Brevet FR3004260A1 — publié le 20141010

Domaine de l'invention L'invention concerne une unité de commutateur pour un chariot de manutention à commande électrique par batterie ainsi qu'un chariot de manutention comprenant une telle unité de commutateur. L'invention concerne en particulier une unité de commutateur pour un chariot de manutention à commande électrique par batterie, permettant la connexion d'une batterie de traction du chariot de manutention à des consommateurs électriques du chariot de manutention, en particulier à au moins un moteur d'entraînement de déplacement électrique et/ou à un entraînement électrique d'une hydraulique de travail, comprenant un trajet de courant principal pouvant être commuté et un dispositif de mesure de courant pour permettre de détecter le courant dans le trajet de courant principal. Etat de la technique Dans les chariots de manutention à commande électrique, il n'est pas facile de mesurer et de contrôler l'état de charge d'une batterie de traction électrique fournissant l'énergie électrique permettant l'entraînement de déplacement ainsi que les fonctions de travail du chariot de manutention. A cet effet, on utilise la plupart du temps, la tension appliquée à la batterie, et éventuellement on détermine, en plus, la consommation en courant du chariot de manutention ou de ses composants. La consommation en courant est mesurée ou seulement déterminée par calcul et, par addition du courant consommé et en tenant compte de l'intensité respective du courant prélevé, on peut calculer l'état de charge résiduel de la batterie. L'inconvénient de cet état de la technique est lié au fait que lorsque le nombre de consommateurs optionnels supplémentaires augmente, il est de plus en plus difficile de déterminer le niveau précis de consommation d'énergie du chariot de manutention et par suite la quantité d'énergie encore disponible dans la batterie dans l'état actuel de charge. Généralement, dans les chariots de manutention à entraînement à commande électrique par batterie, un dispositif d'arrêt d'urgence est nécessaire pour pouvoir, en cas de danger, mettre hors tension le chariot de manutention de manière rapide et fiable. Un tel dispositif d'arrêt d'urgence peut être conçu de telle sorte qu'il puisse servir en même temps de commutateur principal à l'aide duquel le chariot de manutention peut être mis hors tension lors d'une mise hors service. Dans des chariots de manutention, on a également déjà proposé de transmettre des informations ainsi que des instructions de commande par l'intermédiaire d'un bus de données, par exemple Ethernet ou CAN, en variante sous la forme d'un signal analogique ou également par l'intermédiaire d'autres procédés de transmission de données par modulation comme par exemple une modulation d'impulsions en largeur. But de l'invention Le but de la présente invention est par suite de proposer une unité de commutateur pour un chariot de manutention à commande électrique par batterie, avec lequel, en plus des fonctions du commutateur principal ou d'un commutateur d'urgence, il est également possible de détecter mieux et plus précisément l'état de charge effectif d'une batterie de traction du chariot de manutention à commande électrique par batterie. Exposé et avantages de l'invention Ce but a pu être atteint grâce à une unité de commutateur présentant les caractéristiques susmentionnées ainsi qu'à un chariot de manutention présentant les caractéristiques susmentionnées. Ce but a pu plus précisément être atteint selon l'invention, grâce à une unité de commutateur pour un chariot de manutention à commande électrique par batterie, permettant la connexion d'une batterie de traction du chariot de manutention à des consommateurs électriques du chariot de manutention, en particulier à au moins un moteur d'entraînement de déplacement électrique et/ou à un entraînement électrique d'une hydraulique de travail, comprenant un trajet de courant principal pouvant être commuté et un dispositif de mesure de courant permettant de détecter le courant dans le trajet de courant principal dans laquelle, il est prévu un dispositif de mesure de tension permettant de détecter la tension dans le trajet de courant principal ainsi qu'un dispositif de commande qui détermine, à partir du courant et de la tension, une demande de consommation électrique instantanée et la fournit en tant que valeur de paramètre. La valeur de paramètre, fournit de manière avantageuse, une information relative à la demande de consommation en courant instantanée de l'ensemble du véhicule ou de l'ensemble du chariot de manutention qui peut être traitée et évaluée dans une commande globale du véhicule ou un réseau d'informations du véhicule. En particulier, dans des systèmes de bus de données de véhicule, comme par exemple un bus CAN, cette demande de consommation électrique peut être évaluée en un point quelconque et à diverses fins. Une addition en continu et une évaluation par calcul supplémentaire, permettent d'obtenir, ce que de l'énergie soit prélevée sur une longue durée avec une faible