens, et dans l’espace périphérique de l’autre câble dans un deuxième sens opposé au premier sens.
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