FR2987507A1 - Dispositif de bus barre - Google Patents

Abstract

Un dispositif de bus barre (1) comprenant une pluralité d'éléments de bus barre (11, 12, 13). Chaque élément de bus barre comprenant des parties de fixation (31, 31', 32, 32', 33, 33', 33") pour le raccord électrique dudit élément de bus barre, et une partie de parcours électrique (51, 52, 53) entre les parties de fixation. Les éléments de bus barre sont solidarisés les uns aux autres de façon à autoriser un déplacement relatif d'au moins deux éléments de bus barre l'un par rapport à l'autre.

Description

Dispositif de bus barre L'invention concerne un dispositif de bus barre ou dispositif de bu sbar.

Un dispositif de bus barre comprend un ou plusieurs éléments de bus barre. Chaque élément de bus barre est un élément conducteur rigide destiné à véhiculer des courants de forte intensité. Les éléments de bus barre comprennent en général des bandes, de section rectangulaire, en cuivre, aluminium ou autre conducteur, s'étendant entre des parties de connexion. Les connexions électriques sont réalisées avec des assemblages vissés, du type goujon et écrou, vis et insert, ou autre, au niveau des parties de connexion. Ces éléments de bus barre sont utilisés pour la connexion électrique à des composantes d'électronique de puissance, par exemple des condensateurs, des inductances, des modules de commutation, des connecteurs ou autres. Plusieurs éléments de bus barre sont généralement assemblés car un acheminement de courant électrique nécessite un retour, et en outre car cet assemblage d'éléments de bus barre en un dispositif de bus barre peut permettre de limiter le rayonnement. En effet, un élément de bus barre isolé est susceptible de rayonner de la même manière qu'une antenne. Assembler les chemins de courant sortants et entrants peut permettre d'annuler en partie les ondes émises, cette annulation pouvant être d'autant plus efficace que les chemins de courant sont géographiquement proches. Un dispositif de bus barre peut ainsi comprendre plusieurs éléments de bus barre superposés et séparés par des isolants minces, formant ainsi une telle structure en sandwich.

Les éléments de bus barres peuvent être conçus pour supporter des courants relativement puissants, par exemple de l'ordre de 300A. Les éléments de bus barre, par exemple en cuivre, ont une section dimensionnée pour environ 0,5A de courant traversant par mm2 de section. Les éléments de bus barre peuvent ainsi avoir une épaisseur relativement élevée, par exemple comprise entre 0,5 et 5 mm. Les éléments de bus barre ont donc une raideur mécanique relativement élevée au niveau des parties de connexion.

Dimensionné pour un courant donné et donc des sections données, les éléments de bus barre sont d'autant plus rigides que leurs longueurs sont réduites. Par exemple, pour des applications dans le domaine de l'automobile, il peut être souhaitable de réaliser des éléments de bus barre de longueur inférieure ou proche de 15 centimètres. Du fait de cette raideur, l'installation d'un dispositif de bus barre peut être relativement délicate. En effet, les éléments de bus barre peuvent avoir des dimensions relativement dispersées. Par exemple, à chaque point de fixation peut correspondre une dispersion de 1 ou 1,5 mm en hauteur, soit entre deux points géographiques du busbar des dispersions potentielle de 3 mm. En outre, l'environnement dans lequel le dispositif de bus barre doit être installé peut également avoir des dimensions relativement variables. Chaque terminal auquel le dispositif de bus barre doit être raccordé peut avoir une position relativement dispersée. Ainsi, les jeux à rattraper peuvent être de l'ordre du millimètre, voire atteindre le centimètre. Ce problème du rattrapage des jeux est d'autant plus crucial lorsque le dispositif de bus barre se doit d'être relativement compact car des éléments courts peuvent être relativement rigides. Il peut être envisagé d'appliquer des efforts importants sur les éléments de bus barre lors de l'installation du dispositif de bus barre. Néanmoins, ceci implique un procédé d'installation relativement complexe, et en outre, ceci peut entraîner la création d'efforts sur les composants raccordés aux éléments de bus barre. Le niveau d'effort atteint peut être incompatible avec la définition de ces composants. Il a été envisagé de rajouter des pièces de connexion du type tresse, flexible, interconnexion supplémentaire, ou autre. Néanmoins, ces rajouts de pièces supplémentaires entraînent une plus grande complexité du montage. Il existe donc un besoin pour un dispositif de bus barre permettant de concilier facilité de montage et simplicité. Il est proposé un dispositif de bus barre comprenant une pluralité d'éléments de bus barre, chaque élément de bus barre comprenant des parties de fixation pour le raccord électrique de l'élément de bus barre et une partie de parcours électrique entre les parties de fixation.

