EP1910666A1 - Interface securisee de demarrage pour engin a demarreur electrique - Google Patents

Interface securisee de demarrage pour engin a demarreur electrique

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EP1910666A1
EP1910666A1 EP06794175A EP06794175A EP1910666A1 EP 1910666 A1 EP1910666 A1 EP 1910666A1 EP 06794175 A EP06794175 A EP 06794175A EP 06794175 A EP06794175 A EP 06794175A EP 1910666 A1 EP1910666 A1 EP 1910666A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
terminals
polarity
interface
battery
general switch
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06794175A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Thierry Czarnyszka
Eric Parent
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ARIANCE
Original Assignee
ARIANCE
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1910666A1 publication Critical patent/EP1910666A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/12—Starting of engines by means of mobile, e.g. portable, starting sets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/122—Provisions for temporary connection of DC sources of essentially the same voltage, e.g. jumpstart cables
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00308—Overvoltage protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/0034—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits using reverse polarity correcting or protecting circuits
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02N—STARTING OF COMBUSTION ENGINES; STARTING AIDS FOR SUCH ENGINES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02N11/00—Starting of engines by means of electric motors
    • F02N11/10—Safety devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0029—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries with safety or protection devices or circuits
    • H02J7/00304—Overcurrent protection

Definitions

  • the present invention relates to a method and an electrical assistance device for starting an engine with electric starter having problems to start.
  • hybrid vehicles including an electric and thermal engine.
  • the startup aid is typically done with a battery backup charged and a bundle of electrical cables connecting the terminals of this battery backup charged to the terminals of the discharged battery.
  • crocodile clips are not suitable for a particular use, such as scooters for example where the terminals are relatively small and difficult to access.
  • the intensity of the current is not limited, can reach hundreds of amperes, which can cause fires and sometimes explosions .
  • the current Ifc is generally approximately double of Imc.
  • the relays conventionally used in the automotive industry have a maximum breaking current equal to 75 amps while the maximum current allowed after closure of the contacts is equal to 150 amperes. This is due to the fact that during the closing of the arcing contacts are formed and quickly deteriorate contacts that stick and become inoperative.
  • the present invention aims to overcome these major drawbacks by providing a method and an original device and especially well suited to a starting aid for thermal engines comprising an electric starter and needing an energy assistance for its start.
  • a method for the secure start-up of a vehicle equipped with an electric starter whose battery is at least partially discharged, or having difficulty starting this method involving a secure interface comprising at least two pairs of input / output terminals each being able to connect indifferently on said discharged battery or on another source of electrical energy and independently of any notion of polarity, this interface comprising means for measuring voltage and polarity of the terminals of each of the pairs and connection means comprising a general switch, these connection means connecting the two pairs of terminals which according to the detected polarities provide a connection between the terminals of identical polarity.
  • this method is characterized in that it comprises the following steps:
  • the invention makes it possible to pre-arm the circuits and pre-position the contacts to ensure correct polarity, then to close the main switch (8) once the systems are armed and in position. It is thus possible to accept much stronger currents without deterioration in a reduced environment and at a low cost.
  • the closing step of said general switch further comprises a prior step of operating a simple manual control, such as, for example, a push button.
  • the step of closing said general switch further comprises a preliminary verification step consisting of checking with at least one visual and / or auditory indicator of the value of the voltage level existing at the terminals of the interface , the actuation of the said simple manual control not being performed only if the displayed voltage values are considered sufficiently high by the operator.
  • the closing step of said general switch further comprises a prior step of reversing the direction of the main current in the case where the current direction does not correspond to the predetermined direction to allow the use of a polarized general switch such as for example a low-cost power transistor, operating only in one direction.
  • a polarized general switch such as for example a low-cost power transistor, operating only in one direction.
  • the invention also relates to a secure interface for starting a thermal engine engine equipped with an electric starter whose battery is at least partially discharged, or having startup difficulties, this interface comprising:
  • connection means enabling each pair of input / output terminals to be securely connected indifferently to said discharged battery or to another source of electrical energy and independently of any notion of polarity
  • At least one switching means between the two pairs of terminals which, as a function of the detected polarities, ensures a connection between the terminals of identical polarity only if the values of said measured voltages T1 and T2 are greater than a predetermined threshold Tmin.
  • the said interface further comprises a simple manual control allowing the closure of said general switch.
  • said interface furthermore comprises at least one visual and / or auditory indicator of the value of the voltage level existing across the interface.
  • the said interface furthermore comprises at least one means for limiting the intensity I which flows in the link established by the said switching means.
  • said limiting means limits the intensity I according to an increasing function of time.
  • the said interface further comprises a pair of two additional terminals can be connected to a commercial battery charger.
  • said general switch is composed of a power transistor operating only in one direction of the main current, associated with at least one current rectifying means ensuring the correct direction of the current I in the power transistor in all cases.
  • At least one end couple (AII 5 AI2) and / or (BIL, BI2) of said cable A and / or B, is a pair of electrically insulated female connectors.
  • At least one connecting cable A comprises in the place of the two crocodile clips (ABCl, ABC2) two ends can be fixed permanently on the battery of the motor vehicle.
  • FIG. 1 schematically represents a view from above of a secure interface according to the invention
  • FIG. 2 represents an example of intensity limitation I as a function of time.
  • FIG. 3 is a block diagram of an example of an electronic circuit.
  • FIG. 4 is a block diagram of an example of a rectifier
  • Figure 5 is a block diagram of an example showing a general switch associated with a current rectifying circuit.
