FR3132397A1 - Dispositif electrique protege contre la formation de court-circuit electriques dus a un choc - Google Patents
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Abstract
Dispositif électrique comprenant : - un carter (1), - une prise électrique (2) en saillie de ce carter (1), propre à coopérer mécaniquement et électriquement avec une fiche électrique d’un faisceau d’alimentation du dispositif électrique, et comprenant une base solidarisée au carter (1), et - un manchon (6) en élastomère emmanché sur la prise électrique (2), le carter (1) comprenant une protubérance en vis-à-vis de la base, le manchon (6) étant emmanché en force par une première de ses deux extrémités sur cette protubérance. Figure 1.
Description
L’invention concerne un dispositif électrique protégé contre la formation de court-circuit électriques dus à un environnement agressif, notamment par exemple un environnement de compartiment moteur d’un véhicule automobile lors d’un choc ou accident contre un obstacle de la route.
Cette invention est d’autant plus judicieuse que la tension de travail du dispositif électrique est grande. Par exemple, pour les véhicules automobiles à propulsion électrique, il est maintenant habituel d’utiliser des réseaux électriques sous une tension entre 350 et 800V. En cas de choc, par exemple un choc frontal du véhicule, ce dispositif électrique alimenté par ce réseau dit haute tension peut venir percuter une conduite métallique, une partie conductrice de la structure du véhicule, un second dispositif électrique, une protection ou un carter métallique. Un élément du dispositif électrique particulièrement sensible à ce choc est par exemple une prise électrique connectée à une fiche électrique du réseau : Cette prise, et cette fiche forment un connecteur généralement en plastique dur, et qui peut être détruit lors du choc, laissant apparaitre l’âme conductrice des câbles du faisceau et/ou du dispositif électrique, ce qui présente un risque de court-circuit avec une masse du véhicule ou entre les câbles eux-mêmes.
On connait du document de brevet FR-A1-3056835 un dispositif de protection anti court-circuit pour un équipement électrique de véhicule automobile comprenant au moins une borne électrique destinée à être raccordée à une cosse d'extrémité d'un câble d'alimentation, ledit dispositif comportant un capot comprenant une paroi principale de protection prévue pour recouvrir au moins l'extrémité saillante d'une dite borne électrique ainsi qu'une dite cosse correspondante, ledit capot étant réalisé dans un matériau isolant électriquement de sorte à éviter tout contact électrique entre ledit équipement électrique et un élément conducteur raccordé à la masse consécutivement à un choc violent, ledit capot étant obtenu par moulage à partir d'un élastomère thermoplastique expansé.
Pour un tel dispositif il est nécessaire que le capot soit correctement fixé pour qu’il ne soit pas arraché lors du choc, ce qui réduirait à néant son bénéfice. Malheureusement la solution de fixation de ce capot par un insert proposée dans ce document dégrade l’effet bénéfique du capot en lui redonnant une rigidité, ce qui constitue un premier problème.
En outre, ce capot recouvre entièrement la borne et la cosse, et de ce fait doit être fixé après le raccordement électrique entre la borne et la cosse, ce qui rajoute une opération de montage du capot lors du raccordement électrique ce qui constitue un deuxième problème.
Le but de l’invention est de remédier à ce premier problème en proposant un dispositif amélioré.
A cet effet, l’invention a pour objet Dispositif électrique comprenant :
- un carter,
- une prise électrique en saillie de ce carter, propre à coopérer mécaniquement et électriquement avec une fiche électrique d’un faisceau d’alimentation du dispositif électrique, et comprenant une base solidarisée au carter, et
- un manchon en élastomère emmanché sur la prise électrique,
le carter comprenant une protubérance en vis-à-vis de la base, le manchon étant emmanché en force par une première de ses deux extrémités sur cette protubérance.
- un carter,
- une prise électrique en saillie de ce carter, propre à coopérer mécaniquement et électriquement avec une fiche électrique d’un faisceau d’alimentation du dispositif électrique, et comprenant une base solidarisée au carter, et
- un manchon en élastomère emmanché sur la prise électrique,
le carter comprenant une protubérance en vis-à-vis de la base, le manchon étant emmanché en force par une première de ses deux extrémités sur cette protubérance.
