Brevet FR2632803A1 — publié le 19891215

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation en courant continu capable, au moyen d'une surtension momentanée, d'augmenter les performances d'un consommateur d'électricité. Ce dispositif est particulierement destiné & l'alimentation des projecteurs route et croisement des-véhicules automobiles. L'éc-lairage fourni par les projecteurs, sources de puissance lumineuse limitée, est satisfaisant dans les conditions normales d'utilisation. Cependant cet éclairage se trouve insuffisant dans certaines conditions critiques et transitoires de conduite: éblouissement, rafale de pluie, projections d'eau, changement de type d'éclairage, obstacle pu virage mal identifié, salissement du pare-briseF 501 particulièrement sombre. Dans de telles circonstances une augmentation de puissance de l'éclairage doit amener une augmentation de la visibilité et de la sécurité. De plus, les vehicules récents très aérodynamiques, disposent de très peu de place pour les projecteurs ce qui limite beaucoup les performances de l'éclairage.Les faisceaux route sont souvent faibles, car les-faisceaux croisement, tenus a une performance minimale par les réglementations, sont favorisés lors de l'étude optique au detriment du faisceau route. Il existe donc un besoin, en général passager, d'amplification du flux lumineux des projecteurs automobiles route et croisement. Dans l'état actuel de la techni-que l'augmentation de flux lumineux peut etre assurée par l'allumage de projecteurs complémentaires du type longue portée ou antibrouillard. Une telle solution demande une consommation d'énergie supplémentaire; elle est de moins en moins acceptable en raison du peu de place disponible sur la partie avant des véhicules modernes. L'application d'une surtension raisonnabIe aux filaments des projecteurs provoque facilement une augmentation sensible de flux lumineux. Le flux lumineux dépend, en effet, v peu près de la puissance 3 de la tension d'alimentation. Un dispositif de mise en surtension d'un filament de croisement de lampe pour projecteurs de véhicules a ete decrit dans le brevet français 8207528 du 30 avril 1982 de Equipements Automobiles MARCHAL. Il présente l'inconvénient de proposer un circuit électronique complexe utilisant de coûteux composants de puissance qui génèrent,. en raison du fonctionnement du multivibrateur, des perturbations électriques sur le réseau du véhicule. La présente invention propose un système d'alimentation simple, applicable au fi lament route et au filament croisement, qui, sans diminuer sensiblement la durée de vie des lampes, améliore de façon notable la performance des projecteurs dans les situations critiques. Ce système n'est pas susceptible de perturber le réseau du véhicule et peut être réalisé avec des composants économiques. Le dispositif consiste en une batterie d'accumulateurs auxiliaire, un élément de controle du courant de charge de cette batterie et un inverseur qui commande soit la mise en série provisoire de la batterie auxiliaire et de la batterie principale, soit la mise en situation de charge de la batterie auxiliaire. Lui sont associés les détecteurs susceptibles de déclencher le processus de mise en surtension. La surtension appliquée par le dispositif dépend du type de l'accumulateur auxiliaire, de son état de charge et du nombre d'éléments utilisés.On peut considérer que, pour une alimentation en 12 Volts, la surtension doit être comprise entre ,5 Volt et 3 Volts pour un gain en flux lumineux approximativement compris entre 13% et 95%. Dans une réalisation préférée de l'invention l'inverseur sera temporisé pour limiter le temps d'usage en surtension ce qui présente les avantages suivants par rapport a un fonctionnement de longue durée en surtension: - l'état de charge de la batterie auxiliaire est maintenu å un niveau raisonnable. - la durée de vie des lampes n'est pas affectée par le fonctionnement en surtension si le temps de surtension est équilibre par un temps de fonctionnement notablement plus long en légère sous-tension par rapport a la tension normale de fonctionnement. Par exemple, dans un système 