FR2845837A1 - Stand-by electricity supply for electromechanical actuators on vehicles, comprises capacitor which is charged from main battery and selector which connects capacitor to actuator on battery failure - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention est relative à un dispositif d'alimentation enThe present invention relates to a device for supplying
énergie, notamment d'un actionneur électro-mécanique embarqué dans un véhicule automobile, comprenant une source primaire d'énergie électrique et une source energy, in particular of an electro-mechanical actuator on board a motor vehicle, comprising a primary source of electrical energy and a source
secondaire pour suppléer à une éventuelle défaillance de la source primaire. secondary to compensate for a possible failure of the primary source.
Dans un véhicule automobile, la source primaire est couramment une batterie. In a motor vehicle, the primary source is commonly a battery.
Pour prévenir une conséquence dommageable d'une défaillance de celle-ci sur le fonctionnement d'un actionneur électro-mécanique formant partie du véhicule, on a proposé de munir le système dans lequel entre cet actionneur d'une batterie de secours comme décrit, par exemple, dans la demande internationale de brevet 10 WO/O1 1781 1 relative à un système électronique de changement de vitesses. To prevent a damaging consequence of a failure thereof on the operation of an electro-mechanical actuator forming part of the vehicle, it has been proposed to provide the system in which between this actuator with a backup battery as described, by example, in international patent application 10 WO / O1 1781 1 relating to an electronic gear change system.
L'assemblage d'un tel système est cependant rendu peu sr par la présence, parmi les éléments à assembler, d'un élément chargé d'énergie électrique The assembly of such a system is however made very unsafe by the presence, among the elements to be assembled, of an element charged with electrical energy.
susceptible de se décharger accidentellement. may accidentally discharge.
La présente invention a donc pour but de réaliser un dispositif d'alimentation 15 en énergie équipé d'une source d'énergie de secours, qui ne présente pas cet inconvénient. La présente invention a aussi pour but de réaliser un tel dispositif équipé The present invention therefore aims to provide a power supply device 15 equipped with a backup power source, which does not have this drawback. The present invention also aims to achieve such a device equipped
d'une source d'énergie secondaire pouvant stocker suffisamment d'énergie pour assurer le fonctionnement d'un actionneur électro-mécanique tel que ceux qui sont 20 embarqués dans un véhicule automobile. a secondary energy source capable of storing enough energy to ensure the operation of an electro-mechanical actuator such as those which are on board a motor vehicle.
On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la These objects of the invention are achieved, as well as others which will appear on
lecture de la description qui va suivre, avec un dispositif du type décrit en préambule de la présente description, remarquable en ce qu'il comprend des moyens pour charger en énergie électrique ladite source secondaire, initialement déchargée, avec 25 de l'énergie provenant de la source primaire. reading of the description which follows, with a device of the type described in the preamble to this description, remarkable in that it comprises means for charging said secondary source, initially discharged, with electrical energy with energy coming from the primary source.
La source secondaire étant déchargée pendant l'assemblage du dispositif, The secondary source being discharged during assembly of the device,
n'est alors génératrice d'aucun danger. does not then generate any danger.
Selon d'autres caractéristiques, optionnelles, de la présente invention le dispositif comprend en outre des moyens de sélection de la source 30 active, - la source secondaire est un condensateur et, en particulier, un supercondensateur. Comme on le verra plus loin, l'utilisation d'un supercondensateur permet de stocker une quantité d'énergie importante, convenant à l'alimentation d'un actionneur According to other optional features of the present invention, the device further comprises means for selecting the active source, the secondary source is a capacitor and, in particular, a supercapacitor. As will be seen below, the use of a supercapacitor makes it possible to store a large amount of energy, suitable for supplying an actuator
électro-mécanique dans l'environnement automobile évoqué ci-dessus. electro-mechanical in the automotive environment mentioned above.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à 5 la lecture de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé dans lequel: Other characteristics and advantages of the present invention will become apparent on reading the description which follows and on examining the appended drawing in which:
- la figure 1 est un schéma du dispositif d'alimentation en énergie électrique suivant l'invention, et - les figures 2 et 3 sont des schémas de premier et deuxième modes de - Figure 1 is a diagram of the electrical energy supply device according to the invention, and - Figures 2 and 3 are diagrams of first and second modes of
réalisation de moyens de charge de la source d'énergie secondaire du 10 dispositif de la figure 1. realization of means for charging the secondary energy source of the device of FIG. 1.
