Brevet FR3062513A1 — publié le 20180803

DISPOSITIF DE CONNEXION ELECTRIQUE AVEC FONCTION DE CONSIGNATION INTEGREE La présente invention concerne un dispositif de connexion 5 électrique pour véhicule électrique ou véhicule électrique hybride De manière générale, un véhicule électrique ou électrique hybride est équipé d'un service de consignation qui consiste à sectionner le circuit électrique de manière à couper le lien 10 électrique entre la batterie et des systèmes alimentés par ladite batterie. Dans ce cas, la batterie est isolée afin d'assurer qu'elle n'alimente plus aucun système. La consignation de la batterie électrique du véhicule est réalisée par un connecteur dédié à cette fonction. Ce connecteur, 15 souvent de type « cavalier », est disposé entre la batterie et des consommateurs de puissance. On peut ainsi commander la déconnexion entre ces éléments en agissant sur ce connecteur de consignation. Cependant, ce connecteur a souvent une structure encombrante qui est difficile à implanter sur le véhicule et 20 génère un surcoût d'installation. De plus, le connecteur est parfois implanté dans des endroits difficilement accessibles, ce qui pose un problème d'installation lors d'un remplacement du connecteur en cas de dysfonctionnement. Un autre type de connecteur de consignation est divulgué 25 par exemple dans le document FR2988901. Ce document décrit dispositif de coupure électrique bipolaire permettant de couper simultanément les deux pôles de la batterie. Aussi l'invention a pour objectif de proposer un dispositif électrique, permettant une déconnexion entre une source 30 d'énergie et au moins un consommateur, qui a une structure peu encombrante et qui ne complexifie pas le circuit électrique dans lequel le dispositif est intégré. A cet effet, l'invention propose un dispositif de connexion électrique comprenant 35 un connecteur mâle comportant au moins deux fiches mâles ; 3062513 2 un connecteur femelle comportant au moins deux premières bornes aptes à être reliées à une source d'énergie et au moins deux deuxièmes bornes aptes à être reliées à au moins un consommateur secondaire de puissance. Selon l'invention, le connecteur mâle est apte à être relié à un consommateur principal de puissance. Par ailleurs, chaque première borne et chaque deuxième borne du connecteur femelle est reliée à un logement coopérant, lorsque le connecteur mâle est branché dans le connecteur femelle, avec au moins une fiche mâle du connecteur mâle de manière à alimenter électriquement le consommateur principal et le consommateur secondaire par la source d'énergie. Ainsi, lorsque connecteur mâle est branché dans le connecteur femelle, le consommateur principal et le consommateur secondaire sont alimentés simultanément. En revanche, lorsque le connecteur mâle est débranché du connecteur femelle, la source d'énergie est isolée du reste du circuit électrique. Le dispositif de connexion électrique selon l'invention est alors un moyen de coupure électrique efficace permettant d'isoler la batterie d'un véhicule électrique. Ainsi, aucun courant électrique ne circule entre la batterie et les consommateurs, notamment les composants électriques du moteur. Par ailleurs, ce dispositif de connexion électrique a une structure simple et facile à intégrer dans un circuit électrique. En effet, il suffit de relier les bornes du connecteur femelle à l'élément correspondant : la source d'énergie et le ou les connecteurs. En outre, ce dispositif propose une interface d'alimentation supplémentaire dans le circuit électrique. Ainsi, de manière avantageuse, le dispositif de connexion de l'invention assure une double fonction d'alimentation et de consignation en une seule structure. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, chaque première borne est insérée dans un premier logement et chaque deuxième borne est insérée dans un deuxième logement. En 3062513 3 outre, chaque premier logement est parallèle au deuxième logement correspondant. Selon le paragraphe précédent, chaque fiche mâle comprend une première branche et une deuxième branche convergeant vers une 5 sortie commune. Chaque première branche et chaque deuxième branche de la fiche mâle sont insérées respectivement dans le premier logement et dans le deuxième logement jusqu'au contact avec la première borne et la deuxième borne lorsque le connecteur mâle est branché dans le connecteur femelle. 