Brevet FR2950747A1 — publié le 20110401

L'invention concerne un agencement pour la distribution de puissance comprenant une barre omnibus, que nous appellerons plus simplement par sa terminologie anglo-saxonne de « busbar ». Elle porte aussi sur un busbar en tant que tel, sur un capot en tant que tel prévu pour l'utilisation du busbar de l'invention, sur un radiateur et sur un véhicule automobile comprenant un tel radiateur. Enfin, elle porte sur un procédé de montage d'un tel agencement de distribution de puissance. Les véhicules automobiles de l'état de la technique sont équipés d'un système de chauffage de l'air contenu dans leur habitacle. Ces systèmes de chauffage comprennent un chauffage principal exploitant la chaleur produite par le moteur thermique du véhicule automobile, qui est transmise à l'habitacle par l'intermédiaire d'un fluide caloporteur. Toutefois, afin de réchauffer plus rapidement l'habitacle de certains véhicules, ces derniers comportent, en plus du chauffage traditionnel principal par circulation d'un fluide caloporteur, une résistance chauffante positionnée sur la trajectoire de l'air injecté pour le chauffer avant son entrée dans l'habitacle. L'utilisation de ce dispositif complémentaire de chauffage, que nous appellerons plus simplement « radiateur électrique », est par exemple utile immédiatement après la mise en route du moteur du véhicule, c'est-à-dire pendant un laps de temps où la puissance calorifique délivrée par le chauffage principal est insuffisante pour procurer le confort thermique désiré par un passager du véhicule. Ce type de chauffage additionnel par radiateur électrique équipe principalement les véhicules possédant une source d'énergie électrique supplémentaire, en plus de la batterie d'alimentation électrique du réseau de bord, tels que les véhicules à propulsion électrique ou hybride. La figure 1 illustre une partie de la connexion électrique d'un radiateur électrique pour le chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile selon l'état de la technique. Un câble d'alimentation 1 relié à une batterie du véhicule, apporte une alimentation électrique à différents busbars 3, par l'intermédiaire de connecteurs 4 réalisant une liaison électrique entre les fils 2 provenant du câble 1 et chaque busbar 3. Chaque busbar 3 comprend de plus plusieurs connecteurs mâles 5 destinés à distribuer finalement le courant électrique à des lames chauffantes, non représentées, disposées au sein d'un flux d'air destiné à entrer dans l'habitacle. La figure 2 représente une seconde vue de la connexion électrique de cette solution de l'état de la technique, dans laquelle des composants de liaison intermédiaires 6 sont reliés au busbar 3, et prévus pour recevoir une connexion avec une lame chauffante. Ces composants intermédiaires 6 comprennent une première extrémité équipée d'un contact femelle 7, en forme de pince, pour une liaison sur un contact mâle 5 d'un busbar, et une seconde extrémité plane 8, destinée à recevoir une liaison électrique avec une lame chauffante, non représentée. Ces composants intermédiaires 6 sont généralement en cuivre argenté et sont très coûteux. Le document US7394044 décrit un radiateur électrique dont la connexion électrique correspond à l'approche décrite ci-dessus. L'ensemble obtenu est finalement enveloppé entre deux flasques fermées l'une sur l'autre, et surmontées par un capot. Ces solutions de l'état de la technique comprennent tout ou partie des inconvénients suivants : - l'agencement électrique prévu pour la distribution de puissance présente un fort encombrement, ce qui par exemple augmente le volume global d'un radiateur électrique additionnel et complique son positionnement au sein d'un véhicule automobile ; - la distribution de puissance requiert l'utilisation de nombreux moyens de connexion électrique complexes et coûteux, dont le tout forme un ensemble fragile et peu fiable, susceptible de se détériorer à partir de la dilatation thermique différentielle ou à partir des vibrations mécaniques auxquelles ces moyens de connexion sont soumis ; - le montage de cet agencement électrique est de plus long et fastidieux, ce qui augmente les coûts de fabrication, et ne permet pas une intervention facile en cas de défaillance ; - l'ajout de fonctions supplémentaires, par exemple pour augmenter la sécurité, n'est pas prévu et impossible avec cet agencement, lorsqu'il est finalisé et enfermé dans les flasques, et il n'est donc pas évolutif. Ainsi, il existe un besoin d'améliorer les solutions existantes de distribution de puissance et un objectif général de la présente invention est de proposer une solution de distribution de puissance qui ne