Brevet FR3131443A1 — publié le 20230630

Panneau solaire comportant notamment une pluralité de zones de composants électroniques connectées entre elles par une pluralité de câbles électriques L’invention concerne un panneau solaire (10) comportant : - une embase étant en contact avec un milieu ambiant et définissant une face avant et une face arrière (18) ; - une pluralité de cellules photovoltaïques (14) disposées sur la face avant de l’embase ; - une pluralité de zones de composants électroniques (20A,…,20N) disposées sur la face arrière de l’embase et connectées entre elles par une pluralité de câbles électriques (22), chaque câble (22) comportant au moins une zone de contraintes (40A,…,40D, 42A,…,42D, 44A, 44B, 46A, 46B) de sorte que deux câbles adjacents présentent au moins une paire de zones de contraintes ; les câbles sont disposés sur la face arrière de l’embase de sorte que le plus court chemin passant par le milieu ambiant entre chaque paire de zones de contraintes soit égal à au moins environ 20 mm. Figure pour l’abrégé : Fig. 2. Panneau solaire comportant notamment une pluralité de zones de composants électroniques connectées entre elles par une pluralité de câbles électriques. La présente invention concerne un panneau solaire comportant notamment une pluralité de zones de composants électroniques connectées entre elles par une pluralité de câbles électriques. L’invention trouve notamment son application dans le domaine spatial. Ainsi, le panneau solaire selon l’invention est embarqué au bord d’un engin spatial tel qu’un satellite par exemple et constitue une source d’alimentation électrique pour un tel engin. De manière générale, le satellite comporte un ou plusieurs panneaux solaires, appelés également générateurs solaires, qui sont utilisés pour alimenter au moins une partie de dispositifs électriques du satellite. Un panneau solaire comporte généralement une embase qui définit une face avant destinée à être exposée au Soleil, appelée face soleil et une face arrière opposée à la face avant également appelée face nuit. La face avant est pourvue de cellules photovoltaïques qui sont exposées face au Soleil et sont aptes à générer de l’énergie électrique. La face arrière comporte des zones de composants, par exemple électroniques, permettant de récupérer l’énergie électrique générée par les cellules et d’acheminer cette énergie vers les dispositifs électriques du satellite. Les zones de composants électroniques du panneau solaire sont notamment connectées l’une à l’autre par une pluralité de câbles électriques. Les câbles sont généralement isolés électriquement l’un de l’autre par des gaines diélectriques. Ils sont par ailleurs regroupés en torons, ou collés en nappe sur la face du panneau avec de points de colles. Le routage de ces câbles sur la face arrière de l’embase se fait naturellement de manière symétrique et identique (on parle d’unicité de méthodologie de câblage). Selon cette méthodologie par exemple, les points de colles qui permettent de coller chacun des câbles sur la face arrière du panneau sont alignés voire parfois confondus entre câbles adjacents. Il en va de même pour les points de changement de direction des câbles par exemple qui sont également alignés entre câbles adjacents. Ainsi, les câbles sont montés de manière identiques sur le panneau solaire. Pendant la phase opérationnelle de vol, il arrive parfois que des défauts apparaissent dans un ou plusieurs câbles. Ces défauts ont notamment pour origine des contraintes de nature mécanique, thermique et/ou à un vieillissement des matériaux dû à l’environnement spatial (dose radiative, UV du soleil, cyclage thermique sur l’orbite) (éventuellement couplées ensembles) qui sont exercés sur les câbles. Il a en outre été remarqué qu’en raison de l’unicité de la méthodologie de câblage de l’art antérieur, les contraintes subies par le panneau se reportait de manière identique sur des câbles voisins et augmentait de ce fait la probabilité de voir apparaitre un défaut identique sur deux câbles adjacents, au même endroit sur ces câbles. Ces défauts fragilisent notamment les gaines des câbles en faisant apparaitre des parties dénudées (craquelures) qui découvrent l’âme en matériau métallique des câbles. On conçoit alors que cela augmente considérablement le risque d’établissement d’un court-circuit, connu également sous le nom d’arc électrique, entre différents câbles électriques adjacents. Un tel arc électrique peut endommager sérieusement, voire détruire, le panneau solaire. La présente invention a pour but de proposer un panneau solaire dans lequel le risque d’établissement d’un arc électrique entre différents câbles est considérablement diminué. À cet effet, l’invention a pour objet un panneau solaire comportant : - une embase étant en contact avec un milieu ambiant et définissant une face avant et une face arrière; - une pluralité de cellules photovoltaïques disposées sur la face avant de l’embase ; - une pluralité de zones de composants électroniques disposées sur la face arrière de l’embase et connectées entre elles par une pluralité de câbles électriques, chaque câble comportant au moins une zone de contraintes dans laquelle des contraintes de nature mécanique, thermique ou électromagnétique sont exercées sur le câble, de sorte que deux câbles adjacents présentent au moins une paire de zones de contraintes ; les câbles sont disposés sur la face arrière de l’embase de sorte que le plus court chemin passant par le milieu ambiant entre chaque paire de zones de contraintes soit égal à au moins environ 20 mm. Une zone de contrainte peut être une portion de câbles sur lesquelles des contraintes peuvent être exercées. Une zone de contrainte peut être un point fixe ou point fixe de câblage c’est-à-dire des points d’intervention d’un opérateur sur le câblage tel que des points de fixation des câbles ou des points de changement de direction des câbles par exemple. Une zone de contrainte peut également être une portion de connexion entre un câble et un composant électronique par exemple. On entend par « plus court chemin », la plus courte distance passant