Brevet FR2968475A1 — publié le 20120608

PROTECTION D'UNE PRISE ELECTRIQUE CONTRE LA TEMPERATURE La présente invention concerne de manière générale la sécurité des utilisateurs de véhicules électriques dont la charge se fait par connexion au réseau électrique. Il est connu dans l'art antérieur des dispositifs visant à protéger les prises électriques contre une éventuelle surchauffe qui peut provoquer des brûlures à un utilisateur manipulant de telles prises ou des incendies si la surchauffe est trop importante. Le document DE3331847 présente une prise électrique qui est équipée d'un bilame coupant le circuit si la prise s'échauffe. En contrepartie, ce système présente notamment l'inconvénient de devoir être dimensionné en fonction de la puissance du courant traversant le bilame. En effet, en cas de forte puissance et lorsque le bilame est faiblement écarté, des arcs électriques peuvent se produire et cela entraîne une usure prématurée des contacts. A l'extrême, si les courants sont trop importants, le bilame peut même être soudé par les arcs électriques, le rendant inopérant et compromettant ainsi la sécurité d'utilisation de la prise. Le bilame doit donc être dimensionné en conséquence et pour les fortes puissances, l'encombrement du système est augmenté, ainsi que son coût. Par ailleurs, cette solution est inadaptée à partir d'un certain seuil de puissance. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients du document de l'art antérieur mentionné ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de proposer un système et un procédé de protection des prises de connexion contre les surchauffes, simple, fiable, économique, ne gênant pas l'utilisateur et adapté à la puissance du courant traversant la prise électrique. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un procédé de protection contre une surchauffe d'une prise de connexion électrique, la prise de connexion électrique connectant un appareil électrique à un réseau de distribution de l'électricité, le procédé comprenant les étapes suivantes : (i) mesure d'une grandeur représentative de la température de la prise de connexion électrique connectée sur le réseau électrique ; (ii) transmission de la mesure de la grandeur représentative à l'appareil électrique ; (iii) détermination par l'appareil électrique d'un état de surchauffe en comparant la mesure de la grandeur représentative avec un seuil de surchauffe ; (iv) limitation ou coupure par l'appareil électrique du passage de l'électricité du réseau de distribution dans la prise électrique en fonction du résultat de l'étape de détermination de l'état de surchauffe (iii). Ce procédé selon l'invention met en oeuvre deux dispositifs complémentaires nécessaires à l'obtention de la mise en sécurité de la prise pour l'utilisateur : d'une part, la prise où se fait la mesure de la température et d'autre part, l'appareil électrique connecté au réseau où se fait l'étape de limitation ou coupure du courant si nécessaire. La prise selon l'invention comprend les moyens de mesure de la température (ou d'une grandeur représentative), mais ne comprend pas les moyens de régulation ou de commutation. Sa conception reste donc simple et compacte, ce qui permet à l'utilisateur d'utiliser et de manipuler facilement cette prise. Par ailleurs, au lieu de prévoir un système spécifique pour analyser la mesure de température ou de la grandeur représentative, cette mesure est transmise au consommateur de l'électricité, c'est-à-dire à l'appareil connecté au réseau de distribution de l'électricité qui comporte déjà des moyens de régulation ou limitation. L'analyse de l'état de surchauffe et la limitation de la consommation de courant se fait donc directement au niveau de l'appareil électrique. En résumé, l'invention propose une synergie entre la prise de connexion et l'appareil relié au réseau par l'intermédiaire de la prise car à partir d'une simple mesure de la température effectuée au niveau de la prise, le passage de l'électricité peut être modulé en conséquence par l'appareil consommateur du courant. Le système global mettant en oeuvre le procédé selon l'invention est simplifié car entre la prise et l'appareil électrique, il n'y a qu'un seul organe de régulation du passage du courant électrique. Avantageusement, l'étape (iv) limite ou coupe le courant rechargeant une batterie de l'appareil électrique. L'invention est particulièrement adaptée aux appareils comportant une batterie rechargeable car la recharge se fait généralement sans surveillance et sa durée importante peut occasionner des échauffements si les connecteurs sont sales, oxydés ou présentent des surfaces de contact insuffisantes. Par ailleurs, ces appareils comportent des moyens de régulation (limitation ou coupure) avec le réseau de distribution pour protéger leurs circuits des surtensions et l'invention utilise avantageusement ce dispositif déjà présent. Un deuxième aspect de l'invention concerne une prise de connexion électrique apte à connecter un appareil électrique à un réseau de distribution de l'électricité, comprenant des moyens de mesure d'une grandeur représentative de la température de la prise de connexion électrique, caractérisée en ce que la prise de connexion électrique comprend aussi des moyens de transmission de la mesure de la grandeur représentative à l'appareil électrique connecté au réseau de distribution de l'électricité. La prise selon l'invention comprend les moyens de mesure de la température (ou d'une grandeur représentative), mais pas les moyens de régulation (limitation) ou de commutation (coupure). La conception reste donc simple et compacte, ce qui permet à l'utilisateur de manipuler facilement cette prise. Par ailleurs, au lieu