CA1100574A - Procede et dispositif de charge de generateurs electrochimiques secondaires par des sources primaires - Google Patents
Procede et dispositif de charge de generateurs electrochimiques secondaires par des sources primairesInfo
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- CA1100574A CA1100574A CA300,050A CA300050A CA1100574A CA 1100574 A CA1100574 A CA 1100574A CA 300050 A CA300050 A CA 300050A CA 1100574 A CA1100574 A CA 1100574A
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- 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
- H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
- H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
- H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
Abstract
Procédé de charge d'un générateur électrochimique secondaire, alimentant par intervalles une utilisation, par une source primaire apte à fournir en permanence du courant électrique, procédé selon lequel on détecte le début de la mise en décharge du générateur dans l'utilisation, on met en mémoire la quantité totale d'électricité déchargée par ledit générateur, et on recharge ce générateur à partir de ladite source primaire dès le début de sa mise en décharge et pendant une période en fonction de ladite quantité d'électricité. A titre d'exemple la source primaire est une pile électrique et le générateur secondaire une batterie d'accumulateurs alcalins ou au plomb; leur association constitue une alimentation électrique autonome susceptible d'être mise en oeuvre dans des lieux isolés.
Description
La présente invention concerne un procedé de charge de générateurs électrochimiques secondaires par des sources primaires de courant électrique et un dispositif qui en fait application. -Les installations autonomes situées dans des lieux isolés non desservis par le réseau public peuvent être alimentées par diverses sources de courant électrique, constituées suivant le cas par des générateurs électrochimiques primaires ou piles électriques, des générateurs électrochimiques secondaires, ou accumulateurs, associés a des sources primaires telles que des générateurs solaires, des générateurs thermo-électriques ou turbo-électriques alimentés par un gaz butane ou propane, ou des générateurs d'électricité nucléaires.
Les piles électriques, par exemple des types classiques salins ou alcalins a dépolarisation par l'air, restent actuel-lement des sources primaires peu coûteuses et utilisables en tous lieux.
Ces piles peuvent être économiquement associées a des accumulateurs quand l'utilisation demande des pointes de courant incompatibles avec les caractéristiques des piles seules. De tels systemes sont par exemple décrits dans le brevet américain n. 2.818.543.
Quand les circuits d'utilisation prélevent du courant de maniere répétitive, il est relativement facile de choisir un courant de charge convenable, fourni en permanence par la pile aux accumulateurs de maniere a les maintenir suffisamment chargés, mais sans exagération qui greverait le prix de revient du systeme. L'utilisation d'un dispositif de charge à courant constant présente alors l'avantage d'une bonne précision de 30 l'intervalle de temps séparant les remplacements de piles et --facilite la maintenance.
Par contre, si les fournitures de courant sont aleatoires et comprises entre des limites etandues, il devient impossible de choisir un courant de charge suffisant et en même temps economiquement valable. A titre d'exemple on peut citer le cas suivant:
Un circuit d'utilisation demande 10 ampères pendant 10 à 30 secondes. L'intervalle entre les pointes de 10 A
' est compris entre 30 minutes et 12 heures. La capacité jour-nalière nécessaire est alors comprise entre environ 5 Ah et moins de O,lAh. La charge ~ courant constant n'est alors pas ~conomique.
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Par ailleurs il est connu, entre autres pzr le brevet car;adien n~ 917241, de recharger à un reginJe rapide une batterie d'accumulateurs, la durée de cette charge à régime rapide étant ~ixée par un compteur qui a mis en mémoire la décharge de la batterie d'accumulateur3 ayant pr;écédé cette recharge. Avanta-geusement ce compteur- est constitué par un petit accumulateur mis en charge par la décharge de la batterie d'accumulateurs, et dont la décharge subséquente ~ixe la durée de la recharge de la batterie au ré~ime rapide jusqu'à récupération des ampères - heures déchargés. Le ré~ime de charge est alors réduit au courant d'entratlen, ou bi~n la c~.ar~e peut être interrompue. Ces régimes de ch~arge rapide ou de charge d'entretien peuvent s'appliquer, soit à des charges à courant constank, soit à des charges à tension constante.
Le principe du système est donc de mémoriser la quantité d'électricité ~ournie par les accumulateurs et ensuite de recharger cette quantité en l'affectant d'un ooefficient de surcharee approprié. Cette mémorisation peut être efrectuée à
l'aide de dif~érentes méthodes faisant appel, soit au comptage - décomptage a l'aide de oircuits logiques, soit par une méthode purement analogique dont la précisiorl inférieure est cependant très suffisante pour l'application, et le coût incomparablement plus faible.
Cependant, dans les méthodes .^onnues, la batterie appartient à un dispositif de s^cours qui remplace le réseau en cas de défaillance et la recharge à régime rapide de la batterie d'accumulateurs est provoqu~e par le retour du réseau. Lorsque la source de courant de charge est apte à fournir du courant en permanence, cc qui est le cas par exemple d'une batterie de piles, ou d'un géncrateur nucléaire, il n'est plus possible de se servir de ce signal pour déclencher la recharge rapide.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de ~ournir une méthode de charge qui permet de remettre rapidement la batterie en état de ~ourn-r une nouvelle décharge, sans toute~ois décharger indûment la source primaire de courant.
