Brevet FR2671917A1 — publié le 19920724

L'invention concerne un système pour la commande de l'alimentation en énergie électrique et la protection d'un dispositif récepteur électrique, et du circuit électrique lui fournissant l'énergie, notamment pour véhicules tel que des bateaux ou camions. Les systèmes de ce type, qui sont connus, obligent soit à amener le circuit de puissance jusqu'au tableau de bord, c'est le cas notamment des systèmes utilisant des dijoncteurs à commande manuelle, soit à se déplacer pour réenclencher les dispositifs de protection, c'est le cas notamment des systèmes à contacteurs associés à des relais thermiques ou des disjonteurs. Les mesures ainsi imposées par des considérations techniques constituent des inconvénients considérables. La présente invention a pour but de proposer un système du type énoncé plus haut, qui ne présente pas ces inconvénients. Pour atteindre ce but, un système selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend, dans un même boitier, des moyens de commutation du circuit d'alimentation en puissance du dispositif récepteur électrique entre des états d'ouverture et fermeture et des moyens de détection de surintensité de courant et d'ouverture du circuit de puissance à la suite d'une détection d'une telle surintensité. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens commutateurs sont formés par un dispositif à relais électromécanique comportant un contact monté dans le circuit de puissance. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de détection sont formés par une lame bimétallique associée à un circuit électrique adapté pour commander le relais de commutation, l'ensemble formé par la lame bimétallique, le circuit électrique et le relais formant un dispositif disjoncteur. Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le système comprend un dispositif de détection d'un court-circuit à déclenchement instantané, qui est monté en parallèle à la lame bimétallique précitée et est également adapté pour agir sur le relais de commutation. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le circuit électrique de commande du relais de commutation comporte une entrée de commande manuelle à distance du relais. Selon encore une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le circuit électrique de commande du relais commutateur est adapté pour amener le relais à l'état de commutation du circuit de puissance à son état d'ouverture lors d'une mise sous tension du circuit de puissance. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparattront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence à la figure unique annexée illustrant uniquement à titre d'exemple un mode de réalisation d'un système selon la présente invention. Sur la figure unique, les bornes A et B indiquent respectivement les bornes d'entrée et de sortie d'un circuit P d'alimentation en puissance électrique d'un dispositif récepteur électrique non représenté, tel qu'un réseau de distribution d'énergie installé par exemple dans des bateaux et des camions. Ce circuit est adapté pour alimenter le réseau en une tension continue de par exemple 24 volts qui pourrait être fournie par une batterie installée au bord du véhicule. Le système de commande du circuit de puissance P et de protection du dispositif récepteur contre des surintensités de courant et des court-circuits comprend un relais électromécanique RE qui commande un contact r disposé dans le circuit de puissance pour commuter celui-ci entre des états d'ouverture et de fermeture. Le relais RE est monté entre le collecteur d'un transistor TR1 et la borne d'entrée d'un régulateur de tension U, qui est reliée, d'une part, par une diode D1 à la borne d'entrée A du circuit de puissance et, d'autre part, par un condensateur d'anti-parasitage C1 à une borne négative du circuit électrique. L'émetteur et le collecteur du transistor TR1 sont reliés respectivement à une borne négative et à une borne de sortie de signalisation S, par l'intermédiaire d'une résistance R1.La base du transistor TR1 est reliée, d'une part, à une borne négative par une résistance R2, d'autre part, et à la borne O d'une bascule B du type D par une résistance R3. La sortie O est directement connectée à l'entrée D de la bascule. Sa borne SD est mise à une borne négative tandis que l'entrée CD pour la remise à zéro de la bascule est reliée à la sortie du régulateur de tension U, par l'intermédiaire d'un condensateur C2. Cette borne CD est également reliée à une borne négative par une résistance R4 et à la cathode d'une diode D2 dont l'anode est connectée à la cathode