12 Volts, une surtension de 1,5 volts pendant 5% du temps peut être compensée par une sous-tension de 0,5 volts pendant 95% du temps compte tenu des caractéristiques des filaments des lampes actuelles. La figure i représente le schéma fonctionnel d'un dispositif conforme a la présente invention. La figure 2 represente le schéma électrique d'un circuit conforme a une variante de realisation d'un dispositif d'alimentation conforme a la présente invention. La figure 3 représente une variante de réalisation du schéma de la figure 2. On va maintenant décrire le schéma fonctionnel d'un dispositif conforme à la présente invention tel que représenté sur la figure t. Le- circuit électrique d'un véhicule automobile comprend un générateur 1 qui alimente une batterie d'accumulateurs 2. La tension disponible sur la borne 9 de la batterie est normalement utilisée pour alimenter Ies consommateurs 26 par l'intermédiaire d'un organe de commande- 30, contacteur par exemple. Le dispositif 3, objet de l'invention, est inséré entre la borne 9 et les consommateurs 26.Son fonctionnement est le suivant: Un inverseur temporisé 6, sous l'influence d'une commande d'inverseur 11, transfère la tension de la borne 9 soit a la borne 14 soit a la borne 13. Quand, dans la position représentée de l'inverseur, la tension est appliquee a la borne 14 une batterie auxiliaire 17 élève la tension .d'utilisation disponible sur la borne 13 de quelques volts. Cette tension est appliquée aux consommateurs par l'intermédiaire de l'organe- de commande 30. Quand, dans l'autre position de l'inverseur, la tension est appliquée a la borne 13 les consommateurs se trouvent alimentés a la tension normale de la borne 9 et en meme temps la batterie auxiliaire 17 se trouve chargée au travers de l'organe de controle du courant de charge 32.Cet organe de contrle 32 est piloté par le détecteur d'état de charge 31 qui utilise des informations concenant la température, la durée de charge et les tensions existantes. Bien entendu, le schéma fonctionnel de la figure i peut être simplifie sans sortir du cadre de l'invention. A titre d'exemples de simplifications on peut citer les modifications suivantes qui peuvent être utilisées en combinaison ou non: - L'inverseur 6 n'est pas temporisé - Le détecteur d'état de charge 31 est supprimé - quand le consommateur est unique (cas d'un filament ou d'une paire de filaments de meme fonction), l'organe de commande 30, éventuellement extérieur au dispositif, peut etre place entre les bornes 9 et 5 et la borne 13 peut être reliée directement au consommateur 26. On va maintenant décrire le schéma du circuit représenté sur la figure 2 a titre d'exemple. Ce circuit est alimenté par la batterie du véhicule par l'intermédiaire de la borne 9 positive et de la borne 10 négative ou borne de masse. La borne 9 peut recevoir les moyens habituels de filtrage, non représentés, en vue de protéger les composants électroniques. Le circuit sert a alimenter d'une fanon conforme a l'invention l'un ou l'autre des deux filaments d'une lampe 26 par l'intermédiaire du connecteur 27. D'une façon générale, le circuit représenté sur la figure 2, se compose d'un contacteur de commande Il et d'un circuit de temporisation monostable, réalisé par le circuit integré Cli associe a la résistance R1 et au condensateur C2, dont la sortie commande la conduction du transistor ballast Ti qui agit sur le relais inverseur 12. Le circuit se compose aussi d'une batterie auxiliaire 17 qui, quand le contact 14 est relié a la borne positive 9, fournit une tension supérieure a la tension de la borne 9 sur la borne 1S. La borne 1S alimente les contacts des relais 18 et 19 qui distribuent le courant soit au -filament croisement soit au filament route en fonction des tensions appliquées respectivement en 20et 21. La résistance R3 règle le courant de charge de la batterie auxiliaire 17 quand le contact 13 est relie à la borne positive 9. Pour aider la compréhension de la description détaillée du fonctionnement, qui va suivre, une liste de composants est donnée ci-dessous a titre d'exemple non limitatif. - Circuit CI1: Type 5A555 commercialise