Brevet FR3029361A1 — publié le 20160603

Dispositif de connexion électrique [001] L'invention concerne un dispositif de connexion électrique pour équipement électrique de véhicules. Plus particulièrement, ce dispositif peut être utilisé dans les équipements électriques de puissance tels que des batteries. Notamment, le dispositif selon l'invention permet de connecter ensemble deux modules de batterie électrique, un module de batterie avec un fusible, un module de batterie avec un support d'entrée/sortie, etc. [002] Traditionnellement, par exemple, les bornes électriques de modules de batterie adjacents sont connectées à l'aide d'une barre rigide métallique conductrice (« busbar » selon la terminologie anglo-saxonne) et de vis. Afin de simplifier les manipulations lors de la connexion de deux modules et de permettre de connecter deux bornes dont la distance entre elles n'est pas toujours précisément définie, il a été proposé dans le document VV02012076983A1 de relier les deux bornes par deux contacts indépendants l'un de l'autre, coulissant l'un par rapport à l'autre et en contact l'un avec l'autre. [3] Un but de l'invention est de fournir un dispositif de connexion permettant de s'adapter avec encore plus de flexibilité aux variations de position de deux bornes de zo connexion l'une par rapport à l'autre (que ce soit des bornes de modules de batterie ou tout autre type de terminaux électriques). [4] Ce but est au moins partiellement atteint grâce à un dispositif de connexion électrique entre deux bornes, comportant deux connecteurs. Chaque connecteur comporte une tige électriquement conductrice pour établir une connexion électrique 25 avec une borne, cette tige s'étendant dans une direction d'accouplement avec la borne. Chaque connecteur comporte également, un élément de boitier électriquement isolant dans lequel est logée une tige. [5] Ces deux connecteurs sont avantageusement fabriqués comme des éléments séparés et identiques. Il faut donc les relier électriquement l'un à l'autre. 30 Pour ce faire, le dispositif de connexion selon l'invention comprend en outre au moins deux lames, chaque lame comportant deux portions de contact, chacune respectivement en contact coulissant parallèlement à une direction joignant les deux tiges et perpendiculairement à la direction d'accouplement, et en contact rotatif avec une tige, autour d'un axe parallèle à la direction d'accouplement. [006] On peut alors faire coulisser les deux connecteurs pour les écarter l'un de l'autre et pour les désaligner. [007] Les deux lames peuvent être liées l'une à l'autre de plusieurs manières (soudure, emboîtement, etc.). Une manière simple et efficace au plan des densités de courant traversant le dispositif d'une borne à l'autre, consiste à articuler les lames autour d'un pivot. A cette fin, par exemple, chaque lame peut comporter une zone centrale en forme de gouttière transversalement fendue, les zones centrales des deux lames s'interpénétrant pour former une goulotte dans laquelle est introduit le pivot pour maintenir les lames ensemble. [0os] Un capot en matériau électriquement isolant peut être monté, par exemple par emboîtement de formes complémentaires, sur les deux connecteurs. Ce capot complète la protection contre les chutes d'eau sur le dispositif selon l'invention, afin par exemple de satisfaire aux normes en vigueur, notamment la norme IPXXB. Il peut être muni de moyens de verrouillage mécaniques (de type dispositif d'assurance de position de connexion, par exemple, aussi désigné selon la terminologie anglo-saxonne : CPA - Connecting Position Assurance). [009] Pour permettre au capot de s'adapter aux variations de la distance ou d'alignement entre les connecteurs, le capot peut avoir deux parois latérales essentiellement parallèles entre elles dans une position de repos dans laquelle elles ne sont pas contraintes, ces parois étant reliées à une paroi supérieure de manière flexible pour s'écarter l'une de l'autre. Les