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EP3160793A1 - Câble électrique et enrouleur d'un tel câble - Google Patents

Câble électrique et enrouleur d'un tel câble

Info

Publication number
EP3160793A1
EP3160793A1 EP15756946.8A EP15756946A EP3160793A1 EP 3160793 A1 EP3160793 A1 EP 3160793A1 EP 15756946 A EP15756946 A EP 15756946A EP 3160793 A1 EP3160793 A1 EP 3160793A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cable
battery
sheath
plug
vehicle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP15756946.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Olivier GUILLERMIN
Daniel Chatroux
Jérémy Dupont
Daniel MERMIN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of EP3160793A1 publication Critical patent/EP3160793A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/10—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles characterised by the energy transfer between the charging station and the vehicle
    • B60L53/14—Conductive energy transfer
    • B60L53/16—Connectors, e.g. plugs or sockets, specially adapted for charging electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H75/00—Storing webs, tapes, or filamentary material, e.g. on reels
    • B65H75/02—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks
    • B65H75/34—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables
    • B65H75/38—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables involving the use of a core or former internal to, and supporting, a stored package of material
    • B65H75/40—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables involving the use of a core or former internal to, and supporting, a stored package of material mobile or transportable
    • B65H75/42—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables involving the use of a core or former internal to, and supporting, a stored package of material mobile or transportable attached to, or forming part of, mobile tools, machines or vehicles
    • B65H75/425—Cores, formers, supports, or holders for coiled, wound, or folded material, e.g. reels, spindles, bobbins, cop tubes, cans, mandrels or chucks specially adapted or mounted for storing and repeatedly paying-out and re-storing lengths of material provided for particular purposes, e.g. anchored hoses, power cables involving the use of a core or former internal to, and supporting, a stored package of material mobile or transportable attached to, or forming part of, mobile tools, machines or vehicles attached to, or forming part of a vehicle, e.g. truck, trailer, vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02G—INSTALLATION OF ELECTRIC CABLES OR LINES, OR OF COMBINED OPTICAL AND ELECTRIC CABLES OR LINES
    • H02G11/00—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts
    • H02G11/02—Arrangements of electric cables or lines between relatively-movable parts using take-up reel or drum
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0042—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction
    • H02J7/0045—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries characterised by the mechanical construction concerning the insertion or the connection of the batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2301/00—Handling processes for sheets or webs
    • B65H2301/50—Auxiliary process performed during handling process
    • B65H2301/51—Modifying a characteristic of handled material
    • B65H2301/514—Modifying physical properties
    • B65H2301/5144—Cooling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/34—Handled filamentary material electric cords or electric power cables
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/39—Other types of filamentary materials or special applications
    • B65H2701/3914—Irregular cross section, i.e. not circular
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/50—Storage means for webs, tapes, or filamentary material
    • B65H2701/52—Integration of elements inside the core or reel
    • B65H2701/528—Heating or cooling devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B7/00—Insulated conductors or cables characterised by their form
    • H01B7/42—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction
    • H01B7/421—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation
    • H01B7/426—Insulated conductors or cables characterised by their form with arrangements for heat dissipation or conduction for heat dissipation using cooling fins, ribs
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/12—Electric charging stations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/14—Plug-in electric vehicles

Definitions

  • the present description generally relates to electrical connection systems and, more particularly, to a cable connection system.
  • the present description applies more particularly to a cable connection system of a motor vehicle battery or the like to recharge.
  • the connection for charging a battery or a set of batteries for a motor vehicle to an electricity distribution system generally comprises a cable connected to a part to an electronic circuit managing the charge of the battery on the vehicle side and on the other hand to a power supply installation. Most often, the cable is located at the charging station. Most often, a cable having a plug at each end is connected, on the one hand, to the installation and, on the other hand, to the vehicle. Sometimes the cable is permanently connected to the vehicle. With the development of electric vehicles, we see appear solutions in which the cable is stored in the trunk of the motor vehicle. The user plugs both ends of the cable, respectively to the vehicle and to the charging station.
  • connection cable often tends to drag on the ground, which is particularly inconvenient and messy for the user.
  • WO-A-2004/062054 discloses an electrical cable storage device including a hub around which the cable is wound, the cable being provided with spacers.
  • EP-A-2432094 discloses an electrical charger in which a cable reel is equipped with a temperature sensor at the hub of the reel.
  • One embodiment aims to overcome all or part of the disadvantages of conventional systems for connecting a battery to a charging facility.
  • Another embodiment aims to propose solutions that do not require any modification or intervention on the installation supplying electrical energy.
  • an embodiment aims to provide an electric cable compatible with a wound operation.
  • Another embodiment of this first aspect aims to propose a cable winder.
  • Another embodiment of this first aspect aims to propose a solution optimizing the section of conductors to be used for the electric cable.
  • Another problem encountered with the charging of electric vehicles is related to the safety of the user against electrocutions, in particular due to the metal parts of the vehicle carcass.
  • the station checks the connection of the battery by means of control signals exchanged with it.
  • control signals exchanged with it Such a solution, however, is incompatible with the use of charging plugs in domestic installations that are not specifically provided for such a refill.
  • an embodiment aims to electrically secure a connection to a recharging installation and, in particular, to ensure that the connection includes a connection to the ground.
  • an embodiment aims at securing the use of domestic plugs for recharging a battery for electric vehicles.
  • an embodiment provides an electric cable winding device having a cylindrical hub, perforated surface and open at at least one of its ends, the cable having at least one conductor and an outer surface sheath of non-regular section.
  • projecting portions of the outer surface of the sheath define air circulation spaces between turns of the cable when the latter is wound.
  • the air circulation spaces are, over the entire length of the coiled cable, axial and radial.
  • the sheath comprises, at regular intervals, rings protruding from the outer surface.
  • the sheath comprises a portion, projecting from its outer face, defining a portion with non-contiguous turns coaxial with the cable.
  • the cable comprises at one of its ends, a plug incorporating at least one temperature sensor.
  • the cable comprises two grounding conductors, isolated from one another.
  • the device further comprises a fan blowing air in a direction approximately coaxial with the hub.
  • the device further comprises a drive element for rotating the hub.
  • the device further comprises a housing having at least one opening on the lower face.
  • One embodiment also provides a charging system for at least one battery for a motor vehicle, comprising an electrical connection device.
  • FIG. 1 very schematically represents an exemplary charging system for a battery of a motor vehicle and such a vehicle
  • FIG. 2 diagrammatically represents an embodiment of an equipment internal to the vehicle
  • Figure 3 is a partial perspective view of an embodiment of a cable according to the first aspect
  • Figure 4 is a partial perspective view of the cable of Figure 3 wound
  • Figure 5 is another partial perspective view of the cable of Figure 3 wound
  • Figure 6 is a partial perspective view of another embodiment of a cable according to the first aspect
  • Figure 7 is a schematic representation of an embodiment of an electric cable reel, equipped with an embodiment of a cable according to the first aspect
  • Figure 8 shows, very schematically, an embodiment of a connection plug and a cable according to the second aspect, associated with a ground connection detection circuit
  • Figure 9 shows a detail of the form of Figure 8;
  • Fig. 10 shows an embodiment of a temperature sensing device associated with a plug according to the third aspect;
  • FIG. 11 very schematically shows an embodiment of an electrical connection system using a plug of the type of that of FIG. 10.