On se réfère à la figure 1 du dessin annexé o il apparaît que le dispositif d'alimentation en énergie électrique représenté comprend une source d'énergie électrique primaire 1, constituée par une batterie d'accumulateurs par exemple, conçue pour alimenter un consommateur d'énergie électrique, un actionneur électro15 mécanique par exemple, à travers des moyens de gestion 3 de l'alimentation de cet actionneur. Ces moyens de gestion 3 comprennent une unité de contrôle et de commande 4, sur laquelle l'actionneur 2 est connecté pour son alimentation, l'unité étant elle-même alimentée en énergie électrique, soit par la batterie 1, soit par une 20 source d'énergie électrique secondaire 5 prévue pour pallier toute défaillance de la source primaire. Les moyens de gestion 3 comprennent également des moyens de Referring to Figure 1 of the accompanying drawing o it appears that the electric power supply device shown comprises a primary electrical energy source 1, consisting of a storage battery for example, designed to supply a consumer of electrical energy, an electro-mechanical actuator, for example, through means 3 for managing the supply of this actuator. These management means 3 comprise a control and command unit 4, to which the actuator 2 is connected for its power supply, the unit itself being supplied with electrical energy, either by the battery 1 or by a source. of secondary electrical energy 5 provided to compensate for any failure of the primary source. The management means 3 also include means for
sélection 6 de l'une ou de l'autre desdites sources primaire et secondaire. selection 6 of one or the other of said primary and secondary sources.
Suivant la présente invention, les moyens de gestion 3 comprennent en outre des moyens de charge 7 disposés entre la batterie 1 et la source secondaire 5 pour 25 assurer la charge de cette source, initialement déchargée ou "vide", avec de l'énergie According to the present invention, the management means 3 further comprise charging means 7 arranged between the battery 1 and the secondary source 5 to ensure the charging of this source, initially discharged or "empty", with energy.
électrique prélevée sur la source primaire 1. from the primary source 1.
Suivant une autre caractéristique de la présente invention, la source According to another characteristic of the present invention, the source
secondaire est constituée par un condensateur. secondary consists of a capacitor.
Pendant l'assemblage du dispositif représenté à la figure 1, ou d'un système 30 incorporant un tel dispositif, le condensateur est, suivant l'invention, complètement déchargé. On comprend qu'ainsi ce condensateur est alors sans danger, conformément à l'un des buts poursuivis par la présente invention. Ce n'est qu'une fois l'assemblage réalisé que ce condensateur peut se charger en énergie venue de During the assembly of the device shown in FIG. 1, or of a system incorporating such a device, according to the invention, the capacitor is completely discharged. It is understood that thus this capacitor is then harmless, in accordance with one of the aims of the present invention. It is only after assembly that this capacitor can charge itself with energy from
la batterie 1, à travers les moyens de charge 7. the battery 1, through the charging means 7.
L'utilisation d'un condensateur, plutôt que d'un accumulateur, présente en outre l'avantage de simplifier et d'accélérer l'étape de charge, celle- ci devant suivre The use of a capacitor, rather than an accumulator, also has the advantage of simplifying and speeding up the charging step, which must follow
un profil de charge particulier dans le cas d'un accumulateur. a particular charge profile in the case of an accumulator.
