FR3010827A1 - Interrupteur destine a court circuiter une source de tension continue de puissance - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un interrupteur (1), comprenant : -des première et deuxième électrodes (11,12) électriquement conductrices ; -un élément électriquement conducteur (15) ; -un milieu isolant électriquement (162) séparant les première et deuxième électrodes et séparant l'élément électriquement conducteur de la deuxième électrode ; -un élément pyrotechnique (17) incluant un explosif (171), l'explosion de cet explosif induisant l'entraînement de l'élément électriquement conducteur (15) jusqu'en contact avec la deuxième électrode (12) et la soudure de l'élément conducteur avec la deuxième électrode de façon à former une liaison électriquement conductrice entre les première et deuxième électrodes.

Description

INTERRUPTEUR DESTINE A COURT CIRCUITER UNE SOURCE DE TENSION CONTINUE DE PUISSANCE L'invention concerne les sources de tension continues de puissance, et 5 en particulier les équipements électriques destinés à assurer la sécurité de telles sources de tension continue. Des sources de tension continue de puissance sont fréquemment basées sur l'utilisation d'accumulateurs électrochimiques. Ces sources de tension peuvent par exemple être utilisées dans le domaine des transports électriques 10 et hybrides ou les systèmes embarqués. Un accumulateur électrochimique a habituellement une tension nominale de l'ordre de grandeur suivant : 1.2 V pour des batteries de type NiMH, 3.3 V pour une technologie lithium-ion phosphate de Fer, LiFePO4, 15 4.2 V pour une technologie de type lithium-ion à base d'oxyde de cobalt. Ces tensions nominales sont trop faibles par rapport aux exigences de la plupart des systèmes à alimenter. Pour obtenir le niveau de tension adéquat, on place en série plusieurs accumulateurs. Pour obtenir de fortes puissances et capacités, on place plusieurs accumulateurs en parallèle. Le nombre d'étages 20 (nombre d'accumulateurs en série) et le nombre d'accumulateurs en parallèle dans chaque étage varient en fonction de la tension, du courant et de la capacité souhaités pour la batterie. L'association de plusieurs accumulateurs est appelée une batterie d'accumulateurs. De telles batteries sont par exemple utilisées dans des véhicules pour 25 entraîner un moteur électrique à courant alternatif par l'intermédiaire d'un onduleur. De telles batteries comportent également une forte capacité afin de favoriser l'autonomie du véhicule en mode électrique. Typiquement, un véhicule électrique utilise une batterie d'accumulateurs dont la tension nominale est de l'ordre de 400V, avec un courant crête de 200A et une capacité de 20kWh. 30 Les accumulateurs électrochimiques utilisés pour de tels véhicules sont généralement du type lithium ion pour leur capacité à stocker une énergie importante avec un poids et un volume contenus. Les technologies de batterie de type Lithium ion phosphate de fer LiFePO4 font l'objet d'importants développements du fait d'un niveau de sécurité intrinsèque élevé, au détriment 35 d'une densité de stockage d'énergie un peu en retrait. Le document W02012171917 décrit des éléments de batterie comprenant des accumulateurs électrochimiques, de tels éléments étant destinés à être connectés en série pour former une source de tension continue 40 de puissance. Chaque élément de batterie est muni d'un dispositif de sécurisation destiné à isoler la batterie de cet élément d'autres éléments, soit pour assurer la continuité de service de la source de tension continue, soit pour permettre des opérations de maintenance sur cette source de tension continue. Chaque élément de batterie comprend deux branches en parallèle connectées entre ses deux bornes. Dans une première branche, la batterie est connectée en série avec un interrupteur MOSFET de type normalement ouvert. Dans une deuxième branche, les deux bornes sont connectées par l'intermédiaire d'un interrupteur normalement fermé. Lorsque l'élément est utilisé, l'interrupteur normalement fermé est maintenu ouvert et l'interrupteur normalement ouvert est maintenu fermé. En cas d'absence de commande due à un dysfonctionnement ou une maintenance, l'interrupteur normalement fermé reste fermé et l'interrupteur normalement ouvert reste ouvert, de sorte que la tension de la batterie n'est pas appliquée aux bornes de l'élément. En pratique, un tel élément présente des inconvénients. Les interrupteurs MOSFET et leurs commandes induisent un coût relativement élevé, notamment du fait de la nécessité de leur adjoindre un dissipateur thermique. En outre, ces interrupteurs sont à l'origine de pertes d'énergie et d'un échauffement parasites même lorsqu'ils sont ouverts. En particulier, l'interrupteur normalement fermé occasionne des pertes permanentes lors du fonctionnement de l'élément (lorsque cet interrupteur est donc ouvert) alors que la probabilité d'apparition d'un défaut est réduite. L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un interrupteur, comprenant : -des première et deuxième électrodes électriquement conductrices ; -un élément électriquement conducteur; -un milieu isolant électriquement séparant les première et deuxième électrodes et séparant l'élément électriquement conducteur de la deuxième électrode ; -un élément pyrotechnique incluant un explosif, l'explosion de cet explosif induisant l'entraînement de l'élément électriquement conducteur jusqu'en contact avec la deuxième électrode et la soudure de l'élément conducteur avec la deuxième électrode de façon à former une liaison électriquement conductrice entre les première et deuxième électrodes. Selon une variante, la deuxième électrode et l'élément électriquement conducteur comprennent des matériaux métalliques respectifs entrant en contact et se soudant lors de l'explosion dudit explosif.

Selon une autre variante, l'interrupteur comprend une chambre : -dans laquelle se déverse le gaz sous pression produit par l'explosion dudit explosif ; -dans laquelle ledit élément électriquement conducteur est disposé de façon à être exposé au gaz sous pression produit par l'explosion dudit explosif.

