Brevet FR3071657A1 — publié le 20190329

Arrière-plan de l'invention La présente invention se rapporte au domaine général des dispositifs de coupure électrique, et plus particulièrement ceux du type à actionnement pyrotechnique. L'invention concerne aussi un système électrique sécurisé par un tel dispositif. On connaît des dispositifs de coupure pyrotechnique comprenant un corps dans lequel est présent un initiateur pyrotechnique configuré pour, lorsqu'il est déclenché, mettre en mouvement un piston muni d'un relief en direction d'une barre conductrice à sectionner. Les documents WO 2016/038043 et WO 2016/038050 montrent des exemples de dispositifs de ce type. De tels dispositifs sont généralement fiables et permettent de couper dans un intervalle de temps court le courant dans un circuit électrique. Certains systèmes électriques comprennent par exemple une partie de puissance et une partie de commande, ou plus généralement deux circuits indépendants électriquement mais qui sont utilisées dans le même système et qui doivent en cas de défaillance être coupés tous les deux. Dans certains cas, les deux coupures ne doivent pas être réalisées simultanément, par exemple lorsque l'on cherche à couper d'abord le circuit de puissance puis le circuit de commande. Toutefois, les dispositifs connus précités ne permettent pas de réaliser la coupure de deux circuits indépendants à un intervalle de temps prédéterminé de façon fiable et reproductible. Pour ce faire, il faudrait utiliser par exemple deux dispositifs de coupure connectés chacun sur un circuit et reliés à un même dispositif de contrôle qui actionnerait à un intervalle de temps prédéfini les deux dispositifs de coupure. Un tel montage est encombrant, et la coupure est peu reproductible lorsque les coupures doivent être réalisées dans un intervalle de temps court. 1 2 Il existe donc un besoin pour tel un dispositif de coupure pyrotechnique qui permette de couper le courant dans deux circuits indépendants séquentiellement et qui ne présente pas les inconvénients précités. Objet et résumé de l'invention 5 A cet effet, la présente invention propose, selon un premier aspect, un dispositif de coupure pyrotechnique comprenant une première et une deuxième bornes électriques destinées à être reliées à un premier circuit électrique à couper, et une troisième et une quatrième bornes destinées à 10 être reliées à un deuxième circuit électrique à couper, le dispositif comprenant : - un initiateur pyrotechnique, - une chambre dans laquelle sont présentes une première et une deuxième portions conductrices, la première portion conductrice 15 reliant électriquement la première borne à la deuxième borne du dispositif de coupure, la deuxième portion conductrice reliant électriquement la troisième borne à la quatrième borne du dispositif de coupure, et un piston mobile délimitant la chambre et comprenant une face 20 inférieure à partir de laquelle fait saillie au moins un relief en regard de la première et de la deuxième portions conductrices, la distance séparant le relief de la première portion conductrice étant inférieure à la distance séparant le relief de la deuxième portion conductrice. 25 L'initiateur pyrotechnique est configuré pour faire passer le dispositif de coupure d'une première configuration de passage du courant à une deuxième configuration de coupure du courant, le piston étant mis en mouvement lors du passage de la première à la deuxième configuration afin de déconnecter d'abord la première portion conductrice par rupture 30 de celle-ci par impact avec le premier relief, puis la deuxième portion conductrice par rupture de celle-ci par impact avec le deuxième relief. Le dispositif selon l'invention permet ainsi de réaliser la coupure du courant dans deux circuits indépendants, reliés chacun à une portion 35 conductrice par les bornes du dispositif. Ce dispositif permet de mettre à profit la fiabilité des dispositifs de coupure pyrotechnique pour couper le 3 courant dans deux circuits de façon séquentielle avec un intervalle de temps prédéfini. On comprend que les deux circuits, grâce à l'écart de distance séparant le relief