Brevet FR2554652A1 — publié le 19850510

La présente invention concerne une source d'ali- mentation électrique auxiliaire destinée à des systèmes alimentés en courant continu qui nécessitent deux tensions différentes dans leur circuit. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif électrique à cou- rant continu dans lequel un moteur à courant continu est utilisé pendant son fonctionnement en tant que générateur. De nombreux véhicules industriels de service, en particulier les chariots élévateurs électriques, fonction- nent avec des batteries de 36 ou 48 volts pour alimenter le moteur de traction. Certains véhicules électriques fonction- nent avec des batteries de 72 volts. Dans de tels véhicules, la tension des batteries est trop élevée pour être utilisée comme source d'alimentation de dispositifs auxiliaires du véhicule, tels que les lampes, l'avertisseur, les vannes hydrauliques à solénoide, etc. Ces véhicules requièrent une source d'alimentation auxiliaire de tension plus basse, de préférence de 12 volts, car de nombreux composants norma- lisés pour les automobiles, y compris les lampes et les avertisseurs, peuvent ainsi être utilisés et sont disponi- bles à un coût plus faible que les composants à haute tension. Dans la technique antérieure, les véhicules élec- triques de service ont été munis d'une source d'alimentation auxiliaire ayant une tension plus basse que la tension de batterie. Dans certaines de ces sources auxiliaires d'ali- mentation, une résistance chutrice est connectée en série avec la batterie pour fournir une tension plus basse desti- née aux composants auxiliaires. De cette disposition résulte un gaspillage d'énergie et la chaleur dégagée par les résis- tances peut constituer un inconvénient. I1 est également connu dans la technique antérieure de dériver le courant d'une prise intermédiaire de la batterie principale pour obtenir une source à tension réduite; ce procédé n'est cependant pas acceptable car il en résulte une utilisation inégale des éléments de la batterie, ce qui est nuisible à celle-ci. On connaît également des sources électroniques 25546S2 d'alimentation destinées à abaisser une tension continue plus élevée jusqu'à une valeur souhaitée. De telles sources d'alimentation sont cependant coûteuses, tout particuliè- rement lorsqu'une forte puissance est nécessaire. De plus, la source d'alimentation électronique nécessite un espace pour un compartiment supplémentaire sur le véhicule. Pour des applications requérant une puissance rela- tivement élevée, il est connu de réaliser une conversion de tension du type continu-continu en utilisant un transfor- mateur rotatif. Un tel transformateur est décrit dans le brevet des E.U.A. N 693 098 au nom de Ball et consiste en une machine électrodynamique comportant un induit entraîné par un moteur séparé. L'enroulement d'induit est connecté à un collecteur comportant un jeu de balais primaires con- nectés à une source de tension continue. Un jeu de balais secondaires agit en association avec le collecteur pour dériver une tension à partir du transformateur rotatif. Un transformateur rotatif est également décrit dans le brevet des E.U.A. No 3 875 495 au nom de Middlebrook. Le transformateur décrit dans ce brevet consiste en une machine électrodynamique comportant un jeu de balais pri- maires connectés à une source de tension qui alimente la machine de la même façon qu'un moteur à courant continu. Deux jeux de balais secondaires sont connectés en parallèle à des bornes de sortie pour délivrer une tension de sortie issue du transformateur. Les deux jeux de balais secondaires sont positionnés de façon variable en une relation angulaire d'opposition vis-à-vis du jeu de balais primaires au moyen d'une commande manuelle ou d'une commande asservie auto- matique. Un objectif général de la présente invention est de fournir une source auxiliaire d'alimentation perfectionnée pour un véhicule électrique de service. Conformément à laprésente invention, un véhicule électri- que de service est muni d'une source auxiliaire d'alimentation en courant continu ayantune tension plus basseque celle de la bat- terie du véhicule, en utilisant un moteur à courant continu pour en dériver une tension produite pendant le fonctionne- ment dudit moteur. Ceci est réalisé en munissant d'un balai auxiliaire le collecteur d'un moteur alimenté par la batterie et en dérivant une tension réduite entre le balai auxi- liaire et l'un des balais moteurs. Conformément à l'invention, une source d'alimenta- tion auxiliaire est fournie à un véhicule électrique au moyen d'un moteur de pompe; le moteur de pompe et le moteur de traction sont alimentés par la batterie du véhicule; un balai auxiliaire est prévu sur le collecteur du moteur de pompe en un emplacement déterminé situé entre les balais d'une paire de balais moteurs. Un circuit électrique d'uti- lisation qui nécessite une tension plus basse que celle de la batterie est connecté entre le balai auxiliaire et l'un des balais moteurs. Le balai auxiliaire est fixé en un empla- cement tel qu'il délivre la tension réduite requise par le circuit électrique d'utilisation. La présente invention sera explicitée plus complè- tement par la description détaillée suivante faite en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente un véhicule électrique de service mettant en oeuvre la présente