Selon encore une variante, ladite deuxième électrode est fixée contre une paroi interne de ladite chambre.

Selon encore une autre variante, ledit milieu isolant électriquement sépare l'élément électriquement conducteur de la première électrode, et l'explosion dudit explosif induit l'entraînement de l'élément électriquement conducteur jusqu'en contact avec la première électrode et la soudure de l'élément conducteur avec la première électrode de façon à former la liaison électriquement conductrice entre les première et deuxième électrodes. Selon une autre variante, l'élément électriquement conducteur et la première électrode sont formés d'un seul tenant. Selon une autre variante, l'interrupteur comprend en outre une troisième électrode en contact électrique avec l'élément électriquement conducteur, ladite troisième électrode étant séparée de la deuxième électrode par ledit milieu isolant, l'explosion dudit explosif induit l'entraînement de l'élément électriquement conducteur de façon à séparer ledit élément conducteur de ladite troisième électrode par ledit milieu isolant.

Selon encore une autre variante, la troisième électrode, l'élément électriquement conducteur et une jonction électriquement conductrice entre la troisième électrode et l'élément électriquement conducteur sont formés d'un seul tenant, la jonction électriquement conductrice présentant une section transversale inférieure à la section transversale de l'élément électriquement conducteur et à la section transversale de la troisième électrode. Selon une variante : -la première électrode est formée de l'extrémité d'un premier câble métallique ; -la troisième électrode est formée de l'extrémité d'un deuxième câble 25 métallique ; -l'élément électriquement conducteur raccorde les première et troisième électrodes et présente une cavité dans laquelle l'explosif est logé ; -la deuxième électrode inclut un manchon électriquement conducteur entourant l'élément électriquement conducteur et séparé de l'élément 30 électriquement conducteur par l'intermédiaire d'un espace annulaire. L'invention porte en outre sur un système d'alimentation en tension continue, comprenant des première et deuxième bornes de sortie : -un interrupteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont la première électrode est connectée à la première borne et dont la 35 deuxième électrode est connectée à la deuxième borne ; -une source de tension continue de puissance appliquant une différence de potentiel entre des premier et deuxième pôles, le premier pôle étant connecté à la première borne du système, le deuxième pôle étant connecté à la deuxième borne.

Selon une variante, le système comprend en outre un fusible par l'intermédiaire duquel le premier pôle de la source de tension continue est connecté à la première électrode et à la première borne. Selon encore une variante, le système comprend un pont thermique entre 5 ledit fusible et l'explosif, de sorte que l'échauffement dudit fusible forme un détonateur initiant l'explosion de l'explosif. Selon une autre variante, ladite source de tension continue présente un courant de court-circuit maximal Iccmax, et ledit fusible est dimensionné pour rester fermé lorsqu'il est traversé par Iccmax pendant une durée suffisante pour 10 que son échauffement initie l'explosion de l'explosif. Selon encore une autre variante, la première électrode de l'interrupteur et la première borne sont connectées au premier pôle par l'intermédiaire dudit élément électriquement conducteur et de la troisième électrode. Selon une variante, le système comprend en outre un circuit de 15 commande, ledit élément pyrotechnique comprenant en outre un détonateur initiant l'explosion de l'explosif en réponse à un signal appliqué par le circuit de commande. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront 20 clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : -les figures 1 et 2 sont des représentations schématiques d'un premier exemple d'interrupteur selon l'invention dans deux configurations de fonctionnement ; 25 -les figures 3 et 4 sont des représentations schématiques d'un deuxième exemple d'interrupteur selon l'invention dans deux configurations de fonctionnement ; -les figures 5 et 6 sont des représentations schématiques d'un troisième exemple d'interrupteur selon l'invention dans deux configurations de 30 fonctionnement ; -les figures 7 et 8 sont des représentations schématiques d'un quatrième exemple d'interrupteur selon l'invention dans deux configurations de fonctionnement ; -la figure 9 illustre une variante du troisième exemple d'interrupteur avant 35 activation de son élément pyrotechnique ; -la figure 10 illustre une variante du quatrième exemple d'interrupteur avant activation de son élément pyrotechnique ; -la figure 11 illustre une autre variante du troisième exemple d'interrupteur avant activation de son élément pyrotechnique ; -les figures 12 et 13 sont des schémas électriques d'un exemple de source d'alimentation continue incluant un interrupteur selon le deuxième exemple, dans deux configurations de fonctionnement ; -la figure 14 est un schéma électrique d'un exemple d'alimentation 5 continue incluant un interrupteur selon le deuxième exemple ; -la figure 15 est une représentation schématique d'une variante d'un interrupteur selon le deuxième exemple ; -la figure 16 est un schéma électrique d'un exemple d'alimentation continue incluant un interrupteur selon le troisième exemple ; 10 -la figure 17 est un schéma électrique d'un exemple d'alimentation continue incluant plusieurs modules connectés en série, illustrant une continuité de service en présence d'un dysfonctionnement d'un des modules. L'invention propose un interrupteur de sécurité pour une alimentation de 15 tension continue de puissance. Un tel interrupteur comprend des première et deuxième électrodes électriquement conductrices et un élément électriquement conducteur. Initialement, un milieu isolant électriquement sépare ces électrodes entre elles, et sépare en outre au moins l'élément électriquement conducteur de la deuxième électrode. L'interrupteur comprend en outre un élément 20 pyrotechnique incluant un explosif dont l'explosion induit l'entraînement de l'élément électriquement conducteur jusqu'en contact avec la deuxième électrode et la soudure de l'élément conducteur avec la deuxième électrode pour former une liaison électriquement conductrice entre les première et deuxième électrodes. 25 En présence d'un dysfonctionnement, on peut ainsi fermer de façon fiable et durable la connexion entre les deux électrodes, afin de court-circuiter un système électrique connecté aux bornes de l'interrupteur, notamment lorsque des considérations de sécurité l'exigent. Du fait de l'énergie appliquée par l'explosion sur l'élément électriquement conducteur, celui-ci est soudé à la 30 deuxième électrode, ce qui permet d'assurer un contact électrique entre l'élément conducteur et la deuxième électrode permettant un passage de courant de grande intensité entre les première et deuxième électrodes avec des pertes réduites. La conduction entre les première et deuxième électrodes peut par exemple être garantie sans rupture, même pour des courants de court- 35 circuit d'une alimentation de tension continue de puissance. Un tel interrupteur s'avère donc particulièrement avantageux, en particulier pour la sécurisation d'alimentation de tension continue de puissance, bien que l'homme du métier ait généralement un a priori négatif concernant l'utilisation d'éléments pyrotechniques à proximité d'un composant considéré 40 comme dangereux (par exemple une alimentation de tension continue basée sur des cellules électrochimiques du type lithium ion). En pratique, le risque lié à l'explosion d'un élément pyrotechnique est bien maîtrisé, du fait de la production en masse de tels composants, en particulier pour la fabrication d'airbags. Ainsi, la quantité d'énergie dégagée par une explosion et la garantie de l'explosion sont des paramètres parfaitement maîtrisés dans des éléments pyrotechniques.

