Brevet FR2895561A1 — publié le 20070629

-1- La présente invention concerne un dispositif d'alimentation électrique d'un organe électrique au moyen d'un relais électromagnétique. Elle s'applique plus particulièrement à l'alimentation d'un organe électrique de véhicule automobile, tel que par exemple un ventilateur, un feu de circulation, une pompe d'un circuit de refroidissement, etc. On connaît déjà dans l'état de la technique un dispositif d'alimentation électrique d'un organe électrique, du type comprenant : - une première source d'alimentation électrique, - des moyens de raccordement de la première source à l'organe électrique comportant un relais électromagnétique muni d'une bobine de commande du déplacement d'au moins un premier contact mobile entre une position de repos dans laquelle la première source est isolée de l'organe électrique et une position active dans laquelle la première source est raccordée à l'organe électrique, - une seconde source d'alimentation électrique de la bobine, imposant un courant traversant la bobine d'intensité suffisante pour déplacer le premier contact mobile de sa position de repos vers sa position active. Un dispositif d'alimentation de ce type permet ainsi de piloter la mise hors tension ou en tension de l'organe électrique en fonction de l'intensité du courant traversant la bobine. On entendra par position de repos, toute position du premier contact mobile dans laquelle la première source est isolée de l'organe électrique. De façon classique, la bobine génère une force électromagnétique d'autant plus grande que l'intensité du courant traversant la bobine est grande. Ainsi, en faisant varier l'intensité du courant traversant la bobine, il est possible de commander le déplacement du premier contact mobile dans la position de repos ou la position active. En général, la bobine est formée par un ensemble de spires réalisées dans un matériau conducteur. Cet ensemble de spires a une résistance électrique qui est à l'origine d'un échauffement par effet joule de la bobine lorsqu'elle est parcourue par un courant. Cet échauffement est d'autant plus important que l'intensité du courant traversant la bobine est grande. Or, un échauffement trop important risque à terme d'endommager la bobine. L'invention a pour but de limiter l'échauffement de la bobine. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'alimentation d'un organe électrique du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'abaissement -2- de l'intensité du courant traversant la bobine, activés lorsque le premier contact mobile est en position active, l'intensité du courant abaissée restant suffisante pour maintenir le premier contact en position active. L'homme du métier sait que la force électromagnétique (et donc l'intensité du courant traversant la bobine) nécessaire pour déplacer le premier contact mobile de sa position de repos à sa position active est plus grande que celle nécessaire pour maintenir le premier contact mobile dans sa position active. Ainsi, en abaissant l'intensité du courant traversant la bobine dès que le premier contact mobile est déplacé dans la position active, l'échauffement de la bobine est limité tout en assurant un fonctionnement efficace du relais. Par exemple, l'intensité du courant nécessaire pour déplacer le contact mobile de sa position de repos à sa position active peut être égale au double de l'intensité du courant nécessaire pour maintenir le premier contact mobile dans sa position active. Suivant d'autres caractéristiques optionnelles du dispositif d'alimentation électrique selon l'invention : - les première et seconde sources d'alimentation électrique sont des sources de première et seconde tensions respectivement, identiques ou non ; - les moyens d'abaissement de l'intensité du courant comprennent des moyens résistifs susceptibles d'être raccordés en série avec la bobine dans le second circuit lorsque le premier contact mobile est en position active ; les moyens d'abaissement de l'intensité du courant comprennent des moyens d'activation/désactivation d'une branche de dérivation des moyens résistifs en fonction de la position du premier contact mobile ; les moyens d'activation/désactivation comprennent des moyens statiques de commutation, montés entre les premier et second circuits et faisant partie, avec l'organe électrique, de la branche de dérivation des moyens résistifs, et susceptibles d'adopter un état bloqué, dans lequel la branche de dérivation est ouverte, et un état passant, dans lequel la branche de dérivation est fermée ; les moyens statiques de commutation comprennent une diode passante du second circuit vers le premier circuit, de façon que l'état passant de la diode coïncide avec la position de repos du premier contact mobile et l'état bloqué de la diode coïncide avec la position active du premier contact mobile ; 25 30 35 -3- les moyens d'activation/désactivation comprennent des moyens mobiles de commutation faisant partie de la branche de dérivation des moyens résistifs, et susceptibles d'adopter deux positions, une première position dans laquelle la branche de dérivation est fermée, et une deuxième position dans laquelle la branche de dérivation est ouverte ; - les moyens mobiles de commutation comprennent le premier contact mobile monté entre les premier et second circuits, les première et seconde positions étant respectivement la position de repos et la position active du premier contact mobile ; les moyens mobiles de commutation comprennent un second contact mobile, le déplacement du second contact mobile étant également commandé par la bobine, les première et seconde positions du second contact mobile coïncidant respectivement avec la position de repos et la position active du premier contact mobile. