"Dispositif de commande de charge de deux batteries
<EMI ID=1.1> <EMI ID=2.1>
breux circuits électriques utilisent des batteries montées en série et produisant deux tensions de sortie. Par exemple^
<EMI ID=3.1>
autres éléments électriques.
Dans ces circuits se pose le problème de charger convenablement chaque batterie, car ces dernières demandent des charges différentes. Par exemple, la batterie produisant la haute tension nécessaire au démarrage du moteur est en général moins utilisée que l'autre batterie et, par conséquent, la compensation de la perte de charge ne demande que quelques minutes. La batterie produisant la basse tension, qui est également utilisée pour le démarrage du moteur;
doit également fournir la demande en énergie du circuit électrique restant et elle nécessite donc une charge supérieure.
Ainsi, par exemple, si une charge d'une tension régulée de 24 volts est appliquée par un alternateur à la borne positive de la batterie à haute tension, cette dernière
<EMI ID=4.1>
Cependant* le régulateur de tension ne détecte que la chute de tension se produisant aux bornes des batteries montées en série et il permet donc à l'alternateur de poursuivre la charge jusqu'à ce que la tension soit satisfaite. Par conséquent, la batterie à haute tension est surchargée et la batterie à basse tension est insuffisamment chargée, ce qui provoque une détérioration des deux batteries.
Des efforts ont porté sur l'obtention d'une charge convenable de chacune des batteries d'un circuit à deux batteries. Par exemple, les circuits de commutation ont
été mis en oeuvre pour connecter les batteries en série lors du démarrage des moteurs, etc., et pour les brancher
en parallèle lors de la charge. Cependant, la résistance électrique supplémentaire présentée par le circuit de commutation provoque le maintien de la batterie à haute tension à l'état insuffisamment chargé. L'utilisation de deux alter- <EMI ID=5.1>
inacceptable. Des alternateurs spéciaux, ayant une conception physique et un circuit complexes et coûteux? sont considérés comme étant inacceptables du point de vue économique.
Les essais pour résoudre le problème de la charge des batteries par la mise en oeuvre de circuits de démarrage
<EMI ID=6.1>
tilisation de circuits linéaires ayant une tension de 24 volts pour la charge et pour l'alimentation de tous les autres éléments de l'installation électrique n'ont également pas donné satisfaction-.
L'invention concerne un dispositif de commande de charge de batteries montées en série dans lequel la chute
<EMI ID=7.1>
déterminée j pour commuter le courant de charge des batteries montées en série uniquement à la batterie à basse tension.
L'invention est donc principalement destinée à éliminer les difficultés et les inconvénients mentionnés ci-dessus et concernant les dispositifs antérieurs de charge de batteries.
L'invention concerne un dispositif de commande de la charge de batteries, .peuvent être mis en oeuvre avec des
<EMI ID=8.1>
que ment pour charger convenablement chacune des deux batteries.
Le dispositif selon l'invention est de conception simple, afin
de pouvoir être fabriqué à bon marché.
L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lequel :
la figure 1 est un schéma du dispositif de commande de charge de batteries selon l'invention associé à des batteries montées en série et à un alternateur classique ; la figure 2 est un schéma partiel du circuit d'une <EMI ID=9.1>
<EMI ID=10.1> cuit électrique sous la basse tension produite par la batterie
10. La borne positive, de l'autre batterie? à savoir la batte-
<EMI ID=11.1>
mente un démarreur de moteur ou toute autre charge avec la haute tension produite par les batteries connectées en série.
Ainsi, par exemples dans le cas où chaque batterie produit une tension de sortie de 12 volts, le conducteur 16 applique une tension de 12 volts à un circuit électrique, alors que
le conducteur 18 applique une tension de 24 volts au démarreur
<EMI ID=12.1>
La figure 1 représente un alternateur classique
20 commandé mécaniquement par un moteur de véhicula ou autre,
<EMI ID=13.1>
raie et de poulies, de manière classique. Il convient de noter que l'alternateur peut être remplacé par un générateur classique. L�alternateur représenté comporte une borne 22
<EMI ID=14.1>
sortie destinée à fournir un courant de charge aux batteries et une borne 26 de champ destinée à recevoir l'énergie d'un
<EMI ID=15.1>
de détection de tension. Le régulateur tension comporte <EMI ID=16.1>
de tension représentés sur la figure 1 sont fabriqués sous la forme d'un seul élément.
