FR2968139A1

FR2968139A1 - Embase de connecteur electrique, connecteur, module d'alimentation electrique equipe d'une telle embase et vehicule electrique ou hybride, rechargeable, equipe d'un tel connecteur

Info

Publication number: FR2968139A1
Application number: FR1059926A
Authority: FR
Inventors: Baillargue David Lantiat; Franck Ragot; Micaela Nazaraly; Alida Quach
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2010-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2012-06-01
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: FR2968139B1; WO2012072913A1

Abstract

L'invention concerne une embase (1) de connecteur électrique de puissance pour la connexion électrique d'un module d'alimentation électrique comportant une batterie d'accumulateurs électriques de traction d'un véhicule électrique ou hybride, rechargeable, comportant une chaîne de traction électrique et un chargeur embarqué dans le véhicule, ladite embase (1) comprenant un premier ensemble de contacts mâles et femelles (5i, 6i), caractérisée en ce que le premier ensemble de contacts (5i, 6i) comporte une première paire de contacts de même sexe (5i) apte à alimenter la chaîne de traction électrique du véhicule, et une deuxième paire de contacts de sexe opposé (6i), apte à recevoir une alimentation délivrée par le chargeur pour charger la batterie.

Description

EMBASE DE CONNECTEUR ELECTRIQUE, CONNECTEUR, MODULE D'ALIMENTATION ELECTRIQUE EQUIPE D'UNE TELLE EMBASE ET VEHICULE ELECTRIQUE OU HYBRIDE, RECHARGEABLE, EQUIPE D'UN TEL CONNECTEUR Le domaine général de l'invention concerne le raccordement et l'interconnexion électrique entre plusieurs organes électriques et électroniques de puissance. L'invention s'applique à la connectique de puissance des véhicules 10 électrique ou hybride, rechargeables, embarquant une batterie d'accumulateurs électriques de traction et un chargeur de batterie. Elle se rapporte plus particulièrement aux connecteurs électriques de puissance utilisés pour connecter le chargeur à la batterie et pour connecter la batterie, ou plus précisément le module d'alimentation électrique comprenant un 15 boîtier contenant la batterie, à un organe électrique participant à la traction du véhicule tel que le module de gestion de l'énergie électrique de la chaîne de traction hybride du véhicule, appelé également HPCU (abréviations anglo-saxonnes pour Hybrid Powertrain Control Unit) ou encore PEU (pour Power Electronics Unit). 20 Compte tenu des puissances et des tensions qui caractérisent les organes dits de puissance (quelques dizaines de kW et quelques centaines de Volts), les courants mis en jeu sont de l'ordre de plusieurs centaines d'Ampères. Les raccordements électriques (section et longueur des câbles, encombrement, ...) de ces organes sont de ce fait souvent volumineux et posent des problèmes 25 d'intégration. Ils doivent assurer de plus la protection des utilisateurs vis-à-vis des tensions électriques élevées. Ils doivent également permettre un démontage aisé de l'organe pour par exemple son remplacement en cas de panne. Il est connu dans l'état de l'art de la connectique de puissance, des 30 connecteurs distincts qui sont dédiés l'un, pour connecter la batterie à la chaîne de traction électrique afin d'alimenter la chaîne de traction en énergie électrique, et l'autre, pour connecter le chargeur de batterie à la batterie afin de recharger cette dernière. Cependant, la multiplicité des connecteurs dédiés au raccordement de la 35 batterie aux différents organes au voisinage de la batterie, impacte fortement l'intégration du module d'alimentation électrique (constitué essentiellement de la batterie) au sein du véhicule, son développement (architecture électrique interne) ainsi que son coût. Pour pallier cet inconvénient, la présente invention propose un 40 connecteur unique et compact remplissant les deux fonctions d'alimentation électriques introduites ci-dessus.

