Brevet FR3139674A1 — publié le 20240315

L’invention concerne un ensemble de connecteurs pour former un contact hybride électrique/optique. Il comporte un connecteur femelle (1) et un connecteur mâle (2), chaque connecteur (1, 2) comprend un corps de connecteur (19, 20) et un isolant (21, 22) à l’intérieur duquel est positionné un contact électrique (3, 4), ledit contact électrique (3, 4) comporte en son centre un insert optique (7, 8) contenant un contact optique (5, 6) et une fibre optique; chaque contact optique (5, 6) est monté sur la fibre optique et comporte un capteur optique (25, 26). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Ensemble de connecteurs pour former un contact hybride électrique/optique Domaine technique de l’invention La présente invention concerne un ensemble de connecteurs pour former un contact hybride électrique/optique. L’électrification des véhicles, poussée par la réduction des émissions de gaz à effet de serre, entraine un accroissement du poids des systèmes de distribution d’énergie électrique. Une solution consiste à augmenter le niveau de tension afin de réduire les sections de câbles. Toutefois, l’utilisation de tensions élevées pose des problèmes de sécurité des personnes et des équipements, en particulier si la tension est continue. En tension continue l’arc est maintenu jusqu'à ce que l'alimentation électrique soit coupée. L’électrification s’accompagne également d’une augmentation des puissances véhiculées par les câbles et les connecteurs pouvant entrainer des échauffements. Dans ces conditions d’utilisation, une défaillance de connexion au niveau du connecteur peut générer un échauffement dépassant les limites autorisées ou un arc électrique, entrainant de graves problèmes de sécurité des personnes et des équipements (électrisation, rupture d’alimentation, incendie). Afin de pourvoir anticiper une défaillance liée à un problème de connexion, le système de distribution doit pourvoir monitorer toutes variations de température anormale du connecteur, ainsi que son état d’accouplement. Des solutions existantes utilisent une boucle de verrouillage haute tension ou High-Voltage Interlock Loop (HVIL) en terminologie anglo-saxonne, de type électrique, pour détecter l’état d’accouplement, et un capteur de température électrique (type thermistance) pour la mesure de la température des contacts électriques des connecteurs. Aujourd’hui, les fonctions HVIL et de mesure de la température sont localisées à l’intérieur du connecteur mais les contacts électriques sont à l’extérieur. Cette distance entre les contacts électriques et les capteurs (HVIL et température) pose des problèmes de fiabilité de la détection de l’état d’accouplement et des problèmes de précision de la mesure de la température des contacts électriques. Un autre inconvénient des solutions électriques est leur sensibilité aux perturbations électromagnétiques. Un autre inconvénient des solutions électriques est la proximité du capteur et des contacts HVIL avec la haute tension pouvant crée des risques de défaillance d’isolation et nécessiter l’ajout de dispositif de protection de découplage galvanique. Présentation de l'invention La présente invention vise à remédier à ces inconvénients avec une approche totalement novatrice. Plus précisément, l’invention a pour objectif de fournir une technique plus fiable basée sur des fonctions de sécurité optiques. Un objectif de l’invention est de fournir une telle technique de sécurité intégré au connecteur permettant de réduire les risques liés aux échauffements et aux défauts de connexion. Ces objectifs, ainsi que d’autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints, selon un premier aspect, à l’aide d’un ensemble de connecteurs pour former un contact hybride électrique/optique, remarquable en ce qu’il comporte un connecteur femelle et un connecteur mâle, chaque connecteur comprend un corps de connecteur et un isolant du câble à l’intérieur duquel est positionné un contact électrique, ledit contact électrique comporte en son centre, un insert optique contenant un contact optique et une fibre optique et; chaque contact optique est monté sur la fibre optique ; l’ensemble étant configuré pour une position accouplée lorsque le connecteur mâle et femelle se touchent chaque fibre optique