  • FIG. 1 The embodiment described hereinafter as shown in FIG. 1 makes it possible to actuate an electric starter (6) comprising a starting contactor (7) which is usually powered electrically by a battery
  • a properly charged backup battery (2) is used here as a complementary power source.
  • This said backup battery comprises two terminals BC1 and BC2.
  • a secure interface (1) comprises two pairs of input / output terminals (ESI ES2 5) and (5 ES3 ES4).
  • the secure interface (1) comprises a first rectifier assembly (3) for rectifying the polarity existing at the terminals (ES1, ES2) to obtain at the output terminals of this first rectifier assembly (X, Y) a predefined polarity.
  • the secure interface (1) also includes:
  • a second rectifier assembly (4) for rectifying the polarity existing at the terminals (ES3, ES4) so as to obtain at the output terminals of this first rectifier assembly (Z, T) a predefined polarity identical to that existing at the terminals (X, Y).
  • a general switch (8) which in this embodiment is constituted by a power transistor (TP) operating only in one direction and comprising two terminals U and V. - an inversion assembly comprising two inverters (INV1) and
  • a control means comparing the values of the voltages T1 and T2 with respect to a predetermined threshold value TS and comparing the voltages T1 and T2 between them.
  • a computer C receiving the information from the control means (CV) and controlling, on the one hand, the operation of the inverter group and, on the other hand, the closing of the general switch (8) as a function of the voltages T1 and T2.
  • the rectifier assembly (3) optionally switches the polarity to have a polarity defined at the terminals X, Y - the rectifier assembly (4) optionally switches the polarity to have a polarity defined at the terminals Z, T identical to that existing in ( X, Y) - press the push button (9) to allow the closing of the main switch
  • Figure 1 further presents a standard charger (CS) for powering the terminals El and E2 of the secure interface from an electrical outlet of the sector.
  • CS standard charger
  • FIG. 2 shows an example of a predetermined change in limitation of the current I as a function of time between the start instant t0 and the instant t1.
  • FIG. 3 shows in more detail the electrical diagram of an embodiment of the invention.
  • the first polarity rectifier assembly (3) comprises two relays R1 and R2 and a diode D1 rectifying the polarity of the current from the terminal pair (ES1, ES2) to connect the terminal pair (X, Y) with a pre-defined polarity .
  • the assembly formed by the relays R3 and R4 and the diode D2 constitutes the second rectifier (4) and rectifies the existing polarity to the terminal pair (ES3, ES4) to connect the terminal pair (Z 5 T) with a predefined polarity respectively identical to that of the pair (X, Y).
  • the CV sensor measures and compares the voltage at each input (T1) and (T2) in order to control a computer C which, in turn, will control the positioning of the relays R5 and R6 to direct the current flowing through the power transistor into the common sense.
  • the computer C also controls the closing of the power transistor TP, which here constitutes the main switch (8).
  • FIG. 4 shows a detail of the diagram of the first polarity rectifier assembly (3) consisting of the two relays R1 and R2 as well as of the diode D1.
  • Relay R1 includes the two power supply terminals of the relay control
  • the relay R1 comprises a general switch connecting the terminal Rl 3 is with the terminal Rl 5 or with the terminal R14.
  • the relay R2 comprises the two power supply terminals of the relay control R1: (R21 and R22).
  • the relay R2 comprises a general switch connecting the terminal R23 either with the terminal R25 or with the terminal R24.
  • FIG. 5 shows a detail of the electrical diagram and the corresponding constituent elements relating to the system for possibly reversing the direction of the current and the eventual closing of the general switch (8).
  • Relay R5 includes the two power supply terminals for relay control R5: (R51 and R52).
  • the relay R5 comprises a general switch connecting the terminal R53 either with the terminal R55 or with the terminal R44.
  • Relay R6 includes the two power supply terminals of the R6 relay control: (R61 and R62).
  • the relay R6 comprises a general switch connecting the terminal R63 either with the terminal R65 or with the terminal R64.
  • Both ends (AI1 and AI2) of the cable A are connected to terminals ES1 and ES2. It should be noted that these two ends of the cable A could as well have been connected to the other pair of terminals of the interface (ES3, ES4).
  • the other end of the two-conductor cable A is connected via clamps (ABCl, ABC2) to the terminals of the charged battery without regard to polarity problems.
  • the computer C is instructed to leave the main switch (8) (here the power transistor TP) in the open position. If the voltage T1 is greater than a predefined threshold TS, for example 7 volts, and the polarity between the terminals ES1 and ES2 is such that it corresponds to the polarity predefined in (X, Y) then the diode D1 passes the current in the relay coil Rl (terminals RI l, Rl 2) and in the relay coil R2 (terminals R21, R22). This has the effect of communicating the terminal R13 with the terminal Rl 5 and the terminal R23 with the terminal R25.
  • a predefined threshold TS for example 7 volts
  • the terminals ES1 and ES2 are connected without inverting respectively with the terminals X, and Y. If the polarity at the terminals ESI ES2 5 is reverse to the predetermined terminals X, Y, then the diode Dl blocks the passage of current. The coil is therefore not energized and the general switch of the relay connects the terminal Rl 3 with the terminal R14. Similarly, if the polarity at the terminals ES3, ES4 is opposite to that predefined at the terminals Z, T, then the diode D2 blocks the passage of the current. The coil is therefore not energized and the general switch of the relay connects the terminal R23 with the terminal R24.
  • a set of relays R3 and R4 as well as a diode D2 mounted as the relay assembly R1, R2 and diode D1 makes it possible to provide the terminals Z, T with a pre-defined polarity identical to that of the terminals (X, Y).