des portions conductrices, seront coupés séquentiellement à un intervalle de temps prédéfini. L'intervalle de temps 5 prédéfini est dépendant de cet écart de distance, ainsi que de la puissance de l'initiateur pyrotechnique qui donne au piston sa vitesse de déplacement dans le dispositif. L'intervalle de temps prédéfini peut être simulé, et mesuré facilement en observant la variation de la tension et/ou du courant électrique aux bornes du dispositif de coupure après 10 déclenchement de l'initiateur. Par rapport à un montage comprenant plusieurs dispositifs de coupure de l'art antérieur, le dispositif de coupure selon l'invention présente l'avantage d'être fiable, plus compact, et ainsi facilement intégrable dans 15 un système électrique. Dans un exemple de réalisation, les portions conductrices sont présentes sur un support en regard du relief du piston, ledit support étant muni d'une gorge dans laquelle le relief du piston est destiné à venir se loger 20 lorsque le dispositif est dans la deuxième configuration. Dans un exemple de réalisation, le piston peut comprendre un premier relief et un deuxième relief situés respectivement en regard de la première portion conductrice et de la deuxième portion conductrice, le premier relief 25 s'étendant à partir de la face inférieure du piston sur une longueur différente de la longueur sur laquelle s'étend le deuxième relief à partir de ladite face. Dans ce cas, le premier relief peut s'étendre à partir de la face inférieure 30 du piston sur une longueur strictement supérieure à la longueur sur laquelle s'étend le deuxième relief à partir de ladite face. En variante, le piston peut comprendre un unique relief présentant une face inférieure en regard des portions conductrices, ladite face étant 35 séparée d'une distance constante de la face inférieure du piston. 4 Dans un exemple de réalisation, les portions conductrices peuvent être situées dans un même plan transversal à un axe de déplacement du piston dans le dispositif de coupure. Dans un exemple de réalisation, la première portion conductrice peut être 5 décalée par rapport à la deuxième portion conductrice selon un axe de déplacement du piston dans le dispositif de coupure. L'invention vise aussi, selon un deuxième aspect, un système électrique sécurisé comprenant au moins : 10 - un système d'alimentation sécurisé comprenant au moins : - un dispositif de coupure tel que celui décrit ci-avant, - un premier circuit électrique relié aux première et deuxième bornes du dispositif de coupure, et - un deuxième circuit électrique relié aux troisième et 15 quatrième bornes du dispositif de coupure, un premier dispositif électrique relié au premier circuit du système d'alimentation et destiné à être alimenté par ce dernier, - un deuxième dispositif électrique relié au deuxième circuit du système d'alimentation et destiné à être alimenté par ce dernier, et 20 un dispositif de contrôle configuré pour actionner l'initiateur pyrotechnique lorsqu'une anomalie est détectée. Le premier circuit électrique peut être un circuit de... Le deuxième circuit électrique peut être un circuit de... 25 L'invention vise encore une installation électrique comprenant un tel circuit électrique sécurisé. Une telle installation peut être présente par exemple à l'intérieur d'un véhicule automobile ou d'un générateur d'électricité. 30 Brève description des dessins D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent des exemples de réalisation dépourvus de tout 35 caractère limitatif. Sur les figures : 5 - les figures 1A et 1B sont des vues en perspective éclatées d'un dispositif de coupure selon un mode de réalisation de l'invention, la figure 2 montre un dispositif de coupure selon un mode de réalisation de l'invention en coupe transversale selon un plan 5 perpendiculaire à un axe reliant les deux bornes du dispositif, les figures 3A à 3D montrent un dispositif de coupure selon un mode de réalisation de l'invention à différents moments après son déclenchement en coupe longitudinale selon un plan perpendiculaire au plan de coupe de la figure 2 et contenant l'axe 10 de déplacement du piston, - la figure 