La, borne 24 de sortie de puissance de l'alternateur est connectée à la borne positive de la batterie 12 par une
<EMI ID=17.1>
Le dispositif selon l'invention comporte un élément destiné à établir une communication de la borne 24 de sortie de l'alternateur vers le point commun 14 de jonction lorsque la chute de tension se produisant dans la batterie 12 à haute tension atteint une valeur prédéterminée , de manière que le courant de charge ne passe que dans la batterie 10 à basse tension. Selon le principe de base de l'invention, ce résultat est obtenu par la mise en oeuvre d'un commutateur à commande électrique qui connecte momentanément la sertie
du générateur au point commun de jonction, et d'un élément de commande du commutateur électrique qui est relié aux bornes de la batterie à haute tension et qui, en réponse à une chute prédéterminée de tension dans cette batterie, acticnne le commutateur pour ne transmettre l'énergie du géné-
<EMI ID=18.1>
<EMI ID=19.1>
du commutateur électrique, destiné à bloquer le- redresseur commandé 60 au silicium (c'est-à-dire à le ramener à sa position normale si'ouverture). Dans le circuit de la fi-
<EMI ID=20.1>
qui relie le collecteur du transistor à la borne 56 de signal de détection du régulateur de tension, et des résistances
<EMI ID=21.1>
Le fonctionnement du dispositif de commande de charge représenté sur la figure 1 est le suivant. L'alternateur 20 étant entraîné mécaniquement par le moteur, le transis cor 30 normalement conducteur du régulateur de tension applique une certaine énergie par les bornes 52 et 26 aux enroulements de champ de l'alternateur afin que la borne
24 de sortie soit parcourue par un courant de charge.
Le redresseur commandé 60 au silicium n'étant pas conducteur, le courant de charge de la borne de sortie ne peut atteindre la point commun 14 de jonction. Par conséquent,
la tension continue de s'élever à la borne de sortie jusqu'à ce que la diode 58 conduise. Le courant de charge circule donc dans les batteries 12 et 10 montées en série vers la masse commune. Les deux batteries sont donc ainsi chargées.
Dans le cours du fonctionnement normal du régulateur de tension: lorsque la tension aux bornes de la
<EMI ID=22.1> <EMI ID=23.1>
Zenar se déclenche$ ce qui rend conducteur un transistor
70 et ce qui provoque donc le déclenchement du redresseur
<EMI ID=24.1>
mun 14 de jonction. La tension de la borne 24 de sortie descendant à une valeur prédéterminée qui est inférieure
<EMI ID=25.1>
58 cesse de conduire. Le courant de charge circulant dans
la batterie 12 qui produit la haute tension cesse donc.
Le courant de charge provenant de la borne 24 de sortie s'écoule donc dans le redresseur commandé 60 au silicium, qui est conducteur, vers la jonction 14 afin de continuer
la charge de la batterie 10 produisant la basse tension. Ceci se produit car, bien que la tension appliquée à la base du transistor 70 chute et provoque le blocage de ce dernier,
ce qui interrompt l'application du signal de commande à la
<EMI ID=26.1>
rant continu et reste donc conducteur.
Lorsque la tension de la borne 24 de sortie de l'alternateur chute à une valeur prédéterminée par rapport à celle du point commun 14 de jonction, le courant cesse de circuler.
Lorsque la tension aux bornes de la batterie 12 produisant la haute tension chute (la tension aux bornes
<EMI ID=27.1> <EMI ID=28.1>
l'alternateur est ainsi interrompu et le redresseur commanda
60 au silicium est bloqué.
Lorsque la tension aux bornes de la batterie 10
à basse tension commence à chuter, la base du transistor
<EMI ID=29.1>
jonction, de sorte que le transistor 74 se bloque. Le: ré-
<EMI ID=30.1>
borne 24 de sortie de l'alternateur s'élève jusqu'à ce que la diode 58 conduise afin de rétablir une nouvelle fois la charge en série à travers les batteries 10 et 12.
Il convient de noter que la commande de blocage du redresseur commandé au silicium peut être supprimée dans certaines applications, par exemple lorsque la batterie à haute tension n'est utilisée quepour le démarrage d'un moteur
<EMI ID=31.1>
marrage. Dans de telles applications lé redresseur commandé au silicium est bloqué par simple arrêt du moteur.