~ Elle a pour objet un procédé de charqe d'un générateur électrochimi~ue secondaire, alimentan~ par intervalles une utili.^~;t-tion, par une source primaire apte à fournir en permanence ~ .
A
du courant él'ectrique, procédé seIon lequel on détecte le début de la mise'en décharge du générateur dans l'utilisation, on met en mémoire la quantité totale d'électricité déchargée par ledit générateur, et on recharge'ce générateur a partir de ladite source primaire des le début de sa mise en décharge et pendant une période en fonction de ladite quantité d'électricité.
De cette maniere,;il est possible de recharger suffisamment rapidement la batterie'd'accumulateurs en utilisa~nt un régime rapide pendant un temps limité par les besoins de la recharge. Le signal de début de la charge rapide peut être le même que ceIui qui déclenche la mémorisation de la décharge.
La charge au premier régime qui est un régime rapide peut être suivie d'une charge a un second régime, dit d'entretien.
Elle peut être purement et simplement interrompue.
La méthbde est applicable que la charge soit effectuée a courant constant ou a tension constante.
L'invention a également pour objet un dispositif de charge faisant application du procédé de charge ci-dessus, dans lequel ledit générateur électrochimique secondaire est une batterie d'accumulateurs, et qui comporte, outre un circuit de charge de ladite batterie d'accumulateurs, un premier moyen pour la mise'en mémoire de la décharge de ladite batterie d'accumula-teurs, et actionnant des seconds moyens de commande dudit circuit de charge, des troisièmes moyens pour détecter la mise en décharge de la batterie vers l"ltilisation et commander des le début de la détection lesdits seconds moyens pour instaurer ledit premier regime de charge.
L'invention s'applique particulierement bien à des dispositifs ou la source primaire est une pile électrique.
L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description détaillée ci-après, en relation avec le dessin annexé
dans lequel:
110~574 - la figure 1 représente un dia~ramme de montage d'un dispositif de charge a deux régimes de courant constant, selon l'invention.
- la figure 2 représente un diagramme de montage d'un dispositif de charge ~ deux régimes de tension constante selon l'invention.
Sur la figure 1 on voit notamment:
. . . /
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- - , -llQ~S74 - une batterie de piles P
- un circuit de charge I2C à deux regimes d'intensité
constante - une batterie d'accumulateurs A
- un circuit mémoire M, qui enregistre le courant et ~
la durée de la décharge de la batterie A et qui provoque la -charge à fort régime pendant un temps proportionnel à la quantité d'électricité fournie par cette batterie.
Le circuit de charge I2C comprend essentiellement :
- une résistance RE, en série entre les polarités positives de la pile P et de la batterie A, qui sert à limiter le courant de charge au faible régime et aux bornes de laquelle peut être connectée en parallèle une résistance RCR de charge au fort régime a l'aide du contact d'un relais Ra.
- deux transistors pnp Tl et T2 dont les bases sont reliées électriquement ; ils constituent l'amplificateur de mesure du courant de charge de la batterie A et commandent un transistor de puissance T3 de type npn.
L'émetteur du transistor Tl est relié par une résistance Rl. à la polarité positive de la pile P ; son collecteur est relié par des résistances en série R2 et R3 à la polarité né-gative de la pile P. La base du transistor Tl est reliée à
son collecteur. L'émetteur du transistor T2 est relié à la polarité positive de la batterie A ; son collecteur est relié
à la base du transistor T3 par une résistance R4. La base du transistor T3 est reliée par une résistance R5 à son émetteur, lui même relié à la borne négative de la pile P. Le collecteur du transistor T3 est relié à la borne négative de la batterie A.
Le circuit de charge I2C comprend en outre une diode Zener Z reliée d'une part a la polarite positive de la pile P
et d'autre part au point commun aux deux resistances R2 et R3.
Le circuit constitue par la resistance Rl, le transistor Tl et ?574 la résistance R2 est donc alimenté à une tension constante correspondant a celle de la diode Zener Z. La valeur de la résistance Rl est choisie de telle maniere que la chute de tension à ses bornes, le transistor Tl étant passant, soit égale à la chute de tension aux bornes de la résistance RE
au faible régime, par ex~,~le de l'ordre de 0,4 volt.
La bobine du relais ~a précité est reliée d'une part à la polarité
positive de la pile P et d'autre part au collecteur d'un transistor T4 de type npn, dont l'emetteur est relié d'une part à la polarité négative de la pile P et d'autre part à sa base par une résistance R24.
Comme cela apparaîtra plus loin, le transistor T4 commande l'enclenchement du relais Ra qui provoque la mise en parallele de la résistance RCR avec RE : la résultante RE+RCR
définit le courant de charge au fort régime.
Le circuit mémoire M comprend schématiquement :
- une résistance de faible valeur Sh mesurant le courant de décharge de la batterie A, - un accumulateur mémoire Vb dont la borne positive est reliée a la borne positive de la batterie A, - des transistors T5 et T6 controlant la charge de l'accumulateur Vb pendant la décharge de la batterie A, - des transistors T7 - T8 - T9 - T10 et Tll de décharge de l'accumulateur Vb.
Les différents éléments du circuit M vont être décrits plus en détail ci-apres.