La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier exemple d'interrupteur 1 selon l'invention. L'interrupteur 1 est du type normalement ouvert entre une première électrode 11 et une deuxième électrode 12. Les électrodes 11 et 12 sont électriquement conductrices. L'électrode 11 est par exemple connectée électriquement à un connecteur 111. L'électrode 12 est par exemple connectée électriquement à un connecteur 112. Les connecteurs 111 et 112 permettent avantageusement de connecter l'interrupteur 1 dans un circuit ou aux bornes d'un système électrique. Les électrodes 11 et 12 sont ici logées dans une chambre 16. Les électrodes 11 et 12 sont fixées contre une paroi interne 161 de la chambre 16, afin d'assurer leur maintien mécanique. L'interrupteur 1 comprend en outre un élément électriquement conducteur 15. L'élément 15 est logé à l'intérieur de la chambre 16. L'élément 15 est séparé des électrodes 11 et 12 par l'intermédiaire d'un milieu isolant électriquement 162 présent dans la chambre 16. Le milieu 162 est par exemple un gaz inerte. À cet effet, l'élément 15 est maintenu écarté des électrodes 11 et 12. L'élément 15 est ici maintenu contre une paroi de la chambre 16 opposée à la paroi 161. Le milieu isolant électriquement 162 sépare également les électrodes 11 et 12 pour les isoler électriquement à l'intérieur de la chambre 16. La surface interne de la chambre 16 est isolante électriquement pour garantir l'isolation électrique entre l'électrode 11, l'électrode 12 et l'élément conducteur 15. L'interrupteur 1 présente ainsi une configuration de type normalement ouvert entre les électrodes 11 et 12, illustrée à la figure 1. L'interrupteur 1 présente ici uniquement les électrodes 11 et 12, isolées de l'élément conducteur 15 dans sa configuration d'ouverture.

L'élément 15 présente une partie à l'aplomb de la première électrode 11, et une partie à l'aplomb de la deuxième électrode 12. L'interrupteur 1 comprend en outre un élément pyrotechnique 17. L'élément pyrotechnique 17 inclut un explosif 171 accolé à l'élément conducteur 15, et un détonateur 172 configuré pour initier l'explosion de l'explosif 171. L'explosion de l'explosif 171 peut être commandée par tous moyens appropriés, par exemple par l'application d'un signal électrique sur le détonateur 172 par l'intermédiaire d'un circuit de commande 9 ou par un réchauffement global de l'explosif 171. L'explosif 171 est configuré pour que les gaz générés par son explosion propulsent l'élément 15 à travers la chambre 16 vers les électrodes 11 et 12. 40 Lors de l'explosion, les gaz générés par l'explosif 171 appliquent une pression sur l'élément 15 pour le détacher de la chambre 16, pour propulser l'élément 15 en contact à la fois avec l'électrode 11 et l'électrode 12, et pour réchauffer cet élément 15. L'élément 15 est propulsé avec une énergie suffisante pour se souder à l'électrode 11 d'une part et à l'électrode 12 d'autre part, selon la configuration illustrée à la figure 2. Le réchauffement de l'élément 15 par les gaz générés par l'explosion facilite en outre la soudure entre l'élément 15 et les électrodes 11 et 12. La conduction entre les électrodes 11 et 12 est alors assurée par l'intermédiaire de l'élément 15 et par l'intermédiaire des soudures de cet élément 15 aux électrodes 11 et 12. L'interrupteur 1 présente alors une configuration fermée fiable et durable entre les électrodes 11 et 12. Les électrodes 11 et 12 ainsi que l'élément 15 comprennent avantageusement des matériaux métalliques. Le matériau métallique de l'élément 15 entre en contact avec les matériaux métalliques des électrodes 11 et 12 pour former des soudures lors de l'explosion de l'explosif 171.

