FR3139674A1 - Set of connectors to form a hybrid electrical/optical contact - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un ensemble de connecteurs pour former un contact hybride électrique/optique. Il comporte un connecteur femelle (1) et un connecteur mâle (2), chaque connecteur (1, 2) comprend un corps de connecteur (19, 20) et un isolant (21, 22) à l’intérieur duquel est positionné un contact électrique (3, 4), ledit contact électrique (3, 4) comporte en son centre un insert optique (7, 8) contenant un contact optique (5, 6) et une fibre optique; chaque contact optique (5, 6) est monté sur la fibre optique et comporte un capteur optique (25, 26). Figure pour l’abrégé : Fig. 1A set of connectors for forming a hybrid electrical/optical contact is provided. It comprises a female connector (1) and a male connector (2), each connector (1, 2) comprises a connector body (19, 20) and an insulator (21, 22) inside which a contact is positioned electrical (3, 4), said electrical contact (3, 4) comprises at its center an optical insert (7, 8) containing an optical contact (5, 6) and an optical fiber; each optical contact (5, 6) is mounted on the optical fiber and includes an optical sensor (25, 26). Figure for abstract: Fig. 1
Description
La présente invention concerne un ensemble de connecteurs pour former un contact hybride électrique/optique.The present invention relates to a set of connectors for forming a hybrid electrical/optical contact.
L’électrification des véhicles, poussée par la réduction des émissions de gaz à effet de serre, entraine un accroissement du poids des systèmes de distribution d’énergie électrique.The electrification of vehicles, driven by the reduction of greenhouse gas emissions, leads to an increase in the weight of electrical energy distribution systems.
Une solution consiste à augmenter le niveau de tension afin de réduire les sections de câbles. Toutefois, l’utilisation de tensions élevées pose des problèmes de sécurité des personnes et des équipements, en particulier si la tension est continue. En tension continue l’arc est maintenu jusqu'à ce que l'alimentation électrique soit coupée.One solution is to increase the voltage level in order to reduce the cable sections. However, the use of high voltages poses safety problems for people and equipment, particularly if the voltage is continuous. In continuous voltage the arc is maintained until the power supply is cut off.
L’électrification s’accompagne également d’une augmentation des puissances véhiculées par les câbles et les connecteurs pouvant entrainer des échauffements.Electrification is also accompanied by an increase in power carried by cables and connectors which can cause overheating.
Dans ces conditions d’utilisation, une défaillance de connexion au niveau du connecteur peut générer un échauffement dépassant les limites autorisées ou un arc électrique, entrainant de graves problèmes de sécurité des personnes et des équipements (électrisation, rupture d’alimentation, incendie).Under these conditions of use, a connection failure at the connector level can generate heating exceeding authorized limits or an electric arc, leading to serious safety problems for people and equipment (electrification, power failure, fire).
Afin de pourvoir anticiper une défaillance liée à un problème de connexion, le système de distribution doit pourvoir monitorer toutes variations de température anormale du connecteur, ainsi que son état d’accouplement.In order to anticipate a failure linked to a connection problem, the distribution system must be able to monitor any abnormal temperature variations of the connector, as well as its mating state.
Des solutions existantes utilisent une boucle de verrouillage haute tension ou High-Voltage Interlock Loop (HVIL) en terminologie anglo-saxonne, de type électrique, pour détecter l’état d’accouplement, et un capteur de température électrique (type thermistance) pour la mesure de la température des contacts électriques des connecteurs.Existing solutions use a high-voltage interlock loop or High-Voltage Interlock Loop (HVIL) in English terminology, of electrical type, to detect the coupling state, and an electrical temperature sensor (thermistor type) for the measuring the temperature of the electrical contacts of the connectors.
Aujourd’hui, les fonctions HVIL et de mesure de la température sont localisées à l’intérieur du connecteur mais les contacts électriques sont à l’extérieur. Cette distance entre les contacts électriques et les capteurs (HVIL et température) pose des problèmes de fiabilité de la détection de l’état d’accouplement et des problèmes de précision de la mesure de la température des contacts électriques.Today, the HVIL and temperature measurement functions are located inside the connector but the electrical contacts are on the outside. This distance between the electrical contacts and the sensors (HVIL and temperature) poses problems of reliability of the detection of the coupling state and problems of precision of the measurement of the temperature of the electrical contacts.