parois latérales peuvent également avoir des fentes dans lesquelles peuvent coulisser des ergots lorsque les connecteurs sont resserrés ou écartés l'un de l'autre. [0olo] Afin d'assurer une meilleure connexion, d'éviter ou de limiter les échauffements lors du passage de fortes intensités de courant entre les deux bornes, chaque portion de contact peut comporter une pluralité de languettes s'étendant toutes sensiblement dans un même plan. On multiplie ainsi le nombre de points de contact entre les lames et les tiges. Ces languettes peuvent également avoir une flexibilité adaptée pour maintenir une force de contact élevée, tout en permettant l'insertion de la tige entre les portions de contact avec un effort d'insertion raisonnable et corrigeant les éventuelles variations de diamètre des tiges. [0011] Les lames sont avantageusement identiques (pour limiter le nombre de références) et montées de manière symétrique par rapport à un plan passant par le centre des tiges. Les portions de contact d'une même lame peuvent s'étendre sensiblement dans un même plan et les portions de contact de deux lames peuvent être en vis-à-vis de part de d'autre d'une tige. Les portions de contact en vis-à-vis peuvent s'étendre dans des plans être sensiblement parallèles entre eux. [0012] Selon un autre aspect, l'invention concerne également un ensemble d'au moins deux éléments électriquement connectés par au moins un dispositif tel que mentionné ci-dessus. Chaque connecteur peut alors comporter une tige cylindrique introduite, dans la direction d'accouplement, dans une cage sensiblement cylindrique d'une borne électriquement connectée à l'un de ces éléments, une portion de la tige cylindrique formant une portion de clipsage en contact électrique avec les portions de contact. On a alors dans ce cas, une borne femelle sur l'élément à connecter et un contact mâle monté dans un connecteur. Bien entendu, il est aussi possible de monter un contact mâle sur l'élément à connecter et un contact ayant une partie femelle complémentaire de ce contact mâle, dans un connecteur. On peut également avoir un dispositif de connexion selon l'invention mixte avec une partie mâle d'un côté et une partie femelle de l'autre. [0013] A titre d'exemple, cet ensemble comporte au moins deux modules de batterie adjacents et au moins deux bornes, ces deux bornes étant chacune respectivement accouplée électriquement à un connecteur de dispositif tel que mentionné ci-dessus. Plus particulièrement, par exemple, un même dispositif de connexion selon l'invention est accouplé à deux bornes, chacune respectivement montée et reliée électriquement à un module distinct. [0014] Selon un autre exemple, cet ensemble comporte un porte-fusible avec au moins deux bornes, chacune respectivement accouplée électriquement à l'un des connecteurs d'un dispositif de connexion selon l'invention. Plus particulièrement, par exemple, l'ensemble comporte alors deux dispositifs de connexion selon l'invention, un porte-fusible et deux modules de batterie. Chacun des deux dispositifs de connexion est respectivement accouplé d'une part à une borne d'un module de batterie et d'autre part à une borne du porte-fusible. [0015] Selon encore un autre exemple, cet ensemble comporte un support d'entrée/sortie avec au moins deux bornes chacune respectivement accouplée 5 électriquement à l'un des connecteurs d'un dispositif de connexion selon l'invention. Plus particulièrement, par exemple, l'ensemble comporte alors deux dispositifs de connexion selon l'invention, un support d'entrée/sortie et deux modules de batterie. Chacun des deux dispositifs de connexion est respectivement accouplé d'une part à une borne d'un module de batterie et d'autre part à une borne du support 10 d'entrée/sortie. [0016] Le dispositif de connexion selon l'invention peut avoir les avantages suivants : [0017] - il peut être monté et démonté sans recourir à des vis et des boulons, ce qui permet des manipulations plus rapides, et