On comprendra par coopération mécanique de la fiche avec la prise le fait que la fiche s’enfiche dans la prise et reste mécaniquement liée à la prise par exemple au moyen d’un système de clips, ou de vis, ou encore par simple adhérence.
On comprendra par coopération électrique entre la fiche et la prise le fait que, si la fiche est enfichée dans la prise, la fiche et la prise forment un connecteur électrique apte à conduire un courant entre la fiche et la prise, notamment par exemple entre le faisceau et le dispositif électrique.
On comprendra par manchon, une pièce présentant une paroi délimitant un espace sensiblement tubulaire et d’une longueur prédéterminée. Par exemple, ce manchon établit une jonction mécanique entre le carter et le faisceau. Par exemple cet espace tubulaire est agencé pour loger totalement la partie saillante de la prise, et optionnellement une partie voire la totalité de la fiche électrique.
On comprendra par emmanchement en force, le fait que le manchon doive se déformer élastiquement au moins provisoirement pendant l’opération d’emmanchement.
Ainsi ce manchon entoure la prise tout en étant solidement maintenue sur le carter de sorte qu’en cas de choc, ce manchon ne s’arrache pas du carter. Ce manchon n’a plus besoin d’insert ou de vis, ce qui lui permet de garder son élasticité sur toute sa surface exposée aux chocs. La déformation élastique du manchon absorbe les chocs et, même si la prise électrique est détruite, les morceaux de cette prise électrique restent en place, enfermés dans le manchon.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon est en outre emmanché en force sur la prise électrique, ce qui permet de maintenir plus efficacement les morceaux de la prise les uns contre les autres, après choc.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon est collé sur la protubérance, ce qui renforce son adhérence au carter et évite son arrachement en cas de choc.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon comprend un tronçon s’étendant dans une direction opposée à la première extrémité et en saillie de la prise électrique, ce tronçon étant propre à recevoir la fiche électrique.
Ainsi la fiche électrique bénéficie également de la protection totale ou partielle du manchon, ce qui donne les mêmes avantages à la fiche électrique et à la prise électrique, c’est-à-dire au connecteur tout entier.
Avantageusement la fiche sera emmanchée en force dans ce tronçon, ce qui apporte par exemple une amélioration de l’étanchéité du connecteur, et renforce la coopération mécanique entre la prise et la fiche électrique.
Selon un mode de réalisation de l’invention, ce tronçon est fendu sur sa longueur, notamment par une unique fente, ce qui permet d’augmenter l’élasticité du tronçon et donc de diminuer l’effort nécessaire pour enficher la fiche dans la prise et dans le tronçon, tout en gardant une protection contre les chocs pour la fiche électrique grâce à la présence du tronçon du manchon.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon est constitué du matériau élastomère.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon comprend une nervure s’étendant radialement vers l’extérieur du manchon.
Préférentiellement, cette nervure est disposée sur une face radialement opposée à la fente du tronçon, ou à l’unique fente du tronçon, cette face étant la plus résistante au chocs car non fendue.
Cette nervure a pour effet de pouvoir se déformer très facilement contre un obstacle, plus facilement que l’épaisseur de la paroi du manchon qui porte la nervure. Ainsi cela augmente l’amortissement du choc, par exemple à l’endroit précis de l’impact contre le manchon.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le manchon a une épaisseur minimale de 5mm, ce qui est optimal pour une application dans le domaine des véhicules automobiles.
Selon un mode de réalisation de l’invention, la prise électrique est une prise électrique pour une alimentation en courant d’une tension comprise entre 350 et 800V.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant dispositif électrique comprenant :
- un carter,
- une prise électrique en saillie de ce carter, propre à coopérer mécaniquement et électriquement avec une fiche électrique d’un faisceau d’alimentation du dispositif électrique, et comprenant une base solidarisée au carter, et
- un manchon en élastomère emmanché sur la prise électrique, le dispositif électrique étant tel que précédemment décrit.
