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REVENDICATIONS
1.Dispositif comprenant un nombre N d'accumulateurs électriques de même tension et de meme capacité auxquels sont attribués respectivement les rangs 1 à N dans un branchement d'interconnexion permettant aussi bien leur charge que leur décharge sans modification des connexions intérieures au dispositif, caractérisé en ce qu'il comprend, outre les N accumulateurs de rang 1 à N.
N-l éléments redresseurs de charge série (Di), dont les cathodes sont connectées respectivement aux pôles positifs des accumulateurs de rangs 1 à N-l et dont les anodes sont connectées respectivement aux pôles négatifs des accumulateurs de rangs 2 à N, de telle sorte que chaque dit élément redresseur de charge série est branché entre le pôle positif d'un accumulateur ayant un certain rang et le pôle négatif de l'accumulateur ayant le rang immédiatement suivant,
N-l premiers éléments redresseurs de décharge parallèle (D2) dont les anodes sont connectées respectivement aux pôles négatifs des accumulateurs de rangs 1 à N-l et dont les cathodes sont connectées respectivement aux pôles négatifs des accumulateurs de rangs 2 à N,
de telle sorte que chaque dit premier élément redresseur de décharge parallèle a sa cathode connectée au pôle négatif de l'accumulateur dont le rang suit immédiatement celui de l'accumulateur au pôle négatif duquel est connectée son anode, et
N-l seconds éléments redresseurs de décharge parallèle (D3) dont les anodes sont connectées respectivement aux pôles positifs des accumulateurs de rangs 1 à N-l et dont les cathods sont connectées respectivement aux pôles positifs des accumulateurs de rangs 2 à N,
de telle sorte que chaque dit second moyen redresseur de décharge parallèle a sa cathode connectée au pôle positif de l'accumulateur dont le rang suit immédiatement celui de l'accumulateur au pôle positif duquel est connectée son anode,
le dispositif comprenant une borne négative générale connectée au pôle négatif de l'accumulateur de rang 1 et une borne positive générale connectée au pôle positif de l'accumulateur de rang N.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend deux accumulateurs, N étant égal à 2, et ne comporte ainsi qu'un seul élément redresseur de charge série, un seul premier moyen de décharge parallèle, et un seul second moyen redresseur de décharge parallèle.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les dits éléments redresseurs sont des diodes.
La présente invention concerne un dispositif comprenant un nombre N d'accumulateurs électriques de même tension et de même capacité auxquels sont attribués respectivement les rangs 1 à N dans un branchement d'interconnexion permettant aussi bien leur charge que leur décharge sans modification des connexions extérieures au dispositif.
Lorsque plusieurs accumulateurs de même capacité et de même tension sont mis en parallèle pour la décharge, il est recommandé d'effectuer la charge en mettant ces accumulateurs en série pour que chaque élément d'accumulateur reçoive le même courant de charge. La nécessaire commutation sérieparallèle est effectuée généralement par des commutateurs ou des relais. Or, de tels dispositifs de commutation à contacts mécaniques présentent notamment l'inconvénient de nécessiter un dispositif de commande de commutation, qui peut être manuel ou automatique, mais qui en tous les cas implique un certaine complication et un certain encombrement, et présentent également l'inconvénient de n'avoir pas une excellente fiabilité, du fait de l'usure et des possibles détériorations des éléments de contact.
Le but de la présente invention est de fournir un dispositif du type en question qui soit exempt des inconvénients susmentionnés.
Conformement à l'invention, ce but est atteint par la présence des caractères énoncés dans la revendication 1.
Le dessin annexé illustre, à titre d'exemple, deux formes d'exécution de l'objet de l'invention; dans ce dessin:
La fig. 1 est un schéma illustrant le cas d'un dispositif du type en question groupant seulement deux accumulateurs électriques et
la fig. 2 est un schéma illustrant le cas général d'un dispositif du type en question groupant N accumulateurs électriques.