La résistance Sh connectée à la borne négative de la batterie A est disposée dans le circuit de décharge de cette batterie en série avec l'utilisation 1 connectée entre les-bornes ~ et - du circuit mémoire M. Aux bornes de la résistance Sh est disposé le circuit de charge de l'accumulateur Vb compre-nant une résistance réglable R6 et les deux transistors npn T5et T6, dont les bases sont reliées électriquement. Le collec-teur du transistor T5 est relié à la borne négative de l'accumu-5 ~
ll(}~S74 lateur Vb par l'intermédiaire dlune résistance R22, d'unediode D2 et d'une résistance R23 connectées en série ; son émetteur est relié par la résistance R6 à la borne negative de la pile P.
Le collecteur du transistor T6 est relie d'une part à sa base et d'autre part par une résistance R5 a la borne positive de la batterie A ; son émetteur est relie au point commun a la résistance Sh et a l'utilisation.
Une diode Dl est connectée entre les emetteurs des transistors T5 et T6. Une résistance R8 est connectée entre le pôle positif de la batterie A et l'emetteur du transistor T5. Une résistance R10 est connectée entre le pôle positif de la batterie A et le point commun à la diode D2 et la résistance R22.
Comme on l'a dit plus haut le circuit de decharge de l'accumulateur Vb comprend les transistors T7, T8, T9, Tll de type pnp et le transistor T10 de type npn.
Le transistor T7 a son émetteur relié a la borne positive de l'accumulateur Vb par une résistance R12, et son collecteur relié d'une part a la borne négative de la batterie A par une résistance Rll et d'autre part a la borne négative de l'accumulateur Vb par la résistance R23.
Le transistor T8 a son émetteur relié a la borne positive de l'accumulateur Vb et son collecteur relié a sa base et au collecteur du transistor T10 par une résistance R13, un potentiometre Pl et une resistance R14 en serie. La base du transistor T7 est reliée au point milieu du potentiometre Pl.
Le transistor T9 a sa base reliee d'une part a la borne positive de l'accumulateur Vb par une resistance R15 et d'autre part au collecteur du transistor T10 par une resistance R16 ;
son émetteur est relié a la borne positive de l'accumulateur Vb par desrésistances R18 et R17 en série ; son collecteur est relié au collecteur du transistor T7.
Le transistor Tll a son émetteur relié à la borne positive de la batterie A, sa base reliée d'une part au point commun aux résistances R17 et R18 et d'autre part au collecteur ; du transistor T5 par une résistance Rl9 ; son collecteur est relié d'une part a la base du transistor T10 par une diode D3 et une résistance R20 en série, et d'autre part a la base du transistor T4 par une diode D4 et une résistance R21 en série.
Le transistor T10 a sa base reliée a la borne négative de la batterie A par une résistance R7 et son émetteur relié
directement a cette borne négative.
Le dispositif fonctionne de la manière suivante.
A l'état initial la batterie A pleinement chargée ne débite pas dans l'utilisation, et l'accumulateur Vb est déchargé.
Tant que l'utilisation ne préleve pas de courant -batterie, la chute de tension aux bornes de la résistance Sh est nulle. Le transistor T5 est pratiquement bloqué d'autant plus qu'il est soumis à une polarisation inverse tres faible provenant de R8. Le courant infime débité par le transistor T5 s'écoule dans la résistance R10 sans charger l'accumulateur Vb. Ce dernier étant déchargé, les transistors T8, T9, T10, Tll et T4 sont bloqués. Le circuit consomme un minimum d'éner-gie. La charge de la batterie A est assurée à faible régime par la pile P.
; Quand l'utilisation prélève une pointe de courant, la chute de tension aux bornes de la résistance Sh polarise le transistor T5 et se trouve reportée aux bornes de la résistance R6 qui définit le courant de charge de l'accumulateur Vb. Le transistor T5 conduit et commande la polarisation du transistor Tll qui conduit et polarise les transistors T4 et T10 qui deviennent passants. T4 étant passant, un courant circule 110~574 dans l'enroulement du relais Ra et le contact du relais se ferme, ce qui met RCR en parallèle avec RE. La charge de la batterie A commence au régime fort. Le transistor T10 polarise le transistor T9 qui maintient la commande du transistor Tll, ainsi que le transistor T7 qui -décharge-- l'accumulateur Vb à
courant constant.
A la fin de la pointe de courant, le transistor T5 cesse de charger l'accumulateur Vb qui a emmagasiné une capacité
proportionnelle à celle qui a été prélevée dans la batterie A.
La décharge effective de l'accumulateur Vb commence et les transistors T7, T9, T10, Tll et T4 sont maintenus passants par la tension de l'accumulateur Vb.
A la fin de la décharge de l'accumulateur Vb, sa tension diminue. Quand elle atteint 0,8 V environ, la conduction du transistor T9 n'est plus suffisante pour assurer la conduction du transistor Tll qui cesse de conduire, et provoque le blocage de T10 et T4, et, par suite le blocage de T7 et T9~ Le relais Ra est désexcité et provoque le retour de la charge de la bat- r terie A au faible régime.
L'accumulateur Vb -déconnecté-- du circuit de décharge reçoit alors un faible courant de polarisation dans le sens -charge-- ; ce cburant est limité a quelques ~ A par la résis-tance Rll. L'accumulateur Vb est alors prêt a enregistrer instantanément une prochaine décnarge de la batterie A.
