Brevet FR2867862A1 — publié le 20050923

L'invention concerne un dispositif pour capter une grandeur électrique d'un accumulateur, en particulier d'un accumulateur d'un véhicule à moteur. Pour capter l'état de charge et l'état de l'accumulateur lui-même, on prévoit de plus en plus souvent des dispositifs de surveillance en raison du nombre fortement croissant de consommateurs électriques, ces dispositifs permettant de conclure l'état de l'accumulateur à partir de la tension qui chute à travers l'accumulateur, ou du courant de charge et de décharge de l'accumulateur. Une borne polaire connue (DE 35 32 044 Al) comprend un élément à effet Hall et une électronique d'évaluation. La tension de Hall sur l'élément à effet Hall est proportionnelle à une induction magnétique. On peut donc conclure la cause de cette induction, c'est-à-dire le flux de courant à travers le corps de lla borne polaire. Avec un tel dispositif connu, on rencontre le problème d'assurer la fonction de l'électronique d'évaluation même dans des conditions d'environnement défavorables. Un cas d'application fréquent d'un tel dispositif de mesure est par exemple la surveillance d'un accumulateur dans un véhicule à moteur. Dans ce cas, il faut par exemple assurer que l'électronique d'évaluation est également protégée contre la poussière et l'eau. Un objectif de l'invention est donc de créer un dispositif pour capter l'état d'un accumulateur, dont la capacité de fonctionnement est assurée également dans des conditions d'environnement défavorables. Cet objectif est atteint par un dispositif pour capter une grandeur électrique d'un accumulateur, comprenant: - un boîtier, - un élément de mesure disposé dans le boîtier et comportant une première connexion et une deuxième connexion, - un premier élément de contact qui est relié électriquement à la première connexion, et - un deuxième élément de contact qui est relié électriquement à la deuxième connexion, le boîtier présentant un évidement pour la traversée d'au moins un élément de contact à travers le boîtier, un élément cle joint étant disposé entre le boîtier et l'élément de contact. De préférence, le dispositif selon l'invention présente une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises en combinaison: - l'élément de joint est réalisé en une pièce avec le boîtier; - l'élément de joint comprend un biseau dirigé vers l'extérieur du boîtier; - une électronique d'évaluation est placée dans l'espace intérieur du boîtier, cette électronique étant en outre rendue étanche par une masse de remplissage; - le premier élément de contact est réalisé en une pièce avec une borne polaire qui présente un évidement par lequel le deuxième élément de contact est connecté à la deuxième connexion de l'élément de mesure; - un manchon isolant est inséré entre la borne polaire et le deuxième élément de contact. Ainsi, le dispositif comprend un boîtier et un élément de mesure disposé à l'intérieur du boîtier et comportant une première et une deuxième connexion. Le dispositif comprend encore un premier et un deuxième élément de contact qui traversent le boîtier depuis l'extérieur et qui sont reliés électriquement à la première ou, respectivement, à la deuxième connexion. Au moins un élément de contact est rendu étanche dans la région où il traverse le boîtier, au moyen d'un élément de joint. De préférence, cet élément de joint est réalisé sous forme d'un élément de joint réuni en une pièce avec le boîtier et disposé radialement. Dans une autre réalisation, il s'agit d'une bague d'étanchéité placée entre l'élément de contact et le boîtier. Dans une autre réalisation préférée, le premier élément de contact est une borne polaire qui est connectée électriquement et mécaniquement à un pôle d'un accumulateur. Le présent dispositif présente entre autres l'avantage que l'élément de joint protège l'intérieur du boîtier dans la région de la traversée des éléments de contact et protège donc également l'électronique qui est disposée à l'intérieur contre l'intrusion de matières étrangères, par exemple de l'humidité ou de la poussière. L'invention et des développements avantageux de celle-ci seront expliqués dans ce qui