Brevet FR3060877A1 — publié le 20180622

Dispositif de connexion thermique et électrique pour équipements de distribution électrique et batteries d'un aéronef L'invention concerne un dispositif de connexion thermique et électrique pour des équipements de distribution électrique et des batteries d'un aéronef, ainsi qu'une batterie comportant un tel dispositif de connexion. Une connexion électrique de puissance se fait par fixation mécanique, notamment par vis, ou par pression avec lamelles ressorts. Une connexion thermique est réalisée à l'aide de matériaux conducteurs et avec une bonne maîtrise des surfaces de contact. La qualité de ces deux connexions est importante au fonctionnement de tout équipement électrique. Ces deux connexions posent également des problèmes diélectriques. La batterie est généralement enfermée dans une enceinte de confinement ou boîtier permettant ainsi de confiner les gaz en cas de défaillance. L'échange thermique devient alors très complexe car il ne peut être effectué que par conduction directe. Les équipements électriques possèdent des modules l'accessibilité limitée ayant besoin d'être rackés, glissés et déposés dans des environnements très confinés. De plus, dans le cas d'un empilage de plusieurs pièces, la chaîne de cotes ne permet pas de garantir à la fois un bon contact électrique et thermique. Au sein d'une batterie, l'accessibilité des fixations mécaniques est limitée à cause de la présence d'une enceinte étanche. Enfin, les risques liés au court-circuit lors du montage du sous-ensemble sont importants, notamment sur des batteries à haut voltage. En effet, lors de la mise en série des différents modules composant la batterie, le technicien chargé du montage encourt des risques très importants en cas d'accident, tel que l'électrisation, l'électrocution, le flash entrainant une perte de la vue, des brûlures. Il existe un besoin de fournir un dispositif de connexion thermique et électrique pour équipements de distribution électrique et 3060877 2 batteries d'un aéronef ne présentant pas les inconvénients précités qui soit fiable et efficace. Selon un premier aspect, l'invention a pour objet un dispositif de connexion thermique et électrique pour des équipements de 5 distribution électrique et des batteries d'un aéronef comprenant un boîtier contenant une pluralité de pièces nues sous tension, ledit dispositif de connexion étant destiné à être en contact avec une partie du boîtier et au moins une pièce nue sous tension, ledit dispositif de connexion comprenant en outre : 10 - au moins une base réalisée dans un matériau conducteur de chaleur et destinée à être fixée à la partie du boîtier, - au moins une tête comprenant un connecteur à retour élastique et destinée à mettre en contact les pièces nues sous tension et la partie de boîtier, 15 - un élément intermédiaire destiné à relier électriquement les pièces nues sous tension, ledit élément étant enserré entre une base et une tête. On entend par « pièce nue sous tension » une pièce réalisée dans un matériau conducteur électrique faisant transiter une charge 20 électrique sans protection isolante électrique sur la zone visible de la pièce. Selon des modes particuliers de l'invention, le dispositif de connexion thermique et électrique peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes prises isolément ou selon toutes les 25 combinaisons possibles : - la base est réalisée dans un matériau en céramique, - la tête comporte un connecteur comprenant une ou des lamelles à ressort, - le connecteur comporte un support sur lequel sont fixées la ou 30 les lamelles, ledit support étant réalisé en aluminium ou en cuivre, - la base est une cale disposée entre l'élément intermédiaire et la partie de boîtier, -la base enrobe les moyens de fixation du connecteur, 3060877 3 - l'élément intermédiaire est une barre sensiblement plane et réalisée dans un matériau électriquement conducteur, notamment l'aluminium ou le cuivre, - l'élément intermédiaire comportant une partie centrale collée 5 sur la partie du boîtier par l'intermédiaire d'un film isolant diélectrique et au moins une extrémité enserrée entre la tête et la base. Selon un autre aspect, l'invention a également pour objet un équipement de distribution électrique pour aéronef comportant un boîtier, au moins un composant de puissance électrique et des pièces 10 nues sous tension et un dispositif de connexion selon l'invention. Avantageusement, le boîtier comporte un couvercle mobile par rapport à un corps contenant les pièces nues sous tension, le dispositif de connexion assurant la connexion thermique et électrique de chaque contact électronique et du couvercle. 