valeur de demande de consommation électrique ou sur une courte durée avec une valeur très élevée de demande en consommation électrique, une valeur plus précise et calculée de manière plus exacte de l'état de charge de la batterie de traction. Le dispositif de commande peut être un module programmable. Des circuits intégrés programmables, comme par exemple un circuit intégré programmable FPGA (« Field Programmable Gate Array ») offrent, pour des dimensions compactes et à des coûts avantageux, une faculté de programmation suffisante afin de déterminer la demande en consommation électrique sous la forme d'un produit de la tension mesurée et du courant mesuré. Le dispositif de commande peut être un microcontrôleur. De manière avantageuse, le dispositif de mesure de courant a une fréquence d'échantillonnage d'au moins 200 kHz. La plage de mesure du courant peut aller jusqu'à 400 A. Le dispositif de mesure de tension peut avoir une fréquence d'échantillonnage d'au moins 200 kHz. Un tel échantillonnage permet la détection de pics de tension de l'ordre de 5 ps, qui se produisent en tant que pics de tension typiques pendant la phase de démarrage du chariot de manutention. La plage de mesure de la tension va de manière avantageuse jusqu'à 100 V ; des valeurs typiques de tensions nominales de batterie de chariots de manutention se situent entre 16 V et 80 V. De manière avantageuse, le dispositif de commande est intégré dans un boîtier de l'unité de commutateur. Il est ainsi possible de proposer une unité de commutateur selon l'invention qui peut être logée dans un boîtier ou un volume d'installation ayant des dimensions qui ne sont que légèrement plus grandes. La valeur de paramètre peut être fournie sous la forme d'une valeur numérique dans un bus de données, en particulier un bus CAN. Il est possible de fournir la valeur de paramètre sous la forme d'un signal analogique ou modulé en largeur d'impulsions. De manière avantageuse, il est prévu deux dispositifs de mesure de tension permettant de détecter la tension dans le trajet de courant principal, parmi lesquels un dispositif de mesure de tension est monté en amont d'un commutateur principal dans le trajet de courant principal tandis que le second dispositif de mesure de tension est monté en aval du commutateur principal dans le trajet de courant principal. Cette caractéristique permet ainsi de surveiller l'état de commutation du commutateur principal au moyen duquel le trajet de courant principal peut être commuté. La détection d'une tension d'entrée ainsi qu'également d'une tension de sortie, permet de détecter l'état ouvert ou fermé. Le but de l'invention a également pu être atteint grâce à un chariot de manutention comprenant une batterie de traction qui est connectée, par l'intermédiaire d'une unité de commutateur telle que décrite précédemment, à des consommateurs électriques du chariot de manutention, en particulier à au moins un moteur d'entraînement de déplacement électrique et/ou à un entraînement électrique d'une hydraulique de travail. Un tel chariot de manutention présente les avantages déjà décrits. Il est également envisageable de prévoir une unité de commutateur qui ne comprend qu'un seul dispositif de mesure de tension et aucun dispositif de mesure de courant. Dessins D'autres avantages et particularités de l'invention vont être expliqués plus en détail ci-dessous à l'aide de l'exemple de réalisation représenté sur les figures schématiques, dans lesquelles : - la figure 1 est une vue de côté, d'une unité de commutateur selon l'invention ainsi que d'un chariot de manutention selon l'invention associé, - la figure 2 est une vue de côté de l'unité de commutateur selon l'invention, et - la figure 3 est une vue arrière de l'unité de commutateur représentée sur la figure 2. Description d'un mode de réalisation La figure 1 représente, en tant qu'exemple de chariot de manutention 1, un appareil de magasinage réalisé sous la forme d'un chariot élévateur à faible levée guidé par timon. Le chariot de manutention 1 comprend une partie d'entraînement 2 comprenant une roue d'entraînement directrice 3 entraînée par un moteur d'entraînement de déplacement électrique non représenté. Dans la direction longitudinale du chariot élévateur 1, se raccorde à la partie d'entraînement 2, une partie de charge 4 équipée d'un compartiment de batterie 5, situé à proximité de la partie d'entraînement 2, dans lequel est insérée une batterie de traction non représentée. La partie de charge 4 comprend en outre, dans la direction longitudinale du chariot élévateur 1, à proximité du compartiment de batterie 5, deux fourches de charge 6 écartées qui s'appuient sur la voie de circulation au moyen de galets de charge 7. La partie de charge 4 formée par les fourches de charge 6 et le compartiment de batterie 5 peut être levée et abaissée par rapport à la partie d'entraînement 2. Dans la partie d'entraînement 2 se trouvent les ensembles électriques et électroniques du système d'entraînement électrique qui sont nécessaires pour l'entraînement du chariot de manutention 