Brevet FR3022679A1 — publié le 20151225

DISPOSITIF DE PROTECTI ON DES ORGANES ELECTRI QUES EMBARQUES DANS UN VEHI CULE L'invention se rapporte à un dispositif de protection des organes électriques embarqués dans un véhicule. Dans certains véhicules automobiles, il arrive que des organes électriques de puissance, alimentés en courant électrique par une batterie, soient situés relativement bas, typiquement à une hauteur inférieure à 0.45m par rapport à la route. Ces organes sont alors particulièrement exposés à l'eau, que ce soit lors d'un passage à gué ou lors d'un lavage avec un Karcher. Ainsi, lors de certaines de ces situations critiques, ces organes électriques peuvent se retrouver totalement ou partiellement immergés. Si ces organes électriques sont dépourvus de protection contre l'humidité et s'ils sont utilisés avec des systèmes de type cosses/connecteurs qui ne sont pas étanches, un court-circuit peut alors se produire. En moyenne, un court-circuit de quelques secondes, voire de quelques dizaines de secondes entre un terminal de batterie et la masse, peut être supporté par ladite batterie. Néanmoins, ce phénomène peut parfois 20 provoquer : - une perte de fonctionnalités de l'organe à cause d'une perturbation du réseau Basse Tension par le courant de fuite important, crée entre le terminal Haute Tension de la batterie et les voies d'alimentation Basse Tension et/ou les voies de contrôle, de commande et de diagnostic. Il en 25 serait de même, pour un autre organe, comme par exemple un capteur, situé à proximité des terminaux sous tension immergés, et qui pourrait être impacté par ce courant de fuite. - un choc électrique chez un être humain, dont le corps serait immergé à proximité de l'organe alimenté. En effet, dans les conditions humides, 30 l'impédance caractéristique du corps humain est de l'ordre de 500 Ohm, et le courant de contact peut atteindre approximativement 100 mA DC. Or, selon la norme I EC 60479-1, une telle valeur de courant correspond 3022679 2 à la zone de risque DC-3, caractérisée par de fortes contractions musculaires involontaires, et des perturbations réversibles de formation et de conduction des impulsions du coeur, augmentant avec l'intensité du courant et le temps. Autrement dit, un tel courant peut engendrer 5 des blessures importantes. Des dispositifs de protection des interfaces de batterie avec des fusibles et des faisceaux ont déjà été développés. On peut, par exemple, citer la demande de brevet EP1239506 qui se rapporte à un dispositif de protection de telles interfaces, sous la forme d'un couvercle en plastique empêchant les 10 infiltrations d'eau et de poussières. D'autres solutions privilégiant des déflecteurs d'eau non étanches ont également été expérimentées. Aucune des solutions de protection connues jusqu'à présent, ne permet à la fois de renforcer l'immunité des organes électriques avec des 15 terminaux de puissance non étanches, et de protéger une personne contre un choc électrique produit accidentellement en présence d'eau. Un dispositif de protection selon l'invention permet de remplir ces deux fonctions. L'invention a pour objet un dispositif de protection d'une borne 20 d'alimentation électrique. La principale caractéristique d'un dispositif de protection selon l'invention, est qu'il comprend une excroissance en matériau électriquement conducteur et relié à la masse à proximité de ladite borne. De cette manière, l'excroissance a une triple fonction : 25 il protège mécaniquement la borne alimentée de tout contact extérieur, pouvant être effectué avec un outil, une main ou tout type d'objet, il arrête et/ou dévie toutes les particules d'eau émises lors d'une phase de roulage du véhicule, préservant la borne de toute projection d'eau, il collecte le courant de fuite en servant de moyen d'écrantage 30 électrique, permettant de concentrer localement les lignes de fuite du 3022679 3 courant lors d'une immersion. Ainsi, l'influence