Brevet FR3062956A1 — publié le 20180817

DP-323450 Ensemble de connexion électrique femelle DOMAINE TECHNIQUE 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. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION Les modules de batteries actuelles pour véhicules hybrides ou électriques comprennent des cellules de batteries. Aujourd'hui les fournisseurs de batteries connectent électriquement par une opération de vissage les bornes électriques de cellules de batteries adjacentes à l'aide de barres rigides métalliques conductrices électriques. Les barres rigides métalliques sont appelées aussi barres omnibus ou « busbar ». L'accroissement du nombre de vis devient un problème du fait de l'augmentation du nombre de cellules électriques à connecter ce qui induit des problèmes de qualité. De plus les constructeurs automobiles ont l'intention d'assembler eux-mêmes les cellules du module de batterie, et ils recherchent des solutions alternatives qui évitent les opérations de vissage. Les opérations de vissage sont difficiles à sécuriser, à contrôler et sont chronophages. De plus les cellules de batterie sont des composants chers et dont la qualité d'assemblage doit être maximale. L'objet de la présente invention est de fournir une solution qui résout ces inconvénients. RE SUME DE L'INVENTION La présente invention vise à résoudre le problème de qualité d'assemblage du module de batterie en s'affranchissant de l'opération de vissage des barres omnibus. L'invention consiste en un semble de connexion électrique femelle agencé pour connecter une première borne électrique male de cellule de batterie à une deuxième borne électrique male de cellule de batterie de véhicule électrique. De plus l'ensemble de connexion électrique femelle comprend deux connecteurs électriques femelles. Chaque connecteur électrique femelle comprend un premier contact électrique femelle inséré dans une bande porteuse électrique comprenant 3062956 2 un deuxième contact électrique femelle, un capuchon protecteur et un boitier comprenant un élément de verrouillage de position de connecteur avec la borne électrique male de la cellule de batterie. L'ensemble de connexion électrique femelle comprend de plus une barre omnibus pourvue de deux extrémités 5 agencées pour être insérées avec le deuxième contact électrique femelle de chaque connecteur. La barre omnibus comprend au moins deux rainures à proximité d'une extrémité et le connecteur électrique femelle est pourvu d'un ergot. De plus la barre omnibus comprend deux rainures à proximité de chaque extrémité. La barre omnibus peut être de forme plane. Dans un autre mode de réalisation la 10 barre omnibus peut comprendre deux zones horizontales et une zone verticale, la zone verticale étant agencée entre les deux zones horizontales. La rainure de la barre omnibus est définie par une largeur, la largeur étant plus grande que l'épaisseur de l'ergot du deuxième contact femelle électrique. La barre omnibus est définie par une largeur, la largeur de la barre omnibus étant plus petite que la 15 largeur (du deuxième contact électrique femelle du connecteur électrique femelle. Un module de batterie comprend au moins deux cellules de batterie ayant chacune au moins une borne électrique male et un ensemble de connexion électrique femelle comme décrit précédemment. La cellule de batterie comprend un ergot agencé pour recevoir l'élément de verrouillage de position du connecteur 20 électrique femelle de sorte que l'ensemble de connexion électrique femelle est bloqué lorsque l'élément de verrouillage de position est en position fermée. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture 25 de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels: - Figure 1 est une vue schématique du module de batterie. - Figure 2 est une vue éclatée en perspective de l'ensemble de connexion électrique femelle. 30 - Figure 3 est une vue en perspective de l'ensemble de connexion électrique femelle vue de dessus. - Figure 4 est une vue en perspective de l'ensemble de connexion électrique femelle vue de dessous 3062956 3 - Figure 5 est une vue en perspective de la barre omnibus. - Figure 6 est une vue en perspective du premier et du deuxième contact électrique femelle - Figure 7 est une vue en perspective du capuchon 5 - Figure 8 est une vue en perspective du capuchon et des contacts électriques femelles. - Figure 9 est une vue en coupe du connecteur électrique femelle connecté sur la borne male de la cellule de batterie. - Figure 10 est une vue en coupe du connecteur électrique femelle. 