Un autre inconvénient des solutions électriques est leur sensibilité aux perturbations électromagnétiques.Another disadvantage of electrical solutions is their sensitivity to electromagnetic disturbances.
Un autre inconvénient des solutions électriques est la proximité du capteur et des contacts HVIL avec la haute tension pouvant crée des risques de défaillance d’isolation et nécessiter l’ajout de dispositif de protection de découplage galvanique.Another disadvantage of electrical solutions is the proximity of the sensor and HVIL contacts to high voltage which can create risks of insulation failure and require the addition of a galvanic decoupling protection device.
La présente invention vise à remédier à ces inconvénients avec une approche totalement novatrice.The present invention aims to remedy these drawbacks with a completely innovative approach.
Plus précisément, l’invention a pour objectif de fournir une technique plus fiable basée sur des fonctions de sécurité optiques.More precisely, the invention aims to provide a more reliable technique based on optical security functions.
Un objectif de l’invention est de fournir une telle technique de sécurité intégré au connecteur permettant de réduire les risques liés aux échauffements et aux défauts de connexion.An objective of the invention is to provide such a safety technique integrated into the connector making it possible to reduce the risks linked to overheating and connection faults.
Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints, selon un premier aspect, à l’aide d’un ensemble de connecteurs pour former un contact hybride électrique/optique, remarquable en ce qu’il comporte un connecteur femelle et un connecteur mâle, chaque connecteur comprend un corps de connecteur et un isolant du câble à l’intérieur duquel est positionné un contact électrique, ledit contact électrique comporte en son centre, un insert optique contenant un contact optique et une fibre optique et; chaque contact optique est monté sur la fibre optique ; l’ensemble étant configuré pour une position accouplée lorsque le connecteur mâle et femelle se touchent chaque fibre optique assure une continuité optique, et chaque conducteur électrique assure une continuité électrique.These objectives, as well as others which will appear subsequently, are achieved, according to a first aspect, using a set of connectors to form a hybrid electrical/optical contact, remarkable in that it comprises a connector female and a male connector, each connector comprises a connector body and a cable insulator inside which an electrical contact is positioned, said electrical contact comprises in its center, an optical insert containing an optical contact and an optical fiber and; each optical contact is mounted on the optical fiber; the assembly being configured for a coupled position when the male and female connector touch each other, each optical fiber ensures optical continuity, and each electrical conductor ensures electrical continuity.
Grâce à ces dispositions, les principaux avantages d’un contact hybride basé sur l’intégration d’un contact optique au centre du contact électrique sont les suivants :
- la partie optique du contact hybride permet de connaitre l’état de connexion et la température de la partie électrique du contact hybride.
- réduire l’encombrement des contacts dans le connecteur, avec un isolant comportant une seule cavité au lieu de deux cavités (une pour le contact électrique et une pour le contact optique).
- détecter l’état d’accouplement individuel de chaque contact électrique dans le cas d’un connecteur comportant plusieurs contacts hybrides.
- connaitre la température du contact électrique via un capteur de température optique placé au centre du contact électrique sans être perturbé par l’environnement extérieur au contact électrique.Thanks to these arrangements, the main advantages of a hybrid contact based on the integration of an optical contact in the center of the electrical contact are as follows:
- the optical part of the hybrid contact makes it possible to know the connection state and the temperature of the electrical part of the hybrid contact.
- reduce the size of the contacts in the connector, with an insulator having a single cavity instead of two cavities (one for the electrical contact and one for the optical contact).
- detect the individual mating state of each electrical contact in the case of a connector comprising several hybrid contacts.
- know the temperature of the electrical contact via an optical temperature sensor placed in the center of the electrical contact without being disturbed by the environment outside the electrical contact.
L’invention est avantageusement mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquelles sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante.The invention is advantageously implemented according to the embodiments and the variants set out below, which are to be considered individually or according to any technically effective combination.