Suivant les valeurs des éléments du circuit et l'ajus-tage de la résistance R6 et du potentiometre Pl, la durée de la charge de la batterie A au fort régime est un temps compris entre 4 et 40 fois la durée de la pointe de courant et le coefficient de surcharge de la batterie est compris entre 1,3 et 1,6.
La capacité de l'accumulateur Vb est choisie suffisante pour enregistrer éventuellement une décharge complete de la Q~574 batterie A.
Les transistors Tl, T6, T8, dont les bases sont reliées aux collecteurs définissent chacun un seuil de tension compensé
- thermiquement.
La figure 2 représente un dispositif analoque, mais ou la charge s'effectue selon deux régimes de tension, avec limitation de courant.
Ce dispositif comprend :
- la batterie de piles P précitée, - la batterie A précédente dont la borne négative est reliée à la borne négative de la pile P, - un circuit de charge V2C a deux régimes de tension, - le circuit mémoire M identique a celui de la figure 1, - le relais Ra et le transistor T4 associé précités.
Le circuit de charge V2C comporte essentiellement les éléments suivants:
- un transistor T31 de type pnp, - transistor T32 de type pnp qui commande un transistor de puissance T33 de type npn,-` 20 - un amplificateur U régulateur de tension, ; - une diode Zener Z2.
L'amplificateur U a une premiere borne d'entrée Ul reliée d'une part a la borne positive de la batterie A par la diode Zener Z2 et d'autre part a la borne négative de la batterie A par une résistance R32 ; une seconde borne d'entrée U2 est reliée au point milieu d'un potentiometre P32 connecté d'une part a la borne positive de la batterie A par une résistance R33 et d'autre part a la borne négative de la batterie A par une résistance R34. La premiere borne d'entrée Ul recoit un signal de tension de référence défini par la diode Zener Z2;
la deuxieme borne d'entrée U2 est portée a un potentiel qui est une fraction de la tension de la batterie A déterminée par _ g _ llO(~S74 le diviseur de tension constitué par la résistance R33, le potentiometre P32 et la résistance R34.
Une résistance R35 est connectée en parallèle sur la résistance R33 par le contact de relais Ra lorsque celui-ci est alimenté à travers le transistor T4, ce qui change le rapport de division dudit diviseur de tension.
Les bornes d'alimentation U3 et U4 de l'amplificateur sont reliees respectivement a la borne positive et a la borne négative de la batterie A.
La borne de sortie U5 est reliée a travers une résis-tance R24 d'une part a la base du transistor T32 et d'autre part au collecteur du transistor T31. Le transistor T31 a son émetteur relié a la borne positive de la pile P et sa base reliée par une résistance R25 a l'émetteur du transistor T32, lui-même relié par une résistance R31 à la borne positive de la pile P.
Le collecteur du transistor T32 est relié a la base du transistor T33 dont l'émetteur est relié a la borne positive de la batterie A et dont le collecteur est relié a l'émetteur du transistor T32.
Comme dans le cas de la figure 1, lorsque la batterie A débite dans l'utilisation, le circuit M commande le transistor T4, ce qui permet l'excitation du relais Ra et la mise en parallele de la résistance R35 sur la résistance R33. Il en résulte une différence de tension entre les bornes Ul et U2 de l'amplificateur U qui commande le transistor T32 qui commande lui-même le transistor T33. Il en résulte un fort régime de charge a tension constante. Le transistor T31 limite l'inten-sité du courant débité par la pile P a travers la résistance R31 dont la tension aux bornes polarise la jonction émetteur-base du transistor T31. Lorsque cette intensité atteint et dépasse une valeur limite prédéterminée le transistor T31 - 9a -~`` llOG574 polarise la base du transistor T32 de façon à réduire le courant débité.
Après décharge complète de l'accumulateur Vb (dans les mêmes conditions que pour l'exemple de la figure 1) la ré-sistance R35 est déconnectée. On obtient un régime permanent de charge sous faible tension régulée.
A titre d'exemple les résistances R33, R34 et R35 et le potentiomètre P32 sont choisis de manière à obtenir en per- ' manencc unc tension ditc de ''battcric flottantc''.
S'il s'agit d'une batterie A d'accumulateurs alcalins, la tension "de batterie flottante'' est de l'ordre de 1,4 volt par accumulateur, et la tension de fort régime est de l'ordre de 1,5 volt.
S'il s'agit d'une batterie A d'accumulateurs au plomb on a respectivement des tensions de l'ordre de 2,2 volts et
Les piles électriques, par exemple des types classiques salins ou alcalins a dépolarisation par l'air, restent actuel-lement des sources primaires peu coûteuses et utilisables en tous lieux.
Ces piles peuvent être économiquement associées a des accumulateurs quand l'utilisation demande des pointes de courant incompatibles avec les caractéristiques des piles seules. De tels systemes sont par exemple décrits dans le brevet américain n. 2.818.543.
Quand les circuits d'utilisation prélevent du courant de maniere répétitive, il est relativement facile de choisir un courant de charge convenable, fourni en permanence par la pile aux accumulateurs de maniere a les maintenir suffisamment chargés, mais sans exagération qui greverait le prix de revient du systeme. L'utilisation d'un dispositif de charge à courant constant présente alors l'avantage d'une bonne précision de 30 l'intervalle de temps séparant les remplacements de piles et --facilite la maintenance.