10 DESCRIPTION DES MODES DE REALISATION PREFERES Pour faciliter et clarifier la description qui suit, l'orientation de haut en bas est choisi arbitrairement et, les mots et expressions tels que "ci-dessus, dessous, 15 dessus, dessous, haut, bas ..." peuvent être utilisés sans aucune intention de limiter l'invention. Comme représenté schématiquement dans la figure 1, un module de batterie 10 comprend au moins deux cellules de batterie 12 et un dispositif de connexion électrique 14. Le dispositif de connexion électrique 14 comprend au 20 moins deux connecteurs électriques femellesl6 et une barre omnibus 18. Le dispositif de connexion électrique 14 s'étend le long de l'axe horizontal X. Comme représenté dans l'exemple des figures 2, 3, 4 et 5, la barre omnibus 14 comprend deux extrémités 34. La barre omnibus 18 peut être une bande métallique. La barre omnibus 18 peut être de forme plane ou bien de tout 25 autre forme nécessaire pour l'assemblage des cellules de batterie 12. La barre omnibus 18 peut être par exemple en cuivre ou en aluminium. La barre omnibus 18 représentée dans la figure 2 a une forme en escalier obtenue par pliage. La barre omnibus 18 est pliée de sorte à obtenir deux zones horizontales 40 et une zone verticale 42 compris entre les deux zones horizontales 40. La barre omnibus 30 18 comprend une couche isolante électrique 46. La couche isolante 46 s'étend sur une large partie de la surface de la barre omnibus 18 et s'arrête à quelques mm des rainures 36, comme par exemple 2 mm. L'épaisseur de la couche isolante 46 peut être de l'ordre de lmm. De plus la barre omnibus 18 comprend au moins deux 3062956 4 rainures 36 à proximité de chacune des deux extrémités 34. Les rainures 36 peuvent être rectangulaires ou en forme de demi-lunes ou tout autre forme. Dans l'exemple des figures 2, 3, 4 et 5, les dimensions de la rainure 36 est de 3 mm de largeur et de 3 mm de profondeur. Dans l'exemple présenté dans les figures 2, 3, 4 5 et 5, chaque zone horizontale 40 de la barre omnibus comprend deux rainures rectangulaires 36 agencées respectivement chacune le long d'un côté B longitudinal de la barre omnibus 18. Les deux rainures 36 sont proches de l'extrémité 34 de la bande omnibus et éloignées de la zone verticale 42. Les deux rainures 36 sont situées à une distance D36 d'un côté A de la barre omnibus 18. 10 Comme représenté dans les figures 2 et 5, la distance D36 est inférieure à 50% de la distance séparant le côté A au segment BB situé au milieu de la distance AA séparant les deux cotés A situés aux deux extrémités 34. La distance AA définit la distance séparant les deux cotés A de la barre omnibus 18. La barre omnibus 18 est de forme rectangulaire et comprend deux cotés B, deux cotés A et une 15 épaisseur très faible par rapport aux longueurs des cotés A et B. Par exemple la barre omnibus 18 peut avoir les dimensions suivantes 100 mm à 1 m de longueur, de l'ordre de 13 mm de largeur et une épaisseur de l'ordre de 3 mm. Les dimensions de largeur et d'épaisseur servent à définir le courant électrique à faire passer dans la barre omnibus 18. Dans l'exemple cité précédemment le courant 20 électrique à faire passer est de l'ordre de 200A. La barre omnibus 18 est de forme plane c'est-à-dire que la surface plane définie par la barre omnibus 18 est tolérancée et doit être comprise entre deux plans parallèles distants de la valeur de la tolérance donnée. Comme représenté dans les figures 6, 7, 8 9 et 10, le connecteur 16 est un 25 connecteur électrique femelle 16 s'étendant le long d'un axe vertical Z. Le connecteur électrique femelle 16 comprend un capuchon 26, un boitier 28, un élément de verrouillage 30 de type APC (assurance de position de connecteur), un premier contact électrique femelle 20 et un deuxième contact électrique femelle 22 formé dans une bande porteuse 24 électrique. Comme représenté dans la figure 30 6, le premier contact électrique femelle 20 est inséré et fixé dans la bande porteuse 24 électrique. Le premier