Dans un mode de réalisation, les contacts optiques se déconnectent avant la déconnexion des contacts électriques lors de la phase de désaccouplement des contacts électriques.In one embodiment, the optical contacts are disconnected before the electrical contacts are disconnected during the electrical contact uncoupling phase.
Dans un mode de réalisation, au moins un contact optique comporte au moins un capteur optique de types température, lumière, déformation, sonore ou toutes autres grandeurs physiques. Le capteur optique configuré pour mesurer par exemple la température ou d’autres grandeurs physiques.In one embodiment, at least one optical contact comprises at least one optical sensor of temperature, light, deformation, sound or any other physical quantities. The optical sensor configured to measure, for example, temperature or other physical quantities.
Dans un mode de réalisation, chaque fibre optique est contenue dans un tube.In one embodiment, each optical fiber is contained in a tube.
Dans un mode de réalisation, chaque contact optique est maintenu dans l’insert optique par l’intermédiaire des clips, ou tout type de système de rétention mécanique.In one embodiment, each optical contact is held in the optical insert via clips, or any type of mechanical retention system.
Dans un mode de réalisation, chaque connecteur comporte en outre au moins un contact électrique qui contient l’insert optique.In one embodiment, each connector further comprises at least one electrical contact which contains the optical insert.
Dans un mode de réalisation, l’extrémité de la fibre optique est au-delà du conducteur électrique.In one embodiment, the end of the optical fiber is beyond the electrical conductor.
Dans un mode de réalisation, chaque contact optique, chaque clip, chaque insert optique et chaque contact électrique sont réalisés en matière métallique, par exemple en inox.In one embodiment, each optical contact, each clip, each optical insert and each electrical contact are made of metallic material, for example stainless steel.
Dans un mode de réalisation, seulement le connecteur mâle ou seulement le connecteur femelle comporte un insert optique, une fibre optique et un capteur de température optique.In one embodiment, only the male connector or only the female connector comprises an optical insert, an optical fiber and an optical temperature sensor.
Dans un mode de réalisation, les contacts optiques sont montés sur ressorts afin de pouvoir compenser les jeux d’assemblage des connecteurs mâle et femelle.In one embodiment, the optical contacts are mounted on springs in order to be able to compensate for the assembly clearances of the male and female connectors.
D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description qui suit faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels :Other advantages, aims and characteristics of the present invention emerge from the description which follows, given for explanatory and in no way limiting purposes, with reference to the appended drawings, in which:
La
La
La
La
Le dispositif de sécurité est réalisé par l’intégration de deux contacts optiques 5, 6 situés au centre des contacts électriques 3, 4 des connecteurs mâle et femelle 1, 2. Le contact optique 5, 6 est intégré à l’intérieur du contact électrique 3, 4. Nous obtenons un sous-ensemble solidaire formant un seul contact hybride électrique/optique 3,5,7,9 et 4,6,8,10.The safety device is produced by the integration of two optical contacts 5, 6 located in the center of the electrical contacts 3, 4 of the male and female connectors 1, 2. The optical contact 5, 6 is integrated inside the electrical contact 3, 4. We obtain an integral subset forming a single hybrid electrical/optical contact 3,5,7,9 and 4,6,8,10.
Le dispositif de sécurité assure deux fonctions principales. La première fonction, type capteur de température, permet de mesurer la température des contacts électriques 3, 4. La mesure de la température est assurée par le système de distribution de l’énergie électrique via l’analyse du signal réfléchi ou transmis par un capteur optique 25, 26 sur la fibre optique 11, 12.The safety device performs two main functions. The first function, temperature sensor type, makes it possible to measure the temperature of the electrical contacts 3, 4. The measurement of the temperature is ensured by the electrical energy distribution system via the analysis of the signal reflected or transmitted by a sensor optical fiber 25, 26 on the optical fiber 11, 12.
La seconde fonction permet de détecter l’état d’accouplement ou de désaccouplement des contacts électriques 3, 4 du couple de connecteurs mâle 2 et femelle 1.The second function makes it possible to detect the coupling or uncoupling state of the electrical contacts 3, 4 of the pair of male 2 and female 1 connectors.