Sur la fig. 1, on voit deux accumulateurs Bl et B2, de même capacité et de même tension. Il faut bien comprendre que les accumulateurs Bl et B2 sont en principe des batteries d'accumulateur, comportant plusieurs éléments d'accumulateur, bien qu'un branchement d'interconnexion identique puisse également être appliqué dans le cas où les deux accumulateurs ne comprendraient qu'un seul élément chacun.
Une diode de charge série Dl a son anode connectée au pôle négatif de l'accumulateur B2 et sa cathode connectée au pôle positif de l'accumulateur Bi. Par ailleurs, une première diode se décharge parallèle D2 a son anode connectée au pôle négatif de l'accumulateur Bl et sa cathode connectée au pôle négatif de l'accumulateur B2. Enfin, une deuxième diode de décharge parallèle D3 a son anode branchée au pôle positif de l'accumulateur Bl et sa cathode branchée au pôle positif de l'accumulateur B2. Une borne générale négative est connectée au pôle négatif de l'accumulateur Bl tandis qu'une borne générale positive est connectée au pôle positif de l'accumulateur B2.
Pour charger les deux accumulateurs B X et B2, on connecte entre les bornes générales positive et négative une tension égale au double de la tension de charge de chacun des deux accumulateurs (compte tenu du courant de charge désiré) augmente de la valeur de la chute de tension que le courante de charge provoque dans la diode de charge série Di. Le courant parcourt alors le circuit suivant: borne générale positive, accumulateur B2, du pôle positif au pôle négatif, diode de charge série Di, dans le sens passant, accumulateur Bi, du pôle positif au pôle négatif, borne générale négative. Les deux diodes de décharge parallèle D2 et D3 sont alors l'une et l'autre polarisées dans le sens bloqué.
De cette façon, on peut être sûr que la charge introduite dans chacun des deux accumulateurs Bl et B2 est la même.
Pour la décharge des accumulateurs, c'est-à-dire leur utilisation en tant que source de tension, un consommateur par exemple un moteur électrique, est branché entre les bornes générales positive et négative, Les deux accumulateurs débitent alors parallèlement leur courant dans le consommateur, le courant de l'accumulateur Bl partent du pôle positif de ce dernier, traversant la diode de décharge parallèle D3 pour gagner la borne générale positive, puis traversant le consommateur jusqu'à la borne générale négative, d'où il regagne directement le pôle négatif de l'accumulateur B1, et le courant de l'accumulateur B2 partant du pôle positif de ce dernier, arrivant directement sur la borne générale positive, puis traversant le consommateur jusque sur la borne générale négative,
d'où il passe par la diode de décharge parallèle D2 pour regagner le pôle négatif de l'accumulateur B2. Durant ce processus, la diode de charge série Dl est polarisée dans le sens bloqué.
On voit donc qu'il n'est aucunement nécessaire d'établir une quelconque commutation pour passer du régime de charge en série au régime de décharge en parallèle des deux accumulateurs Bl et B2.
Dans le cas illustré par la fig. 1, où l'on a deux accumula
teurs, la tension de charge nécessaire est augmentée de la chute de tension dans une diode et la tension de décharge du dispositif est diminuée de la chute de tension dans une diode.
La fig. 2 représente le cas gén-eral où plus de deux accumulateurs, c'est-à-dire N accumulateur, sont branchés selon le principe dont la fig. 1 illustre un cas particulier.
Sur la fig. 2 on a N accumulateurs, Bi, .... . BN-2, BN-i et
BN. L'indice de la désignation des accumulateurs constitue un rang qui est attribué à chacun de ces accumulateurs dans le branchement de connexion représenté. Il faut remarquer que, en considérant la fig. 2 dans l'autre sens, il serait possible d'inverser les rangs, sans rien changer au branchement d'interconnexions, le sens des rangs étant choisi arbitrairement.