assure une continuité optique, et chaque conducteur électrique assure une continuité électrique. Grâce à ces dispositions, les principaux avantages d’un contact hybride basé sur l’intégration d’un contact optique au centre du contact électrique sont les suivants : - la partie optique du contact hybride permet de connaitre l’état de connexion et la température de la partie électrique du contact hybride. - réduire l’encombrement des contacts dans le connecteur, avec un isolant comportant une seule cavité au lieu de deux cavités (une pour le contact électrique et une pour le contact optique). - détecter l’état d’accouplement individuel de chaque contact électrique dans le cas d’un connecteur comportant plusieurs contacts hybrides. - connaitre la température du contact électrique via un capteur de température optique placé au centre du contact électrique sans être perturbé par l’environnement extérieur au contact électrique. L’invention est avantageusement mise en œuvre selon les modes de réalisation et les variantes exposées ci-après, lesquelles sont à considérer individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Dans un mode de réalisation, les contacts optiques se déconnectent avant la déconnexion des contacts électriques lors de la phase de désaccouplement des contacts électriques. Dans un mode de réalisation, au moins un contact optique comporte au moins un capteur optique de types température, lumière, déformation, sonore ou toutes autres grandeurs physiques. Le capteur optique configuré pour mesurer par exemple la température ou d’autres grandeurs physiques. Dans un mode de réalisation, chaque fibre optique est contenue dans un tube. Dans un mode de réalisation, chaque contact optique est maintenu dans l’insert optique par l’intermédiaire des clips, ou tout type de système de rétention mécanique. Dans un mode de réalisation, chaque connecteur comporte en outre au moins un contact électrique qui contient l’insert optique. Dans un mode de réalisation, l’extrémité de la fibre optique est au-delà du conducteur électrique. Dans un mode de réalisation, chaque contact optique, chaque clip, chaque insert optique et chaque contact électrique sont réalisés en matière métallique, par exemple en inox. Dans un mode de réalisation, seulement le connecteur mâle ou seulement le connecteur femelle comporte un insert optique, une fibre optique et un capteur de température optique. Dans un mode de réalisation, les contacts optiques sont montés sur ressorts afin de pouvoir compenser les jeux d’assemblage des connecteurs mâle et femelle. Brève description des figures D’autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortent de la description qui suit faite, dans un but explicatif et nullement limitatif, en regard des dessins annexés, dans lesquels : La représente un schéma des connecteurs mâle et femelle désaccouplés selon un exemple de réalisation ; La représente un schéma des connecteurs mâle et femelle accouplés selon un exemple de réalisation ; La représente un schéma des connecteurs mâle et femelle en position de phase de déconnexion. La montre un schéma des connecteurs mâle et femelle désaccouplés. Le dispositif de sécurité est réalisé par l’intégration de deux contacts optiques 5, 6 situés au centre des contacts électriques 3, 4 des connecteurs mâle et femelle 1, 2. Le contact optique 5, 6 est intégré à l’intérieur du contact électrique 3, 4. Nous obtenons un sous-ensemble solidaire formant un seul contact hybride électrique/optique 3,5,7,9 et 4,6,8,10. Le dispositif de sécurité assure deux fonctions principales. La première fonction, type capteur de température, permet de mesurer la température des contacts électriques 3, 4. La mesure de la température est assurée par le système de distribution de l’énergie électrique via l’analyse du signal réfléchi ou transmis par un capteur optique 25, 26 sur la fibre optique 11, 12. La seconde fonction permet de détecter l’état d’accouplement ou de désaccouplement des contacts électriques 3, 4 du couple de connecteurs mâle 2 et femelle 1. Les contacts optiques 5, 6 sont montés sur des fibres optiques 11, 12 comportant un capteur de température 25, 26. Les capteurs optiques sont positionnés à l’intérieur des contacts optiques 5, 6, eux-mêmes maintenus dans des inserts optiques 7, 8 par l’intermédiaire