A cet effet, l'invention a pour premier objet une embase de connecteur électrique de puissance pour la connexion électrique d'un module d'alimentation électrique comportant une batterie d'accumulateurs électriques de traction d'un véhicule électrique ou hybride, rechargeable, comportant une chaîne de traction électrique et un chargeur embarqué dans le véhicule, ladite embase comprenant un premier ensemble de contacts mâles et femelles, caractérisée en ce que le premier ensemble de contacts comporte une première paire de contacts de même sexe apte à alimenter la chaîne de traction électrique du véhicule, et une deuxième paire de contacts de sexe opposé, apte à recevoir une alimentation délivrée par le chargeur pour charger la batterie. Selon une caractéristique, la première paire de contacts comporte des contacts mâles et la deuxième paire de contacts comportent des contacts femelles. Selon une autre caractéristique, les contacts des première et deuxième 15 paires de contacts définissent des broches de forme générale cylindrique de section circulaire. Selon une autre caractéristique, le diamètre des contacts de la première paire de contacts est supérieur au diamètre des contacts de la deuxième paire de contacts. 20 Selon une autre caractéristique, l'embase comprend une cloison fermée entourant les première et deuxième paires de contacts et faisant saillie du plan principal de l'embase. Selon une autre caractéristique, l'embase comprend en outre un dispositif de sécurité contre les arcs électriques disposé au voisinage des première et 25 deuxième paires de contacts du premier ensemble de contact à l'intérieur de la cloison. L'invention a pour deuxième objet un connecteur électrique de puissance pour la connexion électrique d'un module d'alimentation électrique comportant une batterie d'accumulateurs électriques de traction d'un véhicule électrique ou 30 hybride, rechargeable, comportant une chaîne de traction électrique et un chargeur embarqué dans le véhicule, ledit connecteur comprenant une embase telle que décrite ci-dessus, et une prise amovible comprenant un deuxième ensemble de contacts mâles et femelles complémentaires de ceux du premier ensemble de contacts aptes à coopérer entre eux quand la prise est branchée 35 sur l'embase ; ladite prise comprenant un évidement dont le fond supporte le deuxième ensemble de contacts, la paroi intérieure de l'évidement coopérant avec la surface externe de la cloison de l'embase lors du branchement de la prise sur l'embase ; les formes de la cloison et de la paroi étant complémentaires. 40 Selon une caractéristique, la prise comprend en outre un dispositif de sécurité complémentaire de celui de l'embase.

Selon une autre caractéristique, les formes complémentaires de la cloison et de la paroi définissent un détrompeur et un moyen de guidage de la prise sur l'embase au moment du branchement. L'invention a pour troisième objet, un module d'alimentation électrique d'un véhicule électrique ou hybride, rechargeable, comprenant une batterie d'accumulateurs électriques de traction et un boîtier contenant la batterie, caractérisé en ce le boîtier comporte une embase de connecteur telle que décrite ci-dessus. Enfin, l'invention a pour quatrième objet, un véhicule électrique ou hybride, rechargeable, équipé d'un chargeur de batterie, une chaîne de traction électrique et un module d'alimentation tel que décrit ci-dessus, ledit véhicule comportant un premier faisceau de câbles électriques reliant le chargeur au module d'alimentation et un deuxième faisceau de câbles électriques reliant le module d'alimentation à la chaîne de traction électrique, caractérisé en ce qu'il comprend un connecteur unique tel que décrit ci-dessus, pour connecter le chargeur au module d'alimentation via le premier faisceau de câbles électriques, et pour connecter le module d'alimentation à la chaîne de traction électrique via le deuxième faisceau de câbles électriques. L'invention sera plus compréhensible à la lecture de la description qui va 20 suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une vue de face d'une embase de connecteur de puissance selon l'invention ; - la figure 2 est une vue en perspective d'un module d'alimentation 25 électrique équipé d'une embase selon l'invention ; - la figure 3 est une vue partielle en perspective d'un connecteur selon l'invention dans son environnement véhicule ; et - la figure 4 est une vue en perspective de la prise du connecteur selon l'invention équipée de ses câbles électriques. 30 Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne seront pas décrites en détail. La figure 1 représente une embase 1 d'un connecteur électrique de 35 puissance comportant une plaque de fixation 2 de forme générale rectangulaire comportant quatre trous de perçage 3i disposés respectivement aux quatre angles de la plaque 2 pour sa fixation sur un support, et notamment pour sa fixation sur un boîtier de module d'alimentation électrique comprenant une batterie de traction. 40 Cette embase 1 définit un plan de connexion 4 qui porte un ensemble de contacts 5i et 6i et qui sont de forme générale cylindrique à section circulaire que nous appellerons indifféremment broches ou contacts dans la suite de la description. Ces contacts sont partiellement moulés dans l'embase 1. L'ensemble de contacts 5i et 6i comporte une première paire de contacts 5i, de même sexe mâle , apte à alimenter une chaîne de traction d'un véhicule électrique ou hybride, rechargeable : un premier contact 51 est dédié au potentiel positif (BT+) et un deuxième contact 52 est dédié à un potentiel négatif (BT-). L'ensemble de contacts 5i et 6i comporte une deuxième paire de contact 6i, de même sexe femelle, apte à recevoir l'alimentation d'un chargeur de batterie pour charger la batterie : un premier contact 61 est dédié au potentiel positif de recharge (chargeur+), et un deuxième contact 62 est dédié à un potentiel négatif de recharge (chargeur-).