Les éléments de bus barre sont solidarisés les uns aux autres de façon à autoriser un déplacement relatif d'au moins deux éléments de bus barre l'un par rapport à l'autre. Ainsi, les éléments de bus barre peuvent être déplacés les uns par rapport aux autres, ce qui peut permettre de rattraper des jeux entre le dispositif de bus barre et l'environnement dans lequel ce dispositif doit être installé. L'assemblage des éléments de bus barre peut avantageusement être réalisé de façon à interdire les déplacements relatifs de trop grande amplitude, ce qui peut permettre de rester dans les niveaux de compatibilité électromagnétiques (ou CEM) souhaités. Le ou les déplacement(s) relatif(s) peuvent être limités à une direction, dans un plan ou bien encore être autorisé(s) dans les trois directions spatiales.

Dans le cas de déplacements relatifs autorisés dans un plan, ce plan peut être parallèle aux plans de portions relativement plates et empilées en sandwich des parties de parcours électriques. Les éléments de bus barre peuvent ainsi coulisser les uns par rapport aux autres.

Avantageusement et de façon non limitative, le ou les déplacement(s) autorisé(s) relatifs et éventuel(s) entre les éléments de bus barre correspondent à un ou des jeux de la liaison solidarisant ces éléments de bus barre les uns par rapport aux autres. Ainsi, en prévoyant une liaison présentant un ou des jeu(x), on peut ajuster le dispositif de bus barre de façon à s'adapter à l'environnement. Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif de bus barre est agencé de sorte que ces au moins deux éléments de bus barre soient solidarisés au moyen d'une liaison non rigide. Avantageusement et de façon non limitative, au moins deux parties de fixation appartenant à deux éléments de bus barre distincts sont disposées de sorte que le mouvement correspondant à cette liaison non-rigide modifie la distance entre ces deux parties de fixation. Une telle liaison non-rigide peut ainsi permettre de combler de certains jeux. On peut par exemple prévoir une liaison glissière, sphère-cylindre, sphère-sphère, ou autre. Avantageusement, la liaison non-rigide est une liaison pivot. Une telle liaison peut être relativement simple à mettre en oeuvre.

Avantageusement et de façon non limitative, le dispositif de fixation est conçu avec un jeu radial au niveau de la liaison pivot. Ainsi, on combine les déplacements liés à la rotation de la liaison pivot et les mouvements liés à ce jeu radial, ce qui peut permettre de conférer plus de souplesse et d'adaptabilité dans le rattrapage des jeux entre le dispositif de bus barre et l'environnement. En effet, une liaison pivot peut permettre de combler certains jeux, mais il peut être intéressant d'enrichir les possibilités d'ajustement avec des jeux radiaux.

On peut prévoir qu'un élément de bus barre, conçu pour être fixé à au moins deux bornes de composants, comprenne plusieurs sous-éléments solidarisés les uns aux autres. Dit autrement, la partie de parcours électrique peut comprendre au moins une partie de raccordement entre deux sous-éléments. Ceci peut permettre d'augmenter encore les possibilités d'ajustement en jouant sur la solidarisation des sous-éléments entre eux. Alternativement, et de façon avantageuse, chaque élément de bus barre peut être formé d'une seule pièce, ce qui peut permettre d'obtenir une résistance électrique relativement faible.

Avantageusement et de façon non limitative, chaque partie de fixation définit un orifice de connexion. Avantageusement et de façon non limitative, au moins deux et avantageusement tous les orifices de connexion sont orientés suivant sensiblement une même direction. Par « sensiblement une même direction», on entend ici que les normales aux plans des orifices respectives s'écartent de 10° ou moins les unes des autres, avantageusement de 5° ou moins, avantageusement de 0° ou de 1°. Ceci peut permettre de faciliter le procédé de montage, en ce sens que les fixations s'effectuent de façon relativement similaire, par exemple par vissage. Lorsque tous les orifices de connexion sont orientés suivant sensiblement la même direction, l'accès est facilité, et on pourra prévoir une fixation automatisée. Avantageusement et de façon non limitative, au moins un et avantageusement tous les orifices de connexion peuvent être surdimensionnés par rapport aux composants auxquels les parties de connexion correspondantes sont destinées à être raccordées. Ce surdimensionnement, au niveau des parties de connexion, peut ainsi permettre de combler des jeux dus à l'inadéquation entre le dispositif de bus barre et l'environnement. Avantageusement et de façon non limitative, au moins un et éventuellement tous les orifices de connexion ont une forme oblongue.

