Brevet FR3024935A1 — publié le 20160219

Système de connexion pour cartes de protection d'un système de distribution et rack intégrant ledit système. L'invention a pour domaine technique les systèmes de connexion électrique à forts et faibles courant, et plus particulièrement de tels systèmes de connexion électrique pour systèmes de distribution électrique d'aéronef. Un aéronef possède en général un système électrique comprenant notamment un système de distribution primaire d'énergie électrique et un système de distribution secondaire. Ce système de distribution secondaire permet distribuer la puissance électrique et de protéger les lignes de distribution entre des équipements alimentés et des sources internes, par exemple des générateurs ou des batteries, ou des sources externes, telles que des groupes de parc. Le système de distribution secondaire comprend plusieurs cartes électroniques, notamment des cartes de communication et calcul (EDMU) et des cartes de protection (SSPC) disposées dans un ou plusieurs racks munis d'une carte mère, alimentant et reliant les cartes de communication et calcul et les cartes de protection. Une carte de protection est munie d'un connecteur d'entrée 1, d'un connecteur de sortie 2 et d'un connecteur de servitude 3 permettant de fournir l'alimentation et d'échanger des données entre d'une part un microprocesseur 5 et un organe de puissance 4 et, d'autre part, le reste du système, notamment l'alimentation primaire 7, les charges 8, et, via la carte mère 6, l'alimentation de la carte 9, des entrées discrètes 10 et des bus 11 avion ou interne. Dans l'état de l'art, on connait un connecteur conventionnel de carte à circuit imprimé tel qu'illustré sur la figure 1 comprenant les trois connecteurs référencés 1, 2 et 3. Ces connecteurs 1, 2,3 sont des connecteurs standards de carte à circuit imprimé, par exemple de type SubD ou DIN41612. 3024935 2 Comme cela a été évoqué ci-dessus, une carte de protection s'enfiche dans un rack qui comporte la carte mère munie de connecteurs compatibles avec les connecteurs de la carte de protection. La carte mère est disposée au fond du rack de sorte que l'insertion 5 complète d'une carte de protection permette la mise en contact des connecteurs de la carte mère avec les connecteurs de la carte de protection. La carte mère assure ensuite par l'intermédiaire de pistes de puissance et de connecteurs supplémentaires ou de borniers de puissance, la connexion au coeur primaire, la connexion aux charges 10 par l'intermédiaire du câblage de l'avion et la connexion aux signaux de servitude. Cela présente l'avantage de disposer de connecteurs de cartes électroniques compacts, standards et peu couteux. Toutefois, cela se fait au prix de l'installation d'une carte mère de puissance, avec des 15 connecteurs externes supplémentaires, ce qui annule au niveau global, l'avantage de coût obtenu au niveau de la carte de protection enfichable. De l'état de la technique, on connait également l'association de connecteurs compatibles avec les connecteurs utilisés pour les harnais 20 électriques de l'avion et d'un connecteur standard de carte à circuit imprimé. Les connecteurs compatibles avec les connecteurs des harnais électriques de l'avion sont les connecteurs 1 et 2 décrits en figure 1, le connecteur de carte circuit imprimé est le connecteur 3. Un tel arrangement est décrit dans le document US 6,504,730. 25 Les deux connecteurs 1 et 2 peuvent être directement connectés au câblage avion. Dans ce cas, le rack est conçu avec une ouverture en fond permettant de laisser déboucher ces connecteurs à l'extérieur du rack. La plaque arrière du rack comporte des mécanismes d'accrochage des connecteurs avion qui permettent de retirer la carte de protection 30 tout en laissant en place les connecteurs avion. Le connecteur 3 est un connecteur de circuit imprimé qui vient se connecter à un connecteur sur la carte mère. Cette dernière ne comporte donc aucun connecteur de puissance, mais seulement des connecteurs petits signaux permettant de raccorder les signaux de 3024935 3 servitude des cartes aux circuits avion (alimentation, bus, discrets, etc.). La carte de protection est donc équipée d'au moins deux connecteurs différents. 