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'alimentation électrique d'un organe électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention ; les figures 2 à 5 sont des vues schématiques du dispositif de la figure 1 dans différents états du fonctionnement de ce dispositif ; - la figure 6 est un graphique représentant l'évolution de l'intensité du courant traversant une bobine du dispositif en fonction du temps ; - les figures 7 et 8 sont des vues schématiques d'un dispositif d'alimentation électrique d'un organe électrique selon respectivement des deuxième et troisième modes de réalisation de l'invention. On a représenté sur la figure 1 un dispositif d'alimentation électrique selon un premier mode de réalisation de l'invention. Ce dispositif est désigné par la référence générale 10. Le dispositif d'alimentation 10 est destiné à alimenter électriquement un organe électrique 12, par exemple un organe électrique d'un véhicule automobile. L'organe électrique 12 est par exemple un ventilateur, un feu de circulation ou encore une pompe d'un circuit de refroidissement du véhicule. A cet effet, le dispositif d'alimentation 10 comprend un premier circuit 14 comportant une première source 16 d'alimentation électrique de l'organe électrique 12. De préférence, la première source d'alimentation électrique 16 est une source de première tension V,. -4- Le dispositif 10 comprend encore des moyens de raccordement de la première source 16 à l'organe électrique 12. Plus particulièrement, les moyens de raccordement comportent un relais électromagnétique 18. Le relais électromagnétique 18 est muni d'une bobine 20 et d'au moins un premier contact mobile 22. De façon connue en soi, la bobine 20 est destinée à commander le déplacement du premier contact mobile 22 en fonction de l'intensité I du courant la traversant. Ainsi, le premier contact mobile 22 est susceptible d'être déplacé par la bobine 20 entre une position de repos PR, dans laquelle la première source 16 est isolée de l'organe électrique 12, et une position active PA, dans laquelle la première source 16 est raccordée à l'organe électrique 12. Afin d'alimenter la bobine 20 en courant, le dispositif d'alimentation 10 comporte également un second circuit 24 comportant la bobine 20 et une seconde source 26 d'alimentation électrique de la bobine 20. De préférence, la seconde source 26 d'alimentation électrique est une source de seconde tension V2. On notera que, dans ce premier mode de réalisation de l'invention, les première 16 et seconde 26 sources de tensions sont distinctes. En particulier, la seconde tension V2 est inférieure ou égale à la première tension V,. Dans l'exemple décrit, le second circuit 24 comporte encore un interrupteur 28 susceptible d'adopter un état ouvert, dans lequel le second circuit 24 est ouvert et la bobine 20 n'est pas alimentée en courant, et un état fermé, dans lequel le second circuit 24 est fermé et la bobine 20 est alimentée en courant. Cet interrupteur 28 comporte par exemple un transistor classique. La seconde source 26 de tension V2 est choisie pour imposer un courant d'intensité ID traversant la bobine 20 suffisante pour déplacer le premier contact mobile 22 de sa position de repos PR vers sa position active PA pendant une première durée T, (figure 6). Le dispositif d'alimentation 10 comprend également des moyens 30 d'abaissement de l'intensité I du courant traversant la bobine 20, ces moyens d'abaissement 30 étant activés dès que le premier contact mobile 22 est en position active PA de façon à abaisser l'intensité du courant I. En effet, de façon connue en soi, l'intensité du courant ID minimale suffisante pour déplacer du premier contact mobile 22 de sa position de repos PR à sa position active PA est supérieure à l'intensité du courant IM minimale suffisante pour maintenir le premier contact mobile 22 dans sa position active PA. -5- Ainsi, l'intensité du courant 1M est abaissée de façon à rester suffisante pour maintenir le premier contact mobile 22 en position active PA pendant une seconde durée T2 de maintien du premier contact mobile 22 dans sa position active PA (figure 6). Par exemple, l'intensité du courant ID de déplacement du premier contact mobile 22 a une valeur double de la valeur de l'intensité du courant IM de maintien du premier contact mobile 22 dans sa position active PA. Dans l'exemple décrit, les moyens d'abaissement 30 de l'intensité du courant I comprennent des moyens résistifs 32. Les moyens résistifs 32 sont susceptibles d'être raccordés en série avec la bobine 20 dans le second circuit 24 lorsque le premier contact mobile 22 est en position active PA. Afin d'activer ou