  • Figure 1 shows, very schematically, an example of a charging system of a battery of a motor vehicle and such a vehicle.
  • An electric or hybrid vehicle V comprises one or more batteries 1 (BAT) intended to provide it with the energy necessary for its propulsion. These batteries are connected to one or more load management and control devices (chargers) 2 for controlling their charge when they are connected to an electricity supply installation 3.
  • BAT batteries 1
  • chargers load management and control devices
  • the installation 3 can be a public charging station of the service station type, a domestic installation (for example, at the vehicle user's home), etc.
  • batteries include generally a set of several batteries and all that will be described later applies regardless of the number of batteries that make up the “battery” of the vehicle, these batteries are usually recharged through a common device.
  • the battery In a so-called "fast charge” mode, the battery is charged under a current of several tens of amperes (for example, of the order of 150A).
  • the load is carried out from specific installations equipped with a suitable section cable and safety devices. The free end of the cable is then connected to a socket of the vehicle.
  • the battery is charged under a current of a few tens of amperes at most, typically under a current compatible with the use of plugs of a domestic installation. For example, in France, this amounts to being able to charge the battery from a socket called 16A.
  • the connection cable of the battery for charging is no longer necessarily at the charging station, but more and more often at the vehicle side. This causes, among other things, constraints in terms of congestion.
  • electric vehicles are usually provided with a cable "bulk", intended to be connected on the one hand to the vehicle and on the other hand to a power supply outlet.
  • a slow charge can last more than ten hours. It is necessary to facilitate the handling of the user while ensuring its comfort and safety.
  • the charger 2 is connected using a cable 4 provided at its end on the installation side 3 with a plug 5 intended to be engaged in a socket 7 of the installation.
  • the end of the cable 4 is either permanently connected to the charger (as shown) or is also connected via a plug.
  • FIG. 2 schematically represents an embodiment of an equipment inside the vehicle V.
  • a cable reel 6 to reduce the size of the latter.
  • One (fixed) end of the cable 4 is connected to the charger 2 (CTRL).
  • CTRL charger 2
  • the other end, which can be rolled out of the cable, is connected to plug 5.
  • Ventilated cable reels have already been proposed in an attempt to overcome this phenomenon in other domestic applications.
  • the solutions adopted in these applications can not be transposed to an application for recharging electric vehicle batteries, particularly because of the particular constraints of this application.
  • the equipment for example a garden tool
  • the user moves this equipment. Therefore, the complete unwinding of the cable is often necessary for reasons other than heating.
  • the cable is regularly moved and therefore does not remain in a pile. This is not the case of charging a vehicle that is stationary during charging, the length of the cable and its position therefore remain fixed throughout the recharge.
  • the solutions used for vacuum cleaners which consist of using a powerful fan, or the suction power of the vacuum cleaner itself (which is a depression of the order of 0.3 bar (3.10 ⁇ Pa )), at the level of the winder are not appropriate.
  • the fan when the fan is used in a vacuum cleaner (or a reel used to power a power tool), the engine of the vacuum cleaner or the tool is already making noise and the noise added by the fan is negligible.
  • this fan does not remain in operation when the vacuum cleaner or tool is not used.
  • a vehicle battery is recharged while the vehicle is not in use. The fact that the charger must remain plugged in the absence of the user and in domestic locations generates a strong constraint in terms of noise.
  • an electrical cable of particular structure is provided.
  • the internal structure of the cable comprises as many conductors as necessary, isolated from each other inside a sheath, in the manner of a conventional cable.
  • the outer surface of the sheath has a non-regular section.
  • the outer surface has projecting portions of a bottom or base.
  • the function of these projections, or irregularities, is to define air circulation spaces through the cable reel when the cable is wound on itself, or through sections of this cable superimposed (for example if the cable is laid in piles).
  • Figure 3 is a partial perspective view of an embodiment of a cable 4a according to the first aspect.
  • the cable 4a comprises three conductors 41 (for example of phase), 42 (for example of neutral) and 43 (for example of earth), individually isolated from each other, and then embedded in an insulating sheath 45a.
  • the sheath 45a comprises, in outer surface, preferably at regular intervals, gadroons or rings 452 creating irregularities in this outer surface. Between the rings, the outer surface of the sheath has an inner diameter (or diameter of the base of the sheath). The outer diameter of the rings (or height of the surface irregularities) defines, with respect to the internal diameter, intervals or spaces of air circulation.
  • the interval between the rings 452 and their external diameter, which determines the size of the air circulation spaces, depend on the application and, in particular, on the amount of heat to be discharged, which depends, among other things, on the section of the conductors. and the amperage to which they must be subjected.
  • Figure 4 is a partial perspective view in section of the cable 4a of Figure 3 wound.
  • Figure 5 is another partial perspective view of the cable 4a of Figure 3 wound.
  • Figure 6 is a partial perspective view of another embodiment of a cable 4b according to the first aspect.
  • the sheath 45b has a projecting portion 454 of its outer face defining a part with non-contiguous turns, wound coaxially around the cable.
  • the base of the sheath 45b also has the form of a winding, coaxial with the cable axis, non-contiguous turns.
  • the difference in diameter between the inner and outer diameters of the surface of the sheath 45b, and the non-contiguous turn pattern create air flow channels when the cable is wound. on itself, in the axial and radial directions of the winding.
  • the interval between the turns 454 and their outer diameter, which determines the size of the air circulation spaces, also depend on the application and in particular the amount of heat to be evacuated.
  • FIG. 6 illustrates a variation in the composition of the cable which here comprises four conductors 41, 42, 43 and 44. It may be a cable equipped with a control wire or pilot wire or a cable having two earth conductors 43 and 44, isolated from each other, as will be seen in connection with the third aspect which will be described later.
  • the number of drivers can vary.
  • the cable may include multiple pilot wires.
  • five conductors three phases, one neutral, one earth
  • six conductors three phases, one neutral, two earths
  • the assembly of the sheath 45 is made in one piece, for example by spinning plastics material.
  • the difference in thickness between the outer diameter, rings 452 or portion 454, and the diameter of the base of the cable 4a or 4b is greater than about 3 millimeters.
  • the interval between rings 452 or between turns of the portion 454 in the axial direction is greater than about 3 mm, preferably greater than about 1 cm. Such minimal dimensions promote the circulation of air by simple natural convection.
  • the internal diameter of the base sheath 45 ( 45a or 45b) is about 1 cm and the outer diameter of the rings 452 or the portion 454 is about 1.4 cm.
  • such a cable structure allows, for the same heating, the passage of a current of an intensity greater than that of a conventional cable when the cable is wound.
  • a cable 4 (4a or 4b) thus produced may, in a simplified embodiment, be used with a standard winder, the natural convection through the turns being sufficient to cool it.
  • Figure 7 is a schematic representation of an embodiment of a cable reel 6, equipped with an embodiment of a cable 4 according to the first aspect.
  • the winding device 6 comprises a cylindrical hub 62, openwork surface (openings 622) and open (opening 624) at at least one of its ends.