Une pression directe des gaz de l'explosion sur l'élément 15 favorise le réchauffement de celui-ci, sa déformation au contact de l'électrode 12 et sa propulsion à une vitesse supersonique. Une telle propulsion favorise également la soudure entre deux métaux différents, par exemple lorsque du cuivre est utilisé pour former l'élément 15 et de l'aluminium est utilisé pour former l'électrode 12 (ou vice-versa). Un explosif à explosion rapide peut propulser l'élément 15 à une vitesse de l'ordre de 7500m/s, un explosif à explosion lente pouvant propulser l'élément 15 à une vitesse typiquement comprise entre 1500 et 2000m/s. Un tel type de soudure est notamment détaillé dans le brevet US3590877 en vue de réparer des tubes d'échangeurs thermiques. Le brevet EP0381880 fournit également des règles de dimensionnement d'une quantité d'explosif à utiliser en fonction de la masse de l'élément à souder par projection, en particulier pour un explosif à base de nitroguanidine.

En utilisant des éléments pyrotechniques diffusés pour la fabrication d'airbag, des essais ont montré que 25 à 30% de l'énergie de l'explosion était transférée en énergie cinétique sur l'élément 15. En déterminant l'énergie nécessaire pour réaliser une soudure entre l'élément 15 et l'électrode 12, on pourra aisément déterminer la quantité d'explosif 171 à inclure dans l'élément pyrotechnique 17. La figure 3 est une vue en coupe schématique d'un deuxième exemple d'interrupteur 1 selon l'invention. L'interrupteur 1 est également du type normalement ouvert entre une première électrode 11 et une deuxième électrode 12. L'interrupteur 1 de ce deuxième exemple reprend les caractéristiques de l'interrupteur du premier exemple et ne diffère dans sa configuration d'ouverture que par le fait que l'élément 15 est relié électriquement à l'électrode 11 et est fixé mécaniquement à cette électrode 11. Pour favoriser le contact électrique entre l'élément 15 et l'électrode 11 et la résistance mécanique de leur liaison, l'électrode 11 et l'élément 15 sont avantageusement formés d'un seul tenant. A la figure 3, l'interrupteur 1 est illustré dans sa configuration de connexion normalement ouverte entre les électrodes 11 et 12. L'explosif 171 est configuré pour que les gaz générés par son explosion propulsent une extrémité de l'élément 15 à travers la chambre 16 vers l'électrode 12. Cette extrémité est initialement à l'aplomb de l'électrode 12. Lors de l'explosion, les gaz générés par l'explosif 171 appliquent une pression sur cette extrémité de l'élément 15 pour la propulser en contact avec l'électrode 12 et pour réchauffer cet élément 15. L'élément 15 est propulsé avec une énergie suffisante pour se souder à l'électrode 12, selon la configuration illustrée à la figure 4. Le réchauffement de l'élément 15 par les gaz générés par l'explosion facilite en outre la soudure entre l'élément 15 et l'électrode 12. La conduction entre les électrodes 11 et 12 est alors assurée par l'intermédiaire de l'élément 15, de sa connexion à l'électrode 11 et par l'intermédiaire de ses soudures avec l'électrode 12. L'élément 15 peut également accroître sa surface de liaison avec l'électrode 11 et former des soudures avec cette électrode 11 lors de l'explosion de l'explosif 171. La figure 5 est une vue en coupe schématique d'un troisième exemple d'interrupteur 1 selon l'invention. L'interrupteur 1 est ici un inverseur : -l'interrupteur 1 a une fonction d'interrupteur normalement ouvert entre 25 une première électrode 11 et une deuxième électrode 12 ; -l'interrupteur 1 a une fonction d'interrupteur normalement fermé entre la première électrode 11 et une troisième électrode 13. Les électrodes 11 et 12 sont électriquement conductrices. L'électrode 11 est par exemple connectée électriquement à un connecteur 111. L'électrode 12 30 est par exemple connectée électriquement à un connecteur 112. L'électrode 13 est par exemple connectée électriquement à un connecteur 113. Les électrodes 11 à 13 sont ici logées dans une chambre 16. Les électrodes 11 et 12 sont fixées contre une paroi interne 161 de la chambre 16, afin d'assurer leur maintien mécanique. L'électrode 13 est fixée contre une paroi 35 interne de la chambre 16, opposée à la paroi 161. L'interrupteur 1 comprend en outre un élément électriquement conducteur 15. L'élément 15 est logé à l'intérieur de la chambre 16. L'élément 15 est séparé de l'électrode 12 par l'intermédiaire d'un milieu isolant électriquement 162 présent dans la chambre 16. À cet effet, l'élément 15 est maintenu écarté de l'électrode 12. L'élément 15 40 est ici maintenu contre la paroi de la chambre 16 opposée à la paroi 161. Le milieu isolant électriquement 162 sépare également les électrodes 11 et 12 pour les isoler électriquement à l'intérieur de la chambre 16. La surface interne de la chambre 16 est isolante électriquement pour garantir l'isolation électrique entre l'électrode 11 et l'électrode 12, entre l'électrode 13 et l'électrode 12, et entre l'élément conducteur 15 et l'électrode 12. L'interrupteur 1 présente ainsi une configuration de type normalement ouvert entre les électrodes 11 et 12, illustrée à la figure 5. L'élément 15 est relié électriquement à l'électrode 11 et est fixé mécaniquement à cette électrode 11. Pour favoriser le contact électrique entre l'élément 15 et l'électrode 11 et la résistance mécanique de leur liaison, l'électrode 11 et l'élément 15 sont avantageusement formés d'un seul tenant. L'élément 15 est en outre relié électriquement à l'électrode 13 et est fixé mécaniquement à cette électrode 13. L'interrupteur 1 présente ainsi une configuration de type normalement fermé entre les électrodes 11 et 13, illustrée à la figure 5.