d'un terminal d'alimentation sur les terminaux voisins est réduite, voire supprimée. Avantageusement, ladite excroissance comporte un capuchon recouvrant au moins partiellement ladite borne, ledit capuchon étant constitué 5 par un métal et au moins un matériau isolant électrique. De façon préférentielle, le matériau isolant électrique est un plastique. De cette manière le capuchon présente une bonne tenue mécanique, tout en demeurant léger. Préférentiellement, le capuchon est en plastique et présente une 10 surface interne, le métal tapissant au moins partiellement ladite surface interne. En effet, il est supposé que le capuchon définit un espace interne qui est délimité par une surface interne dudit capuchon. Le métal du capuchon peut apparaitre sous la forme d'une plaque, ou de plusieurs inserts isolés, ou d'une grille. Ledit métal peut s'étendre, soit 15 intégralement sur toute la surface du capuchon, soit partiellement sur une zone de ladite surface. Avantageusement, il est supposé que le capuchon possède une bonne résistance mécanique. De façon avantageuse, le métal est conditionné sous la forme d'une grille. Avantageusement, la grille est constituée par un maillage de fils. De façon préférentielle, la borne émerge d'une paroi de réception d'un organe électrique/électronique (organe E/E), le capuchon présentant une paroi supérieure parallèle à ladite paroi de réception, et coiffant ladite borne. Autrement dit, la borne se retrouve insérée entre la paroi de réception de l'organe E/E et la paroi supérieure du capuchon. L'organe E/E peut par exemple être une batterie électrique. Préférentiellement, le capuchon présente trois parois latérales prenant naissance au niveau de la paroi supérieure et s'étendant perpendiculairement à celle-ci, lesdites quatre parois délimitant un espace interne dudit capuchon qui est destiné à loger la borne d'alimentation. Selon un mode de réalisation préféré d'un dispositif de protection selon l'invention, deux parois latérales sont parallèles et sont reliées par la troisième paroi latérale s'étendant 3022679 4 perpendiculairement auxdites deux parois. Pour cette configuration les trois parois latérales définissent une pièce en forme de U. De façon avantageuse, le capuchon possède une paroi inférieure parallèle à la paroi supérieure et destinée à venir au contact de la paroi de 5 réception. Avantageusement, la paroi inférieure comprend au moins un orifice destinée à recevoir une vis pour fixer le capuchon à la paroi de réception. De façon préférentielle, le capuchon présente au moins une ouverture pour le passage d'au moins un élément à connecter à ladite borne. Cet 10 élément peut par exemple être un câble électrique ou un connecteur. Préférentiellement, le capuchon comprend un orifice d'évacuation d'eau apte à évacuer de l'eau qui se serait introduite dans ledit capuchon. On donne ci-après, une description détaillée d'un mode de réalisation préféré d'un dispositif de protection selon l'invention, en se référant aux 15 figures 1 à 6. - La figure 1 est une vue de côté d'un capuchon d'un dispositif de protection selon l'invention placé autour d'une borne d'alimentation électrique, - La figure 2 est une vue du dessus du capuchon de la figure 1, 20 - La figure 3 est une vue de côté d'un capuchon d'un dispositif de protection selon l'invention, et doté d'un orifice d'évacuation d'eau, - La figure 4 est une vue de côté d'un capuchon d'un dispositif de protection selon l'invention placé autour d'une borne d'alimentation électrique et montrant des lignes de courant de fuite, 25 - La figure 5 est une de coté de deux pôles contigus d'un organe E/E dépourvus de capuchons de protection, et montrant les lignes de courant de fuite, - La figure 6 est une vue des deux pôles de la figure 5, et dont l'un est doté d'un capuchon de protection. 