15 Selon encore un autre aspect, l'invention a pour objet une batterie pour aéronef comportant un boîtier et au moins deux cellules contenues dans ledit boîtier, ladite batterie comprenant au moins deux dispositifs de connexion selon l'invention. Avantageusement, le boîtier comporte un couvercle mobile par 20 rapport à un corps contenant les au moins deux cellules, le dispositif de connexion assurant la connexion thermique et électrique de chaque cellule et du couvercle. Grâce à l'invention, les fixations mécaniques encombrantes sont supprimées ce qui permet de réaliser une mise en série électrique 25 des cellules de la batterie en toute sécurité ou de mettre en place un module dans un équipement de distribution électrique. En effet, les risques liés au court-circuit, particulièrement présents lors de l'installation et du montage de la batterie, disparaissent du fait de la connexion automatique des cellules et du boîtier ou du bus barre avec 30 son bornier par le dispositif de connexion lors de la fermeture du boîtier. Le dispositif de connexion permet ainsi de réduire l'encombrement des fonctions thermiques et électriques, induisant un gain masse en allant récupérer la chaleur au plus près de la source. 3060877 4 Une solution dédiée thermique en doublon des connecteurs électriques est supprimée. Les fixations mécaniques étant limitées, l'équipement comportera moins de pièces, donc un gain de masse. Ainsi, l'invention permet une optimisation du volume, du 5 nombre de pièces, d'une sécurisation lors du montage en particulier pour la batterie ainsi qu'une simplification de la structure. L'assemblage de la batterie est plus sécurisé car toutes les actions internes après la mise en série des cellules sont supprimées. L'invention permet également d'assurer le transfert thermo- 10 électrique dans un volume compact et confiné avec une connexion pièces nues sous tension sans visibilité. 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 à la figure 1 15 annexée qui est une vue en perspective de côté d'un mode de réalisation d'un dispositif de connexion selon l'invention. Selon le mode de réalisation représenté sur la figure 1, la batterie 1 de l'invention est configurée pour être installée et utilisée dans un aéronef (non représenté). 20 La batterie de l'invention 1 comprend un boîtier 5 contenant une pluralité de pièces nues, ici sous forme de cellules 7. Le boîtier 5 est une enceinte étanche aux gaz et fluide destinée à contenir une pluralité de cellules 7 de batterie. Le boîtier peut comporter un couvercle et un corps. Le 25 couvercle est monté mobile par rapport audit corps et peut se rapporter à ce dernier par tout moyen. Le corps délimite un espace apte à recevoir la totalité des cellules de la batterie. Les cellules 7 peuvent être des sachets souples ou en forme de 30 cylindre. La batterie 1 de l'invention comporte également un dispositif de connexion thermique et électrique 3 destiné à être en contact avec une partie du boîtier 5 et au moins une cellule 7. Le dispositif de 3060877 5 connexion de l'invention 3 assure la connexion thermique et électrique de chaque cellule 7 et du boîtier 5, notamment du couvercle. Le dispositif 3 de l'invention comprend en outre : - au moins une base 11 réalisée dans un matériau conducteur de 5 chaleur mais isolant électrique et destinée à être fixée à la partie du boîtier 5, notamment le couvercle, ou à la cellule de la batterie 7, - au moins une tête 13 comprenant un connecteur à retour élastique et destinée à mettre en contact respectivement la cellule 7 de la batterie et la partie de boîtier 5, notamment le couvercle, 10 - un élément intermédiaire 15 destiné à relier électriquement les cellules 7, notamment à mettre en série les cellules 7, ledit élément 15 étant enserré entre une base 11 et une tête 13. La base 11 peut être réalisée dans un matériau en céramique. La base peut être collée à la partie du boîtier 5 ou à la cellule de la 15 batterie 7 par l'intermédiaire d'un film isolant diélectrique. A titre d'exemple de film isolant diélectrique, on peut citer le polytéréphtalate d'éthylène, encore appelé le MylarTM ou bien encore un film de polyimide, par exemple le KaptonTM Lorsque la base 11 est en contact avec une partie du boîtier 5, 20 comme le couvercle, la tête 13 est en contact avec la batterie 7. De même, lorsque la base 11 est en contact avec la batterie 7, la tête 13 est en contact avec une partie du boîtier 5, comme le couvercle. Autrement dit, la base 11 et la tête 13 sont en contacts d'éléments de nature différente. 