Par contre, si les fournitures de courant sont aleatoires et comprises entre des limites etandues, il devient impossible de choisir un courant de charge suffisant et en même temps economiquement valable. A titre d'exemple on peut citer le cas suivant:
Un circuit d'utilisation demande 10 ampères pendant 10 à 30 secondes. L'intervalle entre les pointes de 10 A
' est compris entre 30 minutes et 12 heures. La capacité jour-nalière nécessaire est alors comprise entre environ 5 Ah et moins de O,lAh. La charge ~ courant constant n'est alors pas ~conomique.
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Par ailleurs il est connu, entre autres pzr le brevet car;adien n~ 917241, de recharger à un reginJe rapide une batterie d'accumulateurs, la durée de cette charge à régime rapide étant ~ixée par un compteur qui a mis en mémoire la décharge de la batterie d'accumulateur3 ayant pr;écédé cette recharge. Avanta-geusement ce compteur- est constitué par un petit accumulateur mis en charge par la décharge de la batterie d'accumulateurs, et dont la décharge subséquente ~ixe la durée de la recharge de la batterie au ré~ime rapide jusqu'à récupération des ampères - heures déchargés. Le ré~ime de charge est alors réduit au courant d'entratlen, ou bi~n la c~.ar~e peut être interrompue. Ces régimes de ch~arge rapide ou de charge d'entretien peuvent s'appliquer, soit à des charges à courant constank, soit à des charges à tension constante.
Le principe du système est donc de mémoriser la quantité d'électricité ~ournie par les accumulateurs et ensuite de recharger cette quantité en l'affectant d'un ooefficient de surcharee approprié. Cette mémorisation peut être efrectuée à
l'aide de dif~érentes méthodes faisant appel, soit au comptage - décomptage a l'aide de oircuits logiques, soit par une méthode purement analogique dont la précisiorl inférieure est cependant très suffisante pour l'application, et le coût incomparablement plus faible.
Cependant, dans les méthodes .^onnues, la batterie appartient à un dispositif de s^cours qui remplace le réseau en cas de défaillance et la recharge à régime rapide de la batterie d'accumulateurs est provoqu~e par le retour du réseau. Lorsque la source de courant de charge est apte à fournir du courant en permanence, cc qui est le cas par exemple d'une batterie de piles, ou d'un géncrateur nucléaire, il n'est plus possible de se servir de ce signal pour déclencher la recharge rapide.
La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et de ~ournir une méthode de charge qui permet de remettre rapidement la batterie en état de ~ourn-r une nouvelle décharge, sans toute~ois décharger indûment la source primaire de courant.
~ Elle a pour objet un procédé de charqe d'un générateur électrochimi~ue secondaire, alimentan~ par intervalles une utili.^~;t-tion, par une source primaire apte à fournir en permanence ~ .
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du courant él'ectrique, procédé seIon lequel on détecte le début de la mise'en décharge du générateur dans l'utilisation, on met en mémoire la quantité totale d'électricité déchargée par ledit générateur, et on recharge'ce générateur a partir de ladite source primaire des le début de sa mise en décharge et pendant une période en fonction de ladite quantité d'électricité.
De cette maniere,;il est possible de recharger suffisamment rapidement la batterie'd'accumulateurs en utilisa~nt un régime rapide pendant un temps limité par les besoins de la recharge. Le signal de début de la charge rapide peut être le même que ceIui qui déclenche la mémorisation de la décharge.
La charge au premier régime qui est un régime rapide peut être suivie d'une charge a un second régime, dit d'entretien.
Elle peut être purement et simplement interrompue.
La méthbde est applicable que la charge soit effectuée a courant constant ou a tension constante.
L'invention a également pour objet un dispositif de charge faisant application du procédé de charge ci-dessus, dans lequel ledit générateur électrochimique secondaire est une batterie d'accumulateurs, et qui comporte, outre un circuit de charge de ladite batterie d'accumulateurs, un premier moyen pour la mise'en mémoire de la décharge de ladite batterie d'accumula-teurs, et actionnant des seconds moyens de commande dudit circuit de charge, des troisièmes moyens pour détecter la mise en décharge de la batterie vers l"ltilisation et commander des le début de la détection lesdits seconds moyens pour instaurer ledit premier regime de charge.
L'invention s'applique particulierement bien à des dispositifs ou la source primaire est une pile électrique.
L'invention sera mieux comprise a l'aide de la description détaillée ci-après, en relation avec le dessin annexé
dans lequel:
110~574 - la figure 1 représente un dia~ramme de montage d'un dispositif de charge a deux régimes de courant constant, selon l'invention.
- la figure 2 représente un diagramme de montage d'un dispositif de charge ~ deux régimes de tension constante selon l'invention.
Sur la figure 1 on voit notamment:
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- - , -llQ~S74 - une batterie de piles P
- un circuit de charge I2C à deux regimes d'intensité
constante - une batterie d'accumulateurs A
- un circuit mémoire M, qui enregistre le courant et ~
la durée de la décharge de la batterie A et qui provoque la -charge à fort régime pendant un temps proportionnel à la quantité d'électricité fournie par cette batterie.
Le circuit de charge I2C comprend essentiellement :
- une résistance RE, en série entre les polarités positives de la pile P et de la batterie A, qui sert à limiter le courant de charge au faible régime et aux bornes de laquelle peut être connectée en parallèle une résistance RCR de charge au fort régime a l'aide du contact d'un relais Ra.