contact électrique femelle 20 a une fonction de clip de contact en forme de tulipe. Le premier contact électrique femelle 20 comprend des languettes arquées en forme de tulipe qui s'étendent le long d'un axe vertical Z. 3062956 5 Comme représenté dans les figures 7 et 8, le capuchon 26 est un capuchon de protection et sert à isoler électriquement le premier contact électrique femelle 20 de l'extérieur. Le capuchon de protection 26 comprend une embase et deux ouvertures aux deux extrémités. Le capuchon 26 est agencé autour du premier 5 contact électrique femelle 20. Le capuchon 26 se monte sur le premier contact électrique femelle 20. Le deuxième contact électrique femelle 22 du connecteur électrique femelle comprend au moins deux lames élastiques 25 repliées vers l'intérieur du deuxième contact électrique femelle 22. Comme représenté dans les figures 9 et 10 10, le deuxième contact électrique femelle 22 comprend deux lames élastiques 25. De plus le deuxième contact électrique femelle comprend un ergot 38 agencé à l'extrémité replié de chaque lame élastique 25 et un bossage 50 intérieur agencé sur la partie supérieure du connecteur électrique femelle 22. Le bossage 50 sert à garantir un contact électrique entre le premier contact électrique femelle 20, le 15 deuxième contact électrique femelle 22 et la barre omnibus 18. L'ensemble de connexion électrique femelle 14 présente un jeu selon l'axe longitudinal X pour faciliter l'assemblage des deux connecteurs électriques femelles 16 sur les deux bornes électriques males 32, 33 des deux cellules de batterie. Le jeu selon l'axe longitudinal X est obtenu entre la rainure 36 et l'ergot 20 38. Comme représenté dans la figure 10, le jeu selon l'axe longitudinal X correspond à la différence entre la largeur L36 de la rainure 36 et l'épaisseur E38 de l'ergot 38. De plus l'épaisseur E38 de l'ergot 38 correspond à l'épaisseur de la bande porteuse 24. L'ensemble de connexion électrique femelle 14 présente un jeu selon l'axe 25 Y transverse à l'axe X et situé sur le plan transverse à l'axe Z et défini par la surface supérieure de la cellule de batterie comme représenté dans la figure 1. Comme représenté dans les figures 5 et 6, le jeu selon l'axe Y correspond à la différence entre la largeur L24 du deuxième contact électrique femelle 22 et la largeur L18 de la barre omnibus 18. La largeur L24 se définit comme la distance 30 mesurée selon l'axe Y. Comme décrit dans la figure 6, la longueur L24 est mesurée selon l'axe Y à l'intérieur du deuxième contact électrique femelle 22. La longueur L24 correspond à la distance séparant les parois internes du deuxième contact électrique femelle 22. Le jeu selon l'axe Y permet aussi d'avoir de la 3062956 6 flexibilité lors l'assemblage des deux connecteurs électriques femelles 16 sur les deux bornes électriques males 44 des deux cellules de batterie. L'assemblage du dispositif de connexion électrique 14 comprend les étapes suivantes : 5 100) pourvoir deux connecteurs électriques femelles 16 et une barre omnibus 18; 110) assembler chaque connecteur électrique femelle 16 aux deux extrémités 34 de la barre omnibus 18; 120) réaliser l'encliquetage des rainure 36 de la barre omnibus dans le 10 deuxième contact électrique femelle 22 en s'assurant que l'ergot 38 du connecteur électrique femelle est positionné dans la rainure 36 de la barre omnibus. Nous allons décrire dans ce qui suit les étapes de l'assemblage du dispositif de connexion électrique 14 sur le module de batterie électrique 10: 200) pourvoir le dispositif de connexion électrique 14, deux cellules de 15 batterie 12; 210) monter le dispositif de connexion électrique 14 sur chaque borne électrique male 32, 33 de chaque cellule de batterie en présentant le premier contact électrique femelle 20 du connecteur femelle au-dessus de la borne électrique male 32, 33; 20 220) pousser verticalement le premier contact électrique femelle 20 du connecteur électrique femelle sur la borne male 32, 33 de la cellule jusqu'en butée. 