FR3000847A1

FR3000847A1 - Prise electrique securisee pour applications automobiles

Info

Publication number: FR3000847A1
Application number: FR1350055A
Authority: FR
Inventors: Emmanuel Boudard
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2013-01-04
Filing date: 2013-01-04
Publication date: 2014-07-11
Anticipated expiration: 2033-01-04
Also published as: CN104919661B; WO2014106705A1; CN104919661A; FR3000847B1; EP2941800A1

Abstract

La présente invention a pour objet une prise électrique pour un véhicule. La prise comprend un boîtier pourvu d'un ou de plusieurs mécanismes de sécurité, qui rendent possible un débranchement automatique sélectif et sécurisé des conducteurs électriques dans la prise, lorsqu'une force de traction agit sur la câble relié à la prise.

Description

PRISE ELECTRIQUE SECURISEE POUR APPLICATIONS AUTOMOBILES L'invention a trait à un dispositif de prise électrique pour des véhicules. En particulier, l'invention a trait à une prise électrique sécurisée, dans laquelle une traction accidentelle sur le câble tel qu'un arrachement n'engendre pas une mise à l'air libre des fils conducteurs sous tension électrique du câble. Une voiture à moteur hybride ou électrique est généralement équipée d'un ou de plusieurs moteurs électriques. De manière générale, une batterie d'accumulateurs fournit l'énergie, qui provient initialement de la recharge par câble depuis une source d'énergie électrique extérieure. Les moteurs électriques se distinguent des moteurs à essence ou à gasoil par leur défaut d'émission de gaz, de rejet de particules et par leur capacité d'opérer de manière généralement silencieuse. Les batteries permettent à l'état actuel d'assurer une autonomie automobile comprise entre 100 km et 300 km, ce qui est inférieur à l'autonomie assurée par un véhicule automobile équipé d'un moteur traditionnel à essence par exemple. Il est donc important de recharger régulièrement les batteries d'une voiture électrique, soit à son domicile, soit à une station de recharge centralisée. A cet effet les voitures électriques sont pourvues de prises, typiquement de prises 230 V. Le branchement du véhicule se fait généralement par un câble ayant une prise du côté voiture et une prise du côté du socle mural. Le socle mural est le point de rattachement au réseau de distribution électrique. Le câble devient solidaire des deux systèmes. Une traction sur le câble peut engendrer une mise à l'air libre des fils conducteurs du câble, qui peuvent rester connectés. Ceci représente un risque de sécurité potentiel, notamment un risque de court-circuit, ce qui est à éviter. Une traction peut s'opérer de manière accidentelle, par exemple lors de l'accrochage du câble par un véhicule, lors du mouvement de la voiture branchée, ou autres. Dans une solution existante, un boîtier encombrant est agencé en série sur le câble d'alimentation. Le boîtier comprend un dispositif actif qui détecte en temps réel le bon branchement du câble des deux côtés : côté mur et côté véhicule.

