FR3121214A1 - Intégration d'un capteur de température pour surveiller la surchauffe des terminaux - Google Patents
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Abstract
Ensemble terminal (1) ayant au moins une tête de boîtier de terminal (15), et un système de capteur thermique (26) ayant :- un composant flexible thermiquement conducteur (23), - un capteur de température (23c) intégré dans le composant flexible thermiquement conducteur (23), dans lequel le système de capteur thermique (26) comporte en outre :- un mécanisme de compression agencé pour comprimer le composant flexible thermiquement conducteur (23) sur la tête de boîtier de terminal (15). Figure pour l'abrégé : Fig. 1
Description
La présente divulgation concerne un ensemble de terminaux électriques destiné à être utilisé dans un véhicule, tel qu'un véhicule électrique ou un véhicule électrique hybride.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Afin de charger une batterie électrique montée dans un véhicule tel qu'un véhicule électrique, un véhicule électrique hybride, etc., le véhicule est équipé d'un dispositif d'entrée de charge. Pendant une opération de charge électrique de la batterie, un connecteur de charge (ou un dispositif de sortie de charge) d'une station de charge est accouplé au dispositif d'entrée de charge du véhicule et des courants de charge élevés sont transmis. Il peut en résulter une forte dissipation de puissance thermique dans le dispositif d'entrée de charge ou dans le connecteur de charge. Pour des raisons de sécurité, il est nécessaire de surveiller la température du dispositif d'entrée de charge et/ou du connecteur de charge afin de détecter toute surchauffe. Si une augmentation importante de la température est détectée, le courant de charge peut être réduit ou même coupé.
De plus, pour le contrôle de la température, les solutions conventionnelles utilisent des capteurs de température qui surveillent la température autour des points de chauffage potentiels comme les connexions des terminaux, pour une limitation potentielle du courant. Les capteurs de l'art antérieur sont des capteurs thermiques/de température proches du point de chauffage ou fixés à des fils d'isolation (mais avec une efficacité thermique moindre) ou des capteurs surmoulés recouverts d'un enduit de rebouchage à haute conductivité thermique, qui permet un contact direct avec le capteur thermique surmoulé.
Un inconvénient important est que les solutions conventionnelles peuvent nécessiter des terminaux surmoulés, ce qui n'est pas facile pour certaines formes de terminaux. D'autres solutions conventionnelles tirent parti de la présence d'un joint de bloc pour insérer des capteurs de température à l'intérieur, mais nécessitent toujours un certain remplissage de l'espace, car l'adhésion entre le capteur thermique et le joint de bloc n'est pas efficace. Cependant, la simple suppression du surmoulage autour des terminaux haute tension n'est pas efficace car il existe un risque que l’enduit de rebouchage thermique se décolle de ces terminaux et crée des défauts en raison de l'isolation thermique de la couche d'air. Ce risque augmente en cas de fortes vibrations ou lorsque le processus de vissage des terminaux crée des tensions sur la connexion des terminaux avec l’enduit de rebouchage. Dans ce cas, la fiabilité des informations envoyées par le capteur thermique est affectée.
En outre, le document WO 2020/039344 A1 divulgue un connecteur électrique comprenant un boîtier ayant un canal de terminal avec un terminal d'alimentation dans le canal de terminal, et un ensemble capteur de température. L'ensemble capteur de température comprend un tampon d'étanchéité maintenant le terminal d'alimentation et une dérivation thermique maintenue par le tampon d'étanchéité. Le tampon d'étanchéité est électriquement isolant pour isoler électriquement l'ensemble capteur de température du terminal d'alimentation, et thermiquement conducteur. Il est couplé thermiquement au terminal d'alimentation et à la dérivation thermique. La dérivation du terminal est en contact avec un capteur thermique. Le capteur thermique surveille la température du terminal d'alimentation via un chemin thermique défini par le tampon d'étanchéité et la dérivation thermique. La dérivation thermique est un corps solide, séparée et discrète de la garniture d'étanchéité. Elle est fabriquée séparément à partir d'un matériau hautement thermoconducteur tel qu'un matériau d'oxyde d'aluminium, de nitrure d'aluminium, de mullite, un plastique thermoconducteur, un matériau métallique (par exemple, du cuivre ou de l'aluminium) ou un matériau céramique.
