Brevet FR2908564A1 — publié le 20080516

L'invention concerne un système d'alimentation en énergie électrique d'un moteur électrique à courant continu de propulseur notamment d'étrave pour bateau. On connaît déjà dans l'état de la technique des propulseurs d'étrave de ce type qui comportent des moteurs à courant continu dont l'alimentation est assurée à partir d'une source d'alimentation en énergie telle que par exemple une batterie. De tels moteurs à courant continu sont en fait des moteurs de très forte puissance qui sont donc de gros consommateurs de courant dans la mesure où ils sont alimentés en basse tension d'alimentation, c'est-à-dire en 12 ou 24 V par exemple. On conçoit alors que pour une puissance donnée sous une telle tension, les courants mis en oeuvre peuvent être compris par exemple entre 200 et 1000 A. De tels moteurs sont alimentés actuellement en " tout ou rien ". La durée de fonctionnement de tels moteurs n'est que de l'ordre de quelques minutes car naturellement réduite au temps que met ce type de moteur à atteindre sa température limite de fonctionnement au delà de laquelle une période de refroidissement est indispensable. Ceci présente un certain nombre d'inconvénients, notamment au niveau du confort d'utilisation d'un tel moteur qui, ne fonctionnant qu'en " tout ou rien ", répond donc de façon relativement brutale aux sollicitations d'un utilisateur. Par ailleurs, les nuisances sonores engendrées par le fonctionnement d'un tel propulseur sont également relativement importantes et la durée d'utilisation est également réduite, de même que la durée de vie des batteries et d'un relais électromécanique d'alimentation du moteur. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes. A cet effet, l'invention a pour objet un système d'alimentation en énergie électrique d'un moteur électrique à courant continu de propulseur notamment d'étrave pour bateau, du type comportant une source d'alimentation en énergie électrique, caractérisé en ce que des moyens formant hacheur de courant associés à des moyens de commande de leur fonctionnement, sont interposés entre la source et le moteur, en ce que des 2908564 2 moyens formant relais électromécanique d'inversion du sens de rotation du moteur, sont interposés entre la sortie des moyens formant hacheur et le moteur, et en ce que des moyens de dissipation de l'énergie générée pendant les phases de roue libre sont connectés en parallèle sur le moteur. 5 Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - les moyens formant hacheur comprennent des organes commutateurs à MOSFET ; - les organes commutateurs à MOSFET sont disposés en couronne de manière équidistante autour d'un point d'alimentation des moyens 10 formant hacheur ; - les moyens de dissipation d'énergie de roue libre et les organes commutateurs à MOSFET sont disposés sur des radiateurs associés à des moyens de ventilation, placés dans un boîtier de protection ; - les moyens de dissipation d'énergie de roue libre comprennent des 15 diodes de roue libre ; - les moyens de commande comprennent un levier de commande; -le moteur est un moteur de type série ; et - les moyens formant relais comprennent un relais double pôle ù double flux. 20 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 annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma synoptique illustrant la structure et le fonctionnement d'un système d'alimentation selon l'invention ; et 25 -la figure 2 illustre les différents composants entrant dans la constitution d'un tel système. On a en effet illustré sur cette figure 1, un système d'alimentation en énergie électrique d'un moteur électrique à courant continu de propulseur notamment d'étrave pour bateau. 30 Sur cette figure, le moteur électrique est désigné par la référence générale 1 et se présente par exemple sous la forme d'un moteur électrique à courant continu de type série permettant donc de développer un fort couple notamment de par la masse importante de son rotor. 2908564 3 On reconnaît également sur cette figure une source d'alimentation en énergie électrique, désignée par la référence générale 2 et formée par exemple par une batterie ou un parc de batteries embarqué(e) à bord du bateau. 5 Selon l'invention, ce système comporte également des moyens formant hacheur de courant associés à des moyens de commande du fonctionnement de ceux-ci, qui sont interposés entre la source d'alimentation en énergie électrique 2 et le moteur électrique 1. Sur cette figure, ces moyens formant hacheur de courant sont 10 désignés par la référence générale 3 tandis que les moyens de commande de ceux-ci sont désignés par la référence générale 4 et se présentent par exemple sous la forme d'un levier de commande, par exemple de type variateur proportionnel, mis à la disposition d'un utilisateur pour contrôler le fonctionnement du moteur. 15 Un tel levier de commande, également connu sous le nom de joystick , permet alors à l'utilisateur de contrôler le fonctionnement du hacheur et donc l'alimentation du moteur pour contrôler la vitesse de rotation de celui-ci. Ce hacheur est en fait basé sur un hachage de l'alimentation 20 appliquée au moteur permettant d'appliquer à celui-ci des impulsions dont la largeur est variable pour contrôler sa vitesse de rotation. Des moyens formant relais électromécanique, désignés par la référence générale 5 sur cette figure, sont interposés entre la sortie du hacheur et le moteur afin de contrôler son sens d'alimentation et donc de 25 rotation, sous la commande du levier de commande 4, de façon classique. Ce relais peut par exemple être un relais double pôle û double flux et permet de fiabiliser l'électronique en encaissant par exemple les arcs électriques associés au contrôle du moteur. Cependant, du fait de l'inertie de l'ensemble moteur plus 30 propulseur, lorsque le moteur électrique n'est pas alimenté, celui-ci continue à tourner et il se transforme alors en génératrice. Des moyens de dissipation d'énergie de roue libre sont montés en parallèle sur le moteur pour résoudre ce problème. 