Brevet FR2846804A1 — publié le 20040507

Appareil électrique portatif à batterie L'invention concerne un appareil électrique portatif à batterie avec un bloc d'accumulateurs échangeable, tel qu'un perforateur-burineur, une scie circulaire portative, etc. En particulier avec des appareils électriques portatifs puissants, des puissances élevées sont fournies par des sources de courant indépendantes du secteur, lesquelles sont conçues comme des modules de batteries compacts sous la forme de blocs d'accumulateurs à plusieurs piles 25 d'accumulation de courant rechargeables telles que, par exemple, des piles à ions lithium. Pour pouvoir conserver la pleine capacité de ces blocs d'accumulateurs de haute puissance pendant une longue durée de vie et de nombreux cycles de charge-décharge, il est nécessaire de prévoir 30 des moyens de surveillance d'accumulateurs tels que des mémoires de données avec des capteurs de température et de courant et des moyens de protection d'accumulateurs avec une électronique de puissance tels que des moyens de limitation de courant de charge et de régulation de charge, lesquels sont implantés partiellement dans le bloc d'accumulateurs. En outre, des moyens d'entraînement puissants d'appareils électriques portatifs comportent des moteurs électriques sans balais qui sont alimentés par un onduleur faisant partie d'une électronique de puissance. L'électronique de puissance renferme des commutateurs électroniques et/ou des régulateurs pour des courants supérieurs à 1,0 A, lesquels sont conçus par exemple sous la forme de transistors bipolaires à grille isolée ou de MOSFET de puissance. Selon le document US6218806, un appareil électrique portatif à batterie comporte un bloc d'accumulateurs échangeable avec mémoires de données à accumulateurs et capteur de température, lequel effectue des transferts de 20 données avec une mémoire de données d'appareil située dans l'appareil électrique portatif et avec un chargeur associé. Une électronique de puissance est requise aussi bien dans l'appareil électrique portatif que dans le chargeur associé. Selon le document NL9201744, un appareil électrique portatif à batterie comporte un module de commande intégré pour la commande de moteur et pour la régulation de charge d'un bloc d'accumulateurs échangeable, le module de 30 commande étant entièrement disposé dans l'appareil électrique portatif. En cas de charge séparée, le bloc d'accumulateurs requiert comme moyen de protection d'accumulateurs une électronique de puissance supplémentaire dans le chargeur. En outre, selon le document JP10034564, un appareil électrique portatif à batterie comporte un bloc 5 d'accumulateurs échangeable avec des moyens de surveillance d'accumulateurs et des moyens d'éclairage dont l'électronique de puissance est entièrement disposée dans le bloc d'accumulateurs. De plus, selon le document US20010015579A, un appareil électrique portatif à batterie comporte un adaptateur de bloc d'accumulateurs alimenté en courant extérieur, pouvant être mis en oeuvre à la place d'un bloc d'accumulateurs échangeable, avec une électronique de 15 puissance à transformation de tension. La présente invention a pour but de réduire le nombre de composants nécessaires à l'électronique de puissance. Pour l'essentiel, un appareil électrique portatif à batterie selon l'inventeur comprend un moteur électrique dans un carter d'appareil et avec un bloc d'accumulateurs échangeable comporte un module de commande avec une électronique de puissance pour la commande de moteur du 25 moteur électrique et pour la protection du bloc d'accumulateurs, et est caractérisé en ce qu'au moins l'électronique de puissance du module de commande est entièrement disposée dans le bloc d'accumulateurs échangeable et est reliée au moteur électrique par 30 l'intermédiaire de contacts d'interface. Grâce à la présence d'au moins l'électronique de puissance du module de commande dans le bloc d'accumulateurs échangeable, celle-ci est disponible aussi bien pour la protection du bloc d'accumulateurs que pour la commande de moteur d'un appareil électrique portatif relié au bloc d'accumulateurs. De manière avantageuse, le module de commande comporte, pour la commande du moteur électrique, des moyens de commande de moteur reliés par des contacts d'interface à des moyens de commande disposés sur le carter extérieur 10 d'appareil, de sorte que la présence du moyen de commande de moteur dans le carter d'appareil n'est plus indispensable. De manière avantageuse, l'électronique de puissance du 15 module de commande comprend au moins l'électronique de puissance d'un onduleur pour un moteur électrique sans balais, de sorte que la présence de l'électronique de puissance encombrante de l'onduleur dans le carter d'appareil n'est plus indispensable. 20 De manière avantageuse, le module de commande comporte, pour la commande de l'onduleur en fonction de la position de rotor du moteur électrique sans balais, des moyens de commande de rotor reliés par des contacts d'interface à 25 des capteurs de position implantés sur le moteur électrique sans balais, de sorte que la présence du moyen de commande de rotor dans le carter d'appareil n'est plus indispensable. De manière avantageuse, le module de commande comporte, pour la régulation du moteur électrique sans balais, des capteurs de courant de phase reliés par des contacts d'interface aux enroulements de phase du moteur électrique sans balais, de sorte que la présence des capteurs de courant de phase encombrants dans le carter d'appareil n'est plus indispensable. De manière avantageuse, le module de commande renferme les moyens de surveillance d'accumulateurs du bloc d'accumulateurs, de sorte que ceuxci sont intégrés dans un composant commun. De manière avantageuse, le module de commande renferme le moyen de régulation de charge du bloc d'accumulateurs, celui-ci pouvant être mis à disposition, pour réguler la charge, d'un chargeur associé qui, pour la régulation de la charge, ne nécessite pas d'électronique de puissance 15 propre. De manière avantageuse, à l'intérieur du bloc d'accumulateurs échangeable