  • the role of the openings 622 and 624 is to improve the flow of air through the cable 4. The greater the number of openings, the better. We will therefore compromise with the desired mechanical strength for the hub 62.
  • the openings 622 have a diameter, or are within a diameter, greater than 3 millimeters. The inventors have indeed found that from a diameter of 3 mm, the air flow was improved.
  • the winder 6 further comprises a fan 64 blowing air inside the hub in a direction approximately coaxial with the hub (from the open end 624).
  • the hub is then open at one of its ends to force the pulsed air to pass through the openings 622, then to circulate through the cable 4 wound.
  • the air flow channels formed in the cable 4 participate in a power reduction of the fan.
  • the power of the fan should allow to force the circulation between contiguous coils of the coiled cable, which is in practice almost impossible and incompatible with low noise.
  • the resistance to the passage of air is low and the fan can be low power, so silent and less expensive.
  • ventilation can be provided by a fan providing an overpressure of a few mbar (10 2 Pa).
  • the reel 6 comprises a hub rotation drive member 66.
  • This is, for example, a spring device, arming automatically as the user unwinds the cable 4.
  • using a rewinding motor of the cable moved by the energy provided by the battery.
  • the reel 6 and its various components are housed in a housing 68 ( Figure 2), partially shown in Figure 7.
  • the housing prevents elements that block the operation of the reel.
  • the housing 68 comprises, in the lower part, one or more openings 682 serving to evacuate any impurities. accumulated around the cable and falling by gravity, or water if the cable 4 is wet when rewinding.
  • Figure 7 is schematic and functional, the practical embodiment of such a reel being within the reach of the skilled person from the functional indications given above.
  • FIG. 8 very schematically shows an embodiment of an electrical connection device 9 according to the second aspect. This involves, for example, connecting a battery charger 2 of a motor vehicle to a socket 7 of an electricity supply installation (not shown).
  • FIG. 9 is a partial perspective view of an embodiment of a female connector 53 of a plug 5b of the device of FIG. 8.
  • the cable 4 (for example, of the cable type 4b, FIG. 6) comprises two conductors 43 and 44 intended to be connected to the ground. These two conductors are individually connected to two distinct portions 533 and 534 of a connector 53 of the plug 5b.
  • the two parts 533 and 534 are not in electrical contact with each other as long as the plug is not engaged in a socket 7.
  • the parts 533 and 534 each constitute a sector of a female connector of cylindrical general shape ( Figure 9) for receiving a male connector 73 of a socket 7.
  • the plug 5b has a connector of less than the number of conductors of the cable 4b.
  • the receptacle 7 comprises two female connectors 71 and 72 intended for the connectors (males) 51 and 52 of the plug 5b, and a male connector 73.
  • the connectors 71 to 73 are connected to wires ( designated overall by a cable 76) of the electricity supply installation.
  • the earth connector 73 (dashed side plug 5b in Figure 8) electrically contacts the two parts 533 and 534 and thus connects the conductors 43 and 44.
  • the conductors 41 and 42 are connected to the charger itself, for example via a rectifier 23.
  • Two conductors 21 and 22 of the charger are connected to the terminals (positive (-) and negative (+)) of the battery 1.
  • One of the conductors 43 and 44 (for example the conductor 43) is connected directly to the mass M (metal frame) of the vehicle.
  • the other earth conductor 44 is also connected to the ground M, but via an electronic circuit 92 for checking electrical continuity between the conductors 43 and 44.
  • Battery side typically acting as a battery of traction, it is usually isolated.
  • the circuit 92 generates an alternating signal, preferably at a frequency different from that of the alternating voltage supplied by the electrical network, that it emits on the conductor 44 via a transformer 93.
  • the circuit 92 detects the impedance of the circuit by measuring the current and the voltage supplied.
  • continuity detection circuit embodiments may be provided to detect the grounding of at least one of the leads 43 or 44.
  • Another benefit is that all detection
  • the detection electronics is charger side. Thus, no intervention is necessary on the side of the electricity supply installation.
  • FIG. 8 The representation of Figure 8 is schematic and functional.
  • the practical achievements of a continuity detection circuit charger side 2, and a connector, female or male, adapted to establish the continuity between the two conductors 43 and 44 when there is a connector, male or female, grounding 83 a socket 7 are within the reach of the skilled person from the functional indications given above.
  • Fig. 10 shows an embodiment of a temperature sensing device associated with a plug 5a according to the third aspect.
  • FIG. 11 very schematically shows an embodiment of an electrical connection system using a plug 5a of the type of FIG. 10.
  • plug 5a has three connectors
  • the ends of the conductors 41, 42 and 43 of a cable 4 are connected (for example, welded, crimped or screwed) to the respective connectors 51 to 53.
  • the assembly is enclosed in an insulating housing 58.
  • Such a plug is intended for a socket 7 ( Figure 11) whose ground connector 73 (male) is protruding from the apparent face of the socket so that the earth is the first connected conductor.
  • the socket 7 is connected, by a cable 76, to a source of electricity supply (not shown), for example the distribution table of a domestic installation.
  • the cable 4 connected, at its other end, to the battery charger 2 of a vehicle is represented by means of a winder 6.
  • Plug 5a has at least one temperature sensor.
  • each connector 51, 52 conveying current in normal operation (phase and neutral) is equipped with a temperature sensor 81, respectively 82.
  • a temperature sensor 81 In an embodiment where a single sensor is provided, it is placed closer to the connectors, for example, halfway between the two connectors 51 and 52.
  • a simple realization of temperature sensors is to use negative temperature coefficient resistors (CTN).
  • the sensors 81 and 82 are connected to an electronic circuit 85 for interpreting the temperature and, for example, for comparing this temperature with a threshold.
  • the circuit 85 is integrated in the plug 5a and communicates with the battery charger (2, Figure 11).
  • the charger 2 takes into account the temperature detected to allow or interrupt the charging of the battery, or even to control the charging current taken from the installation so that the temperature of the socket 7 remains acceptable and safe.
  • the communication between the circuit 85 and the charger 2 can be carried out via one or more additional conductors 86 (pilot wires) provided in the cable 4.
  • this communication is effected by means of carrier current using the conductors 41 and 42 (the plug then comprising a transmitter / receiver per current carrier connected to the conductors 41 and 42 of the cable 4), which avoids a galvanic isolation of the circuit 85.
  • the circuit 85 controls at least one switch (not shown) integrated in the plug 5a and interposed on the conductor 41 or the conductor 42, which opens the electrical circuit if the temperature exceeds a predetermined threshold.
  • An advantage of the embodiments that have been described is that they make it possible to secure and make practical and comfortable the charging of a battery of an electric vehicle, including from a non-dedicated installation, for example a domestic installation.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif (8) enrouleur de câble électrique (4b) comportant un moyeu cylindrique (62), ajouré (622) en surface et ouvert (624) à au moins une de ses extrémités, le câble ayant au moins un conducteur (41, 42, 43, 44) et une gaine (45b) de surface externe de section non régulière.

Description

CABLE ELECTRIQUE ET ENROULEUR D 'UN TEL CABLE
La présente demande de brevet revendique la priorité de la demande de brevet français FR14/56066 qui sera considérée comme faisant partie intégrante de la présente description.