3022679 5 En se référant aux figures 1 et 2, un dispositif de protection 1 selon l'invention, permet de protéger une borne 2 d'alimentation en courant électrique d'un organe E/E 3, embarquée dans un véhicule automobile. Ce dispositif 1 comprend un capuchon 4 apte à recouvrir ladite borne 2. Cette 5 borne 2 est implantée dans une paroi de réception 5 plane de l'organe E/E 3, et saille perpendiculairement de ladite paroi de réception 5. Un fil électrique 6 doté d'une cosse 7 est relié électriquement à la borne 2 par l'intermédiaire de ladite cosse 7, qui est insérée autour de ladite borne 2, puis fixée à celle-ci par vissage d'un écrou 8. Ce capuchon 4 est réalisé en plastique, et comporte une 10 paroi supérieure 9, une paroi inférieure 10 et trois parois latérales 11, 12, 13. La paroi supérieure 9 est plane, et les trois parois latérales 11, 12, 13 sont planes et prennent naissance au niveau de ladite paroi supérieure 9, en s'étendant perpendiculairement à cette paroi supérieure 9. Deux 11, 12 de ces trois parois latérales 11, 12, 13 sont parallèles et sont reliées entre elles par la 15 troisième paroi latérale 13. Cette troisième paroi latérale 13 est plane et est perpendiculaire aux deux autres parois latérales 11, 12, si bien que lesdites trois parois latérales 11, 12, 13 forment une pièce en forme de U. Au moins l'une de ces trois parois latérale 11, 12, 13 est dotée d'une ouverture 17. La paroi inférieure 10 est plane et est parallèle à la paroi supérieure 9. Cette 20 paroi inférieure 10 prend naissance au niveau de la troisième paroi latérale 13 et s'étend dans une direction qui est opposée à celle de la paroi supérieure 9. Autrement dit, la troisième paroi latérale 13 présente deux faces parallèles, la paroi inférieure 10 étant implantée au niveau de l'un des bords de l'une de ces deux faces, et la paroi supérieure 9 étant implantée au niveau du bord opposé 25 de l'autre face. La paroi inférieure 10 présente un orifice pour le passage d'une vis 14 de fixation. La paroi supérieure 9 et les trois parois latérales 11, 12, 13 définissent un espace interne 16 du capuchon 4, qui est délimité par les surfaces internes desdites quatre parois 9, 11, 12, 13. Une grille métallique 15 constituée de deux réseaux de fils, recouvre les surfaces internes des trois 30 parois latérales 11, 12, 13 et de la paroi supérieure 9. Comme le montrent les figures 1, 3, 4, et 6, le capuchon 4 vient se fixer à la paroi de réception 5 de l'organe E/E 3, de manière à ce que la paroi 3022679 6 inférieure 10 dudit capuchon 4 vienne au contact de ladite paroi de réception 5, et de manière à ce que la borne 2 de l'organe E/E 3 à protéger, se retrouve dans l'espace interne 16 du capuchon 4. Ainsi, la borne 2 se retrouve entre les trois parois latérales 11, 12, 13 et la paroi supérieure 9 du capuchon 4. La 5 fixation du capuchon 4 est assurée par une vis 14 traversant la paroi inférieure 10 et la paroi de réception 5. Cette vis 14 s'étend parallèlement à la borne 2 et est séparée de ladite borne 2 par la troisième paroi latérale 13 du capuchon 4. Le capuchon 4 est ouvert au niveau de la quatrième paroi latérale, dont il est dépourvu, et qui serait placée en face de la troisième paroi latérale 13. 10 Comme le montrent les figures 1, 3, 4 et 6, cette ouverture permet le passage du fil électrique 6 qui est connecté à la borne 2 par l'intermédiaire de la cosse 7. En se référant à la figure 3, de l'eau 18 peut pénétrer accidentellement à l'intérieur du capuchon 4 lors d'une immersion du véhicule, provoquée par 15 exemple, par un passage à gué. L'ouverture 17 pratiquée dans au moins l'une des parois latérales 10, 11, 12 du capuchon 4 permet d'évacuer cette eau. En se référant à la figure 4, les courants de fuite 21 produits par la borne 2 sont orientés vers les parois 9, 10, 11, 12 du capuchon 4 comprenant la grille métallique 15, puis sont acheminés via lesdites parois 9, 10, 11, 12, 20 vers la paroi de réception 5 de l'organe E/E 3, qui est mise à la masse. Il est préférable d'utiliser un capuchon 4 en plastique doté d'une grille métallique 15, plutôt qu'un capuchon entièrement en métal, car la résistance totale de la charge de l'eau, lors d'une immersion, est inversement proportionnelle à la surface collectrice du capuchon 4. 