par la société THOMSON-SGS pour les applications automobiles. - Résistance Ri: 1 Mégohm - Résistance R2: 10000 Ohm - Résistance R3: 270 Ohm - Condensateur Cl: 0,01 uF - Condensateur C2: 2,2 uF - Condensateur C3: 0,1 uF - Transistor T1: NPN - Batterie 17 Batterie étanche Ni-Cd format KR 15/51 suivant la norme IEC 285 Le circuit intégré CI1 branché comme indiqué sur la figure 2, alimente la résistance R2, a partir du moment où une impulsion négative est envoyee sur la broche 2 par le-contact Il, pendant un temps t détermine par la formule suivante: t= 1,1 x R1 x C2.Dans le cas de figure 2 le temps t ainsi calculé est 2,42 secondes. Le contact Il peut être établi simplement par un poussoir a la disposition du- conducteur mais un système automatique est préférable. Une variante préférée de l'invention consiste a utiliser un signal fonction de la décêleration du véhicule, soit celui d'un décéléromètre simple incorporé au dispositif, soit un signal provenant de la commande de l'accélérateur ou du frein, pour établir de façon automatique le contact il. Bien- entendu, plusieurs contacts il peuvent être installés en parallèle pour obtenir une réaction du dispositif a différents parametres soit automatiquement soit manuellement. Le passage du courant dans la résistance R2, reliée a la base du transistor T1, rend ce dernier conducteur. Le relais inverseur 12 se trouve activé par le courant qui circule dans son bobinage, sa palette établit le contact entre la borne positive 9 de la batterie principale et la borne 14. La borne 14 est reliee a l'électrode négative- 16 de la batterie auxiliaire 17. L'électrode positive 15 de la batterie auxiliaire se trouve ainsi portée a une tension supérieure d'environ 1 Volt a la tension de la batterie principale de la borne 9. La tension disponible a la borne 15 est utilisée pour l'alimentation des contacts d'entrée des relais 18 et 19. Une tension d'activation de ces relais, provenant du commutateur habituel des projecteurs, appliquée soit sur la borne 20 soit sur la borne 21, alimente en surtension soit le filament croisement 24 de la lampe 26 soit le filament route 25. Une fois le temps t écoulé la résistance R2 n'est plus alimentée, le transistor T1 n'est plus conducteur, le relais inverseur 12 n'est plus activé et sa palette etablit le contact entre la borne positive 9 de la batterie principale et la borne 13. La borne 15 se trouve ainsi portée å une tension légèrement inférieure a la tension de la batterie principale de la borne 9. La différence de tension peut être ajustée par la résistance du conducteur entre 13 et 1S, par exemple 0s1 ohm, pour équilibrer la durée de vie de la lampe.La borne 15 est utilisée d'une part, de la meme façon que lors de la phase de fonitionnement précédente, pour l'alimentation des contacts d'entrée des relais 18 et 19, et, d'autre part pour assurer la recharge de la batterie auxiliaire 17 au travers de la résistance régulatrice de courant R3. Le dispositif représenté sur la figure 2 ne comporte pas, pour en faciliter la compréhension, les circuits habituels a l'électronique automobile destinés a protéger les composants contre surtensions et courts-circuits. Il a éte représenté dans le cas d'alimentation d'une lampe a deux filaments, mais il est clair que son utilisation peut etre étendue à plusieurs lampes a un ou plusieurs filaments. Les relais 12, 18, èt 19 peuvent facilement être remplacés par des transistors de puissance "intelligents', c'est a dire adaptés a l'usage automobile par une protection logique interne. Le contrôle du courant de charge de la batterie auxiliaire a ete represente par une simple résistance R3; sans sortir du cadre de l'invention, la résistance R3 peut être remplacée par un système de contrôle optimisé prenant en compte la température- de la batterie, les tensions existant aux différents points du circuit ou le temps d'utilisation par exemple La batterie auxiliaire 17 est, dans les conditions habituelles d'utilisation, maintenue dans un bon état de charge par le cycle normal des périodes de charge et de surtension, cependant, dans le cas oQ l'on souhaite garantir, quelle que soit la