Domaine
La présente description concerne de façon générale les systèmes de raccordement électrique et, plus particulièrement, un système de raccordement par câble. La présente description s'applique plus particulièrement à un système de raccordement par câble d'une batterie de véhicule automobile ou similaire à recharger.
État de l'art antérieur
Le raccordement, pour sa recharge, d'une batterie ou d'un ensemble de batteries pour véhicule automobile à un système de distribution d'électricité (réseau de distribution électrique, panneaux photovoltaïques, etc.) comporte généralement un câble, raccordé d'une part à un circuit électronique gérant la charge de la batterie côté véhicule et d'autre part à une installation de fourniture d'énergie. Le plus souvent, le câble se trouve côté station de recharge. Le plus souvent, un câble ayant une fiche à chaque extrémité est branché, d'une part, à l'installation et, d'autre part, au véhicule. Parfois, le câble est relié à demeure au véhicule. Avec le développement des véhicules électriques, on voit apparaître des solutions dans lesquelles le câble est stocké dans le coffre du véhicule automobile. L'utilisateur branche les deux extrémités du câble, respectivement au véhicule et à la station de recharge .
Quelle que soit la solution adoptée, le câble de raccordement a souvent tendance à traîner au sol, ce qui est particulièrement mal commode et salissant pour l'utilisateur.
De plus, pour des raisons de sécurité, on doit garantir que la batterie soit raccordée à la terre lors de sa recharge. Cela engendre aujourd'hui le besoin de prises spécifiques dédiées à cette application.
Par ailleurs, les systèmes actuels ne sont pas adaptés à des recharges sur des réseaux domestiques, où les prises et circuits électriques utilisés ne sont pas dédiés à une telle recharge .
Le document WO-A-2004/062054 décrit un dispositif de stockage de câble électrique incluant un moyeu autour duquel le câble est enroulé, le câble étant pourvu d'espaceurs.
Le document EP-A-2432094 décrit un chargeur électrique dans lequel un enrouleur de câble est équipé d'un détecteur de température au niveau du moyeu de l'enrouleur.
Résumé
Un mode de réalisation vise à pallier tout ou partie des inconvénients des systèmes usuels de raccordement d'une batterie à une installation de recharge.
Un autre mode de réalisation vise à proposer des solutions ne nécessitant aucune modification ou intervention sur l'installation fournissant l'énergie électrique.
Une des contraintes liées à la recharge d'une batterie pour véhicule automobile est que le courant de charge est susceptible d'engendrer un échauffement du câble de recharge. Sauf à prévoir des sections de conducteurs incompatibles avec des contraintes économiques et d'encombrement, l'utilisation d'enrou- leurs de câble est proscrite, les techniques usuelles d'enrouleurs ventilés n'étant pas compatibles avec les besoins d'une charge de batterie pour véhicule automobile.
Selon un premier aspect, un mode réalisation vise à proposer un câble électrique compatible avec un fonctionnement enroulé.
Un autre mode de réalisation de ce premier aspect vise à proposer un enrouleur de câble.
Un autre mode de réalisation de ce premier aspect vise à proposer une solution optimisant la section des conducteurs devant être utilisée pour le câble électrique.
Un autre problème rencontré avec la recharge de véhicules électriques est lié à la sécurité de l'utilisateur contre des électrocutions, en particulier en raison des parties métalliques de la carcasse du véhicule.
Dans une installation dédiée, de type station de recharge, la station vérifie la connexion de la batterie au moyen de signaux de commandes échangés avec celle-ci. Une telle solution est toutefois incompatible avec l'utilisation de prises de rechargement dans des installations domestiques qui ne sont pas spécifiquement prévues pour une telle recharge.
Selon un deuxième aspect, un mode de réalisation vise à sécuriser, du point de vue électrique, un raccordement à une installation de recharge et, en particulier, à s'assurer que le raccordement inclut une connexion à la terre .
Lors d'une recharge d'un véhicule automobile et, plus particulièrement en utilisant une installation non spécifiquement prévue pour une telle recharge, on assiste parfois à un échauffement de la prise sur laquelle est branché le chargeur, côté installation électrique. Un tel problème ne se pose généralement pas dans des stations de recharge dédiées qui sont dimensionnées pour fournir le courant requis. Toutefois, lorsqu'un utilisateur est supposé recharger son véhicule à domicile (sur une prise standard), la nature et la capacité de l'installation électrique ne peuvent être garanties, et il se produit parfois des échauffements dangereux au niveau des raccordements. Des détecteurs de température sont parfois prévus au niveau de la batterie pour contrôler sa charge, voire au niveau de l'installation dédiée d'une station-service. Toutefois, de telles solutions sont incompatibles avec un besoin de raccordement sur des installations domestiques.
Selon un troisième aspect, un mode de réalisation vise à sécuriser l'utilisation de prises domestiques pour le rechargement d'une batterie pour véhicules électriques.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif enrouleur de câble électrique comportant un moyeu cylindrique, ajouré en surface et ouvert à au moins une de ses extrémités, le câble ayant au moins un conducteur et une gaine de surface externe de section non régulière.
Selon un mode de réalisation, des parties saillantes de la surface externe de la gaine définissent des espaces de circulation d'air entre des spires du câble lorsque celui-ci est enroulé .
Selon un mode de réalisation, les espaces de circulation d'air sont, sur toute la longueur du câble enroulé, axiaux et radiaux .
Selon un mode de réalisation, la gaine comporte, à intervalles réguliers, des anneaux saillants de la surface externe .
Selon un mode de réalisation, la gaine comporte une portion, saillante de sa face externe, définissant une portion à spires non jointives coaxiales au câble.
Selon un mode de réalisation, le câble comporte à une de ses extrémités, une fiche intégrant au moins un capteur de température .
Selon un mode de réalisation, le câble comporte deux conducteurs de raccordement à la terre, isolés l'un de l'autre.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte en outre un ventilateur soufflant de l'air dans une direction approximativement coaxiale au moyeu. Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte en outre un élément d' entraînement en rotation du moyeu.
Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte en outre un boîtier comportant au moins une ouverture en face inférieure.
Un mode de réalisation prévoit également un système de charge d'au moins une batterie pour véhicule automobile, comportant un dispositif de raccordement électrique.
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles :
la figure 1 représente, de façon très schématique, un exemple de système de charge d'une batterie d'un véhicule automobile et un tel véhicule ;
la figure 2 représente schématiquement un mode réalisation d'un équipement interne au véhicule ;
la figure 3 est une vue partielle en perspective d'un mode de réalisation d'un câble selon le premier aspect ;
la figure 4 est une vue partielle en perspective du câble de la figure 3 enroulé ;
la figure 5 est une autre vue partielle en perspective du câble de la figure 3 enroulé ;
la figure 6 est une vue partielle en perspective d'un autre mode de réalisation d'un câble selon le premier aspect ;
la figure 7 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un enrouleur de câble électrique, équipé d'un mode de réalisation d'un câble selon le premier aspect ;
la figure 8 représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'une fiche de raccordement et d'un câble selon le deuxième aspect, associé à un circuit de détection de raccordement à la terre ;
la figure 9 représente un détail de la fiche de la figure 8 ; la figure 10 représente un mode de réalisation d'un dispositif de détection de température, associé à une fiche selon le troisième aspect ; et
la figure 11 représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un système de raccordement électrique utilisant une fiche du type de celle de la figure 10.
Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Par soucis de clarté, seuls les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, la réalisation d'une batterie n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les batteries usuelles. De plus, la réalisation d'un chargeur de batterie n'a pas été détaillée autrement que pour les besoins de la présente description, les modes de réalisation décrits étant, pour le reste, là encore compatibles avec les chargeurs usuels. En outre, pour faciliter la compréhension, les figures ne sont pas à l'échelle. Sauf précision contraire, les expressions « approximativement », « sensiblement » et, « de l'ordre de », signifient à 10% près, de préférence à 5% près.
La figure 1 représente, de façon très schématique, un exemple de système de charge d'une batterie d'un véhicule automobile et un tel véhicule.
Un véhicule électrique ou hybride V comporte une ou plusieurs batteries 1 (BAT) destinées à lui fournir l'énergie nécessaire à sa propulsion. Ces batteries sont reliées à un ou plusieurs dispositifs 2 de gestion de charge et de commande (chargeurs) destinés à contrôler leur charge lorsqu'elles sont branchées à une installation 3 de fourniture d'électricité.
L'installation 3 peut être une borne de recharge publique de type station-service, une installation domestique (par exemple, au domicile de l'utilisateur du véhicule), etc.
Dans la description qui suit, on fera pour simplifier référence à « une » batterie. Toutefois, les véhicules comportent généralement un ensemble de plusieurs batteries et tout ce qui sera décrit par la suite s'applique quel que soit le nombre de batteries qui compose « la » batterie du véhicule, ces batteries étant généralement rechargées par le biais d'un dispositif commun.
On distingue essentiellement deux modes de charge d'une batterie pour véhicule automobile.
Dans un mode dit de « charge rapide », la batterie est chargée sous un courant de plusieurs dizaines d'ampères (par exemple, de l'ordre de 150A) . Dans ce cas, la charge d'effectué à partir d'installations spécifiques équipées d'un câble de section adaptée et de dispositifs de sécurité. L'extrémité libre du câble est alors branchée à une prise du véhicule.
Le développement des véhicules électriques, la durée nécessaire à la recharge de leur batterie (par rapport à la rapidité d'un plein d'essence) et l'autonomie dont ils disposent, engendrent un besoin de multiplier les points de recharge possibles. En particulier, on souhaite pouvoir raccorder un chargeur de batterie à une prise standard d'une installation domestique .
On a alors recours à un mode dit de « charge lente » dont se préoccupe plus particulièrement les modes de réalisation qui vont être décrits . La batterie est chargée sous un courant de quelques dizaines d'ampères tout au plus, typiquement sous un courant compatible avec l'utilisation de prises d'une installation domestique. Par exemple, en France, cela revient à pouvoir charger la batterie à partir d'une prise dite 16A. Le câble de raccordement de la batterie pour recharge n' est plus nécessairement côté station de recharge, mais de plus en plus souvent côté véhicule. Cela engendre, entre autres, des contraintes en termes d'encombrement. Aujourd'hui, les véhicules électriques sont généralement fournis avec un câble « en vrac », destiné à être raccordé d'une part au véhicule et d'autre part à une prise de fourniture d'électricité. Une charge lente peut durer plus de dix heures. Il convient de faciliter les manipulations de l'utilisateur tout en garantissant son confort et sa sécurité.
Par ailleurs, le fait que la batterie soit susceptible d' être rechargée à d' autres endroits que des stations dédiées conduit à ce qu'on puisse souhaiter équiper le véhicule d'une longueur de câble plus importante.
En outre, le besoin de recharger la batterie à partir d'installations domestiques qui ne sont pas nécessairement prévues pour cela engendre de nombreuses autres contraintes.
Parmi ces contraintes, on notera :
- le besoin d'un raccordement fiable à la terre pour des questions de sécurité, notamment, en raison de la carcasse métallique du véhicule qui peut, en cas de défaut d'isolement du véhicule pendant la charge de la batterie, être porté à un potentiel susceptible de constituer un danger ;
- l'intensité prélevée par la charge de la batterie de façon continue, pendant une durée relativement longue (typiquement plusieurs heures) par rapport aux durées de connexion des équipements domestiques, qui peut engendrer un échauffement des prises et des câbles ;
le caractère inexpérimenté de l'utilisateur du véhicule en matière de contraintes électriques ;
- l'impossibilité de modifier toutes les installations électriques existantes pour les munir d'équipements de test et de sécurité ;
- le besoin de pouvoir charger un véhicule dans des endroits différents (par exemple des pays différentes) où les installations ne disposent pas nécessairement des mêmes critères de sécurité.
Il serait souhaitable de disposer de solutions tenant compte de tout ou partie de ces contraintes .
Dans l'exemple de la figure 1, le raccordement du chargeur 2 s'effectue à l'aide d'un câble 4 muni, à son extrémité côté installation 3, d'une fiche 5 destinée à être engagée dans une prise 7 de l'installation. Côté chargeur 2, l'extrémité du câble 4 est soit raccordée à demeure au chargeur (cas représenté) , soit connectée également par l'intermédiaire d'une fiche.
La figure 2 représente schématiquement un mode réalisation d'un équipement interne au véhicule V.
Selon ce mode de réalisation, on prévoit, côté véhicule, un enrouleur 6 de câble 4 permettant de réduire l'encombrement de ce dernier. Une extrémité (fixe) du câble 4 est reliée au chargeur 2 (CTRL) . L'autre extrémité, déroulable du câble, est reliée à la fiche 5.
En raison des intensités mises en jeu lors de la recharge d'une batterie de véhicule, un câble usuel ne peut être utilisé alors qu'il est enroulé. En effet, le câble va chauffer et sa chaleur ne pourra pas être dissipée, d'où des risques de fusion, voire d'incendie. Il faudrait alors soit contraindre l'utilisateur à dérouler complètement le câble pour la recharge, soit surdimensionner le câble en section afin d'éviter qu'il ne chauffe trop. Dans le premier cas, le câble va traîner au sol et se salir, ce qui est particulièrement gênant lors de recharge dans des endroits qui ne sont pas propres. De plus, l'utilisateur risque de ne pas respecter cette contrainte, ce qui comporte des risques. Dans le second cas, cela conduit à augmenter le coût du câble de manière irréaliste et à augmenter son encombrement.
On a déjà proposé des enrouleurs de câble ventilés pour tenter de pallier ce phénomène dans d'autres applications domestiques. Toutefois, les solutions adoptées dans ces applications ne sont pas transposables à une application à la recharge de batteries de véhicule électrique, notamment en raison des contraintes particulières de cette application.
En particulier, dans la plupart des applications électriques dans lesquelles l'équipement (par exemple un outil de jardin) risque de rester branché suffisamment longtemps pour engendrer un échauffement du câble, l'utilisateur déplace cet équipement. Par conséquent, le déroulement complet du câble est souvent nécessaire pour d'autres raison que l' échauffement . De plus, le câble est régulièrement déplacé et ne reste donc pas en tas. Ce n'est pas le cas de la recharge d'un véhicule qui est immobile lors de la recharge, la longueur du câble et sa position restent donc fixes pendant toute la recharge.
