Brevet FR3069097A1 — publié le 20190118

Dispositif de relais électrique Des modes de réalisation de l'invention concernent les dispositifs de relais électriques. D'une façon générale, un relais électrique classique comprend un contact électrique fixe et un contact électrique mobile reliés respectivement à un circuit électrique. Le contact électrique mobile est généralement relié à un électroaimant via une pièce de liaison. Lorsque l'électroaimant est alimenté par un courant électrique, l'électroaimant transmet une force électromagnétique à la pièce de liaison de façon à la déplacer ou à la déformer. Comme le contact électrique mobile est relié à la pièce de liaison, la position du contact électrique mobile est par conséquent aussi modifiée de façon à être en contact avec le contact électrique fixe. De ce fait, un tel relais électrique classique permet de contrôler l'ouverture ou la fermeture dudit circuit électrique via un autre circuit complètement isolé, ici un circuit d'alimentation de courant électrique pour l'électroaimant. Toutefois, lors d'un contrôle de l'ouverture ou de la fermeture de deux circuits électriques exclusifs, autrement dit dans une solution de relais électrique à trois contacts électriques, il est communément connu de réaliser un tel dispositif en couplant deux relais électriques classiques en série. Mais une telle combinaison de relais électriques classiques implique une augmentation à la fois en termes de coûts de fabrication mais aussi de dimensions. De surcroît, comme le relais électrique classique ne prévoit généralement pas d'autres moyens pour maintenir en contact le contact électrique fixe et le contact électrique mobile, cela implique également 2 une consommation énergétique supplémentaire pour alimenter 1' électroaimant. Ainsi, selon un mode de réalisation, il est proposé une solution technique à faible consommation énergétique et à faible encombrement 5 permettant par exemple un contrôle de l'ouverture ou de la fermeture de plusieurs circuits électriques exclusifs avec un seul composant du type relais électrique, et étant en plus capable de maintenir le contact électrique mobile dans une position quelconque sans consommation énergétique supplémentaire. 10 Selon un aspect, il est proposé un dispositif de relais électrique comprenant un composant du type relais électrique. Le composant comprend un moteur commandable, et un module de commutation comportant 15 au moins un contact électrique fixe, et au moins un contact électrique mobile couplé mécaniquement au moteur et configuré pour être placé à l'aide du moteur, dans au moins une position dite déconnectée dans laquelle il n'est pas en contact avec un contact électrique fixe, ou 20 dans au moins une position dite connectée dans laquelle il est en contact avec dudit au moins un contact électrique fixe. Un tel dispositif de relais électrique comportant un moteur permet avantageusement de placer précisément le contact électrique mobile dans plusieurs positions dont ladite au moins une position dite 25 connectée et de ne consommer de l'énergie électrique que lors d'un changement de position. Autrement dit, une fois que le contact électrique mobile est placé à l'aide du moteur dans une position connectée et en contact avec le contact électrique fixe, aucune consommation énergétique n'est 30 nécessaire pour maintenir ledit au moins un contact électrique mobile dans cette position connectée. Avantageusement, la possibilité de placer le contact électrique mobile à l'aide du moteur dans plusieurs positions peut être réalisée avec une implémentation peu encombrante. 3 Selon un mode de réalisation, le module de commutation comporte un premier contact électrique fixe et un deuxième contact électrique fixe et le contact électrique mobile est configuré pour être placé soit dans ladite position déconnectée, soit dans une première 5 position connectée dans laquelle il est en contact avec le premier contact fixe, soit dans une deuxième position connectée dans laquelle il est en contact avec le deuxième contact fixe. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de relais électrique comprend en outre un module de pilotage configuré pour 10 piloter des mouvements du moteur de façon à placer le contact électrique mobile dans la position déconnectée, ou dans l'une des positions connectées. Le module de commutation peut par exemple comprendre un capteur de position configuré pour détecter un non placement du 15 contact électrique mobile dans la position déconnectée suite à une coupure de courant et le module de pilotage est alors avantageusement configuré pour faire revenir, à l'aide du moteur, le contact électrique mobile dans sa position déconnectée en réponse à ladite détection. Le dispositif de relais électrique peut comprendre en outre un 20 module de contrôle configuré pour recevoir des signaux de contrôle externes et pour contrôler le module de pilotage en fonction des signaux de contrôle externes. Les modules de contrôle et de pilotage peuvent être situés à l'extérieur du composant ou bien être disposés dans le composant. 25 A titre d'exemple non limitatif, le module de contrôle peut comprendre un microcontrôleur, tel qu'un microcontrôleur du type STM8® ou 5TM32® commercialisé par STMicroelectronics. Le moteur peut être avoir un mouvement de rotation ou de translation et peut être un moteur pas à pas, ou un moteur à courant 30 continu, ou un moteur piézoélectrique, sans que cette liste ne soit exhaustive. A titre indicatif non limitatif, le module de pilotage peut par exemple comprendre un circuit du type pont en H. 4 Selon un autre aspect, il est proposé un système électrique, comprenant un dispositif de relais électrique tel que défini ci-avant. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'étude de la description détaillée de modes de 5 réalisation, ceux-ci n'étant en aucune façon limitatifs, et des dessins annexés dans lesquels : - les figures 1 à 10 représentent schématiquement des modes de réalisation de l'invention. Des modes de réalisation d'un dispositif de relais électrique 10 vont maintenant être décrits. On peut trouver par exemple un tel dispositif dans un système électrique 1, comme un système de motorisation pour portail, comme représenté sur la figure 1. A titre d'exemple, on illustre ici un dispositif de relais électrique 2 destiné à contrôler par exemple l'ouverture ou la 15 fermeture d'un premier circuit de puissance 3 et d'un deuxième circuit de puissance 4 du système 1. Pour ce faire, le dispositif 2 comporte un bloc (ou « composant du type relais ») 5 contenant un moteur 7, ici par exemple un moteur pas à pas (« stepper motor » en anglais) classique communément connu 20 de l'homme du métier. Il convient de noter que la figure 1 illustre le dispositif notamment avec une vue de dessus du composant de relais électrique 5. Ce bloc 5 comprend en outre un module de commutation 8 comportant un premier contact électrique fixe 9 et un deuxième 25 contact électrique fixe 10. Le premier contact électrique fixe 9 comporte une première borne 9in et une deuxième borne 9out. Le deuxième contact électrique fixe 10 comporte une première borne 10in et une deuxième borne 10out. Les deux bornes 9in et 9out ne sont pas électriquement connectés de même que les deux bornes 10in et 10out. 30 Le bloc 5 comporte également un contact électrique mobile central 11 couplé mécaniquement au moteur pas à pas 7, ici par exemple par l'intermédiaire d'une pièce de liaison 12, par exemple une vis sans fin. 5 Le contact électrique mobile central 11 comporte un premier côté Cl faisant face au premier contact électrique fixe 9 et un deuxième côté C2 faisant face au deuxième contact électrique fixe 10. Chaque côté Cl ou C2 comporte deux bornes BC1a, BC1b, BC2a et 5 BC2b électriquement connectées. De ce fait, des mouvements rotatifs du moteur pas à pas 7 sont transformés en déplacements linéaires du contact électrique mobile central 11 entre les premier 9 et deuxième 10 contacts électriques fixes, grâce à un mécanisme de vis sans fin. 10 Par conséquent, à l'aide du moteur pas à pas 7, le contact électrique mobile central 11 est configuré pour être placé dans une position déconnectée centrale 13, par exemple située à égale distance des premier 9 et deuxième 10 contacts électriques fixes, et en contact avec aucun contact électrique fixe 9 et 10, comme illustré 15 sur la figure 1, ou dans une première position connectée 14 en contact avec les première 9in et deuxième bornes 9out du premier contact électrique fixe 9 de façon à rendre les première 9in et deuxième bornes 9out électriquement connectées, comme illustré sur la figure 2, ou 20 dans une deuxième position connectée 15 en contact avec les première 10in et deuxième bornes 10out du deuxième contact électrique fixe 10 de façon à rendre les première 10in et deuxième bornes 10out électriquement connectées, comme illustré sur la figure 3. 