Là encore, ceci peut permettre de combler des jeux. Ces formes oblongues peuvent n'être prévues que lorsqu'elles sont nécessaires et au plus juste. Avantageusement et de façon non limitative, pour au moins un élément de bus barre, la partie de parcours électrique comprend deux portions non coplanaires, par exemple sensiblement perpendiculaires entre elles. On allonge ainsi la longueur de la partie de parcours électrique, ce qui peut permettre de diminuer la rigidité, tout en gardant un dispositif de bus barre relativement compact. En prévoyant ainsi au moins une portion du parcours qui contienne l'axe passant par les deux points de fixation puis au moins une portion perpendiculaire à celle-ci, on peut obtenir pour tout déplacement de terminaison une portion sollicitée en flexion plutôt qu'en compression, ce qui peut ainsi permettre de réduire la raideur de l'ensemble entre les points de connexion.

La partie de connexion peut avantageusement former un angle avec la portion de la partie de parcours électrique la jouxtant. Une telle forme en S de l'élément de bus barre peut permettre de combler davantage de jeux par déformation à effort réduit tout en gardant une certaine compacité.

L'invention peut trouver une application particulière dans l'automobile, et en particulier pour la connexion électrique d'un chargeur électrique. Ce chargeur électrique peut permettre de charger une batterie, par exemple une batterie 200V ou 400V. Il est en outre proposé un système de chargeur pour véhicule comprenant un dispositif de bus barre tel que décrit ci-dessus, et au moins un module de chargeur, par exemple une inductance, une capacité, un filtre, un connecteur, ou autre. Ce module de chargeur comprend des bornes électriques fixées à au moins deux parties de fixation du dispositif de bus barre.

Ce système de chargeur peut comprendre un chargeur haute puissance, par exemple supérieure à 10 kW, avantageusement supérieure à 23 kW.

Il est en outre proposé un véhicule, par exemple un véhicule automobile, comprenant un dispositif de bus barre et/ou un système de chargeur tel(s) que décrit(s) ci-dessus. Ce véhicule peut par exemple être un véhicule électrique ou hybride. L'invention sera mieux comprise en référence aux figures, lesquelles illustrent un mode de réalisation donné à titre d'exemple. - La figure 1 et la figure 2 sont des vues en perspective, respectivement de devant et de derrière, d'un exemple de dispositif de bus barre selon un mode de réalisation de l'invention. - La figure 3 est une vue éclatée de cet exemple de dispositif de bus barre. Les figures étant relatives à un même exemple de dispositif de bus barre, elles seront commentées simultanément.

Un dispositif de bus barre 1 comprend trois éléments de bus barre 11, 12, 13. Les éléments de bus barre 11, 12, 13 comprennent des parties de parcours électrique 51, 52, 53, à forme générale de ruban. Ces parties de parcours électrique 51, 52, 53 sont formées d'une seule pièce. Ces parties de parcours électrique 51, 52, 53 sont par exemple réalisées en cuivre, et ont une section rectangulaire. Les éléments de bus barre se terminent en des parties de fixation 31, 31', 32, 32', 33, 33' 33" réalisées dans le même métal que les parties de parcours électriques attenantes. Les parties de parcours électrique 51, 52, 53 s'étendent d'une partie de fixation à l'autre. Ces parties de fixation sont percées d'orifices 41, 42, 43; 41', 42', 43', 43". Ces orifices sont destinés à recevoir des vis de fixation à des bornes de composants à raccorder électriquement. Ces orifices 41, 42, 43; 41', 42', 43', 43" peuvent être de forme générale oblongue, afin de pallier à des jeux éventuels liés à l'inadéquation entre le dispositif de bus barre et l'environnement dans lequel ce dispositif doit être installé. Les orifices 41 et 43" ont une forme oblongue suivant un axe x tandis que les autres orifices 42, 43, 42', 41', 43' ont une forme oblongue suivant l'axe y.

Le dispositif de bus barre comprend en outre des moyens d'isolation 21, 22, 23 pour isoler les parties de parcours électriques les unes des autres, et pour isoler une partie du dispositif de bus barre de l'environnement. Ces moyens d'isolation peuvent par exemple comprendre des gaines 21, 22, 23 de polyéthylène téréphtalate, notamment de Mylar®, entourant les parties de parcours électrique 51, 52, 53. En revanche, les parties de fixation 31, 31', 32, 32', 33, 33' 33" sont laissées à nu. Les éléments de bus barre 11, 12, 13 sont solidarisés en un lot, ou dispositif de bus barre. Cet assemblage peut permettre de limiter le rayonnement du dispositif lorsqu'un courant circule, et en outre, de conférer une certaine compacité à l'ensemble.

