Note: Descriptions are shown in the official language in which they were submitted.
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Système de connexion pour cartes de protection d'un
système de distribution et rack intégrant ledit système.
L'invention a pour domaine technique les systèmes de
connexion électrique à forts et faibles courant, et plus particulièrement
de tels systèmes de connexion électrique pour systèmes de distribution
électrique d'aéronef.
Un aéronef possède en général un système électrique
comprenant notamment un système de distribution primaire d'énergie
électrique et un système de distribution secondaire. Ce système de
distribution secondaire permet distribuer la puissance électrique et de
protéger les lignes de distribution entre des équipements alimentés et
des sources internes, par exemple des générateurs ou des batteries, ou
des sources externes, telles que des groupes de parc.
Le système de distribution secondaire comprend plusieurs
cartes électroniques, notamment des cartes de communication et calcul
(E1)MU) et des cartes de protection (SSPC) disposées dans un ou
plusieurs racks munis d'une carte mère, alimentant et reliant les cartes
de communication et calcul et les cartes de protection.
Une carte de protection est munie d'un connecteur d'entrée 1,
d'un connecteur de sortie 2 et d'un connecteur de servitude 3
permettant de fournir l'alimentation et d'échanger des données entre
d'une part un microprocesseur 5 et un organe de puissance 4 et,
d'autre part, le reste du système, notamment l'alimentation primaire 7,
les charges 8, et, via la carte mère 6, l'alimentation de la carte 9, des
entrées discrètes 10 et des bus 11 avion ou interne. Dans l'état de
l'art, on connait un connecteur conventionnel de carte à circuit
imprimé tel qu'illustré sur la figure 1 comprenant les trois connecteurs
référencés 1, 2 et 3. Ces connecteurs 1, 2,3 sont des connecteurs
standards de carte à circuit imprimé, par exemple de type SubD ou
DIN41612.
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Comme cela a été évoqué ci-dessus, une carte de protection
s'enfiche dans un rack qui comporte la carte mère munie de
connecteurs compatibles avec les connecteurs de la carte de protection.
La carte mère est disposée au fond du rack de sorte que l'insertion
complète d'une carte de protection permette la mise en contact des
connecteurs de la carte mère avec les connecteurs de la carte de
protection. La carte mère assure ensuite par l'intermédiaire de pistes
de puissance et de connecteurs supplémentaires ou de borniers de
puissance, la connexion au coeur primaire, la connexion aux charges
par l'intermédiaire du câblage de l'avion et la connexion aux signaux
de servitude.
Cela présente l'avantage de disposer de connecteurs de cartes
électroniques compacts, standards et peu couteux. Toutefois, cela se
fait au prix de l'installation d'une carte mère de puissance, avec des
connecteurs externes supplémentaires, ce qui annule au niveau global,
l'avantage de coût obtenu au niveau de la carte de protection
enfichable.
De l'état de la technique, on connait également l'association de
connecteurs compatibles avec les connecteurs utilisés pour les harnais
électriques de l'avion et d'un connecteur standard de carte à circuit
imprimé. Les connecteurs compatibles avec les connecteurs des
harnais électriques de l'avion sont les connecteurs 1 et 2 décrits en
figure 1, le connecteur de carte circuit imprimé est le connecteur 3. Un
tel arrangement est décrit dans le document US 6,504,730.
Les deux connecteurs 1 et 2 peuvent être directement connectés
au câblage avion. Dans ce cas, le rack est conçu avec une ouverture en
fond permettant de laisser déboucher ces connecteurs à l'extérieur du
rack. La plaque arrière du rack comporte des mécanismes d'accrochage
des connecteurs avion qui permettent de retirer la carte de protection
tout en laissant en place les connecteurs avion.
Le connecteur 3 est un connecteur de circuit imprimé qui vient
se connecter à un connecteur sur la carte mère. Cette dernière ne
comporte donc aucun connecteur de puissance, mais seulement des
connecteurs petits signaux permettant de raccorder les signaux de
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servitude des cartes aux circuits avion (alimentation, bus, discrets,
etc.).
La carte de protection est donc équipée d'au moins deux
connecteurs différents.
Cela présente l'avantage de disposer d'une carte mère réduite à
son minimum et d'une connexion directe entre les cartes de protection
et les câblages avion.
Toutefois, les connecteurs présentent une hauteur importante et
la conception mécanique est délicate en raison des tolérances de
positionnement entre les connecteurs.
Un objet de l'invention est un système de connexion disposé
dans un rack, pour connecter au moins une carte de protection d'un
système de distribution électrique d'un aéronef à une alimentation
primaire, à au moins un équipement alimenté et à une carte mère
disposée dans le rack.