1, par exemple le moteur d'entraînement de déplacement électrique entraînant la roue d'entraînement 3, un moteur de pompe électrique qui entraîne une pompe hydraulique permettant l'alimentation d'un dispositif de levage hydraulique faisant office d'hydraulique de travail, ainsi qu'un dispositif de commande électronique et éventuellement un moteur de direction électrique de la roue d'entraînement. La commande du chariot de manutention 1 par l'opérateur s'effectue par l'intermédiaire d'un timon de direction 8 qui est monté sur la partie d'entraînement 1. Ce timon de direction 8 est équipé d'éléments de commande du chariot de manutention 1, par exemple d'un commutateur de déplacement commandant l'entraînement de déplacement du chariot de manutention 1 et d'un commutateur de levage ou d'abaissement commandant le dispositif de levage ; la partie de charge 4 peut être levée ou abaissée au moyen du dispositif de levage. Le chariot élévateur 1 est guidé en faisant pivoter le timon de direction 8 par rapport à la partie d'entraînement 2 autour d'un axe essentiellement vertical. Ce mouvement de direction du timon de direction 8 est transmis mécaniquement ou électriquement à la roue d'entraînement 3. La batterie de traction est connectée aux consommateurs électriques du chariot de manutention 1 par l'intermédiaire d'une unité de commutateur 9 qui sert de commutateur d'arrêt d'urgence et de commutateur principal. La figure 2 est une vue de côté de l'unité de commutateur 9 de la figure 1. Une unité de commande, un dispositif de mesure de courant permettant de détecter le courant dans un trajet de courant principal et un dispositif de mesure de tension permettant de détecter la tension dans le trajet de courant principal sont montés dans un boîtier 10. Un commutateur principal 11 sert à commuter le trajet de courant principal. La figure 3 est une vue arrière de l'unité de commutateur 9 de la figure 2 avec le boîtier 10.35 NOMENCLATURE DES ELEMENTS PRINCIPAUX 1 Chariot de manutention 2 Partie d'entraînement 3 Roue d'entraînement directrice 4 Partie de charge 5 Compartiment de batterie 6 Fourches de charge 7 Galets de charge 8 Timon de direction 9 Unité de commutateur 10 Boîtier 11 Commutateur principal15 REVENDICATIONS1°) Unité de commutateur pour un chariot de manutention (1) à commande électrique par batterie, permettant la connexion d'une batterie de traction du chariot de manutention (1) à des consommateurs électriques du chariot de manutention (1), en particulier à au moins un moteur d'entraînement de déplacement électrique et/ou à un entraînement électrique d'une hydraulique de travail, comprenant un trajet de courant principal pouvant être commuté et un dispositif de mesure de courant permettant de détecter le courant dans le trajet de courant principal, caractérisée en ce qu'il est prévu au moins un dispositif de mesure de tension permettant de détecter la tension dans le trajet de courant principal ainsi qu'un dispositif de commande qui détermine, à partir du courant et de la tension, une demande de consommation électrique instantanée et la fournit en tant que valeur de paramètre. 2°) Unité de commutateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de commande est un module programmable. 3°) Unité de commutateur selon la revendication 1, caractérisée en ce que le dispositif de commande est un microcontrôleur. 4°) Unité de commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de mesure de courant a une fréquence d'échantillonnage d'au moins 200 kHz. 5°) Unité de commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce quele dispositif de mesure de tension a une fréquence d'échantillonnage d'au moins 200 kHz. 6°) Unité de commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le dispositif de commande est intégré dans un boîtier (10) de l'unité de commutateur (9). 7°) Unité de commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la valeur de paramètre est fournie sous la forme d'une valeur numérique dans un bus de données, en particulier un bus CAN. 8°) Unité de commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la valeur de paramètre est fournie sous la forme d'un signal analogique ou modulé en largeur d'impulsions. 9°) Unité de commutateur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu' il est prévu deux dispositifs de mesure de tension permettant de détecter la tension dans le trajet de courant principal, parmi lesquels un dispositif de mesure de tension est monté en amont d'un commutateur principal (11) dans le trajet de courant principal tandis que le second dispositif de mesure de tension est monté en aval du commutateur principal (11) dans le trajet de courant principal. 10°) Chariot de manutention comprenant une batterie de traction qui est connectée, par l'intermédiaire d'une unité de commutateur (9) selon l'une quelconque des revendications précédentes, à des consommateurs électriques du chariot de manutention (1), en particulier à au moins unmoteur d'entraînement de déplacement électrique et/ou à un entraînement électrique d'une hydraulique de travail.5