Brevet FR3086116A1 — publié le 20200320

BUS BARRES DE CONNEXION ÉLECTRIQUE NOTAMMENT POUR LES PACKS DE BATTERIE ÉLECTRIQUE DE VÉHICULE [1] L'invention concerne de manière générale le domaine de la connexion électrique de puissance. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à des bus barres de connexion électrique notamment pour l'interconnexion électrique de modules de stockage électrique dans les packs de batterie électrique haute tension de traction pour les véhicules électrifiés, comme les véhicules électriques et les véhicules hybrides. [2] Les packs de batterie électrique haute tension comprennent une pluralité de modules de stockage électrique qui doivent être interconnectés entre eux, habituellement en série pour obtenir la haute tension voulue. Les bus barres, qui sont réalisables avec une section rectangulaire mince, ont l'avantage de demander moins de place que les câbles électriques pour passer dans des zones étroites entre les modules. Les bus barres, typiquement en cuivre, peuvent également offrir de meilleurs rayons de courbure que les câbles électriques qui sont plus rigides. Un jeu de deux bus barres est nécessaire pour chaque connexion en série de deux modules, respectivement pour la connexion des bornes de polarité positive et celles de polarité négative. Plusieurs jeux de bus barres sont donc habituellement nécessaires pour interconnecter l'ensemble des modules du pack de batterie électrique haute tension. [3] La Fig.1 montre un bus barre de la technique antérieure, utilisé dans un pack de batterie électrique haute tension de véhicule électrique. Le bus barre, référencé 1, comporte une barre 10 de conduction électrique et un connecteur électrique à vis 11 à chacune des extrémités de celle-ci. La barre 10 est en cuivre, a une section rectangulaire et est recouverte d'un revêtement plastique d'isolation électrique. La barre 10 est courbée et torsadée pour correspondre à un trajet d'interconnexion entre les modules de stockage électrique et se loger dans l'espace disponible. [4] Dans l'état de la technique, comme visible à la Fig.1, il est connu d'avoir un capot isolant 110, ou boîtier, qui protège électriquement la tête de la vis et l'extrémité conductrice du connecteur à vis 11. La protection électrique est nécessaire car la haute tension des packs de batterie électrique est généralement de plusieurs centaines de volts. [005] La fixation à la visseuse des connecteurs à vis sur les bornes de connexion électrique des modules peut poser des difficultés dans l'état de la technique. En effet, un outillage spécifique peut parfois s'avérer nécessaire pour garantir un positionnement 2 correct de la vis avant vissage et un engagement adéquat de celle-ci dans un orifice taraudé de la borne de connexion du module. [6] Par ailleurs, la tolérance de positionnement des modules de stockage électrique introduit une incertitude dimensionnelle sur la distance entre deux bornes à connecter. Les 5 bus barres peuvent manquer de flexibilité pour un rattrapage de tolérance, notamment lorsque ceux-ci sont de petite longueur. Une tolérance de positionnement de l'ordre de 1,5 mm, voire sensiblement plus, est usuelle dans des packs de batterie électrique. [7] De plus, un risque de contact électrique indésirable, entraînant un possible court- circuit lors du montage du bus barre, est présent lorsque la tige de vis est saillante sans 10 protection électrique, comme l'extrémité filetée saillante 111 à la Fig.1. [8] Par EP1932224A1, il est connu un bus barre placé contre un connecteur électrique. Le bus barre possède une forme en U dont la partie basse est en contact avec le connecteur. Un organe de serrage est utilisé pour serrer le bus barre contre le connecteur électrique. L'organe de serrage comporte plusieurs pièces dont une pièce qui 15 repose à l'intérieur du U du bus barre et une pièce qui est plaquée contre la partie ouverte du U du bus barre. Il est formé ainsi un petit rail avec une portion du bus barre qui est entourée par l'organe de fixation. De plus, une vis de serrage ayant une extrémité conçue pour un meilleur montage est utilisée pour relier les différentes parties de l'organe de fixation. La vis de serrage comporte un filetage sur ladite extrémité, filetage qui est prévu 20 pour le serrage de la vis. [9] II est souhaitable de proposer un bus barre ne présentant pas les inconvénients susmentionnés de la technique antérieure et qui soit bien adapté notamment pour l'interconnexion électrique des modules de stockage d'électricité dans des packs de batterie électrique haute tension de véhicule électrique. 