présente pas tout ou partie des inconvénients précédents. Plus précisément, un objet de l'invention est de proposer une solution de distribution de puissance par busbar qui soit moins coûteuse, moins encombrante, et plus fiable que les solutions existantes. A cet effet, l'invention repose sur un busbar de distribution de puissance, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen de déplacement d'isolant apte à la réalisation d'une première connexion électrique amont avec une source électrique et au moins un contact femelle adapté à la transmission électrique vers un dispositif aval. Le busbar peut comprendre au moins une découpe permettant son découpage facile pour obtenir au moins un busbar de plus petite dimension. Selon un mode d'exécution, le au moins un contact femelle est du type tulipe IDC et/ou le au moins un moyen de déplacement d'isolant comprend une fente de largeur apte au découpage de l'isolant entourant un fil électrique. 10 L'invention porte aussi sur un capot de distribution de puissance, caractérisé en ce qu'il comprend un logement pour un connecteur électrique apte à une connexion avec une alimentation électrique, un premier moyen de positionnement et de maintien pour le logement d'au 15 moins un fil électrique, et un second moyen de positionnement et de maintien pour le logement d'au moins un busbar tel que décrit ci-dessus, de sorte que le busbar soit en contact électrique avec les fils d'alimentation par l'intermédiaire de son au moins un moyen de déplacement d'isolant. 20 Le premier moyen de positionnement et de maintien pour le logement d'au moins un fil électrique peut comprendre au moins une rainure, et/ou en le second moyen de positionnement et de maintien pour le logement d'au moins un busbar peut comprendre au moins une rainure. 25 L'invention porte aussi sur un agencement pour la distribution de puissance, caractérisé en ce qu'il comprend un capot de distribution de puissance tel que décrit ci-dessus, comprenant au moins un fil électrique d'alimentation en contact électrique avec au moins un busbar tel que 30 décrit ci-dessus, par l'intermédiaire d'une découpe de son isolant.5 Les différentes connexions électriques se trouvant dans le capot peuvent être noyées dans une résine. L'invention porte aussi sur un radiateur pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une lame chauffante connectée sur un agencement tel que décrit ci-dessus, le capot formant la partie haute du radiateur. La connexion entre la au moins une lame chauffante et un busbar peut être réalisée par une languette intermédiaire comprenant un contact mâle pour sa connexion avec le busbar, ou la connexion entre la au moins une lame chauffante et un busbar peut être réalisée directement. L'invention porte aussi sur un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un radiateur tel que décrit ci-dessus. L'invention porte aussi sur un procédé de montage d'un agencement pour la distribution de puissance tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce qu'il 20 comprend les étapes suivantes : - disposition d'au moins un fil électrique dans un logement prévu dans un capot ; - disposition d'au moins un busbar dans un logement prévu dans le capot, son positionnement entraînant une liaison électrique 25 entre le au moins un busbar et le au moins un fil électrique. Le procédé de montage d'un agencement pour la distribution de puissance peut comprendre une étape supplémentaire de liaison d'au moins une lame chauffante sur un contact femelle d'un busbar. 30 Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : La figure 1 illustre une partie de la connectique d'une solution de distribution de puissance d'un radiateur électrique de l'état de la technique. 10 La figure 2 illustre une autre vue de la connectique de l'état de la technique. La figure 3 représente en perspective un busbar pour la distribution de puissance selon un mode d'exécution de l'invention. La figure 4 représente en vue de face un busbar pour la distribution de puissance selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 5 représente en perspective de dessus un capot pour accueillir 20 un agencement de distribution de puissance selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 6 représente en vue de dessus le capot pour accueillir un agencement de distribution de puissance selon le mode d'exécution de 25 l'invention. La figure 7 illustre en perspective le positionnement de fils électriques d'alimentation au sein du capot selon le mode d'exécution de l'invention. 