invention; la figure 2 est un schéma d'un collecteur et de balais d'enroulement d'induit; la figure 3 montre la disposition des balais en présence d'un balai auxiliaire unique; et la figure 4 montre la disposition des balais en présence de deux balais auxiliaires connectés en parallèle. Sur les dessins est illustré un mode de réalisa- tion représentatif de l'invention sous forme d'une source d'alimentation auxiliaire destinée à un véhicule électrique de service. On se rendra compte au cours de la description que l'invention peut s'appliquer à une grande diversité de circuits d'utilisation et peut être mise en oeuvre selon d'autres modes de réalisation. En se référant maintenant à la figure 1, le schéma représente un véhicule électrique de service, typiquement un chariot élévateur. Le véhicule comporte un moteur de traction à courant continu 10 qui est alimenté par une bat- terie d'accumulateurs 12 de 36 volts. Le moteur de traction est connecté à la batterie d'accumulateurs 12 par l'in- termédiaire d'un interrupteur marche/arrêt 14 et d'un dis- positif de commande 16. Le dispositif de commande 16 est muni d'un sélecteur de mode de conduite 18 qui permet au conducteur de sélectionner la marche avant ou la marche arrière ou de mettre le circuit-de commande en mode neutre ou en mode de stationnement. Le dispositif de commande 16 comprend également la commande de vitesse du moteur de traction qui s'effectue à l'aide de la pédale d'accéléra- teur 22 actionnée par le conducteur. Le véhicule comporte également un système de direction assistée 24 et un système hydraulique 26 qui actionne la fourche ou autres dispositifs de manutention de charge du véhicule. Le système hydraulique 26 est ali- menté en fluide sous pression par une pompe 28 qui est entraînée par un moteur à courant continu 32. Le moteur à courant continu 32 est alimenté sous la tension de batterie par l'intermédiaire de l'interrupteur marche/arrêt 14. Le système de direction assistée 24 est commandé manuellement par le volant de direction 34 et agit en action- nant les roues orientables 36 du véhicule. Le système hydrau- lique de direction assistée 24 reçoit un fluide sous pres- sion en provenance d'une pompe 38 qui est entraînée par un moteur à courant continu 42. Le moteur à courant continu 42 est alimenté directement par la batterie 12 par l'intermé- diaire de l'interrupteur marche/arrêt 14. Le véhicule comprend un circuit électrique auxi- liaire d'utilisation 44 qui nécessite une tension continue inférieure à celle de la batterie 12,par exemple de 12 volts. Le circuit électrique auxiliaire d'utilisation 44 comprend par exemple les feux avant, les feux et projecteurs arrière, l'avertisseur, les feux de phare tournant et les circuits de commande des vannes hydrauliques du véhicule, ces dispo- sitifs auxiliaires nécessitant 12 volts. Le circuit élec- trique auxiliaire d'utilisation 44 est électriquement con- necté à l'induit du moteur à courant continu 42 qui fonc- tionne comme une source d'alimentation auxiliaire de la façon décrite ci-après. La figure 2 représente le circuit électrique du moteur 42. Dans ce mode de réalisation, le moteur 42 est un moteur à courant continu tétrapolaire muni d'un enrou- lement imbriqué. Il est à noter que l'invention peut être mise en oeuvre avec tout moteur à courant continu:le moteur peut être d'un type série, parallèle ou mixte; ou bien il peut avoir un champ magnétique permanent. De même, l'en- roulement d'induit peut être d'un type quelconque, tel l'enroulement imbriqué ou un enroulement ondulé. Le moteur 42 est représenté schématiquement à la figure 2 sous forme simplifiée et avec un tracé en développé de 1 'enroulement d'induit 52. Le moteur comporte quatre pôles 54, 56, 58 et 60 qui sont représentés, pour des raisons de commodité, par des cercles. L'enroulement d'induit 52 est un enroulement imbriqué comportant 20 bobinages. Le moteur a un collecteur 63 comportant 20 segments ou lames, chacun étant connecté à une extrémité d'une paire de bobinages adjacents. Le moteur est muni d'une première paire de balais moteurs 66 et 68 espacés électriquement de 180 degrés ou mécaniquement de 90 degrés. Le moteur est muni également d'une deuxième paire de balais moteurs 72 et 74 espacés électriquement l'un de l'autre de 180 degrés, le balai 72 étant calé électriquement à 180 degrés du balai 68. Les balais 66 et 72 sont connectés en parallèle à la borne positive de labatterie 12 et les balais 68 et 74sont connectés en parallèle à la borne négative de la batterie. Comme le montrent lesflèches, le courant entre par les balais 66 et 72 et il sort par les balais 68 et 74. Afin de dériver une tension inférieure à la tenu sion de batterie, il est prévu un balai auxiliaire 76 en un emplacement intermédiaire entre les balais 66 et 68. Le ba- lai 76 est connecté à l'une des bornes du circuit auxiliaire d'utilisation 44. L'autre borne du circuit d'utilisation est connectée à la borne négative de la batterie 12 en passant par un retour de masse, ainsi qu'il est représenté. En fonctionnement, lorsque la tension de la batte- rie 12 est appliquée aux balais moteurs, les enroulements d'induit sont alimentés -de façon à developper le couple requis par la charge du moteur. Lorsque le moteur fonctionne, les enroulements d'induit engendrent une force contre-élec- tromotrice qui est opposée et sensiblement