Les contacts optiques 5, 6 sont montés sur des fibres optiques 11, 12 comportant un capteur de température 25, 26. Les capteurs optiques sont positionnés à l’intérieur des contacts optiques 5, 6, eux-mêmes maintenus dans des inserts optiques 7, 8 par l’intermédiaire des clips 9, 10. Les inserts optiques 7, 8 sont positionnés au centre des contacts électriques 3, 4. Le contact optique 5, 6, le clip 9, 10, l’insert optique 7, 8 et le contact électrique 3, 4 sont réalisés en matière métallique et sont mécaniquement en contact afin d’assurer la conduction thermique entre le contact électrique 3, 4 et le capteur de température 25, 26.The optical contacts 5, 6 are mounted on optical fibers 11, 12 comprising a temperature sensor 25, 26. The optical sensors are positioned inside the optical contacts 5, 6, themselves held in optical inserts 7, 8 via the clips 9, 10. The optical inserts 7, 8 are positioned in the center of the electrical contacts 3, 4. The optical contact 5, 6, the clip 9, 10, the optical insert 7, 8 and the electrical contact 3, 4 are made of metallic material and are mechanically in contact in order to ensure thermal conduction between the electrical contact 3, 4 and the temperature sensor 25, 26.
Les connecteurs mâle et femelle 1, 2 comprennent les contacts hybrides, les corps de connecteur 19, 20, les isolants 21 et 22.The male and female connectors 1, 2 include the hybrid contacts, the connector bodies 19, 20, the insulators 21 and 22.
Le contact hybride électrique/optique est monté sur un câble spécifique 23, 24, comprenant un isolant 17, 18, un conducteur électrique 15 et 16 et des tubes 13, 14 localisés en leur centre. Les tubes 13, 14 contiennent une fibre optique 11, 12.The hybrid electrical/optical contact is mounted on a specific cable 23, 24, comprising an insulator 17, 18, an electrical conductor 15 and 16 and tubes 13, 14 located in their center. The tubes 13, 14 contain an optical fiber 11, 12.
En position désaccouplée, les contacts optiques ne se touchent pas, le système de distribution ne détecte pas la transmission du signal optique et n’autorise pas l’alimentation en tension et courant de la ligne sur laquelle est installé le couple de connecteurs.In the uncoupled position, the optical contacts do not touch each other, the distribution system does not detect the transmission of the optical signal and does not authorize the supply of voltage and current to the line on which the pair of connectors is installed.
La
La
En position accouplé, le contact optique 6 et le contact optique 5 se touchent 27 de sorte que la fibre optique 11 et la fibre optique 12 assure la continuité optique entre les connecteurs mâle 2 et femelle 1. Ainsi la transmission d’un signal optique à travers le couple de connecteurs permet au système de distribution électrique de vérifier que les contacts électriques sont en bonne position d’accouplement 28. Tant que le signal optique est détecté par le système de distribution, celui-ci peut autoriser l’alimentation en tension et courant de la ligne sur laquelle est installé le couple de connecteurs.In the coupled position, the optical contact 6 and the optical contact 5 touch each other 27 so that the optical fiber 11 and the optical fiber 12 ensure optical continuity between the male 2 and female 1 connectors. Thus the transmission of an optical signal to through the pair of connectors allows the electrical distribution system to verify that the electrical contacts are in the correct mating position 28. As long as the optical signal is detected by the distribution system, the latter can authorize the voltage supply and current of the line on which the pair of connectors is installed.
La
Lors de la phase de désaccouplement, les contacts optiques 5, 6 se déconnectent 29 alors que les contacts électriques 3, 4 sont encore accouplés 30. Le système détecte alors la perte du signal optique et coupe l’alimentation avant que les contacts électriques ne soient complétement désaccouplés, évitant la création d’un arc électrique et assurant ainsi la protection des personnes et des équipements.During the uncoupling phase, the optical contacts 5, 6 disconnect 29 while the electrical contacts 3, 4 are still coupled 30. The system then detects the loss of the optical signal and cuts the power supply before the electrical contacts are completely uncoupled, avoiding the creation of an electric arc and thus ensuring the protection of people and equipment.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
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| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20240315 |