25 Comme le contact électrique mobile central 11 n'est en contact avec aucun des contacts électriques fixes 9 et 10 dans la position déconnectée centrale 13, aucun circuit de puissance 3 ou 4 n'est fermé. Par contre, lorsque le contact électrique mobile central 11 est placé dans la première position connectée 14 (figure 2), le premier 30 circuit de puissance 3 est fermé. Lorsque le contact électrique mobile central 11 est placé dans la deuxième position connectée 15 (figure 3), le deuxième circuit de puissance 4 est fermé. 6 La figure 4 illustre une vue de face du dispositif de relais électrique 2 illustré sur la figure 2. Le bloc 5 peut par exemple comporter en outre un capteur de position 16 configuré pour détecter l'absence du contact électrique 5 mobile central 11 dans la position centrale 13. A des fins de sécurité, suite à une coupure de courant, le moteur pas à pas 7 est configuré pour, sur commande d'un module de pilotage 18, faire revenir le contact électrique mobile central 11 dans la position déconnectée centrale 13 de façon à rouvrir les premier 3 et 10 deuxième 4 circuits de puissance. A titre indicatif, le capteur de position 16 peut être réalisé de façon classique, par exemple sous forme d'un capteur de proximité, d'un capteur infrarouge, ou d'un capteur à effet hall Les blocs 5 illustrés sur les figures 1 à 4 peuvent être par 15 exemple incorporés dans un boîtier de huit broches (« 8 pin package » en anglais). Le dispositif de relais électrique 2 comporte en outre par exemple un module de contrôle 17 configuré pour délivrer des signaux 20 de contrôle SC, et le module de pilotage 18 couplé entre le module de contrôle 17 et le moteur 7 et configuré pour recevoir les signaux de contrôle SC et piloter des mouvements du moteur pas à pas 7 en fonction des signaux de contrôle SC. 25 Le module de contrôle 17 comporte ici par exemple un microcontrôleur classique (couramment dénommés « MCU » en langue anglaise) du type STM8® ou STM32® commercialisé par la société STMicroelectronics. Le module de pilotage 18 peut par exemple comporter un 30 circuit CPH classique dit pont en H (« H bridge » en anglais) connu en soi (figure 5) et comprenant une première borne de pilotage BPI, une deuxième borne de pilotage BP2, 7 un premier commutateur CM1 et un deuxième commutateur CM2 couplés en série entre les première BP1 et deuxième bornes BP2 de pilotage via un premier noeud Ni, un troisième commutateur CM3 et un quatrième commutateur 5 CM4 couplés en série entre les première BP1 et deuxième bornes BP2 de pilotage via un deuxième noeud N2, une charge, ici le moteur 7, couplé entre les premier et deuxième noeuds Ni et N2. Les commutateurs CM1 à CM4 peuvent par exemple comporter 10 des transistors classiques. En contrôlant les états passants ou bloqués des commutateurs CM1 à CM4, on peut obtenir un courant positif CP ou un courant négatif CN circulant à travers le moteur 7 de façon à piloter les mouvements. Il convient de noter que dans les modes de réalisation illustrés 15 sur les figures 1 à 5, le module de contrôle 17 et le module de pilotage 18 ne sont pas compris dans le bloc 5. On se réfère maintenant à la figure 6 pour illustrer schématiquement un autre exemple de réalisation du dispositif de relais électrique 2. 20 Le bloc ou composant 5 comprend en outre dans ce mode de réalisation le module de pilotage 18. Les fonctionnements du moteur 7 et de tous les modules 8, 17 et 18 restent identiques à ceux décrits ci-avant Il convient de noter que le module de pilotage 18 est dans ce 25 mode de réalisation alimenté par une source d'alimentation 19 incorporée par exemple dans le dispositif 2. Il convient de noter que les blocs 5 illustrés sur les figures 5 et 6 peuvent par exemple être incorporés dans un boîtier de neuf broches (« 9 pin package » en anglais). 30 La figure 7 illustre encore un autre exemple de réalisation du dispositif de relais électrique 2. Le bloc ou composant 5 du dispositif de relais électrique 2 comporte dans ce mode de réalisation les modules de contrôle 17, de pilotage 18, de commutation 8 et le moteur 7. 8 Le module de contrôle 17 est en outre configuré pour recevoir des signaux de contrôle externes SCE et les modules de contrôle 17 et de pilotage 18 sont conjointement alimentés par la source d'alimentation 19. 5 La figure 8 illustre un autre exemple de réalisation du dispositif de relais électrique 2. Le bloc 5 comporte ici un étage de contrôle et de pilotage 20 intégrant le module de contrôle 17 et le module de pilotage 18 présentés dans les trois modes de réalisation précédents. 