La figure 2 représente une variante de la commande de blocage du redresseur commandé au silicium, destinée à l'utilisation d'un régulateur 28' de tension monte sur un équipement initial plutôt que faisant partie du dispositif <EMI ID=32.1>
A cet effet} un transistor 84 est monté entre le collecteur
<EMI ID=33.1>
régulateur de tension. Ainsi, lorsque la tension aux bernas de la batterie 12 à haute tension chute, la base du transistor 74 devient négative par rapport au point commun 14 de jonction, ce qui rend le transistor 74 conducteur. II en résulte le blocage du transistor 84 qui est normalement conducteur. Le blocage du transistor 84 coupe l'alimentation en énergie du régulateur et provoque le blocage du transistor 30, ce qui interrompt l'alimentation en énergie des enroulements de champ de l'alternateur et ce qui provoque l'arrêt de l'alternateur et du redresseur commandé au silicium.
La figure 3 représente une variante du régulateur de tension de la figure 1. Dans cette forme de réalisation, <EMI ID=34.1> <EMI ID=35.1>
du régulateur de tension est constitué� par un conducteur
88 qui est relié à la borne 24 de sortie de l'alternateur. Cette forme de réalisation est- souhaitable dans les cas
où il est nécessaire d'augmenter l'efficacité de la charge sous la haute tension, par exemple lorsque la batterie 12
à haute tension alimente d' autres charges qui s'ajoutent à celle constitués par le démarrage du moteur.. Une détection est réalisée aux bornes de la batterie 10 par l'intermédiaire
<EMI ID=36.1> figurai, pour la régulation. La figure 4 représente une autre variante du <EMI ID=37.1>
des alternateurs 20' montés initialement dans un équipement et conçus pour la tension nominale correspondant à la
somme des tensions des deux batteries montées en série.
Dans cette forme de réalisation, et de même que sur la figure 1, le conducteur 86 reliant les résistances 36 et 44 du régulateur de tension de la figure 1 est supprimé. Cependant, la source d'alimentation du régulateur de tension est constituée par un conducteur 90 connecté directement à la borne
à haute tension de la batterie 12.
Il ressort de la description précédente que l'invention concerne un dispositif de commande de charge simpli-
<EMI ID=38.1>
cacement et réalisant une charge précise de chacune des deux batteries montées en série. Le dispositif selon l'invention est d'une grande souplesse d'application et convient des circuits classiques de charge très divers.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représente, sans sortir du cadre de 1'invention. Par exemple, il est possible d'utiliser d'autres types, nombres et montages de composants. Ainsi, la commande peut être réalisée par l'utilisation de circuits à masse positive en remplaçant par des transistors du type NPN les transistors du type PNP représentés et en inversant les polarités des diodes. Le régulateur 28' de tension faisant partie d'un équipement initial et représenté sur la figure 2 peut être intégré au circuit de commande associé si cela est souhaité. La commande peut être associés
<EMI ID=39.1>
que la tension de 12 volts des batteries 10 et 12 décrites. Par exemple} la batterie 10 fournissant une tension de 12 volts, la batterie 12 peut produire une tension de 6 volts? ce qui correspond à une tension totale de 18 volts. En variante, la batterie 12 peut produire une tension de 20 volts?
<EMI ID=40.1>
volts, ou bien de nombreuses autres valeurs et combinaisons.
"Device for controlling the charge of two batteries
<EMI ID = 1.1> <EMI ID = 2.1>
Many electrical circuits use batteries connected in series and producing two output voltages. For example ^
<EMI ID = 3.1>
other electrical elements.
In these circuits there is the problem of properly charging each battery, because the latter require different charges. For example, the battery producing the high voltage required to start the engine is generally less used than the other battery and, therefore, compensation for the pressure drop takes only a few minutes. The battery producing the low voltage, which is also used for starting the engine;
must also supply the energy demand of the remaining electrical circuit and therefore requires a higher load.
So, for example, if a load of a regulated voltage of 24 volts is applied by an alternator to the positive terminal of the high voltage battery, the latter
<EMI ID = 4.1>
However * the voltage regulator only detects the voltage drop occurring across the terminals of batteries connected in series and therefore allows the alternator to continue charging until the voltage is satisfied. As a result, the high voltage battery is overcharged and the low voltage battery is insufficiently charged, which causes deterioration of both batteries.