égale à la tension appliquée à l'enroulement. Ainsi, la tension qui apparaît sur les balais 66 et 72 est approximativement égale à celle de la borne positive de la batterie 12 et la tension des balais 68 et 74 est approximativement égale à celle de la borne négative de la batterie qui est celle de la masse. La tension qui apparaît sur toute lame du collecteur située entre les balais 66 et 68 sera, par référence à la borne négative de la batterie ou à la masse, inférieure à celle de la lame du collecteur qui est en prise avec le balai 66. La tension sur une lame intermédiaire du collecteur est approximativement proportionnelle au décalage angulaire de cette lame du collecteur à partir de la lame du collecteur qui est en contact avecle balai 68. Ainsi, si le balai auxi- liaire 76 est calé électriquement à environ 60 degrés du balai 68, la tension engendrée sur le balai auxiliaire 76 sera approximativement de 12 volts. La figure 3 est un schéma de principe d'une source d'alimentation auxiliaire telle que celle représentée à la figure 2. La figure 3 représente un moteur à courant continu muni d'un enroulement inducteur 82 du type série et d'un collecteur comportant 36 lames. L'enroulement d'induit, non représenté, peut avoir une structure d'enroulement classique quelconque. Le moteur comporte une première paire de balais moteurs 86 et 88 et une deuxième paire de balais moteurs 92 et 94. Un balai auxiliaire 96 est disposé entre les balais moteurs 94 et 86 en un emplacement intermédiaire tel qu'il délivre une tension d'environ 12 volts par référence au balai 94 et à la borne négative de la batterie 12. Le cir- cuit auxiliaire d'utilisation 44 est illustré sous la forme d'une lampe 102 et d'un avertisseur 104 qui sont prévus pour fonctionner sur 12 volts. La figure 4 montre un mode de réalisation de la source auxiliaire d'alimentation analogue à celui de la figure 3, à la différence que la source d'alimentation con- vient à l'obtention d'un courant plus important. Dans ce but, il est prévu un deuxième balai auxiliaire 98 en un emplace- ment situé entre les balais moteurs 88 et 92 et dont la position est déterminée de façon qu'il délivre une tension d'environ 12 volts par rapport au balai 88 et à la borne négative de la batterie. Les balais auxiliaires 96 et 98 sont connectés en parallèle sur la borne de sortie positive 106 de la source d'alimentation auxiliaire,tandis que les balais moteurs 88 et 94 sont connectés en parallèle à la borne desortienégative 108 de cette source d'alimentation. Bien que la description de la présente invention ait été faite en référence à un mode de réalisation parti- culier, elle n'a pas été donnée à titre limitatif. Les spé- cialistes pourront y trouver de nombreuses variantes et modifications qui restent à l'intérieur du cadre de l'in- vention tel que défini par les revendications annexées. 8. REVENDICATIONS 1. Dispositif électrique destiné à un véhicule de service comprenant un moteur électrique de traction (10), une batterie d'accumulateurs (12) alimentant le moteur de traction, un système hydraulique comprenant une pompe (38) et un moteur à courant continu (42) entraînant la pompe, ledit moteur de traction et ledit moteur à courant continu étant connectés à ladite-batterie qui les alimente, ledit moteur à courant continu comportant un enroulement d'induit (52), un collecteur (63) connecté à l'enroulement d'induit et au moins une paire de balais moteurs (66, 68) agissant en association avec le collecteur, et un circuit électrique auxiliaire d'utilisation (44) qui nécessite une tension plus basse que celle de ladite batterie, caractérisé en ce qu'un balai auxiliaire (76) agit en association avec ledit collec- teur en un emplacement situé entre les balais de ladite paire de balais moteurs, ledit circuit d'utilisation est connecté entre ledit balai auxiliaire et l'un des balais de ladite paire de balais moteurs, et ledit balai auxiliaire est fixé en un emplacement tel qu'il délivre la tension requise par ledit circuit auxiliaire d'utilisation. 2. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit moteur à courant continu comporte au moins deux paires de balais moteurs (88, 94, 86, 92) agissant en association avec le collecteur, caractérisé en ce qu'au moins deux ba- lais auxiliaires (96, 98) agissent en association avec ledit collecteur, chaque balai auxiliaire étant en un emplacement situé entre les balais d'une paire respective de balais moteurs, lesdits balais auxiliaires étant électriquement connectés ensemble et les balais moteurs correspondants des- dites paires de balais moteurs étant électriquement connectés ensemble, ledit circuit auxiliaire d'utilisation étant con- necté entre lesdits balais auxiliaires et lesdits balais moteurs correspondants. 3. Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit enroulement d'induit comprend des bobinages multiples et ledit collecteur comprend des lames de collecteur multi- ples connectées respectivement aux bobinages de l'enroule- ment d'induit, caractérisé en ce que ledit balai auxiliaire agit en association avec ledit collecteur en un emplacement situé entre les balais de ladite paire de balais de telle facon que le nombre de lames de collecteur situées entre le balai auxiliaire et l'un des balais de ladite paire de balais produise la tension requise par ledit circuit auxiliaire d'utilisation.