suit à l'aide de dessins schématiques. Dans les dessins: La fig. 1 montre une vue en coupe d'un dispositif selon l'invention pour capter une grandeur électrique d'un accumulateur, la fig. 2 représente un détail agrandi de la fig. 1 dans lequel un exemple de réalisation d'un élément de joint selon l'invention est représenté et la fig. 3 est un schéma fonctionnel qui comprend un dispositif selon la fig. 1. Le dispositif V représenté à la fig. 1 en vue en coupe, comprend un boîtier 3 dans lequel est disposé un élément de mesure 1. L'élément de mesure comporte un premier côté 103 et un deuxième côté 105 entre lesquels une résistance de mesure de précision 104 est placée. La résistance de mesure 104 est fabriquée par exemple à partir de manganin. Le premier et le deuxième côté 103, 105 de l'élément de mesure 1 sont composés de cuivre. Afin de faire passer le courant à mesurer par l'élément de mesure 1, cet élément de mesure 1 comprend encore une première connexion 101 et une deuxième connexion 102. Un élément de contact 204 d'une borne polaire 2 est électriquement relié à la première connexion 101. Cette borne polaire 2 comporte un anneau de serrage 201, une vis de serrage 202 et un évidement 203 pratiqué dans l'anneau de serrage 201 pour recevoir un corps de borne P (voir la fig. 3). Cette borne polaire 2 peut être reliée électriquement et mécaniquement à un pôle P d'un accumulateur B, ici de préférence au pôle négatif P-. Une connexion fiable est assurée ici en serrant l'anneau de serrage 201. Ceci est réalisé en vissant la vis de serrage 202. La deuxième connexion 102 de l'élément de mesure 1 est électriquement reliée à un deuxième élément de contact 4 traversant le boîtier. Ce deuxième élément de contact comprend une pièce de connexion 401 et un câble 402, ici un câble de mise à la masse, fixé à cette pièce de connexion par serrage, brasage ou soudage. La connexion entre les éléments de contact 2, 4 et l'élément de mesure 1 peut être soudée, brasée et/ou serrée. Afin de s'assurer que la totalité du flux de courant est passée par l'élément de mesure 1 et qu'il n'y a pas de courant de fuite qui s'écoule directement depuis la borne polaire 2 vers le deuxième élément de contact 4, un manchon isolant 403 en matière plastique est disposé entre la borne polaire 2 et la pièce de connexion 401. Ce manchon isolant 403 remplit encore une autre fonction: il stabilise le deuxième élément de contact 4 vis-à-vis des vibrations. Afin d'assurer une traversée étanche à travers le boîtier 3 dans la région du deuxième élément de contact 4, le boîtier 3 comprend un élément de joint radial 301 qui est ici réalisé en une pièce avec le boîtier. Lors de l'assemblage, la pièce de connexion 401 est serrée dans le boîtier 3 et reliée ensuite à l'élément de mesure 1. Après le montage, l'élément de joint 301 entoure la pièce de connexion 401 de sorte qu'une traversée étanche du boîtier 3 est assurée. Un élément de joint additionnel 14, ici un joint torique, est inséré entre l'élément de contact 204 et le boîtier 3 dans la région du premier élément de contact 204, ici la borne polaire 2, afin de rendre étanche la traversée au travers du boîtier 3. Cette mesure assure également à cet endroit une traversée étanche à travers le boîtier 3. Afin de capter le flux de courant à travers l'élément de mesure 1 et de l'évaluer, la tension chutant à travers la résistance de précision 104 est mesurée. À cette fin, le dispositif comprend une première fiche de contact 12 et une deuxième fiche de contact 13. Ces fiches sont disposées dans la région du premier ou, respectivement, deuxième côté 103, 105 et connectent chacun de ces deux côtés 103, 105 avec une zone de connexion d'une électronique d'évaluation placée sur une plaquette de circuits imprimés 5. L'électronique d'évaluation comporte ici un microprocesseur 6 et un circuit fonctionnel intégré spécifique pour l'application (ou ASIC, de l'anglais Application Specific Integrated Circuit ) 7. L'électronique d'évaluation sert à déterminer l'état de l'accumulateur (ou SOH, de l'anglais State Of Health) ou son état de charge (ou SOC, de l'anglais State Of Charge) à partir du flux de courant à