FR3078591A1 - Prise de charge et procede de montage d'une telle prise sur un cable electrique - Google Patents
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Abstract
Prise de charge pour câble électrique comportant au moins deux bornes et au moins un composant électronique (14) monté sur un circuit électrique (11), par exemple de type circuit imprimé. Le circuit électrique (11) comporte au moins deux zones de contact électrique (16) pour établir une connexion électrique par mise en contact des deux zones de contact (16) chacune respectivement avec une borne. Procédé de montage d'une prise de charge sur un câble électrique dans lequel on place un circuit électrique (11), sur lequel est monté au moins un composant électronique (14), dans le boîtier de la prise de charge, en mettant en contact électrique deux zones de contact (16) du circuit électrique (11) chacune respectivement avec une borne.
Description
Prise de charge et procédé de montage d’une telle prise sur un câble électrique [001] L’invention concerne le domaine des véhicules automobiles. Et notamment, mais pas exclusivement, le domaine des prises de charges électrique pour véhicules automobiles électriques ou hybrides.
[002] Dans les véhicules automobiles et notamment les véhicules électriques ou hybrides rechargeables, les batteries du véhicule sont rechargées à l’aide d’un câble Ainsi, comme représenté schématiquement sur la Fig. 1, les véhicules électriques ou hybrides rechargeables 100 peuvent comprendre une embase de connecteur 200 sur laquelle peut être branchée une prise de charge 300 alimentée par une station de charge électrique 400, via un câble 500. Cette prise de charge 300 permet alors de charger une batterie ou plusieurs batteries montées dans le véhicule 100.
[003] L’invention concerne plus particulièrement une telle prise de charge. Une prise de charge comporte un boîtier et des éléments de couplage électrique reliés électriquement à des fils électriques constitutifs du câble électrique. Dans ce document, on désigne par « élément de couplage électrique », un contact ou une borne électrique mâle (broche ou fiche) ou femelle (clip ou alvéole).
[004] Le respect de certaines normes, telles que IEC 62196-2 et GBT 20234.2, requiert de connecter un ou plusieurs composants électroniques, par exemple de type résistance, entre certaines voies du câble et plus particulièrement au niveau de la prise de charge destinée à être branchée sur le véhicule et/ou de la prise destinée à être branchée sur la station de charge.
[005] Par ailleurs, les câbles munis de leur(s) prise de charge doivent pouvoir être utilisés en extérieur et il est nécessaire d’assurer un certain niveau d’étanchéité, en particulier au niveau des parties des fils conducteurs dénudées destinées à être connecter aux éléments de couplage électrique et/ou aux composants électroniques mentionnés ci-dessus.
[006] Ainsi, selon l’art antérieur, les composants électroniques placés dans une zone non-étanche de la prise de charge, sont reliés et soudés directement à des fils électriques constitutifs d’un câble de recharge avant d’être recouverts d’un manchon en gaine thermo-rétractable pour assurer l’isolation électrique et l’étanchéité des liaisons entre fils et composants électroniques.
[007] Ce type de montage de l’art antérieur présente un certain nombre d’inconvénients. Par exemple, il nécessite de relativement nombreuses opérations de la part des opérateurs câbleurs, dont certaines ne sont pas, ou pas aisément, automatisables. De plus, l’utilisation de gaines thermo-rétractables est dépendante de la section des câbles et demande donc un référencement et un approvisionnement plus complexe des éléments constitutifs de la prise. En outre, les gaines thermo-rétractables peuvent être endommagées si les fils sont courbés ou pliés.
[008] Un but de l’invention est de palier au moins partiellement l’un de ces inconvénients de l’art antérieur.
[009] A cette fin, il est prévu selon l’invention, une prise de charge pour câble électrique. Cette prise de charge comporte au moins deux éléments de couplage électrique reliés électriquement à des fils électriques constitutifs du câble électrique. Elle comporte en outre au moins un composant électronique monté sur un circuit électrique. Ce circuit électrique comporte au moins deux zones de contact électrique pour établir une connexion électrique, chacune respectivement avec un élément de couplage électrique.
