INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
On considère en effet que, si les bornes d’entrée de la machine motrice électrique MME ont été effectivement découplées de la batterie principale SE (ici via le dispositif d’isolement DI), alors la mesure de tension mt doit « converger » très rapidement (et plus précisément avant l’écoulement de la seconde durée d2) vers une valeur qui est strictement inférieure au second seuil s2 (lequel est choisi en fonction de la tension type de la batterie principale SE). Par conséquent, si tel n’est pas le cas, c’est qu’il y a un problème, soit au niveau du détecteur de tension DT, soit au niveau du dispositif d’isolement DI, soit encore au niveau de la partie du réseau d’alimentation assurant la liaison entre le dispositif d’isolement DI et la machine motrice électrique MME. Il faut alors agir en conséquence en interdisant temporairement le fonctionnement de la machine motrice électrique MME pour éviter de faire courir un risque au véhicule V et à ses passagers et/ou aux personnes et objets situés à proximité du véhicule V.
Il est important de noter qu’un problème peut survenir lors d’un découplage, alors même qu’il n’y a pas eu de problème lors du couplage ayant précédé ce découplage.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la , l’étape 10-80 peut comprendre une sous-étape 50 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) compare au second seuil s2 chaque mesure de tension mt fournie à partir de l’instant t1 où on est informé du découplage SE/MME, et cela pendant la seconde durée d2. Dans ce cas, comme indiqué plus haut, si la mesure de tension mt devient inférieure au second seuil s2 avant l’expiration de la seconde durée d2, c’est qu’il n’y a pas de problème et donc, dans une sous-étape 60 de l’étape 10-80, on autorise le fonctionnement de la machine motrice électrique MME. En revanche, si la mesure de tension mt demeure supérieure au second seuil s2 jusqu’à l’expiration de la seconde durée d2, c’est qu’il y a un problème et donc on effectue la sous-étape 70 pour interdire le fonctionnement de la machine motrice électrique MME.
Afin de déterminer quand expire la seconde durée d2, on (le dispositif de surveillance DS) peut déclencher dans la sous-étape 50 une seconde temporisation égale à la seconde durée d2, consécutivement à la réception de l’information signalant le découplage effectif SE/MME.
Par exemple, dans l’étape 10-80, lorsque la batterie principale SE est de type 450 volts, le second seuil s2 peut être compris entre 30 V et 70 V. A titre d’exemple illustratif, le second seuil s2 peut être égal à 50 V. Mais d’autres valeurs de second seuil s2 peuvent être utilisées (notamment lorsque la tension de la batterie principale SE est différente de 450 V).
Egalement par exemple, dans l’étape 10-80 la seconde durée d2 peut être comprise entre 10 s et 20 s. A titre d’exemple illustratif, la seconde durée d2 peut être égale à environ 15 s. Mais d’autres valeurs de seconde durée d2 peuvent être utilisées (notamment lorsque la tension de la batterie principale SE est différente de 450 V).
On notera également que dans la sous-étape 70 de l’étape 10-80, lorsque l’on décide d’interdire le fonctionnement de la machine motrice électrique MME, on peut aussi effectuer (le dispositif de surveillance DS peut déclencher la réalisation), dans le véhicule V, au (d’au) moins une autre action complémentaire choisie parmi :
- la génération d’une alerte de l’usager (ou conducteur) du véhicule V de cette interdiction et d’un besoin d’arrêter le véhicule V, et
- l’enregistrement d’au moins un autre code défaut représentatif d’un problème d’alimentation électrique de la machine motrice électrique MME en présence d’un découplage.
- un détecteur de tension propre à effectuer des mesures de tension sur ces bornes d’entrée, et
illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de réalisation d’un véhicule comprenant un GMP, à machine motrice électrique alimentée par une source d’énergie électrique via un dispositif d’isolement, et un dispositif de surveillance selon l’invention,
Description détaillée de l’invention L’invention a notamment pour but de proposer un procédé de surveillance, et un dispositif de surveillance DS associé, destinés à permettre la surveillance de la mesure de tension mt qui est effectuée par un détecteur de tension DT sur les bornes d’entrée de la machine motrice électrique MME d’un véhicule V.