- un carter,
- une prise électrique en saillie de ce carter, propre à coopérer mécaniquement et électriquement avec une fiche électrique d’un faisceau d’alimentation du dispositif électrique, et comprenant une base solidarisée au carter, et
- un manchon en élastomère emmanché sur la prise électrique, le dispositif électrique étant tel que précédemment décrit.
D’autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après d’un mode particulier de réalisation, non limitatif de l’invention, faite en référence aux figures dans lesquelles :
Il est à garder à l’esprit que les figures sont données à titre d'exemples et ne sont pas limitatives de l’invention. Elles constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En outre, dans ce qui va suivre, il est fait référence à toutes les figures prises en combinaison. Quand il est fait référence à une ou des figures spécifiques, ces figures sont à prendre en combinaison avec les autres figures pour la reconnaissance des références numériques désignées. Les références des éléments inchangés ou ayant la même fonction sont communes à toutes les figures, et les variantes de réalisation.
Ces trois figures divulguent un dispositif électrique selon l’invention. Ce dispositif électrique comprend :
- un carter 1,
- une prise électrique 2 en saillie de ce carter 1, propre à coopérer mécaniquement et électriquement avec une fiche électrique 3 d’un faisceau d’alimentation 4 du dispositif électrique, et comprenant une base 5 solidarisée au carter 1, et
- un manchon 6 en élastomère emmanché sur la prise électrique 2.
- un carter 1,
- une prise électrique 2 en saillie de ce carter 1, propre à coopérer mécaniquement et électriquement avec une fiche électrique 3 d’un faisceau d’alimentation 4 du dispositif électrique, et comprenant une base 5 solidarisée au carter 1, et
- un manchon 6 en élastomère emmanché sur la prise électrique 2.
Ce carter 1 est par exemple un carter en aluminium d’une machine électrique motrice d’un véhicule à propulsion électrique, ou un compresseur de climatisation électrique de ce véhicule, une batterie alimentant la machine motrice, ces exemples n’étant pas limitatifs. Le faisceau d’alimentation est par exemple un faisceau haute tension de ce véhicule, notamment entre 350 et 800V, que ce soit un courant continu ou alternatif polyphasé. Bien entendu ce faisceau peut être également un faisceau dit basse tension, c’est à dire par exemple avec une tension comprise entre 11 et 50 V en courant continu.
Ce carter 1 comprend une protubérance 7 en vis-à-vis de la base 5, le manchon 6 étant emmanché en force par une première de ses deux extrémités sur cette protubérance 7.
Cette protubérance est par exemple un socle en saillie par rapport à une paroi du carter 1, que cette paroi soit nervurée ou pas, ce socle recevant la base 5, cette base 5 y étant fixée, par exemple par un moyen de vissage (comme illustré sur la ) ou de clipsage ou tout autre moyen appropié. Ce socle est par exemple en forme de cylindre, le manchon 6 venant entourer la surface cylindrique. Cette surface cylindrique comprend par exemple une gorge périphérique dans laquelle un rebord du manchon 6 vient se clipser par déformation élastique, formant ainsi l’emmanchement en force du manchon 6 sur la protubérance 7. Mais cette gorge n’est pas obligatoire, et cet emmanchement peut être réalisé simplement par une liaison mécanique par serrage entre le manchon 6 et la protubérance 7, par exemple par déformation d’un diamètre interne du manchon 6 qui au repos est un diamètre inférieur au diamètre externe du cylindre de la protubérance 7.
Le manchon 6 est par exemple, et optionnellement, emmanché en force sur la prise électrique 2. Cette emmanchement en force est par exemple réalisé selon les mêmes variantes que l’emmanchement en force sur la protubérance 7.
Le manchon 6 est par exemple collé sur la protubérance 7.
Le manchon 6 comprend un tronçon 8 s’étendant dans une direction opposée à la première extrémité et en saillie de la prise électrique 2, ce tronçon étant propre à recevoir la fiche électrique 3. Ce tronçon 8 comprend alors un logement qui est une partie de l’espace sensiblement tubulaire du manchon 6, logement dans lequel est logée en partie ou entièrement la fiche électrique 3.