désactiver le raccordement en série des moyens résistifs 32 avec la bobine 20, les moyens d'abaissement 30 de l'intensité du courant I comprennent encore des moyens d'activation/désactivation d'une branche de dérivation 34 des moyens résistifs 32 en fonction de la position du premier contact mobile 22. Dans ce premier mode de réalisation, les moyens d'activation/désactivation comprennent des moyens statiques de commutation 36 montés entre les premier 14 et second 24 circuits. De préférence, les moyens statiques de commutation 36 comprennent une diode 36 passante du second circuit 24 vers le premier circuit 14. La diode 36 ainsi que l'organe électrique 12 font partie de la branche de dérivation 34 des moyens résistifs 32. De façon connue en soi, la diode 36 est susceptible d'adopter un état bloqué B (représenté par un interrupteur ouvert sur la figure 5), dans lequel la branche de dérivation 34 est ouverte et un état passant P (représenté par un interrupteur fermé sur les figures 2 à 4) dans lequel la branche de dérivation 34 est fermée. En particulier, l'état passant P de la diode 36 coïncide avec la position de repos PR du premier contact mobile 22 et l'état bloqué B de la diode 36 coïncide avec la position active PA du premier contact mobile 22. En général, l'organe électrique 12 a une résistance r relativement faible, d'une valeur de l'ordre de, par exemple, 1 Ohm. Dans ce cas, on pourra choisir des moyens résistifs 32 ayant une résistance R d'une valeur de l'ordre de, par exemple, 100 Ohm. Ainsi, lorsque la diode 36 est dans l'état passant P, les moyens résistifs 32 sont court-circuités par la branche de dérivation 34. Par ailleurs, on choisit la résistance R des moyens résistifs 32 adaptée pour abaisser l'intensité du courant ID à une intensité du courant 1M suffisante pour maintenir le premier contact 22 en position active PA. -6- On précisera ci-dessous les principaux aspects du fonctionnement du dispositif d'alimentation 10 liés à ce premier mode de réalisation. Initialement, le dispositif 10 est dans un premier état représenté sur la figure 2, dans lequel l'organe électrique 12 n'est pas alimenté. Le premier contact mobile 22 est dans sa position de repos PR et la première source 16 est isolée de l'organe électrique 12. L'interrupteur 28 est ouvert de sorte que la bobine 20 n'est pas alimentée en courant. Pour alimenter l'organe électrique 12, on place le dispositif 10 dans un deuxième état représenté sur la figure 3. Dans ce deuxième état, l'interrupteur 28 est fermé de sorte que la bobine 20 est alimentée en courant par la seconde source d'alimentation électrique 26. L'intensité du courant traversant la bobine 20 a pour valeur l'intensité du courant de déplacement ID. L'intensité du courant ID est suffisante pour amorcer le déplacement du premier contact mobile 22 de sa position de repos PR vers sa position active PA. Le premier contact mobile 22 est représenté en cours de déplacement sur la figure 4. Le dispositif 10 est dans un troisième état transitoire. Après écoulement de la durée T,, le dispositif 10 est dans un quatrième état représenté sur la figure 5. Dans ce quatrième état, le premier contact mobile 22 est dans la position active PA et la première source 16 est raccordée à l'organe électrique 12 et l'alimente. Comme la première tension V, a une valeur supérieure ou égale à la seconde tension V2, la diode 36 est soumise à une différence de potentiel négative et est par conséquent dans son état bloqué B. De ce fait, la branche de dérivation 34 est ouverte et les moyens résistifs 32 sont reliés en série à la bobine 20. L'intensité du courant I traversant la bobine a pour valeur IM. On a représenté sur les figures 7 et 8 un dispositif 10 selon respectivement des deuxième et troisième modes de réalisation de l'invention. Sur les figures 7 et 8, les éléments analogues à ceux de la figure 1 sont désignés par des références identiques. Dans les deuxième et troisième modes de réalisation illustrés respectivement par la figure 7 et la figure 8, le dispositif 10 comprend des moyens d'activation/désactivation de la branche de dérivation 34, comprenant des moyens mobiles de commutation 40. Les moyens mobiles de commutation 40 sont susceptibles d'adopter une première position P1 dans laquelle la branche de dérivation 34 est fermée et une seconde -7- position P2 dans laquelle la branche de dérivation 34 est ouverte afin respectivement de ne pas raccorder ou de raccorder les moyens résistifs 32 en série avec la bobine 20. Plus précisément, dans le deuxième mode de réalisation, les moyens mobiles de commutation 40 comprennent le premier contact mobile 22 monté entre les premier 14 et second 24 circuits, les première P1 et seconde P2 positions étant respectivement la position de repos PR et la position active PA du premier contact mobile 22. Dans ce deuxième mode de réalisation, les première 16 et seconde 26 sources de tension sont identiques (la seconde tension V2 est égale à la première tension VI). Dans le troisième mode de réalisation, le relais électromagnétiquel8 est muni d'un second contact mobile 42 dont le déplacement est également commandé par la bobine 20. Les moyens mobiles de commutation 40 comprennent ce second