10 Le fonctionnement de l'étage de contrôle et de pilotage 20 peut par exemple être identique à celui de la combinaison des modules de contrôle 17 et de pilotage 18. Par ailleurs, l'étage de contrôle et de pilotage 20 est alimenté par la source d'alimentation 19 et est configuré pour délivrer au 15 moteur 7 les signaux de contrôle du moteur SC en fonction des signaux de contrôle externes SCE reçus. Ainsi, il est proposé un dispositif de relais électrique peu encombrant permettant de contrôler l'ouverture ou la fermeture d'un ou plusieurs circuits indépendants. Grâce à l'utilisation du moteur pas 20 à pas et sa capacité de maintenir en contact un contact électrique fixe et un contact électrique mobile, le dispositif de relais électrique est à faible consommation par rapport aux dispositifs de relais électrique classiques. L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui 25 viennent d'être décrits mais en embrasse toutes les variantes. Le bloc 5 peut par exemple comprendre un seul contact électrique fixe ou plus de deux contacts électriques fixes, au moins deux contacts électriques mobiles pouvant être placés respectivement dans au moins deux positions différentes. 30 La figure 9 illustre schématiquement un autre exemple de réalisation du moteur 7 du dispositif de relais électrique 2 Le moteur 7 est ici par exemple un moteur à courant continu sans balais (« Brushless DC motor » en anglais) comportant une came rotative 6 en contact avec le contact électrique mobile 11. 9 Le contact électrique mobile 11 comporte ici deux bras 11 a et 11b. Dans la première position connectée, le bras 11 a vient en contact avec le premier contact électrique fixe 9. Dans la deuxième position connectée, REVENDICATIONS1. Dispositif de relais électrique comprenant un composant (5) du type relais électrique comportant un moteur (7) commandable, et un module de commutation (8) comportant au moins un contact électrique fixe (9, 10), et au moins un contact électrique mobile (11) couplé mécaniquement au moteur (7) et configuré pour être placé à l'aide du moteur (7) dans au moins une position dite déconnectée (13) dans laquelle il n'est pas en contact avec un contact électrique fixe (9, 10), ou dans au moins une position dite connectée (14, 15) dans laquelle il est en contact avec ledit au moins un contact électrique fixe (9, 10). 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit module de commutation (8) comporte un premier contact électrique fixe (9) et un deuxième contact électrique fixe (10) et le contact électrique mobile (11) est configuré pour être placé soit dans ladite position déconnectée (13), soit dans une première position connectée (14) dans laquelle il est en contact avec le premier contact fixe (9), soit dans une deuxième position connectée (15) dans laquelle il est en contact avec le deuxième contact fixe (10). 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un module de pilotage (18) configuré pour piloter des mouvements du moteur (7) de façon à placer le contact électrique mobile (11) dans la position déconnectée (13), ou dans l'une des positions connectées (14, 15). 4. Dispositif selon la revendication 3 dans lequel le module de commutation (8) comprend en outre un capteur de position (16) configuré pour détecter un non placement du contact électrique mobile (11) dans la position déconnectée (13) suite à une coupure de courant et dans lequel le module de pilotage (18) est configuré pour faire revenir, Il à l'aide du moteur (7), le contact électrique mobile (11) dans sa position déconnectée (13) en réponse à ladite détection. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou 4, comprenant en outre un module de contrôle (17) configuré pour recevoir des signaux de 5 contrôle externes (SCE) et pour contrôler le module de pilotage (18) en fonction des signaux de contrôle externes (SCE). 6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel les modules de contrôle (17) et de pilotage (18) sont disposés dans le composant (5) du type relais électrique. 10 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, dans lequel le module de contrôle (17) comprend un microcontrôleur. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moteur (7) a un mouvement de rotation ou de translation. 15 9. Dispositif selon la revendication 8, dans lequel le moteur (7) est un moteur pas à pas, ou un moteur à courant continu, ou un moteur piézoélectrique. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes prise en combinaison avec la revendication 3, dans lequel 20 le module de pilotage (18) comprend un circuit (CPH) du type pont en H. 11. Composant du type relais électrique, appartenant à un dispositif de relais électrique selon l'une quelconque des revendications précédentes. 25