Dispositif sécurisé pour contrôler un chargeur de batterie de véhicule électrique La présente invention concerne un dispositif sécurisé pour contrôler un chargeur de batterie de véhicule électrique. Le domaine de l'invention est donc celui de la charge des batteries de tous types et de toutes capacités, aussi bien pour les appareils électroniques que pour les véhicules. Sont concernés au même titre les deux-roues, les automobiles, les navires et les aéronefs etc. L'homme du métier est bien conscient que la sécurité revêt un aspect fondamental pour les équipements destinés à charger les batteries. The present invention relates to a secure device for controlling an electric vehicle battery charger. The field of the invention is therefore that of charging batteries of all types and capacities, both for electronic devices and for vehicles. The same applies to two-wheelers, automobiles, ships and aircraft etc. Those skilled in the art are well aware that safety is of fundamental importance for equipment intended to charge the batteries.
Il convient notamment d'éviter toute surchauffe de la batterie lorsqu'elle est en cours de charge. Il est ainsi connu d'interrompre la charge d'une batterie en fonction de la tension d'alimentation du chargeur ou de la tension qu'il délivre en sortie. Si l'on vérifie la tension d'alimentation du chargeur, rien n'indique que 15 celui-ci soit en bon état de fonctionnement. Si l'on vérifie la tension délivrée à la batterie, on ne dispose d'aucune information quant à la puissance effectivement délivrée qui peut être soit négligeable, voire nulle, soit excessive et par la même entraîner des risques sérieux. 20 La présente invention a ainsi pour objet un dispositif pour contrôler un chargeur de batterie qui présente une sécurité d'emploi sensiblement accrue. Selon l'invention, un dispositif pour contrôler un chargeur alimentant une batterie, comporte un circuit de contrôle pour adresser un signal d'interruption au chargeur afin d'interrompre la charge ; de plus, le circuit de contrôle ayant accès 25 au courant de charge transitant entre le chargeur et la batterie, il comprend des moyens pour produire ce signal d'interruption lorsque le courant de charge est supérieur à un premier seuil prédéterminé. Le contrôle du courant de charge procure de nombreux avantages. Il permet notamment de vérifier que le chargeur assume sa tâche et qu'il est bien 30 connecté à la batterie. Il permet également d'accéder à la puissance de charge pour vérifier s'il n'y a pas d'anomalies. Suivant une caractéristique additionnelle de l'invention, le circuit de commande comprend des moyens pour produire un signal d'activation dès lors que le courant de charge franchit à la hausse un second seuil prédéterminé 35 inférieur au premier seuil et ce tant que le courant de charge ne franchit pas ce deuxième seuil à la baisse, ce signal de validation étant destiné à autoriser la charge de la batterie. Avantageusement, le circuit de commande comprend des moyens pour produire le signal d'interruption lorsque le courant de charge franchit à la baisse 5 un troisième seuil prédéterminé. Eventuellement, ce circuit de commande comprend des moyens pour vérifier le franchissement à la baisse d'un seuil de contrôle prédéterminé avant de tester le franchissement du troisième seuil, le troisième seuil présentant une valeur inférieure ou égale à celle du seuil de contrôle. 10 De préférence, le chargeur étant pourvu d'un mode veille suivant lequel il ne délivre pas de tension de sortie, le signal d'interruption a pour effet d'activer ce mode veille. De même, le chargeur étant pourvu d'un mode stand-by suivant lequel il délivre la tension de sortie nominale à la batterie en limitant le courant de charge, 15 le signal d'activation a pour effet d'autoriser le passage du mode stand-by au mode charge. La présente invention apparaîtra maintenant avec plus de détails dans le cadre de la description qui suit d'exemples de réalisation donnés à titre illustratif en se référant aux figures annexées qui représentent : 20 - la figure 1, le schéma de principe d'un dispositif sécurisé de contrôle de charge, et la figure 2, une variante de réalisation de ce dispositif. Les éléments identiques présents dans les deux figures sont affectés d'une seule et même référence. 