Ce logement est par exemple agencé de sorte que la fiche électrique 3 rentre en force dans ce logement, le tronçon 8 assurant une étanchéité entre la fiche électrique 3 et le manchon 6. Mais ce tronçon 8 peut également s’étendre au-delà de la fiche électrique 3 de sorte à réaliser cette étanchéité autour d’un câble électrique du faisceau d’alimentation 4 connecté à cette fiche électrique 3.
L’espace sensiblement tubulaire du manchon 6 est par exemple de forme cylindrique, mais bien entendu l’espace sensiblement tubulaire du manchon 6 et adapté à la forme de la protubérance 7 pour que le manchon 6 soit emmanché en force sur la protubérance 7.
Cet espace sensiblement tubulaire du manchon 6 est en outre adapté à la prise électrique 2, par exemple pour que le manchon 6 soit emmanché en force sur cette prise électrique 2 ou, à l’inverse, en préservant un espace entre le manchon 6 et la prise électrique 2, ou une combinaison des deux. Cette même adaptation du manchon 6 et par exemple réalisée pour la fiche électrique 3.
Ce tronçon 8 est fendu 9 sur sa longueur. Le signe 9 est celui de cette fente 9 sur les figures.
Par exemple ce tronçon 8 est fendu 9 entièrement sur sa longueur.
Par exemple cette fente 9 se prolonge au-delà du tronçon 8 en direction de la première extrémité du manchon 6.
Par exemple cette fente 9 est unique ou multiple de plusieurs longueurs égales ou différentes. Dans le cas où cette fente 9 est multiple, la répartition de ces fentes 9 autour de l’axe du manchon 6 est par exemple uniforme, ou au contraire localisée.
Ce manchon 6 est constitué du matériau élastomère, notamment d’un élastomère thermoplastique expansé. On notera par exemple les élastomères de type éthylène-propylène-diène monomère, plus connu sous le sigle de EPDM, mais d’autres types d’élastomère sont envisageables, comme le polypropylène.
Ce manchon 6 comprend une nervure 10 s’étendant radialement vers l’extérieur du manchon 6.
Cette nervure 10 est donc en élastomère et est disposée par exemple sur une face radialement opposée à la fente 9 du tronçon 8, ou à l’unique fente 9 du tronçon 8, cette face étant la plus résistante aux chocs car non fendue. On notera que la illustre trois nervures 10 parallèles. On notera que, lorsqu’il y a plusieurs nervures comme illustrées, le parallélisme entre elles est avantageux pour préserver l’élasticité des nervures 10 vis-à-vis des chocs : Ces nervures 10 sont distales les unes des autres et ne se rejoignent ou ne se croisent pas.
Ce manchon 6 a par exemple une épaisseur minimale de 5mm. C’est bien entendu l’épaisseur de la paroi du manchon 6. Cette épaisseur peut être supérieure à 5 mm ce qui augmentera l’effet de filtration des chocs mais alourdira le dispositif électrique. Cette épaisseur minimale est donnée pour une dureté Shore A de l’élastomère entre 20 et 90, à 20°c.
La prise électrique 2 est une prise électrique pour une alimentation en courant d’une tension comprise entre 350 et 800V. Elle peut être une prise mâle ou femelle, à une ou plusieurs broches, tout comme la fiche électrique 3.
Cette invention s’applique tout particulièrement à un véhicule automobile comprenant le dispositif électrique tel que précédemment décrit, notamment un véhicule à propulsion électrique ou hybride comprenant au moins un système de propulsion électrique.
Ce système de propulsion électrique comprend par exemple une machine motrice électrique couplée mécaniquement à au moins une roue du véhicule.
On entend par « machine motrice électrique », dans tout le texte de ce document, une machine (ou un moteur) électrique agencé(e) de manière à fournir ou récupérer du couple pour déplacer un véhicule, soit seul(e) soit en complément d’au moins une éventuelle autre machine motrice électrique ou thermique (comme par exemple un moteur thermique (réacteur, turboréacteur ou moteur chimique)).