On voit que des diodes ayant des fonctions identiques à celles que l'on a dans le cas de la fig. 1 sont chaque fois présentes en un nombre égal à N-l, c'est-à-dire au nombre d'accumulateur diminué de 1. En fait, dans le cas général de la fig. 2, on a N-l diodes de charge série Di (i)... Di (n-l), N-l première diode de décharge parallèle D2(1)... D2(N-I), et N-l seconde diode de décharger parallèle D3(l). . .D3(N-I). On remarque que les deux premiers accumulateurs, Bl et B2, sont interconnectés exactement comme les deux accumulateurs de la fig. 1, à l'aide des diodes Dl(l),D2(1), et D3(1).
Il en va de même pour les deux derniers accumulateurs BN-I et BN, interconnectés à l'aide des diodes Dl(N-I), D2(n-l), et D3(N-I). Le même branchement existe pour chaque paire d'accumulateurs ayant des rangs immédiatement successifs, comme la fig. 2 illustre encore pour le deuxième avant-dernier et l'avantdernier accumulateurs BN-2 et BN-I.
On voit aisément que le courant de charge qui passe de la borne positive générale à la borne négative générale, doit traverser toutes les diodes de charge série Dol... et traverse en série tous les accumulateurs, tandis que les premières et secondes diodes de décharge parallèle D2... et D3... sont polarisées dans le sens bloqué. Lors de la décharge, le courant passe dans l'autre sens et, selon l'accumulateur considéré, le courant de décharge traverse toutes les premières diodes de décharge parallèle (dernier accumulateur), toutes les seconds diodes de décharge parallèle (premier accumulateur), ou une partie des premières diodes de décharge parallèle et une partie des secondes diodes de décharge parallèle (accumulateur de rang intermédiaire).
De toute manière, le nonbre total des diodes traversé par le courant de décharge est toujours de N-l, quel que soit l'accumulateur considéré.
La tension de charge est égale à la somme des tensions de charge de tous les accumulateurs, c'est-à-dire à N fois la tension de charge d'un accumulateur, augmentée de la tension de passage à travers toutes les diodes de charge série, c'est-à-dire de N-l fois la chute de tension dans une diode. A la décharge, la tension des accumulateurs, que se déchargent en parellèle, est diminuée de N-l fois la chute de tension dans une diode. Cette dernière condition limite naturellement le nombre des accumulateurs que l'on peut grouper de la manière en question, par le fait que N-l fois la chute de tension dans une diode doit rester relativement faible par rapport à la tension d'un accumulateur.
Toutefois, comme les diodes ont des chutes de tension d'une fraction de volt, si les accumulateurs ont une tension relativement élevée, il sera encore tout à fait raisonnable de brancher un certain nombre d'accumulateurs de la manière représentée; si par exemple les accumulateurs ont une tension de 12 V, on pourra en brancher par exemple six tout en récoltant sur les bornes générales une tension qui sera encore de l'ordre de 10 V.
On remarque que les tensions inverses qui sont appliquées aux diodes ne dépassent jamais une valeur approximativement égale à la tension d'un accumulateur, de sorte que l'on pourra choisir des diodes d'un type n'ayant qu'une tension inverse admissible relativement basse, (par exemple deux fois la tension d'un accumulateur) mais présentant en revanche une faible chute de tension dans le sens passant, même pour des valeurs de courant relativement élevé.
n va sans dire qu'en lieu et place de diodes on pourrait utiliser d'autres éléments redresseurs équivalents, la seule condition à remplir étant que ces éléments puissent jouer le même rôle que les diodes dans les circuits considérés.
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CLAIMS
1.Device comprising a number N of electric accumulators of the same voltage and of the same capacity to which ranks 1 to N are respectively assigned in an interconnection connection allowing both their charge and their discharge without modifying the internal connections to the device, characterized in that it comprises, in addition to the N accumulators of rank 1 to N.