15 La figure 8 illustre en vue de dessus le positionnement de fils électriques d'alimentation au sein du capot selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 9 représente en perspective la disposition de busbars au sein du capot selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 10 représente en vue de dessus la disposition de busbars au sein du capot selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 11 représente en perspective en coupe selon un plan comprenant le busbar la disposition du busbar au sein du capot selon le mode d'exécution de l'invention. La figure 12 représente une vue agrandie d'un détail de la figure précédente. La figure 13 représente en perspective de dessus une variante de réalisation du mode d'exécution de l'invention. La figure 14 représente un shunt utilisé dans la variante d'exécution de l'invention. La figure 15 représente en perspective la partie latérale agencée pour la connectique extérieure du capot de la variante du mode d'exécution de l'invention. L'invention va être illustrée dans le cadre d'un radiateur électrique pour véhicule automobile, à titre d'exemple, pour une distribution de puissance impliquant une tension continue de 300 volts et une intensité de 20 ampères. Elle pourrait toutefois être utilisée dans d'autres dispositifs nécessitant une distribution de puissance au sein d'un véhicule automobile. Plus généralement, elle pourrait être implémentée ailleurs que dans un véhicule automobile, pour tout dispositif nécessitant une distribution de puissance électrique par fil pour des tensions comprises entre 5 et 600 volts. Les figures 3 et 4 représentent un busbar 10 selon un mode d'exécution de l'invention. Ce busbar se présente sous la forme d'une barre métallique de faible épaisseur comprenant dans sa partie inférieure plusieurs moyens de déplacement d'isolant 11, dont la fonction est de réaliser une connexion électrique automatique du busbar sur les fils provenant de l'alimentation électrique de la batterie du véhicule automobile par simple pression en force du busbar sur ces fils, lors du montage qui sera détaillé par la suite. Selon le mode d'exécution de l'invention, chaque moyen de déplacement d'isolant 11 consiste en une fente réalisée dans la partie inférieure du busbar 10, dont la largeur correspond sensiblement à celle d'un fil électrique sans isolant, destinée à pincer et découper l'isolant du fil électrique. Dans sa partie supérieure, le busbar 10 comprend plusieurs éléments de connexion femelle 12, de type tulipe IDC ou « twin fork » en anglais, destinés à une liaison vers des lames chauffantes. Enfin, le busbar 10 comprend une ou plusieurs ouvertures ou découpes 13 permettant son découpage facile au niveau de ces découpes si nécessaire, afin d'obtenir des busbars de plus petite dimension à partir de la seule fabrication d'un busbar de plus grande dimension. Les figures 5 et 6 représentent un capot 20 selon le mode d'exécution de l'invention, de préférence en matériau plastique, qui définit un volume relativement fermé au sein duquel peut se positionner l'ensemble de l'agencement formant la connectique de distribution de puissance depuis de l'arrivée de l'alimentation électrique, réalisée par l'intermédiaire d'un connecteur d'entrée prévu au niveau d'un logement latéral 23 prévu à cet effet dans la paroi latérale extérieure du capot, jusqu'à la connexion avec les extrémités des lames chauffantes. Au fond de ce volume sont aménagées des rainures transversales 21, dont certaines dans le prolongement du logement latéral 23 pour le connecteur d'entrée, destinées au positionnement et au maintien de fils électriques, dont les fils d'alimentation provenant du logement 23 et reliés à la batterie par l'intermédiaire d'un connecteur dans le logement 23, ainsi que des rainures longitudinales 22 sensiblement perpendiculaires aux premières rainures 21, destinées au guidage et au positionnement des busbar 10 décrits précédemment. Les figures 7 et 8 représentent ce même capot 20 au sein duquel sont disposés des fils électriques 18 d'alimentation dans des rainures 21, dans 15 une première étape du procédé de montage de l'agencement électrique. Ensuite, les figures 9 et 10 représentent ce même capot au sein duquel ont été disposés plusieurs busbars 10, au sein de rainures 22, dans une seconde étape du procédé montage de la liaison électrique. Cette 20 seconde étape, consistant à un positionnement des busbars, entraîne dans le même temps automatiquement la liaison électrique entre les busbars 10 et les fils électriques 18, par l'intermédiaire des moyens de déplacement d'isolant 11 prévus dans la partie inférieure des busbars. La géométrie des différentes rainures 21,22, disposées au fond du capot, 25 permet de garantir un parfait positionnement relatif des busbars 10 et des fils d'alimentation 18 et de garantir ainsi une bonne liaison électrique entre ces éléments par l'enfoncement en force des busbars jusqu'au fond de leurs logements, en entraînant un découpage de l'isolant entourant les fils 18 par les moyens 11 prévus sur ces busbars. 