Le connecteur électrique divulgué dans WO 2020/039344 A1 présente plusieurs inconvénients. Un premier inconvénient est que l'assemblage du capteur de température est assez compliqué à fabriquer car la dérivation thermique est un corps séparé et discret du tampon d'étanchéité, qui doit être fabriqué séparément puis couplé au tampon d'étanchéité et disposé contre le capteur thermique. Un deuxième inconvénient est que le chemin thermique entre la borne d'alimentation et le capteur thermique comprend une connexion de corps solide à corps solide entre le capteur thermique et la dérivation thermique. La dérivation thermique ne touche qu'une surface supérieure du capteur thermique. Par conséquent, le contact thermique entre le capteur thermique et la dérivation est limité. Un troisième inconvénient est qu'il peut y avoir un risque d'endommager le capteur thermique par des vibrations, car la dérivation thermique a sa propre masse qui peut vibrer pendant la conduite de la voiture. En particulier, cela peut provoquer à long terme des microfissures des soudures du capteur sur le circuit imprimé.
Il existe donc un besoin pour un autre type de chemin thermique entre le terminal d'alimentation et le capteur thermique qui soit un bon compromis pour surmonter les différents inconvénients de l'art antérieur.
La présente divulgation concerne un ensemble terminal comportant au moins une tête de boîtier de terminal, et un système de capteur thermique comportant :
- un composant flexible thermiquement conducteur,
- un capteur de température intégré dans le composant flexible thermiquement conducteur dans lequel le système de capteur thermique comporte en outre :
- un mécanisme de compression agencé pour comprimer le composant flexible thermiquement conducteur sur la tête de boîtier de terminal.
Cela permet de fournir un bon chemin thermique vers le capteur de température tout en étant compatible avec des niveaux de vibrations élevés et facile à fabriquer. Cela permet de surveiller de manière efficace la température au niveau de la tête du boîtier du terminal. Cela permet également de conserver une bonne distance entre les terminaux (par exemple, environ 15 mm), ce qui est important, notamment pour la fabrication standard.
En d'autres termes, un objet de la présente divulgation est de connecter le capteur de température, avec un composant à haute conductivité thermique aux terminaux, telles que les terminaux haute tension. Le composant flexible à conductivité thermique est serré sur l'embout du boîtier du terminal pour surveiller la température du terminal. Le composant flexible à conductivité thermique sert également à transférer la chaleur du terminal au capteur de température. La grande flexibilité du composant flexible thermoconducteur permet de maintenir le contact avec la tête du boîtier du terminal, même en cas de déplacements dus aux vibrations ou aux conditions d’utilisation. La compression du composant flexible thermiquement conducteur permet également une forte stabilité pour une résistance élevée aux vibrations, pour une connexion accouplée à l'intérieur. La compression assure également un bon contact thermique avec le capteur de température sans besoin d’enduit de rebouchage.
D'autres avantages de cette solution sont que l'assemblage des terminaux de la présente divulgation peut être mis en œuvre avec un assemblage classique (composant verrouillé avec des loquets, pas d’enduit de rebouchage, pas de surmoulage) entre plusieurs voies de terminaux et avec un seul capteur de température pour surveiller la température de plusieurs lignes / terminaux. L'assemblage de terminal de la présente divulgation est compatible avec les déplacements des terminaux, en particulier pour la haute tension (vibrations, cycles de température), grâce à l'élasticité du composant thermoconducteur après compression, qui peut supporter une déformation permanente, sans risque d'écoulement. Il permet d'abaisser le coût de fabrication en utilisant uniquement des composants moulés avec un assemblage mécanique classique (pas de surmoulage, pas d’enduit de rebouchage à utiliser pour l'assemblage).
Avantageusement, le composant flexible thermiquement conducteur est un silicone liquide, LSR.
Cela permet de fournir un composant flexible thermiquement conducteur approprié qui présente de bonnes propriétés en coopération avec le capteur de température, notamment de bonnes propriétés de compression et de bonnes propriétés thermiques, capables de résister aux vibrations et aux cycles de température.
Avantageusement, l'ensemble terminal comporte en outre une carte de circuit imprimé connectée au capteur de température.
Cela permet de récupérer le signal de température vers le circuit imprimé et permet de communiquer avec les autres composants du véhicule.
Avantageusement, le mécanisme de compression comporte une partie de plongeur agencée pour être verrouillée dans un corps de support du mécanisme de compression.
Avantageusement, la partie de plongeur présente une pente agencée pour être introduite dans le corps de support et une partie de butée agencée pour être engagée avec le corps de support.