évite les problèmes de sous- ou sur-couple, ainsi que de déformation des filetages, 15 [0018] - il permet une connexion sure et fiable, [0019] - il permet de s'adapter à des variations de distances et d'alignement des bornes, [0020] - il est compatible avec les exigences de la norme IPXXB (qu'il soit connecté ou non), 20 [0021] - il permet de connecter entre eux de nombreux types d'éléments (par exemple des modules de batterie, des fusibles, des bornes reliées à des câbles d'entrée/sortie, des barres omnibus (dites « busbars »), etc.). [0022] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée et des dessins annexés sur lesquels : 25 - la figure 1 représente schématiquement en perspective et de manière éclatée un exemple de dispositif de connexion selon l'invention ; - la figure 2 représente schématiquement en perspective une lame du dispositif de connexion de la figure 1 ; - la figure 3 représente schématiquement en perspective l'assemblage des 30 éléments électriquement conducteurs du dispositif de connexion de la figure 1 ; - la figure 4 représente, schématiquement en coupe et en position resserrée, le dispositif de connexion de la figure 1 ; - la figure 5 représente, de manière analogue à la figure 4 et en position relativement étirée, le dispositif de connexion de la figure 1 ; - la figure 6 représente schématiquement en perspective un exemple de porte-fusible destiné à être raccordé électriquement à des modules de batterie, grâce à des dispositifs de connexion tels que celui représenté sur la figure 1 ; - la figure 7 représente schématiquement en perspective le porte-fusible de la figure 6, raccordé électriquement à deux modules de batterie, grâce à des dispositifs de connexion tels que celui représenté sur la figure 1 ; et - la figure 8 représente schématiquement en perspective un exemple de support d'entrée/sortie destiné à être raccordé électriquement à des modules de batterie, grâce à des dispositifs de connexion tels que celui représenté sur la figure 1. [0023] Sur ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner des éléments identiques ou similaires. [0024] La figure 1 montre un exemple de dispositif de connexion 1 conforme à l'invention. Celui-ci comporte deux connecteurs 10, deux lames conductrices 20, un 20 pivot 30 et un capot 40. [0025] Chaque connecteur 10 est constitué d'une tige 12 métallique électriquement conductrice logée dans un élément de boitier 14 électriquement isolant. L'élément de boitier 14 peut être surmoulé sur la tige 12 ou la tige 12 peut être emmanchée en force dans le boîtier 14. Une zone 15 comportant des structures (par exemple 25 rugueuses) permet de renforcer le maintien de chaque tige 12 dans son boîtier 14. [0026] Chaque tige 12 s'étend dans une direction d'accouplement A. Une tige 12 comporte une portion d'accouplement 16 et une portion de clipsage 18. La portion d'accouplement 16 est destinée à être accouplée électriquement avec une borne. Dans cet exemple, la portion d'accouplement 16 est une partie mâle complémentaire 30 d'une partie femelle se trouvant sur la borne. La portion de clipsage 18 est destinée à être clipsée entre des portions de contact 22 des lames 20. [0027] Chaque tige 12 comporte également une collerette 17. [0028] Le capot 40 comporte deux parois latérales 42, 44 essentiellement parallèles entre elles dans une position de repos dans laquelle elles ne sont pas contraintes. Ces parois 42, 44 sont reliées à une paroi supérieure 46 de manière flexible. Ainsi, parois 42, 44 peuvent, sous contrainte, s'écarter l'une de l'autre. La distance entre les parois 42, 44 peut également être définie pour laisser un peu de jeu entre celles-ci 42, 44 et les boîtiers 14 des connecteurs 10. [0029] Les parois 42, 44 comportent chacune deux fentes 48 permettant le coulissement, le guidage et le blocage d'ergots 19 formés en saillie sur les boîtiers 14 des deux connecteurs 10 sur lesquels le capot 40 est monté. Malgré un jeu possible 10 entre les