Dans ce qui suit, on considère, à titre d’exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s’agit par exemple d’une voiture, comme illustré sur la . Mais l’invention n’est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comprenant un groupe motopropulseur (ou GMP) comportant une machine motrice électrique alimentée en énergie électrique par une source d’énergie électrique, comme par exemple une batterie principale (ou de traction) ou une pile à combustible. Ainsi, elle concerne, par exemple, les véhicules terrestres (véhicules utilitaires, camping-cars, minibus, cars, camions, motocyclettes, engins de voirie, engins de chantier, engins agricoles, engins de loisir (motoneige, kart), et engins à chenille(s), par exemple), les bateaux et les aéronefs.
De plus, on considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la machine motrice électrique MME est alimentée en énergie électrique par une source d’énergie électrique se présentant sous la forme d’une batterie principale (ou de traction) qui est rechargeable au moins pendant des phases de recharge. Mais la machine motrice électrique MME pourrait être alimentée en énergie électrique par une pile à combustible.
On a schématiquement représenté sur la un véhicule V comprenant une chaîne de transmission à GMP électrique (et donc à machine motrice électrique MME associée à un calculateur de machine CM), un réseau de bord RB, une batterie de servitude BS, une source d’énergie électrique SE (ici une batterie principale (ou de traction)), un convertisseur CV, et un dispositif de surveillance DS selon l’invention.
La batterie de servitude BS est chargée de fournir de l’énergie électrique au réseau de bord RB, en complément, ici, de celle fournie par le convertisseur CV alimenté par la source d’énergie électrique SE (ici une batterie principale (ou de traction)), et parfois à la place, ici, de ce convertisseur CV. Par exemple, cette batterie de servitude BS peut être agencée sous la forme d’une batterie de type très basse tension (typiquement 12 V, 24 V ou 48 V). Elle est rechargeable au moins par le convertisseur (de courant) CV. On considère dans ce qui suit, à titre d’exemple non limitatif, que la batterie de servitude BS est de type Lithium-ion 12 V.
La chaîne de transmission a un GMP qui est, ici, purement électrique et donc qui comprend, notamment, une machine motrice électrique MME, un arbre moteur AM, et un arbre de transmission AT. On entend ici par « machine motrice électrique » une machine électrique agencée de manière à fournir un couple pour déplacer le véhicule V lorsqu’elle est alimentée en énergie électrique (ici) par la batterie principale SE, ainsi qu’éventuellement à récupérer du couple lors des phases de freinage récupératif.
La machine motrice électrique MME (ici un moteur électrique synchrone à aimant permanent, à titre d’exemple) est ici couplée à la batterie principale SE, afin d’être alimentée en énergie électrique, ainsi qu’éventuellement d’alimenter cette batterie principale SE en énergie électrique, notamment lors d’un freinage récupératif. Le fonctionnement de la machine motrice électrique MME est contrôlé par le calculateur de machine CM associé, notamment en fonction d’une mesure de tension mt qui est effectuée par un détecteur de tension DT sur les bornes d’entrée de la machine motrice électrique MME.
On notera que dans l’exemple illustré non limitativement sur la le détecteur de tension DT fait partie de la machine motrice électrique MME. Mais cela n’est pas obligatoire. En effet, il (DT) pourrait être externe à la machine motrice électrique MME tout en étant couplé à ses bornes d’entrée.
Dans l’exemple illustré, la machine motrice électrique MME comprend un rotor RM à aimant permanent et un stator SM comportant N bobines Bn (avec N ≥ 3) placées autour du rotor RM et alimentées, de façon contrôlée par le calculateur de machine CM, en impulsions de courant ayant des sens de circulation choisis de manière à rendre chacune d’entre elles attractive ou répulsive ou neutre (pas de courant) à un instant précis. On comprendra que cet entraînement en rotation du rotor RM permet de produire du couple pour déplacer le véhicule V.