  • the main switch (8) here a power transistor (TP)
  • TP power transistor
  • This closing order of the main switch (8) is given either by the action of a push button (9) or after a predetermined period of time has elapsed.
  • a standard charger (CS) operating from AC power from the mains is connected to both terminals E1 and E2.
  • This power source is connected in the same way and can be used to power the terminals ESl, ES2 or ES3, ES4 taking into account the polarity.
  • the maximum available current will generally be lower and will depend on the capabilities of the CS charger.
  • the general switch (8) is constituted by a power transistor sensitive to the direction of the power current. Two inverters (INV1), and (INV2) on each side of the power transistor are set to eventually correct the direction of the power current.
  • Each inverter INV1 or INV2 is constituted by an inverting relay R5 and R6 respectively whose coil is controlled by the computer C.
  • the inverter INV1 is constituted by the relay R5. If the voltage Tl measured at the terminals ES1, ES2 is greater than the voltage T2 measured at the terminals (ES3, ES4), then the computer gives an excitation command of the coil (R52, R51) of the relay R5 modifying the rest position of the contactor and connecting the terminal R53 to the terminal R55, while the coil (R61, R62) of the relay R6 is not excited, which maintains the connection between terminals R63 and R64. As a result, the current flows in the right direction for the power transistor. Otherwise, where the tension T 2 is higher than the voltage Tl 5 commands are reversed so that the direction of current in the power transistor is the same.
  • This method and device according to the invention are well suited to help start a motorcycle that would have difficulty starting by providing a simple and safe way, the electrical power required to start the machine.
  • this method and device find many different applications in various fields or for use in systems comprising a need to provide large currents in polarized circuits, such as hybrid vehicles or lawn mowers.

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Abstract

Le procédé de démarrage sécurisé d'un engin selon l'invention comprend les étapes suivantes : la connexion d'un quelconque des deux dits couples de bornes entrée/sortie (ESl, ES2) ou (ES3, ES4) à la dite batterie déchargée (5) et l'autre des deux dits couples de bornes entrée/sortie (ESl, ES2) ou (ES3, ES4) à la dite source d'énergie (2), et indépendamment de toute notion de polarité, le moyen de connexion étant ouvert, la détection de tension et de polarité aux bornes de chacun des couples et la comparaison des tensions aux bornes (ESl, ES2) et (ES3, ES4) avec une valeur de seuil prédéterminée, la configuration des liaisons des moyens de connexion entre les bornes des deux couples de bornes de manière à ce que les bornes de même polarité puissent être connectées entre elles par des liaisons conductrices dont au moins l'une est commandée par un interrupteur général (8).

Description

INTERFACE SECURISEE DE DEMARRAGE POUR ENGIN A DEMARREUR ELECTRIQUE
La présente invention concerne un procédé et un dispositif d'assistance électrique au démarrage d'un engin à démarreur électrique ayant des problèmes pour démarrer.
Elle s'applique plus particulièrement mais non exclusivement aux motocycles, néanmoins elle peut également être étendue de façon très avantageuse à tout système comprenant un moteur thermique, un démarreur électrique et une batterie tels que par exemple les scooters de mers ou des neiges voire même, les tondeuses à gazon.
Elle s'applique également aux véhicules hybrides comprenant un moteur électrique et thermique.
Actuellement la grande majorité des engins à moteurs thermiques utilise au démarrage un démarreur et une batterie. De mauvaises conditions climatiques, une batterie déchargée, une usure de l'engin, une détérioration des bougies et des fils de bougies .... font qu'il est parfois impossible de démarrer l'engin sans assistance électrique extérieure.
Or il s'avère que le démarrage de ces engins même de petite cylindrée nécessite un courant très important (souvent supérieur à plusieurs dizaines d'Ampère, avec des pics d'intensité souvent supérieurs à 100 Ampère). Cette intensité de démarrage est bien supérieure au courant nécessaire à la charge de la batterie (souvent inférieur à 5 Ampère).
La résolution du problème de l'aide au démarrage est donc un problème très différent de celui de la charge de batteries où un courant beaucoup plus faible est suffisant mais pendant un temps plus long.
L'aide au démarrage s'effectue classiquement grâce à une batterie de secours chargée et à un faisceau de câbles électriques reliant les bornes de cette batterie de secours chargée aux bornes de la batterie déchargée.
Malheureusement dues aux fortes puissances à transférer et aux possibilités d'erreur de branchement ce principe est relativement dangereux et peut créer des incidents voir des accidents graves.
D'autre part les pinces crocodiles généralement utilisées ne sont pas adaptées à une utilisation particulière, comme celle de scooters par exemple où les bornes sont relativement petites et difficiles d'accès.
En outre, dans certains cas, notamment lorsque la batterie est fortement déchargée ou lorsque la batterie est endommagée, l'intensité du courant n'étant pas limitée, peut atteindre des centaines d'Ampère, ce qui peut engendrer des incendies et quelquefois des explosions.
D'une manière générale on sait qu'il existe de nombreux brevets de chargeurs de batterie, comme le brevet US 5,640,076 ou le brevet US 5,715,156 par exemple mais ces chargeurs de batteries ne sont pas conçus pour permettre le démarrage rapide et efficace d'un moteur thermique dans un encombrement réduit sans risque. Le brevet US 6,632,103 propose un circuit de liaison comprenant un boîtier électronique. Ce boîtier électronique permet de détecter une erreur de branchement mais ne comprend rien qui rende impossible une telle erreur.
Les systèmes automatiques existants comportant des protections contre l'inversion de polarité ne permettent pas de passer des courants très forts et ne peuvent donc pas être utilisés pour démarrer un moteur thermique. En effet les relais qui sont généralement utilisés ont deux caractéristiques principales :
- un courant maximal de coupure Imc,
- un courant maximal après fermeture des contacts Ifc.
