Brevet FR3132800A1 — publié le 20230818

Platine de distribution électrique haute tension en continu intégrant deux contacteurs de puissance électromécaniques. Des chambres de bornes de contact fixe et mobile des deux contacteurs sont disposées sur une première des surfaces majeures de la platine, tandis que sur la seconde surface majeure sont disposés des ensembles complémentaires des deux contacteurs, chaque ensemble complémentaire comportant un moteur destiné à activer les bornes de contact du contacteur concerné. Les autres composants disposés sur la seconde surface majeure de la platine laissent un espace libre constituant une zone de fixation des ensembles complémentaires des deux contacteurs, cette zone étant dimensionnée pour permettre l’agencement des ensembles complémentaires des contacteurs selon deux orientations orthogonales permettant aux moteurs d’activer des bornes de contact de différents sous-ensembles des chambres de contact et ainsi de réaliser des configurations parallèle ou série des contacteurs. Figure pour l’abrégé : Fig. 4. Platine générique de distribution de puissance électrique haute tension en continu La présente invention se rapporte au domaine de la distribution électrique de puissance notamment dans un aéronef, et plus particulièrement à une platine générique de distribution de puissance électrique haute tension continue. Pour distribuer la puissance dans un réseau, d’un aéronef, de distribution électrique de puissance, on utilise généralement des unités de distribution électriques dotées de contacteurs électromécaniques de puissance, Kn et Kp, destinés à commuter les lignes de puissances HV+ et HV - entre une source et une charge. Les contacteurs de puissance, Kn et Kp, servent pour commuter la puissance d’une part et pour isoler la ligne d’autre part. En générale, dans la distribution de puissance, les contacteurs Kn et Kp sont associés à d’autres composants tels qu’un circuit de précharge. Le circuit de précharge est inclus sur la ligne de puissance HV+ avec un contacteur K1 et une résistance de puissance R1. Un capteur de courant permet en outre de mesurer le courant dans les lignes HV+ et HV- afin de contrôler des contacteurs Kp, Kn et K1 et d’assurer la protection en courant de la ligne de distribution. Une électronique de commande active des moteurs servant à piloter les contacteurs. L’ensemble constitue un BPMU (Bus Power Management Unit) qui peut par exemple être utilisé entre une batterie haute tension et un moteur électrique dans le cas d’une propulsion tout électrique d’un petit aéronef. Ce BPMU est un exemple d’un dispositif de coupure haute tension à résistance de précharge. La représente la synoptique générale d’un exemple 10 d’un tel BPMU selon l’art antérieur. Comme on peut le voir sur la , le BPMU 10 destiné à être contenu dans l’unité de distribution de puissance comporte une branche parallèle (branche de précharge 12) à l’élément 14 de commutation principal Kp / Kn disposé entre la source de puissance électrique et les lignes haute et basse tensions HV+ et HV- alimentant la charge. Ce couple Kp / Kn de contacteurs électromécaniques assure une isolation galvanique à l’état ouvert et une impédance très faible (une centaine de mV sous courant nominal) à l’état fermé. Ces contacteurs électromécaniques sont classiquement commandés depuis un module de commande 16 selon des informations de tension et/ou courant relevés en amont et en aval de ces contacteurs. Les éléments de la branche parallèle 12 de précharge, un contacteur K1 et une résistance de limitation R1, présentent une impédance définie pour avoir un courant I2 déterminé par la tension de source / R1 correspondant au courant de précharge de la charge (typiquement de quelques dizaines d’Ampères). Le contacteur K1 est aussi de type électromécanique pour assurer une isolation galvanique à l’état ouvert et commandé également par le module de commande 16. La réalisation physique des unités de distribution électrique de puissance se base sur un boîtier et/ou une platine. L’agencement spécifique des différents composants du BPMU dépend de l’application et, donc, l’unité de distribution de puissance doit être réalisée « sur mesure » à chaque fois, en fonction de l’application. Seuls les composants de base (commutateurs, moteurs, résistances, et autres) sont des produits génériques et constituent les briques réutilisées pour les applications. Pour résumer, des unités de distribution sont conçues pour s’adapter au besoin à partir d’éléments discrets intégrés mécaniquement. L’art antérieur propose différentes tentatives de promouvoir une approche modulaire basée sur l’utilisation de briques standardisées comportant des sous-ensembles réutilisables. La montre une photographie d’un exemple d’un module générique 20 avec motif de contacteurs pour une matrice de distribution de puissance selon une première approche. Ce module générique 20, défini à priori, permet de réaliser les interconnexions de puissance nécessaires selon le cas d’application. Le module 20 représenté sur la est un boîtier de distribution