travers l'élément de mesure 1 et, si nécessaire, également à partir d'autres paramètres, par exemple la tension chutant à travers l'accumulateur, la température de l'accumulateur ou des données de fonctionnement du moteur à combustion interne. Afin d'assurer le fonctionnement de l'électronique d'évaluation 6, 7 même lors des variations de tension ou également lors d'un changement de l'accumulateur, l'électronique comprend un réservoir d'énergie de secours 8, par exemple un condensateur. Celui-ci est également disposé dans le boîtier 3. Afin de transmettre les données SOC, SOH ainsi déterminées à un autre appareil électrique, par exemple un ordinateur de bord ou une commande du véhicule à moteur, le dispositif comprend une interface présentant un manchon de raccordement 10 et au moins une fiche de contact 11 pour une ligne de données D. Une autre fiche de contact 11 qui n'est pas visible ici en raison de la coupe représentée, connecte le dispositif de circuit disposé dans le boîtier 3 au pôle positif de l'accumulateur B. Cette connexion sert à alimenter le dispositif de circuit en tension. Ces fiches de contact 11 sont mises en contact par un connecteur enfichable étanche à l'eau qui n'est pas représenté ici. Afin de pouvoir fermer de manière étanche à l'eau le côté du boîtier 3 qui est opposé à la borne polaire 2 et au deuxième élément de contact 4, le boîtier est rempli par une masse de remplissage 9, par exemple en polyuréthane. La fig. 2 montre la partie Il de la fig. 1 agrandie. Afin de permettre un montage facile des éléments de contact 2, 4 et du boîtier 3, l'élément de joint 301 présente un biseau 302 dirigé vers l'extérieur du boîtier. Le diamètre de l'évidement du boîtier pour la pièce de connexion 401 de l'élément de contact 4 est plus petit dans la région de l'élément de joint 301 que le diamètre de la pièce de connexion 401. La fig. 3 montre schématiquement le dispositif \/ pour capter un état d'accumulateur SOC, SOH comme il a déjà été présenté à la fig. 1. Le dispositif est relié électriquement au pôle négatif P- d'un accumulateur E3. Le pôle positif P+ de l'accumulateur B est connecté d'une part avec un générateur G et d'autre part avec un réseau de bord BN comprenant des consommateurs électriques. Le dispositif V comprenant l'élément de mesure 1 est connecté en série entre la connexion à la masse GND du réseau de bord BN et l'accumulateur B. Une ligne de données D raccorde la fiche de contact 11 du dispositif V à un appareil de commande S et fournit des données à celui-ci qui reflètent l'état de l'accumulateur B. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour capter une grandeur électrique d'un accumulateur, comprenant: - un boîtier (3), - un élément de mesure (1) disposé dans le boîtier (3) et comportant une première connexion (101) et une deuxième connexion (102), - un premier élément de contact (204) qui est relié électriquement à la première connexion (101), et un deuxième élément de contact (4) qui est relié électriquement à la deuxième connexion (102), le boîtier (3) présentant un évidement pour la traversée d'au moins un élément de contact (204, 4) à travers le boîtier (3), un élément de joint (301, 14) étant disposé entre le boîtier (3) et l'élément de contact (204, 4). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de joint (301) est réalisé en une pièce avec le boîtier (3). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément de joint (301) comprend un biseau (302) dirigé vers l'extérieur du boîtier (3). 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une électronique d'évaluation (5, 6, 7, 8) est placée dans l'espace intérieur du boîtier (3), cette électronique étant en outre rendue étanche par une masse de remplissage (9). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier élément de contact (204) est réalisé en une pièce avec une borne polaire (2) qui présente un évidement par lequel le deuxième élément de contact (4) est connecté à la deuxième connexion (102) de l'élément de mesure (1). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'un manchon isolant (403) est inséré entre la borne polaire (2) et le deuxième élément de contact (4).