par le milieu ambiant entre chaque paire de zones de contraintes. Ainsi, grâce au panneau selon l’invention, la différenciation de la méthodologie de câblage provoqué par l’éloignement des zones de contraintes les unes des autres d’au moins 20 mm permet de créer une différence de contraintes appliqués aux câbles adjacents. Cette différence va permettre de diminuer considérablement voire supprimer le risque d’apparition de défaut aux mêmes endroits sur des câbles adjacents tels que des craquelures et à fortiori des arcs électriques. Suivant d’autres aspects avantageux de l’invention, le panneau comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles : Au moins certains des câbles sont fixés à la face arrière de l’embase dans des points de fixation, chaque point de fixation formant une zone de contraintes. Les points de fixation sont disposés sur la face arrière de l’embase de sorte à guider les câbles correspondant l’un parallèle à l’autre au moins sur une portion de guidage rectiligne suivant un axe de guidage. Au moins certains des points de fixation forment un groupe de points de fixations, les points de fixation de ce groupe correspondant à des câbles différents et étant disposés dans la portion de guidage rectiligne selon un axe oblique formant un angle strictement inférieur à 90° avec l’axe de guidage. Au moins certains des points de fixation forment un groupe de points de fixations, les points de fixation de ce groupe correspondant à des câbles différents et étant disposés dans la portion de guidage rectiligne en zigzag par rapport à un axe de fixation formant un angle non-nul avec l’axe de guidage. Le panneau comporte en outre au moins une barrière en matériau diélectrique disposée entre deux câbles adjacents pour rallonger le plus court chemin, par contournement de la barrière, entre au moins certaines des zones de contraintes de ces câbles. Le panneau comporte en outre une pluralité de barrières en matériau diélectrique se présentant sous la forme d’un peigne, chaque barrière étant disposées entre deux câbles adjacents pour rallonger le plus court chemin, par contournement de la barrière, entre au moins certaines des zones de contraintes de ces câbles. La hauteur de la ou de chaque barrière est au moins d’environ 18 mm. Le panneau est embarqué dans un engin spatial. Ces caractéristiques et avantages de l’invention apparaitront à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : La est une vue schématique d’un panneau solaire selon l’invention face soleil. La représente une vue de dessous du panneau solaire face nuit de la . La représente une vue de dessous du panneau solaire de la selon une variante de réalisation. Panneau solaire (10) comportant : - une embase (12) étant en contact avec un milieu ambiant et définissant une face avant (16) et une face arrière (18) ; - une pluralité de cellules photovoltaïques (14) disposées sur la face avant (16) de l’embase (12) ; - une pluralité de zones de composants électroniques (20A,…,20N) disposées sur la face arrière (18) de l’embase (12) et connectées entre elles par une pluralité de câbles électriques (22), chaque câble (22) comportant au moins une zone de contraintes (40A,…,40D, 42A,…,42D, 44A, 44B, 46A, 46B) dans laquelle des contraintes de nature mécanique, thermique ou électromagnétique sont exercées sur le câble, de sorte que deux câbles adjacents présentent au moins une paire de zones de contraintes ; le panneau (10) étant caractérisé en ce que les câbles (22) sont disposés sur la face arrière (18) de l’embase (12) de sorte que le plus court chemin passant par le milieu ambiant entre chaque paire de zones de contraintes (40A,…,40D, 42A,…,42D, 44A, 44B, 46A, 46B) soit égal à au moins environ 20 mm. Panneau (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’au moins certains des câbles (20) sont fixés à la face arrière (18) de l’embase (12) dans des points de fixation (30A,…,30D, 32A,…,32D), chaque point de fixation (30A,…,30D, 32A,…,32D) formant une zone de contraintes (40A,…,40D, 42A,…,42D). Panneau (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que les points de fixation (30A,…,30D, 32A,…,32D) sont disposés sur la face arrière (18) de l’embase (12) de sorte à guider les câbles (22) correspondant l’un parallèle à l’autre au moins sur une portion de guidage rectiligne (33a, 33b) suivant un axe de guidage (X1, X2). Panneau (10) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu’au moins certains des points de fixation (30A,…,30D, 32A,…,32D) forment un groupe de points de fixations, les points de fixation de ce groupe correspondant à des câbles (22) différents et étant disposés dans la portion de guidage rectiligne (33a) selon un axe oblique (Y1) formant un angle strictement inférieur à 90° avec l’axe de guidage (X1). Panneau (10) selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce qu’au moins certains des points de fixation (30A,…,30D, 32A,…,32D) forment un groupe de points de fixations, les points de fixation de ce groupe correspondant à des câbles (22) différents et étant disposés dans la portion de guidage rectiligne (33b) en zigzag par rapport à un axe de fixation (Y2) formant un angle non-nul avec l’axe de guidage (X2). Panneau (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre au moins une barrière (50) en matériau diélectrique disposée entre deux câbles (22) adjacents pour rallonger le plus court chemin, par contournement de la barrière (50), entre au moins certaines des zones de contraintes (44A, 44B) de ces câbles (22). Panneau (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre une pluralité de barrières (50) en matériau diélectrique se présentant sous la forme d’un peigne, chaque barrière étant disposées entre deux câbles (22) adjacents pour rallonger le plus court chemin, par contournement de la barrière, entre au moins certaines des zones de contraintes de ces câbles. Panneau (10) selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce que la hauteur de la ou de chaque barrière (50) est au moins d’environ 18 mm. Panneau (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est embarqué dans un engin spatial.