Le dispositif de bus barre définit des moyens de fixation des éléments de bus barre les uns aux autres, par exemple un orifice et une tige, un rail de coulissement, ou autre. Ces moyens de fixation autorisent un déplacement relatif d'au moins un élément de bus barre par rapport aux autres.

Le dispositif de bus barre représenté définit une liaison pivot autorisant un déplacement relatif des éléments 11, 12, 13 les uns par rapport aux autres. A cette liaison pivot correspond une position relativement centrale et relativement éloignée des parties de fixation 31, 31', 32, 32', 33, 33', 33", de sorte qu'un mouvement d'un élément de bus barre par rapport à l'autre entraîne une modification de la distance entre les parties de fixation de cet élément et les parties de fixation de l'autre élément. Par exemple, la distance entre la partie de fixation 31 et les parties de fixation 32, 33 peut être ajustée en faisant pivoter l'élément de bus barre 11 par rapport aux deux autres éléments de bus barre 12, 13. Un tel déplacement peut ainsi permettre une meilleure adaptabilité à l'environnement. En outre, la partie de fixation 31' peut voir sa distance par rapport aux parties de fixation 32', 33' modifiée en faisant pivoter l'élément de bus barre 11 par rapport aux éléments de bus barre 12, 13. Pour un même déplacement de rotation, la distance entre les parties 31 et 32, 33 a des variations dans le sens inverse de celles de la distance entre les parties 31' et 32', 33'. Ce mouvement de rotation peut permettre de réaliser un ré-équilibrage des déformations de part et d'autres de la liaison pivot.

La liaison pivot est disposée à une position relativement centrale du dispositif de bus barre 1. Dans le mode de réalisation représenté, une telle liaison pivot est mise en oeuvre au moyen d'intercalaires en nylon 61, 62, et de vis mâle 63 et femelle 64. Les éléments 11, 12, 13 sont percés chacun d'un orifice 65, 66, 67. Les intercalaires 61, 62 sont également percés d'orifices 68, 69. Lors de la mise en place de la liaison pivot, ces différents orifices 65, 66, 67, 68, 69 sont alignés et une fixation est réalisée au moyen des vis en nylon® 63, 64. Les vis 63 et 64 ont des axes 73, 74 dont le diamètre externe est au moins très légèrement inférieur au diamètre interne des orifices 65, 66, 67, 68, 69, de façon à autoriser un mouvement de rotation de chaque élément de bus barre 11, 12, 13 par rapport aux autres. En outre, les vis 63, 64 et les différents orifices 65, 66, 67, 68, 69 sont conçus de façon à autoriser un jeu radial dans des plans perpendiculaires à l'axe de rotation. En particulier, l'axe 74 de la vis femelle 64, et, bien entendu l'axe 73 de la vis mâle 63, ont un diamètre externe inférieur au diamètre interne des orifices 65, 66, 67, 68, 69. Ainsi, même lorsque la liaison pivot est mise en place, il reste possible de décaler un ou plusieurs des éléments 11, 12, 13 par rapport aux autres afin de combler des jeux éventuels. Ainsi, le diamètre interne des orifices 68, 69 des intercalaires 61, 62 et des orifices 65, 66, 67 peut par exemple être de 5,8 mm, tandis que le diamètre externe de la vis femelle en nylon® 64 peut être de 5 mm seulement. Les créations d'une liaison pivot avec un tel jeu radial de 0,8 mm entre les trois éléments de bus barre peut permettre de rattraper des dispersions suivant l'axe z de quelques millimètres par exemple, jusqu'à 3,2 mm. Outre ces jeux radiaux, dans le plan (y, z), on peut prévoir un jeu suivant la direction x au niveau de la liaison pivot. Il suffit pour cela de s'abstenir de visser complètement les vis 63, 64 avant l'installation du dispositif 1 dans son environnement. En outre, la partie de connexion 33" est disposée à une extrémité d'un élément de bus barre 13 conformé de façon à autoriser un mouvement relatif de cette partie 33" relativement ample. La partie de parcours électrique 53 de l'élément de bus barre 13 comprend ainsi une première portion 83, et une deuxième portion 84. Ces portions 83 et 84 sont planes selon des plans perpendiculaires entre eux. Le plan de la portion 84 est en outre perpendiculaire au plan de la partie de connexion 33'. En outre, la portion 83 est elle-même perpendiculaire à une portion principale 85 dans le plan de rotation de la liaison pivot.