Egalement par exemple, ce second détecteur DV peut comprendre une roue dentée qui est solidarisée fixement autour de l’axe de sortie du rotor RM (qui fournit le couple à l’arbre moteur AM) et un capteur qui compte le nombre de dents passant devant lui, et déduit de ce nombre, périodiquement, une vitesse de rotation mesurée vrm.
On notera que le couple cs qui est fourni par la machine motrice électrique MME sur sa sortie peut, par exemple, être estimé par une technique utilisant au moins une partie des mesures (tensions udn et vitesse de rotation vrm) délivrées par les premiers Dn et second DV détecteurs et des mesures de tension mt effectuées par le détecteur de tension DT sur les bornes d’entrée de la machine motrice électrique MME.
A titre d’exemple illustratif, cette technique peut permettre d’estimer le couple fourni cs en fonction au moins de la mesure de tension mt sur les bornes d’entrée de la machine motrice électrique MME, d’un courant ism délivré en sortie de la machine motrice électrique MME, de la vitesse de rotation vrm du rotor RM de la machine motrice électrique MME, et du courant prélevé par la machine motrice électrique MME (ici dans la batterie principale SE).
En effet, comme le sait l’homme de l’art, l’estimation du couple fourni cs est donnée par l’équation cs = (mt * ism * µ) / vrm. µ est un coefficient de rendement de la machine motrice électrique MME qui est déterminé grâce à la vitesse de rotation vrm du rotor RM de la machine motrice électrique MME, du courant prélevé par la machine motrice électrique MME (ici dans la batterie principale SE) et de la mesure de tension mt (ainsi qu’éventuellement de la température interne du stator SM).
L’équation précédente découle du fait que la puissance électrique pelec reçue par la machine motrice électrique MME sur ses bornes d’entrée est égale au produit (mt * ism), et que la machine motrice électrique MME fournit en sortie une puissance mécanique pmeca qui est égale au produit (cs * vrm) mais aussi au produit (pelec * µ), et que par conséquent on a l’équation (cs * vrm) = (mt * ism * µ).
Le convertisseur CV est aussi chargé, ici, pendant les phases de roulage du véhicule V de convertir une partie du courant électrique stocké dans la batterie principale SE pour alimenter en courant électrique converti le réseau de bord RB et la batterie de servitude BS (pour la recharger).
On notera, comme illustré non limitativement sur la , que le convertisseur CV peut faire partie d’un chargeur CH comprenant aussi un calculateur de recharge (non illustré) chargé, au moins, de contrôler les recharges de la batterie principale SE.
La batterie principale (ou de traction) SE peut, par exemple, comprendre des cellules de stockage d’énergie électrique, éventuellement électrochimiques (par exemple de type lithium-ion (ou Li-ion) ou Ni-Mh ou Ni-Cd). Egalement par exemple, la batterie principale SE peut être de type basse tension (typiquement 450 V à titre illustratif). Mais elle pourrait être de type moyenne tension ou haute tension.
On notera également que la batterie principale SE est associée à un boîtier de batterie BB qui comprend notamment un calculateur de batterie CB et un dispositif d’isolement DI. Cette batterie principale SE et son boîtier de batterie BB constituent un pack batterie.