Par ailleurs, les solutions utilisées pour les aspirateurs, qui consistent à utiliser un puissant ventilateur, ou la puissance de l'aspiration de l'aspirateur lui-même (qui est une dépression de l'ordre de 0,3 bar (3.10^ Pa) ) , au niveau de l'enrouleur ne sont pas appropriées. En effet, lorsque le ventilateur est utilisé dans un aspirateur (ou un enrouleur servant à alimenter un outil électrique) , le moteur de l'aspirateur ou de l'outil fait déjà du bruit et le bruit ajouté par le ventilateur est donc négligeable. De plus, ce ventilateur ne reste pas en fonction lorsque l'aspirateur ou l'outil n'est pas utilisé. Or, une batterie de véhicule est rechargée alors que le véhicule n'est pas utilisé. Le fait que le chargeur doive rester branché en l'absence de l'utilisateur et dans des endroits domestiques engendre une contrainte forte en termes de bruit.
Selon un premier aspect, on prévoit un câble électrique de structure particulière. La structure interne du câble comporte autant de conducteurs que nécessaire, isolés les uns des autres à l'intérieur d'une gaine, à la manière d'un câble usuel. Toutefois, la surface externe de la gaine présente une section non régulière.
En d'autres termes, la surface externe présente des parties saillantes d'un fond ou base. La fonction de ces parties saillantes, ou de ces irrégularités, est de définir des espaces de circulation d' air à travers la bobine de câble lorsque le câble est enroulé sur lui-même, ou à travers des tronçons de ce câble superposés (par exemple si le câble est posé en tas) .
La figure 3 est une vue partielle en perspective d'un mode de réalisation d'un câble 4a selon le premier aspect.
Par exemple, le câble 4a comporte trois conducteurs 41 (par exemple de phase) , 42 (par exemple de neutre) et 43 (par exemple de terre) , individuellement isolés les uns des autres, puis noyés dans une gaine isolante 45a. La gaine 45a comporte, en surface externe, de préférence à intervalles réguliers, des godrons ou anneaux 452 créant des irrégularités dans cette surface externe. Entre les anneaux, la surface externe de la gaine présente un diamètre interne (ou diamètre de la base de la gaine) . Le diamètre externe des anneaux (ou hauteur des irrégularités de surface) définit, par rapport au diamètre interne, des intervalles ou espaces de circulation d'air.
L' intervalle entre les anneaux 452 et leur diamètre externe, conditionnant la taille des espaces de circulation d'air, dépendent de l'application et, notamment, de la quantité de chaleur à évacuer qui dépend, entre autres, de la section des conducteurs et de l'ampérage auquel ils doivent être soumis.
La figure 4 est une vue partielle en perspective et en coupe du câble 4a de la figure 3 enroulé.
La figure 5 est une autre vue partielle en perspective du câble 4a de la figure 3 enroulé.
Pour simplifier, seule la surface externe de la gaine 45a a été illustrée aux figures 4 et 5.
Ces deux figures montrent que, lorsque le câble 4a est enroulé sur lui-même, les anneaux 452 écartent la base de la gaine des différents tronçons qui se superposent, créant ainsi des espaces de circulation d'air. De plus, en raison de l'enroulement, le diamètre des spires de la bobine varie d'un tour à l'autre de sorte que peu d'anneaux 452 se retrouvent les uns en face des autres. Par ailleurs, y compris dans la direction axiale de la bobine, l'enroulement fait que les anneaux 452 ont très peu de risque de se trouver alignés sur plusieurs spires. Par conséquent, les canaux de circulation d'air suivent des tracés, à la fois dans la direction radiale et dans la direction axiale de l'enroulement.
La figure 6 est une vue partielle en perspective d'un autre mode de réalisation d'un câble 4b selon le premier aspect.
Selon ce mode de réalisation, la gaine 45b comporte une portion saillante 454 de sa face externe définissant une partie à spires non jointives, enroulée de façon coaxiale autour du câble. Ainsi, on retrouve entre les spires non jointives de la portion 454, une base de diamètre inférieur au diamètre externe de la portion 454. La base de la gaine 45b a donc également la forme d'un enroulement, coaxial à l'axe au câble, de spires non jointives. Comme dans le mode de réalisation de la figure 3, la différence de diamètre entre les diamètres interne et externe de la surface de la gaine 45b, et le tracé à spires non jointives, créent des canaux de circulation d' air lorsque le câble est enroulé sur lui-même, dans les directions axiale et radiale de 1' enroulement .
L'intervalle entre les spires 454 et leur diamètre externe, conditionnant la taille des espaces de circulation d'air, dépendent là aussi de l'application et notamment de la quantité de chaleur à évacuer.
La réalisation de la figure 6 illustre une variante au niveau de la composition du câble qui comporte ici quatre conducteurs 41, 42, 43 et 44. Il peut s'agir d'un câble équipé d'un fil de commande ou fil pilote ou d'un câble ayant deux conducteurs de terre 43 et 44, isolés l'un de l'autre, comme on le verra en relation avec le troisième aspect qui sera décrit ultérieurement.
D' autres formes d' irrégularités de surface pourront être prévues, pourvu qu'elles définissent, pour le câble enroulé, des canaux de circulation d' air dans les directions axiale et radiale de l' enroulement .
De plus, le nombre de conducteurs peut varier. Par exemple, le câble peut inclure plusieurs fils pilote. Selon un autre exemple, pour un câble destiné à un raccordement triphasé, on pourra prévoir 5 conducteurs (3 phases, 1 neutre, 1 terre) ou 6 conducteurs (3 phases, 1 neutre, 2 terres) .
De préférence, l'ensemble de la gaine 45 est réalisé d'une seule pièce, par exemple par filage de matière plastique.
De préférence, la différence d'épaisseur entre le diamètre externe, des anneaux 452 ou de la portion 454, et le diamètre de la base du câble 4a ou 4b est supérieure à environ 3 millimètres. De même, l'intervalle entre anneaux 452 ou entre spires de la portion 454 dans la direction axiale est supérieure à environ 3 mm, de préférence supérieure à environ 1 cm. De telles dimensions minimales favorisent la circulation d'air par simple convection naturelle.
A titre d'exemple particulier de réalisation, pour un câble 4 dont les conducteurs 41 à 43, ou 41 à 44, sont en cuivre et ont une section d'environ 2,5 mm2, le diamètre interne de la base la gaine 45 (45a ou 45b) est d'environ 1 cm et le diamètre externe des anneaux 452 ou de la portion 454 est d'environ 1,4 cm.
Les représentations des figures 3 à 6 sont schématiques et fonctionnelles. La réalisation pratique de tels câbles est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus, en utilisant pour le reste des techniques usuelles de fabrication de câbles et en fonction de l'ampérage auquel est destiné le câble et de la section des conducteurs .
Pour une section de conducteurs donnée, une telle structure de câble permet, pour un même échauffement, le passage d'un courant d'une intensité supérieure à celle d'un câble usuel quand le câble est enroulé.