Or il s'avère que le courant Ifc est généralement approximativement double de Imc. Par exemple les relais utilisés classiquement dans l'industrie automobile ont un courant maximal de coupure égale à 75 Ampère alors que le courant maximal admissible après fermeture des contacts est égal à 150 Ampère. Ceci est dû au fait que lors de la fermeture des contacts des arcs électriques se forment et détériorent rapidement les contacts qui se collent et deviennent inopérants.
D'autre part ces systèmes ne permettent pas de connecter en toute sécurité une batterie chargée avec une batterie complètement déchargée ou endommagée. En effet lorsqu'une batterie est totalement déchargée il est difficile de définir sa polarité automatiquement.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients majeurs en proposant un procédé et un dispositif original et spécialement bien adapté d'une aide au démarrage de moteurs thermiques comprenant un démarreur électrique et ayant besoin d'une aide énergétique pour son démarrage. A cet effet elle propose également un procédé de démarrage sécurisé d'un engin muni d'un démarreur électrique dont la batterie est au moins partiellement déchargée, ou ayant des difficultés à démarrer, ce procédé faisant intervenir une interface sécurisée comprenant au moins deux couples de bornes entrée/sortie pouvant chacun se connecter indifféremment sur la dite batterie déchargée ou sur une autre source d'énergie électrique et indépendamment de toute notion de polarité, cette interface comportant des moyens de mesure de tension et de polarité des bornes de chacun des couples ainsi que des moyens de connexion comportant un interrupteur général, ces moyens de connexion reliant les deux paires de bornes qui en fonction des polarités détectées assurent une liaison entre les bornes de polarité identique.
Selon l'invention ce procédé est caractérisé en ce qu'il comprend lest étapes suivantes:
a. la connexion d'un quelconque des deux dits couples de bornes entrée/sortie à la dite batterie déchargée et l'autre des deux dits couples de bornes entrée/sortie à la dite source d'énergie, et indépendamment de toute notion de polarité, le moyen de connexion étant ouvert, b. la détection de tension et de polarité aux bornes de chacun des couples et la comparaison des tensions Tl et T2 avec une valeur de seuil TS prédéterminée, c. l'établissement de connexions entre les bornes des deux couples de bornes à l'aide desdits moyens de connexion de manière à ce que les bornes de même polarité puissent être connectées entre elles par des liaisons conductrices dont au moins l'une est commandée par ledit interrupteur général, d. la fermeture du dit interrupteur général étant effectuée uniquement dans le cas où les deux valeurs des deux tensions détectées sont supérieures à la dite valeur de seuil TS, e. la limitation de l'intensité I du courant qui circule dans la liaison conductrice commandée par l'interrupteur général (8) a une valeur maximale prédéterminée Imax f. le démarrage du moteur à l'aide d'une commande de démarrage du démarreur.
Grâce à ces dispositions, l'invention permet de pré armer les circuits et de pré positionner les contacts afin d'assurer une polarité correcte, puis de fermer l'interrupteur général (8) une fois que les systèmes sont armés et en position. On peut ainsi accepter sans détérioration des courants beaucoup plus forts dans un environnement réduit et pour un coût faible.
Elle améliore de façon significative la sécurité en mesurant les deux tensions Tl et T2 existant aux bornes de la batterie chargée et celles de la batterie déchargée et en n'autorisant la fermeture de l'interrupteur général que si les deux tensions Tl et T2 sont supérieures à un seuil prédéfini TS. Ceci a l'avantage d'éviter les différences trop importantes de tension entre la batterie chargée et la batterie déchargée et donc d'éviter le pic d'intensité qui peut se produire lorsque l'on relie une batterie chargée avec une batterie complètement déchargée.
Avantageusement, les caractéristiques suivantes peuvent être intégrées au procédé précédemment défini :
- l'étape de fermeture du dit interrupteur général comprend en outre une étape préalable d'actionnement d'une commande manuelle simple, telle que, par exemple, un bouton poussoir.
- l'étape de fermeture du dit interrupteur général comprend en outre une étape préalable de vérification consistant à vérifier à l'aide d'au moins un indicateur visuel et/ou auditif de la valeur du niveau de tension existant aux bornes de l'interface, l'actionnement de la dite commande manuelle simple n'étant effectuée que si les valeurs de tensions affichées sont jugées suffisamment élevées par l'opérateur.
- l'étape de fermeture du dit interrupteur général comprend en outre une étape préalable d'inversion du sens du courant principal dans le cas où le sens du courrant ne correspond pas au sens prédéterminé pour permettre l'usage d'un interrupteur général polarisé tel que par exemple un transistor de puissance à prix réduit, ne fonctionnant que dans un sens.
La présence d'un bouton poussoir sur l'interface sécurisée et de lampes lumineuses indiquant la valeur approximative des deux tensions permet d'autoriser le contact final de l'interrupteur général que si les tensions Tl et T2 indiquées sont suffisantes. Ceci augmente encore la sécurité en n'autorisant la connexion relative aux courants forts que lorsque l'opérateur a vérifié que tout fonctionne correctement.