Dans l'exemple illustré, la première paire de contacts 5i comporte des contacts mâles 51, 52 et la deuxième paire de contacts 6i comporte des contacts femelles 61, 62 mais l'inverse pourrait être également retenu. Le diamètre des contacts mâles 51, 52 est supérieur au diamètre des contacts femelles 61, 62. Le diamètre des contacts 51, 52, 61, 62 dépend de l'intensité du courant transitant via les contacts 51, 52, 61, 62.

L'embase 1 comprend une cloison fermée 7, venue de matière avec la plaque de fixation 2, entourant les première et deuxième paires de contacts 5i, 6i et faisant saillie du plan principal, ou plan de connexion, de l'embase défini par la plaque de fixation 4. Cette cloison 7 protège les contacts mâles 51, 52 qui eux aussi font saillie 25 de la plaque de fixation 4 vers l'extérieur du boîtier quand l'embase 1 est fixée sur le boîtier. La cloison 7 sert aussi de moyen de guidage pour la prise qui réalise le raccordement ou branchement électrique entre le boîtier, le chargeur et la chaîne de traction électrique. La cloison 7 sert également de détrompeur 30 comme décrit ci-après. L'embase 1 comprend en outre un dispositif de sécurité contre les arcs électriques 8, disposé au voisinage des première et deuxième paires de contacts 5i, 6i du premier ensemble de contact à l'intérieur de la cloison 7 et plus précisément dans l'exemple décrit, entre les deux contacts mâles 51 et 52. 35 Ce dispositif de sécurité 8 comprend une unique "pilote line" ou "ligne pilote" en français, connue également sous l'appellation HVIL (abréviations anglo-saxonnes pour : High Voltage Interlock Line). Ce dispositif de sécurité 8, présent sur la plupart des connecteurs haute tension (de puissance), permet d'éviter tout risque d'arc électrique en cas de 40 débranchement intempestif de la prise.

Cette ligne pilote est constituée généralement d'un fil de cuivre parcouru par un courant de quelques mA. La continuité électrique assurée par le fil est d'abord interrompue avant le débranchement complet de la prise et des contacteurs principaux du module d'alimentation, comportant la batterie, s'ouvrent automatiquement prévenant ainsi la création d'un arc électrique dangereux pour l'utilisateur et pour les organes électriques et électroniques avoisinants. La figure 2 représente un module d'alimentation 9 destiné à l'alimentation d'une chaîne de traction électrique d'un véhicule électrique ou hybride 10 rechargeable (non représenté). Un tel module 9 est généralement implanté dans le coffre du véhicule, en console (proche conducteur et passager), sous le plancher du coffre ou encore sous le véhicule. Le raccordement électrique du module d'alimentation 9 est assuré par 15 l'embase 1 qui vent d'être décrite ci-dessus en référence à la figure 1. L'embase 1 est fixée sur la face avant 10 du boîtier du module alimentation 9 au voisinage d'un de ses bords, notamment au voisinage de son bord droit tel qu'illustré à la figure 2. L'encombrement de l'embase 1, et donc du connecteur, est minimal sur la 20 face avant 10 du boîtier 9 ce qui laisse la place à de larges ouvertures Ili destinées au refroidissement par air de la batterie. D'autre part, l'implantation de l'embase 1 est avantageusement choisie pour limiter les longueurs des faisceaux de câbles reliant le module d'alimentation d'une part au chargeur de batterie embarqué et d'autre part, aux 25 organes de la chaîne de traction électrique (HPCU et machine électrique de traction). La figure 3 représente un connecteur de puissance 12 selon l'invention dans son environnement véhicule. Le véhicule est donc partiellement représenté ici par son module d'alimentation électrique 9, son chargeur embarqué 50, sa 30 chaîne de traction électrique 60 et ses faisceaux de câbles électriques 30 et 40. Le connecteur 12 comprend l'embase 1, décrite ci-dessus, et une prise 13 qui est décrite en détail en référence à la figure 4. La prise 13 comprend un corps creux de forme générale cylindrique comportant un évidement 14 délimité par une paroi extérieure fermée 15 de 35 forme complémentaire à celle de la cloison 7 de l'embase 1 ; la paroi intérieure 16 de l'évidement 14 coopérant avec la surface externe de cloison 17 (Fig. 1) de l'embase 1 lors du branchement de la prise 13 sur l'embase 1. Le fond 18 de l'évidement 14 définit un plan perpendiculaire à la direction d'engagement de la prise 13 sur l'embase 1. Ce plan définit le plan de 40 connexion de la prise 13. Le fond 18 supporte un ensemble de contacts mâles 18i et femelles 19i.