Efforts have been made to obtain a suitable charge for each of the batteries in a two-battery circuit. For example, switching circuits have
been implemented to connect the batteries in series when starting engines, etc., and to connect them
in parallel when charging. However, the additional electrical resistance presented by the switching circuit causes the high voltage battery to be maintained in the insufficiently charged state. Using two alter- <EMI ID = 5.1>
unacceptable. Special alternators, having a complex and expensive physical design and circuit? are considered to be economically unacceptable.
Tests to solve the problem of battery charging by implementing starting circuits
<EMI ID = 6.1>
The use of linear circuits having a voltage of 24 volts for the load and for the supply of all the other elements of the electrical installation have also not been satisfactory.
The invention relates to a device for controlling the charge of batteries connected in series in which the drop
<EMI ID = 7.1>
determined j to switch the charging current of the batteries connected in series only to the low voltage battery.
The invention is therefore mainly intended to eliminate the difficulties and drawbacks mentioned above and relating to the prior devices for charging batteries.
The invention relates to a device for controlling the charging of batteries, which can be implemented with
<EMI ID = 8.1>
only to properly charge each of the two batteries.
The device according to the invention is of simple design, so
to be able to be manufactured cheaply.
The invention will be described in more detail with reference to the appended drawing by way of non-limiting examples and in which:
FIG. 1 is a diagram of the battery charging control device according to the invention associated with batteries connected in series and with a conventional alternator; Figure 2 is a partial circuit diagram of an <EMI ID = 9.1>
<EMI ID = 10.1> electric fired under the low voltage produced by the battery
10. The positive terminal of the other battery? namely the bat-
<EMI ID = 11.1>
Lies a motor starter or other load with the high voltage produced by the batteries connected in series.
Thus, for example in the case where each battery produces an output voltage of 12 volts, the conductor 16 applies a voltage of 12 volts to an electrical circuit, while
conductor 18 applies a voltage of 24 volts to the starter
<EMI ID = 12.1>
Figure 1 shows a conventional alternator
20 mechanically controlled by a vehicle engine or other,
<EMI ID = 13.1>
skate and pulleys, in the classic way. It should be noted that the alternator can be replaced by a conventional generator. The alternator shown has a terminal 22
<EMI ID = 14.1>
output for supplying a charging current to the batteries and a field terminal 26 for receiving energy from a
<EMI ID = 15.1>
voltage detection. The voltage regulator has <EMI ID = 16.1>
tensioners shown in Figure 1 are manufactured as a single element.
The alternator power output terminal 24 is connected to the positive terminal of the battery 12 by a
<EMI ID = 17.1>
The device according to the invention comprises an element intended to establish communication from the output terminal 24 of the alternator to the common junction point 14 when the voltage drop occurring in the high voltage battery 12 reaches a predetermined value, so that the charging current only passes through the battery 10 at low voltage. According to the basic principle of the invention, this result is obtained by using an electrically controlled switch which momentarily connects the crimp
generator at the common junction point, and a control element of the electric switch which is connected to the terminals of the high voltage battery and which, in response to a predetermined voltage drop in this battery, activates the switch so as not to transmit the energy of the gen-
<EMI ID = 18.1>
<EMI ID = 19.1>
of the electric switch, intended to block the controlled rectifier 60 with silicon (that is to say to return it to its normal position if open). In the circuit of the fi
<EMI ID = 20.1>
which connects the collector of the transistor to the detection signal terminal 56 of the voltage regulator, and resistors
<EMI ID = 21.1>
The operation of the load controller shown in Fig. 1 is as follows. Since the alternator 20 is mechanically driven by the engine, the normally conductive transis cor 30 of the voltage regulator applies some energy through terminals 52 and 26 to the field windings of the alternator so that the terminal
24 output is traversed by a load current.
Since the silicon controlled rectifier 60 is not conductive, the charging current of the output terminal cannot reach the common point 14 of the junction. Therefore,
voltage continues to rise at the output terminal until diode 58 conducts. The charging current therefore circulates in the batteries 12 and 10 connected in series towards the common ground. The two batteries are therefore charged.