Avantageusement, le corps de support comporte une partie de fixation agencée pour être fixée à une partie d'ancrage de la tête de boîtier de terminal.
Cela permet d'assurer une bonne fixation mécanique et une bonne compression mécanique du composant flexible thermiquement conducteur.
Ce mécanisme de compression comprime le composant flexible thermiquement conducteur contre le capteur de température, qui y est intégré. La compression du composant flexible thermiquement conducteur donne également plus de pression sur la tête du boîtier du terminal (ou sur la lame du terminal) pour garantir un contact permanent quelles que soient les conditions environnementales. Les parois isolantes du boîtier de l'ensemble de terminaux offrent une géométrie suffisante pour respecter la condition de la ligne de fuite supérieure à 15 mm, entre les terminaux haute tension et entre les terminaux haute tension et les terminaux basse tension à l'intérieur de la tête du boîtier.
Avantageusement, le capteur de température est choisi dans le groupe constitué par un capteur à coefficient de température négatif, un capteur à coefficient de température positif ou un détecteur de température à résistance.
Cela permet de sélectionner un capteur de température approprié.
Avantageusement, le système de capteur thermique ne comporte pas d’enduit de rebouchage en contact avec le capteur de température.
Cela permet d'améliorer la conductivité thermique, de réduire le coût et d'augmenter la résistance aux vibrations.
Avantageusement, l'ensemble de terminaux comporte au moins deux têtes de boîtier de terminal, et le système de capteur thermique est disposé entre les deux têtes de boîtier de terminal.
Cela permet de fournir un assemblage de terminal pratique avec un nombre réduit de capteurs thermiques pour un ensemble.
Avantageusement, le composant flexible thermiquement conducteur est comprimé entre les deux têtes de boîtier de terminal.
Cela permet d'offrir une bonne résistance aux vibrations et un bon comportement thermique.
Dans certains modes de réalisation, l'ensemble de terminal comprend un nombre N de bornes (ou de bornes d'alimentation, et de têtes de boîtier de terminal correspondantes) avec N>1 (tel que 3 ou plus) et un nombre M de capteurs de température avec 1≤M≤N.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la divulgation deviendront plus explicites à la lecture de l'exposé détaillé des modes de réalisation non restrictifs, en référence aux dessins ci-joints.
DESCRIPTION DETAILLEE
L'ensemble terminal 1 est représenté vu de dessus, sur la .
La présente divulgation concerne un ensemble terminal 1 ayant deux têtes de boîtier de terminal 15. Chaque tête 15 est équipée d'une aile de terminal 12 comportant un trou 14 pour coopérer avec des terminaux (électriques), en particulier des terminaux haute tension. Pour des raisons de clarté, une aile de terminal 12 a été cachée.
L'ensemble terminal 1 est également pourvu d'un système de capteurs thermiques 26 comportant :
- un composant flexible thermiquement conducteur 23,
- un capteur de température 23c.
Le capteur de température 23c est intégré dans le composant flexible thermiquement conducteur 23, qui peut être un caoutchouc de silicone liquide (LSR), pour une meilleure conductivité thermique et un meilleur comportement mécanique.
Le système de capteur thermique 26 est en outre pourvu d'un mécanisme de compression agencé pour comprimer le composant flexible thermiquement conducteur 23 sur la tête de boîtier de terminal 15 (et/ou sur le terminal), afin de fournir un meilleur chemin thermique vers le capteur de température 23c et un meilleur comportement mécanique, en particulier pour la résistance aux vibrations.
En d'autres termes, le capteur de température 23c est placé à l'intérieur d'un connecteur électrique avec des terminaux haute tension à languettes/lames.
Le mécanisme de compression est formé d'une partie de plongeur 21 agencée pour être verrouillée dans un corps de support 20 du mécanisme de compression. Le mécanisme de compression présente une dimension longitudinale selon l'axe XX'.
Ainsi, le composant flexible thermiquement conducteur 23 est comprimé sur la tête du boîtier du terminal 15.
Sur la , l'ensemble terminal 1 est représenté par le bas, c'est-à-dire à l'opposé de la . Les numéros de référence sont conservés dans la mesure du possible pour les parties communes.
La partie de plongeur 21 a une pente 22s agencée pour être introduite dans le corps de support 20 et une partie de butée 22a agencée pour être engagée avec le corps de support 20 dans une partie correspondante du corps de support 20. Ainsi, le composant flexible thermiquement conducteur 23 peut être comprimé lorsque le piston plongeur 21 est verrouillé dans le corps de support 20.