25 En référence à la figure 1, le dispositif objet de l'invention est donc associé à un chargeur DC lui-même raccordé à une batterie BAT. Ce chargeur DC est apte à fonctionner selon trois modes opératoires : le mode veille selon lequel il ne délivre aucune tension en sortie à la batterie BAT, 30 le mode stand-by explicité plus loin selon lequel il alimente la batterie BAT à sa tension nominale mais en limitant le courant de charge, et le mode charge qui correspond à la charge effective de la batterie BAT. Ici, c'est directement le courant de charge, celui qui s'écoule du chargeur 35 DC à la batterie BAT, qui gouverne le contrôle de la charge. In particular, avoid overheating the battery while it is charging. It is thus known to interrupt the charging of a battery according to the supply voltage of the charger or the voltage it delivers at the output. If the supply voltage of the charger is checked, there is no indication that it is in good working order. If we check the voltage delivered to the battery, we have no information as to the power actually delivered which can be either negligible, or even zero, or excessive and therefore lead to serious risks. The present invention thus relates to a device for controlling a battery charger which has a substantially increased safety of use. According to the invention, a device for controlling a charger supplying a battery comprises a control circuit for addressing an interruption signal to the charger in order to interrupt charging; in addition, since the control circuit has access to the charging current passing between the charger and the battery, it includes means for producing this interrupt signal when the charging current is greater than a first predetermined threshold. Load current control provides many benefits. It allows in particular to verify that the charger assumes its task and that it is connected to the battery. It also allows access to the charging power to check for any anomalies. According to an additional characteristic of the invention, the control circuit comprises means for producing an activation signal as soon as the charging current goes up a second predetermined threshold 35 lower than the first threshold and for as long as the current of charge does not cross this second threshold downward, this validation signal being intended to allow the charging of the battery. Advantageously, the control circuit comprises means for producing the interrupt signal when the load current drops down to a third predetermined threshold. Optionally, this control circuit comprises means for verifying the downward crossing of a predetermined control threshold before testing the crossing of the third threshold, the third threshold having a value less than or equal to that of the control threshold. Preferably, the charger being provided with a standby mode in which it does not deliver an output voltage, the interruption signal has the effect of activating this standby mode. Likewise, since the charger is provided with a stand-by mode in which it delivers the nominal output voltage to the battery by limiting the charging current, the activation signal has the effect of allowing the passage of the standby mode. -by charging mode. The present invention will now appear in greater detail in the context of the following description of exemplary embodiments given by way of illustration with reference to the appended figures which represent: FIG. 1, the block diagram of a secure device load control, and Figure 2, an alternative embodiment of this device. The identical elements present in the two figures are assigned a single reference. With reference to FIG. 1, the device that is the subject of the invention is therefore associated with a DC charger itself connected to a BAT battery. This DC charger is able to operate according to three operating modes: the stand-by mode in which it delivers no output voltage to the battery BAT, the stand-by mode explained later on which it supplies the battery BAT with its nominal voltage but by limiting the charging current, and the charging mode which corresponds to the actual charge of the battery BAT. Here, it is directly the charging current, which flows from the DC charger to the BAT battery, which governs the control of the charge.
Le dispositif comporte essentiellement un circuit de commande CC qui reçoit donc en entrée une information relative à ce courant de charge fournie par tout moyen approprié, un ampèremètre A dans le cas présent. Ce circuit de commande prend avantageusement la forme d'un automate programmable. Ce type d'équipement est bien adapté au traitement des algorithmes de contrôle de procédé et il procure les avantages bien connus de l'homme du métier, notamment en matière de sécurité de fonctionnement. Le circuit de commande CC est prévu pour délivrer un signal d'interruption 11 au chargeur DC lorsqu'il convient d'interrompre la charge. The device essentially comprises a control circuit CC which therefore receives as input information relating to this charging current provided by any appropriate means, an ammeter A in this case. This control circuit advantageously takes the form of a programmable controller. This type of equipment is well suited to the processing of process control algorithms and it provides the benefits well known to those skilled in the art, especially in terms of operational safety. The DC control circuit is provided to deliver an interrupt signal 11 to the DC charger when the load has to be interrupted.