4 montre schématiquement un exemple de système électrique sécurisé comprenant un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention, et - la figure 5 montre schématiquement une vue en coupe transversale 15 d'un dispositif de coupure selon un autre mode de réalisation de l'invention. Description détaillée de l'invention 20 Les figures lA et 1B montrent deux vues éclatées d'un dispositif de coupure 1 selon un mode de réalisation de l'invention, et la figure 2 montre une vue en coupe transversale. Le dispositif de coupure 1 illustré comprend : un corps 10, un initiateur pyrotechnique 20, un piston 30, une première portion conductrice 41, une deuxième portion conductrice 42, et 25 un support 50. Dans l'exemple illustré, la direction longitudinale L correspond à la direction selon laquelle s'étendent les portions conductrices 41 et 42 reliant des bornes 44 et 45 du dispositif 1. La direction transversale T est perpendiculaire à cette direction dans le plan des portions conductrices 41 et 42. 30 Le dispositif 1 comprend une première 41a et une deuxième 41b bornes électriques destinées à être reliées à un premier circuit électrique à couper, et une troisième 42a et une quatrième 42b bornes électriques destinées à être reliées à un deuxième circuit électrique à couper. Chaque 35 portion conductrice 41 et 42 prend ici la forme d'une barre ou languette conductrice aplatie. La première portion conductrice 41 s'étend entre la 6 première borne 41a et la deuxième borne 41b du dispositif de coupure 1 en les reliant électriquement. La deuxième portion conductrice 42 s'étend entre la troisième borne 42a et la quatrième borne 42b du dispositif de coupure 1 en les reliant électriquement. Un exemple de montage 5 comprenant ces circuits sera décrit en lien avec la figure 4. Le corps 10 a une ici forme généralement parallélépipédique. Le corps 10 comprend une ouverture latérale 11 par laquelle le support 50 est destiné à être inséré à l'intérieur du corps 10, une ouverture inférieure 12 10 généralement circulaire par laquelle le piston 30 est destiné à être inséré à l'intérieur du corps 10, et une ouverture supérieure 13 faisant saillie sur une face supérieure du corps 10 par laquelle l'initiateur 20 est destiné à être inséré à l'intérieur du corps 10. L'ouverture latérale 11 se prolonge selon la direction longitudinale L à l'intérieur du corps 10 pour former un 15 logement dans lequel le support 50 est maintenu dans le corps 10. L'initiateur pyrotechnique 20 comprend deux éléments conducteurs 21 configurés pour initier une charge pyrotechnique 22 à laquelle ils sont connectés. La charge pyrotechnique 22 est, lorsqu'elle est initiée par 20 exemple à l'aide d'un courant traversant les éléments conducteurs 21, apte à générer un gaz de pressurisation par sa combustion. Les éléments conducteurs 21 peuvent être reliés à un dispositif de contrôle C (figure 4) configuré pour actionner l'initiateur pyrotechnique 20 lorsqu'une anomalie est détectée. 25 Le piston 30 est, dans cet exemple, de forme cylindrique et centré sur un axe vertical Z. L'axe Z correspond ici à l'axe de déplacement du piston 30. Le piston 30 comprend une gorge circonférentielle 31 dans laquelle un joint d'étanchéité 32, par exemple un joint torique, est destiné à être logé. 30 Le piston 30 peut se déplacer le long de l'axe Z à l'intérieur du corps 10 entre une position haute (première position, dispositif dans la première configuration), comme sur les figures 2 et 3A, et une position basse (deuxième position, dispositif dans la deuxième configuration), comme sur la figure 3D. Tant que l'initiateur pyrotechnique 20 n'a pas été déclenché, 35 le piston 30 est maintenu dans la position haute. Bien entendu, le piston 7 30 peut présenter une forme différente de celle illustrée, adaptée à la forme de la cavité à l'intérieur du corps. Comme illustré sur la figure 2, le corps 10 comprend une première 5 chambre de mise sous pression 14 en communication avec une sortie S de l'initiateur pyrotechnique 20, et une deuxième chambre 15 dans laquelle sont présentes les portions conductrices 41 et 42. Le piston 30 sépare la première chambre 14 de la deuxième chambre 15 de façon hermétique à l'aide du joint d'étanchéité 32. 