2908564 4 Ces moyens sont désignés par la référence générale 6 sur cette figure et sont par exemple formés par des moyens à diodes de roue libre, qui seront décrits plus en détail par la suite. Ceci permet alors de résoudre un certain nombre de problèmes liés 5 à la production de courant par le moteur lors de ses périodes de roue libre lorsqu'il se transforme en génératrice quand il n'est plus alimenté. On reconnaît ces différents éléments sur la figure 2. Sur cette figure 2, on reconnaît en effet le moteur électrique 1, la batterie 2, les moyens formant hacheur 3 et les moyens de dissipation d'énergie de roue libre 6. 10 En fait, les moyens formant hacheur peuvent comprendre des organes commutateurs à MOSFET dont l'un est par exemple désigné par la référence générale 7 sur cette figure 2. Cependant, il est nécessaire d'utiliser plusieurs organes commutateurs à MOSFET disposés en parallèle et placés en couronne 15 symétriquement autour d'un point d'alimentation correspondant des moyens formant hacheur pour répartir de façon la plus équilibrée possible le courant entre ceux-ci. Une telle disposition des MOSFET permet de les raccorder en parallèle de façon équidistante par rapport au point d'alimentation 20 afin d'obtenir une répartition uniforme du courant entre eux. En effet, les courants mis en jeu nécessitent l'utilisation de plusieurs organes commutateurs à MOSFET en parallèle afin de traiter les intensités évoquées précédemment et répartis de la façon indiquée précédemment afin d'éviter la dégradation de l'un ou de plusieurs de ceux-ci. 25 Les moyens de dissipation d'énergie de roue libre peuvent quant à eux comporter des diodes de roue libre, comme cela est illustré. Ces éléments dissipent sous forme de chaleur le courant électrique, et donc l'énergie générée par le moteur en phase de roue libre, qui remonterait autrement dans le système en provoquant des détériorations et/ou 30 diminuerait sa durée de vie. Dans l'exemple de réalisation, deux diodes de roue libre, sont illustrées et désignées par les références générales 8 et 9 sur cette figure 2. 2908564 5 En fait, les organes commutateurs à MOSFET et les moyens formant diodes de roue libre peuvent être placés sur des radiateurs de dissipation thermique tels que les radiateurs 10 et 11 respectivement. Ces radiateurs peuvent alors être placés par exemple dans un 5 boîtier de protection, associés à des moyens de ventilation de type classique désignés par la référence générale 12 permettant de faire circuler un courant d'air de refroidissement à l'intérieur de ce boîtier. On conçoit alors qu'un tel système présente un certain nombre d'avantages par rapport à l'état de la technique dans la mesure où il permet 10 à un utilisateur de contrôler, par l'intermédiaire des moyens formant hacheur et des moyens de commande de ceux-ci, la vitesse et le sens de rotation du moteur et donc le déplacement du bateau de façon plus confortable que les systèmes de l'état de la technique qui ne fonctionnaient qu'en tout ou rien. La propulsion est alors beaucoup moins brutale que celle obtenue 15 avec les systèmes de l'état de la technique, ce qui permet d'augmenter le confort d'utilisation du système. De plus, le moteur n'étant plus utilisé uniquement à plein régime, les nuisances sonores de la propulsion sont considérablement diminuées. Sa durée d'utilisation est augmentée, de même que la durée de vie des 20 batteries et la fiabilité générale du système d'alimentation. Un tel système peut alors être monté d'origine, sous forme d'accessoire ou encore lors de toute reprise d'une installation déjà existante (seconde monte). Bien entendu, d'autres modes de réalisation encore peuvent être 25 envisagés. REVENDICATIONS 1.- Système d'alimentation en énergie électrique d'un moteur électrique à courant continu de propulseur notamment d'étrave pour bateau, du type comportant une source (2) d'alimentation en énergie électrique, caractérisé en ce que des moyens formant hacheur de courant (3) associés à des moyens de commande de leur fonctionnement (4) sont interposés entre la source (2) et le moteur (1), en ce que des moyens formant relais électromécanique (5) d'inversion du sens de rotation du moteur (1) sont interposés entre la sortie des moyens formant hacheur (3) et le moteur (1), et en ce que des moyens de dissipation de l'énergie générée pendant les phases de roue libre (6) sont connectés en parallèle sur le moteur (1). 2.- Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens formant hacheur comprennent des organes commutateurs à MOSFET (7). 3.- Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes commutateurs à MOSFET (7) sont disposés en couronne de manière équidistante autour d'un point d'alimentation des moyens formant hacheur (3). 4.- Système selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que les moyens de dissipation d'énergie (6) de roue libre et les organes commutateurs à MOSFET (7) sont disposés sur des radiateurs (10,11) associés à des moyens de ventilation (12), placés dans un boîtier de protection. 5.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de dissipation d'énergie de roue libre (6) comprennent des diodes de roue libre (8,9). 6.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de commande (4) comprennent un levier de commande. 7.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur (1) est un moteur de type série. 2908564 7 8.- Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens formant relais comprennent un relais double pôle ù double flux.