L'élément 15 présente une extrémité à l'aplomb de l'électrode 12. L'interrupteur 1 comprend en outre un élément pyrotechnique 17. L'élément pyrotechnique 17 inclut un explosif 171 accolé à l'élément conducteur 15, et un détonateur 172 configuré pour initier l'explosion de l'explosif 171. L'explosion de l'explosif 171 peut être commandée par tous moyens appropriés, par exemple par l'application d'un signal électrique sur le détonateur 172 par l'intermédiaire d'un circuit de commande 9. L'explosif 171 est configuré pour que les gaz générés par son explosion rompent la liaison entre une extrémité de l'élément 15 et l'électrode 13. Dès lors, la connexion entre l'électrode 11 et l'électrode 13 est ouverte. La connexion entre les électrodes 12 et 13 reste également ouverte. Les gaz générés par l'explosion de l'explosif 171 propulsent en outre cette extrémité de l'élément 15 à travers la chambre 16 vers l'électrode 12. Lors de l'explosion, les gaz générés par l'explosif 171 appliquent une pression sur cette extrémité de l'élément 15 pour la propulser en contact avec l'électrode 12 et pour réchauffer cet élément 15. L'élément 15 est propulsé avec une énergie suffisante pour se souder à l'électrode 12, selon la configuration illustrée à la figure 6. Le réchauffement de l'élément 15 par les gaz générés par l'explosion facilite en outre la soudure entre l'élément 15 et l'électrode 12. La conduction entre les électrodes 11 et 12 est alors assurée par l'intermédiaire de l'élément 15, de sa connexion à l'électrode 11 et par l'intermédiaire de ses soudures avec l'électrode 12. L'élément 15 peut également accroître sa surface de liaison avec l'électrode 11 et former des soudures avec cette électrode 11 lors de l'explosion de l'explosif 171.

La figure 7 est une vue en coupe schématique d'un quatrième exemple d'interrupteur 1 selon l'invention. L'interrupteur 1 est du type normalement ouvert entre une première électrode 11 et une deuxième électrode 12 et du type normalement fermé entre une troisième électrode 13 et une quatrième électrode 14. Les électrodes 11, 12, 13 et 14 sont électriquement conductrices. L'électrode 11 est par exemple connectée électriquement à un connecteur 111. 5 L'électrode 12 est par exemple connectée électriquement à un connecteur 112. L'électrode 13 est par exemple connectée électriquement à un connecteur 113. L'électrode 14 est par exemple connectée électriquement à un connecteur 114. Les électrodes 11 à 14 sont logées dans une chambre 16. Les électrodes 11 et 12 sont fixées contre une paroi interne 161 de la chambre 16, afin 10 d'assurer leur maintien mécanique. Les électrodes 13 et 14 sont fixées contre une paroi interne de la chambre 16, afin d'assurer leur maintien mécanique, cette paroi étant opposée à la paroi 161. L'interrupteur 1 comprend en outre un élément électriquement conducteur 15. L'élément 15 est logé à l'intérieur de la chambre 16. L'élément 15 est séparé 15 des électrodes 11 et 12 par l'intermédiaire d'un milieu isolant électriquement 162 présent dans la chambre 16. À cet effet, l'élément 15 est maintenu écarté des électrodes 11 et 12. L'élément 15 est ici fixé aux électrodes 13 et 14 et connecte électriquement les électrodes 13 et 14. L'interrupteur 1 présente ainsi une configuration de type normalement fermé entre les électrodes 13 et 14, illustrée 20 à la figure 7. Le milieu isolant électriquement 162 sépare également les électrodes 11 et 12 pour les isoler électriquement à l'intérieur de la chambre 16. Le milieu isolant 162 sépare également les électrodes 11 et 12 des électrodes 13 et 14. La surface interne de la chambre 16 est isolante électriquement pour garantir 25 l'isolation électrique entre l'électrode 11 et l'électrode 12 l'une de l'autre, et de l'élément conducteur 15, de l'électrode 13 et de l'électrode 14. L'interrupteur 1 présente ainsi une configuration de type normalement ouvert entre les électrodes 11 et 12, illustrée à la figure 7. L'élément 15 présente une partie à l'aplomb de la première électrode 11, 30 et une partie à l'aplomb de la deuxième électrode 12. L'interrupteur 1 comprend en outre un élément pyrotechnique 17. L'élément pyrotechnique 17 inclut un explosif 171 accolé à l'élément conducteur 15, et un détonateur 172 configuré pour initier l'explosion de l'explosif 171. L'explosion de l'explosif 171 peut être commandée par tous moyens appropriés, par exemple par l'application d'un 35 signal électrique sur le détonateur 172 par l'intermédiaire d'un circuit de commande 9. L'explosif 171 est configuré pour que les gaz générés par son explosion détachent l'élément 15 des électrodes 13 et 14, et propulsent l'élément 15 à travers la chambre 16 vers les électrodes 11 et 12. Lors de l'explosion, les gaz 40 générés par l'explosif 171 appliquent une pression sur l'élément 15 pour le détacher des électrodes 13 et 14, pour propulser l'élément 15 en contact à la fois avec l'électrode 11 et l'électrode 12, et pour réchauffer cet élément 15. L'élément 15 est propulsé avec une énergie suffisante pour se souder à l'électrode 11 d'une part et à l'électrode 12 d'autre part, selon la configuration illustrée à la figure 8. Le réchauffement de l'élément 15 par les gaz générés par l'explosion facilite en outre la soudure entre l'élément 15 et les électrodes 11 et 12. La conduction entre les électrodes 11 et 12 est alors assurée par l'intermédiaire de l'élément 15 et par l'intermédiaire des soudures de cet élément 15 aux électrodes 11 et 12. L'interrupteur 1 présente alors une configuration fermée fiable et durable entre les électrodes 11 et 12. L'interrupteur 1 présente alors une configuration ouverte entre les électrodes 13 et 14 (alors séparées par le milieu 162), entre les électrodes 11 et 13, entre les électrodes 11 et 14, entre les électrodes 12 et 13 et entre les électrodes 12 et 14.

