Brevet FR2947395A1 — publié le 20101231

Équipement électrique de motoculture. 1. Domaine de l'invention Le domaine de l'invention est celui de la motoculture. Plus précisément, l'invention concerne les équipements de motoculture à conducteur marchant, comme, par exemple, les motobineuses. Elle concerne en particulier de tels équipements fonctionnant à l'électricité et alimentés par des batteries. 2. Solutions de l'art antérieur On connaît depuis longtemps des équipements de motoculture fonctionnant à l'électricité. Il existe pour cela deux solutions. La première consiste à relier de façon permanente l'équipement à une prise électrique pour assurer son alimentation. La seconde est d'équiper l'équipement d'accumulateurs d'électricité, ou de batteries, pour assurer son autonomie électrique. La présente invention concerne particulièrement les équipements de motoculture fonctionnant selon cette deuxième solution. Les équipements de motoculture à batterie présentent différents inconvénients, et sont par conséquent moins fréquemment utilisés que les équipements à moteur thermique. Parmi ces inconvénients, on peut citer notamment les problèmes d'autonomie. La ou les batteries alimentant le moteur de l'équipement de motoculture doivent en effet fournir une puissance importante pendant une durée assez longue pour que l'utilisateur puisse travailler efficacement. Les performances des batteries adaptées à une telle utilisation diminuent avec le temps. Ainsi, un équipement de motoculture muni d'une batterie adaptée peut offrir à l'utilisateur de bonnes conditions d'utilisation en termes notamment de puissance fournie et de durée d'autonomie, quand la ou les batteries sont récentes. L'usure des batteries entraîne une diminution de leurs performances, et par conséquent une dégradation des conditions d'utilisation. La mauvaise utilisation des batteries accélère de façon sensible la diminution de leurs performances. Dans certains modèles de batterie utilisés, comme par exemple les batteries au plomb, les batteries au nickel-métal-hydrure ou les batteries au lithium, il est ainsi préjudiciable de décharger la batterie complètement, ou même de faire baisser la tension à ses bornes en dessous d'un certain niveau. Pour protéger ces batteries, l'utilisateur doit donc surveiller un indicateur, généralement visuel, qui lui indique le niveau de charge des batteries. Quand le niveau de charge descend en dessous d'un niveau critique, l'utilisateur doit cesser d'utiliser l'équipement et recharger les batteries. Il arrive cependant fréquemment que l'utilisateur néglige de surveiller le niveau de charge des batteries de son équipement et qu'il continue à utiliser son équipement jusqu'à ce que les batteries ne puissent plus fournir l'énergie suffisante au fonctionnement du moteur. Un tel comportement est gravement préjudiciable pour les performances et la durée de vie des batteries. Il arrive également que l'utilisateur se rende compte du niveau de charge insuffisant de ses batteries alors qu'il est éloigné de la source de courant qui peut lui permettre de recharger les batteries de son équipement. Il est alors inciter à continuer à utiliser l'équipement pendant son trajet jusqu'à la source de courant. Ce comportement est également préjudiciable pour les performances des batteries. 3. Objectifs de l'invention L'invention a notamment pour objectif de pallier ces inconvénients de l'art antérieur. 4. Exposé de l'invention Ces objectifs, ainsi que d'autres qui apparaîtront par la suite, sont atteints à l'aide d'un équipement de motoculture comprenant un moteur électrique, au moins une batterie destinée à alimenter ledit moteur. Selon l'invention, un tel équipement comprend des moyens de mesure de paramètres liés audit moteur permettant de détecter un blocage dudit moteur, et des moyens de coupure de l'alimentation électrique du moteur et/ou de l'équipement en cas de blocage dudit moteur. Un tel équipement comprend un moteur électrique et au moins une batterie destinée à alimenter ledit moteur. Selon un aspect particulier, un tel équipement peut présenter un ensemble de fonctionnalités, et peut fonctionner selon au moins deux modes de / fonctionnement sélectionnés en fonction d'au moins une information représentative d'un niveau de