L'invention concerne également une interface sécurisée pour le démarrage d'un engin à moteur thermique muni d'un démarreur électrique dont la batterie est au moins partiellement déchargée, ou ayant des difficultés de démarrage, cette interface comprenant :
- au moins deux couples de bornes entrée/sortie,
- au moins un moyen de connexion permettant à chaque couple de bornes d'entrée/sortie d'être, en toute sécurité connecté indifféremment sur la dite batterie déchargée ou sur une autre source d'énergie électrique et indépendamment de toute notion de polarité,
- au moins un moyen de mesure de tension et de polarité des bornes de chacun des couples
- au moins un moyen de commutation entre les deux paires de bornes qui en fonction des polarités détectées n'assure une liaison entre les bornes de polarité identique que si les valeurs des dites tensions mesurées Tl et T2 sont supérieures à un seuil prédéterminé Tmin. Avantageusement, les aspects suivants peuvent être intégrés au dispositif précédemment décrit :
- la dite interface comprend en outre une commande manuelle simple autorisant la fermeture du dit interrupteur général.
- la dite interface comprend en outre au moins un indicateur visuel et/ou auditif de la valeur du niveau de tension existant aux bornes de l'interface.
- la dite interface comprend en outre au moins un moyen de limitation de l'intensité I qui circule dans la liaison établie par les dits moyens de commutation.
- le dit moyen de limitation limite l'intensité I selon une fonction croissante du temps.
- le dit moyen de limitation est conçu de manière à ce que l'intensité I croisse progressivement et continûment d'une valeur I=Imin à un instant TO jusqu'à une intensité t≈Imax à un instant Tl, les valeurs de Imin et Imax ainsi que l'instant Tl étant des valeurs prédéterminées.
- la dite source principale d'énergie nécessaire au démarrage et une batterie chargée.
- la dite interface comprend en outre un couple de deux bornes supplémentaires pouvant être reliées à un chargeur de batteries du commerce.
- le dit interrupteur général est composé d'un transistor de puissance ne fonctionnant que dans un sens du courant principal, associé à au moins un moyen de redressement de courant assurant la direction correcte du courant I dans le transistor de puissance dans tous les cas.
- au moins un couple d'extrémité (AIl5 AI2) et/ou (BIl, BI2) des dits câbles A et/ou B, est un couple de connecteurs femelles isolées électriquement.
- au moins un câble de liaison A comprend à la place des deux pinces crocodiles (ABCl, ABC2) deux extrémités pouvant être fixées à demeure sur la batterie de l'engin à moteur.
Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels :
La figure 1 représente schématiquement une vue de dessus d'une interface sécurisée selon l'invention,
La figure 2 représente un exemple de limitation d'intensité I en fonction du temps.
La figure 3 est un schéma synoptique d'un exemple de circuit électronique. La figure 4 est un schéma synoptique d'un exemple de redresseur
La figure 5 est un schéma synoptique d'un exemple représentant un interrupteur général associé à un circuit de redressement de courant.
L'exemple de réalisation décrit ci-après comme présenté en figure 1 permet d'actionner un démarreur électrique (6) comprenant un contacteur de démarrage (7) qui est habituellement alimenté électriquement par une batterie
(5) comportant deux bornes BDl et BD2.
Une batterie de secours correctement chargée (2) est utilisée ici comme source d'énergie complémentaire. Cette dite batterie de secours comprend deux bornes BCl et BC2. Une interface sécurisée (1) comprend deux couples de bornes d'entrée/sortie (ESl5 ES2) et (ES35 ES4).
Deux faisceaux de câbles (A) et (B) comportant chacun respectivement un couple de bornes ( AIl, AI2) et (BIl, BI2) d'un coté et un couple de pinces crocodiles (BCl, BC2) et (BBD2, BBDl) de l'autre coté permettent de relier indifféremment les deux couples d'entrée/sortie (ESl, ES2) ou (ES3, ES4) à l'une ou l'autre des batteries (2) ou (5) sans se soucier des polarités en connectant le couple de bornes (ESl, ES2) de l'interface sécurisée au couple de bornes (BCl, BC2) de la batterie (2) ou au couple (BDl, BD2) de la batterie(5) et le couple de bornes (ES3, ES4) de l'interface sécurisée au couple de bornes (BDl, BD2) de la batterie (5) ou au couple (BCl, BC2) de la batterie(2).
L'interface sécurisée (1) comprend un premier ensemble redresseur (3) permettant de redresser la polarité existante au bornes (ESl, ES2) pour obtenir aux bornes de sortie de ce premier ensemble redresseur (X, Y) une polarité prédéfinie. L'interface sécurisée (1) comprend également :
- un deuxième ensemble redresseur (4) permettant de redresser la polarité existante au bornes (ES3, ES4) pour obtenir aux bornes de sortie de ce premier ensemble redresseur (Z, T) une polarité prédéfinie et identique à celle existant aux bornes (X, Y).
- un interrupteur général (8) qui dans cet exemple de réalisation est constitué par un transistor de puissance (TP) ne fonctionnant que dans un sens et comprenant deux bornes U et V. - un ensemble d'inversion comprenant deux inverseurs (INVl) et
(INV2) connectant tantôt la borne X av^c la borne U et la borne V avec la borne Z ou tantôt la borne U avec la borne Z et la borne V avec la borne X.
- un moyen permettant de mesurer la tension Tl existant aux bornes (ESl, ES2), et un moyen de mesure de la tension T2 existant aux bornes (ES3, ES4). - un moyen de commande (CV) comparant les valeurs des tensions Tl et T2 par rapport à une valeur seuil TS prédéterminée et comparant les tensions Tl et T2 entre elles.
- un calculateur C recevant les informations du moyen de commande (CV) et commandant d'une part le fonctionnement du groupe inverseur et d'autre part de la fermeture de l'interrupteur général (8) en fonction des tensions Tl et T2 .
- un moyen (non représenté) limitant l'intensité du courant traversant l'interrupteur général (8), - des voyants (10) et (11) comportant respectivement des indications de la valeur de la tension Tl et T2.