La figure 9 est une vue en coupe schématique d'une variante du troisième exemple d'interrupteur 1 avant l'explosion de l'explosif 171. Pour faciliter la rupture entre l'élément 15 et l'électrode 13 lors de l'explosion : -l'élément 15 et l'électrode 13 sont reliés par une jonction 151 électriquement conductrice ; -l'élément 15, l'électrode 13 et la jonction 151 sont formés d'un seul tenant ; -la section transversale de la jonction 151 est inférieure à la section transversale de l'électrode 13 et à la section transversale de l'élément 15. Pour garantir la rupture du contact électrique entre l'élément 15 et l'électrode 13 lors de l'explosion, l'effort de rupture de la liaison 151 est inférieur à la résistance mécanique de la fixation entre l'électrode 13 et la chambre 16. Pour faciliter le pivotement de l'élément 15 par rapport à l'électrode 11 lors de l'explosion : -l'élément 15 et l'électrode 11 sont reliés par une jonction 152 30 électriquement conductrices ; -l'élément 15, l'électrode 11 et la jonction 152 sont formés d'un seul tenant , -la section transversale de la jonction 152 est inférieure à la section transversale de l'électrode 11 et à la section transversale de l'élément 15. 35 La figure 10 est une vue en coupe schématique d'une variante du quatrième exemple d'interrupteur 1 avant l'explosion de l'explosif 171. Pour faciliter la rupture entre l'élément 15 et l'électrode 13 lors de l'explosion : 40 -l'élément 15 et l'électrode 13 sont reliés par une jonction 151 électriquement conductrice ; -l'élément 15, l'électrode 13 et la jonction 151 sont formés d'un seul tenant ; -la section transversale de la jonction 151 est inférieure à la section transversale de l'électrode 13 et à la section transversale de l'élément 15. Pour garantir la rupture du contact électrique entre l'élément 15 et l'électrode 13 lors de l'explosion, l'effort de rupture de la liaison 151 est inférieur à la résistance mécanique de la fixation entre l'électrode 13 et la chambre 16. Pour faciliter la rupture entre l'élément 15 et l'électrode 14 lors de l'explosion : -l'élément 15 et l'électrode 14 sont reliés par une jonction 153 électriquement conductrice ; -l'élément 15, l'électrode 14 et la jonction 153 sont formés d'un seul tenant , -la section transversale de la jonction 153 est inférieure à la section transversale de l'électrode 14 et à la section transversale de l'élément 15. Pour garantir la rupture du contact électrique entre l'élément 15 et l'électrode 14 lors de l'explosion, l'effort de rupture de la liaison 153 est inférieur à la résistance mécanique de la fixation entre l'électrode 14 et la chambre 16.

La figure 11 est une vue en coupe schématique d'une autre variante du troisième exemple d'interrupteur 1 selon l'invention. L'électrode 11 est formée par l'extrémité d'un câble métallique. L'électrode 13 est également formée par l'extrémité d'un câble métallique. Les extrémités de ces câbles métalliques sont alignées. L'élément 15 est fixé d'une part à l'électrode 11 et d'autre part à l'électrode 13. L'élément 15 relie électriquement électrode 11 et l'électrode 13. Une cavité est ménagée à l'intérieur de l'élément 15. La cavité contient l'explosif 171. La section de la cavité est avantageusement supérieure au niveau de la jonction entre l'élément 15 et l'électrode 13, par rapport à la section de la cavité au niveau de la jonction entre l'élément 15 et l'électrode 11. Ainsi, lors de l'explosion, une continuité de matière est conservée entre l'élément 15 et l'électrode 11, tandis qu'une rupture de matière est obtenue entre l'élément 15 et l'électrode 13. L'électrode 12 inclut un manchon électriquement conducteur entourant l'élément 15. Le manchon de l'électrode 12 est séparé de l'élément 15 par un espace annulaire. L'espace annulaire forme également une séparation entre les électrodes 11 et 13. Les électrodes 11 et 13 sont avantageusement fixées à l'intérieur de plots isolant 18. Les plots isolants 18 isolent électriquement les électrodes 11 et 13 par rapport à l'électrode 12. Lors de l'explosion de l'explosif 171, une rupture est réalisée entre 40 l'élément 15 et l'électrode 13 pour ouvrir la connexion entre l'électrode 11 et l'électrode 13. L'élément 15 est déformé dans l'espace annulaire jusqu'à venir en contact avec le manchon de l'électrode 12. La connexion électrique entre l'électrode 11 et l'électrode 12 est ainsi fermée. L'électrode 12 et l'électrode 13 restent alors isolées électriquement par l'intermédiaire d'un plot 18 et d'un milieu isolant 162 présent dans l'espace annulaire.

Pour un courant nominal de 200A, des câbles métalliques de cuivre pourront présenter une section de 70mm2. L'élément 15 pourra être dimensionné pour garantir une surface de soudure équivalente avec le manchon de l'électrode 12.

Les figures 12 et 13 sont des schémas électriques d'une application du deuxième exemple d'interrupteur selon l'invention, dans différents modes de fonctionnement. Un système d'alimentation 3 en tension continue de puissance présente des première et deuxième bornes de sortie 31 et 32. Un interrupteur 41 selon le premier exemple présente son électrode 11 connectée à la première borne 31 et son électrode 12 connectée à la deuxième borne 32. L'alimentation 3 inclut en outre une source de tension continue de puissance 2, en l'occurrence une batterie d'accumulateurs électrochimiques. La source 2 présente des premier et deuxième pôles 21 et 22. Le premier pôle 21 est connecté à la première électrode 11 et à la première borne 31 par l'intermédiaire d'un interrupteur 42. Entre les bornes 31 et 32, le système d'alimentation 3 comprend deux branches en parallèle : -une première branche dans laquelle l'interrupteur 42 et la source 2 sont connectés en série ; -une deuxième branche dans laquelle la conduction est conditionnée par l'interrupteur 41. L'interrupteur 41 est du type normalement ouvert. L'interrupteur 42 peut être sélectivement ouvert ou fermé par l'intermédiaire d'un circuit de commande non illustré.