d'une diode Zener Z1 dont l'anode est mise à une borne négative. L'anode de la diode D2 est connectée par une résistance R6 à un contact CO d'une lame bimétallique LB montée dans le circuit de puissance P. L'entrée CP de la bascule B est reliée par une résistance R8 à une borne d'entrée de commande E. La borne CP est encore reliée à une borne négative à l'aide d'un montage en parallèle d'une diode zener Z2, d'un condensateur C3 et d'une résistance R9. On constate encore que l'entrée CD de la bascule B est reliée à la cathode d'une diode D3 dont l'anode est connectée à la borne d'émetteur d'un photo-transistor TR3 d'un opto-coupleur OP. Le collecteur du transistor est relié à la sortie du régulateur de tension U. La diode émettrice de lumière LED de l'opto-coupleur est montée en parallèle, avec une résistance R10, à la lame bimétallique LB. On décrira ci-après brièvement le fonctionnement du système qui vient d'être décrit en se réfèrant à la figure unique. A la mise sous tension du système, c'est-à-dire à la suite de la connexion de la borne d'entrée A du circuit de puissance par exemple à la batterie du véhicule, le condensateur C2 laisse passer une impulsion qui, appliquée à l'entrée CD de la bascule B, force la sortie O de celle-ci à son niveau bas. Le transistor TR1 est bloqué et le relais RE n'est pas excité. Son contact r disposé dans le circuit de puissance est alors ouvert. Par conséquent, à la mise sous tension du système, celui-ci se met en position ouverte. Pour fermer le circuit de puissance, on applique une impulsion à l'entrée de commande E qui, après une mise en forme par la résistance R8 et la diode Zener Z, parvient à l'entrée CP, ce qui porte la sortie O de la bascule à son niveau haut. Le transistor TR1 devient passant. Le relais RE est alors excité et commande la fermeture de son contact r. Le dispositif récepteur est ainsi alimenté en puissance électrique. Le circuit de puissance peut être manuellement réouvert par application d'une nouvelle impulsion à l'entrée de commande E, qui provoquera le passage de la borne de sortie O de la bascule à son état bas, le blocage du transistor TR1 et ainsi la réouverture du contact r en raison de la désexcitation du relais R ainsi produite. Le système s'ouvre automatiquement en cas d'une surcharge. En effet, la lame bimétallique LB déflecte plus ou moins en fonction du courant qui la traverse. Jusqu'à un certain seuil d'intensité du courant, la déflection n'est pas suffisante pour fermer le contact CO. La diode Zener Z1 reste bloquée et sa cathode est à une tension voisine de O. Cette tension appliquée à l'entrée CD de la bascule B par la diode anti-retour D2 ne provoque pas la remise à zéro de la sortie O de la bascule. Il s'ensuit que le transistor TR1 reste passant et le relais R est toujours excité. Lorsque le courant du circuit de puissance dépasse la valeur de seuil, la déflection de la lame bimétallique LB est suffisante pour provoquer la fermeture du contact CO, ce qui amène la polarisation de la diode Zener Z1 et le passage de sa cathode à une valeur de tension élevée, par exemple +5 volts.Cette tension parvient à l'entrée CD de la bascule B et provoque la remise à zéro de la sortie O de la bascule, le blocage du transistor TR1, la désexcitation du relais RE et l'ouverture du contact r. Le circuit de puissance est alors ouvert. En cas d'un court-circuit, la tension aux bornes de la lame bimétallique LB est suffisante pour provoquer l'éclairement de la diode LED de l'opto-coupleur OP. L'émetteur du transistor TR3 est porté par exemple à +5 volts et cette tension est appliquée à travers la diode D3 à l'entrée CD de la bascule B. La sortie O de celle-ci passe à son potentiel bas, ce qui provoque le blocage du transistor TR1, la désexcitation du relais RE et l'ouverture du contact r. Le système selon l'invention tel que décrit et représenté peut être modifié de multiples manières, sans sortir de son cadre. Par exemple, l'opto-coupleur pourrait être remplacé par un amplificateur différentiel. Le système selon l'invention est réalisé sous forme d'un arrangement de circuit électrique qui peut être enfermé dans un même boîtier et est en mesure d'accomplir des fonctions qui jusqu'à présent étaient réalisées dans l'état de la technique par des dispositifs séparés. Le système enfermé dans un même boîtier accomplit les fonctions d'une commutation d'un circuit de puissance par un relais électro-mécanique, la détection de surintensités et l'interruption de ce circuit à l'aide d'une lame bimétallique associée à un circuit électronique agissant sur le relais de commutation, selon