- deux transistors pnp Tl et T2 dont les bases sont reliées électriquement ; ils constituent l'amplificateur de mesure du courant de charge de la batterie A et commandent un transistor de puissance T3 de type npn.
L'émetteur du transistor Tl est relié par une résistance Rl. à la polarité positive de la pile P ; son collecteur est relié par des résistances en série R2 et R3 à la polarité né-gative de la pile P. La base du transistor Tl est reliée à
son collecteur. L'émetteur du transistor T2 est relié à la polarité positive de la batterie A ; son collecteur est relié
à la base du transistor T3 par une résistance R4. La base du transistor T3 est reliée par une résistance R5 à son émetteur, lui même relié à la borne négative de la pile P. Le collecteur du transistor T3 est relié à la borne négative de la batterie A.
Le circuit de charge I2C comprend en outre une diode Zener Z reliée d'une part a la polarite positive de la pile P
et d'autre part au point commun aux deux resistances R2 et R3.
Le circuit constitue par la resistance Rl, le transistor Tl et ?574 la résistance R2 est donc alimenté à une tension constante correspondant a celle de la diode Zener Z. La valeur de la résistance Rl est choisie de telle maniere que la chute de tension à ses bornes, le transistor Tl étant passant, soit égale à la chute de tension aux bornes de la résistance RE
au faible régime, par ex~,~le de l'ordre de 0,4 volt.
La bobine du relais ~a précité est reliée d'une part à la polarité
positive de la pile P et d'autre part au collecteur d'un transistor T4 de type npn, dont l'emetteur est relié d'une part à la polarité négative de la pile P et d'autre part à sa base par une résistance R24.
Comme cela apparaîtra plus loin, le transistor T4 commande l'enclenchement du relais Ra qui provoque la mise en parallele de la résistance RCR avec RE : la résultante RE+RCR
définit le courant de charge au fort régime.
Le circuit mémoire M comprend schématiquement :
- une résistance de faible valeur Sh mesurant le courant de décharge de la batterie A, - un accumulateur mémoire Vb dont la borne positive est reliée a la borne positive de la batterie A, - des transistors T5 et T6 controlant la charge de l'accumulateur Vb pendant la décharge de la batterie A, - des transistors T7 - T8 - T9 - T10 et Tll de décharge de l'accumulateur Vb.
Les différents éléments du circuit M vont être décrits plus en détail ci-apres.
La résistance Sh connectée à la borne négative de la batterie A est disposée dans le circuit de décharge de cette batterie en série avec l'utilisation 1 connectée entre les-bornes ~ et - du circuit mémoire M. Aux bornes de la résistance Sh est disposé le circuit de charge de l'accumulateur Vb compre-nant une résistance réglable R6 et les deux transistors npn T5et T6, dont les bases sont reliées électriquement. Le collec-teur du transistor T5 est relié à la borne négative de l'accumu-5 ~
ll(}~S74 lateur Vb par l'intermédiaire dlune résistance R22, d'unediode D2 et d'une résistance R23 connectées en série ; son émetteur est relié par la résistance R6 à la borne negative de la pile P.
Le collecteur du transistor T6 est relie d'une part à sa base et d'autre part par une résistance R5 a la borne positive de la batterie A ; son émetteur est relie au point commun a la résistance Sh et a l'utilisation.
Une diode Dl est connectée entre les emetteurs des transistors T5 et T6. Une résistance R8 est connectée entre le pôle positif de la batterie A et l'emetteur du transistor T5. Une résistance R10 est connectée entre le pôle positif de la batterie A et le point commun à la diode D2 et la résistance R22.
Comme on l'a dit plus haut le circuit de decharge de l'accumulateur Vb comprend les transistors T7, T8, T9, Tll de type pnp et le transistor T10 de type npn.
Le transistor T7 a son émetteur relié a la borne positive de l'accumulateur Vb par une résistance R12, et son collecteur relié d'une part a la borne négative de la batterie A par une résistance Rll et d'autre part a la borne négative de l'accumulateur Vb par la résistance R23.
Le transistor T8 a son émetteur relié a la borne positive de l'accumulateur Vb et son collecteur relié a sa base et au collecteur du transistor T10 par une résistance R13, un potentiometre Pl et une resistance R14 en serie. La base du transistor T7 est reliée au point milieu du potentiometre Pl.
Le transistor T9 a sa base reliee d'une part a la borne positive de l'accumulateur Vb par une resistance R15 et d'autre part au collecteur du transistor T10 par une resistance R16 ;
son émetteur est relié a la borne positive de l'accumulateur Vb par desrésistances R18 et R17 en série ; son collecteur est relié au collecteur du transistor T7.
Le transistor Tll a son émetteur relié à la borne positive de la batterie A, sa base reliée d'une part au point commun aux résistances R17 et R18 et d'autre part au collecteur ; du transistor T5 par une résistance Rl9 ; son collecteur est relié d'une part a la base du transistor T10 par une diode D3 et une résistance R20 en série, et d'autre part a la base du transistor T4 par une diode D4 et une résistance R21 en série.
Le transistor T10 a sa base reliée a la borne négative de la batterie A par une résistance R7 et son émetteur relié
directement a cette borne négative.
Le dispositif fonctionne de la manière suivante.
A l'état initial la batterie A pleinement chargée ne débite pas dans l'utilisation, et l'accumulateur Vb est déchargé.