Le système de connexion comprend au moins un connecteur
modulaire sur chaque carte de protection, et pour chaque carte de
protection pouvant être insérée dans le rack, au moins un connecteur
modulaire complémentaire fixé au moins en partie sur le rack et au
moins un connecteur complémentaire connecté à la carte mère.
Le connecteur modulaire sur une carte de protection peut être
monobloc et comprendre un module de connexion d'entrée, un module
de connexion de sortie et un module de connexion de servitude, le
module de connexion d'entrée étant apte à connecter la carte de
protection à la ligne d'alimentation de puissance, le module de
connexion de sortie étant apte à connecter la carte de protection à au
moins un équipement alimenté, et le module de connexion de servitude
étant apte à connecter la carte de protection à la carte mère.
Le module de connexion d'entrée peut être un connecteur.
Le module de connexion d'entrée peut être un ensemble de
pistes conductrices de puissance.
Le connecteur modulaire complémentaire fixé au moins en
partie sur le rack peut comprendre des fourches de puissance aptes à
coopérer avec les pistes conductrices de puissance d'une carte de
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protection, les fourches de puissance étant alimentées par
l'intermédiaire de bus-bars reliés à la ligne d'alimentation de
puissance par l'intermédiaire d'au moins un bornier.
Le connecteur modulaire peut intégrer un pion de centrage.
Le module de connexion d'entrée peut comprendre trois phases
et un neutre.
Le module de connexion d'entrée peut comprendre trois phases.
Le module de connexion d'entrée peut comprendre une phase et
un neutre.
Le module de connexion d'entrée peut comprendre une phase.
Le module de connexion d'entrée peut comprendre deux phases.
Le module de connexion d'entrée peut comprendre deux phases
et un neutre.
Un autre objet de l'invention est un rack comprenant un
habillage latéral ouvert sur deux côtés opposés, destiné à accueillir au
moins une carte de protection introduite dans le rack par un premier
coté ouvert de l'habillage latéral.
L'autre côté ouvert de l'habillage latéral est fermé par une
plaque d'habillage perforée munie d'une carte mère sur sa face
intérieure par rapport au rack, le rack comprenant au moins un
connecteur modulaire complémentaire connecté à l'alimentation de
puissance ainsi qu'à au moins un équipement alimenté de l'aéronef.
Les connecteurs modulaires des cartes de protection insérées dans le
rack et les connecteurs modulaires complémentaires fixés au moins en
partie sur le rack forment des systèmes de connexion tels que décrits
ci-dessus.
Le système de connexion présente l'avantage d'une hauteur de
connecteur optimisée et d'une maitrise des tolérances de
positionnement des fonctions de connexion entre elles et dans le rack.
D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention
apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement
à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins
annexés sur lesquels :
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- la figure 1 illustre les principaux éléments d'un connecteur
conventionnel de carte à circuit imprimé selon l'état de l'art,
- la figure 2 illustre un connecteur selon l'invention,
- la figure 3 illustre un rack pour cartes de protection,
5 - la figure 4 illustre un schéma de principe d'un système de
connexion selon un deuxième mode de réalisation,
- la figure 5 illustre le connecteur de carte de protection selon
le deuxième mode de réalisation,
- la figure 6 illustre une vue en incidence normale sur des
fourches de puissance d'un connecteur de carte de protection, et
- la figure 7 illustre un autre point de vue sur les fourches de
puissance.
Le système de connexion comprend un rack, au moins un
premier connecteur modulaire sur une carte de protection, au moins un
deuxième connecteur modulaire complémentaire fixé au moins en
partie sur le rack et au moins un troisième connecteur complémentaire
connecté à une carte mère disposée en fond de rack.
Chaque connecteur modulaire comprend au moins un module de
connexion apte à établir une connexion avec un module de connexion
complémentaire ou un connecteur complémentaire.
Le premier connecteur modulaire est monobloc et comprend un
module de connexion d'entrée référencé 1, un module de connexion de
sortie référencé 2 et un module de connexion de servitude référencé 3.
La figure 2 illustre un tel connecteur modulaire sur une carte de
protection.
Le module de connexion d'entrée 1 et le module de connexion
de sortie 2 sont séparés afin de permettre d'utiliser des prises avions
différentes pour l'entrée de puissance et pour les câblages vers les
charges.
En d'autres termes, la connexion d'entrée est reliée à une
source de puissance, fournissant une puissance généralement de type
courant alternatif triphasé ou continu. La connexion de sortie est reliée
aux charges ou équipements alimentés de l'avion et véhicule des
tensions de nature équivalente à la tension d'entrée.
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Le connecteur modulaire intègre également un pion de centrage
référencé 14, qui permet, contrairement au deuxième état de l'art cité
en introduction, d'assurer l'alignement des modules de connexion de
la carte de protection avec les modules de connexion et connecteurs
présents en fond de rack, d'un seul coup et avec une très bonne
précision (celle du corps du connecteur, qui est une pièce
monolithique).