La première mesure de sécurité consiste à éviter une charge trop importante de la batterie. Ainsi, le circuit de commande CC comprend des moyens pour produire ce signal d'interruption 11 lorsque le courant de charge est supérieur à un premier seuil prédéterminé qui est enregistré dans une mémoire interne ou 15 externe. Le signal d'interruption 11 a pour effet de faire basculer le chargeur DC en mode veille. On remarque ici qu'il n'est pas possible de mettre en oeuvre cette première mesure de sécurité en analysant la tension de charge. 20 La seconde sécurité consiste à vérifier que la batterie BAT est correctement connectée au chargeur DC. On pense à un acte de vandalisme qui aurait abouti au sectionnement du câble de raccordement de ces deux éléments ; on pense aussi à une manipulation frauduleuse qui consiste à utiliser un chargeur dont on n'est pas propriétaire. Il se peut également que, suite à un 25 oubli, le câble sus-visé ne soit pas raccordé. Il est possible de contrôler le bon raccordement du câble entre le chargeur DC et la batterie BAT en mesurant le courant qui s'écoule entre ces deux équipements, quitte à rajouter une impédance de charge sur l'un et/ou l'autre d'entre eux. 30 Ainsi, le chargeur DC, lorsqu'il est en mode stand-by, met la batterie BAT sous tension avec une limitation du courant de charge à un deuxième seuil de valeur très faible. Ce deuxième seuil est lui aussi mémorisé. Préalablement à la charge de la batterie BAT, ce mode stand-by est activé et ensuite le câble de raccordement est connecté. 35 Le circuit de commande CC détecte le passage du courant de charge de la valeur zéro au deuxième seuil, suite à quoi il produit un signal d'activation 12 autorisant le passage en mode charge du chargeur DC. Si le courant de charge vient à repasser en dessous du deuxième seuil, le circuit de commande cesse de produire le signal d'activation 12, ce qui a pour effet de faire basculer le chargeur DC en mode veille. The first safety measure is to avoid excessive battery charge. Thus, the control circuit CC includes means for producing this interrupt signal 11 when the load current is greater than a first predetermined threshold which is stored in an internal or external memory. The interrupt signal 11 has the effect of switching the DC charger to standby mode. It is noted here that it is not possible to implement this first security measure by analyzing the charging voltage. The second security is to verify that the BAT battery is correctly connected to the DC charger. One thinks of an act of vandalism that would have resulted in the cutting of the connecting cable of these two elements; we also think of a fraudulent manipulation which consists of using a charger which we do not own. It is also possible that, following an oversight, the above-mentioned cable is not connected. It is possible to check the correct connection of the cable between the DC charger and the BAT battery by measuring the current flowing between these two devices, even if it is necessary to add a load impedance on one and / or the other. between them. Thus, the DC charger, when in stand-by mode, turns on the BAT battery with load current limitation at a second, very low value threshold. This second threshold is also memorized. Prior to charging the BAT battery, this stand-by mode is activated and then the connection cable is connected. The control circuit CC detects the passage of the charging current from the zero value to the second threshold, whereupon it produces an activation signal 12 allowing the DC charger to go into charging mode. If the charging current falls below the second threshold, the control circuit stops producing the activation signal 12, which has the effect of switching the DC charger to standby mode.
Le chargeur DC ne peut donc être enclenché que si la continuité électrique chargeur-batterie n'a pas été interrompue. Il est déclenché si cette continuité venait à être rompue. Ici encore, il n'est pas possible de vérifier cette continuité par une simple mesure de tension. The DC charger can only be switched on if the charger-battery electrical continuity has not been interrupted. It is triggered if this continuity were to be broken. Here again, it is not possible to verify this continuity by a simple measurement of tension.