25 La tête 13 peut comporter avantageusement un connecteur comprenant une ou des lamelles à ressort 19 permettant à la fois d'assurer le contact électrique et de rattraper tout jeu de cote. Le connecteur peut comporter un support 21 sur lequel sont fixées la ou les lamelles 19, ledit support 21 étant réalisé en 30 aluminium ou en cuivre. La ou les lamelles à ressort 19 peuvent être fixés sur le boîtier, notamment le couvercle, par une ou plusieurs vis. 3060877 6 La base 11 peut alors être une cale en céramique disposée entre l'élément intermédiaire 15 et le couvercle 5 enrobant les moyens de fixation du connecteur. L'élément intermédiaire 15 peut être une barre sensiblement 5 plane et réalisée dans un matériau électriquement conducteur, notamment l'aluminium ou le cuivre. L'élément intermédiaire 15 peut comporter une partie centrale 23 collée sur la partie du boîtier 5, notamment le couvercle, par l'intermédiaire d'un film isolant diélectrique et au moins une 10 extrémité 25 enserrée entre une tête 13 et une base 11. Le couplage collage et lamelles permet de compenser les problèmes liés aux chaînes de cotes tout en garantissant un bon contact thermique et électrique. Ainsi et de manière avantageuse, lorsque l'utilisateur referme 15 le couvercle sur le corps du boîtier contenant les cellules de la batterie, la connexion électrique et thermique se fait de manière fiable et efficace sans que l'utilisateur ait à visualiser la connexion. Ce principe de fonctionnement est directement transposable dans un module qui serait inséré dans un équipement de distribution 20 électrique. REVENDICATIONS1. Dispositif de connexion thermique et électrique (3) pour des équipements de distribution électrique et des batteries d'un aéronef comprenant un boîtier (5) contenant une pluralité de pièces nues (7) sous tension, ledit dispositif de connexion (3) étant destiné à être en contact avec une partie du boîtier (5) et au moins une pièce nue sous tension (7), ledit dispositif de connexion (3) comprenant en outre : - au moins une base (11) réalisée dans un matériau conducteur de chaleur et destinée à être fixée à la partie du boîtier (5), - au moins une tête (13) comprenant un connecteur à retour élastique et destinée à mettre en contact les pièces nues (7) sous tension et la partie de boîtier (5), - un élément intermédiaire (15) destiné à relier électriquement les pièces nues (7), ledit élément (15) étant enserré entre une base (11) et une tête (13). 2. Dispositif (3) selon la revendication précédente, dans lequel la base (11) est réalisée dans un matériau en céramique. 3. Dispositif (3) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la tête (13) comporte un connecteur comprenant une ou des lamelles à ressort (19). 4. Dispositif (3) selon la revendication précédente, dans lequel le connecteur comporte un support (21) sur lequel sont fixées la ou les lamelles (13), ledit support (21) étant réalisé en aluminium ou en cuivre. 5. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la base (11) est une cale disposée entre l'élément intermédiaire (15) et la partie de boîtier (5). 6. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la base (11) enrobe les moyens de fixation du connecteur. 7. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'élément intermédiaire (15) est une barre sensiblement plane et réalisée dans un matériau électriquement conducteur, notamment l'aluminium ou le cuivre. 3060877 8 8. Dispositif (3) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'élément intermédiaire (15) comportant une partie centrale collée (23) sur la partie du boîtier (5) par l'intermédiaire d'un film isolant diélectrique et au moins une extrémité (25) enserrée entre 5 la tête et la base. 9. Equipement de distribution électrique pour aéronef comportant un boîtier (5), au moins un composant de puissance électrique et des pièces nues (7) sous tension et un dispositif de connexion (3) assurant la connexion thermique et électrique selon l'une 10 quelconque des revendications précédentes. 10. Equipement de distribution électrique selon la revendication précédente, dans laquelle le boîtier (5) comporte un couvercle mobile par rapport à un corps contenant les pièces nues (7) sous tension, le dispositif de connexion (3) assurant la connexion thermique et 15 électrique de chaque contact électronique et du couvercle. 11. Batterie pour aéronef comportant un boîtier (5) et au moins deux cellules (7) contenues dans ledit boîtier (5), ladite batterie comprenant au moins deux dispositifs de connexion (3) selon l'une quelconque des revendications précédentes. 20 12. Batterie selon la revendication précédente, dans laquelle le boîtier (5) comporte un couvercle mobile par rapport à un corps contenant les au moins deux cellules (7), le dispositif de connexion (3) assurant la connexion thermique et électrique de chaque cellule (7) et du couvercle.