30 Les détails de cet agencement final sont particulièrement visibles sur les figures 11 et 12. Il apparaît bien que le croisement des rainures 21, 22 du capot 20 permet une disposition perpendiculaire des busbars 10 sur les fils 18 induisant la coopération de certains moyens de déplacement d'isolant 11 avec des fils 18, lorsque le schéma électrique souhaité exige une liaison électrique. En remarque, les découpes 13 remplissent aussi la fonction de pont permettant le passage d'autres fils 18 lorsqu'une liaison électrique n'est pas souhaitée. Bien entendu, les rainures 21, 22 peuvent prendre d'autres formes que celles représentées, être discontinues, ou être remplacées par d'autres moyens de positionnement et de maintien d'un fil électrique et d'un busbar. Ensuite, le procédé de montage de cet agencement de distribution de puissance peut comprendre une étape consistant à noyer l'agencement obtenu avec ses liaisons électriques dans une résine de protection, disposée au sein du capot. Naturellement, l'invention ne porte pas sur le schéma électrique en tant que tel de la connectique mise en oeuvre pour la distribution de puissance, et il est possible d'obtenir tout schéma en fonction du nombre de fils électriques 18 utilisés, du nombre de busbars 10 et du nombre de liaisons électriques obtenues par coopération de moyens de déplacement d'isolant 11 avec des fils 18. Ainsi, l'invention peut être mise en oeuvre avec tout nombre de busbars, comprenant au moins un moyen de déplacement d'isolant 11 pour une connexion électrique « amont » et au moins une connectique femelle 12 pour une connexion électrique « aval ». La figure 13 représente une variante de réalisation de la connexion précédente, dans laquelle un dispositif de sécurité est ajouté, par le simple ajout de deux fils supplémentaires 19, disposés de même dans des rainures 21 aménagées dans le capot 20, et sortant latéralement du capot, comme cela est visible sur la figure 15. Un shunt 25 métallique comprenant différents moyens de déplacement d'isolant 26 permet de réaliser un pont électrique et mise en liaison électrique des deux fils 19 ajoutés. Ce shunt, illustré en figure 14, est guidé dans le capot par des rainures 22 adaptées qui garantissent son positionnement précis et une parfaite liaison électrique avec les deux fils ajoutés. En remarque, les moyens de déplacement d'isolant 26, qui peuvent être repris sur un busbar 10, présentent une première partie basse en forme d'entonnoir permettant un guidage de son positionnement relativement à un fil électrique de sorte de conduire le fil dans une seconde partie haute étroite où se réalise la découpe de l'isolant et la liaison électrique. Ce dispositif de sécurité ajouté au sein du capot permet par l'intermédiaire des deux fils supplémentaires de réaliser un moyen de sécurité de type HVIL (High-Voltage Interlock Loop). Cette variante de réalisation illustre la remarque précédente, et démontre la facilité d'évolution du concept de l'invention, qui permet d'atteindre différents circuits électriques, différentes fonctions électriques, sans modifications profondes et donc à bas coût. L'invention porte aussi sur un procédé de montage d'un agencement de connexion pour une distribution de puissance, qui comprend les étapes essentielles suivantes, et déjà explicitées ci-dessus : - disposition d'au moins un fil électrique 18 dans un logement prévu dans le capot 20 ; - disposition d'au moins un busbar 10 dans un logement prévu dans le capot, son positionnement entraînant une liaison électrique entre le au moins un busbar et au moins un fil électrique. Ensuite, une étape supplémentaire du procédé de montage de la connectique du système consiste en la liaison des lames chauffantes sur les contacts femelle 12 des busbars 10, pour former un radiateur électrique. Une telle lame chauffante peut par exemple être du type résistance à coefficient de transfert positif ou analogue. Selon l'invention, deux variantes d'exécution sont envisagées pour cette dernière connexion. Une première variante d'exécution consiste à utiliser un composant intermédiaire, appelé languette, entre la connexion femelle des busbars est une lame chauffante. Une telle languette serait alors simplifiée par rapport à la languette de l'état de la technique, et donc moins coûteuse, puisqu'elle se présenterait sous la forme d'une simple lame sensiblement plane. La seconde variante d'exécution consiste en une