de prévoir un système spécifique pour analyser la mesure de température, cette mesure est transmise au consommateur de l'électricité, c'est-à-dire à l'appareil connecté au réseau de distribution de l'électricité. De manière avantageuse, les moyens de mesure de la grandeur représentative de la température de la prise de connexion électrique comportent un bilame. Un bilame présente une grande compacité alliée à une robustesse éprouvée. La mesure de la température, incluant ce bilame est fiable car dans un circuit de mesure, les puissances sont faibles. Cette mise en oeuvre selon l'invention est par ailleurs économique et permet de garder la prise compacte et légère. En alternative de ce premier mode de réalisation, les moyens de mesure de la grandeur représentative de la température de la prise de connexion électrique comportent une thermistance. Ce composant permet d'obtenir une mesure analogique de la température, de sorte que le système peut fournir plusieurs réponses en fonction de la mesure. Ainsi, s'il est détecté que la température mesurée de la prise dépasse un seuil susceptible de brûler l'utilisateur, le système, en plus de couper le courant, pourra avertir l'utilisateur de ne pas toucher la prise. Par contre, si la température mesurée dépasse un deuxième seuil susceptible de provoquer un incendie, le système pourra en plus de couper le courant, émettre des signaux d'alarme pour avertir du danger. En complément de ce deuxième aspect, un troisième aspect de l'invention concerne un appareil électrique apte à être connecté à un réseau de distribution de l'électricité par l'intermédiaire d'une prise de connexion électrique et comportant des moyens de limitation ou de coupure du passage de l'électricité fournie par le réseau de distribution, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de détermination d'un état de surchauffe de la prise de connexion comparant la mesure transmise par la prise de connexion d'une grandeur représentative de la température de la prise de connexion avec au moins un seuil de surchauffe et en ce que les moyens de limitation ou de coupure du passage de l'électricité sont aptes à limiter ou couper le passage de l'électricité en fonction de l'état de surchauffe de la prise de connexion électrique. La régulation de la consommation de courant (par limitation ou coupure du passage du courant) se fait directement au niveau de l'appareil électrique. L'invention propose une synergie entre la prise de connexion et l'appareil relié au réseau par son intermédiaire car à partir d'une simple mesure de la température effectuée au niveau de la prise, le passage de l'électricité peut être modulé en conséquence. Le système global est simplifié car entre la prise et l'appareil électrique, il n'y a qu'un seul organe de régulation du passage du courant électrique. La conséquence directe est aussi que les moyens manipulés par l'utilisateur ne comportent pas de limiteur ou de commutateur, de sorte que l'ergonomie pour l'utilisateur est améliorée. Avantageusement, les moyens de limitation ou de coupure du passage de l'électricité sont un commutateur. On obtient la protection contre la température en coupant le courant. Avantageusement, l'appareil comprend une batterie rechargeable apte à être rechargée par l'électricité du réseau de distribution. L'invention est particulièrement adaptée aux appareils comportant une batterie rechargeable car la durée de recharge est importante et occasionne des échauffements si les connecteurs sont sales, oxydés ou présentent des surfaces de contact insuffisantes. Par ailleurs, ces appareils comportent un commutateur de sécurité avec le réseau de distribution pour protéger leurs circuits des surtensions et l'invention utilise avantageusement ce dispositif déjà présent. Avantageusement, l'appareil électrique est un véhicule automobile électrique ou hybride. La recharge d'un véhicule automobile nécessite d'avoir une sécurité accrue pour l'utilisateur car la recharge doit pouvoir être effectuée par le grand public, sans formation ou précaution spécifique. Par ailleurs, la charge des véhicules est longue, donc le risque de montée en température de la prise est élevé car les puissances sont importantes, et susceptible de passer par des installations anciennes ou même vétustes. L'invention peut par exemple être utilisée pour sécuriser la recharge d'un cycle ou tricycle électrique ou hybride, d'un moyen de transport volant, d'un moyen de transport maritime, d'un véhicule poids lourds, d'un véhicule utilitaire, d'un véhicule de manutention ou d'un véhicule militaire. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un appareil électrique et une prise électrique aptes à mettre en oeuvre le procédé selon l'invention; - la figure 2 représente le système de la figure 1 avec une alternative au niveau de la prise. La figure 1 représente un appareil électrique 30 relié par un câble 60 à une prise de connexion 50. La prise de connexion 50 comporte un bilame 54 relié au conducteur 51 qui est la terre. Les autres conducteurs, non référencés, représentent les conducteurs de phase. L'appareil électrique 30 comporte notamment des moyens de régulation 32 du courant délivré et des moyens de commande 31. Les moyens de commandes 31 sont reliés électriquement au bilame par l'intermédiaire de deux résistances 33 et 53. La mesure de la température se fait en faisant passer un courant de fuite vers la terre au travers des résistances 33 et 53 et en mesurant la tension aux bornes de la résistance 53, après la résistance 33 comme indiqué par la flèche représentée. Le bilame est réglé pour se déclencher à une température prédéfinie, ce qui a pour effet de modifier la valeur de la tension mesurée après