parois 42, 44 et les boîtiers 14, les ergots 19 restent dans les fentes 48. [0030] Comme représenté sur la figure 2, chaque lame 20 est découpée et formée dans une tôle métallique (par exemple du cuivre). Chaque lame 20 présente à chacune de ses extrémités longitudinales une portion de contact 22. Chaque portion de contact 22 est découpée longitudinalement pour former une pluralité de languettes 15 24 s'étendant toutes sensiblement dans un même plan. Chaque languette 24 peut établir un point de contact 26 avec une portion de clipsage 18, lorsque celles-ci sont clipsées entre des lames 20. [0031] Les portions de contact 22 s'étendent sensiblement dans un même plan. Chaque lame 20 comporte une zone centrale 28 en forme de gouttière. Chaque 20 gouttière est transversalement fendue ou découpée sur une largeur sensiblement identique ou légèrement supérieure aux portions restantes de la gouttière. Ainsi les zones centrales 28 des deux lames 20 peuvent s'interpénétrer pour former une goulotte dans laquelle est introduit le pivot 30 pour maintenir les lames 20 ensemble (voir figure 3). Le pivot 30 comporte une tête 32 et un axe 34. Lorsque les lames 20 25 sont assemblées en emboîtant les zones centrales 28 l'une dans l'autre, un espace essentiellement cylindrique est ménagé entre les parties non-découpées des zones centrales 28, dans lequel l'axe 34 peut être introduit jusqu'à ce que la tête 32 vienne en butée sur le bord de l'une des lames 20. [0032] Deux portions de contact 22 en vis-à-vis sont sensiblement parallèles entre 30 elles. Les lames 20 sont suffisamment flexibles et élastiques pour pouvoir clipser deux portions de contact 22 en vis-à-vis, sur une portion de clipsage 18. [0033] Pour assurer un bon positionnement des lames 20 sur la hauteur des portions de clipsage 18, on insère une collerette 17 dans une découpe située entre les deux languettes 24 les plus basses. [0034] Comme représenté sur la figure 4, les boîtiers 14 peuvent être resserrés jusqu'à se toucher. Ils sont alors en butée l'un sur l'autre. On a une distance d minimale entre les axes longitudinaux des tiges 12. Par exemple cette distance d est de 26mm. [0035] Comme représenté sur la figure 5, les connecteurs 10 peuvent être écartés l'un de l'autre. Les ergots 19 (voir aussi figure 1) sont alors en butée sur les 10 extrémités longitudinales des fentes 48 du capot 40. On a une distance D maximale entre les axes longitudinaux des tiges 12. Par exemple cette distance D est de 32 mm. [0036] La longueur des languettes 24 est supérieure à la différence entre les distances maximale D et minimale d. [0037] Comme on peut également le constater sur la figure 5, le capot 40, et surtout 15 la flexibilité entre les parois latérales 42, 44 et la paroi supérieure 46, permet aux connecteurs 10 de ne pas être complètement alignés. L'angle a entre le plan de symétrie P des connecteurs lorsqu'ils sont alignés et le plan S passant par les axes de symétrie des tiges 12 peut donc varier de plusieurs degrés, par exemple entre 0 et 10°. L'écartement entre les parois latérales 42, 44 d'une part et leur flexibilité par 20 rapport à la paroi supérieure 46 d'autre part limitent cet angle a. [0038] Dans le dispositif décrit ci-dessus, toutes les forces de contact s'équilibrent autour des portions de clipsage 18 et ceci quelle que soit la position relative (resserrées ou écartées) des connecteurs 10 et quelle que soit la valeur de l'angle a. [0039] Par ailleurs, lorsque dans l'un des connecteurs 10, une lame 20 est écartée 25 de l'autre (lors de l'insertion d'une portion de clipsage 18 entre des portions de contact 22) elle se resserre sur la portion de clipsage 18 de l'autre connecteur 10. [0040] Le dispositif de connexion 1 décrit ci-dessus peut être utilisé pour connecter deux bornes 210, 220. [0041] Ces deux bornes 210, 220 peuvent être placées par exemple, comme sur la 30 figure 6, pour l'une 210 sur un module de batterie 310 et pour l'autre 220 sur un porte-fusible 