10 Selon une caractéristique particulière selon le premier mode de réalisation, le premier logement et le deuxième logement sont réalisés en un seul tenant. Selon un deuxième mode de réalisation, chaque première borne est reliée électriquement à un premier logement et chaque 15 deuxième borne est reliée électriquement à un deuxième logement. Particulièrement, chaque premier logement est aligné avec le deuxième logement correspondant de manière à former un passage recevant une fiche mâle. Selon le paragraphe précédent, chaque première borne 20 comprend une première patte conductrice. De façon similaire, chaque deuxième borne comprend une deuxième patte conductrice. L'invention concerne également une architecture électrique comprenant une source d'énergie de puissance et au moins un consommateur secondaire. Selon l'invention, cette architecture 25 électrique comprend un dispositif de connexion électrique réalisé selon une des caractéristiques présentées précédemment. Ce dispositif de connexion électrique est disposé entre la source d'énergie et le(s) consommateur(s) secondaire(s). L'invention concerne également un véhicule électrique ou 30 un véhicule électrique hybride comportant une architecture électrique présentée précédemment. D'autres caractéristiques et avantages innovants ressortiront de la description ci-après, fournie à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans 35 lesquels : 3062513 4 La figure 1 représente un dispositif de connexion électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention; ledit dispositif comprenant un connecteur femelle et un connecteur mâle ; 5 La figure 2 représente le connecteur femelle de la figure 1 sans son enveloppe extérieure ; La figure 3 représente un schéma de principe du connecteur femelle de la figure 1 coopérant avec le connecteur mâle correspondant ; 10 La figure 4 représente un dispositif de connexion électrique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention; La figure 5 représente le connecteur femelle et le connecteur mâle de la figure 4 sans leur enveloppe extérieure respective; 15 La figure 6 représente un schéma de principe du connecteur femelle de la figure 4 coopérant avec le connecteur mâle correspondant ; Les figures 7 et 8 représentent schématiquement une architecture électrique comprenant un dispositif de connexion 20 électrique selon l'invention, respectivement en état de fonctionnement et en état de consignation. En référence à la figure 1, un dispositif de connexion électrique I selon un premier mode de réalisation de l'invention comprend un connecteur femelle 1 et un connecteur mâle 2. 25 Le connecteur femelle 1 comprend une enveloppe 15 comportant une plaque de fixation 16 et une jupe 17. L'enveloppe 15 couvre des bornes électriques 11, 12, 13 et 14 et des pièces de connexion intermédiaires 115 et 125. La jupe 17 a une section complémentaire avec celle d'un corps 27 du connecteur mâle 2. Ce 30 dernier est connecté à un consommateur principal de puissance P. Bien entendu, la section de la jupe 17 et du corps 27 peuvent être elliptiques, triangulaires, carrées ou avoir d'autres formes géométriques convenables. Sur la figure 2, seules les bornes électriques 11, 12, 13 35 et 14 et les pièces intermédiaires de connexion 115 et 125 sont illustrées. Selon ce mode de réalisation, il y a quatre bornes 3062513 5 électriques qui sont groupées deux par deux pour former un premier sous-ensemble lA et un deuxième sous-ensemble lB. Chaque sous-ensemble lA ou lB est constitué d'une première borne électrique 11 ou 13 et d'une deuxième borne électrique 12 et 14. 5 Etant donné de la symétrie du connecteur femelle 1, la description du premier sous-ensemble lA s'applique de la même manière pour le deuxième sous-ensemble lB. La première borne électrique 11 est enfichée dans un premier logement 111 tandis que la deuxième borne électrique 12 est enfichée dans un deuxième 10 logement 121. Les premier 111 et deuxième 121 logements sont parallèles entre eux et placés en superposition suivant la verticale, la direction de l'axe Z pointant vers le haut de la figure 2. Par conséquent, les première 11 et deuxième 12 bornes, étant chacun inséré dans le logement correspondant, sont disposées 15 en parallèle entre elles et l'une se trouve au-dessus de l'autre. Les première 11 et deuxième 12 bornes et les premier 111 et deuxième 121 logements ont des formes complémentaires permettant leur enfichage ou défichage axial, c'est-à-dire selon l'axe longitudinal L1 et L2 de chacune de ces bornes. A titre 20 d'exemple, les première 11 et deuxième 12 bornes ont une forme cylindrique et les premier 111 et deuxième 121 logements comportent chacun un alésage cylindrique. Dans cet exemple, les premier 111 et deuxième 121 logements sont réalisés en une seule pièce, ainsi appelée la 25 première pièce intermédiaire de connexion 115, afin de faciliter la formation des sous-ensembles et le branchement du connecteur mâle dans chaque sous-ensemble. Par exemple, la pièce intermédiaire de connexion 115 est réalisée en un matériau isolant électriquement. 