During normal operation of the voltage regulator: when the voltage across the
<EMI ID = 22.1> <EMI ID = 23.1>
Zenar triggers $ which turns a transistor on
70 and which therefore causes the rectifier to trip
<EMI ID = 24.1>
junction mun 14. The voltage of the output terminal 24 falling to a predetermined value which is less
<EMI ID = 25.1>
58 stops driving. The charge current flowing in
the battery 12 which produces the high voltage therefore ceases.
The charge current from output terminal 24 therefore flows through the silicon controlled rectifier 60, which is conductive, to junction 14 in order to continue.
the charge of the battery 10 producing the low voltage. This occurs because, although the voltage applied to the base of the transistor 70 drops and causes the latter to block,
which interrupts the application of the control signal to the
<EMI ID = 26.1>
rant continues and therefore remains conductive.
When the voltage of the output terminal 24 of the alternator drops to a predetermined value relative to that of the common junction point 14, the current stops flowing.
When the voltage at the terminals of the battery 12 producing the high voltage drops (the voltage at the terminals
<EMI ID = 27.1> <EMI ID = 28.1>
the alternator is thus interrupted and the rectifier commanded
60 silicon is blocked.
When the voltage at the battery terminals 10
at low voltage begins to drop, the base of the transistor
<EMI ID = 29.1>
junction, so that the transistor 74 is blocked. The: re-
<EMI ID = 30.1>
Alternator output terminal 24 rises until diode 58 conducts in order to reestablish series charge across batteries 10 and 12.
It should be noted that the blocking control of the silicon controlled rectifier may be omitted in some applications, for example when the high voltage battery is only used for starting an engine.
<EMI ID = 31.1>
marrage. In such applications the silicon controlled rectifier is blocked by simply stopping the motor.
Figure 2 shows a variant of the blocking control of the silicon controlled rectifier, intended for the use of a voltage regulator 28 'mounted on initial equipment rather than forming part of the device <EMI ID = 32.1>
For this purpose} a transistor 84 is mounted between the collector
<EMI ID = 33.1>
Voltage Regulator. Thus, when the voltage at the bernas of the high voltage battery 12 drops, the base of the transistor 74 becomes negative with respect to the common junction point 14, which makes the transistor 74 conductive. This results in the blocking of transistor 84 which is normally conductive. Blocking transistor 84 cuts off the power supply to the regulator and causes blocking of transistor 30, which interrupts the power supply to the field windings of the alternator and causes the alternator and the generator to shut down. silicon controlled rectifier.
Figure 3 shows a variant of the voltage regulator of Figure 1. In this embodiment, <EMI ID = 34.1> <EMI ID = 35.1>
of the voltage regulator is constituted � by a driver
88 which is connected to the alternator output terminal 24. This embodiment is desirable in cases
where it is necessary to increase the efficiency of charging under high voltage, for example when the battery 12
at high voltage supplies other loads which are added to that formed by the starting of the engine. A detection is carried out at the terminals of the battery 10 via
<EMI ID = 36.1> figurai, for regulation. Figure 4 shows another variant of <EMI ID = 37.1>
20 'alternators initially mounted in equipment and designed for the nominal voltage corresponding to the
sum of the voltages of the two batteries connected in series.
In this embodiment, and as in FIG. 1, the conductor 86 connecting the resistors 36 and 44 of the voltage regulator of FIG. 1 is omitted. However, the power source of the voltage regulator is constituted by a conductor 90 connected directly to the terminal
high voltage battery 12.
It emerges from the foregoing description that the invention relates to a simplified load control device.
<EMI ID = 38.1>
ciently and carrying out a precise charge of each of the two batteries connected in series. The device according to the invention is very flexible in application and is suitable for very diverse conventional charging circuits.
It goes without saying that numerous modifications can be made to the device described and shown, without departing from the scope of the invention. For example, it is possible to use other types, numbers and arrangements of components. Thus, the control can be carried out by the use of circuits with positive ground by replacing the transistors of the PNP type shown by NPN type transistors and by reversing the polarities of the diodes. The voltage regulator 28 'forming part of the initial equipment and shown in FIG. 2 can be integrated into the associated control circuit if this is desired. The order can be associated
<EMI ID = 39.1>
than the voltage of 12 volts of batteries 10 and 12 described. For example} battery 10 providing a voltage of 12 volts, the battery 12 can produce a voltage of 6 volts? which corresponds to a total voltage of 18 volts. Alternatively, battery 12 can produce a voltage of 20 volts?
<EMI ID = 40.1>
volts, or many other values and combinations.