la résistance 33, de sorte que les moyens de commande 31 peuvent provoquer une coupure ou une limitation du courant délivré par le réseau de distribution par les moyens de régulation 32 pour garantir que la température de la prise reste acceptable pour la sécurité des personnes et des biens situés aux alentours de la prise de connexion électrique 50. L'utilisation du bilame 54 simplifie l'analyse de la température à comparer la tension mesurée avec un seul seuil qui sépare les deux valeurs que peut prendre cette tension et correspondantes soit au circuit ouvert, soit au circuit fermé. La figure 2 représente l'appareil électrique 30 relié par le câble 60 à la prise de connexion 50. La prise de connexion 50 comporte ici une thermistance 55 dont la valeur a la propriété de changer avec la température. La chaîne de mesure de la température est réalisée de manière similaire à précédemment : un courant de fuite passe au travers de la résistance 33 et de la thermistance 55 pour aller vers la terre et on mesure, aux bornes de la thermistance 55, après la résistance 33, la tension, qui varie en fonction de la valeur de la thermistance. Une analyse de cette valeur de résistance, qui est l'image de la température de la prise 50, par le circuit de commande 31 lui permettra d'apporter une réponse adéquate soit en provoquant seulement une régulation du courant si la température s'élève faiblement, soit en coupant le courant et en déclenchant une alarme si la température est trop élevée. L'utilisation d'une thermistance permet d'apporter des options de choix quant à la réponse à apporter. En effet, on peut choisir plusieurs seuils qui correspondent à des états de surchauffe différents (surchauffe limitée, surchauffe dangereuse pour l'utilisateur, surchauffe provoquant un incendie) et en comparant la tension mesurée avec ces seuils, on peut limiter le courant en coupant une phase et avertir l'utilisateur de faire vérifier son installation électrique (si surchauffe limitée), ou bien couper le courant et avertir l'utilisateur de ne pas toucher la prise (si surchauffe dangereuse pour l'utilisateur), ou encore couper le courant et utiliser des moyens d'alarme tels qu'un klaxon si la surchauffe risque de provoquer un incendie. On comprendra 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 sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. REVENDICATIONS1. Procédé de protection contre une surchauffe d'une prise de connexion électrique (50), la prise de connexion électrique (50) connectant un appareil électrique (30) à un réseau de distribution de l'électricité, le procédé comprenant les étapes suivantes : (i) mesure d'une grandeur représentative de la température de la prise de connexion électrique (50) connectée sur le réseau électrique ; (ii) transmission de la mesure de la grandeur représentative à l'appareil électrique (30) ; (iii) détermination par l'appareil électrique (30) d'un état de surchauffe en comparant la mesure de la grandeur représentative avec un seuil de surchauffe ; (iv) limitation ou coupure par l'appareil électrique (30) du passage de l'électricité du réseau de distribution dans la prise électrique en fonction du 15 résultat de l'étape de détermination de l'état de surchauffe (iii). 2. Procédé de protection d'une prise de connexion électrique (50) selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (iv) limite ou coupe le courant rechargeant une batterie de l'appareil électrique (30). 3. Prise de connexion électrique (50) apte à connecter un appareil 20 électrique (30) à un réseau de distribution de l'électricité, comprenant des moyens de mesure d'une grandeur représentative de la température de la prise de connexion électrique (50), caractérisée en ce que la prise de connexion électrique (50) comprend aussi des moyens de transmission de la mesure de la grandeur représentative à l'appareil électrique (30) connecté au 25 réseau de distribution de l'électricité. 4. Prise de connexion électrique (50) selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de mesure de la grandeur représentative de la température de la prise de connexion électrique (50) comportent un bilame. 5. Prise de connexion (50) électrique selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de mesure de la grandeur représentative de la température de la prise de connexion électrique (50) comportent une thermistance. 6. Appareil électrique (30) apte à être connecté à un réseau de distribution de l'électricité par l'intermédiaire d'une prise de connexion électrique (50) et comportant des moyens de limitation ou de coupure (32) du passage de l'électricité fournie par le réseau de distribution, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens de détermination (31) d'un état de surchauffe de la prise de connexion (50) comparant la mesure transmise par la prise de connexion (50) d'une grandeur représentative de la température de la prise de connexion (50) avec au moins un seuil de surchauffe et en ce que les moyens de limitation ou de coupure (32) du passage de l'électricité sont aptes à limiter ou couper le passage de l'électricité en fonction de l'état de surchauffe de la prise de connexion électrique (50). 7. Appareil électrique (30) selon la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de limitation ou de coupure (32) du passage de l'électricité sont un commutateur. 8. Appareil électrique (30) selon l'une des revendications 6 ou 7, 20 caractérisé en ce qu'il comprend une batterie rechargeable apte à être rechargée par l'électricité du réseau de distribution. 9. Appareil électrique (30) selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que l'appareil électrique est un véhicule automobile électrique ou hybride. 25