5 Cela présente l'avantage de disposer d'une carte mère réduite à son minimum et d'une connexion directe entre les cartes de protection et les câblages avion. Toutefois, les connecteurs présentent une hauteur importante et la conception mécanique est délicate en raison des tolérances de 10 positionnement entre les connecteurs. Un objet de l'invention est un système de connexion disposé dans un rack, pour connecter au moins une carte de protection d'un système de distribution électrique d'un aéronef à une alimentation primaire, à au moins un équipement alimenté et à une carte mère 15 disposée dans le rack. Le système de connexion comprend au moins un connecteur modulaire sur chaque carte de protection, et pour chaque carte de protection pouvant être insérée dans le rack, au moins un connecteur modulaire complémentaire fixé au moins en partie sur le rack et au 20 moins un connecteur complémentaire connecté à la carte mère. Le connecteur modulaire sur une carte de protection peut être monobloc et comprendre un module de connexion d'entrée, un module de connexion de sortie et un module de connexion de servitude, le module de connexion d'entrée étant apte à connecter la carte de 25 protection à la ligne d'alimentation de puissance, le module de connexion de sortie étant apte à connecter la carte de protection à au moins un équipement alimenté, et le module de connexion de servitude étant apte à connecter la carte de protection à la carte mère. Le module de connexion d'entrée peut être un connecteur. 30 Le module de connexion d'entrée peut être un ensemble de pistes conductrices de puissance. Le connecteur modulaire complémentaire fixé au moins en partie sur le rack peut comprendre des fourches de puissance aptes à coopérer avec les pistes conductrices de puissance d'une carte de 3024935 4 protection, les fourches de puissance étant alimentées par l'intermédiaire de bus-bars reliés à la ligne d'alimentation de puissance par l'intermédiaire d'au moins un bornier. Le connecteur modulaire peut intégrer un pion de centrage. 5 Le module de connexion d'entrée peut comprendre trois phases et un neutre. Le module de connexion d'entrée peut comprendre trois phases. Le module de connexion d'entrée peut comprendre une phase et un neutre. 10 Le module de connexion d'entrée peut comprendre une phase. Le module de connexion d'entrée peut comprendre deux phases. Le module de connexion d'entrée peut comprendre deux phases et un neutre. Un autre objet de l'invention est un rack comprenant un 15 habillage latéral ouvert sur deux côtés opposés, destiné à accueillir au moins une carte de protection introduite dans le rack par un premier coté ouvert de l'habillage latéral. L'autre côté ouvert de l'habillage latéral est fermé par une plaque d'habillage perforée munie d'une carte mère sur sa face 20 intérieure par rapport au rack, le rack comprenant au moins un connecteur modulaire complémentaire connecté à l'alimentation de puissance ainsi qu'à au moins un équipement alimenté de l'aéronef. Les connecteurs modulaires des cartes de protection insérées dans le rack et les connecteurs modulaires complémentaires fixés au moins en 25 partie sur le rack forment des systèmes de connexion tels que décrits ci-dessus. Le système de connexion présente l'avantage d'une hauteur de connecteur optimisée et d'une maitrise des tolérances de positionnement des fonctions de connexion entre elles et dans le rack. 30 D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : 3024935 5 - la figure 1 illustre les principaux éléments d'un connecteur conventionnel de carte à circuit imprimé selon l'état de l'art, - la figure 2 illustre un connecteur selon l'invention, - la figure 3 illustre un rack pour cartes de protection, 5 - la figure 4 illustre un schéma de principe d'un système de connexion selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 5 illustre le connecteur de carte de protection selon le deuxième mode de réalisation, - la figure 6 illustre une vue en incidence normale sur des 10 fourches de puissance d'un connecteur de carte de protection, et - la figure 7 illustre un autre point de vue sur les fourches de puissance. Le système de connexion comprend un rack, au moins un premier connecteur modulaire sur une carte de protection, au moins un 15 deuxième connecteur modulaire complémentaire fixé au moins en partie sur le rack et au moins un troisième connecteur complémentaire connecté à une carte mère disposée en fond de rack. Chaque connecteur modulaire comprend au moins un module de connexion apte à établir une connexion avec un module de connexion 20 complémentaire ou un connecteur complémentaire. Le premier connecteur modulaire est monobloc et comprend un module de connexion d'entrée référencé 1, un module de connexion de sortie référencé 2 et un module de connexion de servitude référencé 3. La figure 2 illustre un tel connecteur modulaire sur une carte de 25 protection. Le module de connexion d'entrée 1 et le module de connexion de sortie 2 sont séparés afin de permettre d'utiliser des prises avions différentes pour l'entrée de puissance et pour les câblages vers les charges. 