FR3075510A1 - Outil electromecanique portatif comportant un moteur alimente par un ensemble de condensateurs charges par au moins une batterie - Google Patents

Outil electromecanique portatif comportant un moteur alimente par un ensemble de condensateurs charges par au moins une batterie Download PDF

Info

Publication number
FR3075510A1
FR3075510A1 FR1762425A FR1762425A FR3075510A1 FR 3075510 A1 FR3075510 A1 FR 3075510A1 FR 1762425 A FR1762425 A FR 1762425A FR 1762425 A FR1762425 A FR 1762425A FR 3075510 A1 FR3075510 A1 FR 3075510A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
voltage
battery
tool
assembly
capacitor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1762425A
Other languages
English (en)
Other versions
FR3075510B1 (fr
Inventor
Simon Barreau
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Georges Renault SAS
Original Assignee
Georges Renault SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Georges Renault SAS filed Critical Georges Renault SAS
Priority to FR1762425A priority Critical patent/FR3075510B1/fr
Publication of FR3075510A1 publication Critical patent/FR3075510A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR3075510B1 publication Critical patent/FR3075510B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B21/00—Portable power-driven screw or nut setting or loosening tools; Attachments for drilling apparatus serving the same purpose
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/06—Two-wire systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0013—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries acting upon several batteries simultaneously or sequentially
    • H02J7/0024—Parallel/serial switching of connection of batteries to charge or load circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/345—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering using capacitors as storage or buffering devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

L'invention concerne un outil électromécanique portatif comportant : un moteur animant en rotation un mécanisme, une commande dont l'activation permet l'alimentation du moteur à partir d'un moyen de stockage d'énergie présent dans l'outil fournissant au moteur une tension d'alimentation. Le moyen de stockage d'énergie électrique comporte au moins une batterie embarquée destinée à fournir une énergie électrique et un ensemble d'au moins un condensateur d'au moins un farad, chargé par un circuit élévateur de tension à partir de la tension fournie par ladite batterie. L'invention permet notamment de remplacer un certain nombre de batteries par un ensemble de condensateurs fournissant la même tension et une énergie suffisante pour alimenter le moteur pendant au moins un cycle de vissage. De cette manière, l'outil est globalement allégé.