La troisième mesure de sécurité consiste à interrompre la charge de la batterie à bon escient. Il apparaît que le courant de charge d'une batterie pour une tension donnée est quasiment stable jusqu'à ce que la pleine charge soit pratiquement atteinte. Lorsque ce courant diminue, cela signifie qu'on est très proche de la pleine charge. Ainsi, le circuit de commande CC a en mémoire un troisième seuil de courant qui est légèrement inférieur au courant de charge nominal et il produit le signal d'interruption 11 dès lors que le courant de charge passe sous ce troisième seuil. Pour éviter un arrêt intempestif de la charge suite à une chute accidentelle du courant de charge (parasite ou autre évènement aléatoire), on peut prévoir que le courant de charge passe successivement sous un seuil de contrôle prédéterminé (lui aussi mémorisé) et sous le troisième seuil avant d'interrompre la charge. Il est entendu que la valeur du troisième seuil est inférieure ou égale à 25 celle du seuil de contrôle. En référence à la figure 2, une variante de réalisation de l'invention est présentée selon laquelle on accède non plus directement au courant de charge mais plutôt de manière indirecte. Selon cette variante, un compteur d'énergie EC est disposé en amont du 30 chargeur DC pour mesurer la puissance que ce dernier consomme. Etant donné que le chargeur est alimenté à tension constante, la puissance qu'il consomme est directement liée au courant de charge de la batterie BAT. Ce compteur d'énergie qui est un composant commercialisé en tant que tel délivre un train d'impulsions d'amplitude et de largeur constante. Seule la 35 fréquence varie et c'est elle qui donne la puissance consommée qui, par voie de conséquence, reflète le courant de charge. The third safety measure is to stop charging the battery wisely. It appears that the charging current of a battery for a given voltage is almost stable until the full charge is almost reached. When this current decreases, it means that we are very close to full load. Thus, the control circuit CC has in memory a third current threshold which is slightly lower than the nominal load current and produces the interrupt signal 11 as soon as the charging current falls below this third threshold. To avoid an untimely stop of the load following an accidental fall of the charging current (parasite or other random event), it is possible to predict that the charging current passes successively under a predetermined control threshold (also stored) and under the third threshold before interrupting the charge. It is understood that the value of the third threshold is less than or equal to that of the control threshold. With reference to FIG. 2, an alternative embodiment of the invention is presented according to which the charge current is no longer directly accessed, but rather indirectly. According to this variant, an energy meter EC is arranged upstream of the DC charger to measure the power that the latter consumes. Since the charger is powered at constant voltage, the power it consumes is directly related to the charging current of the battery BAT. This energy meter which is a commercial component as such delivers a pulse train of amplitude and constant width. Only the frequency varies and it gives the power consumed which consequently reflects the charging current.
Ainsi, le circuit de commande accomplit les mêmes tâches que précédemment si ce n'est que la valeur du courant de charge est ici représentée par la fréquence des impulsions délivrées par le compteur d'énergie EC et non plus par sa propre valeur. Thus, the control circuit performs the same tasks as above except that the value of the charging current is represented here by the frequency of the pulses delivered by the energy meter EC and no longer by its own value.
Les exemples de réalisation de l'invention présentés ci-dessus ont été choisis eu égard à leur caractère concret. Il ne serait cependant pas possible de répertorier de manière exhaustive tous les modes de réalisation que recouvre cette invention. En particulier, tout moyen décrit peut être remplacé par un moyen équivalent sans sortir du cadre de la présente invention. The embodiments of the invention presented above have been chosen in view of their concrete nature. It would not be possible, however, to exhaustively list all the embodiments covered by this invention. In particular, any means described may be replaced by equivalent means without departing from the scope of the present invention.