charge de la ou desdites batteries : - un mode de fonctionnement normal (appelé aussi � mode travail �), dans lequel l'ensemble desdites fonctionnalités dudit équipement sont disponibles ; et - un mode de fonctionnement dégradé (appelé aussi � mode déplacement �), dans lequel au moins une desdites fonctionnalités est désactivée et/ou modifiée. Selon un mode de réalisation avantageux, un tel équipement de motoculture comprend une fonctionnalité permettant de fournir une puissance supplémentaire au moteur pendant une période de temps limitée, qui n'est accessible que dans le mode de fonctionnement normal. Une telle fonctionnalité permet à l'utilisateur, en mode normal, d'obtenir plus de puissance pour utiliser son équipement dans une terre plus dure ou contenant des racines. Préférentiellement, dans le mode de fonctionnement dégradé, la puissance électrique fournie au moteur est limitée à un niveau inférieur à la puissance électrique fournie dans le mode de fonctionnement normal. L'utilisateur ne peut ainsi pas utiliser son équipement efficacement pour travailler, quand il est en mode dégradé. Il n'est ainsi pas tenté de l'utiliser jusqu'à l'épuisement de la batterie. De plus, les batteries se déchargent moins rapidement dans ce mode. De manière avantageuse, dans le mode de fonctionnement dégradé, la puissance électrique fournie au moteur permet uniquement le déplacement de l'équipement. L'utilisateur n'est ainsi pas obligé, quand il doit procéder à la recharge des batteries de son équipement, de porter celui-ci jusqu'au chargeur ou à l'alimentation électrique. Préférentiellement, le moteur peut fonctionner selon au moins deux vitesses de fonctionnement, et, dans le mode dégradé, au moins une des vitesses n'est pas accessible. De manière avantageuse, un équipement de motoculture selon l'invention 5 comprend un indicateur visuel permettant d'indiquer à l'utilisateur le mode de fonctionnement. L'utilisateur peut ainsi savoir très facilement le mode de fonctionnement de son équipement. Selon une variante de l'invention, un tel équipement de motoculture met 10 en oeuvre un troisième mode de fonctionnement dans lequel le moteur est arrêté avant que la ou les batteries soient complètement déchargées. La ou les batteries sont ainsi protégées des dommages dus à une décharge excessive, même dans le cas où l'utilisateur utiliserait l'équipement en mode dégradé sans s'arrêter. 15 Selon un mode de réalisation préférentiel de l'invention, un tel équipement de motoculture comprend une carte électronique assurant les fonctions de mesure de la ou des informations représentatives de la charge de la ou des batteries, de délivrance de la puissance électrique au moteur, et d'activation ou de désactivation des fonctionnalités de l'équipement en fonction du mode de 20 fonctionnement. Une telle carte électronique permet de commander facilement le fonctionnement de l'équipement dans les différents modes. Préférentiellement, la carte électronique mémorise au moins une des informations appartenant au groupe comportant le nombre de passages dans au 25 moins un des modes de fonctionnement, et la durée de fonctionnement dans au moins un des modes de fonctionnement. La carte électronique enregistre ainsi les informations permettant de comprendre une éventuelle détérioration prématurée des batteries. Selon l'invention, la carte électronique comprend des moyens de mesure 30 de paramètres liés au moteur permettant de détecter un blocage du moteur, et peut couper l'alimentation électrique du moteur et/ou du équipement en cas de blocage dudit moteur. La carte électronique peut ainsi jouer le rôle d'un limiteur de couple et protéger le mécanisme de transmission et le moteur de détérioration en cas de blocage. De manière avantageuse, la carte électronique peut communiquer avec un appareil de maintenance de l'équipement. La personne chargée de la maintenance de l'équipement peut ainsi disposer de toutes les informations mémorisées par la carte électronique. Préférentiellement, la carte électronique comprend une fonction d'inversion de la marche du moteur. Il n'est ainsi pas nécessaire d'intégrer à l'équipement de mécanisme d'inversion de la marche. Selon un mode de réalisation préféré, la ou les batteries sont amovibles de l'équipement. Le