Les modules de connexion compris dans un connecteur
modulaire sont sélectionnés pour leur aptitude à assurer la connexion
électrique nécessaire (contacts de forte puissance pour les connexions
d'entrée 1, contacts de moyenne puissance pour les connexions
sortie 2, contacts de signal pour la connexion de servitude 3).
Dans la figure 2, le module de connexion d'entrée comprend
trois phases et un neutre. Cela correspond au cas d'une carte de
protection à courant alternatif. Le module de connexion d'entrée
comprend un seul potentiel dans le cas d'une carte de protection à
courant continu. D'autres variantes sont possibles telles que trois
phases seulement pour une carte de protection à courant alternatif ou
un potentiel et une masse dans le cas d'une carte de protection à
courant continu, ou encore deux phases avec ou sans neutre dans le cas
d'une carte de protection haute tension à courant continu.
La figure 3 illustre un rack destiné à accueillir au moins une
carte de protection comprenant un habillage latéral 15 ouvert sur deux
côtés opposés.
Les cartes de protection sont introduites dans le rack par un
premier coté ouvert de l'habillage latéral 15.
L'autre côté ouvert de l'habillage latéral 15 est fermé par une
plaque d'habillage perforée 16 munie d'une carte mère 17 sur sa face
intérieure par rapport au rack.
Les connecteurs modulaires des cartes de protection insérées
dans le rack forment une connexion avec les connecteurs modulaires
complémentaires fixés au moins en partie sur le rack et connectés à
l'alimentation de puissance ainsi qu'aux charges.
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Pour cela, la plaque d'habillage perforée 16 comprend des
passages pour fixer et, dans certains cas, insérer au moins
partiellement des connecteurs modulaires complémentaires d'entrée et
de sortie pour chaque carte de protection.
Par ailleurs, la carte mère 17 disposée en fond de rack
comprend elle-aussi des connecteurs complémentaires 18 qui
s'interfacent avec le module de connexion de servitude 3 de chaque
carte de protection.
Dans certaines configurations, l'alimentation de puissance en
provenance du coeur électrique est commune à plusieurs cartes de
protection. Dans ce cas, un système de connexion selon un deuxième
mode de réalisation est employé.
Pour cela, un bornier 19 est installé sur l'arrière du rack et des
bus-bars 19a, 19b distribuent la puissance entre ce bornier 19 et des
fourches de puissance 7a, 7b.
Par ailleurs, le module de connexion d'entrée 1 comprend alors
des pistes de puissance. La connexion d'entrée est alors formée par la
mise en contact des fourches de puissance 7a, 7b du connecteur
modulaire complémentaire fixé au rack et des pistes de puissance de la
carte de protection. La figure 4 illustre un schéma de principe d'un tel
mode de réalisation.
Comme on peut le voir, une ligne de puissance provenant du
coeur primaire 20 est connectée à un bornier 19 dans une zone de
câblage 21. En sortie de ce bornier 19, des bus-bar 19a et 19b
véhiculent la puissance électrique à destination de deux cartes de
protection 13a et 13b par l'intermédiaire réciproquement de fourches
de puissance 7a, et 7b. Dans cette vue, seuls les principaux
composants permettant l'alimentation des charges 8a, 8b à partir de la
ligne de puissance sont représentés. Toutefois, les autres composants
de commande, tels que le microprocesseur 5 et le connecteur de
servitude 3, sont également compris dans chaque carte de protection
bien que non représentés.
L'ensemble bornier 19, bus-bars, fourches et cartes de
protection est disposé dans le rack 22.
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La figure 5 illustre le connecteur modulaire de carte de
protection selon le deuxième mode de réalisation. Comme on peut le
voir, il comprend des pistes de puissance 1 et, de façon inchangée par
rapport au connecteur modulaire de carte de protection selon le
premier mode de réalisation, un module de connexion de sortie 2, un
module de connexion de servitude 3 ainsi qu'un pion de centrage pour
un bon alignement des connecteurs modulaires avec les connecteurs et
connecteurs modulaires complémentaires fixés au moins en partie sur
le rack.
La figure 6 illustre une vue en incidence normale sur des
fourches de puissance 7a. On peut également voir la carte mère 17.
La figure 7 illustre un autre point de vue sur des fourches de
puissance 7a, 7b. On peut voir simultanément les pistes de puissance
de cartes de protection et les fourches de puissance 7a, 7b connectées
par des bus-bars 19b à un bornier 19. La figure 7 illustre également
deux cartes de protection 13a, 13b insérées de sorte que les pistes de
puissance soient en contact avec les fourches de puissance 7a, 7b.