25 [0010] Selon un premier aspect, l'invention concerne un bus barre de connexion électrique comprenant une barre de conduction électrique et au moins un connecteur électrique à vis qui est agencé à une extrémité de barre de la barre de conduction électrique, l'extrémité de barre ayant un trou de passage de vis, le connecteur à vis comprenant un capot d'isolation électrique et une vis de fixation ayant une tête de vis et 30 une tige de vis, le capot d'isolation électrique recouvrant l'extrémité de barre et ayant un conduit de passage de vis, et la vis de fixation étant logée dans le conduit de passage de vis. Conformément à l'invention, la tige de vis a un bout de guidage lisse qui prolonge une 3 portion filetée de la tige de vis, le bout de guidage lisse ayant un diamètre extérieur inférieur à celui de la portion filetée. [0011] Selon une caractéristique particulière, le trou de passage de vis aménagé dans l'extrémité de barre est un trou oblong. 5 [0012] Selon une autre caractéristique particulière, le conduit de passage de vis a une section oblongue. [0013] Selon encore une autre caractéristique particulière, le capot d'isolation électrique comporte un orifice d'accès à la tête de vis de fixation qui est de forme oblongue. [0014] Selon encore une autre caractéristique particulière, le conduit de passage de vis 10 comporte une portion en excroissance assurant un maintien en position de la vis de fixation dans le conduit de passage de vis. [0015] Selon encore une autre caractéristique particulière, la barre de conduction électrique est en cuivre ou aluminium et comprend un revêtement d'isolation électrique. [0016] Selon encore une autre caractéristique particulière, la tête de vis est du type dit 15 « Torx » ou « étoilée ». [0017] L'invention concerne aussi un pack de batterie électrique comprenant au moins un bus barre tel que décrit brièvement ci-dessus et un véhicule comprenant un tel pack de batterie électrique. [0018] D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus 20 clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous d'une forme de réalisation particulière de l'invention, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : la Fig.1 est une vue en perspective d'un bus barre de connexion électrique de la technique antérieure, utilisé dans un pack de batterie électrique haute tension ; 25 - la Fig.2 est une vue partielle en perspective d'une forme de réalisation particulière du bus barre de connexion électrique selon l'invention ; les Figs.3A à 3D sont respectivement des vues de dessus, de gauche et de droite et une coupe longitudinale du bus barre de connexion électrique de la Fig.2 ; 4 - la Fig.4 est une vue en coupe partielle d'une vis de fixation comprise dans un connecteur à vis situé à chaque extrémité du bus barre de la Fig.2 ; - la Fig.5 est une vue de dessus d'une extrémité dénudée de connexion électrique du bus barre de la Fig.2 ; et 5 - la Fig.6 est une vue partielle en coupe d'un connecteur électrique à vis compris dans le bus barre de la Fig.2. [0019] En référence aux Figs.2 à 5, il est maintenant décrit en détail une forme de réalisation particulière 2 d'un bus barre selon l'invention, destinée à une application dans un pack de batterie électrique haute tension de véhicule électrique. 