portage de l'équipement par l'utilisateur est ainsi facilité. Selon un autre mode de réalisation préférentiel, la mise sous tension de l'équipement est commandée par une action simultanée de l'utilisateur sur une commande de marche/arrêt et une commande de variation de vitesse, et le démarrage du moteur, quand l'équipement est sous tension, est commandé par une nouvelle action de l'utilisateur sur la commande de variation de vitesse. Les risques d'accident dus à un démarrage involontaire de l'équipement allumé sont ainsi limités. Avantageusement, l'absence d'action de l'utilisateur sur une commande de 25 l'équipement entraîne la mise hors tension de l'équipement après un temps prédéterminé. Les risques d'accident dans le cas ou l'utilisateur abandonne l'équipement allumé sont ainsi limités. Selon un mode de réalisation avantageux, l'axe du moteur électrique est implanté sur l'équipement suivant un angle d'inclinaison par rapport à la verticale, vers l'avant ou vers l'arrière de l'équipement. Cette implantation permet une meilleure répartition des masses de 5 l'équipement et une meilleure compacité de celui-ci. Préférentiellement, l'équipement de motoculture selon l'invention appartient au groupe comprenant les motoculteurs, les débroussailleuses à roues, les motobineuses, les microbineuses, les faucheuses broyeuses, les émousseurs, les scarificateurs, et les aérateurs de pelouse. 10 5. Liste des figures D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préférentiel, donné à titre de simple exemple illustratif et non limitatif, et des dessins annexés, parmi lesquels : 15 - la figure 1 représente une motobineuse suivant un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est un graphique représentant les modes de fonctionnement de la motobineuse de la figure 1 en fonction de la tension aux bornes de ses batteries ; 20 - la figure 3 représente de façon schématique les interactions entre les différents éléments de la motobineuse de la figure 1 ; - la figure 4 représente une motobineuse suivant un autre mode de réalisation de l'invention. 6. Description détaillée de l'invention 25 6.1 Rappel du principe de l'invention L'invention assure la protection d'un équipement de motoculture, via des moyens de mesure du courant, de la tension et de la température qui lui permettent de détecter un blocage anormal de la transmission mécanique de l'équipement, comme par exemple le blocage des outils dans de très grosses racines ou pierres. Dans ce cas, l'alimentation électrique du moteur ou de l'équipement est coupée, pour protéger le mécanisme de transmission et le moteur. L'équipement peut par ailleurs proposer une gestion des fonctionnalités de l'équipement de motoculture en fonction du niveau de charge de la batterie. L'équipement peut ainsi fonctionner selon plusieurs modes, dont un mode de travail (appelé aussi � mode normal �) dans lequel toutes les fonctionnalités sont accessibles et un mode dégradé (appelé aussi � mode déplacement �) dans lequel certaines fonctionnalités ne sont pas accessibles, ou ne sont accessibles que partiellement. 6.2 Motobineuse selon un mode de réalisation de l'invention La figure 1 représente une motobineuse selon un mode de réalisation de l'invention. La figure 3 représente de façon schématique certains des éléments constituant cette motobineuse, et les interactions entre ces différents éléments. Cette motobineuse comporte, de façon classique, un guidon 11 à l'extrémité duquel se trouvent des poignées 12, un carter 13, ou corps de la machine, et des outils de travail du sol 14. Cette motobineuse est électrique, et comporte donc un moteur électrique 15 alimenté par des batteries 16. Un boîtier de commande 17, situé à proximité de l'une des poignées 12, permet à l'utilisateur de commander la motobineuse, et notamment la puissance électrique fournie par les batteries 16 au moteur 15. Ce boîtier de commande 17, qui est représenté de façon schématique sur la figure 3, peut notamment comprendre un bouton-poussoir de marche/arrêt 311, qui commande la marche générale de la motobineuse. Selon un autre mode de réalisation, ce bouton poussoir de marche/arrêt peut également être implanté sur le corps de la machine. Le boîtier de commande 17 comporte également d'autres commandes, qui