Description

1. Domaine de l'invention
Le domaine de l'invention est celui de l'utilisation d'un outil dans un environnement industriel, notamment celui de l'automobile ou l'aéronautique. L'invention concerne plus particulièrement des outils électromécaniques comportant une source d'alimentation composée d'une batterie au moins et de condensateurs chargés par cette batterie
2. Art antérieur
Dans le domaine industriel tel que l'automobile ou l'aéronautique, les opérateurs utilisent des outils permettant d'effectuer l'assemblage des équipements et des objets en cours de fabrication. Ces outils sont typiquement des visseuses qui sont manipulées en permanence pour réaliser des opérations de vissage. Ces outils sont utilisables soit indépendamment de tous systèmes informatiques, soit en association avec un contrôleur qui leur fournit des stratégies de vissage élaborées en fonction du type d'action à réaliser.
L'architecture de la visseuse ou outil portable comporte en général les éléments suivants :
- une coque comprenant une poignée permettant la saisie de l'outil,
- une interface homme machine intégrant une gâchette de démarrage,
- un moteur électrique,
- une batterie pour l'autonomie de l'appareil.
Tous ces éléments occupent un certain volume et pèsent un certain poids. Pour atteindre une tension compatible avec le moteur, il est nécessaire de mettre en série plusieurs batteries, ce qui augmente le volume et le poids de l'appareil. De tels outils sont souvent utilisés dans des chaînes de fabrication d'équipements, par exemple des automobiles. La répétabilité de ces manœuvres peut entraîner chez les opérateurs des troubles musculo squelettiques, et il est souhaitable de trouver des solutions qui limitent le volume des outils et diminuent leurs poids.
Il est connu d'utiliser une seule batterie en association avec un circuit élévateur de tension de façon à atteindre la tension nominale du moteur. Mais un tel circuit limite le courant disponible lors du vissage et ne permet pas à l'appareil de fournir un couple important et ceci, pendant un temps assez long.
II existe donc un réel besoin de mettre sur le marché des outils légers et peu encombrants, que l'on peut manipuler pendant de longues périodes et qui procurent un couple important pour des opérations tels que du vissage.
3. Objectifs de l'invention
L'invention a notamment pour objectif d'apporter une solution efficace à au moins certains de ces différents problèmes.
En particulier, selon au moins un mode de réalisation, un objectif de l'invention est d'alléger l'outil tout en maintenant ses performances en termes de puissance lors des vissages.
4. Présentation de l'invention
Pour ceci, l'invention propose un outil électromécanique portatif comportant :
- un moteur animant en rotation un mécanisme,
-une commande dont l'activation permet l'alimentation du moteur à partir d'un moyen de stockage d'énergie présent dans l'outil fournissant aux moyens moteur une tension d'alimentation, ledit moyen de stockage d'énergie électrique comprend au moins une batterie embarquée destinée à fournir une énergie électrique ; le moyen de stockage comporte en outre un ensemble d'au moins un condensateur d'au moins un farad chargé par un circuit élévateur de tension à partir de la tension fournie par ladite batterie.
Ainsi, selon cet aspect de l'invention, il est possible de remplacer un certain nombre de batteries par un ensemble de condensateurs fournissant la même tension et une énergie suffisante pour alimenter les moyens moteur pendant au moins un cycle de vissage. De cette manière, l'outil est globalement allégé. De plus, la résistance de l'ensemble de condensateurs est très inférieure à celle de l'équivalent en termes de batteries, de sorte que la tension appliquée aux moyens moteur lors du vissage est très peu impactée par la résistance des condensateurs et ainsi le vissage est plus efficace.
Selon un premier mode de réalisation, le circuit élévateur de tension reçoit en entrée la tension de l'au moins une batterie et génère en sortie une tension plus élevée appliquée aux bornes de l'ensemble de condensateurs. De cette manière, il est possible de produire à partir des condensateurs une tension suffisante pour permettre au moteur de fonctionner de façon nominale.
Selon un autre mode de réalisation, le circuit élévateur de tension comporte une boucle électrique formée :
- de l'au-moins une batterie,
- d'un interrupteur commandé électriquement
- d'une bobine électrique, les cycles d'ouverture et de fermeture de la boucle par la commande de l'interrupteur générant aux bornes de la bobine une tension supérieure à celle de l'au moins une batterie, ladite tension supérieure est appliquée à travers une diode aux bornes de l'ensemble de condensateurs. De cette manière, le circuit élévateur est particulièrement simple à réaliser et peu coûteux à implémenter.
