Brevet FR2845837A1 — publié le 20040416

La présente invention est relative à un dispositif d'alimentation en énergie, notamment d'un actionneur électro-mécanique embarqué dans un véhicule automobile, comprenant une source primaire d'énergie électrique et une source secondaire pour suppléer à une éventuelle défaillance de la source primaire. Dans un véhicule automobile, la source primaire est couramment une batterie. 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. 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 susceptible de se décharger accidentellement. 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 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. On atteint ces buts de l'invention, ainsi que d'autres qui apparaîtront à la 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. La source secondaire étant déchargée pendant l'assemblage du dispositif, n'est alors génératrice d'aucun 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 électro-mécanique dans l'environnement automobile évoqué ci-dessus. 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: - 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 réalisation de moyens de charge de la source d'énergie secondaire du 10 dispositif de la figure 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 sélection 6 de l'une ou de l'autre desdites sources primaire et secondaire. 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 électrique prélevée sur la source primaire 1. Suivant une autre caractéristique de la présente invention, la source secondaire est constituée par un condensateur. 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 la batterie 1, à travers les moyens de charge 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 un profil de charge particulier dans le cas d'un accumulateur. 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, par exemple. 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 mesurant en Farads, voire en milliers de Farads. De tels supercondensateurs sont décrits, par exemple, dans l'article intitulé "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. La charge du condensateur ou supercondensateur 5 peut être assurée par tout moyen convenable et notamment par ceux représentés schématiquement à la figure 2 ou à la figure 3 du dessin annexé. 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 limiter le courant de charge. 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 contrôle et de commande 4 (voir 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. 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 condensateur 5 et le point commun au commutateur 12 et à une diode 15 de retour. Un tel régulateur permet de minimiser les pertes par effet Joule pendant la charge du condensateur et lisse les appels de courant. 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 y soit porté remède au plus tôt. Il apparaît maintenant que l'invention permet bien d'atteindre les buts 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. 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 automatiques, dans des télémanipulateurs, 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 métier, pourraient être substitués à ceux décrits ci-dessus. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'alimentation en énergie, notamment d'un actionneur électro-mécanique (2) embarqué dans un véhicule automobile, comprenant une source primaire d'énergie électrique (1) et une source secondaire (5) pour suppléer à 5 une éventuelle défaillance de la source primaire (1), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (7) pour charger en énergie électrique ladite source secondaire, initialement déchargée, avec de l'énergie provenant de ladite source primaire (1). 2. Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens (6) de sélection de la source active. 3. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite source secondaire (5) est un condensateur. 4. Dispositif conforme à la revendication 3, caractérisé en ce que ledit condensateur (5) est un supercondensateur. 5. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 3 et 4, 15 caractérisé en ce que lesdits moyens de charge (7) comprennent une diode de protection (8) et une résistance (9) placées en série entre une borne de ladite source primaire (1) et une borne dudit condensateur ou supercondensateur (5), l'autre borne de la source (1) étant reliée à l'autre borne dudit condensateur ou supercondensateur (5). 6. Dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que lesdits moyens de charge sont constitués par un régulateur à découpage (12, 13, 14, 15).