10 Conformément à l'invention, le piston 30 comprend une face inférieure 33 à partir de laquelle font saillie un premier relief 34 et un deuxième relief 35. Le premier relief 34 et le deuxième relief 35 sont situés en regard respectivement de la première portion conductrice 41 et de la deuxième 15 portion conductrice 42. Les reliefs 34 et 35 s'étendent généralement ici selon la direction transversale T et sont accolés l'un à l'autre pour une plus grande simplicité de fabrication, ils forment alors une marche. Dans ce cas, chaque relief 34 et 35 peut présenter une dimension dans la direction transversale T qui est supérieure à la dimension, selon cette même 20 direction T, de la portion conductrice 41 ou 42 en regard de laquelle il est positionné. Bien entendu, les reliefs 34 et 35 pourraient être séparés l'un de l'autre et présenter une dimension selon la direction transversale T sensiblement égale à la dimension, selon cette même direction T, de la portion conductrice correspondante en regard de laquelle il est positionné. 25 Les reliefs 34 et 35 s'étendent également selon la direction L et présentent une épaisseur non nulle dans cette direction L. Dans l'exemple illustré ici, les portions conductrices 41 et 42 sont présentes dans un même plan P transversal par rapport à l'axe Z, par 30 exemple perpendiculaire à l'axe Z (voir figure 2). D'autres configurations sont envisageables comme il sera décrit plus bas, en lien avec la figure 5. Lorsque le dispositif est dans la première configuration, le premier relief 34 est espacé de la première portion 41 d'une première distance d1 (voir 35 figure 2). Lorsque le dispositif est dans la première configuration, le deuxième relief 35 est espacé de la deuxième portion 42 d'une deuxième 8 distance d2 (voir figure 2). Les distances d1 et d2 sont, sauf mention contraire, mesurées le long de l'axe Z de déplacement du piston 30. Dans l'exemple illustré ici, la première distance dl est strictement inférieure à la deuxième distance d2. De la sorte, lorsque l'initiateur pyrotechnique 20 est 5 déclenché, le piston 30 se déplace selon la direction Z en direction des portions conductrices 41 et 42, et le premier relief 34 vient couper la première portion conductrice 41 avant que le deuxième relief 35 ne vienne couper la deuxième portion conductrice 42. 10 Comme illustré sur les figures 1B et 3A, le premier relief 34 s'étend à partir de la face inférieure 33 du piston 30 sur une longueur L1 supérieure à la longueur L2 sur laquelle s'étend le deuxième relief 35 à partir de cette même face 33. Les longueurs L1 et L2 sont mesurées transversalement par rapport à la face 33 ou dans une direction perpendiculaire à la face 15 33, c'est-à-dire selon la direction donnée par l'axe Z de déplacement du piston 30. Le support 50 prend, dans l'exemple illustré, la forme d'un tiroir sur lequel les portions conductrices 41 et 42 sont présentes. Dans l'exemple illustré, 20 le support 50 est configuré pour maintenir les portions conductrices 41 et 42 en position dans le dispositif 1, par exemple en y ménageant des logements correspondants. Le support 50 est ici muni d'une gorge 51 qui s'étend dans la direction transversale T dans laquelle les reliefs 34 et 35 sont destinés à venir se loger après déclenchement de l'initiateur 25 pyrotechnique 20 et une fois que les portions conductrices 41 et 42 ont été coupées. La gorge 51 dans le support permet ainsi de verrouiller le piston 30 dans la deuxième position et d'assurer une coupure définitive des portions conductrices 41 et 42. 