Quand le dispositif suivant l'invention est destiné à alimenter un actionneur 5 électro-mécanique tel qu'un de ceux embarqués dans un véhicule automobile par exemple, la source secondaire doit être capable de fournir à l'actionneur une puissance électrique substantielle, soit quelques dizaines d'Ampères sous 12 volts, When the device according to the invention is intended to supply an electro-mechanical actuator 5 such as one of those on board a motor vehicle for example, the secondary source must be capable of supplying the actuator with substantial electrical power, ie a few tens of amperes at 12 volts,
par exemple.for example.
Dans ce cas, suivant la présente invention, le condensateur 5 est constitué 10 par un "supercondensateur" dont on sait que la capacité peut être très importante, se In this case, according to the present invention, the capacitor 5 is constituted by a "supercapacitor" of which it is known that the capacitance can be very large,
mesurant en Farads, voire en milliers de Farads. measuring in Farads, or even thousands of Farads.
De tels supercondensateurs sont décrits, par exemple, dans l'article intitulé Such supercapacitors are described, for example, in the article entitled
"Improved Electric Vehicle Performance with pulsed power capacities" et publié dans SAE TECHNICAL PAPER SERIES N 93.1010 en mars 1993, auteurs: MM. Anthony 15 P. TRIPPE, Andrew G. BURKE et Edward BLANK. "Improved Electric Vehicle Performance with pulsed power capacities" and published in SAE TECHNICAL PAPER SERIES N 93.1010 in March 1993, authors: MM. Anthony 15 P. TRIPPE, Andrew G. BURKE and Edward BLANK.
La charge du condensateur ou supercondensateur 5 peut être assurée par tout moyen convenable et notamment par ceux représentés schématiquement à la The capacitor or supercapacitor 5 can be charged by any suitable means and in particular by those shown schematically in the
figure 2 ou à la figure 3 du dessin annexé. Figure 2 or Figure 3 of the accompanying drawing.
A la figure 2 il apparaît que les moyens de charge 7 comprennent 20 essentiellement une diode de protection 8 et une résistance 9 placées en série entre la borne positive de la batterie 1 et une borne du condensateur 5, l'autre borne de ce condensateur étant reliée à la borne négative de la batterie 1. La résistance 9 sert à In FIG. 2 it appears that the charging means 7 essentially comprise a protective diode 8 and a resistor 9 placed in series between the positive terminal of the battery 1 and a terminal of the capacitor 5, the other terminal of this capacitor being connected to the negative terminal of battery 1. Resistor 9 is used to
limiter le courant de charge.limit the charging current.
Dans ce cas les moyens de sélection 6 peuvent être simplement constitués 25 par le montage en parallèle de deux diodes 101, 102 connectées respectivement à la batterie 1 et au condensateur 5, ces deux diodes débitant du courant dans une ligne 11 de sortie commune, raccordée à une entrée d'alimentation (+) de l'unité de In this case, the selection means 6 can simply be constituted by the parallel mounting of two diodes 101, 102 connected respectively to the battery 1 and to the capacitor 5, these two diodes delivering current in a common output line 11, connected to a power supply input (+) of the
contrôle et de commande 4 (voir figure 1). control and command 4 (see figure 1).
C'est alors la source, 1 ou 5, qui est portée à la tension la plus élevée, qui 30 débite du courant dans la ligne 11, puis dans l'actionneur 2. It is then the source, 1 or 5, which is brought to the highest voltage, which delivers current in the line 11, then in the actuator 2.
A la figure 3, les moyens de charge 7 sont constitués par un régulateur à découpage comprenant classiquement un commutateur électronique commandé par un signal en créneaux 13 pour assurer l'alimentation d'une self 14 par un courant haché venu de la batterie 1, la self 14 étant disposée entre une borne du In FIG. 3, the charging means 7 are constituted by a switching regulator conventionally comprising an electronic switch controlled by a square wave signal 13 to ensure the supply of a choke 14 by a chopped current coming from the battery 1, the choke 14 being disposed between a terminal of the
condensateur 5 et le point commun au commutateur 12 et à une diode 15 de retour. capacitor 5 and the point common to switch 12 and to a return diode 15.