Nl series charge rectifier elements (Di), the cathodes of which are respectively connected to the positive poles of the accumulators of ranks 1 to Nl and of which the anodes are respectively connected to the negative poles of the accumulators of ranks 2 to N, so that each says series charge rectifier element is connected between the positive pole of an accumulator having a certain rank and the negative pole of the accumulator having the immediately following rank,
N-l first parallel discharge rectifier elements (D2) whose anodes are connected respectively to the negative poles of the accumulators of ranks 1 to N-l and of which the cathodes are respectively connected to the negative poles of the accumulators of ranks 2 to N,
so that each said first parallel discharge rectifier element has its cathode connected to the negative pole of the accumulator whose rank immediately follows that of the accumulator to the negative pole of which its anode is connected, and
N-l second parallel discharge rectifier elements (D3) whose anodes are connected respectively to the positive poles of the accumulators of ranks 1 to N-l and of which the cathods are respectively connected to the positive poles of the accumulators of ranks 2 to N,
so that each said second parallel discharge rectifier means has its cathode connected to the positive pole of the accumulator, the rank of which immediately follows that of the accumulator to the positive pole of which its anode is connected,
the device comprising a general negative terminal connected to the negative pole of the row 1 accumulator and a general positive terminal connected to the positive pole of the N row accumulator.
2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises two accumulators, N being equal to 2, and thus comprises only one series charge rectifier element, a single first parallel discharge means, and a single second Medium parallel discharge rectifier.
3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that said rectifying elements are diodes.
The present invention relates to a device comprising a number N of electric accumulators of the same voltage and of the same capacity to which ranks 1 to N are respectively assigned in an interconnection connection allowing both their charging and their discharge without modifying the connections external to the system. device.
When several accumulators of the same capacity and of the same voltage are placed in parallel for the discharge, it is recommended to carry out the charge by putting these accumulators in series so that each accumulator cell receives the same charging current. The necessary serial parallel switching is usually carried out by switches or relays. However, such switching devices with mechanical contacts have the particular drawback of requiring a switching control device, which can be manual or automatic, but which in all cases involves a certain complication and a certain size, and also have the 'disadvantage of not having excellent reliability, due to wear and possible damage to the contact elements.
The aim of the present invention is to provide a device of the type in question which is free from the aforementioned drawbacks.
According to the invention, this object is achieved by the presence of the characters set out in claim 1.
The appended drawing illustrates, by way of example, two embodiments of the object of the invention; in this drawing:
Fig. 1 is a diagram illustrating the case of a device of the type in question grouping only two electric accumulators and
fig. 2 is a diagram illustrating the general case of a device of the type in question grouping N electric accumulators.
In fig. 1, we see two accumulators B1 and B2, of the same capacity and of the same voltage. It should be understood that the accumulators B1 and B2 are in principle accumulator batteries, comprising several accumulator elements, although an identical interconnection connection can also be applied in the case where the two accumulators include only only one element each.
A series charge diode Dl has its anode connected to the negative pole of the accumulator B2 and its cathode connected to the positive pole of the accumulator Bi. Moreover, a first diode discharges parallel D2 has its anode connected to the negative pole of the accumulator B1 and its cathode connected to the negative pole of the accumulator B2. Finally, a second parallel discharge diode D3 has its anode connected to the positive pole of the accumulator B1 and its cathode connected to the positive pole of the accumulator B2. A general negative terminal is connected to the negative pole of the accumulator B1 while a general positive terminal is connected to the positive pole of the accumulator B2.
To charge the two accumulators BX and B2, a voltage equal to twice the charging voltage of each of the two accumulators (taking into account the desired charging current) is connected between the general positive and negative terminals, increasing by the value of the drop in voltage that the load current causes in the series load diode Di. The current then flows through the following circuit: general positive terminal, accumulator B2, from the positive pole to the negative pole, series charging diode Di, in the forward direction, accumulator Bi, from the positive pole to the negative pole, general negative terminal. The two parallel discharge diodes D2 and D3 are then both biased in the blocked direction.
In this way, we can be sure that the charge introduced into each of the two accumulators B1 and B2 is the same.