Le dispositif d’isolement DI est agencé de manière à isoler en cas de besoin la batterie principale SE du convertisseur CV et/ou de la machine motrice électrique MME et/ou d’un connecteur de recharge CN permettant de recharger la batterie principale SE lorsqu’un câble d’alimentation (couplé à une source d’alimentation externe) est connecté à lui. Par exemple, ce dispositif d’isolement DI peut comprendre des contacteurs (ou interrupteurs), éventuellement à base de MOSFET(s) et pouvant prendre chacun un état ouvert (ou non passant) et un état fermé (ou passant). Il est donc intercalé entre la batterie principale SE et la partie du réseau d’alimentation qui est connectée au convertisseur CV, entre la batterie principale SE et la partie du réseau d’alimentation qui est connectée à la machine motrice électrique MME, et entre le connecteur de recharge CN et la partie du réseau d’alimentation qui est connectée à la batterie principale SE (lorsqu’une recharge en mode 4 est possible). C’est donc ce dispositif d’isolement DI qui est chargé de coupler/découpler la machine motrice électrique MME à (de) la batterie principale (ou source d’énergie électrique) SE en fonction de commandes reçues. C’est de préférence le calculateur de supervision CS qui décide de l’ouverture ou de la fermeture de contacteurs (ou interrupteurs) choisis du dispositif d’isolement DI, et donc du découplage ou du couplage de la machine motrice électrique MME à (de) la batterie principale SE.
Comme évoqué plus haut, l’invention propose notamment un procédé de surveillance destiné à permettre la surveillance de la mesure de tension mt effectuée par le détecteur de tension DT sur les bornes d’entrée de la machine motrice électrique MME.
Comme illustré non limitativement sur la , le procédé (de surveillance), selon l’invention, comprend une étape 10-80 qui est mise en œuvre lorsque le GMP du véhicule V est en fonctionnement, et en particulier lorsque la machine motrice électrique MME est en fonctionnement, et après un couplage effectif des bornes d’entrée de la machine motrice électrique MME (ici) à la batterie principale SE (et ici via le dispositif d’isolement DI). Par exemple, c’est le calculateur de supervision CS qui peut informer le calculateur de machine CM de ce couplage effectif après que le calculateur de batterie CB lui ait confirmé que le dispositif d’isolement DI a été correctement configuré à cet effet.
L’étape 10-80 du procédé comprend une sous-étape 30 dans laquelle, lorsque la mesure de tension mt effectuée sur les bornes d’entrée de la machine motrice électrique MME n’est pas devenue supérieure à un premier seuil s1 choisi avant l’écoulement d’une première durée d1 choisie, on (le dispositif de surveillance DS) interdit temporairement le fonctionnement de la machine motrice électrique MME.
On considère en effet que, si les bornes d’entrée de la machine motrice électrique MME ont été effectivement couplées à la batterie principale SE (ici via le dispositif d’isolement DI), alors la mesure de tension mt doit « converger » très rapidement (et plus précisément avant l’écoulement de la première durée d1) vers une valeur qui est strictement supérieure au premier seuil s1 (lequel est choisi en fonction de la tension type de la batterie principale SE). Par conséquent, si tel n’est pas le cas, c’est qu’il y a un problème, soit au niveau du détecteur de tension DT, soit au niveau du dispositif d’isolement DI, soit encore au niveau de la partie du réseau d’alimentation assurant la liaison entre le dispositif d’isolement DI et la machine motrice électrique MME. Il faut alors agir en conséquence en interdisant temporairement le fonctionnement de la machine motrice électrique MME pour éviter de faire courir un risque au véhicule V et à ses passagers et/ou aux personnes et objets situés à proximité du véhicule V. En outre, en cas de défaillance du détecteur de tension DT on peut le remplacer et non plus remplacer l’intégralité de la machine motrice électrique MME, ce qui est économique pour le constructeur du véhicule V lorsque ce dernier (V) est sous garantie, ou pour le propriétaire du véhicule V lorsque la garantie n’est plus valable.
Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la , l’étape 10-80 peut comprendre une sous-étape 10 dans laquelle on (le dispositif de surveillance DS) compare au premier seuil s1 chaque mesure de tension mt fournie à partir de l’instant t0 où on est informé du couplage SE/MME, et cela pendant la première durée d1. Dans ce cas, comme indiqué plus haut, si la mesure de tension mt devient supérieure au premier seuil s1 avant l’expiration de la première durée d1, c’est qu’il n’y a pas de problème et donc, dans une sous-étape 20 de l’étape 10-80, on autorise le fonctionnement de la machine motrice électrique MME. En revanche, si la mesure de tension mt demeure inférieure au premier seuil s1 jusqu’à l’expiration de la première durée d1, c’est qu’il y a un problème et donc on effectue la sous-étape 30 pour interdire le fonctionnement de la machine motrice électrique MME.
Afin de déterminer quand expire la première durée d1, on (le dispositif de surveillance DS) peut déclencher dans la sous-étape 10 une première temporisation égale à la première durée d1, consécutivement à la réception de l’information signalant le couplage effectif SE/MME.
Par exemple, dans l’étape 10-80, lorsque la batterie principale SE est de type 450 volts, le premier seuil s1 peut être compris entre 200 V et 250 V. A titre d’exemple illustratif, le premier seuil s1 peut être égal à 220 V. Mais d’autres valeurs de premier seuil s1 peuvent être utilisées (notamment lorsque la tension de la batterie principale SE est différente de 450 V).
Egalement par exemple, dans l’étape 10-80 la première durée d1 peut être comprise entre 50 ms et 500 ms. A titre d’exemple illustratif, la première durée d1 peut être égale à environ 200 ms. Mais d’autres valeurs de première durée d1 peuvent être utilisées (notamment lorsque la tension de la batterie principale SE est différente de 450 V).
On notera également que dans la sous-étape 30 de l’étape 10-80, lorsque l’on décide d’interdire le fonctionnement de la machine motrice électrique MME, on peut aussi effectuer (le dispositif de surveillance DS peut déclencher la réalisation), dans le véhicule V, au (d’au) moins une action complémentaire choisie parmi :
Comme cela sera décrit plus en détail par la suite, le dispositif de détection 10 est apte à émettre un faisceau lumineux balayant au moins une zone de détection plane prédéfinie située au-dessus des bras 4a, 4b pour détecter la présence d’une charge à lever par intersection du faisceau lumineux par ladite charge à l’intérieur de ladite zone de détection plane prédéfinie.
Le dispositif 10 de détection est configuré pour acquérir des données de position de la charge à lever, et pour transmettre à l’unité de contrôle 9 des informations représentatives de la présence ou de l’absence de la charge détectée à l’intérieur de la zone de détection plane prédéfinie. En fonction des informations reçues, l’unité de contrôle 9 commande ensuite le fonctionnement du système d’entraînement 7 et le déplacement vertical de la fourche 4. Le dispositif 10 de détection peut par exemple être un capteur laser du type Lidar.
On va maintenant décrire, en référence aux figures 2 et 3, le principe de fonctionnement du chariot 1 élévateur autonome pour la détection de la présence ou l’absence d’une charge 12 à lever sur un rayonnage 13.
Dans une phase initiale, l’unité de contrôle 9 commande le fonctionnement du chariot 1 pour obtenir son rapprochement du rayonnage 13 et le soulèvement des bras de la fourche 4 pour les positionner par rapport à la charge 12 à lever. Le chariot 1 est commandé par l’unité de contrôle 9 en fonction des données issues du dispositif de localisation 8. Lors de son déplacement, le chariot 1 est commandé pour garder une distance minimale de sécurité d par rapport au rayonnage 13. Lors de la phase initiale, le chariot 1 est commandé pour garder une distance horizontale minimale de sécurité entre l’extrémité en porte-à-faux des bras de la fourche 4 et le rayonnage 13 afin de permettre le passage en sécurité des bras au-dessus du rayonnage 13.
Ensuite, le dispositif 10 de détection émet un faisceau lumineux 14 balayant au moins une première zone 15 de détection prédéfinie plane située au-dessus des bras 4a, 4b de la fourche. La projection verticale de la zone 15 de détection recouvre les bras 4a, 4b de la fourche et l’espace transversal séparant ces bras.