30 De façon similaire, le premier sous-ensemble lB du connecteur femelle 1 est constitué d'une première borne électrique 13 engagée dans un premier logement 131 et d'une deuxième borne électrique 14 engagée dans un deuxième logement 141. Les premier 131 et deuxième 141 logements font partie d'une deuxième pièce 35 intermédiaire de connexion 125. 3062513 6 En référence à la figure 3, les première bornes 11 et 13 sont reliées à une source d'énergie E, notamment à une batterie de puissance d'un véhicule électrique tandis que les deuxièmes bornes 121 et 122 sont reliées à un consommateur secondaire S. Les 5 deuxièmes bornes 12 et 14 peuvent être reliées simultanément à plusieurs consommateurs secondaires. Dans ce cas, les consommateurs secondaires sont branchés en parallèle. Le connecteur mâle 2 coopère avec le connecteur femelle 1 de manière à établir une alimentation électrique non seulement du 10 consommateur principal P par la source d'énergie E mais aussi du consommateur secondaire S par la même source d'énergie E. Le connecteur mâle 2 comprend deux fiches mâles 21 et 22 de connexion qui coopèrent respectivement avec les première lA et deuxième 1B sous-ensembles du connecteur femelle 1. 15 La première fiche mâle 21 de connexion comprend une première branche 211 enfichée dans le premier logement 111 et une deuxième branche 212 enfichée dans le deuxième logement 121. Les première 211 et deuxième 212 branches sont en contact respectivement avec la première borne 11 et avec la deuxième borne 20 12 pour établir une connexion électrique entre ces éléments. Par ailleurs, ces branches 211 et 212 convergent vers une sortie commune 213. Ainsi, la première fiche 21 a une forme de fourche. La première fiche 21, ainsi engagée dans la première pièce intermédiaire de connexion 115, établit une première connexion 25 électrique entre la source d'énergie et le consommateur principal d'une part et entre la source d'énergie et le consommateur secondaire d'autre part De façon similaire, la deuxième fiche 22 comprend une première branche 221 engagée dans le premier logement 131 de la 30 deuxième pièce intermédiaire de connexion 125 et une deuxième branche engagée dans le deuxième logement 141 de la même pièce. Les première 221 et deuxième 222 branches sont en contact avec les bornes 13 et 14 correspondantes. Les première 221 et deuxième 222 branches convergent vers une sortie commune 223. 35 La deuxième fiche 22, coopérant avec la deuxième pièce intermédiaire de connexion 125, établit une deuxième connexion 3062513 7 électrique entre la source d'énergie et le consommateur principal d'une part et entre la source d'énergie et le consommateur secondaire d'autre part. Par conséquent, le branchement du connecteur mâle 2 sur le 5 connecteur femelle 1 permet la circulation d'un courant électrique il entre les deux bornes du consommateur principal et d'un autre courant électrique i2 entre les deux bornes du consommateur secondaire. En d'autres termes, le connecteur femelle 1, par l'intermédiaire du connecteur mâle 2, alimente en même temps le 10 consommateur principal et le consommateur secondaire en électricité. En revanche, lorsque le connecteur mâle 2 est débranché du connecteur femelle 1, aucun courant ne circule entre les consommateurs et la source d'énergie. La source d'énergie est ainsi isolée des consommateurs, ce qui assure une coupure 15 électrique entre ces éléments. Il y a ainsi une consignation de la source d'énergie lors du débranchement du connecteur mâle 1. Sur la figure 4, un dispositif de connexion II selon un deuxième mode de réalisation de l'invention comprend un connecteur femelle 3 et un connecteur mâle 4. 