Quand un branchement incorrect est détecté, le boîtier coupe les contacts électriques entre la source électrique et le véhicule. Cette solution est onéreuse, nécessite un dispositif approprié aux standards en vigueur, qui ne sont pas toujours uniformément appliqués dans tous les pays, et elle engendre le risque que le dispositif lui-même peut être l'objet d'un défaut. Le document de brevet FR 2659801 Al présente une fiche de prise de courant facilitant le débranchement en évitant la possibilité de court-circuit. Une bague annulaire permet de relâcher la tension sur les conducteurs et de faciliter le retrait de la prise. Le document de brevet DE 3743499 Cl décrit une connexion électrique qui relie une remorque à une voiture. Une pince empêche la sortie des câbles de la prise. 10 La demande de brevet WO 9107792 décrit une entrée de câble dans un boîtier, comprenant une rallonge de câble pour protéger le connecteur d'une traction. L'invention a pour objectif de proposer une prise électrique pour véhicules palliant au moins un des inconvénients sus mentionnés ou se présentant comme alternative aux solutions mentionnées. 15 L'invention a pour objet une prise électrique pour un véhicule. La prise comprend un boîtier et des moyens de liaison destinés à relier les conducteurs d'un câble qui est attaché au boîtier à des contacts ou broches de contact correspondants. La prise est remarquable en ce les moyens de liaison du conducteur de phase et du conducteur neutre sont aptes à rompre leurs liaisons respectives avant les 20 moyens de liaison du conducteur de terre suite à l'application d'une force de traction sur le câble. De préférence, les moyens de liaison du conducteur de terre peuvent comprendre une portion de fil conducteur qui est apte à absorber une force de traction appliquée sur le câble. Il s'agit d'une rallonge du fil de conducteur de terre par 25 rapport à la longueur des fils de conducteurs neutre et de phase. Les moyens de liaison du conducteur de terre peuvent de préférence comprendre des fils conducteurs de section plus importante que les moyens de liaison du conducteur de phase et du conducteur neutre.

Les moyens de liaison du conducteur de phase et/ou du conducteur neutre peuvent présenter une zone de rupture ayant une faible résistance à l'application d'une force de traction sur le câble. De manière préférentielle, la zone de rupture peut être définie par une portion de fil conducteur à section réduite. Les moyens de liaison du conducteur phase et/ou du conducteur neutre peuvent de préférence comprendre un assemblage en cosses serties qui peuvent se débrancher lorsque la traction s'effectue. D'autre part, les moyens de liaison du conducteur de terre peuvent comprendre un assemblage soudé.