Dans l’exemple de réalisation illustré, la zone 15 de détection est définie par quatre points distincts délimitant un rectangle, tels que les points B, C, D et E de la . Le point A représente schématiquement le point d’émission du faisceau lumineux 14 en sortie du dispositif 10. La zone 15 de détection est ici horizontale. Alternativement, il pourrait être possible de prévoir une zone 15 inclinée par rapport à l’horizontale.
Le grand côté du rectangle délimité par les points B, C, D et E présente une longueur y supérieure à l’encombrement transversal des bras 4a, 4b de la fourche, et la zone 15 de détection est centrée relativement à ces bras. Autrement dit, la zone de détection 15 plane s’étend latéralement au-delà de l’encombrement transversal des bras 4a, 4b de la fourche. A titre indicatif, la largeur w du petit côté du rectangle délimité par les points B, C, D et E, et donc la profondeur de la zone de détection 15, peut être égale à 50 mm.
Le dispositif 10 de détection est configuré pour détecter si la charge 12 se trouve à l’intérieur de la zone 15 de détection. La charge 12 est détectée par le dispositif 10 comme étant présente lorsqu’elle intersecte le rayon lumineux 14 et qu’elle se trouve à l’intérieur de la zone 15 de détection. Le dispositif 10 de détection est apte à détecter que la charge se trouve à l’intérieur de la première zone 15 de détection par une mesure de distance.
S’il n’y a pas d’intersection du rayon lumineux 14 émis par le dispositif 10 par la charge, ou si cette intersection existe mais que le dispositif 10 de détection détecte que la distance le séparant de la charge 12 est en-dehors de la zone 15 de détection plane prédéfinie, alors le dispositif 10 détecte une absence de la charge 12 dans ladite zone de détection.
Il va maintenant être décrit un procédé 20 de levage et de transport de charge par le chariot 1 élévateur autonome. Le procédé 20 est illustré en .
Le procédé 20 commence par l’étape 21 de pré-positionnement, durant laquelle l’unité de contrôle 9 pilote le chariot 1 pour le positionner à l’aplomb de la charge 12 à lever et pour positionner les bras 4a, 4b de la fourche 4 verticalement au niveau de celle-ci.
Lors de l’étape 22 de positionnement suivante, l’unité de contrôle 9 pilote le chariot 1 pour faire rapprocher les bras 4a, 4b de la charge 12.
Le procédé se poursuit ensuite par une première étape 23 de détection de la charge réalisée par le dispositif 10. Le dispositif 10 détecte si la charge 12 se trouve à l’intérieur de la zone 15 de détection ( ). Cela est le cas si la charge 12 intersecte le rayon lumineux 14 émis par le dispositif 10 et si la charge se situe à l’intérieur de la zone 15 de détection. Le dispositif 10 transmet à l’unité de contrôle 9 les informations représentatives de la présence ou de l’absence de la charge à lever dans la zone 15 de détection.
Si la charge 12 n’est pas détectée à l’intérieur de la zone 15 de détection par le dispositif 10, l’unité de contrôle 9 initialise à l’étape 24 une valeur de temporisation T égale à une valeur prédéterminée t. La valeur prédéterminée t peut être configurée par l’unité de contrôle 9 en fonction de la vitesse de déplacement du chariot 1. L’unité de contrôle 9 vérifie à l’aide de capteurs (non référencés) à l’étape 25 suivante, si la distance minimale de sécurité d a été atteinte ou si le point de destination fictif a été atteint. Si tel est le cas, l’unité de contrôle 9 arrête le chariot 1 à l’étape 26 pour permettre une remise en ordre par un opérateur. Si tel n’est pas le cas, l’unité de contrôle 9 pilote le chariot 1 pour continuer à rapprocher les bras 4a, 4b de la charge 12 en reprenant à l’étape 22.