20 Le connecteur femelle 3 comprend une enveloppe 35 comportant une plaque de fixation 36 et une jupe 37. Cette jupe 37 a une section complémentaire avec la section d'un corps 47 d'un connecteur mâle 4. Comme dans le premier mode de réalisation, ce dernier est connecté à un consommateur principal de puissance P. 25 Bien entendu, la section de la jupe 37 et du corps 47 peuvent être elliptiques, triangulaires, carrées ou avoir d'autres formes géométriques convenables. Par ailleurs, l'enveloppe 35 couvre des bornes électriques 31, 32, 33 et 34. De la même manière que le premier mode de 30 réalisation, les bornes électriques sont organisées par groupe de deux pour former un premier 3A et un deuxième 3B sous-ensembles. Chaque sous-ensemble 3A ou 3B est constituée d'une première borne 31 ou 33 et d'une deuxième borne 32 ou 34. En référence à la figure 5, les première 3A et deuxième 3B 35 sous-ensembles sont identiques l'un par rapport à l'autre. Par 3062513 8 conséquent, la description de l'un s'applique de la même manière pour l'autre. En ce qui concerne le premier sous-ensemble 3A, la première borne 31 comprend une première patte conductrice 312 qui 5 est reliée de manière électrique, notamment par soudage, à un premier logement 311. Dans cet exemple, le premier logement 311 est un canal cylindrique creux d'axe longitudinal L3. La première patte conductrice 312 est située dans le prolongement axial dudit canal. 10 Pareillement, la deuxième borne 32 comprend une deuxième patte conductrice 322 reliée électriquement à un deuxième logement 321 de forme identique au premier logement 311. Celui-ci est également, dans l'exemple, un canal cylindrique creux d'axe longitudinal L4. A la différence de la première borne 31, la 15 deuxième patte conductrice 322 est reliée au deuxième logement par l'intermédiaire d'une cale 323 en L. L'axe J de la deuxième patte conductrice est perpendiculaire à l'axe L4 du deuxième logement 312. A la différence du premier mode de réalisation décrit précédemment, les premier 311 et deuxième 321 logements sont 20 placés en série, c'est-à-dire qu'ils sont alignées l'un par rapport à l'autre de manière à avoir leurs axes respectifs confondus. Par ailleurs, les première 311 et deuxième 321 logements sont espacés l'un de l'autre. De cette manière, un premier passage 315 est formé pour 25 recevoir une première fiche mâle 41 dont la forme est complémentaire à celle du passage. A titre d'exemple, la fiche mâle est cylindrique et dont le diamètre est sensiblement égal au diamètre des premier 311 et deuxième 321 logements. De façon similaire, le deuxième sous-ensemble 3B est 30 constitué d'une première borne 33 et d'une deuxième borne 34. Chacune de ces bornes 33 ou 34 comprend une patte conductrice 332 ou 342 reliée de manière électrique à un logement 331 ou 341. Le premier logement 331 est disposé en face du deuxième logement 341 pour former un deuxième passage 335. Ce deuxième passage 335 35 reçoit une deuxième fiche mâle 42 du connecteur 4. 3062513 9 Le connecteur mâle 4 est de type standard, peu coûteux, et facile à trouver dans les commerces. Dans un exemple du deuxième mode de réalisation, les bornes et leur logement correspondant peuvent être réalisées en 5 une seule pièce. Sur la figure 6, les premières bornes 31 et 33 sont reliées à une source d'énergie électrique E tandis que les deuxièmes bornes 32 et 34 sont reliées à un consommateur secondaire S. 10 Le connecteur mâle 4 est branché dans le connecteur femelle 3. Les première 41 et deuxième 42 fiches mâles sont enfilées respectivement dans les première 3A et deuxième 3B sous-ensembles du connecteur femelle 3. Pour chaque couple, le branchement de la fiche mâle dans le passage correspondant permet 15 d'établir une connexion électrique entre la source d'énergie et le consommateur principal d'une part et entre la source d'énergie et le consommateur secondaire d'autre part. Ainsi, cela permet une circulation d'un courant électrique i3 entre les deux bornes du consommateur principal ainsi que la 20 circulation d'un autre courant électrique i4 entre les deux bornes du consommateur secondaire. Ces courants alimentent à la fois le consommateur principal et le consommateur secondaire. En revanche, lorsque le connecteur mâle 4 est désengagé du connecteur femelle 3, aucune connexion électrique n'existe entre la source d'énergie 25 et les consommateurs. La source électrique est ainsi isolée ou consignée. Les figures 7 et 8 représentent un exemple de l'architecture électrique 10 dans laquelle est intégrée le dispositif de connexion I ou II tel que décrit précédemment. 30 L'architecture électrique 10 comprend une source d'énergie 7, deux connecteurs secondaires 5 et 6 et un connecteur femelle 1 ou 3 pour brancher un consommateur principal de puissance. Le connecteur femelle est disposé entre des connecteurs secondaires 5 et 6 et la source d'énergie 7. 