Selon un autre mode de réalisation, l'outil comporte un dispositif détectant la recharge de la batterie, ledit dispositif maintenant alors ouvert l'interrupteur générant avec la bobine la tension de charge des condensateurs. De cette manière, aucun courant ne parcourt inutilement la bobine lors de la charge de la batterie.
Selon un autre mode de réalisation, le circuit élévateur de tension est alimenté en permanence, le circuit élévateur chargeant l'ensemble d'au moins un condensateur jusqu'à une tension déterminée et maintenant ce niveau de tension. De cette manière, les condensateurs sont maintenus à une tension optimale permettant à l'opérateur d'utiliser l'outil à tout moment.
Selon un autre mode de réalisation, les condensateurs (9) constituants l'ensemble d'au moins un condensateur sont reliés en série entre eux et avec l'au moins une batterie, la tension d'alimentation des moyens moteur étant la somme de la tension aux bornes de l'ensemble d'au moins un condensateur et de la tension de la batterie. De cette manière, il est possible d'éliminer quelques condensateurs pour atteindre la tension nominale de la batterie.
Selon un autre mode de réalisation, la batterie, l'ensemble d'au moins un condensateur et le circuit élévateur de tension sont placés dans un pack amovible. De cette manière, les condensateurs et la batterie sont chargés en même temps et l'outil est pleinement opérationnel lorsque le pack est refixé à l'appareil. De plus, l'invention est utilisable sur un outil de l'art antérieur en ne changeant que le pack batterie.
Selon un autre mode de réalisation, l'outil est un outil pris dans l'ensemble suivant : une visseuse, une clé à choc, une meuleuse, une perceuse.
Selon un autre mode de réalisation, l'outil comporte un moyen d'affichage signalant que la tension aux bornes de l'ensemble d'au moins un condensateur se situe en-dessous d'une valeur de tension déterminée. De cette manière, l'opérateur sait qu'il doit attendre un peu avant de lancer le vissage car la tension qui serait appliquée aux bornes du moteur est insuffisante pour garantir un bon travail de l'outil.
Selon un autre mode de réalisation, l'outil comporte un moyen de contrôle déterminant la vitesse de l'élévation de la tension aux bornes de l'ensemble d'au moins un condensateur lorsque la commande de l'outil n'est pas activée, ledit moyen de contrôle détectant que la vitesse d'élévation prise à une valeur de tension déterminée se situe en-dessous d'un certain seuil et déclenchant l'émission d'un signal signifiant que la batterie est en-dessous de sa capacité nominale. De cette manière, l'opérateur reçoit une indication sur le fait qu'il doit recharger la batterie ou la changer par une autre mieux chargée.
5. Liste des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnée à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés parmi lesquels :
la figure 1 illustre un système de vissage comprenant une visseuse en communication avec son contrôleur selon un exemple de réalisation,
La figure 2 présente les principaux éléments électroniques embarqués dans l'outil selon un exemple de réalisation,
La figure 3 présente une variante de réalisation du montage précédent comportant une boucle de courant réunissant les condensateurs, le moteur et un interrupteur,
La figure 4 présente un exemple d'un circuit électrique alimentant un ensemble de condensateurs mis en série en utilisant un circuit élévateur de tension,
La Fig. 5 présente un autre exemple d'un circuit électrique alimentant un ensemble de condensateurs mis en série en utilisant une bobine et un interrupteur commandé par un signal périodique.
6. Description de modes particuliers de réalisation
6.1 Principe général
L'invention concerne donc un outil électromécanique portatif comportant :
- un moteur animant en rotation un mécanisme,
-une commande dont l'activation permet l'alimentation du moteur à partir d'un moyen de stockage d'énergie embarqué dans l'outil fournissant aux moyens moteur une tension d'alimentation.
Ledit moyen de stockage d'énergie électrique comprend au moins une batterie embarquée destinée à fournir une énergie électrique ; le moyen de stockage comporte en outre un ensemble d'au moins un condensateur d'au moins un farad chargé par un circuit élévateur de tension à partir de la tension fournie par ladite batterie.
L'invention permet notamment de remplacer un certain nombre de batteries par un ensemble de condensateurs fournissant la même tension et une énergie suffisante pour alimenter le moteur pendant au moins un cycle de vissage. De cette manière, l'outil est globalement allégé.
6.2 Description d'un mode de réalisation
La Fig. 1 décrit un poste de travail 1 en milieu industriel, et plus particulièrement un poste de vissage. Le poste de travail 1 comporte notamment un contrôleur 20 et au moins un outil 2 à batterie, en l'occurrence une visseuse. La communication avec le contrôleur 20 s'effectue de préférence par radio. L'outil possède, de façon connu en soi, une commande d'utilisation, qui se présente typiquement sous la forme d'une gâchette 3. En pressant la gâchette, l'outil fonctionne selon une programmation définie par le contrôleur. Sur ce type de poste de travail, le contrôleur 20 gère les paramètres de vissage.