fréquence des demandes de surtension, la-durée de vie des lampes et un plein état de charge de la batterie auxiliaire, une variante du circuit peut être réalisée de la fasDn suivante: Un circuit temporisateur d'un type semblable au circuit Cil, dont la constante de temps est 5 à 25 fois supérieure a celle du circuit Cil court-circuite le condensateur C2 pour empecher une mise en surtension tant que la lampe n'a pas fonctionné un temps suffisant en sous-tension. La figure 3 décrit une variante de réalisation du branchement du relais 12. Une diode 29 est installée dans le sens passant entre la borne 9 et la borne 13. Cette disposition assure le maintien de l'alimentation pendant le basculement de la palette du relais 12. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'etredécrit a partir duquel on pourra imaginer de nombreuses variantes de réalisation sans pour autant sortir du cadre de la présente invention. Il existes en particulier, de nombreux capteurs susceptibles de mettre en action le dispositif de surtension, entre autres le début de l'allumage du faisceau croisement ou la mise en route de l'essuie glace. Compte tenu du fait que le non fonctionnement du dispositif ne met pas en cause la sécurité du véhicule et que son fonctionnement intempestif n'apporte pas de gène aux usagers, un capteur photoélectrique très simple, utilisant l'accroissement de lumière venant des véhicules opposes, peut être utilisé. La durée de la surtension peut être comprise entre 1 et 10 secondes. REVENDICATIONS 1- Dispositif d'alimentation électrique de courte durèe en surtension d'un ou plusieurs consommateurs sur un véhicule, caractérisé par l'utilisation d'une batterie d'accumulateurs auxiliaire dont la recharge est assurée automatiquement pendant le temps de non utilisation du dispositif de surtension. Le dispositif est constitué d'une batterie auxilliaire, d'un élément de contrôle du courant de charge (résistance série par exemple), d'un inverseur temporisé ou non qui permet soit la mise en serine provisoire de la batterie auxilliaire et de la batterie principale, soit la mise en situation de charge de la batterie auxiliaire. 2- Dispositif suivant la revendication principale appliqué a l'alimentation des projecteurs d'un vehicule automobile. 3- Dispositif suivant la revendication principale dans lequel la batterie aux-illiaire est constituée d'un ou deux éléments cadmium nickel ajoutant une tension temporaire comp-rise entre O.S et 3 volts a un circuit alimenté sous une tension nominale de 12 volts. 4- Dispositif suivant la revendication principale dans lequel une diode est installée en parallèle avec les contacts de l'inverseur de façon a assurer l'alimentation des consommateurs pendant le temps de fonctionnement du relais. 5- Dispositif suivant la revendication principale dans lequel le contrôle du courant de charge de la batterie auxilliaire dépend de la température de ladite batterie. 6- Dispositif suivant la revendication principale dans lequel le contrôle du courant de charge dépend de la tension de la batterie auxilliaire et/ou de la tension de la batterie principale et, éventuellement du temps de fonctionnement. 7- Dispositif suivant la revendication principale dans lequel la commande de l'inverseur dépend: - soit de l'action du conducteur - soit du début de l'allumage du faisceau croisement - soit de la mise en route de l'essuie glace - soit du signal d'un détecteur photoélectrique de la gene provenant bu véhicule adverse Ces différentes commandes peuvent être combinées pour un meme dispositif. 8- Dispositif suivant la revendication principale dans lequel la commande de l'inverseur est rendue automatique par un signal qui provient du debut de décélération du véhicule. Cette commande peut être combinée avec celles de la revendication 7. 9- Dispositif suivant la revendication principale dans lequel la durée de la surtension est comprise entre 1 et 10 secondes. 10- Dispositif suivant la revendication principale dans lequel une légère sous-tension en régime normal compense la diminution de durée de vie du consommateur provoquée par les périodes de courte durée en surtension.