- un bouton poussoir autorisant la fermeture de l'interrupteur général.
A l'aide de l'ensemble de ces moyens présentés ci-dessus, la procédure de démarrage d'un démarreur (6) ayant des difficultés à démarrer est la suivante :
- connexion du câble A à l'interface (1) en connectant par exemple la borne AIl avec la borne ESl et la borne AI2 avec la borne ES2
- connexion du câble B à l'interface (1) en connectant par exemple la borne BIl avec la borne ES3 et la borne BI2 avec la borne ES4 - connexion du câble A à par exemple la batterie (2) en connectant par exemple, la borne ABCl avec la borne BCl et la borne ABC2 avec la borne BC2
- connexion du câble B à par exemple la batterie (5) en connectant par exemple, la borne BBD2 avec la borne BDl et la borne BBDl avec la borne BD2
- vérification sur les indicateurs (10) et (11) que les tensions Tl et T2 sont bien supérieures au seuil prédéfini (TS) par exemple 7 volts.
- l'ensemble redresseur (3) bascule éventuellement la polarité pour avoir une polarité définie aux bornes X, Y - l'ensemble redresseur (4) bascule éventuellement la polarité pour avoir une polarité définie aux bornes Z, T identique à celle existant en (X, Y) - on appuie sur le bouton poussoir (9) pour autoriser la fermeture de l'interrupteur général
- on met en route le démarreur en actionnant l'interrupteur général de démarrage (7)
La figure 1 présente en outre un chargeur standard (CS) permettant d'alimenter les bornes El et E2 de l'interface sécurisée à partir d'une prise électrique du secteur.
La figure 2 présente un exemple d'évolution prédéterminée de limitation du courant I en fonction du temps entre l'instant de démarrage tO et l'instant tl.
La figure 3 présente plus en détail le schéma électrique d'un exemple de réalisation suivant l'invention. Le premier ensemble redresseur de polarité (3) comprend deux relais Rl et R2 et une diode Dl redressant la polarité du courant provenant du couple de bornes (ESl, ES2) pour relier le couple de bornes (X, Y) avec une polarité pré définie. L'ensemble formé par les relais R3 et R4 et la diode D2 constitue le deuxième redresseur (4) et rectifie la polarité existante au couple de bornes (ES3, ES4) pour relier le couple de bornes (Z5T) avec une polarité prédéfinie respectivement identique à celle du couple (X, Y). Le capteur CV mesure et compare la tension à chaque entrée (Tl) et (T2) afin de commander un calculateur C qui, a son tours, va commander le positionnement des relais R5 et R6 pour orienter le courant traversant le transistor de puissance dans le bon sens. Le calculateur C commande également la fermeture du transistor de puissance TP, qui constitue ici l'interrupteur général (8).
La figure 4 présente un détail du schéma du premier ensemble redresseur de polarité (3) constitué des deux relais Rl et R2 ainsi que de la diode Dl. Le relais Rl comprend les deux bornes d'alimentation de la commande du relais
Rl : (RI l et R12). Le relais Rl comprend un interrupteur général connectant la borne Rl 3 soit avec la borne Rl 5 soit avec la borne R14. De même Le relais R2 comprend les deux bornes d'alimentation de la commande du relais Rl : (R21 et R22). Le relais R2 comprend un interrupteur général connectant la borne R23 soit avec la borne R25 soit avec la borne R24.
La figure 5 présente un détail du schéma électrique et les éléments constitutifs correspondants relatif au système d'inversion éventuelle du sens du courant et la fermeture éventuelle de l'interrupteur général (8). Le relais R5 comprend les deux bornes d'alimentation de la commande du relais R5 : (R51 et R52). Le relais R5 comprend un interrupteur général connectant la borne R53 soit avec la borne R55 soit avec la borne R44. De même Le relais R6 comprend les deux bornes d'alimentation de la commande du relais R6 : (R61 et R62). Le relais R6 comprend un interrupteur général connectant la borne R63 soit avec la borne R65 soit avec la borne R64.
Les deux extrémités (AIl et AI2) du câble A sont connectées aux bornes ESl et ES2. Il est à remarquer que ces deux extrémités du câble A auraient aussi bien pu être connectées à l'autre couple de bornes de l'interface (ES3, ES4). L'autre extrémité du câble à deux conducteurs A est connectée par l'intermédiaire de pinces (ABCl, ABC2) aux bornes de la batterie chargée sans se soucier des problèmes de polarité.
Si la tension Tl mesurée aux bornes (ESl, ES2) est inférieure au seuil prédéfini par exemple 7 volts, alors le calculateur C a pour consigne de laisser l'interrupteur général (8) (ici le transistor de puissance TP) en position ouverte. Si la tension Tl est supérieure à un seuil prédéfini TS, par exemple 7 volts, et si la polarité entre les bornes ESl et ES2 est telle qu'elle correspond à la polarité prédéfinie en (X, Y) alors la diode Dl laisse passer le courant dans la bobine du relais Rl (bornes RI l, Rl 2) et dans la bobine du relais R2 (bornes R21, R22). Ceci a pour effet de faire communiquer la borne R13 avec la borne Rl 5 et la borne R23 avec la borne R25. Dans ce cas les bornes ESl et ES2 sont connectées sans inversion avec respectivement les bornes X, et Y. Si la polarité aux bornes ESl5 ES2 est inverse à celle prédéfinie aux bornes X, Y, alors la diode Dl bloque le passage du courant. La bobine n'est donc pas alimentée et l'interrupteur général du relais connecte la borne Rl 3 avec la borne R14. De même Si la polarité aux bornes ES3, ES4 est inverse à celle prédéfinie aux bornes Z, T, alors la diode D2 bloque le passage du courant. La bobine n'est donc pas alimentée et l'interrupteur général du relais connecte la borne R23 avec la borne R24.