Selon un mode simple de réalisation, le poste de travail comporte uniquement l'outil 2 à batterie qui est alors parfaitement autonome. C'est le cas lorsque les fonctions spécifiques à un contrôleur ne sont pas nécessaires dans l'application telle que :
-l'asservissement du fonctionnement de la visseuse à un automate gérant le fonctionnement global d'une chaîne de production.
-l'enregistrement de résultats de vissage sur une serveur de l'entreprise
La visseuse dispose d'une batterie 4 qui est généralement amovible, dans le cas contraire l'outil dispose de broches de rechargement électrique. L'outil 2 comporte une Unité Centrale 5 reliée à une interface radio 6 pour la communication avec le contrôleur 20. L'Unité centrale 5 reçoit une commande de la gâchette 3 et contrôle l'alimentation du moteur 7 selon des paramètres transmis par le contrôleur. Un voyant lumineux 8 est placé sur l'outil dans une position facilement perceptible par l'opérateur. Nous verrons plus loin dans ce document l'utilisation possible de ce voyant lumineux dont l'état est contrôlé par l'unité centrale 5. Ce voyant lumineux 8 peut être remplacé par toute interface (afficheur LCD, LED, buzzer, ...) conçu pour émettre un signal sonore et/ou visuel à destination de l'opérateur. Selon une variante de réalisation et dans le cas d'un système de vissage comprenant un contrôleur 20, ce voyant 8 peut être remplacé par l'apparition d'un message sur l'écran 21 et/ou par l'émission d'un signal sonore par le contrôleur 20.
Selon un aspect important de l'invention, l'outil comporte un ensemble de condensateurs 9 de forte capacité. Sous le vocable « de forte capacité » il faut comprendre d'une capacité d'au moins un farad, qui assure non seulement le filtrage mais aussi le stockage temporaire d'une énergie susceptible d'alimenter un moteur pendant au moins plusieurs secondes. Ces condensateurs sont chargés électriquement en utilisant l'énergie de la batterie 4. Lorsque l'opérateur appuie sur la gâchette, l'unité centrale 5 ferme un interrupteur pour alimenter le moteur 7.
Dans le cas d'un poste de travail comportant un outil communiquant avec un contrôleur 20, ce dernier dispose d'un écran 21 destiné à afficher des données et des menus, et un clavier 22 pour introduire des paramètres. En variante, l'écran peut être tactile.
La Fig. 2 présente un exemple d'un schéma électrique reliant les principaux éléments électroniques embarqués dans l'outil 1. La batterie 4 produit une tension Vbatt qui n'est généralement pas suffisante pour alimenter directement le moteur. L'outil comporte un Circuit Elévateur 10 noté « CE » qui est alimenté par la batterie et qui fournit une tension de sortie compatible avec celle destinée au fonctionnement nominal du moteur 7. La tension de sortie Vc du circuit élévateur 10 est appliquée à un ensemble d'au moins un condensateur de forte capacité. Ce type de condensateur possède une tension de service relative faible, de l'ordre de 2,7 Volts, de sorte que pour obtenir une tension plus grande, 18 volts par exemple, il est nécessaire de les placer en série. On rappelle que, dans un montage en série de n condensateurs de même capacité C et de tension de service T, l'ensemble de condensateurs possède une tension de service de : nxT volts, et une capacité de : C/n Farads.
Dans le prototype réalisé, le moteur est alimenté en 18 volts, et les condensateurs utilisés ont comme caractéristiques : 2,7 Volts et 25 Farads. Pour atteindre les 18 volts, il est donc nécessaire de réaliser un montage comportant 7 condensateurs en série. Les caractéristiques capacitives d'un tel montage sont de : 18,9 volts et 3,57 Farads.
L'expérimentation a montré que, lorsque les condensateurs sont chargés à 18 volts, il est possible d'effectuer 4 vissages standards sans avoir besoin de recharger les condensateurs. Selon un mode préféré de réalisation, le circuit élévateur 10 est alimenté en permanence et régule la tension aux bornes de l'ensemble des condensateurs à la valeur nominale du moteur, en l'occurrence: 18 volts pour le prototype, cette tension n'est donnée qu'à titre d'exemple non limitatif.
Le schéma de la Fig. 2 décrit un montage électrique embarqué dans l'outil comportant un onduleur 11 alimenté par les condensateurs 9, cet onduleur délivre une tension spécifique pour l'unité centrale 5 et pour l'alimentation du moteur 7, les moyens moteur comprenant cet onduleur. L'état de la gâchette 3 est scruté périodiquement par l'unité centrale 5. Lors d'un appui sur la gâchette 3, l'unité centrale 5 déclenche l'alimentation du moteur 7 en utilisant l'énergie fournie par les condensateurs, via l'onduleur 11. Lors des vissages simples, le logiciel embarqué commande la fermeture de l'interrupteur tant que la gâchette 3 est enfoncée par l'opérateur. Pour des vissages plus complexes, le contrôleur 20 peut transmettre une programmation à l'unité centrale 5.