Le dispositif peut comprendre au moins un interrupteur qui est disposé de façon à rompre les liaisons du conducteur de phase et/ou du conducteur neutre suite à l'application d'une force de traction sur le câble. L'interrupteur peut de préférence être relié à un élément filaire du câble différent des conducteurs neutre, de phase et de terre, ou directement au câble de la terre pour limiter le nombre de pièces supplémentaires. La gaine isolante des conducteurs de terre, de phase et neutre, et la gaine isolante du câble peuvent de préférence être attachées au boîtier de la prise. Ceci, afin que la traction sur le câble entraine un mouvement du fil conducteur dans la gaine avant la déconnection de cette dernière du boitier et ainsi que les conducteurs ne soient pas laissés à l'air libre. De manière préférentielle, la prise selon la présente invention est une prise domestique 230 V ou 380V ou 110V. Selon l'objet de la présente invention, des systèmes mécaniques protègent les fils conducteurs de la phase et du neutre. Ces systèmes de sécurité sont intégrés dans la prise lors de son assemblage. La prise est de préférence utilisée sur le côté du branchement au réseau de distribution électrique. Lors d'une traction sur le câble relié à la prise selon la présente invention, une cascade de débranchements s'effectue de manière séquentielle. D'abord, les conducteurs métalliques de phase et de neutre sont déconnectés du réseau. En deuxième lieu, le conducteur de terre est déconnecté. Finalement, en cas d'arrachement, l'isolation du câble et/ou des fils conducteurs lâche la prise seulement après le débranchement sécurisé de tous les fils conducteurs. La solution proposée présente une implémentation simple, peu onéreuse et fiable, qui est de préférence utilisée sur des câbles de recharge de voitures électriques. Cependant, l'invention trouve de manière similaire son utilité dans toutes les applications susceptibles de faire intervenir un élément potentiellement en mouvement branché au réseau électrique. Des exemples comprennent un camping-car ou un bateau relié au réseau électrique dans un port. 10 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux compris à l'aide de la description et des dessins parmi lesquels : la figure 1 est une illustration schématique de l'intérieur d'une prise selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les liaisons de tous les conducteurs sont connectées ; 15 la figure 2 est une illustration schématique de l'intérieure d'une prise selon un mode de réalisation préféré de la présente invention, lorsque les liaisons des conducteurs de phase et neutre ont été déconnectés.; la figure 3 est une illustration schématique de l'intérieur d'une prise selon un mode de réalisation alternatif de la présente invention, lorsque les 20 liaisons de tous les conducteurs sont connectées. Dans la description qui suit, des numéros de référence similaires seront utilisés pour décrire des concepts similaires à travers plusieurs modes de réalisation du dispositif selon l'invention. Par exemple, les numéros de référence 110 et 210 vont être utilisés pour désigner une prise selon l'invention. 25 La figure 1 illustre de manière schématique une prise 110 selon la présente invention. La prise comprend un boîtier ou corps 112, qui correspond à la partie qui est généralement manipulée par un utilisateur. Un câble 150 ayant une gaine isolante 152 est attaché au boîtier 112. Le câble correspond en général à un câble d'alimentation électrique 230V et comprend, de manière connue, un conducteur de phase 121, un conducteur neutre 131 et un conducteur 141 destiné à être relié à un potentiel zéro, la terre. Les trois conducteurs sont entourés de gaines isolantes 122, 132, 142 respectivement. La situation illustrée en figure 1 correspond à la situation de fonctionnement normale de la prise. Des moyens de liaison 120, 130, 140 établissent des connections entre les conducteurs 121, 131 et 141 du câble et les broches ou contacts correspondants 123, 133 et 143 de la prise. Le contact 123 correspond à un contact de phase, le contact 133 correspond à un contact neutre, et le contact 143 correspond au contact de terre. Chaque contact comprend de préférence des moyens de réception 126, 136, 146, qui servent à fixer les conducteurs 121, 131, 141 aux contacts 123, 133, 143 lors de l'assemblage de la prise. De manière générale, la prise 110 selon la présente invention peut correspondre à une prise mâle ou à une prise femelle. La prise est remarquable en ce qu'elle comprend au moins un mécanisme de sécurité, dont le but est de prévenir une mise à l'air libre des conducteurs sous tension 121, 131, 141 sans débranchement préalable de ceux-ci. En effet, lorsque la prise est branchée à un appareil ou à un réseau de distribution électrique, les conducteurs 121 et 131 sont porteurs de courant électrique. Une force de traction 160 appliquée, de façon accidentelle ou non, sur le câble 150 peut avoir comme conséquence une mise à l'air libre des conducteurs, ce qui engendre le risque de générer un court-circuit. Dans l'exemple de la figure 1, le mécanisme de sécurité est disposé de façon à ce que, sous l'effet d'une force de traction 160 appliquée, les conducteurs 121 et 131 se déconnectent en premier lieu, suivis d'une déconnection du conducteur de terre 141. Ceci est réalisé en prévoyant des zones à rupture préprogrammée 124, 134 sur les conducteurs de phase et neutre respectivement. Par exemple, la zone de rupture préprogrammée 124, 134 peut être caractérisée par un tronçon de conducteur à section réduite par rapport à sa section ordinaire. Lors d'une traction sur un tel conducteur, le tronçon à section réduite cédera en premier, de façon à rompre le contact électrique de façon contrôlée.