230) abaisser vers le bas l'élément de verrouillage de position 30 du connecteur électrique femelle 16 afin de venir verrouiller le connecteur électrique 25 femelle 16 sur la cellule de batterie 12. L'ensemble de connexion électrique femelle 14 présente un jeu selon un axe Z transverse au plan défini par l'axe X et l'axe Y. Comme représenté dans la figure 9, le jeu est obtenu par le jeu de positionnement de l'élément de verrouillage de position 30 et de la tolérance sur la hauteur L48 de l'ergot 48 de la 30 cellule de batterie. 3062956 7 LISTE DES REFERENCES UTILISEES 10 module de batterie 12 cellule de batterie 5 14 ensemble de connexion électrique femelle 16 connecteur électrique femelle 18 barre omnibus 20 premier contact électrique femelle 22 deuxième contact électrique femelle 10 24 bande porteuse 25 lame élastique du deuxième contact 26 capuchon 28 boitier 30 élément de verrouillage de position 15 32 première borne électrique 33 deuxièmes borne électrique 34 extrémité de la barre omnibus 36 rainures 38 ergot du connecteur 20 40 zone horizontale 42 zone verticale 46 couche isolante électrique 48 ergot de la cellule de batterie 50 bossage du deuxième contact électrique 25 X Axe Y Axe Z Axe L36 largeur de la rainure 30 E38 épaisseur de l'ergot du connecteur L18 largeur de la barre omnibus L28 largeur du boitier L24 largeur du deuxième contact électrique femelle L48 hauteur de l'ergot de la cellule de batterie 35 D36 distance entre la rainure 36 et le coté A A côté de la barre omnibus B côté de la barre omnibus AA distance entre les côtés A REVENDICATIONS1. Ensemble de connexion électrique femelle (14) agencé pour connecter une première borne électrique male (32) de cellule de batterie (12) à une deuxième borne électrique male (33) de cellule de batterie (12) de véhicule électrique, l'ensemble de connexion électrique femelle (14) comprenant : - deux connecteurs électriques femelles (16), chaque connecteur électrique femelle (16) comprenant un premier contact électrique femelle (20) inséré dans une bande porteuse électrique (24) comprenant un deuxième contact électrique femelle (22), un capuchon (26) protecteur et un boitier (28) comprenant un élément de verrouillage de position (30) de connecteur (16) avec la borne électrique male (32, 33) et, - une barre omnibus (18) pourvue de deux extrémités (34) agencées pour être insérées avec le deuxième contact électrique femelle (22) de chaque 15 connecteur. 2. Ensemble de connexion électrique femelle (14) selon la revendication précédente, dans lequel la barre omnibus (18) comprend au moins deux rainures (36) à proximité d'une extrémité (34) et le connecteur électrique femelle (16) 20 pourvu d'un ergot (38). 3. Ensemble de connexion électrique femelle (14) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la barre omnibus (18) comprend deux rainures (36) à proximité de chaque extrémité (34). 25 4. Ensemble de connexion électrique femelle (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la barre omnibus (18) est de forme plane. 5. Ensemble de connexion électrique femelle (14) selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 4, dans lequel la barre omnibus (18) comprend deux zones horizontales (40) et une zone verticale (42), la zone verticale (42) étant agencée entre les deux zones horizontales (40). 3062956 9 6. Ensemble de connexion électrique (14) selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la rainure (36) de la barre omnibus est définie par une largeur (L36), la largeur (L36) étant plus grande que l'épaisseur (E38) de l'ergot (38) du 5 deuxième contact femelle électrique (22). 7. Ensemble de connexion électrique femelle (14) selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la barre omnibus (18) est définie par une largeur (L18), la largeur (L18) de la barre omnibus étant plus petite que la largeur (L24) 10 du deuxième contact électrique femelle (22) du connecteur électrique femelle. 8. Module de batterie (10) comprenant au moins deux cellules (12) de batterie ayant chacune au moins une borne électrique male (32,33) et un ensemble de connexion électrique femelle (14) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7. 9. Module de batterie (10) selon la revendication 8, dans lequel la cellule (12) de batterie comprend un ergot (48) agencé pour recevoir l'élément de verrouillage de position (30) du connecteur électrique femelle (16) de sorte que l'ensemble de connexion électrique femelle (14) est bloqué lorsque l'élément de verrouillage de position (30) est en position fermée.25