10 [0020] Le bus barre 2 comporte une barre de conduction électrique 20 et deux connecteurs électriques à vis 21 qui sont agencés à des extrémités respectives de la barre de conduction électrique 20. [0021] En référence plus particulièrement à la Fig.2, la barre 20 est typiquement en cuivre ou aluminium, a une section rectangulaire et est recouverte d'un revêtement 15 d'isolation électrique 200. L'extrémité 201 de la barre 20 est dénudée et est recouverte partiellement par un capot 210 du connecteur électrique à vis 21. Une face inférieure 202 de l'extrémité dénudée 201 reste non recouverte par le capot 210 et est apte à assurer un contact électrique avec une borne de connexion électrique d'un module de stockage d'électricité du pack de batterie électrique haute tension. Un trou de passage de vis 203 20 est percé, typiquement par poinçonnage, dans l'extrémité dénudée 201 pour le passage d'une vis de fixation 211 qui est logée et maintenue en position haute dans le capot 210. [0022] Le capot 210 du connecteur électrique à vis 21 est formé ici dans un matériau plastique souple tel qu'un polyamide (PA). Le capot 210 peut comporter une ou plusieurs portions surmoulées sur la barre 20 et l'extrémité dénudée 201, telles que la portion 212, 25 de façon à assurer la liaison mécanique du capot 210 sur la barre 20. [0023] La vis de fixation 211, mieux visible à la Fig.4, comporte une tête de vis 2110 et une tige de vis. La tige de vis comprend une portion filetée 2111 et un bout de guidage lisse (non fileté) 2112 qui prolonge la portion filetée 2111 et forme l'extrémité de ladite tige de vis. Le bout de guidage lisse 2112 est dit ici « bout pilote ». Un diamètre extérieur DO 30 du bout pilote 2112 est sensiblement inférieur à celui D1 de la portion filetée 2111. 5 [0024] La tête de vis 2110 est ici du type dit « Torx », ou « étoilée », et comprend une collerette 2113 qui fixe un diamètre extérieur maximum D2 de la tête 2110. [0025] La vis de fixation 211 est logée dans le capot 210 et est maintenue en position haute dans celui-ci. La vis de fixation 211 est logée dans un conduit de passage de vis 5 213 qui est aménagé dans le capot 210. Un orifice de passage de visseuse 214, aménagé dans la partie supérieure du capot 210, communique avec le conduit de passage de vis 213 et fournit un passage à la visseuse pour une prise avec la tête de vis 2110. L'orifice de passage de visseuse 214 est ainsi un orifice d'accès à la tête de vis 2110. Le conduit de passage de vis 213 et l'orifice de passage de visseuse 214 sont tous deux de forme 10 oblongue. La forme oblongue de l'orifice de passage de visseuse 214 est visible à la Fig.3A. [0026] Le maintien en position haute de la vis de fixation 211 dans le conduit de passage de vis 213 est rendu possible par la présence d'une ou plusieurs portions en excroissance 215 formées dans la paroi du conduit de passage de vis 213. 15 [0027] La portion en excroissance 215 est montrée aux Figs.2 et 6. Comme bien visible à la Fig.6, la tête de vis 2110 est en butée contre la portion en excroissance 215, au niveau de la face inférieure de la collerette 2113, et la vis de fixation 211 est ainsi maintenue en position haute. Lors du serrage du connecteur électrique à vis 21 sur la borne de connexion électrique du module de stockage électrique, la portion en 20 excroissance 215 cède sous l'effort exercé par la visseuse et ne s'oppose plus à la descente de la vis de fixation 211 dans le conduit de passage de vis 213 de section oblongue, à travers le trou de passage de vis 203 et vers le trou taraudé de la borne de connexion électrique. [0028] Bien entendu, d'autres solutions sont possibles et connues de l'homme du métier 25 pour maintenir la vis de fixation 211 en position haute dans le conduit de passage de vis 213. Ce maintien en position haute de la vis de fixation 211 évite un court-circuit éventuel lors du montage du bus barre 2, la tige de la vis étant contenue dans le capot 210 en matériau isolant. [0029] Comme bien visible à la Fig.5, le trou de passage de vis 203 est un trou oblong. 