30 En d'autres termes, la connexion d'entrée est reliée à une source de puissance, fournissant une puissance généralement de type courant alternatif triphasé ou continu. La connexion de sortie est reliée aux charges ou équipements alimentés de l'avion et véhicule des tensions de nature équivalente à la tension d'entrée. 3024935 6 Le connecteur modulaire intègre également un pion de centrage référencé 14, qui permet, contrairement au deuxième état de l'art cité en introduction, d'assurer l'alignement des modules de connexion de la carte de protection avec les modules de connexion et connecteurs 5 présents en fond de rack, d'un seul coup et avec une très bonne précision (celle du corps du connecteur, qui est une pièce monolithique). Les modules de connexion compris dans un connecteur modulaire sont sélectionnés pour leur aptitude à assurer la connexion 10 électrique nécessaire (contacts de forte puissance pour les connexions d'entrée 1, contacts de moyenne puissance pour les connexions sortie 2, contacts de signal pour la connexion de servitude 3). Dans la figure 2, le module de connexion d'entrée comprend trois phases et un neutre. Cela correspond au cas d'une carte de 15 protection à courant alternatif. Le module de connexion d'entrée comprend un seul potentiel dans le cas d'une carte de protection à courant continu. D'autres variantes sont possibles telles que trois phases seulement pour une carte de protection à courant alternatif ou un potentiel et une masse dans le cas d'une carte de protection à 20 courant continu, ou encore deux phases avec ou sans neutre dans le cas d'une carte de protection haute tension à courant continu. La figure 3 illustre un rack destiné à accueillir au moins une carte de protection comprenant un habillage latéral 15 ouvert sur deux côtés opposés. 25 Les cartes de protection sont introduites dans le rack par un premier coté ouvert de l'habillage latéral 15. L'autre côté ouvert de l'habillage latéral 15 est fermé par une plaque d'habillage perforée 16 munie d'une carte mère 17 sur sa face intérieure par rapport au rack. 30 Les connecteurs modulaires des cartes de protection insérées dans le rack forment une connexion avec les connecteurs modulaires complémentaires fixés au moins en partie sur le rack et connectés à l'alimentation de puissance ainsi qu'aux charges. 3024935 7 Pour cela, la plaque d'habillage perforée 16 comprend des passages pour fixer et, dans certains cas, insérer au moins partiellement des connecteurs modulaires complémentaires d'entrée et de sortie pour chaque carte de protection. 5 Par ailleurs, la carte mère 17 disposée en fond de rack comprend elle-aussi des connecteurs complémentaires 18 qui s'interfacent avec le module de connexion de servitude 3 de chaque carte de protection. Dans certaines configurations, l'alimentation de puissance en 10 provenance du coeur électrique est commune à plusieurs cartes de protection. Dans ce cas, un système de connexion selon un deuxième mode de réalisation est employé. Pour cela, un bornier 19 est installé sur l'arrière du rack et des bus-bars 19a, 19b distribuent la puissance entre ce bornier 19 et des 15 fourches de puissance 7a, 7b. Par ailleurs, le module de connexion d'entrée 1 comprend alors des pistes de puissance. La connexion d'entrée est alors formée par la mise en contact des fourches de puissance 7a, 7b du connecteur modulaire complémentaire fixé au rack et des pistes de puissance de la 20 carte de protection. La figure 4 illustre un schéma de principe d'un tel mode de réalisation. Comme on peut le voir, une ligne de puissance provenant du coeur primaire 20 est connectée à un bornier 19 dans une zone de câblage 21. En sortie de ce bornier 19, des bus-bar 19a et 19b 25 véhiculent la puissance électrique à destination de deux cartes de protection 13a et 13b par l'intermédiaire réciproquement de fourches de puissance 7a, et 7b. Dans cette vue, seuls les principaux composants permettant l'alimentation des charges 8a, 8b à partir de la ligne de puissance sont représentés. Toutefois, les autres composants 30 de commande, tels que le microprocesseur 5 et le connecteur de servitude 3, sont également compris dans chaque carte de protection bien que non représentés. L'ensemble bornier 19, bus-bars, fourches et cartes de protection est disposé dans le rack 22. 