Un tel régulateur permet de minimiser les pertes par effet Joule pendant la charge du Such a regulator makes it possible to minimize the losses by Joule effect during the charging of the
condensateur et lisse les appels de courant. capacitor and smoothes current draws.
Les moyens de sélection 6 de la source, 1 ou 5, qui doit assurer l'alimentation 5 de l'unité 4 et de l'actionneur 2, peuvent alors être constitués, comme représenté, par un relais 17 commandé par un signal (cde) venu de l'unité 4 (voir la ligne en trait interrompu sur la figure 1), cette unité étant munie de moyens de détection d'une défaillance éventuelle de la batterie 1 pour commuter alors l'alimentation sur le condensateur 5. Celui-ci participe alors au filtrage des courants transitoires. Les 10 diodes 18", 182, représentées dans les moyens de sélection 6, assurent la continuité de l'alimentation de l'unité 4 et de l'actionneur 2 pendant les basculement du relais 17. Des moyens d'alarme 20 (voir figure 1) commandés par l'unité de contrôle et de commande 4 ou par les moyens de sélection 6, sont prévus pour prévenir le 15 conducteur du véhicule d'une défaillance éventuelle de la batterie 1, de manière qu'il The source selection means 6, 1 or 5, which must supply the power 5 to the unit 4 and to the actuator 2, can then be constituted, as shown, by a relay 17 controlled by a signal (cde ) coming from unit 4 (see the dashed line in FIG. 1), this unit being provided with means for detecting a possible failure of the battery 1 in order then to switch the power supply to the capacitor 5. The latter this then participates in the filtering of the transient currents. The 10 18 "diodes, 182, represented in the selection means 6, ensure the continuity of the supply of the unit 4 and of the actuator 2 during the switching of the relay 17. Alarm means 20 (see figure 1) controlled by the monitoring and control unit 4 or by the selection means 6, are provided to warn the driver of the vehicle of a possible failure of the battery 1, so that he
y soit porté remède au plus tôt.be remedied at the earliest.
Il apparaît maintenant que l'invention permet bien d'atteindre les buts It now appears that the invention does achieve the goals
annoncés. Il apparaît en outre que le dispositif suivant l'invention peut être réalisé à faible cot, présente une bonne fiabilité, une absence d'effet mémoire, un faible poids 20 et un faible volume, et n'exige aucun entretien. advertisement. It also appears that the device according to the invention can be produced at low cost, has good reliability, no memory effect, low weight and low volume, and requires no maintenance.
Comme on l'a vu plus haut, la présente invention trouve notamment application dans le domaine automobile, dans les systèmes de verrouillage de portes, de déclenchement de sac d'air gonflable de protection, d'actionnement de prétensionneurs de ceinture de sécurité, de direction assistée, etc.... Elle trouve 25 aussi de nombreuses applications dans d'autres domaines, par exemple dans les dispositifs de commande de retour en position de sécurité de machines-outils As we saw above, the present invention finds particular application in the automotive field, in door locking systems, triggering of an inflatable protective air bag, actuation of seat belt pretensioners, power steering, etc. It also finds numerous applications in other fields, for example in devices for controlling the return to the safety position of machine tools.
automatiques, dans des télémanipulateurs, etc... automatic, in remote manipulators, etc ...
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. C'est ainsi que d'autres moyens de 30 charge du condensateur ou du supercondensateur, bien connus de l'homme de Of course, the invention is not limited to the embodiment described and shown which has been given only by way of example. This is how other means of charging the capacitor or the supercapacitor, well known to those skilled in the art.
métier, pourraient être substitués à ceux décrits ci-dessus. trade, could be substituted for those described above.
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