For the discharge of the accumulators, that is to say their use as a voltage source, a consumer, for example an electric motor, is connected between the general positive and negative terminals.The two accumulators then output their current in parallel in the consumer, the current of the accumulator Bl leaves from the positive pole of the latter, crossing the parallel discharge diode D3 to reach the general positive terminal, then passing through the consumer to the general negative terminal, from where it directly returns to the negative pole of accumulator B1, and the current of accumulator B2 starting from the positive pole of the latter, arriving directly on the general positive terminal, then passing through the consumer to the general negative terminal,
from where it passes through the parallel discharge diode D2 to regain the negative pole of the accumulator B2. During this process, the series load diode D1 is biased in the blocked direction.
It can therefore be seen that it is not at all necessary to establish any switching to switch from the series charging regime to the parallel discharge regime of the two accumulators B1 and B2.
In the case illustrated by FIG. 1, where we have two accumulated
tors, the required charge voltage is increased by the voltage drop across a diode and the device discharge voltage is decreased by the voltage drop across a diode.
Fig. 2 represents the general case where more than two accumulators, that is to say N accumulators, are connected according to the principle of which FIG. 1 illustrates a particular case.
In fig. 2 we have N accumulators, Bi, ..... BN-2, BN-i and
BN. The index of the designation of the accumulators constitutes a rank which is assigned to each of these accumulators in the connection branch shown. It should be noted that, considering fig. 2 in the other direction, it would be possible to reverse the rows, without changing anything at the interconnection branching, the direction of the rows being chosen arbitrarily.
It can be seen that diodes having functions identical to those which one has in the case of FIG. 1 are each time present in a number equal to N-1, that is to say to the number of accumulator reduced by 1. In fact, in the general case of FIG. 2, we have Nl series load diodes Di (i) ... Di (nl), Nl first parallel discharge diode D2 (1) ... D2 (NI), and Nl second parallel discharge diode D3 (l) . . .D3 (N-I). Note that the first two accumulators, B1 and B2, are interconnected exactly like the two accumulators of FIG. 1, using diodes D1 (l), D2 (1), and D3 (1).
The same goes for the last two accumulators BN-I and BN, interconnected using diodes Dl (N-I), D2 (n-l), and D3 (N-I). The same connection exists for each pair of accumulators having immediately successive rows, as in FIG. 2 also illustrates for the second penultimate and penultimate accumulators BN-2 and BN-I.
It can easily be seen that the charging current which passes from the general positive terminal to the general negative terminal, must pass through all the Dol ... series charging diodes ... and flow through all the accumulators in series, while the first and second discharge diodes parallel D2 ... and D3 ... are polarized in the blocked direction. During the discharge, the current flows in the other direction and, depending on the accumulator considered, the discharge current flows through all the first parallel discharge diodes (last accumulator), all the second parallel discharge diodes (first accumulator), or part of the first parallel discharge diodes and part of the second parallel discharge diodes (intermediate row accumulator).
In any case, the total number of diodes crossed by the discharge current is always N-1, whatever the accumulator considered.
The charging voltage is equal to the sum of the charging voltages of all the accumulators, that is to say to N times the charging voltage of an accumulator, increased by the voltage passing through all the charging diodes. series, i.e. Nl times the voltage drop across a diode. On discharge, the voltage of the accumulators, which are discharged at the same time, is reduced by N-1 times the voltage drop in a diode. This last condition naturally limits the number of accumulators which can be grouped in the manner in question, by the fact that N-1 times the voltage drop in a diode must remain relatively small compared to the voltage of an accumulator.
However, since diodes have voltage drops of a fraction of a volt, if the accumulators have a relatively high voltage, it will still be quite reasonable to connect a number of accumulators in the manner shown; if for example the accumulators have a voltage of 12 V, we can connect for example six while collecting on the general terminals a voltage which will still be of the order of 10 V.
Note that the reverse voltages which are applied to the diodes never exceed a value approximately equal to the voltage of an accumulator, so that we can choose diodes of a type having only a relatively acceptable reverse voltage. low (for example twice the voltage of an accumulator) but on the other hand having a low voltage drop in the on direction, even for relatively high current values.
It goes without saying that instead of diodes, other equivalent rectifying elements could be used, the only condition to be fulfilled being that these elements can play the same role as the diodes in the circuits considered.