contact mobile 42. Les première P1 et seconde P2 positions du second contact mobile 42 coïncident respectivement avec la position de repos PR et la position active PA du premier contact mobile 22. Dans ce troisième mode de réalisation, les première 16 et seconde 26 sources de tension peuvent être identiques ou non. Ainsi, lorsque l'interrupteur 28 est fermé, le courant d'intensité ID traversant la bobine 22 permet de commander simultanément le déplacement du premier contact mobile 22 de sa position de repos PR à sa position active PA et le déplacement du second contact mobile 42 de la première position P1 à la seconde position P2 de manière à ouvrir la branche de dérivation 34 des moyens résistifs 32 et ainsi abaisser l'intensité du courant traversant la bobine 20 à la valeur IM.25 REVENDICATIONS 1. Dispositif (10) d'alimentation électrique d'un organe électrique (12), du type comprenant : un premier circuit (14) comportant une première source (16) d'alimentation électrique, des moyens de raccordement de la première source (16) à l'organe électrique (12) comportant un relais électromagnétique (18) muni d'une bobine (20) de commande du déplacement d'au moins un premier contact mobile (22) entre une position de repos (PR) dans laquelle la première source (16) est isolée de l'organe électrique (12) et une position active (PA) dans laquelle la première source (16) est raccordée à l'organe électrique (12), - un second circuit (24) comportant la bobine (20) et une seconde source (26) d'alimentation électrique de la bobine (20), imposant un courant traversant la bobine d'intensité (I) suffisante pour déplacer le premier contact mobile (22) de sa position de repos (PR) vers sa position active (PA), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (30) d'abaissement de l'intensité (I) du courant traversant la bobine (20), activés lorsque le premier contact mobile (22) est en position active (PA), l'intensité (I) du courant abaissée restant suffisante pour maintenir le premier contact mobile (22) en position active (PA). 2. Dispositif (10) d'alimentation électrique selon la revendication 1, dans lequel les première (16) et seconde (26) sources d'alimentation électrique sont des sources de première (V,) et seconde (V2) tensions respectivement, identiques ou non. 3. Dispositif (10) d'alimentation électrique selon la revendication 2, dans lequel les moyens d'abaissement (30) de l'intensité (I) du courant comprennent des moyens résistifs (32) susceptibles d'être raccordés en série avec la bobine (20) dans le second circuit (24) lorsque le premier contact mobile (22) est en position active (PA). 4. Dispositif (10) d'alimentation électrique selon la revendication 3, dans lequel les moyens d'abaissement (30) de l'intensité (I) du courant comprennent des moyens d'activation/désactivation d'une branche de dérivation (34) des moyens résistifs (32) en fonction de la position (PR, PA) du premier contact mobile (22). 5. Dispositif (10) d'alimentation électrique selon la revendication 4, dans lequel les moyens d'activation/désactivation comprennent des moyens statiques de commutation (36), montés entre les premier (14) et second (24) circuits et faisant partie, -9- avec l'organe électrique (12) de la branche de dérivation (34) des moyens résistifs (32), ces moyens statiques de commutation (36) étant susceptibles d'adopter un état bloqué (B), dans lequel la branche de dérivation (34) est ouverte, et un état passant (P), dans lequel la branche de dérivation (34) est fermée. 6. Dispositif (10) d'alimentation électrique selon la revendication 5, dans lequel les moyens statiques de commutation (36) comprennent une diode (36) passante du second circuit (24) vers le premier circuit (14), de façon que l'état passant (P) de la diode (36) coïncide avec la position de repos (PR) du premier contact mobile (22) et l'état bloqué (B) de la diode (36) coïncide avec la position active (PA) du premier contact mobile (22). 7. Dispositif (10) d'alimentation selon la revendication 4, dans lequel les moyens d'activation/désactivation comprennent des moyens mobiles de commutation (40) faisant partie de la branche de dérivation (34) des moyens résistifs (32), et susceptibles d'adopter deux positions, une première position (P1) dans laquelle la branche de dérivation (34) est fermée, et une deuxième position (P2) dans laquelle la branche de dérivation (34) est ouverte. 8. Dispositif (10) d'alimentation électrique selon la revendication 7, dans lequel les moyens mobiles de commutation (40) comprennent le premier contact mobile (22) monté entre les premier (14) et second (24) circuits, les première (P1) et seconde (P2) positions étant respectivement la position de repos (PR) et la position active (PA) du premier contact mobile (22). 9. Dispositif (10) d'alimentation électrique selon la revendication 7, dans lequel les moyens mobiles de commutation (40) comprennent un second contact mobile (42), le déplacement du second contact mobile (42) étant également commandé par la bobine (20), les première (P1) et seconde (P2) positions du second contact mobile (42) coïncidant respectivement avec la position de repos (PR) et la position active (PA) du premier contact mobile (22).