des clips 9, 10. Les inserts optiques 7, 8 sont positionnés au centre des contacts électriques 3, 4. Le contact optique 5, 6, le clip 9, 10, l’insert optique 7, 8 et le contact électrique 3, 4 sont réalisés en matière métallique et sont mécaniquement en contact afin d’assurer la conduction thermique entre le contact électrique 3, 4 et le capteur de température 25, 26. Les connecteurs mâle et femelle 1, 2 comprennent les contacts hybrides, les corps de connecteur 19, 20, les isolants 21 et 22. Le contact hybride électrique/optique est monté sur un câble spécifique 23, 24, comprenant un isolant 17, 18, un conducteur électrique 15 et 16 et des tubes 13, 14 localisés en leur centre. Les tubes 13, 14 contiennent une fibre optique 11, 12. En position désaccouplée, les contacts optiques ne se touchent pas, le système de distribution ne détecte pas la transmission du signal optique et n’autorise pas l’alimentation en tension et courant de la ligne sur laquelle est installé le couple de connecteurs. La montre un schéma des connecteurs mâle et femelle accouplés. La reprend certains éléments décrit précédemment. En position accouplé, le contact optique 6 et le contact optique 5 se touchent 27 de sorte que la fibre optique 11 et la fibre optique 12 assure la continuité optique entre les connecteurs mâle 2 et femelle 1. Ainsi la transmission d’un signal optique à travers le couple de connecteurs permet au système de distribution électrique de vérifier que les contacts électriques sont en bonne position d’accouplement 28. Tant que le signal optique est détecté par le système de distribution, celui-ci peut autoriser l’alimentation en tension et courant de la ligne sur laquelle est installé le couple de connecteurs. La montre un schéma des connecteurs mâle et femelle en position de phase de déconnexion. La reprend certains éléments décrit précédemment. Lors de la phase de désaccouplement, les contacts optiques 5, 6 se déconnectent 29 alors que les contacts électriques 3, 4 sont encore accouplés 30. Le système détecte alors la perte du signal optique et coupe l’alimentation avant que les contacts électriques ne soient complétement désaccouplés, évitant la création d’un arc électrique et assurant ainsi la protection des personnes et des équipements. Ensemble de connecteurs pour former un contact hybride électrique/optique, caractérisé en ce qu’il comporte un connecteur femelle (1) et un connecteur mâle (2), chaque connecteur (1, 2) comprend un corps de connecteur (19, 20) et un isolant (21, 22) du câble (23, 24) à l’intérieur duquel est positionné un contact électrique (3, 4), ledit contact électrique (3, 4) comporte en son centre un insert optique (7, 8) contenant un contact optique (5, 6) et une fibre optique (11, 12) ; chaque contact optique (5, 6) est monté sur la fibre optique ; l’ensemble étant configuré pour une position accouplée lorsque le connecteur mâle (2) et femelle (1) se touchent chaque fibre optique (11, 12) assure une transmission optique, et chaque conducteur électrique (15, 16) assure une transmission électrique. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel les contacts optiques (5, 6) se déconnectent avant la déconnexion des contacts électriques lors de la phase de désaccouplement des contacts électriques (3, 4). Ensemble selon la revendication 1, dans lequel au moins un contact optique comporte au moins un capteur optique de types température, lumière, déformation, sonore ou toutes autres grandeurs physiques. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel chaque fibre optique (11, 12) est contenue dans un tube (13, 14). Ensemble selon la revendication 1, dans lequel chaque contact optique (5, 6) est maintenu dans l’insert optique (7, 8) par l’intermédiaire des clips (9, 10), ou tout type de système de rétention mécanique. Ensemble selon la revendication 1, dans lequel chaque connecteur comporte en outre au moins un contact électrique (3, 4) qui contient l’insert optique (7, 8). Ensemble selon la revendication 1, dans lequel l’extrémité de la fibre optique (11, 12) est au-delà du conducteur électrique (15, 16). Ensemble selon la revendication 1, dans lequel chaque contact optique (5, 6), chaque clip (9, 10), chaque insert optique (7, 8) et chaque contact électrique (3, 4) sont réalisés en matière métallique.