Une telle forme de marche, ou en S, peut ainsi permettre de diminuer artificiellement la raideur au niveau de cette partie de connexion 33", et donc de mieux s'adapter à l'environnement. Les éléments de bus barre 11, 12, 13 sont assemblés tout en autorisant une désolidarisation partielle des éléments de bus barre entre eux. Cette désolidarisation partielle, via la liaison pivot et les jeux radiaux de cette liaison pivot, notamment, peut ainsi permettre de combler certains jeux. Ce dispositif de bus barre peut être utilisé pour la connexion électrique d'un chargeur électrique de 400 volts dans un véhicule automobile.

Le dispositif de bus barre 1 permet d'allier compacité et capacité à véhiculer des courants relativement forts, par exemple compris entre 100 A et 500 A, par exemple de 300A. Les parties de connexion et les parties de parcours électrique peuvent avoir une épaisseur comprise entre 1 et 4 millimètres, par exemple de 2 millimètres, et une largeur de ruban de quelques centimètres, par exemple entre 3 et 4 centimètres. La section est ainsi proche de 60-80 mm2, ce qui peut permettre de supporter des courants relativement forts. Le dispositif de bus barre peut ainsi occuper un volume de moins de 15 centimètres de long, par exemple de 13 centimètres de long, de moins de 15 centimètres de hauteur, par exemple de 115 millimètres de hauteur, et de moins de 5 centimètres d'épaisseur, par exemple de 25 millimètres d'épaisseur. Pour une application dans l'automobile, la nature des composants à raccorder électriquement au moyen du dispositif de bus barre impose des efforts appliqués sur les bornes de ces composants lors de l'installation du dispositif de bus barre de moins de 100N. Le dispositif 1 décrit ci-dessus permet de limiter ces efforts à 20N ou moins, pour des conditions de dispersabilité habituelles.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de bus barre (1) comprenant une pluralité d'éléments de bus barre (11, 12, 13), chaque élément de bus barre comprenant des parties de fixation (31, 31', 32, 32', 33, 33', 33") pour le raccord électrique dudit élément de bus barre, et une partie de parcours électrique (51, 52, 53) entre les parties de fixation, caractérisé en ce que les éléments de bus barre sont solidarisés les uns aux autres de façon à autoriser un déplacement relatif d'au moins deux éléments de bus barre l'un par rapport à l'autre.
2. 2. Dispositif de bus barre (1) selon la revendication 1, caractérisé en ce que la liaison entre lesdits au moins deux éléments de bus barre présente au jeu.
3. 3. Dispositif de bus barre (1) selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel chaque partie de parcours électrique (51, 52, 53) comprend une portion relativement plate, et le dispositif de bus barre est agencé de sorte que lesdites portions relativement plates soient superposées de façon à former une structure en sandwich, caractérisé en ce que le déplacement relatif autorisé comprend une composante dans le plan des portions relativement plates des parties de parcours électrique.
4. 4. Dispositif de bus barre (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les éléments de bus barre sont solidarisés les uns aux autres par une liaison non rigide, et au moins deux parties de fixation (31, 32, 33 ; 31', 32', 33') appartenant à au moins deux éléments de bus barre respectifs (11, 12, 13) sont disposés de sorte que le mouvement de la liaison non rigide modifie la distance entre lesdites au moins deux parties de fixation.
5. 5. Dispositif de bus barre (1) selon la revendication 4 caractérisé en ce que les éléments de bus barre sont solidarisés les uns aux autres par une liaison pivot.
6. 6. Dispositif de bus barre (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les parties de fixation (31, 31', 32, 32', 33, 33', 33") définissent des orifices (41, 41', 42, 42', 43, 43', 43") pour la fixation à des composants de l'environnement du dispositif de bus barre, caractérisé en ce que toutes les parties de fixation ont leurs orifices orientés suivant sensiblement une même direction.
7. 7. Dispositif de bus barre selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 dans lequel les parties de fixation (31, 31', 32, 32', 33, 33', 33") définissent des orifices (41, 41', 42, 42', 43, 43', 43") pour la fixation à des composants de l'environnement du dispositif de bus barre, caractérisé en ce que au moins un orifice a une forme oblongue.
8. 8. Dispositif de bus barre selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que pour au moins un élément de bus barre (13), la partie de parcours électrique comprend deux portions (83, 84) de parcours électrique non coplanaires entre elles.
9. 9. Système de chargeur pour un véhicule, comprenant : un dispositif de bus barre (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, et au moins un module de chargeur comprenant des bornes électriques fixées à au moins deux parties de fixation du dispositif de bus barre.
10. 10. Véhicule automobile comprenant un système de chargeur selon la revendication 9.5