les piles d'accumulation de courant rechargeables sont de conception modulaire et sont 20 reliées électriquement au module de commande par l'intermédiaire de moyens de liaison détachables, ce qui permet, à l'intérieur du bloc d'accumulateurs avec module de commande, de remplacer les piles d'accumulation de courant au terme de leur durée de vie. 25 Le bloc d'accumulateurs associé comporte au moins trois contacts d'interface reliés électriquement à l'électronique de puissance, un trajet de courant extérieur bouclé à l'électronique de puissance par 30 l'intermédiaire de deux contacts d'interface pouvant être commandé à l'aide d'un troisième contact extérieur. De manière avantageuse, le bloc d'accumulateurs comporte au moins huit contacts d'interface, trois étant reliés à l'électronique de puissance par l'intermédiaire des capteurs de courant de phase et cinq autres étant reliés directement au module de commande intégré. L'invention sera exposée en détail sous la forme d'un appareil électrique portatif à batterie, en référence à un exemple de réalisation avantageux à l'aide d'un schéma fonctionnel. Selon la figure, un appareil électrique portatif à batterie 1 avec un moteur électrique sans balais 2 dans un carter d'appareil 3 et avec un bloc d'accumulateurs échangeable 4 comprend un module de commande 5 en forme de 15 micro-contrôleur intégré 6 avec une électronique de puissance associée 7 pour la commande de moteur du moteur électrique 2 et pour la protection du bloc d'accumulateurs 4. L'électronique de puissance 7 du module de commande 5 est entièrement disposée dans le bloc d'accumulateurs 20 échangeable 4 et est reliée au moteur électrique 2 par l'intermédiaire de contacts d'interface 8. Le microcontrôleur 6 renferme, pour la commande du moteur électrique 2, des moyens de commande de moteur 6a reliés par deux contacts d'interface 8 à des moyens de commande 9 25 formant commutateur de réglage de moteur disposés sur le carter extérieur d'appareil 3 et, pour la commande d'un onduleur constitué par l'électronique de puissance 7 en fonction de la position de rotor du moteur électrique sans balais 2, des moyens de commande de rotor 6b reliés par 30 trois contacts d'interface 8 à des capteurs de position 10 implantés sur le moteur électrique sans balais 2. L'onduleur constitué par l'électronique de puissance 7 est relié, à chaque fois par l'intermédiaire d'un capteur de courant de phase 11 du module de commande 5 et d'un contact d'interface 8, aux trois enroulements de phase câblés en étoile 12 du moteur électrique sans balais 2. Le micro-contrôleur 6 renferme les moyens de surveillance 5 d'accumulateurs 6c et le moyen de régulation de charge 6d du bloc d'accumulateurs 4 pour l'électronique de puissance 7. l'intérieur du bloc d'accumulateurs échangeable 4, les piles d'accumulation de courant rechargeables 13 sont conçues de façon modulaire sous la forme d'un jeu de piles 10 14 et sont reliées électriquement au module de commande 5 par l'intermédiaire de moyens de liaison détachables 15. REVENDICATIONS 1. Appareil électrique portatif à batterie comprenant un moteur électrique (2) dans un carter d'appareil (3), un 5 bloc d'accumulateurs échangeable (4) ainsi qu'un module de commande (5) avec une électronique de puissance (7) pour la commande de moteur du moteur électrique (2) et pour la protection du bloc d'accumulateurs (4), caractérisé en ce qu'au moins l'électronique de puissance (7) du module de 10 commande (5) est entièrement disposée dans le bloc d'accumulateurs échangeable (4) et reliée au moteur électrique (2) par l'intermédiaire de contacts d'interface (8). 2. Appareil électrique portatif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le module de commande (5) comporte, pour la commande du moteur électrique (2), des moyens de commande de moteur (6a) reliés par des contacts d'interface (8) à des moyens de commande (9) disposés sur 20 le carter extérieur d'appareil (3). 3. Appareil électrique portatif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'électronique de puissance (7) du module de commande (5) comprend au moins 25 l'électronique de puissance (7) d'un onduleur pour un moteur électrique sans balais (2). 4. Appareil électrique portatif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le module de commande (5) comporte, 30 pour la commande de l'onduleur en fonction de la position de rotor du moteur électrique sans balais (2), des moyens de commande de rotor (6b) reliés par des contacts d'interface (8) à des capteurs de position (10) implantés sur le moteur électrique sans balais (2). 5. Appareil électrique portatif selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que le module de commande (5) 5 comporte, pour la régulation du moteur électrique sans balais (2), des capteurs de courant de phase (11) reliés par des contacts d'interface (8) aux enroulements de phase (12) du moteur électrique sans balais (2). 6. Appareil électrique portatif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le module de commande (5) renferme les moyens de surveillance d'accumulateurs (6c) du bloc d'accumulateurs (4). 7. Appareil électrique portatif selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le module de commande (5) renferme le moyen de régulation de charge (6d) du bloc d'accumulateurs (4). 8. Appareil électrique portatif selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'à l'intérieur du bloc d'accumulateurs échangeable (4) les piles d'accumulation de courant rechargeables (13) sont de conception modulaire et sont reliées électriquement au 25 module de commande (5) par l'intermédiaire de moyens de liaison détachables (15). 9. Bloc d'accumulateurs avec des contacts d'interface (8) pour une liaison échangeable avec un carter d'appareil (3) 30 d'un appareil électrique portatif (1) renfermant un moteur électrique (2), caractérisé en ce qu'il est prévu une électronique de puissance (7) qui est reliée électriquement à au moins trois contacts d'interface (8). 10. Bloc d'accumulateurs selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins huit contacts d'interface (8) sont prévus. !