30 Conformément à l'invention, la forme oblongue du trou de passage de vis 203 autorise le rattrapage de la tolérance de positionnement des modules de stockage électrique. Ainsi, par exemple, un trou de passage de vis 203 oblong de D3 x D4 = 6,5 x 8,5 mm, pour une vis au standard M6, permet de récupérer un intervalle de tolérance total de 3,6 mm 6 environ, compte-tenu qu'un bus barre comprend deux connecteurs électriques à vis 21 et en considérant un jeu de 0,2 mm pour une tolérance de perçage par poinçonnage du trou de passage de vis 203. [0030] Conformément à l'invention, le bout pilote 2112 de la vis de fixation 211 a une 5 fonction de guidage et garantit une insertion correcte de la vis de fixation 211 dans le trou taraudé de la borne de connexion électrique du module de stockage d'énergie. Lors de la descente de la vis de fixation 211, grâce à son bout pilote 2112, celle-ci est dirigée dans le trou taraudé de la borne de connexion électrique. [0031] Les formes oblongues du trou de passage de vis 203, du conduit de passage de 10 vis 213 et de l'orifice de passage de visseuse 214 et le bout pilote 2112 de la vis de fixation 211 garantissent un montage correct du bus barre 2 sur le module de stockage électrique. En particulier, le conduit de passage de vis 213 de forme oblongue laisse la vis de fixation 211 descendre et être guidée à l'intérieur du capot 210 et l'orifice de passage de visseuse 214 de forme oblongue autorise l'engagement de la visseuse dans la tête de 15 vis 2110, ici de type « Torx », jusqu'à la fin du vissage de la vis de fixation 211. [0032] L'invention ne se limite pas à la forme de réalisation particulière qui a été décrite ici à titre d'exemple. L'homme du métier, selon les applications de l'invention, pourra apporter différentes modifications et variantes entrant dans le champ de protection de l'invention. REVENDICATIONS1. Bus barre de connexion électrique (2) comprenant une barre de conduction électrique (20) et au moins un connecteur électrique à vis (21) qui est agencé sur une extrémité de barre (201) de ladite barre de conduction électrique (20), ladite extrémité de barre (201) ayant un trou de passage de vis (203), ledit connecteur électrique à vis (21) comprenant un capot d'isolation électrique (210) et une vis de fixation (211) ayant une tête de vis (2110) et une tige de vis, ledit capot d'isolation électrique (210) recouvrant ladite extrémité de barre (201) et ayant un conduit de passage de vis (213), et ladite vis de fixation (211) étant logée dans ledit conduit de passage de vis (213), caractérisé en ce que ladite tige de vis a un bout de guidage lisse (2112) qui prolonge une portion filetée (2111) de ladite tige de vis, ledit bout de guidage lisse (2112) ayant un diamètre extérieur (DO) inférieur à celui (D1) de ladite portion filetée (2111). 2. Bus barre de connexion électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit trou de passage de vis (203) aménagé dans ladite extrémité de barre (201) est un trou oblong. 3. Bus barre de connexion électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ledit conduit de passage de vis (213) a une section oblongue. 4. Bus barre de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit capot d'isolation électrique (210) comporte un orifice (214) d'accès à ladite tête de vis (2110) qui est de forme oblongue. 5. Bus barre de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ledit conduit de passage de vis (213) comporte une portion en excroissance assurant un maintien en position de la vis de fixation (211) dans ledit conduit de passage de vis (213). 6. Bus barre de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite barre de conduction électrique (20) est en cuivre ou aluminium et comprend un revêtement d'isolation électrique (200). 8 7. Bus barre de connexion électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite tête de vis (2110) est du type dit « Torx » ou « étoilée ». 8. Pack de batterie électrique comprenant au moins un bus barre (2) selon l'une 5 quelconque des revendications 1 à 7. 9. Véhicule comprenant un pack de batterie électrique selon la revendication B.