Le schéma de la Fig. 3 décrit une variante de réalisation du montage précédent comportant une boucle de courant constituée de l'ensemble de condensateurs 9, du moteur 7 et d'un interrupteur 12 commandé par l'unité centrale 5. La tension aux bornes de l'ensemble de condensateurs 9 est appliquée au moteur lorsque l'interrupteur 12 se ferme.
Les outils selon l'art antérieur disposent généralement de 5 batteries de 3,6 volts afin de fournir une tension nominale d'au moins 18 volts, compte tenu de leurs résistances internes. Chaque batterie pesant 45 grammes environ, le poids de cet ensemble est de 225 grammes. Selon l'invention, il est possible d'utiliser qu'une seule batterie en l'associant à un ensemble de sept condensateurs de poids unitaires de 6,5 grammes environ. Le poids du circuit élévateur étant de 40 grammes inférieur à celui d'une batterie, la source d'alimentation selon un tel montage pèse 130,5 grammes, ce qui génère un allégement de 94,5 grammes pour l'outil 2 par rapport à l'outil selon l'art antérieur comportant 5 batteries.
Selon une variante non préférée, le circuit élévateur 10 est déconnecté de l'ensemble des condensateurs 8 lorsque le moteur 7 n'est pas alimenté. Cette disposition permet de ne pas solliciter le circuit élévateur 10 lorsque de nombreux vissages ont déchargé les condensateurs et que la tension à fournir aux condensateurs est trop faible alors que le moteur est toujours alimenté.
Selon un perfectionnement, l'unité centrale 5 active le moyen d'affichage 8 pour signaler à l'opérateur que la tension aux bornes des condensateurs se situe en-dessous d'une valeur de tension déterminée. De cette façon, l'opérateur est informé que la tension qui sera appliquée au moteur s'il presse la gâchette 3 ne sera pas à un niveau optimum, et qu'il y a un risque de mauvais vissage. En toute rigueur, l'opérateur devra attendre quelques secondes de façon que les condensateurs soient suffisamment chargés pour alimenter le moteur afin de réaliser un vissage.
Selon un autre perfectionnement, l'unité centrale 5 mesure la tension aux bornes de l'ensemble de condensateurs 9 et détermine la vitesse de l'élévation de cette tension lorsque la gâchette n'est pas activée. Cette vitesse dépend notamment du niveau de charge de la batterie 4, la charge des condensateurs est d'autant plus longue que la batterie 4 est déchargée et fournit moins d'énergie. La vitesse de l'élévation de la tension lorsque le moteur n'est pas alimenté est donc un moyen pour évaluer le niveau de charge de la batterie. De ce fait, si l'unité centrale 5 détecte que la vitesse d'élévation prise à une valeur de tension déterminée se situe en-dessous d'un certain seuil, alors l'unité centrale 5 déclenche l'émission d'un signal signifiant que la batterie est en-dessous de sa capacité nominale. En percevant ce signal, qui peut être visuel ou sonore, l'opérateur sait qu'il doit changer la batterie ou mettre son outil 2 sur son chargeur. Le signal est de préférence émis sous forme lumineuse en utilisant le voyant 8 placé sur l'outil. Selon une variante de réalisation et dans le cas d'un système de vissage comprenant un contrôleur, le signal peut également être émis de façon sonore ou visuel par le contrôleur 20.
L'invention n'est pas limitée à l'utilisation d'une seule batterie alimentant le circuit élévateur, il est ainsi possible d'utiliser plusieurs batteries en les disposant en série de préférence. De cette manière, il est possible d'augmenter la performance du circuit élévateur et de diminuer le temps de recharge des condensateurs. L'expérimentation a montré qu'avec sept condensateurs, l'utilisation de 2 voire de 3 batteries, produit toujours un allégement global de l'outil.
Il est également possible d'augmenter la capacité globale de l'ensemble de condensateurs en implémentant dans l'outil 2 un montage avec plusieurs ensembles de condensateurs mis en parallèle, par exemple 3 ensembles de 7 condensateurs mis en parallèle multiplient par 3 la capacité globale par rapport à un seul ensemble.
Dans le cas où l'outil 2 est alimenté par une ou plusieurs batteries intégrées dans un pack amovible et selon un perfectionnement, les condensateurs et le circuit élévateur de tension sont également intégrés dans ledit pack. De cette manière, la batterie et les condensateurs sont chargés par le chargeur et ainsi l'outil est pleinement opérationnel une fois que le pack est refixé à l'appareil. De plus, il suffit de ne changer que le pack batterie par un pack tel que décrit ci-dessus, pour que l'outil fonctionne selon la présente invention.
Le circuit élévateur permet de recevoir en entrée une tension relativement faible de batterie et de l'élever pour charger un ensemble de condensateurs. Nous allons maintenant décrire plusieurs montages qui permettent d'atteindre ce résultat.