Tant que l'utilisation ne préleve pas de courant -batterie, la chute de tension aux bornes de la résistance Sh est nulle. Le transistor T5 est pratiquement bloqué d'autant plus qu'il est soumis à une polarisation inverse tres faible provenant de R8. Le courant infime débité par le transistor T5 s'écoule dans la résistance R10 sans charger l'accumulateur Vb. Ce dernier étant déchargé, les transistors T8, T9, T10, Tll et T4 sont bloqués. Le circuit consomme un minimum d'éner-gie. La charge de la batterie A est assurée à faible régime par la pile P.
; Quand l'utilisation prélève une pointe de courant, la chute de tension aux bornes de la résistance Sh polarise le transistor T5 et se trouve reportée aux bornes de la résistance R6 qui définit le courant de charge de l'accumulateur Vb. Le transistor T5 conduit et commande la polarisation du transistor Tll qui conduit et polarise les transistors T4 et T10 qui deviennent passants. T4 étant passant, un courant circule 110~574 dans l'enroulement du relais Ra et le contact du relais se ferme, ce qui met RCR en parallèle avec RE. La charge de la batterie A commence au régime fort. Le transistor T10 polarise le transistor T9 qui maintient la commande du transistor Tll, ainsi que le transistor T7 qui -décharge-- l'accumulateur Vb à
courant constant.
A la fin de la pointe de courant, le transistor T5 cesse de charger l'accumulateur Vb qui a emmagasiné une capacité
proportionnelle à celle qui a été prélevée dans la batterie A.
La décharge effective de l'accumulateur Vb commence et les transistors T7, T9, T10, Tll et T4 sont maintenus passants par la tension de l'accumulateur Vb.
A la fin de la décharge de l'accumulateur Vb, sa tension diminue. Quand elle atteint 0,8 V environ, la conduction du transistor T9 n'est plus suffisante pour assurer la conduction du transistor Tll qui cesse de conduire, et provoque le blocage de T10 et T4, et, par suite le blocage de T7 et T9~ Le relais Ra est désexcité et provoque le retour de la charge de la bat- r terie A au faible régime.
L'accumulateur Vb -déconnecté-- du circuit de décharge reçoit alors un faible courant de polarisation dans le sens -charge-- ; ce cburant est limité a quelques ~ A par la résis-tance Rll. L'accumulateur Vb est alors prêt a enregistrer instantanément une prochaine décnarge de la batterie A.
Suivant les valeurs des éléments du circuit et l'ajus-tage de la résistance R6 et du potentiometre Pl, la durée de la charge de la batterie A au fort régime est un temps compris entre 4 et 40 fois la durée de la pointe de courant et le coefficient de surcharge de la batterie est compris entre 1,3 et 1,6.
La capacité de l'accumulateur Vb est choisie suffisante pour enregistrer éventuellement une décharge complete de la Q~574 batterie A.
Les transistors Tl, T6, T8, dont les bases sont reliées aux collecteurs définissent chacun un seuil de tension compensé
- thermiquement.
La figure 2 représente un dispositif analoque, mais ou la charge s'effectue selon deux régimes de tension, avec limitation de courant.
Ce dispositif comprend :
- la batterie de piles P précitée, - la batterie A précédente dont la borne négative est reliée à la borne négative de la pile P, - un circuit de charge V2C a deux régimes de tension, - le circuit mémoire M identique a celui de la figure 1, - le relais Ra et le transistor T4 associé précités.
Le circuit de charge V2C comporte essentiellement les éléments suivants:
- un transistor T31 de type pnp, - transistor T32 de type pnp qui commande un transistor de puissance T33 de type npn,-` 20 - un amplificateur U régulateur de tension, ; - une diode Zener Z2.
L'amplificateur U a une premiere borne d'entrée Ul reliée d'une part a la borne positive de la batterie A par la diode Zener Z2 et d'autre part a la borne négative de la batterie A par une résistance R32 ; une seconde borne d'entrée U2 est reliée au point milieu d'un potentiometre P32 connecté d'une part a la borne positive de la batterie A par une résistance R33 et d'autre part a la borne négative de la batterie A par une résistance R34. La premiere borne d'entrée Ul recoit un signal de tension de référence défini par la diode Zener Z2;
la deuxieme borne d'entrée U2 est portée a un potentiel qui est une fraction de la tension de la batterie A déterminée par _ g _ llO(~S74 le diviseur de tension constitué par la résistance R33, le potentiometre P32 et la résistance R34.
Une résistance R35 est connectée en parallèle sur la résistance R33 par le contact de relais Ra lorsque celui-ci est alimenté à travers le transistor T4, ce qui change le rapport de division dudit diviseur de tension.
Les bornes d'alimentation U3 et U4 de l'amplificateur sont reliees respectivement a la borne positive et a la borne négative de la batterie A.
La borne de sortie U5 est reliée a travers une résis-tance R24 d'une part a la base du transistor T32 et d'autre part au collecteur du transistor T31. Le transistor T31 a son émetteur relié a la borne positive de la pile P et sa base reliée par une résistance R25 a l'émetteur du transistor T32, lui-même relié par une résistance R31 à la borne positive de la pile P.
Le collecteur du transistor T32 est relié a la base du transistor T33 dont l'émetteur est relié a la borne positive de la batterie A et dont le collecteur est relié a l'émetteur du transistor T32.