En fonctionnement normal, lorsqu'on souhaite appliquer la tension de la source 2 entre les bornes 31 et 32, l'interrupteur 41 est maintenu ouvert et l'interrupteur 42 est maintenu fermé, comme illustré à la figure 12. En cas de dysfonctionnement, par exemple si une température excessive est mesurée au niveau de la source 2 (par exemple une température proche de la température d'emballement thermique d'un accumulateur électrochimique) ou au niveau de la connectique, l'explosion de l'explosif de l'élément pyrotechnique de l'interrupteur 41 est commandée. Ainsi, l'interrupteur 41 se ferme et on forme ainsi un court-circuit entre les bornes 31 et 32, ce qui permet de maintenir une conduction entre ces bornes. Par ailleurs, l'interrupteur 42 est ouvert et la liaison entre la borne 31 et le pôle 21 est donc rompue, de sorte que la source 2 ne peut plus débiter de courant.

La figure 14 est un schéma électrique d'une application du deuxième exemple d'interrupteur l'invention, dans un mode de fonctionnement normal. Par rapport au système d'alimentation de la figure 12, l'interrupteur 42 est remplacé par un fusible 43. Ainsi, entre les bornes 31 et 32, le système d'alimentation 3 comprend deux branches en parallèle : -une première branche dans laquelle le fusible 43 et la source 2 sont connectés en série ; -une deuxième branche dans laquelle la conduction est conditionnée par 10 l'interrupteur 41. L'interrupteur 41 étant du type normalement ouvert, en fonctionnement normal, la tension entre les pôles 21 et 22 de la source 2 est appliquée entre les bornes 31 et 32. Lors d'un dysfonctionnement conduisant à un courant débité par la 15 source 2 excessif, la fermeture de l'interrupteur 41 est commandée par une explosion de l'explosif 171 et le fusible 43 fond pour ouvrir la connexion entre le pôle 21 et la borne 31. La figure 15 est une représentation schématique d'une variante 20 d'interrupteur 41 selon le deuxième exemple. Dans l'application à un système d'alimentation tel qu'illustré à la figure 14, il est souhaitable que l'échauffement du fusible 43 lié à un éventuel courant de court-circuit de la source 2 soit utilisé pour déclencher l'explosion de l'explosif 171. Ainsi, un échauffement du fusible 43 permet automatiquement de réaliser la fermeture de l'interrupteur 41. À cet 25 effet, un pont thermique est formé entre le fusible 43 et l'explosif 171 de sorte que le fusible 43 forme un détonateur de l'explosif 171 lors de son échauffement. Un pont thermique entre le fusible 43 et l'explosif 171 peut par exemple être réalisé en plaçant le fusible 43 en contact avec un boîtier thermiquement conducteur et contenant l'explosif 171. En fonction de 30 l'amplitude et de la durée du courant de court-circuit, le fusible 43 finit par s'ouvrir pour isoler le pôle 21 de la borne 31. Pour obtenir un tel déclenchement automatique, le fusible 43 est avantageusement dimensionné de la façon suivante. En désignant par Iccmax le courant de court-circuit maximal débité par la source de tension continue 2, le 35 fusible 43 est dimensionné pour rester fermé lorsqu'il est traversé par ce courant Iccmax pendant une durée suffisante pour que son échauffement initie l'explosion de l'explosif 171. La figure 16 est un schéma électrique d'une application du troisième 40 exemple d'interrupteur selon l'invention. Le pôle 21 de la source de tension continue 2 est connecté à la troisième électrode 13 de l'interrupteur 1. La borne 31 du système 3 est connectée à la première électrode 11 de l'interrupteur 1. La deuxième électrode 12 est connectée au pôle 22 et à la borne 32. Comme détaillé auparavant, la conduction entre l'électrode 11 et l'électrode 13 est du type normalement fermé et la connexion entre l'électrode 11 et l'électrode 12 est du type normalement ouvert. Ainsi, en fonctionnement normal, la différence de potentiel entre les pôles 21 et 22 est appliquée entre les bornes 31 et 32. Lors d'un dysfonctionnement, l'explosif 171 ouvre la connexion entre l'électrode 11 et l'électrode 13 et ferme la connexion entre l'électrode 11 et l'électrode 12. Ainsi, le pôle 21 est déconnecté de la borne 31 et un court-circuit est formé entre les bornes 31 et 32. Cette variante permet d'éviter les pertes de conduction d'un interrupteur semiconducteur entre les électrodes 11 et 13 en fonctionnement normal. Un système d'alimentation 31 est illustré à la figure 17. Ce système 31 comprend plusieurs systèmes 3 détaillés en référence à la figure 16 connectés en série. Ces systèmes 3 comprennent respectivement des sources de tension continue 201, 202 et 203. Du fait d'un dysfonctionnement au niveau de la source 201, la connexion entre l'électrode 11 et l'électrode 13 de l'interrupteur 1 est ouverte et la connexion entre l'électrode 11 et l'électrode 12 de cet interrupteur 1 est fermée. Les bornes 31 et 32 sont donc court-circuitées. En l'absence de dysfonctionnement au niveau des sources 202 et 203, leur système 3 reste en mode de fonctionnement normal. Du fait de la qualité de la conduction à travers l'interrupteur 1, un courant de forte intensité peut traverser cet interrupteur. Par conséquent, les sources 202 et 203 peuvent continuer à débiter du courant. Le système 31 permet ainsi une continuité de service, particulièrement utile lorsque le système 31 alimente une motorisation de véhicule. Une continuité de service identique est obtenue en connectant en série des systèmes 3 tels que détaillés en référence aux figures 12 et 14.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Interrupteur (1), caractérisé en ce qu'il comprend : -des première et deuxième électrodes (11,12) électriquement conductrices ; -un élément électriquement conducteur (15) ; -un milieu isolant électriquement (162) séparant les première et deuxième électrodes et séparant l'élément électriquement conducteur de la deuxième électrode ; -un élément pyrotechnique (17) incluant un explosif (171), l'explosion de cet explosif induisant l'entraînement de l'élément électriquement conducteur (15) jusqu'en contact avec la deuxième électrode (12) et la soudure de l'élément conducteur avec la deuxième électrode de façon à former une liaison électriquement conductrice entre les première et deuxième électrodes.