25 Dans certaines circonstances, la grille 15 métallique peut jouer le rôle supplémentaire d'un fusible, augmentant la protection octroyée par le capuchon 4. La taille du capuchon 4 et le maillage de la grille 15 sont choisis en fonction des conditions d'utilisation. 30 En se référant à la figure 5, en l'absence de capuchon 4, une partie 22 des courants de fuite issus d'une borne 2 d'alimentation électrique d'un organe 3022679 7 E/E 3, a tendance à se diriger directement vers la paroi de réception 5 de ledit organe E/E 3, qui est reliée à la masse, sans interférer avec les équipements 19, 20 électriques voisins. En revanche, une autre partie 23 de ces courants de fuite, se dirige vers lesdits équipements électriques 19, 20, pouvant par 5 exemple, être un connecteur 19 ou une autre borne 20 d'alimentation en courant électrique, risquant de perturber leur fonctionnement et de créer des courts-circuits. En se référant à la figure 6, lorsqu'un capuchon 4 d'un dispositif de protection selon l'invention, est placé autour de la borne 2 d'alimentation en 10 courant électrique, tous les courants de fuite 21 sont circonscrits dans ledit capuchon 4, sans risque d'interférer sur les équipements électriques voisins 19, 20. REVENDICATIONS1. Dispositif de protection (1) d'une borne d'alimentation (2) électrique, caractérisé en ce qu'il comprend une excroissance en matériau électriquement conducteur et relié à la masse à proximité de ladite borne (2). 2. Dispositif de protection selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite excroissance comporte un capuchon (4) recouvrant au moins partiellement ladite borne (2), et en ce que ledit capuchon (4) est constitué par un métal (15) et au moins un matériau isolant électrique. 3. Dispositif de protection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le matériau isolant électrique est un plastique. 4. Dispositif de protection selon la revendication 3, caractérisé en ce que le capuchon (4) est en plastique et présente une surface interne, et en ce que le métal (15) tapisse au moins partiellement ladite surface interne. 5. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le métal est conditionné sous la forme d'une grille (15). 6. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la borne (2) émerge d'une paroi de réception (5) d'un organe E/E (3), et en ce que le capuchon (4) présente une paroi supérieure (9) parallèle à ladite paroi de réception (5) et coiffant ladite borne (2). 7. Dispositif de protection selon la revendication 6, caractérisé en ce que le capuchon (4) présente trois parois latérales (11, 12, 13) prenant naissance au niveau de la paroi supérieure (9) et s'étendant perpendiculairement à celle-ci, et en ce que lesdites quatre parois (9, 11, 12, 13) délimitent un espace interne dudit capuchon (4) destiné à loger la borne d'alimentation (2). 8. Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le capuchon (4) possède une paroi inférieure 3022679 9 (10) parallèle à la paroi supérieure (9) et destinée à venir au contact de la paroi de réception (5). 9. Dispositif de protection selon la revendication 8, caractérisé en ce que la paroi inférieure (10) comprend au moins un orifice destinée à recevoir 5 une vis (14) pour fixer le capuchon (4) à la paroi de réception (5). 10.Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le capuchon (4) présente au moins une ouverture pour le passage d'au moins un élément à connecter à ladite borne (2). 11.Dispositif de protection selon l'une quelconque des revendications 2 à 10 10, caractérisé en ce que le capuchon (4) comprend un orifice (17) d'évacuation d'eau apte à évacuer de l'eau qui se serait introduite dans ledit capuchon (4).