Ainsi quelque soit la polarité existant aux bornes (ESl, ES2) la polarité aux bornes (X, Y) sera bien celle désirée et pré définie.
Des lampes (10) disposées du coté des bornes connectées à la batterie chargée, s'allument montrant très clairement le niveau de charge de la batterie qui va servir de source d'alimentation électrique complémentaire. Dans la mesure où la tension lue Tl est jugée suffisante, on connecte alors les bornes (BDl, BD2) de la batterie (5) de l'engin ayant des problèmes de démarrage aux deux bornes restées libres sur l'interface sécurisée (ES3, ES4) en utilisant le câble B sans se soucier des problèmes de polarité. Un ensemble de relais R3 et R4 ainsi qu'une diode D2 montée comme l'ensemble de relais Rl, R2 et diode Dl permet d'assurer aux bornes Z, T une polarité pré définie identique à celle des bornes (X, Y).
L'interrupteur général (8), ici un transistor de puissance (TP), est initialement en position ouverte. Il reste en position ouverte tant que l'ordre de fermeture n'a pas été donné. Les relais sont donc bien ainsi pré positionné sans risque de voir apparaître un arc électrique dans la zone proche des contacts de puissance.
Cet ordre de fermeture de l'interrupteur général (8) est donné soit par action d'un bouton poussoir (9) soit après qu'un laps de temps prédéterminé ne se soit écoulé.
Il est également possible de limiter le courant de passage I passant par cet interrupteur général à une valeur maximale fonction du temps comme présenté en figure 2 en interposant en série dans le circuit de puissance un élément standard du type "polyswitch" disponible dans le commerce. Il est également possible de limiter l'intensité du courant I de deux façons différentes suivant que le bouton poussoir (9) est en position ouverte ou fermé, par exemple admettre un courant d'intensité élevée 12 lorsque le bouton poussoir est enfoncé, est n'admettre qu'un courant d'intensité plus faible II lorsque le bouton poussoir n'est pas enfoncé. Il est également possible de définir des valeurs de II et 12 en fonction du temps, ce temps étant défini à partir de l'instant de l'enfoncement du bouton poussoir (9). Ceci a pour avantage d'avoir un fonctionnement plus progressif de l'interface et d'éviter les sur tensions et/ou les surintensités.
Il est également possible de prévoir une alimentation en énergie électrique complémentaire non plus basée sur une batterie secours mais à partir du secteur. Un chargeur standard (CS) fonctionnant à partir du courant alternatif provenant du secteur est relié aux deux bornes El et E2. Cette source d'alimentation est reliée de la même façon et permet d'alimenter les bornes ESl, ES2 ou ES3, ES4 en tenant compte de la polarité. Dans ce cas le courant maximal disponible sera en général inférieur et dépendra des possibilités du chargeur CS. Dans cet exemple l'interrupteur général (8) est constitué par un transistor de puissance sensible à la direction du courant de puissance. Deux inverseurs (INVl), et (INV2) de chaque coté du transistor de puissance sont placés pour corriger éventuellement la direction du courant de puissance. Chaque inverseur INVl ou INV2 est constitué par un relais inverseur R5 et R6 respectivement dont la bobine est commandée par le calculateur C. L'inverseur INVl est constitué par le relais R5. Si la tension Tl mesurée aux bornes ESl, ES2 est supérieure à la tension T2 mesurée aux bornes (ES3, ES4), alors le calculateur donne un ordre d'excitation de la bobine (R52, R51) du relais R5 modifiant la position de repos du contacteur et connectant la borne R53 à la borne R55, alors que la bobine (R61,R62) du relais R6 n'est pas excitée, ce qui maintient la connexion entre les bornes R63 et R64. De ce fait le courant circule dans le bon sens pour le transistor de puissance. Dans le cas contraire, où la tension T2 est supérieure à la tension Tl5 les commandes sont inversées pour que le sens du courant dans le transistor de puissance soit le même.
Il est à remarquer que d'autres systèmes peuvent être intégrés à la place des inverseurs de courant INVl et INV2 pour arriver au même résultat. De même d'autres configurations peuvent être imaginée pour effectuer les mêmes fonctions que l'interrupteur général (8).
Ce procédé et ce dispositif selon l'invention conviennent bien pour aider au démarrage d'un motocycle qui aurait du mal à démarrer en fournissant de façon simple et sure, la puissance électrique requise permettant de démarrer l'engin. Toutefois ce procédé et dispositif trouvent de nombreuses applications différentes dans des domaines variés ou pour être utilisé dans des systèmes comprenant un besoin de fournir des courants importants dans des circuits polarisés, comme par exemple les véhicules hybrides ou les tondeuses à gazon.