[010] Dans ce document, on désigne par « zone de contact électrique », une zone du circuit électrique ayant une surface conductrice adaptée pour établir un contact électrique (en un ou plusieurs points de contact) avec une surface conductrice d’un élément de couplage électrique, pour une conduction électrique entre le circuit électrique et cet élément de couplage électrique. Autrement dit, la connexion électrique entre une zone de contact électrique du circuit électrique et un élément de couplage électrique est établie en juxtaposant et en mettant en contact deux surfaces conductrices placées chacune respectivement sur le circuit électrique et sur un élément de couplage électrique. Il ne s’agit pas d’une connexion électrique entre le circuit électrique et un élément de couplage électrique par soudure ou sertissage par exemple.
[011] Ainsi, grâce à l’invention on dispose un composant électronique (une résistance en général) sur un circuit électrique qui fournit un support. Celui-ci peut être monté mécaniquement dans la prise. En outre, le circuit électrique permet d’établir une connexion avec les éléments de couplage électrique, par simple contact, sans soudure. Ceci facilite et simplifie les opérations de montage et de câblage de la prise de charge.
[012] La prise de charge comporte éventuellement l’une et/ou l’autre des caractéristiques suivantes considérées indépendamment l’une de l’autre ou en combinaison d’une ou plusieurs autres :
- chaque zone de contact électrique est en contact électrique avec un élément de couplage électrique en au moins deux points de contact ;
- chaque zone de contact électrique en contact électrique avec un élément de couplage électrique est revêtue d’un alliage comprenant de l’argent ou de l’étain ;
- elle comporte un boîtier ayant une zone étanche dans laquelle est placé le circuit électrique ;
- le circuit électrique comporte un support rigide en forme de plaque avec deux faces principales essentiellement parallèles délimitées par un bord périphérique ;
- le support comporte au moins deux encoches au niveau desquelles le bord périphérique comporte un élément conducteur adapté pour établir au moins un point de contact avec un élément de couplage électrique, ces encoches étant ouvertes dans le même sens ;
- les éléments de couplage électrique comportent une zone formée par décolletage et chaque zone de contact électrique du circuit électrique est mise en contact avec cette zone formée par décolletage.
[013] Selon un autre aspect l’invention concerne un procédé de montage d’une prise de charge sur un câble électrique comprenant la fourniture
- d’un boîtier de prise de charge,
- d’un câble comportant au moins deux fils électriques, et
- d’au moins deux éléments de couplage électrique, dans lequel on relie électriquement lesdits au moins deux éléments de couplage électrique à une extrémité d’un fil électrique.
Ce procédé comporte en outre une opération consistant à placer dans le boîtier, un circuit électrique sur lequel est monté au moins un composant électronique, en mettant en contact électrique le circuit électrique avec un au moins deux éléments de couplage électrique.
[014] Ce procédé comporte éventuellement l’une et/ou l’autre des caractéristiques suivantes considérées indépendamment l’une de l’autre ou en combinaison d’une ou plusieurs autres :
- le boîtier comporte une zone étanche et le circuit électrique est placé dans cette zone étanche ;
- le circuit électrique comporte un support rigide en forme de plaque avec deux faces principales essentiellement parallèles délimitées par un bord périphérique, le support comportant au moins deux encoches au niveau desquelles le bord périphérique comporte un élément conducteur adapté pour établir au moins un point de contact avec un élément de couplage électrique, et le procédé comporte une opération consistant à insérer le circuit électrique dans le boîtier, en plaçant un élément de couplage électrique dans chacune des encoches au contact de l’élément conducteur ;
- le circuit électrique est connecté entre un élément de couplage électrique correspondant à un conducteur de protection et un élément de couplage correspondant à un conducteur de détection de connexion.