Cette machine motrice électrique est par exemple alimentée par un onduleur lui-même alimenté par une batterie de traction (ou propulsion) travaillant généralement à une tension haute, par exemple entre 350 et 800V continu.
On comprendra par batterie, dans tout le texte de ce document, un ensemble comprenant au moins un module de batterie contenant au moins une cellule électrochimique. Cette batterie comprend éventuellement des moyens électriques ou électroniques pour la gestion d’énergie électrique de ce au moins un module. Lorsqu’il y a plusieurs modules, ils sont regroupés dans un bac ou carter et forment alors un bloc batteries, ce bloc batteries étant souvent désigné par l’expression anglaise « pack batteries », ce carter contenant généralement une interface de montage, et des bornes de raccordement.
Par ailleurs, on comprendra par cellule électrochimique dans tout le texte de ce document, des cellules générant du courant par réaction chimique, par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion), de type Ni-Mh, ou Ni-Cd ou encore plomb.
Ce véhicule comprend par exemple un chargeur embarqué pour recharger la batterie à parti d’un réseau électrique terrestre, et un convertisseur de courant pour, par exemple, coupler le faisceau ou réseau haute tension de la batterie (350 – 800V) à un faisceau ou réseau basse tension (11-50V) d’une seconde batterie dite de servitude et alimentant des instruments de bord du véhicule, notamment des calculateurs de gestion des batteries.
De multiples configurations sont possibles, par exemple l’onduleur peut être intégré dans la batterie de traction même, au niveau de chaque cellule ou module de la batterie. Egalement le chargeur embarqué et le convertisseur de courant peuvent être en outre intégrés dans la batterie de traction.
Ce véhicule peut en outre comprendre un circuit de climatisation de l’habitacle comprenant notamment un compresseur 1 électrique alimenté par le faisceau haute tension 4.
Ce dispositif électrique est par exemple compris dans l’un des éléments précités de ce véhicule à proposions électrique.
Claims (10)
- Dispositif électrique comprenant :
- un carter (1),
- une prise électrique (2) en saillie de ce carter (1), propre à coopérer mécaniquement et électriquement avec une fiche électrique (3) d’un faisceau d’alimentation (4) du dispositif électrique, et comprenant une base (5) solidarisée au carter (1), et
- un manchon (6) en élastomère emmanché sur la prise électrique (2),
caractérisé en ce que le carter (1) comprend une protubérance (7) en vis-à-vis de la base (5), le manchon (6) étant emmanché en force par une première de ses deux extrémités sur cette protubérance (7). - Dispositif selon la revendication 1, le manchon (6) étant en outre emmanché en force sur la prise électrique (2).
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le manchon (6) étant collé sur la protubérance (7).
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le manchon (6) comprenant un tronçon (8) s’étendant dans une direction opposée à la première extrémité et en saillie de la prise électrique (2), ce tronçon étant propre à recevoir la fiche électrique (3).
- Dispositif selon la revendication 4, ce tronçon (8) étant fendu (9) sur sa longueur.
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le manchon (6) étant constitué du matériau élastomère
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le manchon (6) comprenant une nervure (10) s’étendant radialement vers l’extérieur du manchon (6).
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, le manchon (6) ayant une épaisseur minimale de 5mm.
- Dispositif selon l’une des revendications précédentes, la prise électrique (2) étant une prise électrique pour une alimentation en courant d’une tension comprise entre 350 et 800V.
- Véhicule automobile comprenant dispositif électrique comprenant :
- un carter (1),
- une prise électrique (2) en saillie de ce carter (1), propre à coopérer mécaniquement et électriquement avec une fiche électrique (3) d’un faisceau d’alimentation (4) du dispositif électrique, et comprenant une base (5) solidarisée au carter (1), et
- un manchon (6) en élastomère emmanché sur la prise électrique (2),caractérisé en ce que le dispositif électrique est conforme à l’une des revendications précédentes.
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