L'ensemble de contacts 18i et 19i comporte une paire de contact 18i, de même sexe mâle, apte à recevoir l'alimentation du chargeur de batterie pour charger la batterie : un premier contact 181 est dédié au potentiel positif de recharge (chargeur+), et un deuxième contact 182 est dédié à un potentiel négatif de recharge (chargeur). L'ensemble de contacts 18i et 19i comporte une paire de contacts 5i, de même sexe femelle, apte à alimenter une chaîne de traction électrique 60 d'un véhicule électrique ou hybride, rechargeable : un premier contact 191 est dédié au potentiel positif (BT+) et un deuxième contact 192 est dédié à un potentiel négatif (BT-). Dans l'exemple illustré, la première paire de contacts comporte des contacts femelles et la deuxième paire de contacts comporte des contacts mâles mais l'inverse pourrait être également retenu. Le diamètre des contacts femelles est supérieur au diamètre des contacts mâles.

Les contacts 18i e 19i de la prise 13 sont complémentaires de ceux 5i et 6i de l'embase 1. La prise 13 comprend en outre un dispositif de sécurité (non visible) complémentaire de celui 8 de l'embase 1. Les formes extérieures de l'embase 1 et de la prise 13 sont avantageusement conformées pour définir un détrompeur. Ainsi, la section du corps de la prise 13, et de manière complémentaire, de la cloison 7 de l'embase 1, présente une singularité géométrique imposant un sens de branchement unique et fiable. Ainsi, en considérant la figure 1, représentant l'embase 1 en vue de face, et plus particulièrement le profil de la cloison 7, cette dernière présente une forme générale triangulaire, la base du triangle étant sensiblement parallèle au bord supérieur de l'embase 1 et la pointe du triangle étant orientée vers le bord inférieur de l'embase 1. La partie supérieure de l'espace intérieur délimité par la cloison 7, est plus large que la partie inférieure du même espace. Cette partie supérieure entoure au plus près la paire de contacts mâles 5i et la partie inférieure entoure au plus près la paire de contacts femelles 6i. Ainsi, l'encombrement global du connecteur 12 est limité au maximum ; l'épaisseur de la cloison 7 de l'embase 1 et celle de la paroi 15 de la prise 13 restant de l'ordre de quelques millimètres. La partie arrière 20 de la prise 13, d'épaisseur déterminée, reçoit les extrémités de quatre câbles 21-24 qui sont moulées avec la face arrière de la prise. Les parties extrêmes de ces câbles 21-24, dénudées (non représentées) sont reliées mécaniquement à leurs contacts respectifs 181,182, 191, 192, eux-mêmes partiellement moulés dans la prise 13. Ces câbles 21-24 sont agencés en deux faisceaux de deux câbles 30 et 40 40 : un premier faisceau de câbles 30 reliant la prise 13 au chargeur embarqué 50 dans le véhicule et un deuxième faisceau de câbles 40 reliant la prise 13 à la chaîne de traction électrique 60 du véhicule. Ainsi, la présente invention apporte une solution avantageuse permettant de compacter la connectique de puissance dans un véhicule hybride ou électrique, rechargeable, en intégrant dans un seul connecteur plusieurs fonctions d'alimentation et ce, de manière condensée, sûre et fiable. Les intérêts sont multiples mais les principaux sont de : - faciliter l'implantation, l'intégration et le montage de la batterie de traction dans un véhicule hybride ou électrique, rechargeable ; - réduire les coûts des pièces et du module d'alimentation ; - simplifier le développement (architecture électrique interne, design du module, ...) de la batterie ; - et d'écourter les temps d'intervention en après-vente.15