6.3 Montage avec un convertisseur
Selon ce montage illustré par la Fig. 4, la borne positive de la batterie 4 est reliée à l'entrée du circuit élévateur de tension 10 et la borne de sortie dudit circuit élévateur est reliée à la borne positive de l'ensemble des condensateurs 9. Les bornes négatives des trois dispositifs sont reliées entre elles et constitue le 0 volt. Selon ce montage, le courant de charge absorbé par le moteur 7 à travers les condensateurs 9 est indépendant du courant distribué par la batterie. En fonctionnant en permanence, le circuit élévateur 10 consomme un courant quasi constant en provenance de la batterie, et les condensateurs peuvent fournit une puissance importante au moteur pendant une durée déterminée par la décharge desdits condensateurs.
Pour le prototype utilisé, la batterie possède une capacité de 2.2 Ah et une tension de 3,6 volts. Selon ce montage, le temps de recharge des condensateurs pour atteindre la tension nominale du moteur, dépend des éléments suivants :
- du courant de sortie de la batterie,
- de la tension de la batterie,
- de la tension de départ aux bornes de l'ensemble des condensateurs,
- de la capacité totale de cet ensemble, exprimée en Farad.
6.4 Montage avec une bobine
Selon ce montage illustré par la Fig. 5, le circuit élévateur de tension comporte une boucle électrique formée :
- de la batterie 4,
- d'un interrupteur 13 commandé électriquement,
- d'une bobine électrique 14.
L'interrupteur 13 est typiquement un interrupteur électronique de type MOSFET par exemple, la référence utilisée pour le prototype est : Nexperia BUK9M24-40EX. La commande électrique de l'interrupteur 13 peut être réalisée par un simple circuit oscillant générant des signaux carrés périodiques. Avantageusement, le signal carré de commande peut être fourni par une broche de sortie de l'unité centrale 5. Si l'unité centrale est un microcontrôleur, cette broche de sortie peut être celle d'un circuit PWM intégré. La succession d'ouverture et de fermeture de l'interrupteur génère des variations de courant dans la bobine et la formation d'un champ magnétique. Lorsque l'interrupteur 13 se ferme, la bobine se charge en courant. Une fois la bobine suffisamment chargée, l'interrupteur s'ouvre et la bobine génère à ses bornes une tension qui va s'opposer aux effets de la variation du champ magnétique et ainsi générer une surtension. Ce montage se base sur le modèle d'un boost.
Cette surtension est recueillie par la seconde boucle électrique comportant :
- l'ensemble des condensateurs 9 mis en série,
- une diode de puissance 15
- la bobine électrique 14.
La diode permet de polariser le courant de charge des condensateurs et ainsi de fournir une tension polarisée à leurs bornes. La bobine utilisée pour la réalisation du prototype est du type Wurth Elektronik 7443643300, cette référence n'est donnée qu'à titre d'exemple et n'est aucunement limitative. La fréquence d'ouverture et de fermeture de la boucle comprenant la bobine et la batterie est de l'ordre de 10 KHz à 50 KHz.
Le prototype réalisé a mis en œuvre une seule batterie référencée 18650 de 3.7 volts et d'un poids de 45 grammes pour un volume de 16,54 cm3 et sept condensateurs de 25 Farads en série occupant un volume de 41 cm3 pesant 47,6 grammes. Par rapport à un outil de l'art antérieur utilisant 5 batteries, le gain réalisé est de 18 cm3 et de 10 grammes.
Lors des essais, on a mesuré une énergie de serrage de 120 joules, pour des tensions d'entrée admissibles sur l'outil de 15 volts à 21 volts. En utilisant un montage de 7 condensateurs d'une capacité totale de 3,57 Farads, l'énergie exploitable sans recharge est obtenue par la formule suivante :
E = (3,57 x 21z)/2 - (3,57 x 152)/2 = 385 joules
Cette valeur permet de produire 4 serrages sans avoir besoin de recharger les condensateurs.
Selon un perfectionnement, les condensateurs 9 et la batterie 4 sont montés en série pour alimenter le moteur 7, un interrupteur commandé par l'unité centrale contrôlant l'alimentation du moteur. Selon une variante préférée et comme le montre la Fig. 5, les condensateurs 9 et la batterie 4 montés en série alimente un onduleur 11 qui fournit l'énergie électrique à l'unité centrale 5 et au moteur 7. Quel que soit le montage, la tension utilisée pour alimenter le moteur est la somme de la tension aux bornes des condensateurs et aux bornes de la batterie. De cette manière, il est possible d'éliminer quelques condensateurs pour atteindre la tension nominale permettant l'utilisation de l'outil.
Selon un perfectionnement, l'électronique embarquée comporte un dispositif permettant de détecter que l'outil 2 est sur son chargeur et si c'est le cas, de déconnecter le circuit générant un signal carré périodique. Ce dispositif peut être un simple commutateur électrique placé sur le circuit de commande de l'interrupteur 13. Le changement d'état de ce commutateur électrique est actionné par un élément mécanique ou magnétique présent sur le chargeur. La détection ou la présence de cet élément maintenant continuellement ouvert le circuit de commande de l'interrupteur 13, qui est maintenu ouvert. II est également conseillé d'implémenter un autre circuit pour éviter de décharger complètement les condensateurs.