Un câble 4 (4a ou 4b) ainsi réalisé peut, dans un mode de réalisation simplifié, être utilisé avec un enrouleur standard, la convection naturelle à travers les spires pouvant suffire à le refroidir.
Toutefois, selon un mode de réalisation préféré, on prévoit d'associer ce câble 4 à un enrouleur spécifique.
La figure 7 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un enrouleur 6 de câble électrique, équipé d'un mode de réalisation d'un câble 4 selon le premier aspect.
Selon ce mode de réalisation le dispositif enrouleur 6 comporte un moyeu cylindrique 62, ajouré en surface (ouvertures 622) et ouvert (ouverture 624) à au moins une de ses extrémités. Le rôle des ouvertures 622 et 624 est d'améliorer la circulation d' air à travers le câble 4. Plus le nombre d' ouvertures est important, mieux c'est. On effectuera donc un compromis avec la résistance mécanique souhaitée pour le moyeu 62. De préférence, les ouvertures 622 ont un diamètre, ou s'inscrivent dans un diamètre, supérieur à 3 millimètres. Les inventeurs ont en effet constaté qu'à partir d'un diamètre de 3 mm, la circulation d'air était améliorée.
De préférence, l'enrouleur 6 comporte en outre un ventilateur 64 soufflant de l'air à l'intérieur du moyeu dans une direction approximativement coaxiale au moyeu (depuis l'extrémité ouverte 624) . De préférence, le moyeu n'est alors ouvert qu'à une de ses extrémités pour forcer l'air puisé à passer par les ouvertures 622, puis à circuler à travers le câble 4 enroulé. Une différence importante par rapport aux enrouleurs usuels est que les canaux de circulation d'air, ménagés dans le câble 4, participent à une réduction de puissance du ventilateur. En effet, avec un enrouleur usuel, la puissance du ventilateur devrait permettre de forcer la circulation entre des spires jointives du câble enroulé, ce qui est en pratique quasi-impossible et incompatible avec un faible bruit. Ici, grâce aux canaux de circulation d'air, la résistance au passage de l'air est faible et le ventilateur peut être de faible puissance, donc silencieux et moins onéreux. Par exemple, la ventilation peut être assurée par un ventilateur assurant une surpression de quelques mbar (102 Pa) .
Optionnellement, l'enrouleur 6 comporte un élément 66 d' entraînement en rotation du moyeu. Il s'agit, par exemple, d'un dispositif à ressort, s' armant automatiquement au fur et à mesure que l'utilisateur déroule le câble 4. Selon un autre exemple, on utilise un moteur de rembobinage du câble, mu par l'énergie fournie par la batterie.
De préférence, l'enrouleur 6 et ses différents constituants sont logés dans un boîtier 68 (figure 2) , représenté partiellement en figure 7. Le boîtier évite que des éléments viennent bloquer le fonctionnement de l'enrouleur. De préférence, le boîtier 68 comporte, en partie basse, une ou plusieurs ouvertures 682 servant à évacuer d'éventuelles impuretés accumulées autour du câble et qui tombent par gravité, ou de l'eau si le câble 4 est mouillé lors de son rembobinage.
La représentation de la figure 7 est schématique et fonctionnelle, la réalisation pratique d'un tel enrouleur étant à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.
La figure 8 représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un dispositif 9 de raccordement électrique selon le deuxième aspect. Il s'agit, par exemple, de raccorder un chargeur 2 de batterie 1 de véhicule automobile à une prise 7 d'une installation de fourniture d'électricité (non représentée) .
La figure 9 est une vue partielle en perspective d'un mode de réalisation d'un connecteur femelle 53 d'une fiche 5b du dispositif de la figure 8.
Le câble 4 (par exemple, du type du câble 4b, figure 6) , comporte deux conducteurs 43 et 44 destinés à être raccordés à la terre. Ces deux conducteurs sont reliés individuellement à deux parties 533 et 534 distinctes d'un connecteur 53 de la fiche 5b. Les deux parties 533 et 534 ne sont pas en contact électrique l'une avec l'autre tant que la fiche n'est pas engagée dans une prise 7. Par exemple, les parties 533 et 534 constituent chacun un secteur d'un connecteur femelle de forme générale cylindrique (figure 9), destiné à recevoir un connecteur mâle 73 d'une prise 7. Ainsi, la fiche 5b a un connecteur de moins que le nombre de conducteurs du câble 4b.
Dans l'exemple de la figure 8, la prise 7 comporte deux connecteurs femelles 71 et 72 destinés aux connecteurs (mâles) 51 et 52 de la fiche 5b, et un connecteur mâle 73. Les connecteurs 71 à 73 sont raccordés à des fils (désignés globalement par un câble 76) de l'installation de fourniture d'électricité.
Lorsque la fiche 5b est engagée dans la prise 7, le connecteur de terre 73 (en pointillés côté fiche 5b en figure 8) contacte électriquement les deux parties 533 et 534 et connecte donc les conducteurs 43 et 44. A l'autre extrémité du câble 4b, par exemple au niveau du chargeur 2 de batterie 1, les conducteurs 41 et 42 sont connectés au chargeur proprement dit, par exemple par l'intermédiaire d'un redresseur 23. Deux conducteurs 21 et 22 du chargeur sont reliés aux bornes (positive (-) et négative (+) ) de la batterie 1. Un des conducteurs 43 et 44 (par exemple le conducteur 43) est relié directement à la masse M (carcasse métallique) du véhicule. L'autre conducteur 44 de terre est également relié à la masse M, mais par l'intermédiaire d'un circuit électronique 92 de vérification de continuité électrique entre les conducteurs 43 et 44. Côté batterie, s' agissant typiquement d'une batterie de traction, celle-ci est généralement isolée .
Par exemple, le circuit 92 génère un signal alternatif, de préférence à une fréquence différente de celle de la tension alternative fournie par le réseau électrique, qu'il émet sur le conducteur 44 via un transformateur 93. Le circuit 92 détecte l'impédance du circuit par la mesure du courant et de la tension fournie .
En l'absence de continuité électrique assurée par une prise 7, le circuit est ouvert et l'impédance est de forte valeur, le courant est proche de zéro. Quand la continuité est assurée, un courant circule et l'impédance est faible.
D'autres réalisations de circuit de détection de continuité peuvent être prévus pour détecter la liaison à la terre d'au moins un des conducteurs 43 ou 44.
Un avantage de la solution décrite en relation avec les figures 8 et 9 est qu'elle est compatible avec des prises 7 standard d'installations domestiques existantes.
Un autre avantage est que toute la détection
(l'électronique de détection) est côté chargeur. Ainsi, aucune intervention n' est nécessaire côté installation de fourniture d' électricité .
La représentation de la figure 8 est schématique et fonctionnelle. En particulier, les réalisations pratiques d'un circuit de détection de continuité côté chargeur 2, et d'un connecteur, femelle ou mâle, adapté à établir la continuité entre les deux conducteurs 43 et 44 lors de la présence d'un connecteur, mâle ou femelle, de mise à la terre 83 d'une prise 7, sont à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.