Sur la , l'ensemble terminal 1 est représenté en coupe transversale. Les numéros de référence sont conservés dans la mesure du possible pour les parties communes.
Le corps de support 20 comporte une partie de fixation 25 (par exemple une partie crochet) agencée pour être fixée à une partie d'ancrage 24 (par exemple une partie cylindrique) de la tête de boîtier de terminal 15.
Lorsque la partie de plongeur 21 est verrouillée avec le corps de support 20, le composant flexible thermiquement conducteur 23 est comprimé, et en particulier est comprimé sur la tête de boîtier du terminal 15, de manière à fournir un meilleur chemin thermique et un meilleur comportement mécanique (en particulier pour la résistance aux vibrations). Grâce à la disposition de l'ensemble terminal 1 et à la compression du composant flexible thermiquement conducteur 23, une plus grande quantité de chaleur est transmise au capteur de température 23 et le transfert de chaleur est plus rapide. En particulier, cela permet de limiter le pont thermique. En outre, cela permet de ne pas avoir d’enduit de rebouchage en contact avec le capteur de température 23c.
Lorsqu'il est comprimé, le composant flexible thermiquement conducteur 23 peut s'étendre de part et d'autre (ou à l'écart) de l'axe XX'.
L'ensemble terminal 1 comporte également une carte de circuit imprimé connectée électriquement au capteur de température 23c, pour récupérer le signal du capteur de température 23c.
Le capteur de température 23c peut être un capteur à coefficient de température négatif, un capteur à coefficient de température positif ou un détecteur de température à résistance.
La présente divulgation comprend également un véhicule comprenant une batterie électrique.
Le connecteur électrique est ainsi doté d'un système de surveillance de la température pour surveiller la température des terminaux (d'alimentation) pendant la charge. La puissance de charge est contrôlée en fonction de la température des terminaux. Dans le cas où une augmentation importante de la température est détectée (c'est-à-dire lorsque la température dépasse une température maximale), la puissance de charge peut être réduite ou même coupée.
Il sera entendu que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans s'écarter de la portée de l'invention définie par les revendications annexées. Les différents modes de réalisation peuvent être combinés chaque fois que cela est possible.
Claims (10)
- Ensemble terminal (1) comportant au moins une tête de boîtier de terminal (15), et un système de capteur thermique (26) comportant :
- un composant flexible thermiquement conducteur (23),
- un capteur de température (23c) intégré dans le composant flexible thermiquement conducteur (23), dans lequel le système de capteur thermique (26) comporte en outre :
- un mécanisme de compression agencé pour comprimer le composant flexible thermiquement conducteur (23) sur la tête de boîtier de terminal (15). - Ensemble terminal (1) selon la revendication 1, dans lequel le composant flexible thermiquement conducteur (23) est un silicone liquide, LSR.
- Ensemble terminal (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, comportant en outre une carte de circuit imprimé connectée au capteur de température (23c).
- Ensemble terminal (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le mécanisme de compression comporte une partie de plongeur (21) agencée pour être verrouillée dans un corps de support (20) du mécanisme de compression.
- Ensemble terminal (1) selon la revendication 4, dans lequel la partie de plongeur (21) a une pente (22s) agencée pour être introduite dans le corps de support (20) et une partie de butée (22a) agencée pour être engagée avec le corps de support (20).
- Ensemble terminal (1) selon l'une quelconque des revendications 4 à 5, dans lequel le corps de support (20) comporte une partie de fixation (25) agencée pour être fixée à une partie d'ancrage (24) de la tête de boîtier de terminal (15).
- Ensemble terminal (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le capteur de température (23c) est choisi dans le groupe constitué par un capteur à coefficient de température négatif, un capteur à coefficient de température positif ou un détecteur de température à résistance.
- Ensemble terminal (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le système de capteur thermique (26) ne comporte pas d'enduit de rebouchage en contact avec le capteur de température (23c).
- Ensemble terminal (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant au moins deux têtes de boîtier de terminal (15), et dans lequel le système de capteur thermique (26) est disposé entre les deux têtes de boîtier de terminal (15).
- Ensemble terminal (1) selon la revendication 9, dans lequel le composant flexible thermiquement conducteur (23) est comprimé entre les deux têtes de boîtier de terminal (15).
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