Claims

REVENDICATIONS1. Embase (1) de connecteur électrique de puissance pour la connexion électrique d'un module d'alimentation électrique comportant une batterie d'accumulateurs électriques de traction d'un véhicule électrique ou hybride, rechargeable, comportant une chaîne de traction électrique et un chargeur embarqué dans le véhicule, ladite embase (1) comprenant un premier ensemble de contacts mâles et femelles (5i, 6i), caractérisée en ce que le premier ensemble de contacts (5i, 6i) comporte une première paire de contacts de même sexe (5i) apte à alimenter la chaîne de traction électrique du véhicule, et une deuxième paire de contacts de sexe opposé (6i), apte à recevoir une alimentation délivrée par le chargeur pour charger la batterie.
2. Embase (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que la première paire de contacts (5i) comporte des contacts mâles (51, 52) et en ce que la deuxième paire de contacts (6i) comportent des contacts femelles (61, 62).
3. Embase (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que les contacts (51, 52 et 61, 62) des première et deuxième paires de contacts (5i et 6i) définissent des broches de forme générale cylindrique de section circulaire.
4. Embase (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le diamètre des contacts de la première paire de contacts (5i) est supérieur au diamètre des contacts de la deuxième paire de contacts (6i).
5. Embase (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend une cloison fermée (7) entourant les première et deuxième paires de contacts (5i et 6i) et faisant saillie du plan principal de l'embase (1).
6. Embase (1) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que l'embase (1) comprend en outre un dispositif de sécurité (8) contre les arcs électriques disposé au voisinage des première et deuxième paires de contacts du premier ensemble de contact (5i et 6i) à l'intérieur de la cloison (7).
7. Connecteur (12) électrique de puissance pour la connexion électrique d'un module d'alimentation électrique comportant une batterie d'accumulateurs électriques de traction d'un véhicule électrique ou hybride, rechargeable,comportant une chaîne de traction électrique et un chargeur embarqué dans le véhicule, ledit connecteur comprenant une embase (1) selon l'une des revendications précédentes, et une prise amovible (13) comprenant un deuxième ensemble de contacts mâles et femelles (18i, 19i) complémentaires de ceux du premier ensemble de contacts (5i, 6i) aptes à coopérer entre eux quand la prise (13) est branchée sur l'embase (1) ; ladite prise (13) comprenant un évidement (14) dont le fond (18) supporte le deuxième ensemble de contacts (18i, 19i), la paroi intérieure (16) de l'évidement (14) coopérant avec la surface externe de la cloison (7) de l'embase (1) lors du branchement de la prise (13) sur l'embase (1) ; les formes de la cloison (7) et de la paroi (16) étant complémentaires.
8. Connecteur (12) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la prise (13) comprend en outre un dispositif de sécurité complémentaire de celui de l'embase (1).
9. Connecteur (12) selon l'une des revendications 7 à 8, caractérisée en ce que les formes complémentaires de la cloison (7) et de la paroi (16) définissent un détrompeur et un moyen de guidage de la prise (13) sur l'embase (1) au moment du branchement.
10. Module d'alimentation électrique (9) d'un véhicule électrique ou hybride, rechargeable, comprenant une batterie d'accumulateurs électriques de traction et un boîtier contenant la batterie, caractérisé en ce le boîtier comporte une embase (1) de connecteur (12) selon l'une des revendications 1 à 4.
11. Véhicule électrique ou hybride, rechargeable, équipé d'un chargeur de batterie (50), une chaîne de traction électrique (60) et un module d'alimentation (9) selon la revendication précédente, ledit véhicule comportant un premier faisceau de câbles électriques (30) reliant le chargeur (50) au module d'alimentation (9) et un deuxième faisceau de câbles électriques (40) reliant le module d'alimentation (9) à la chaîne de traction électrique (60), caractérisé en ce qu'il comprend un connecteur unique (12) selon l'une des revendication 7 à 9, pour connecter le chargeur (50) au module d'alimentation (9) via le premier faisceau de câbles électriques (30), et pour connecter le module d'alimentation (9) à la chaîne de traction électrique (60) via le deuxième faisceau de câbles électriques (40).40