[015] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit ainsi que sur les dessins annexés. Sur ces dessins :
- la figure 1 représente schématiquement un véhicule électrique ou hybride rechargeable alimenté à l’aide d’une prise de charge ;
- la figure 2 représente schématiquement en perspective et de manière éclatée un exemple de mode de réalisation d’une prise de charge selon l’invention ;
- la figure 3 représente schématiquement en perspective un exemple de circuit électrique adapté pour être monté dans la prise de charge représentée, par exemple, sur la figure 6 ;
- la figure 4 représente schématiquement en perspective un détail d’une zone de contact du circuit électrique représenté sur la figure 3 ;
- la figure 5 représente schématiquement en perspective la zone de contact de la figure 4 dans laquelle un élément de couplage électrique est inséré ;
- la figure 6 montre schématiquement en vue de face (selon la direction longitudinale des contacts) partiellement arrachée un exemple d’interface pour une prise de charge selon l’invention, munie d’un circuit électrique tel que celui représenté sur les figures 3 à 5 ;
- la figure 7 représente schématiquement en perspective un autre exemple de circuit électrique adapté pour être monté dans une prise de charge selon l’invention ;
- la figure 8 représente schématiquement, en vue arrière (selon la direction longitudinale des contacts), une portion d’un autre exemple de prise de charge selon l’invention, dans laquelle est monté le circuit électrique de la figure 7 ;
- la figure 9 représente en vue arrière (selon la direction longitudinale des contacts) un autre exemple d’interface pour une prise de charge selon l’invention, dans laquelle est monté un autre exemple de circuit électrique ;
- la figure 10 représente schématiquement, vue de dessus (selon une direction perpendiculaire à la direction longitudinale des contacts), une portion de l’exemple de prise de charge de la figure 7 ;
- la figure 11 représente schématiquement en perspective un autre exemple de circuit électrique adapté pour être monté sur une prise de charge ayant une interface du type de celle représentée sur la figure 3.
[016] Sur les figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.
[017] Un premier exemple de mode de réalisation d’une prise de charge 1 conforme à l’invention est décrit ci-dessous en relation avec la figure 3.
[018] Selon ce mode de réalisation la prise de charge 300 comporte un boîtier 1, un porte-contacts 2, des contacts ou bornes (aussi nommés dans ce document éléments de couplage électrique) 3, une grille arrière 4 et un manchon 5. Il comporte également d’autres éléments connus de l’homme du métier et dont la description ne sera donc pas détaillée. Selon cet exemple, il s’agit d’une prise de charge de type 2 avec des contacts 3 de type femelle. Selon cet exemple illustré par la figure 2, ces contacts femelles sont usinés par décolletage et alésage.
[019] Les contacts 3 sont reliés à des fils 6 rassemblés en un câble unique 500.
[020] Le boîtier 1 comprend deux éléments de boîtier 7, prenant la forme ici de deux demi-coquilles réalisées par moulage d’une matière plastique électriquement isolante. Lorsque ces deux éléments de boîtier 7 sont fixés l’un à l’autre, par exemple par des vis 8, le porte-contacts 2, la grille arrière 4 et le manchon 5 sont maintenus, par un jeu de gorges et de nervures, dans le boîtier 1 qui est alors fermé.
[021] Un ensemble de joints d’étanchéité entre, d’une part, les éléments de boîtier 7 et le porte-contact 2, et entre, d’autre part, les contacts 3 et leurs alvéoles respectives, permet de délimiter une zone étanche 9 au niveau de laquelle les contacts 3 sont reliés aux extrémités de leur fil 6 respectif. Le boîtier 1 comporte également une zone non étanche 10 au niveau de laquelle les fils 6, comme le câble 500, sont complètement revêtus d’une gaine isolante et donc au niveau de laquelle aucun élément électriquement conducteur n’est exposé à l’humidité.
[022] Un circuit électrique 11 est placé dans la zone étanche 9, entre la grille arrière 4 et le porte-contacts 2 (on peut noter que l’utilisation d’un circuit électrique 11 tel que celui représenté en figure 11, peut produire éventuellement également la fonction d’une grille arrière, permettant ainsi de faire l’économie d’une grille arrière spécifiquement dédiée à cette unique fonction).
[023] Comme représenté sur la figure 3, ce circuit électrique 11 comporte un support 12 rigide en forme de plaque avec deux faces principales essentiellement parallèles délimitées par un bord périphérique 13. Le support 12 est formé par exemple d’une plaque pour circuit imprimé sur lequel est implanté un composant électronique 14, ici une résistance. Selon diverses variantes, le support 12 peut être formé d’une matière isolante appropriée surmoulée sur des éléments conducteurs et, par exemple, à laquelle est intégré ou sont intégrés le ou les composants électroniques 14. Ce circuit imprimé comporte des pistes conductrices pour relier les bornes de la résistance 14 à des zones de contact 16.