3024935 8 La figure 5 illustre le connecteur modulaire de carte de protection selon le deuxième mode de réalisation. Comme on peut le voir, il comprend des pistes de puissance 1 et, de façon inchangée par rapport au connecteur modulaire de carte de protection selon le 5 premier mode de réalisation, un module de connexion de sortie 2, un module de connexion de servitude 3 ainsi qu'un pion de centrage pour un bon alignement des connecteurs modulaires avec les connecteurs et connecteurs modulaires complémentaires fixés au moins en partie sur le rack. 10 La figure 6 illustre une vue en incidence normale sur des fourches de puissance 7a. On peut également voir la carte mère 17. La figure 7 illustre un autre point de vue sur des fourches de puissance 7a, 7b. On peut voir simultanément les pistes de puissance de cartes de protection et les fourches de puissance 7a, 7b connectées 15 par des bus-bars 19b à un bornier 19. La figure 7 illustre également deux cartes de protection 13a, 13b insérées de sorte que les pistes de puissance soient en contact avec les fourches de puissance 7a, 7b. REVENDICATIONS1. Système de connexion disposé dans un rack, pour connecter au moins une carte de protection d'un système de distribution électrique d'un aéronef à une alimentation primaire (7), à au moins un équipement alimenté (8) et à une carte mère disposée dans le rack, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un connecteur modulaire sur chaque carte de protection et, pour chaque carte de protection pouvant être insérée dans le rack, au moins un connecteur modulaire complémentaire fixé au moins en partie sur le rack et au moins un connecteur complémentaire connecté à la carte mère. 2. Système de connexion selon la revendication 1, dans lequel le connecteur modulaire sur une carte de protection est monobloc et comprend un module de connexion d'entrée (1), un module de connexion de sortie (2) et un module de connexion de servitude (3), le module de connexion d'entrée (1) étant apte à connecter la carte de protection à la ligne d'alimentation de puissance, le module de connexion de sortie étant apte à connecter la carte de protection à au moins un équipement alimenté, le module de connexion de servitude (3) étant apte à connecter la carte de protection à la carte mère. 3. Système de connexion selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le module de connexion d'entrée (1) est un connecteur. 4. Système de connexion selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel le module de connexion d'entrée (1) est un ensemble de pistes conductrices de puissance. 5. Système de connexion selon la revendication 4, dans lequel le connecteur modulaire complémentaire fixé au moins en partie sur le rack comprend des fourches de puissance (7a, 7b) aptes à coopérer avec les pistes conductrices de puissance d'une carte de protection, les fourches de puissance étant alimentées par l'intermédiaire de bus-bars (19a, 19b) reliés à la ligne d'alimentation de puissance par l'intermédiaire d'au moins un bornier (19). 3024935 10 6. Système de connexion selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le connecteur modulaire intègre un pion de centrage (14). 7. Système de connexion selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, dans lequel le module de connexion d'entrée comprend trois phases et un neutre. 8. Système de connexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le module de connexion d'entrée comprend trois phases. 10 9. Système de connexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le module de connexion d'entrée comprend une phase et un neutre. 10. Système de connexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le module de connexion d'entrée 15 comprend une phase. 11. Système de connexion selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel le module de connexion d'entrée comprend deux phases. 12. Système de connexion selon l'une quelconque des 20 revendications 1 à 6, dans lequel le module de connexion d'entrée comprend deux phases et un neutre. 13. Rack comprenant un habillage latéral (15) ouvert sur deux côtés opposés, destiné à accueillir au moins une carte de protection introduite dans le rack par un premier coté ouvert de l'habillage latéral 25 (15), l'autre côté ouvert de l'habillage latéral (15) étant fermé par une plaque d'habillage perforée (16) munie d'une carte mère 17 sur sa face intérieure par rapport au rack, le rack comprenant au moins un connecteur modulaire complémentaire connecté à l'alimentation de puissance ainsi qu'à au moins un équipement alimenté de l'aéronef, les 30 connecteurs modulaires des cartes de protection insérées dans le rack et les connecteurs modulaires complémentaires fixé au moins en partie sur le rack formant des systèmes de connexion selon l'une quelconque des revendications précédentes.