une courbe temps/intensité de type disjoncteur classique, la détection de court-circuits par un circuit électronique et la visualisation de l'état ouvert ou fermé du circuit de puissance.Le système possède en outre l'avantage d'être embrochable sur une embase spéciale pour circuit imprimé, ce qui, dans le cas de circuits multipôles permet de réduire le coût du câblage. Le système peut aussi être adapté pour se fixer sur un barreau au moyen d'un adaptateur ou en face avant par des vis. Le système selon l'invention permet l'utilisation d'un relais basse tension de très grande diffusion, type relais automobile. L'avantage de l'association d'un circuit électronique de type opto-transistor ou amplificateur différentiel et d'un tel relais présente en outre l'avantage par rapport à l'état de la technique de limiter la contrainte thermique dans les contacs principaux du relais et de réduire considérablement le risque de soudure lors de l'apparition d'un courant de court-circuit dans ceux-ci, le transistor ou l'amplificateur différentiel étant susceptible de détecter cette surintensité et de provoquer l'ouverture des contacts en un temps très bref par l'intermédiaire d'une bascule directe. REVENDICATIONS 1. Système pour la commande de l'alimentation en puissance électrique et la protection d'un dispositif récepteur électrique et du circuit électrique l'alimentant en énergie, notamment pour véhicules tel que des bateaux ou camions, caractérisé en ce qu'il comprend, dans un même boltier, des moyens de commutation (RE, r) du circuit d'alimentation en puissance (P) du dispositif récepteur électrique entre des états d'ouverture et fermeture, et des moyens de détection (LB, OP) de surintensités de courant et d'ouverture (RE, r) du circuit de puissance (P) à la suite d'une détection d'une telle surintensité. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens commutateurs sont formés par un dispositif à relais électromécanique (RE) comportant un contact (r) monté dans le circuit de puissance (P). 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de détection sont formés par une lame bimétallique (LB) associée à un circuit électrique adapté pour commander le relais de commutation (RE), l'ensemble formé par la lame bimétallique, le circuit électrique et le relais formant un dispositif disjoncteur. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de détection (OP) d'un court-circuit et à déclenchement instantané, qui est monté en parallèle à la lame bimétallique (LB) et est également adapté pour agir sur le relais de commutation (RE). 5. Système selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le circuit électrique de commande du relais de commutation (RE) comporte une entrée (E) de commande manuelle du relais. 6. Système selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que le circuit électrique de commande du relais commutateur (RE) est adapté pour amener le relais à l'état de commutation du circuit de puissance P à son état d'ouverture lors d'une mise sous tension du circuit de puissance. 7. Système selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend une sortie de signalisation (S) de l'état du relais de commutation (RE). 8. Système selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le circuit électrique de commande du relais commutateur (RE) comprend une bascule (B) du type D ayant une entrée de remise à zéro (CD) à laquelle sont appliqués les signaux devant aboutir à l'ouverture du contact (r) du relais de commutation (RE) et une entrée (CP) de commande manuelle du relais de commutation. 9. Système selon la revendication 8, caractérisé en ce que le relais (RE) est monté dans le circuit collecteur d'un transistor (TRi) dont la base est commandée par la tension présente à la sortie (0) de la bascule, la sortie (o) étant directement reliée à l'entrée (D) de celle-ci. 10. Système selon la revendication 3 et l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que le contact (CO) de la lame bimétallique (LB) est monté dans le circuit d'anode d'une diode D2 dont la cathode est reliée à l'entrée de remise à zéro (CD) de la bascule (B). 11. Système selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que le dispositif de détection d'un court-circuit comprend un opto-coupleur (o) ou un amplificateur différentiel dont la sortie est reliée à l'entrée de remise à zéro (CD) de la bascule (D). 12. Système selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend un régulateur de tension (U) relié au circuit de puissance (P) et dont la sortie est reliée à l'entrée de remise à zéro (CD) de la bascule (B).