30 Les différentes étapes de fonctionnement du dispositif 1 vont maintenant être décrites en lien avec les figures 3A à 3D qui en montrent des vues en coupe longitudinale, c'est-à-dire dans un plan contenant la direction L et l'axe Z. La figure 3A représente le dispositif 1 dans la première configuration (piston dans la première position ou position haute), c'est-à- 35 dire avant déclenchement de l'initiateur pyrotechnique 20. Suite au déclenchement de l'initiateur pyrotechnique 20, la chambre 14 est 9 pressurisée par les gaz issus de la combustion de la charge pyrotechnique 22, le piston 30 se met en mouvement vers les portions conductrices 41 et 42 en suivant la direction Z jusqu'à ce que le premier relief 34 vienne impacter la première portion conductrice 41 (figure 3B). Puis, le premier 5 relief 34 rompt ou coupe la première portion conductrice 41 (figure 3C). Enfin, le piston 30 continue encore sa course jusqu'à ce que le deuxième relief 35 vienne impacter la deuxième portion conductrice 42 et la rompe également. En fin de course du piston 30, dans la deuxième position ou position basse, les reliefs 34 et 35 sont logés dans la gorge 51 du support 10 50 (figure 3D). La figure 4 montre un exemple de système électrique sécurisé 100 mettant en oeuvre un dispositif de coupure 1 selon l'invention. Le système électrique sécurisé comprend un système d'alimentation sécurisé 110 15 comprenant un dispositif de coupure 1, un premier circuit électrique 111 et un deuxième circuit électrique 112. Le premier circuit électrique 111 comprend ici un premier générateur électrique G1 relié à la première borne 41a du dispositif de coupure 1. Le deuxième circuit électrique 112 comprend ici un deuxième générateur électrique G2, différent de G1, relié 20 à la troisième borne 42a du dispositif de coupure 1. Le système électrique sécurisé 100 comprend en outre un premier dispositif électrique D1 relié d'une part au générateur G1 pour être alimenté par celui-ci, et d'autre part à la deuxième borne 41b du dispositif 25 de coupure 1, et un deuxième dispositif électrique D2 relié d'une part au deuxième générateur G2 pour être alimenté par celui-ci et d'autre part à la quatrième borne 42b du dispositif de coupure 1. Le système électrique sécurisé 100 comprend en outre un dispositif de 30 contrôle C configuré pour actionner l'initiateur pyrotechnique 20 lorsqu'une anomalie est détectée. Le dispositif de contrôle C est connecté à l'initiateur pyrotechnique 20 par l'intermédiaire des conducteurs 21. Dans l'exemple illustré, le dispositif de contrôle C est connecté au premier circuit 111 et au deuxième circuit 112 pour détecter le dépassement d'un 35 seuil de courant. Bien entendu, l'anomalie peut être d'un autre type, et notamment être une anomalie non-électrique comme la détection d'un 10 choc, d'un changement de température, etc. En cas de détection d'une anomalie, le dispositif de contrôle C est apte à envoyer un signal électrique à l'initiateur pyrotechnique 20 pour son déclenchement afin de couper le courant dans le premier circuit 111, puis dans le deuxième 5 circuit 112, par rupture séquentielle de la première portion conductrice 41 et de la deuxième portion conductrice 42. On vient de décrire un dispositif 1 dans lequel le piston 30 comprend deux reliefs 34 et 35 qui font saillie depuis une face inférieure 33 du piston 30 10 sur une longueur différente. On ne sort toutefois pas du cadre de l'invention lorsque ce n'est pas le cas. A ce titre, la figure 5 montre une vue en section transversalement à la direction L, une variante du dispositif de coupure dans la première 15 configuration. Sauf mention contraire, les signes de référence identiques sur des figures différentes désignent les mêmes caractéristiques. Selon cette variante, le dispositif de coupure 1' comprend piston 30 muni d'un unique relief 34' en saillie, le relief 34' présentant une face inférieure 36 en regard des portions conductrices 41 et 42, ladite face 36 étant séparée 20 d'une distance L3 constante de la face inférieure 33 du piston (représentée en pointillés sur cette figure). Dans ce mode de réalisation, la première portion conductrice 41 est présente dans un premier plan Pl transversal à la direction Z, et la deuxième portion conductrice 42 est présente dans un deuxième plan P2 transversal à la direction Z et décalé 25 par rapport au plan P1 selon cet axe Z. Le support 50 peut être configuré pour surélever la première portion conductrice 41 par rapport à la deuxième portion conductrice 42. Ainsi, dans cette variante de la figure 5, la première distance d1 séparant la première portion 41 du relief 36' est toujours