Afin de s'assurer que le conducteur de terre 141 soit déconnecté en dernier lieu sous l'effet de la force de traction 160, une portion de rallonge 145 est prévue sur le conducteur 141. Le conducteur 141 présente donc une longueur plus importante au sein du boîtier, entre sa sortie du câble 150 et sa liaison au contact 143, que les conducteurs de phase et neutre. La rallonge 145 va dans un premier temps être apte à absorber au moins une partie de l'effet de la force de traction. 5 Pendant ce temps, les moyens de liaison des conducteurs de phase et neutre seront déjà déconnectés des conducteurs respectifs. La situation après ou lors de l'application de la force de traction est illustrée par la figure 2. Tandis que les conducteurs 121 et 131 ont été rompus sous l'effort de traction, le conducteur de terre 141 présente une allure plus tendue, mais reste connecté. Une application 10 suivie de la force de traction va également déconnecter le conducteur de terre. De manière avantageuse, au moins la gaine isolante du câble 152, et/ou les gaines isolantes des fils conducteurs 122, 132, 142 peuvent être attachés au boîtier 112, par exemple par soudage. Cette configuration assure une cascade de déconnections en cas de traction sur le câble. Comme les gaines isolantes sont 15 fixées au boîtier, les conducteurs métalliques peuvent se déplacer dans leurs gaines respectives. En premier lieu les conducteurs rigides de phase et neutre sont déconnectés. Ensuite, le conducteur rigide de terre est déconnecté, après l'utilisation de sa réserve de .déplacement. En dernier lieu, les gaines isolantes souples vont céder. A cet instant, toutes les connections électriques ont déjà été 20 rompues automatiquement, de façon à réduire fortement le risque de sécurité. En alternative, ou en complément à la réalisation décrite, les conducteurs métalliques de phase 121 et neutre 131 ont une section moins importante que le conducteur métallique de terre 141. Le conducteur résiste donc généralement mieux à une force de traction que les conducteurs de phase et neutre. 25 Dans un autre mode de réalisation, le mécanisme de sécurité décrit peut également être complémenté par une fixation différentiée des conducteurs phase 121 et neutre 131 par rapport à la fixation du conducteur de terre. Par exemple, les conducteurs phases 121 et neutre 131 sont fixés aux moyens de réception 126, 136 des contacts respectifs 123, 133 par un assemblage par cosses serties. 30 Cet assemblage établit la connexion nécessaire par une déformation de matériel. Le conducteur de terre 141 est connecté aux moyens de réception 146 du contact de terre 143 par un assemblage par soudage, plus robuste que l'assemblage par cosses serties. De cette façon il est possible d'implémenter les zones de ruptures préprogrammées décrites 124, 134 au niveau des connexions de l'assemblage de la prise.

La figure 3 illustre de manière schématique un autre mode de réalisation de la prise selon la présente invention. La prise comprend un boîtier ou corps 212, qui correspond à la partie qui est généralement manipulée par un utilisateur. Un câble 250 ayant une gaine isolante 252 est attaché au boîtier 212. Le câble correspond en général à un câble d'alimentation électrique 230V et comprend, de manière connue, un conducteur de phase 221, un conducteur neutre 231 et un conducteur 241 destiné à être relié à un potentiel zéro, la terre. Les trois conducteurs sont entourés de gaines isolantes 222, 232, 242 respectivement. La situation illustrée en Figure 3 correspond à la situation de fonctionnement normale de la prise. Des moyens de liaison 220, 230, 240 établissent des connections entre les conducteurs 221, 231 et 241 du câble et les broches ou contacts correspondants 223, 233 et 243 de la prise. Le contact 223 correspond à un contact de phase, le contact 233 correspond à un contact neutre, et le contact 243 correspond au contact de terre. Chaque contact comprend de préférence des moyens de réception 226, 236, 246, qui servent à fixer les conducteurs 221, 231, 241 aux contacts 223, 233, 243 lors de l'assemblage de la prise. De manière générale, la prise 210 selon la présente invention peut correspondre à une prise mâle ou à une prise femelle. Le mécanisme de sécurité concernant le conducteur de terre est similaire à celui illustré et décrit par les figures 1 et 2. Les zones de ruptures préprogrammées 224, 234 des moyens de liaison 220, 230 des conducteurs de phase et neutre sont implémentés par au moins un interrupteur, qui est fermé lorsque la prise est opérationnelle. Comme illustré par la figure 3, le câble 250 peut comprendre un fil supplémentaire 271 qui est relié à au moins un interrupteur, de façon à ouvrir cet interrupteur quand une force de traction 260 est appliquée sur la câble. De cette façon, les connexions électriques des conducteurs de phase et neutre sont déconnectées immédiatement et de façon automatique.