[024] Les zones de contact 16 se trouvent au niveau de deux encoches 17 ménagées dans le circuit électrique 11. Plus précisément, comme représenté sur la figure 4, au niveau de chaque encoche 17, le circuit électrique 11 comporte un élément électriquement conducteur, par exemple en forme de pont 18, en surépaisseur du bord périphérique 13. Le pont 18 est constitué d’un matériau conducteur métallique (par exemple un alliage de cuivre ou d’aluminium) sur lequel a été déposée une couche d’un alliage d’argent ou d’étain.
[025] Comme représenté sur la figure 5, les zones de contact 16 sont insérées dans des gorges 19 ménagées, par exemple usinées par décolletage ou par formage, dans les contacts 3. On peut estimer qu’au moins deux points de contact sont ainsi établis entre le contact 3 et la zone de contact 16 placée dans la gorge 19 de ce contact 3 (voir aussi figure 3). Par exemple, ces deux points de contact sont disposés essentiellement de manière diamétralement opposée, de part et d’autre de l’encoche 17 et du contact 3. Alternativement, selon un autre exemple non-représenté, un ou deux points de contact sont disposés de part et d’autre des deux faces parallèles principales de la plaque sur lequel est réalisé le circuit électrique, de manière à comprimer le circuit électrique selon son épaisseur, à l’intérieur d’une gorge 19 du contact 3.
[026] Un circuit électrique 11 comportant des caractéristiques identiques ou similaires à celles mentionnées ci-dessus peut être utilisé pour intégrer un ou plusieurs composants électroniques 14 entre des contacts 3 femelles (voir figures 2, 8 et 10) ou males (voir figure 6).
[027] De même, un circuit électrique 11 comportant des caractéristiques identiques ou similaires à celles mentionnées ci-dessus peut prendre diverses formes.
[028] Ainsi, le circuit électrique 11 selon l’invention illustré sur les figures 3 et 6 a une forme en S, avec des encoches ouvertes en sens opposés D et D’. Dans ce cas, le circuit électrique 11 est bien maintenu par les contacts 3 sur lesquels il est inséré. Mais, le circuit électrique 11 illustré sur les figures 7 et 8 a une forme en E, avec des encoches 17 ouvertes dans le même sens D. Dans ce cas, le circuit électrique 11 est plus facilement monté sur les contacts 3. Quant au circuit électrique 11 illustré par la figure 9, il a une forme en V par exemple pour s’adapter à une interface de prise de charge 300 de type 1.
[029] Un circuit électrique 11 pour une prise de charge 300 selon l’invention peut, comme indiqué plus haut, établir un contact électrique avec des contacts 3 réalisés par décolletage et/ou alésage, mais il peut également, comme illustré sur les figures 8 et 10, être utilisé pour intégrer un ou plusieurs composants 14 entre des contacts 3 réalisés par découpage et emboutissage de tôles en matériau conducteur.
[030] Un circuit électrique 11 pour une prise de charge 300 selon l’invention peut également avoir une forme plus complexe pour pouvoir être utilisée avec plusieurs types d’interface, autrement dit pour avoir une référence commune à plusieurs types de prise de charge 300, voire à toutes les prises de charges du marché qui doivent respecter notamment les normes IEC 62196-2 et GBT 20234.2. Par exemple, comme illustré par la figure 11, le circuit électrique 11 comporte plusieurs pistes conductrices 15, sur lesquelles on peut intégrer un ou plusieurs composants électroniques 14a, 14b pour relier un contact 3 correspondant à un conducteur de protection PE (« protective earth » en anglais) à un contact 3 correspondant à un conducteur de détection PP (« proximity pilot » ou « plug presence » en anglais) ou de connexion CC afin de répondre soit à la norme IEC 62196-2, soit à la norme GBT 20234.2. Le circuit électrique 11 peut alors ne comporter qu’une résistance 14a pour relier un contact 3 correspondant à un conducteur de protection PE à un contact 3 correspondant à un conducteur de détection PP (en conformité avec la norme IEC 62196-2), ou ne comporter qu’une résistance 14b pour relier un contact 3 correspondant à un conducteur de protection PE à un contact 3 correspondant à un conducteur de connexion CC (en conformité avec la norme GBT 20234.2), ou encore comporter à la fois des résistances 14a et 14b avec un switch 20 pour adapter le circuit électrique et la résistance au type de prise de charge, à son type d’interface et à la norme correspondante.