De plus, bien que l'on ait décrit un exemple dans lequel une extrémité du câble est raccordée à demeure au chargeur 2, on pourra prévoir un câble dont les deux extrémités sont équipées d'une fiche 5b, voire un câble dont une extrémité est équipée d'une fiche 5b et dont l'autre extrémité est équipée d'une prise 7. En outre, bien qu'une application à la charge de véhicule automobile constitue une application où un tel dispositif de raccordement électrique présente de nombreux avantage, ce dispositif pourra être utilisé dans d'autres applications où l'on souhaite vérifier un raccordement à la terre.
La figure 10 représente un mode de réalisation d'un dispositif de détection de température associé à une fiche 5a selon le troisième aspect.
La figure 11 représente, de façon très schématique, un mode de réalisation d'un système de raccordement électrique utilisant une fiche 5a du type de celle de la figure 10.
Dans l'exemple de la figure 10, on suppose une fiche dite 2P+T, c'est-à-dire à trois conducteurs (phase, neutre et terre) . De façon usuelle, la fiche 5a comporte, trois connecteurs
51, 52 et 53 de formes et positions différentes selon les normes en vigueur dans les différents pays. Ici, on suppose une fiche 5a dont les deux connecteurs 51 et 52 véhiculant le courant sont saillants d'une face avant 55 de la fiche (connecteurs mâles) et dont le connecteur 53 de terre 6 est en retrait de cette face avant (connecteur femelle) .
A l'intérieur de la fiche 5a, les extrémités des conducteurs 41, 42 et 43 d'un câble 4 (par exemple le câble 4a de la figure 3) sont raccordées (par exemple, soudées, serties ou vissées) aux connecteurs respectifs 51 à 53. L'ensemble est enfermé dans un boîtier isolant 58.
Une telle fiche est destinée à une prise 7 (figure 11) dont le connecteur de terre 73 (mâle) est en saillie de la face apparente de la prise afin que la terre soit le premier conducteur raccordé. La prise 7 est raccordée, par un câble 76, à une source de fourniture d'électricité (non représentée), par exemple le tableau de répartition d'une installation domestique.
Dans l'exemple de la figure 11, on a représenté le câble 4 relié, par son autre extrémité, au chargeur 2 de batterie d'un véhicule par l'intermédiaire d'un enrouleur 6.
La fiche 5a comporte au moins un capteur de température. Dans le mode de réalisation préféré représenté en figure 10, chaque connecteur 51, 52, véhiculant du courant en fonctionnement normal (phase et neutre) est équipé d'un capteur de température 81, respectivement 82. Dans un mode de réalisation où un seul capteur est prévu, celui-ci est placé au plus près des connecteurs, par exemple, à mi-distance entre les deux connecteurs 51 et 52. Une réalisation simple de capteurs de température consiste à utiliser des résistances à coefficient de température négatif (CTN) . Les capteurs 81 et 82 sont reliés à un circuit électronique 85 d'interprétation de la température et, par exemple, de comparaison de cette température à un seuil.
De préférence, le circuit 85 est intégré à la fiche 5a et communique avec le chargeur de batterie (2, figure 11) . Le chargeur 2 tient compte de la température détectée pour autoriser ou interrompre la charge de la batterie, voire pour asservir le courant de charge prélevé sur l'installation afin que la température de la prise 7 reste acceptable et sans danger.
La communication entre le circuit 85 et le chargeur 2 peut s'effectuer par l'intermédiaire d'un ou de plusieurs conducteurs 86 additionnels (fils pilotes) prévus dans le câble 4. Selon un autre mode de réalisation, cette communication s'effectue par courant porteur en utilisant les conducteurs 41 et 42 (la fiche comportant alors un émetteur/récepteur par courant porteur connecté aux conducteurs 41 et 42 du câble 4), ce qui évite une isolation galvanique du circuit 85. En variante, le circuit 85 commande au moins un commutateur (non représenté) intégré à la fiche 5a et intercalé sur le conducteur 41 ou le conducteur 42, qui ouvre le circuit électrique si la température dépasse un seuil prédéterminé.
Le fait de procéder à la détection de la température au niveau de la fiche 5a permet de détecter indirectement un excès de température au niveau de la prise 7 dans laquelle la fiche est branchée. Ainsi, lorsque la fiche 5a est banchée sur une installation domestique, on peut détecter une élévation de température qui se produirait au niveau de la prise 7 de l'installation. Cela permet de détecter un éventuel défaut dans l'installation en termes de puissance acceptée par les conducteurs 76 de cette installation ou de la prise électrique 7 dans laquelle est branchée la fiche 5a. Un tel avantage est particulièrement intéressant dans l'application à la recharge de véhicules électriques dans la mesure où, compte tenu de la forte intensité demandée pour la prise et de la durée du branchement, le risque d' échauffement n'est pas négligeable.
La représentation des figures 10 et 11 est schématique et fonctionnelle. La réalisation pratique d'une telle fiche équipée d'un détecteur de température est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci- dessus. En particulier, la détermination du seuil de température
(par exemple, entre 50 et 80°) dépend de l'application.
Un avantage des modes de réalisation qui ont été décrits est qu'ils permettent de sécuriser et de rendre pratique et confortable la recharge d'une batterie d'un véhicule électrique, y compris à partir d'une installation non dédiée, par exemple, une installation domestique.
Divers modes de réalisation ont été décrits. Diverses variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, les divers modes de réalisation et variantes décrits sont combinables lorsqu'ils n'ont pas été présentés comme alternatifs .
En outre, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation qui ont été décrits est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus.
Enfin, bien que les divers modes de réalisation aient été exposé en relation avec une application préférée à la recharge d'une batterie de véhicule automobile où ils apportent un maximum d'avantages, ils s'appliquent plus généralement à d'autres applications dans lesquelles on rencontre tout ou partie de mêmes problèmes .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (8) enrouleur de câble électrique (4, 4a, 4b) comportant un moyeu cylindrique (62), ajouré (622) en surface et ouvert (624) à au moins une de ses extrémités, le câble ayant au moins un conducteur (41, 42, 43, 44) et une gaine (45, 45a, 45b) de surface externe de section non régulière.
2. Dispositif selon la revendication 1, comportant en outre un ventilateur (64) soufflant de l'air dans une direction approximativement coaxiale au moyeu (62) .
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, dans lequel des parties saillantes (452, 454) de la surface externe de la gaine (45a, 45b) définissent des espaces de circulation d'air entre des spires du câble lorsque celui-ci est enroulé.
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les espaces de circulation d'air sont, sur toute la longueur du câble enroulé, axiaux et radiaux.
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la gaine (45a) comporte, à intervalles réguliers, des anneaux (452) saillants de la surface externe.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel la gaine (45b) comporte une portion (454) , saillante de sa face externe, définissant une portion à spires non jointives coaxiales au câble (4b) .
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comportant à une de ses extrémités, une fiche (5a) intégrant au moins un capteur de température (81, 82) .
8. Dispositif (4b) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comportant deux conducteurs (43, 44) de raccordement à la terre, isolés l'un de l'autre.
9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant en outre un élément (66) d' entraînement en rotation du moyeu (62) .
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, comportant en outre un boîtier (68) comportant au moins une ouverture (682) en face inférieure.
11. Système de charge d'au moins une batterie (1) pour véhicule automobile (V) , comportant un dispositif (8) selon l'une quelconque des revendications 1 à 10.
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