strictement inférieure à la deuxième distance d2 séparant de relief 30 35' de la deuxième portion conductrice. Le fonctionnement du dispositif de coupure 1' REVENDICATIONS1. Dispositif de coupure pyrotechnique (1 ; 1') comprenant une première (41a) et une deuxième (41b) bornes électriques destinées à être reliées à un premier circuit électrique (111) à couper, et une troisième (42a) et une quatrième (42b) bornes destinées à être reliées à un deuxième circuit électrique (112) à couper, le dispositif comprenant : un initiateur pyrotechnique (20), une chambre (15) dans laquelle sont présentes une première (41) et une deuxième (42) portions conductrices, la première portion conductrice reliant électriquement la première borne à la deuxième borne du dispositif de coupure, la deuxième portion conductrice reliant électriquement la troisième borne à la quatrième borne du dispositif de coupure, et - un piston (30) mobile délimitant la chambre et comprenant une face inférieure (33) à partir de laquelle fait saillie au moins un relief (34, 35 ; 34') en regard de la première et de la deuxième portions conductrices, la distance (dl) séparant le relief de la première portion conductrice étant inférieure à la distance (d2) séparant le relief de la deuxième portion conductrice, l'initiateur pyrotechnique étant configuré pour faire passer le dispositif de coupure d'une première configuration de passage du courant à une deuxième configuration de coupure du courant, le piston étant mis en mouvement lors du passage de la première à la deuxième configuration afin de déconnecter d'abord la première portion conductrice par rupture de celle-ci par impact avec le relief, puis la deuxième portion conductrice par rupture de celle-ci par impact avec le relief. 2. Dispositif (1) selon la revendication 1, dans lequel le piston comprend un premier relief (34) et un deuxième relief (35) situés respectivement en regard de la première portion conductrice (41) et de la deuxième portion conductrice (42), le premier relief s'étendant à partir de la face inférieure (33) du piston sur une longueur (L1) différente de la longueur (L2) sur laquelle s'étend le deuxième relief à partir de ladite face. 12 3. Dispositif (1) selon la revendication 2, dans lequel le premier relief s'étend à partir de la face inférieure (33) du piston sur une longueur (L1) strictement supérieure à la longueur (L2) sur laquelle s'étend le deuxième relief à partir de ladite face. 4. Dispositif (1') selon la revendication 1, dans lequel le piston comprend un unique relief (34') présentant une face inférieure (33) en regard des portions conductrices, ladite face étant séparée d'une distance constante de la face inférieure (33) du piston. 5. Dispositif (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les portions conductrices (41, 42) sont situées dans un même plan transversal (P) à un axe (Z) de déplacement du piston (30) dans le dispositif de coupure. 6. Dispositif (1') selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la première portion conductrice (41) est décalée par rapport à la deuxième portion conductrice (42) selon un axe (Z) de déplacement du piston (30) dans le dispositif de coupure. 7. Système électrique sécurisé (100) comprenant au moins : - un système d'alimentation sécurisé (110) comprenant au moins : ^ un dispositif de coupure (1) selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 6, - un premier circuit électrique (111) relié aux première (41a) et deuxième (41b) bornes du dispositif de coupure, et - un deuxième circuit électrique (112) relié aux troisième (42a) et quatrième (42b) bornes du dispositif de coupure, 30 un premier dispositif électrique (Dl) relié au premier circuit du système d'alimentation et destiné à être alimenté par ce dernier, - un deuxième dispositif électrique (D2) relié au deuxième circuit du système d'alimentation et destiné à être alimenté par ce dernier, et un dispositif de contrôle (C) configuré pour actionner l'initiateur 35 pyrotechnique (20) lorsqu'une anomalie est détectée. 5 10 15 20 13 8. Installation électrique comprenant un système électrique sécurisé selon la revendication 7.