Claims

Revendications
1. Procédé de démarrage sécurisé d'un engin muni d'un démarreur électrique (6) dont la batterie (5) est au moins partiellement déchargée, ou ayant des difficultés à démarrer, ce procédé faisant intervenir une interface (1) comprenant au moins deux couples de bornes entrée/sortie (ESl, ES2) et (ES3, ES4) pouvant chacun se connecter indifféremment sur la dite batterie déchargée (5) ou sur une autre source d'énergie électrique (2) et indépendamment de toute notion de polarité, cette interface comportant des moyens de mesure de tension Tl et T2 et de polarité des bornes de chacun des couples ainsi que des moyens de connexion comportant un interrupteur général (8), ces moyens de connexion reliant les deux paires de bornes de manière à assurer, en fonction des polarités détectées, une liaison entre les bornes de polarité identique, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes:
a) la connexion d'un quelconque des deux dits couples de bornes entrée/sortie (ESl, ES2) ou (ES3, ES4) à la dite batterie déchargée (5) et l'autre des deux dits couples de bornes entrée/sortie (ESl, ES2) ou (ES3, ES4) à la dite source d'énergie (2), et indépendamment de toute notion de polarité, le moyen de connexion étant ouvert, b) la détection de tension Tl et T2 et de polarité aux bornes de chacun des couples et la comparaison des tensions Tl et T2 avec une valeur de seuil TS prédéterminée, c) l'établissement de connexion entre les bornes des deux couples de bornes à l'aide des dits moyens de connexion de manière à ce que les bornes de même polarité puissent être connectées entre elles par des liaisons conductrices dont au moins l'une est commandée par ledit interrupteur général (8), d) la fermeture du dit interrupteur général (8) étant effectuée uniquement dans le cas où les deux valeurs des deux tensions détectées Tl et T2 sont supérieures au dit seuil TS, e) la limitation de l'intensité I à une valeur maximale prédéterminée Imax f) le démarrage du moteur à l'aide d'une commande (7) de démarrage du démarreur.
2. Procédé de démarrage sécurisé d'un engin selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'étape de fermeture du dit interrupteur général (8) comprend en outre une étape préalable d'actionnement d'une commande manuelle simple (9).
3. Procédé de démarrage sécurisé d'un engin selon la revendication 2 caractérisé en ce que l'étape de fermeture du dit interrupteur général (8) comprend en outre une étape consistant à vérifier à l'aide d'au moins un indicateur (10) visuel et/ou auditif la valeur du niveau de tension existant aux bornes de l'interface sécurisée et à actionner la dite commande manuelle simple (9) que si les valeurs de tensions indiquées sont jugées suffisantes par l'opérateur.
4. Procédé de démarrage sécurisé d'un engin selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que l'étape de fermeture du dit interrupteur général (8) comprend en outre une étape d'inversion du sens du courant principal dans le cas où le sens du courant ne correspond pas à un sens prédéterminé pour permettre l'usage d'un interrupteur général polarisé tel qu'un transistor de puissance à prix réduit, ne fonctionnant que dans un sens.
5. Interface sécurisée pour le démarrage d'un engin à moteur muni d'un démarreur électrique (6) dont la batterie (5) est au moins partiellement déchargée, ou ayant des difficultés de démarrage, cette interface comprenant au moins deux couples de bornes entrée/sortie (ESl, ES2) et (ES3, ES4)
caractérisée en ce qu'elle comprend
- au moins un moyen de connexion permettant à chaque couple de bornes d'entrée/sortie (ESl5 ES2) et (ES3, ES4) d'être, en toute sécurité connecté indifféremment sur la dite batterie déchargée (5) ou sur une autre source d'énergie électrique (2) et indépendamment de toute notion de polarité,
- au moins un moyen de mesure de tension et de polarité des bornes de chacun des couples,
- au moins un moyen de limitation maintenant la valeur de l'intensité I au dessous d'un seuil prédéterminé Imax, - au moins un moyen de commutation entre les deux paires de bornes qui en fonction des polarités détectées n'assure une liaison entre les bornes de polarité identique que si les valeurs des dites tensions mesurées Tl et T2 sont supérieures à un seuil prédéterminé Tmin.
6. Interface selon la revendication 5, caractérisée en ce que la dite interface comprend en outre une commande manuelle simple (9) autorisant la fermeture d'un interrupteur général (8).
7. Interface selon l'une des revendications 5 et 6, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un indicateur (10) visuel ou auditif de la valeur du niveau de tension existant aux bornes de l'interface (1).
8. Interface selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre au moins un moyen limitant l'intensité I qui circule dans la liaison établie par les susdits moyens de commutation.
9. Interface selon l'une quelconque des revendications 5 à 8, caractérisée en ce que le dit moyen de limitation limite l'intensité I selon une fonction croissante du temps.
10. Interface selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisée en ce que le dit moyen de limitation est conçu de manière à ce que l'intensité I croisse progressivement et continûment d'une valeur I=ImUi à un instant TO jusqu'à une valeur I=Imax à un instant Tl, les valeurs de Imin et Imax ainsi que l'instant Tl étant prédéterminées.
11. Interface selon l'une des revendications 5 à 10, caractérisée en ce que la dite source principale d'énergie nécessaire au démarrage (2) est une batterie chargée.
12. Interface selon l'une des revendications 5 à 11, caractérisée en ce que la dite interface comprend en outre un couple de deux bornes supplémentaires (El et E2) pouvant être reliées à un chargeur de batteries du commerce (10).
13. Interface selon l'une des revendications 5 à 12 caractérisée en ce que le dit interrupteur général (8) est composé d'un transistor de puissance ne fonctionnant que dans un sens du courant principal, associé à au moins un moyen de redressement de courant assurant la direction correcte du courant I dans le transistor de puissance dans tous les cas.
14. Interface selon l'une des revendications 5 à 13, caractérisée en ce qu'au moins un couple d'extrémité (AIl, AI2) et/ou (BIl, BI2) des dits câbles A et/ou B, est un couple de connecteurs femelles isolées électriquement.
15. Interface selon l'une des revendications 5 à 14, caractérisée en ce qu'au moins un câble de liaison A comprend à la place des deux pinces crocodiles (ABCl, ABC2) deux extrémités pouvant être fixées à demeure sur la batterie de l'engin à moteur.
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