400. En raccordant électriquement une autre borne 230 du porte-fusible 400 avec une borne 240 d'un autre module de batterie 320 à l'aide d'un autre dispositif de connexion 2, le fusible placé dans le porte-fusible 400 est connecté en série avec les modules de batterie 310, 320 (voir figure 7). [0042] Selon un autre exemple, illustré également par la figure 7, deux modules de batterie 310, 330 d'un ensemble de modules de batterie peuvent être raccordés 5 électriquement à l'aide d'un dispositif de connexion 3. [0043] Selon encore un autre exemple, illustré par la figure 8, on peut raccorder un support d'entrée/sortie 500 entre à deux modules de batterie 310, 320, de manière analogue à ce qui a été décrit pour le porte-fusible 400 en relation avec les figures 6 et 7. 10 REVENDICATIONS1. Dispositif de connexion électrique entre deux bornes (210, 220), comportant deux connecteurs (10) indépendants, chaque connecteur (10) comportant - une tige (12) électriquement conductrice pour établir une connexion électrique avec une borne (210 ou 220), cette tige (12) s'étendant dans une direction d'accouplement (A) avec la borne (210 ou 220), - un élément de boitier (14) électriquement isolant dans lequel est logée la tige (12), caractérisé par le fait qu'il comprend en outre au moins deux lames (20), chaque lame (20) comportant deux portions de contact (22), chacune respectivement en contact coulissant parallèlement à une direction joignant les 15 deux tiges (12) et perpendiculairement à la direction d'accouplement (A), et en contact rotatif avec une tige (12), autour d'un axe parallèle à la direction d'accouplement (A). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel les deux lames (20) sont 20 articulées autour d'un pivot (30). 3. Dispositif selon la revendication 2, dans lequel chaque lame (20) comporte une zone centrale (28) en forme de gouttière transversalement fendue, les zones centrales (28) des deux lames (20) s'interpénétrant pour former une 25 goulotte dans laquelle est introduit le pivot (30) pour maintenir les lames (20) ensemble. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comportant un capot (40) ayant deux parois latérales (42, 44) essentiellement parallèles entre 30 elles dans une position de repos dans laquelle elles ne sont pas contraintes, ces parois (42, 44) étant reliées à une paroi supérieure (46) de manière flexible pour pouvoir s'écarter l'une de l'autre. 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel chaque portion de contact (22) comporte une pluralité de languettes (24) s'étendant toutes sensiblement dans un même plan. 6. Dispositif selon l'une de revendications précédentes, dans lequel les portions de contact (22) d'une même lame (20) s'étendent sensiblement dans un même plan. 7. Ensemble d'au moins deux modules de batterie (310, 320) adjacents, comportant au moins deux bornes (210, 220), ces deux bornes (210, 220) étant chacune respectivement accouplée électriquement à un connecteur (10) d'un dispositif (1, 2, 3) selon l'une des revendications précédentes. 8. Ensemble selon la revendication 7, dans lequel chaque connecteur (10) comporte une tige (12) cylindrique introduite, dans la direction d'accouplement (A), dans une cage sensiblement cylindrique de chaque borne (210, 220), une portion de la tige cylindrique (12) formant une portion de clipsage (18) en contact électrique avec les portions de contact (22). 9. Ensemble selon l'une des revendications 7 et 8, comportant un porte-fusible (400) avec au moins deux bornes (210, 220) chacune respectivement accouplée électriquement à l'un des connecteurs (10) d'un dispositif de connexion (1, 2, 3) selon l'une des revendications 1 à 6. 10. Ensemble selon l'une des revendications 7 et 8, comportant un support d'entrée/sortie (500) avec au moins deux bornes (210, 220) chacune respectivement accouplée électriquement à l'un des connecteurs (10) d'un dispositif de connexion (1, 2, 3) selon l'une des revendications 1 à 6.30