contrôlent les différentes fonctionnalités de la motobineuse. Plusieurs de ces fonctionnalités sont liées au variateur 32 qui détermine l'énergie électrique fournie au moteur 15 de la motobineuse par les batteries 16. Ainsi, une commande de variation de vitesse 312 permet de modifier la 30 vitesse de rotation du moteur 15, et donc des outils 14. De la même façon, suivant les modèles, un bouton de vitesse supérieure 313 peut permettre de fournir au moteur 15 une puissance supplémentaire pendant un temps limité, par exemple pour un passage dans une terre plus dure ou comportant des racines. Le bouton 313 peut également, suivant le modèle, être disposé sur un autre boîtier de commande 18 situé à proximité de l'autre poignée. Pour éviter l'utilisation continue de la motobineuse avec cette fonctionnalité, le bouton de vitesse supérieure 313 doit être maintenu appuyé par l'utilisateur pour que la fonction soit active. Un bouton de marche arrière 314 permet d'inverser le sens de rotation du 10 moteur 15, et donc des outils 14. Le bouton de marche arrière 314 doit être maintenu appuyé par l'utilisateur pour que la fonction soit active. La motobineuse de la figure 1 ne comporte pas de roues pour se déplacer. Son déplacement, quand les outils ne travaillent pas le sol, se fait donc sur la pointe des outils 14. Bien entendu, ce déplacement nécessite une puissance très 15 inférieure à la puissance de travail de la terre par ces mêmes outils 14. 6.3 Carte électronique et différents modes de fonctionnement La gestion des commandes et des fonctionnalités de la motobineuse, ainsi que la commande du variateur 32 qui délivre la puissance électrique au moteur 15, est faite dans cette motobineuse par une carte électronique spécifique 33. 20 Comme le représente schématiquement la figure 3, les différentes commandes du boîtier de commande 17 et/ou 18 sont reliées à la carte électronique 33. La carte électronique génère alors, en fonction notamment de ces commandes, une consigne envoyée au variateur 32, qui détermine la puissance électrique envoyée au moteur 15 par les batteries 16. 25 Cette carte électronique 33 effectue également un contrôle de la tension aux bornes des batteries 16. Cette tension est représentative du niveau de charge des batteries. En fonction de cette tension, la carte électronique 33 fait fonctionner la motobineuse selon des modes de fonctionnement différents. Le mode de fonctionnement de la motobineuse est indiqué à l'utilisateur par un indicateur visuel lumineux 315 constitué par une Diode Electro-Luminescente (DEL) située sur le boîtier de contrôle 17 et/ou 18 ou sur le corps de la machine. Les différents modes de fonctionnement sont représentés sur le graphique de la figure 2, en fonction de la tension U aux bornes des batteries 16. Quand la tension U aux bornes des batteries 16 est comprise entre sa tension nominale TN, ici de 36V, et une tension basse TB, la motobineuse fonctionne en mode normal 21, ou mode de travail. Dans ce mode de fonctionnement, toutes les fonctionnalités de la motobineuse sont accessibles à l'utilisateur, qui peut faire fonctionner le moteur à pleine puissance pour travailler la terre. Quand la tension U aux bornes des batteries 16 est comprise entre la tension basse TB et une tension critique TC, la motobineuse fonctionne en mode dégradé 22, ou mode déplacement. Dans ce mode de fonctionnement, l'utilisateur n'a plus accès à l'ensemble des fonctionnalités de la motobineuse. Il ne peut ainsi pas utiliser la fonctionnalité de vitesse supérieure, commandée par le bouton 313. Au contraire, dans ce mode, la puissance fournie au moteur est limitée, et les outils tournent ainsi à une vitesse limitée qui ne permet pas le travail de la terre. Cette limitation de la puissance est provoquée par une limitation de la tension délivrée au moteur par le variateur, sous l'effet d'une consigne de la carte électronique. Ce mode permet donc uniquement à l'utilisateur de déplacer la motobineuse afin qu'il puisse se rendre facilement jusqu'à une source d'alimentation électrique pour recharger les batteries. Quand la tension U aux bornes des batteries est égale ou inférieure à la tension critique TC, le motoculteur passe en mode défaut 23, qui cause, après une courte temporisation, un arrêt