Bien que la présente invention ait été décrite en référence aux modes de réalisation particuliers illustrés, celle-ci n'est nullement limitée par ces modes de réalisation, mais ne l'est que par les revendications annexées. En particulier, l'outil concerné peut être une visseuse, une clé à choc, une meuleuse, une perceuse, ou tout autre outil électromécanique susceptible d'être contrôlé par un contrôleur. On notera que des changements ou des modifications pourront être apportés par l'Homme du métier.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Outil électromécanique portatif (2) comportant :
    - un moteur (7) animant en rotation un mécanisme,
    -une commande (3) dont l'activation permet l'alimentation du moteur à partir d'un moyen de stockage d'énergie (4,9) présent dans l'outil fournissant aux moyens moteur une tension d'alimentation, ledit moyen de stockage d'énergie électrique comprend au moins une batterie (4) embarquée destiné à fournir une énergie électrique, caractérisé que ledit moyen de stockage comporte en outre un ensemble d'au moins un condensateur (9) d'au moins un farad chargé par un circuit élévateur (10 ; 13,14) de tension à partir de la tension fournie par ladite batterie (4).
  2. 2. Outil électromécanique portatif (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit élévateur de tension (10) reçoit en entrée la tension de l'au moins une batterie (4) et génère en sortie une tension plus élevée appliquée aux bornes de l'ensemble de condensateurs (9).
  3. 3. Outil électromécanique portatif (2) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit élévateur de tension comportant une boucle électrique formée :
    - de l'au-moins une batterie (4),
    - d'un interrupteur (13) commandé électriquement
    - d'une bobine électrique (14), les cycles d'ouverture et de fermeture de la boucle par la commande de l'interrupteur générant aux bornes de la bobine une tension supérieure à celle de l'au moins une batterie, ladite tension supérieure est appliquée à travers une diode (15) aux bornes de l'ensemble de condensateurs.
  4. 4. Outil électromécanique portatif (2) selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif détectant la recharge de l'au moins une batterie, ledit dispositif maintenant alors ouvert l'interrupteur (13) générant avec la bobine la tension de charge des condensateurs.
  5. 5. Outil électromécanique portatif (2) selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisé en ce que les condensateurs (9) constituants l'ensemble d'au moins un condensateur sont reliés en série entre eux et avec l'au moins une batterie, l'alimentation des moyens moteur utilisant la somme de la tension aux bornes de l'ensemble d'au moins un condensateur et de la tension de la batterie.
  6. 6. Outil électromécanique portatif (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le circuit élévateur de tension (10) est alimenté en permanence, le circuit élévateur chargeant l'ensemble d'au moins un condensateur (9) jusqu'à une tension déterminée et maintenant ce niveau de tension.
  7. 7. Outil électromécanique portatif (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la batterie (4), l'ensemble d'au moins un condensateur (9) et le circuit élévateur de tension (10; 13,14) sont placés dans un pack amovible.
  8. 8. Outil électromécanique portatif (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit outil est un outil pris dans l'ensemble suivant : une visseuse, une clé à choc, une meuleuse, une perceuse.
  9. 9. Outil électromécanique portatif (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen d'affichage (8) signalant que la tension aux bornes de l'ensemble d'au moins un condensateur se situe en-dessous d'une valeur de tension déterminée.
  10. 10. Outil électromécanique portatif (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un moyen de contrôle (5) déterminant la vitesse de l'élévation de la tension aux bornes de 5 l'ensemble d'au moins un condensateur lorsque la commande de l'outil n'est pas activée, ledit moyen de contrôle détectant que la vitesse d'élévation prise à une valeur de tension déterminée se situe en-dessous d'un certain seuil et déclenchant l'émission d'un signal signifiant que la batterie est en-dessous de sa capacité nominale.
FR1762425A 2017-12-19 2017-12-19 Outil electromecanique portatif comportant un moteur alimente par un ensemble de condensateurs charges par au moins une batterie Active FR3075510B1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1762425A FR3075510B1 (fr) 2017-12-19 2017-12-19 Outil electromecanique portatif comportant un moteur alimente par un ensemble de condensateurs charges par au moins une batterie