de puissance intégrant des commutateurs 22 agencés en matrice, et des éléments de mesure (non visibles sur la photographie). Un nombre important de câbles 24 est nécessaire pour relier les éléments de commutation 22 et les éléments de mesure à deux borniers 26 28 qui sont également intégrés au boîtier. Etant donné qu’il faut prévoir des applications différentes, il y a des composants superflus et la masse et le volume du dispositif sont importants. La montre une photographie d’un exemple d’un module générique 30 selon une deuxième approche, qui intègre dans une platine elle-même des éléments électromécaniques. Le module 30 représenté sur la est une platine destinée à l’emploi dans une unité de distribution de puissance et, selon l’exemple représenté, comporte deux contacteurs 32 intégrés mécaniquement à la platine pour en faire une partie intégrante. En d’autres termes, les contacteurs 32 ne sont pas démontables. Des emplacements 34 sont prévus sur la platine pour d’autres contacteurs mais, encore une fois, en position prédéfinie et fixe. Les solutions modulaires ou d’intégration proposées jusqu’ici ont l’inconvénient de définir des configurations « a priori » pour lesquelles le cas d’utilisation doit s’adapter pour répondre au besoin spécifique de distribution de puissance. Ils ne sont, donc, génériques que dans une mesure limitée. La présente invention a donc pour objectif principal de proposer une platine générique de distribution de puissance électrique, modulaire, avec des contacteurs intégrés sur la platine de puissance, configurée pour permettre une adaptation au besoin d’utilisation de distribution et de précharge dans un réseau haute tension continue. Ces buts sont atteints par une platine de distribution électrique haute tension en continu, ayant deux surfaces majeures opposées, la platine intégrant deux contacteurs de puissance électromécaniques, caractérisée en ce que : sur une première des surfaces majeures de la platine sont disposées des chambres de bornes de contact fixe et mobile des deux contacteurs électromécaniques, tandis que sur la seconde surface majeure de la platine sont disposés des ensembles complémentaires des deux contacteurs, chaque ensemble complémentaire de contacteur comportant un moteur destiné à activer les bornes de contact du contacteur concerné, et en ce que d’autres composants disposés sur la seconde surface majeure de la platine sont agencés de manière à laisser un espace libre constituant une zone de fixation des ensembles complémentaires des deux contacteurs, la zone de fixation étant dimensionnée pour permettre l’agencement des ensembles complémentaires des contacteurs selon deux orientations orthogonales permettant aux moteurs d’activer des bornes de contact de différents sous-ensembles des chambres de contact et ainsi de réaliser des configurations en parallèle ou en série des contacteurs. L’invention proposée prévoit une platine générique modulaire avec des contacteurs intégrés sur une platine de puissance qui permettent deux configurations d’agencement pour permettre une adaptation au besoin d’utilisation de distribution et de précharge dans un réseau haute tension continue. Le fort niveau d’intégration des composants sur la platine de puissance permet d’optimiser la masse et le volume de la fonction. La modularité de la solution permet également de répondre à différents besoins grâce aux configurations proposées qui permettent de la rendre générique. Avantageusement, les entraxes des chambres des contacteurs et les entraxes des ensembles complémentaires des contacteurs sont dimensionnés pour aligner les contacts des deux contacteurs avec les moteurs correspondants des ensembles complémentaires des contacteurs selon la première et la deuxième orientation des ensembles complémentaires des contacteurs. Dans un mode de réalisation préférentiel, sur la seconde surface majeure de la platine, des points de fixation sont prévus, points dont le nombre et les positions sont choisis pour assurer la fixation des ensembles complémentaires des contacteurs sur la platine, au moyen de la coopération entre ces points de fixation sur la platine et des éléments de fixation complémentaires prévus sur les ensembles complémentaires des contacteurs, que les ensembles complémentaires des contacteurs soient orientés selon la première configuration ou selon la deuxième configuration. Cet agencement des points de fixation assure l’intégration robuste des contacteurs à la platine tout en respectant la nature configurable de l’ensemble. Dans un mode de réalisation préférentiel, la platine de distribution électrique haute tension précitée inclue une fonction de précharge. Cette configuration permet d’obtenir une forte réduction en termes de masse et volume par rapport aux dispositifs proposés précédemment qui comportent une fonction de précharge. L’invention se rapporte aussi à une unité de distribution électrique haute tension en continu dotée de la platine de distribution haute tension précitée. Dans un mode de réalisation préférentiel, l’unité de distribution électrique haute