du moteur pour préserver la batterie. Cet arrêt intervient donc avant que la batterie ne soit complètement déchargée. L'utilisation d'une carte électronique pour commander les fonctionnalités de la motobineuse permet de faciliter la maintenance de celle-ci. En effet, la carte électronique 33 peut être connectée à un ordinateur dédié à la maintenance, par exemple par le biais d'un câble de connexion spécifique. Elle peut ainsi fournir à cet ordinateur des informations telles que le numéro de série de la motobineuse et des différents éléments qu'elle comporte (batterie, moteur, variateur...), la tension U aux bornes de la batterie, et le temps d'utilisation de la motobineuse et de chacun de ses composants (batterie, variateur, moteur...), qui aura été mémorisé par la carte électronique. La carte électronique mémorise également le temps d'utilisation de la motobineuse en mode dégradé 22, et le nombre de passages en mode défaut, et peut restituer ces informations à l'ordinateur de maintenance. Ces informations peuvent par exemple expliquer une usure prématurée de la batterie, et faciliter la maintenance de la motobineuse. Les batteries de la motobineuse selon l'invention sont amovibles, et ne peuvent être rechargées que quand elles sont retirées de la motobineuse. Cette solution présente plusieurs avantages. Ainsi, pour porter la motobineuse, l'utilisateur peut séparer les batteries et les porter dans une main alors qu'il porte la motobineuse dans l'autre. Il répartit ainsi les charges et peut porter la motobineuse plus facilement. D'autre part, cette solution permet de fournir à l'utilisateur un deuxième jeu de batterie, ce qui lui permet de continuer à utiliser la motobineuse quand le premier jeu de batteries est déchargé, pendant que celui-ci se recharge. Cette solution apporte donc un confort supplémentaire à l'utilisateur de la motobineuse. L'utilisation d'un moteur électrique pour ce motoculteur permet de modifier l'implantation du moteur. En effet, contrairement aux moteurs thermiques, il n'est pas nécessaire d'implanter verticalement un moteur électrique. Pour optimiser la compacité et la répartition des masses de l'équipement, il est donc avantageux d'implanter l'axe du moteur suivant un angle d'inclinaison vers l'avant ou vers l'arrière de l'équipement. Le mode de réalisation de l'invention qui est décrit ci-dessous s'applique à une motobineuse. Il est cependant évident que l'invention peut s'appliquer de la même façon à d'autres équipements de motoculture, comme, par exemple, les motoculteurs, les débroussailleuses à roues, les microbineuses, les émousseurs, les scarificateurs, les aérateurs de pelouse.ou les faucheuses broyeuses. Dans le cas des équipements munis de roues permettant leur déplacement, il peut être envisagé que, dans le mode dégradé, le moteur électrique actionne uniquement les roues, et pas les outils de travail, afin de préserver les batteries. La figure 4 représente une motobineuse selon un mode de réalisation particulier de l'invention, mettant en oeuvre des roues de transport amovibles 41 et 42. Ces roues de transport sont d'un diamètre légèrement supérieur aux outils de travail du sol, et peuvent se solidariser, par exemple par clippage, sur les outils respectivement 43 et 44, qui sont situés sur les côtés de la motobineuse. L'axe de rotation des outils devient donc l'axe des roues 41 et 42. Ce mode de réalisation particulier, qui peut être mis en oeuvre sur tout type de motoculteurs, y compris les motoculteurs à moteur thermique, permet de déplacer le motoculteur plus facilement que sur la pointe des outils, comme cela se faisait dans l'art antérieur. Il ne nécessite cependant pas de mécanisme de transmission séparé de celui apportant la puissance aux outils. Bien évidemment, dans le mode dégradé pour ce mode de réalisation, le moteur actionne à la fois les outils et les roues qui y sont liés. L'équipement selon l'invention peut également comprendre des dispositifs de sécurité, permettant notamment d'éviter la mise en route accidentelle de l'équipement par un enfant. Ces dispositifs de sécurité peuvent bien entendu être mis en oeuvre indépendamment des modes de fonctionnement de travail ou dégradé, et indépendamment les uns des autres. Ainsi, lorsque que l'on actionne