liaison directe au sein du contact femelle d'un busbar d'une partie plane formant un contact mâle prévue directement à l'extrémité d'une lame chauffante. Le procédé peut aussi comprendre une étape de disposition d'une résine isolante au sein du capot autour des connexions électriques pour les protéger. Finalement, l'invention atteint les avantages suivants : - la connexion entre l'arrivée électrique provenant directement de la batterie et un busbar intermédiaire est grandement simplifiée, tant au 25 niveau de sa structure que de son procédé montage ; - l'utilisation d'un capot dont la géométrie permet l'intégration et l'agencement de l'ensemble de la connectique du système permet d'obtenir une connexion performante, à faible encombrement et économique ; - la connexion entre un busbar et les lames chauffantes est de même simplifiée puisqu'elle repose sur des éléments intermédiaires ou languettes de forme simplifiée ou permet même de se passer de ces éléments intermédiaires.5 Revendications1. Busbar (10) de distribution de puissance, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un moyen de déplacement d'isolant (11) apte à la réalisation d'une première connexion électrique amont avec une source électrique et au moins un contact femelle (12) adapté à la transmission électrique vers un dispositif aval. 2. Busbar (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce 10 qu'il comprend au moins une découpe (13) permettant son découpage facile pour obtenir au moins un busbar de plus petite dimension. 3. Busbar (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un contact femelle est du type tulipe 15 I DC. 4. Busbar (10) selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un moyen de déplacement d'isolant (11) comprend une fente de largeur apte au découpage de l'isolant entourant 20 un fil électrique (18). 5. Capot de distribution de puissance, caractérisé en ce qu'il comprend un logement (23) pour un connecteur électrique apte à une connexion avec une alimentation électrique, un premier moyen de 25 positionnement et de maintien pour le logement d'au moins un fil électrique (18), et un second moyen de positionnement et de maintien pour le logement d'au moins un busbar (10) selon l'une des revendications précédentes, de sorte que le busbar soit en contact électrique avec les fils d'alimentation (18) par l'intermédiaire de son au moins un moyen de 30 déplacement d'isolant (11). 6. Capot de distribution de puissance selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le premier moyen de positionnement et de maintien pour le logement d'au moins un fil électrique comprend au moins une rainure (21), et/ou en ce que le second moyen de positionnement et de maintien pour le logement d'au moins un busbar comprend au moins une rainure (22). 7. Agencement pour la distribution de puissance, caractérisé en ce qu'il comprend un capot (20) de distribution de puissance selon la revendication 5 ou 6, comprenant au moins un fil électrique (18) d'alimentation en contact électrique avec au moins un busbar (10) selon l'une des revendications 1 à 4, par l'intermédiaire d'une découpe de son isolant. 8. Agencement pour la distribution de puissance selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le capot (20) et les différentes connexions électriques s'y trouvant sont noyés dans une résine. 9. Radiateur pour véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une lame chauffante connectée sur un agencement selon l'une des revendications 7 ou 8, le capot (20) formant la partie haute du radiateur. 25 10. Radiateur pour véhicule automobile selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la connexion entre la au moins une lame chauffante et un busbar est réalisée par une languette intermédiaire comprenant un contact mâle pour sa connexion avec le busbar, ou en ce20que la connexion entre la au moins une lame chauffante et un busbar est réalisée directement. 11. Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un radiateur selon l'une des revendications 9 ou 10. 12. Procédé de montage d'un agencement pour la distribution de puissance selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - disposition d'au moins un fil électrique (18) dans un logement prévu dans un capot (20) ; - disposition d'au moins un busbar (10) dans un logement prévu dans le capot (20), son positionnement entraînant une liaison électrique entre le au moins un busbar (10) et le au moins un fil électrique (18). 13. Procédé de montage d'un agencement pour la distribution de puissance selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire de liaison d'au moins une lame chauffante sur un contact femelle (12) d'un busbar (10).