Comme dans le cas de la figure 1, lorsque la batterie A débite dans l'utilisation, le circuit M commande le transistor T4, ce qui permet l'excitation du relais Ra et la mise en parallele de la résistance R35 sur la résistance R33. Il en résulte une différence de tension entre les bornes Ul et U2 de l'amplificateur U qui commande le transistor T32 qui commande lui-même le transistor T33. Il en résulte un fort régime de charge a tension constante. Le transistor T31 limite l'inten-sité du courant débité par la pile P a travers la résistance R31 dont la tension aux bornes polarise la jonction émetteur-base du transistor T31. Lorsque cette intensité atteint et dépasse une valeur limite prédéterminée le transistor T31 - 9a -~`` llOG574 polarise la base du transistor T32 de façon à réduire le courant débité.
Après décharge complète de l'accumulateur Vb (dans les mêmes conditions que pour l'exemple de la figure 1) la ré-sistance R35 est déconnectée. On obtient un régime permanent de charge sous faible tension régulée.
A titre d'exemple les résistances R33, R34 et R35 et le potentiomètre P32 sont choisis de manière à obtenir en per- ' manencc unc tension ditc de ''battcric flottantc''.
S'il s'agit d'une batterie A d'accumulateurs alcalins, la tension "de batterie flottante'' est de l'ordre de 1,4 volt par accumulateur, et la tension de fort régime est de l'ordre de 1,5 volt.
S'il s'agit d'une batterie A d'accumulateurs au plomb on a respectivement des tensions de l'ordre de 2,2 volts et
2,4 volts. ~
~b-- . . . : , , . : . , .. . . .
. , . . .. , ~ . .. ` . , - , .
.
., ; . , ~ . ,. :
1~0C~574 La pile P est de préférence une pile à dépolarisation par l'air ou une pile nucléaire et présente une tension supérieure d'au moins un volt à celle de la batterie A.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention remplacer certains moyens par tout moyen équivalent.
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1~0C~574 La pile P est de préférence une pile à dépolarisation par l'air ou une pile nucléaire et présente une tension supérieure d'au moins un volt à celle de la batterie A.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention remplacer certains moyens par tout moyen équivalent.
Claims (10)
1. Procédé de charge d'un générateur électro-chimique secondaire, alimentant par intervalles une utilisation, par une source primaire apte à fournir en permanence du courant électrique, procédé selon lequel on détecte le début de la mise en décharge du générateur dans l'utilisation, on met en mémoire la quantité totale d'électricité déchargée par ledit générateur, et on recharge ce générateur à partir de ladite source primaire dès le début de sa mise en décharge et pendant une période en fonction de ladite quantité d'électricité.
2. Procédé de charge selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on recharge ledit générateur à
un premier régime de charge, puis à un second régime plus faible que le premier.
un premier régime de charge, puis à un second régime plus faible que le premier.
3. Procédé de charge selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la charge s'effectue à courant constant.
4. Procédé de charge selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la charge s'effectue à tension constante.
5. Dispositif de charge d'un générateur électro-chimique secondaire, alimentant par intervalles une utilisation, par un source primaire apte à fournir en permanence du courant électrique, dispositif comprenant des moyens pour détecter le début de la mise en décharge du générateur dans l'utilisation, des moyens pour mettre en mémoire la quantité totale d'électricité
déchargée par ledit générateur, et des moyens pour recharger ce générateur à partir de ladite source primaire dès le début de sa mise en décharge et pendant une période en fonction de ladite quantité d'électricité.
déchargée par ledit générateur, et des moyens pour recharger ce générateur à partir de ladite source primaire dès le début de sa mise en décharge et pendant une période en fonction de ladite quantité d'électricité.
6. Dispositif de charge selon la revendication 5, caractérisé par le fait que ledit générateur électrochimique secondaire est une batterie d'accumulateurs, et qu'il comporte un circuit de charge de ladite batterie d'accumulateurs, les moyens de mise en mémoire actionnant des moyens de commande dudit circuit de charge, des moyens de détection commandant des le début de la détection lesdits moyens de commande pour instaurer un premier régime de charge.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé
par le fait que ladite source primaire est une pile électrique.
par le fait que ladite source primaire est une pile électrique.
8. Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractérisé par le fait que lesdits moyens de mise en mémoire comprennent un accumulateur électrique de faible capacité, complé-té par un circuit de décharge et un circuit de charge actionné
par lesdits moyens de détection.
par lesdits moyens de détection.
9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé
par le fait que lesdits moyens de commande comportent un interrupteur mettant hors ou en service une première résistance en parallèle avec une seconde résistance dudit circuit de charge de la batterie d'accumulateurs.
par le fait que lesdits moyens de commande comportent un interrupteur mettant hors ou en service une première résistance en parallèle avec une seconde résistance dudit circuit de charge de la batterie d'accumulateurs.
10. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé
par le fait que lesdits moyens de détection consistent en une troisième résistance de faible valeur disposée entre la batterie d'accumulateurs et l'utilisation complétée par un circuit détec-tant la tension aux bornes de ladite troisième résistance.
par le fait que lesdits moyens de détection consistent en une troisième résistance de faible valeur disposée entre la batterie d'accumulateurs et l'utilisation complétée par un circuit détec-tant la tension aux bornes de ladite troisième résistance.
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