tension précitée est montée entre une unité de stockage et un bus haute tension continue (HVDC) d’un aéronef. Avantageusement, l’unité de stockage peut être une batterie ou une super-capacité. L’invention se rapporte aussi à un réseau de distribution électrique de puissance d’un aéronef comportant une unité de distribution de puissance électrique telle que précitée. Brève description des figures D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif et sur les lesquels : la montre la synoptique générale d’un exemple d’une unité de distribution électrique dotée de contacteurs électromécaniques de puissance selon l’art antérieur, la montre une photographie d’un module générique avec motif de contacteurs de l’art antérieur, la montre une photographie d’une platine de l’art antérieur intégrant des contacteurs non démontables, la montre une platine de distribution haute tension en continu selon un mode de réalisation préférentiel de l’invention, avec des ensembles complémentaires de contacteur de puissance agencés selon une première orientation, la est un schéma représentant l’activation des bornes de contact par les moteurs lorsque les ensembles complémentaires de contacteur sont agencés selon la première orientation, la montre la platine de distribution haute tension en continu de la vue de la gauche, la montre la platine de distribution haute tension en continu de la lorsque les ensembles complémentaires de contacteur sont agencés selon une deuxième orientation, la est un schéma représentant l’activation des bornes de contact par les moteurs lorsque les ensembles complémentaires de contacteur sont agencés selon la deuxième orientation, la est une vue de dessous de la platine selon la , et la est une vue de dessous de la platine selon la . Platine de distribution électrique haute tension en continu, ayant deux surfaces majeures opposées, la platine intégrant deux contacteurs de puissance électromécaniques, caractérisée en ce que : sur une première des surfaces majeures de la platine sont disposées des chambres de bornes de contact fixe et mobile des deux contacteurs électromécaniques, tandis que sur la seconde surface majeure de la platine sont disposés des ensembles complémentaires des deux contacteurs, chaque ensemble complémentaire de contacteur comportant un moteur destiné à activer les bornes de contact de l’un des contacteurs respectifs, et en ce que d’autres composants disposés sur la seconde surface majeure de la platine sont agencés de manière à laisser un espace libre constituant une zone de fixation des ensembles complémentaires des deux contacteurs, la zone de fixation étant dimensionnée pour permettre l’agencement des ensembles complémentaires des contacteurs selon deux orientations orthogonales, une première orientation selon laquelle chacun des moteurs des ensembles complémentaire de contacteur active les bornes d’un premier sous-ensemble respectif des chambres de bornes de contact, et une deuxième orientation selon laquelle chacun des moteurs des ensembles complémentaire de contacteur active les bornes d’un deuxième sous-ensemble respectif des chambres de bornes de contact, les chambres de contact des premier et deuxième sous-ensembles étant alignés selon des directions respectives orthogonales. Platine de distribution électrique haute tension en continu selon la revendication 1, caractérisée en ce que les entraxes des chambres des contacteurs et les entraxes des ensembles complémentaires des contacteurs sont dimensionnés pour aligner les contacts des deux contacteurs avec les moteurs correspondants des ensembles complémentaires des contacteurs selon la première orientation et la deuxième orientation des ensembles complémentaires des contacteurs. Platine de distribution électrique haute tension en continu selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu’elle comporte des points de fixation sur la seconde surface majeure de la platine, le nombre et les positions des points de fixation étant choisis pour assurer la fixation des ensembles complémentaires des contacteurs sur la platine, au moyen de la coopération entre ces points de fixation sur la platine et des éléments de fixation complémentaires prévus sur les ensembles complémentaires des contacteurs, que les ensembles complémentaires des contacteurs soient orientés selon la première orientation ou selon la deuxième orientation. Platine de distribution électrique haute tension en continu selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, incluant une fonction de précharge. Unité de distribution électrique haute tension en continu montée entre une unité de stockage et un bus haute tension continue (HVDC) d’un aéronef, ladite unité de distribution comportant une platine selon l’une quelconque des revendications 1 à 4. Unité de distribution électrique selon la revendication 5, caractérisée en ce que l’unité de stockage est une batterie ou une super-capacité. Réseau de distribution électrique de puissance d’un aéronef comportant une unité de distribution électrique haute tension en continu selon la revendication 5 ou 6.