Claims

REVENDICATIONS1. Prise électrique (110; 210) pour un véhicule, la prise comprenant un boîtier (112 ; 212) et des meyens de liaison (120, 130, 140; 220, 230, 240) destinés à relier les conducteurs (121, 131, 141 ; 221, 231, 241) d'un câble (150 ; 250) attaché au boîtier à des contacts (123, 133, 143 ; 223, 233, 243) correspondants, caractérisé en ce que les moyens de liaison du conducteur de phase (120 ; 220) et du conducteur neutre (130 ; 230) sont disposés à rompre leurs liaisons respectives avant 10 les moyens de liaison du conducteur de terre (140; 240) suite à l'application d'une force de traction (160 ; 260) sur le câble.
2. Prise selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de liaison du conducteur de terre (140; 240) comprennent une portion de fil conducteur en rallonge (145; 245) qui est apte à absorber un déplacement 15 suite à la traction appliquée sur le câble de façon à ce que les moyens de liaison du conducteur de terre (140 ; 240) sont disposés à rompre leurs liaisons respectives après les moyens de liaison du conducteur de phase (120; 220) et du conducteur neutre (130; 230), suite à l'application d'une force de traction (160 ; 260) sur le câble. 20
3. Prise selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en que les moyens de liaison du conducteur de terre (140 ; 240) comprennent des fils conducteurs (141 ; 241) de section plus importante que les moyens de liaison du conducteur de phase (120; 220) et du conducteur neutre (130 ; 230), de façon à ce que les moyens de liaison du conducteur de terre (140; 25 240) sont disposés à rompre leurs liaisons respectives après les moyens de liaison du conducteur de phase (120; 220) et du conducteur neutre (130; 230), suite à l'application d'une force de traction (160; 260) sur le câble..
4. Prise selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les 30 moyens de liaison du conducteur de phase et/ou du conducteur neutre présentent une zone de rupture (124, 134) ayant une résistance plus faibleque celle de la connexion du conducteur de terre (145; 245) à la broche (143 ; 243) à l'application d'une force de traction sur le câble, de façon à ce que les moyens de liaison du conducteur de terre (140) sont disposés à rompre leurs liaisons respectives après les moyens de liaison du conducteur de phase (120) et du conducteur neutre (130), suite à l'application d'une force de traction (160) sur le câble..
5. Prise selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone de rupture (124, 134) est définie par une portion conductrice de section réduite.
6. Prise selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les moyens de liaison du conducteur de phase (120; 220) et/ou du conducteur neutre (130 ; 230) comprennent un assemblage en cosses serties (126, 136; 226, 236), et en ce que les moyens de liaison du conducteur de terre (140; 240) comprennent un assemblage soudé (146; 246), de façon à ce que les moyens de liaison du conducteur de terre (140 ; 240) sont disposés à rompre leurs liaisons respectives après les moyens de liaison du conducteur de phase (120; 220) et du conducteur neutre (130; 230), suite à l'application d'une force de traction (160 ; 260) sur le câble..
7. Prise selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif comprend au moins un interrupteur (224, 234) qui est disposé de façon à rompre les liaisons du conducteur de phase et/ou du conducteur neutre suite à l'application d'une force de traction sur le câble.
8. Prise selon la revendication 7, caractérisé en ce que le ou les interrupteurs (224, 234) sont reliés à un élément filaire (271) du câble (250) différent des conducteurs neutre, de phase et de terre. Prise selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la gaine isolante du câble (152; 252) est attachée au boîtier (112; 212) de la prise de telle manière à ce que le câble cède après la rupture des moyens de liaison du conducteur de phase (120; 220) et du conducteur neutre (130; 230).10. Prise selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que la gaine isolante des conducteurs de phase (122; 222) et neutre (132 ; 232) sont attachées au boîtier (112; 212) de la prise de telle manière à ce qu'elles cèdent après la rupture des moyens de liaison du conducteur de phase (120 ; 220) et du conducteur neutre (130 ; 230).