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1762425 2017-12-19
FR1762425A FR3075510B1 (fr) 2017-12-19 2017-12-19 Outil electromecanique portatif comportant un moteur alimente par un ensemble de condensateurs charges par au moins une batterie

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR3075510A1 true FR3075510A1 (fr) 2019-06-21
FR3075510B1 FR3075510B1 (fr) 2021-01-15

Family

ID=62597549

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1762425A Active FR3075510B1 (fr) 2017-12-19 2017-12-19 Outil electromecanique portatif comportant un moteur alimente par un ensemble de condensateurs charges par au moins une batterie

Country Status (1)

Country Link
FR (1) FR3075510B1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030214269A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-20 Lih-Ren Shiue High current pulse generator
FR2939248A1 (fr) * 2008-12-01 2010-06-04 Dauphinoise Const Elect Mec Dispositif d'alimentation electrique, et installation de commande d'un sectionneur incluant un tel dispositif
WO2012114749A1 (fr) * 2011-02-24 2012-08-30 Hitachi Koki Co., Ltd. Bloc de batterie secondaire, et outil électrique

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030214269A1 (en) * 2002-05-13 2003-11-20 Lih-Ren Shiue High current pulse generator
FR2939248A1 (fr) * 2008-12-01 2010-06-04 Dauphinoise Const Elect Mec Dispositif d'alimentation electrique, et installation de commande d'un sectionneur incluant un tel dispositif
WO2012114749A1 (fr) * 2011-02-24 2012-08-30 Hitachi Koki Co., Ltd. Bloc de batterie secondaire, et outil électrique

Also Published As

Publication number Publication date
FR3075510B1 (fr) 2021-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3670083B1 (fr) Outil portatif équipé d'un moteur pneumatique et d'un supercondensateur pour charger une batterie alimentant des équipements
FR2868219A1 (fr) Systeme d'alimentation de vehicule avec regulateur serie
FR2988856A1 (fr) Procede et dispositif de diagnostic d'un circuit de decharge d'un systeme electrique
WO2011138381A2 (fr) Systeme d'equilibrage pour batterie de puissance et procede d'equilibrage de charge correspondant
FR2963709A1 (fr) Procede d'equilibrage pour batterie electrique et systeme de gestion pour batterie mettant en oeuvre un tel procede
WO1994018520A1 (fr) Dispositif de deminage
EP1825557B1 (fr) Procede de gestion d'une batterie rechargeable et batterie rechargeable adaptee pour mettre en oevre ce procede
FR3067878B1 (fr) Procede de charge de batteries pour un aeronef et systeme de stockage d'energie electrique
FR3075510A1 (fr) Outil electromecanique portatif comportant un moteur alimente par un ensemble de condensateurs charges par au moins une batterie
EP3700053A1 (fr) Système et procédé de précharge d'un condensateur par une batterie comportant une résistance de précharge et un dispositif hacheur
FR2915837A1 (fr) Chargeur de batterie avec fonction d'analyse de capacite
FR3006512A1 (fr) Circuit de gestion d'energie d'un capteur autonome
FR2908247A1 (fr) Dispositif de commande d'alternateur pour vehicule
FR2987475A1 (fr) Recharge d'un dispositif nfc
EP1820039A1 (fr) Procede d'evaluation de l'etat de charge d'une batterie electrique
EP2908605A1 (fr) Dispositif électronique d'alimentation d'une diode électroluminescente
WO2021148631A1 (fr) Dispositif de traitement d'un signal contrôle pilote
EP3319200B1 (fr) Procédé et système de contrôle de charge d'une batterie d'un équipement électrique
EP2584873B1 (fr) Dispositif de détection sans-fil
EP2916426B1 (fr) Dispositif d'éclairage tel qu'un bloc autonome d'éclairage de sécurité et procédé d'alimentation électrique d'un microcontrôleur dans un tel dispositif d'éclairage
EP0643310B1 (fr) Dispositif de contrôle de la décharge d'une pluralité de batteries montées en série
FR2943473A1 (fr) Systeme de recharge de batteries
FR2896100A1 (fr) Dispositif de controle d'au moins deux batteries d'accumulateur et procedes de charge a l'aide d'un tel dispositif de controle
EP3185389B1 (fr) Dispositif et appareil électrique de génération d'une tension électrique à destination d'une unité de traitement d'informations, système électronique de traitement d'informations associé
EP3361627B1 (fr) Alterno-démarreur, véhicule automobile et procédé de commande associé

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 2

PLSC Publication of the preliminary search report

Effective date: 20190621

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 3

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 4

RM Correction of a material error

Effective date: 20210416

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 6

PLFP Fee payment

Year of fee payment: 7