le bouton-poussoir de marche/arrêt 311, la carte électronique 33 vérifie si la commande de variation de vitesse 312 est actionnée. Si la commande de variation de vitesse n'est pas actionnée, la motobineuse ne démarre pas. Si la commande de variation de vitesse 312 est actionnée, la motobineuse est mise en mode de fonctionnement, mais la carte électronique 33 attend que la commande de variation de vitesse 312 soit relâchée et actionnée de nouveau avant de démarrer effectivement le moteur. Pour plus de sécurité, notamment envers les enfants, dans le cas où un adulte laisse son équipement sans surveillance, la carte électronique 33 met automatiquement l'équipement à l'arrêt quand la commande de variation de vitesse 312 n'est pas actionnée pendant un temps prédéterminé, par exemple égal à une minute. Pour travailler à nouveau, il convient de recommencer la séquence de démarrage. Enfin, selon l'invention, pour la protection de l'équipement, la carte électronique 33 est équipée de moyens de mesure du courant, de la tension et de la température qui lui permet de détecter un blocage anormal de la transmission mécanique de l'équipement apparaît, comme par exemple le blocage des outils dans de très grosses racines ou pierres. La carte électronique 33 peut dans ce cas couper l'alimentation électrique du moteur ou de l'équipement, pour protéger le mécanisme de transmission et le moteur. REVENDICATIONS1. Équipement de motoculture, comprenant un moteur électrique (15), au moins une batterie (16) destinée à alimenter ledit moteur (15), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de mesure de paramètres liés audit moteur (15) permettant de détecter un blocage dudit moteur (15), et des moyens de coupure de l'alimentation électrique du moteur et/ou de l'équipement en cas de blocage dudit moteur (15). 2. Équipement de motoculture selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une carte électronique (33) portant lesdits moyens de mesure de paramètre. 3. Équipement de motoculture selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite carte électronique (33) assure un rôle de limiteur de couple en cas de blocage. 4. Équipement de motoculture selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de mesure comprennent des moyens de mesure du courant, de la tension et de la température du moteur (15). 5. Équipement de motoculture selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une commande de variation de vitesse (312) permettant de modifier la vitesse de rotation du moteur (15). 6. Équipement de motoculture selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce que ladite carte électronique (33) met automatiquement l'équipement à l'arrêt quand la commande de variation de vitesse (312) n'est pas actionnée pendant un temps prédéterminé. 7. Équipement de motoculture selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce que, si la commande de variation de vitesse (312) est actionnée,l'équipement est mise en mode de fonctionnement, mais la carte électronique (33) attend que la commande de variation de vitesse (312) soit relâchée et actionnée de nouveau avant de démarrer effectivement le moteur. 8. Équipement de motoculture selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce que : - lorsque que l'on actionne un bouton-poussoir de marche/arrêt (311), la carte électronique (33) vérifie si la commande de variation de vitesse (312) est actionnée ; - si la commande de variation de vitesse (312) n'est pas actionnée, l'équipement ne démarre pas. 9. Équipement de motoculture selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que la carte électronique (33) peut être connectée à un ordinateur dédié à la maintenance, pour fournir à cet ordinateur des informations telles que le numéro de série de l'équipement, la tension aux bornes de la batterie (16), et le temps d'utilisation de l'équipement et de chacun de ses composants, mémorisées par ladite carte électronique (33). 10. Équipement de motoculture selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il appartient au groupe comprenant : - les motoculteurs ; - les débroussailleuses à roues ; - les motobineuses ; - les microbineuses ; - les faucheuses broyeuses ; - les émousseurs ; - les scarificateurs ; - les aérateurs de pelouse.