35 Les premières bornes 11, 13 ou 31, 33 sont reliées à la source d'énergie 10 tandis que le deuxième borne 12, 14 ou 32, 34 3062513 10 sont reliées à plusieurs connecteurs secondaires 5, 6, qui sont branchés parallèlement dans l'architecture électrique 10. Sur la figure 7, le connecteur mâle 2 ou 4 est enfiché dans le connecteur femelle 1 ou 3 par ses fiches mâles 21, 22 ou 5 41, 42. Le connecteur mâle est relié à un consommateur principal de puissance (non illustré sur les figures 7 et 8). L'architecture électrique 10 est ainsi en état de fonctionnement dans lequel les consommateurs principal et secondaires sont alimentés. Au contraire, lorsque le connecteur mâle 2 ou 4 est débranché du 10 connecteur femelle 1 ou 3 comme représenté à la figure 8, les circuits électriques entre la source d'énergie 10 et les consommateurs secondaires 5, 6 sont interrompus. Il en va de même pour le circuit électrique entre la source d'énergie 10 et le consommateur principal. Une coupure électrique se produit au sein 15 de l'architecture électrique 10, la source d'énergie 7 étant en état de consignation. REVENDICATIONS1. Dispositif de connexion électrique (I ; II) comprenant un connecteur mâle (2 ; 4) comportant au moins deux fiches mâles (21,22 ; 41, 42) ; - un connecteur femelle (1 ; 3) comportant au moins deux premières bornes (11, 13 ; 31, 33) aptes à être reliées à une source d'énergie (E, 7) et au moins deux deuxièmes bornes (12, 14 ; 32, 34) aptes à être reliées à au moins un consommateur secondaire (S, 5, 6) de puissance ; le dispositif de connexion électrique (I ; II) étant caractérisé en ce que - le connecteur mâle (2 ; 4) est apte à être relié à un consommateur principal (P) de puissance ; - chaque première borne (11, 13 ; 31, 33) et chaque deuxième borne (12, 14 ; 32 ; 34) du connecteur femelle est reliée à un logement (111, 121, 131, 141 ; 311, 321, 331, 341) coopérant, lorsque le connecteur mâle (2 ; 4) est branché dans le connecteur femelle (1 ; 3), avec au moins une fiche mâle (21, 22 ; 41, 42) du connecteur mâle (2 ; 4) de manière à alimenter électriquement le consommateur principal (P) et le consommateur secondaire (S, 5, 6) par la source d'énergie (E, 7). 2. Dispositif de connexion électrique (I) selon la revendication 1 caractérisé en ce que - chaque première borne (11, 13) est insérée dans un premier logement (111, 131) et chaque deuxième borne (12, 14) est insérée dans un deuxième logement (121, 141); - chaque premier logement (111, 131) est parallèle au deuxième logement correspondant (121, 141). 3. Dispositif de connexion électrique (I) selon la revendication 2 caractérisé en ce que - chaque fiche mâle (21, 22) comprend une première branche (211, 221) et une deuxième branche (212, 222) convergeant vers une sortie commune (213, 223); 3062513 12 et chaque deuxième - chaque première branche (211, 221) branche (212, 222) de la fiche mâle (21, respectivement dans le premier logement (111, logement (121, 141) jusqu'au contact avec la 22) sont insérées 131) et le deuxième première borne (11, connecteur mâle (2) 5 13) et la deuxième borne (12, 14) lorsque le est branché dans le connecteur femelle (1). 4. Dispositif de connexion électrique (I) selon la revendication 2 ou selon la revendication 3 caractérisé en ce que le premier logement (111, 131) et le deuxième logement (121, 141) 10 sont réalisés en un seul tenant. 5. Dispositif de connexion électrique (II) selon la revendication 1 caractérisé en ce que - chaque première borne (31, 33) est reliée électriquement à un premier logement (311, 331) et chaque deuxième 15 borne (32,34) est reliée électriquement à un deuxième logement (321, 341); et - chaque premier logement (311, 331) est aligné avec le deuxième logement correspondant (321, 341) de manière à former un passage (315, 335) recevant une fiche mâle (41, 42). 20 6. Dispositif de connexion électrique (II) selon la revendication 5 caractérisé en ce que - chaque première borne (31, 33) comprend une première patte conductrice (312, 332); et - chaque deuxième borne (32, 34) comprend une deuxième 25 patte conductrice (322, 342). 7. Architecture électrique (10) comprenant une source d'énergie (7) de puissance et au moins un consommateur secondaire (5, 6) caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de connexion électrique (I, II) selon l'une des revendications 30 précédentes disposé entre la source d'énergie de puissance (7) et le consommateur secondaire (5,6). 3062513 13 8. Véhicule électrique ou véhicule électrique hybride caractérisé en ce qu'il comprend une architecture électrique (10) selon la revendication 7.