[031] On peut également noter que le circuit électrique 11 pour une prise de charge selon l’invention peut comporter plus de deux zones de contact 16 et plus de eux encoches 17 (voir figure 11).
[032] Selon, des variantes le circuit électrique 11 peut être placé dans la zone non-étanche 10 du boîtier 1. Dans ce cas, le circuit électrique 11 est protégé par un film par exemple.
Claims (10)
- Revendications1. Prise de charge pour câble électrique comportant au moins deux éléments de couplage électrique (3) reliés électriquement à des fils électriques (6) constitutifs du câble électrique (500), caractérisée par le fait qu’elle comporte au moins un composant électronique (14, 14a ou 14b) monté sur un circuit électrique (11), ce circuit électrique (11) comportant au moins deux zones de contact électrique (16) pour établir une connexion électrique, chacune respectivement avec un élément de couplage électrique (3).
- 2. Prise selon la revendication 1, dans laquelle chaque zone de contact électrique (16) est en contact électrique avec un élément de couplage électrique (3) en au moins deux points de contact.
- 3. Prise selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle chaque zone de contact électrique (16) en contact électrique avec un élément de couplage électrique (3) est revêtue d’un alliage comprenant de l’argent.
- 4. Prise selon l’une des revendications précédentes, comprenant un boîtier (1) ayant une zone étanche (9) dans laquelle est placé le circuit électrique (11).
- 5. Prise selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le circuit électrique (11) comporte un support (12) rigide en forme de plaque avec deux faces principales essentiellement parallèles délimitées par un bord périphérique (13), le support (12) comportant au moins deux encoches (17) au niveau desquelles le bord périphérique (13) comporte un élément conducteur (18) adapté pour établir au moins un point de contact avec un élément de couplage électrique (3), ces encoches (17) étant ouvertes dans un même sens (D).
- 6. Prise selon l’une des revendications précédentes, dans lequel les éléments de couplage électrique (3) comportent une zone (19) formée par décolletage et chaque zone de contact électrique (16) du circuit électrique (11) est mise en contact avec cette zone (19) formée par décolletage.
- 7. Procédé de montage d’une prise de charge (300) sur un câble électrique (500) comprenant la fourniture- d’un boîtier (1) de prise de charge,- d’un câble (500) comportant au moins deux fils électriques (6), et- d’au moins deux éléments de couplage électrique (3), dans lequel on relie électriquement lesdits au moins deux éléments de couplage électrique (3) à une extrémité d’un fil électrique (6), caractérisé par le fait qu’il comporte une opération consistant à placer un circuit électrique (11), sur lequel est monté au moins un composant électronique (14, 14a, 14b), dans le boîtier (1), en contact électrique avec au moins deux éléments de couplage électrique (3).
- 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le boîtier (1) comporte une zone étanche (9) et le circuit électrique (11) est placé dans cette zone étanche (9).
- 9. Procédé selon la revendication 7 ou 8, dans lequel le circuit électrique (11) comporte un support (12) rigide en forme de plaque avec deux faces principales essentiellement parallèles délimitées par un bord périphérique (13), le support (12) comportant au moins deux encoches (17) au niveau desquelles le bord périphérique (13) comporte un élément conducteur (18) adapté pour établir au moins un point de contact avec un élément de couplage électrique (3), et le procédé comporte une opération consistant à insérer le circuit électrique (11) dans le boîtier (1), en plaçant un élément de couplage électrique (3) dans chacune des encoches (17), au contact de l’élément conducteur (18).
- 10. Procédé selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel le circuit électrique (11) est connecté entre un élément de couplage électrique (3) correspondant à un conducteur de protection (PE) et un élément de couplage correspondant à un conducteur de détection de connexion (PP).
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