2. 2. Interrupteur (1) selon la revendication 1, dans lequel la deuxième électrode (12) et l'élément électriquement conducteur (15) comprennent des matériaux métalliques respectifs entrant en contact et se soudant lors de l'explosion dudit explosif.
3. 3. Interrupteur (1) selon la revendication 1 ou 2, comprenant une chambre (16) : -dans laquelle se déverse le gaz sous pression produit par l'explosion dudit explosif (171) ; -dans laquelle ledit élément électriquement conducteur (15) est disposé de façon à être exposé au gaz sous pression produit par l'explosion dudit explosif. 25
4. 4. Interrupteur (1) selon la revendication 3, dans lequel ladite deuxième électrode (12) est fixée contre une paroi interne (161) de ladite chambre.
5. 5. Interrupteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans 30 lequel ledit milieu isolant (162) électriquement sépare l'élément électriquement conducteur (15) de la première électrode (11), et dans lequel l'explosion dudit explosif (171) induit l'entraînement de l'élément électriquement conducteur jusqu'en contact avec la première électrode et la soudure de l'élément conducteur avec la première électrode de façon à 35 former la liaison électriquement conductrice entre les première et deuxième électrodes (11,12).
6. 6. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'élément électriquement conducteur (15) et la première électrode (11) sont 40 formés d'un seul tenant.
7. 7. Interrupteur selon la revendication 6, comprenant en outre une troisième électrode (13) en contact électrique avec l'élément électriquement conducteur (15), ladite troisième électrode étant séparée de la deuxième électrode par ledit milieu isolant (162), l'explosion dudit explosif induit l'entraînement de l'élément électriquement conducteur de façon à séparer ledit élément conducteur de ladite troisième électrode par ledit milieu isolant.
8. 8. Interrupteur selon la revendication 7, dans lequel la troisième électrode (13), l'élément électriquement conducteur (15) et une jonction électriquement conductrice (151) entre la troisième électrode et l'élément électriquement conducteur sont formés d'un seul tenant, la jonction électriquement conductrice présentant une section transversale inférieure à la section transversale de l'élément électriquement conducteur et à la section transversale de la troisième électrode.
9. 9. Interrupteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, dans lequel : -la première électrode est formée de l'extrémité d'un premier câble métallique ; -la troisième électrode est formée de l'extrémité d'un deuxième câble métallique ; -l'élément électriquement conducteur raccorde les première et troisième électrodes et présente une cavité dans laquelle l'explosif est logé ; -la deuxième électrode inclut un manchon électriquement conducteur entourant l'élément électriquement conducteur et séparé de l'élément électriquement conducteur par l'intermédiaire d'un espace annulaire.
10. 10. Système d'alimentation en tension continue (3), comprenant des première et deuxième bornes de sortie (31,32) : -un interrupteur (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dont la première électrode (11) est connectée à la première borne (31) et dont la deuxième électrode (12) est connectée à la deuxième borne (32) ; -une source de tension continue de puissance (2) appliquant une différence de potentiel entre des premier et deuxième pôles (21, 22), le premier pôle étant connecté à la première borne du système, le deuxième pôle étant connecté à la deuxième borne.
11. 11.Système d'alimentation en tension continue (3) selon la revendication 10, comprenant en outre un fusible (43) par l'intermédiaire duquel le premier pôle (21) de la source de tension continue (2) est connecté à la première électrode (11) et à la première borne (31).
12. 12. Système d'alimentation en tension continue (3) selon la revendication 11, présentant un pont thermique entre ledit fusible (43) et l'explosif (171), desorte que l'échauffement dudit fusible forme un détonateur (172) initiant l'explosion de l'explosif.
13. 13.Système d'alimentation en tension continue (3) selon la revendication 12, dans lequel ladite source de tension continue (2) présente un courant de court-circuit maximal Iccmax, et dans lequel ledit fusible est dimensionné pour rester fermé lorsqu'il est traversé par Iccmax pendant une durée suffisante pour que son échauffement initie l'explosion de l'explosif (171).
14. 14.Système d'alimentation en tension continue (3) selon la revendication 10, dans lequel ledit interrupteur (1) est un interrupteur selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, dont la première électrode (11) et la première borne (31) sont connectées au premier pôle (21) par l'intermédiaire dudit élément électriquement conducteur (15) et de la troisième électrode (13).
15. 15.Système d'alimentation en tension continue selon l'une quelconque des revendications 10 à 14, comprenant en outre un circuit de commande (9), ledit élément pyrotechnique (17) comprenant en outre un détonateur (172) initiant l'explosion de l'explosif en réponse à un signal appliqué par le circuit de commande.