CA1271519A - Chargeur de batterie d'accumulateurs - Google Patents
Chargeur de batterie d'accumulateursInfo
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- CA1271519A CA1271519A CA000520475A CA520475A CA1271519A CA 1271519 A CA1271519 A CA 1271519A CA 000520475 A CA000520475 A CA 000520475A CA 520475 A CA520475 A CA 520475A CA 1271519 A CA1271519 A CA 1271519A
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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
- H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
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- H—ELECTRICITY
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- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
- H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
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Abstract
CHARGEUR DE BATTERIE D'ACCUMULATEURS Les batteries d'accumulateurs sont des sources d'énergie électrique rechargeables, et leur rendement ainsi que leur durabilité dépendent de la façon dont elles sont rechargées par un chargeur. Dans la présente invention, le chargeur de batterie d'accumulateurs est muni d'un contrôle du courant de charge et d'une surveillance de l'état de charge, ce qui permet d'obtenir un régime de charge optimal et d'assurer une quantité d'énergie emmagasinée maximale. Le chargeur de batterie contrôle entièrement l'intensité du courant de charge en fonction de l'état de charge de la batterie du début à la fin. Le chargeur de la présente invention se distingue des autres chargeurs avec une nette augmentation du rendement de la batterie jusqu'à 15 %; une plus grande durabilité de la batterie; une plus grande maniabilité à cause de son poids et son volume, soit 3 - 4 fois plus petits que les chargeurs actuels de la même puissance; ainsi qu'une indication visuelle de l'état de charge de la batterie au cours de la recharge de la batterie ou de sa décharge.
Description
~7~L5~3 La présente invention se rapporte à un chargeur de batterie d'accumulateurs.
Il est d'usage courant dans le cas des batteries de tractlon électrique d'etre rechargées quotidiennement, souvent pendant la nuit, de façon à etre pretes pour le lendemain. Donc~ cette recharge doit se faire assez rapidement~ avec une granc1e efficacité et une protection maximale des batteries d'une surchargeJ autrement dit le chargeur doit assurer d'une fa~on adéquate pour chaque batterie, n'importe son niveau d'énergie non consommée, une recharge à 100 %, sans aller plus loin de manière a éviter une surcharge de la batte-rie. Les chargeurs existants assurent habituellement cette recharge sur la base d'un nombre d'heures fixées par l'opérateur, selon son estimation personnelle de l'état de charge de la batterie. Comme cette estimation est toujours approximatlve, soit que la batterie reste non rechargée au maximum, soit surchargée, ce qui la détruit peu à peu.
Le chargeur décrit dans la présente invention est consu de Eac~on à répondre aux hesoins réels de chargement de la batterie d'accumula-teurs. Il utilise un bloc d'alimentation à découpage dont le fonc-tionnement est base sur la modulation en largeur d'impulsions (P W~), bloc d'alimentation muni d'une boucle de contrôle du courant de charge et d'un circuit de suivi de l'état de charge de la batterie.
La meilleure fa~on d'emmagasiner le maximum d'énergie dans une batterie est de contrôler l'intensité du courant de charge du début à
la fin.
Au début de la recharge, cette intensité est plus élevée et cela afin que la batterie puisse emmagasiner le plus vite possible une plus grande quantité d'énergie (70 - ~0 % de sa capacité). Par la sulte, l'intensité du courant de charge est abaissée et contrôlée jusqu'à la fin de la charge, de manière à ce que l'énergie emmagasi-née dans la batterie soit au maximum récupérable. Lorsque la batterie d'accumulateurs est chargée à I00 %, le chargeur s'arrête automati quement et cela pour la protéger d'une surcharge qui aurait causé la destruction progressive de la batterie au cours de ses recharges.
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Il est d'usage courant dans le cas des batteries de tractlon électrique d'etre rechargées quotidiennement, souvent pendant la nuit, de façon à etre pretes pour le lendemain. Donc~ cette recharge doit se faire assez rapidement~ avec une granc1e efficacité et une protection maximale des batteries d'une surchargeJ autrement dit le chargeur doit assurer d'une fa~on adéquate pour chaque batterie, n'importe son niveau d'énergie non consommée, une recharge à 100 %, sans aller plus loin de manière a éviter une surcharge de la batte-rie. Les chargeurs existants assurent habituellement cette recharge sur la base d'un nombre d'heures fixées par l'opérateur, selon son estimation personnelle de l'état de charge de la batterie. Comme cette estimation est toujours approximatlve, soit que la batterie reste non rechargée au maximum, soit surchargée, ce qui la détruit peu à peu.
Le chargeur décrit dans la présente invention est consu de Eac~on à répondre aux hesoins réels de chargement de la batterie d'accumula-teurs. Il utilise un bloc d'alimentation à découpage dont le fonc-tionnement est base sur la modulation en largeur d'impulsions (P W~), bloc d'alimentation muni d'une boucle de contrôle du courant de charge et d'un circuit de suivi de l'état de charge de la batterie.
La meilleure fa~on d'emmagasiner le maximum d'énergie dans une batterie est de contrôler l'intensité du courant de charge du début à
la fin.
Au début de la recharge, cette intensité est plus élevée et cela afin que la batterie puisse emmagasiner le plus vite possible une plus grande quantité d'énergie (70 - ~0 % de sa capacité). Par la sulte, l'intensité du courant de charge est abaissée et contrôlée jusqu'à la fin de la charge, de manière à ce que l'énergie emmagasi-née dans la batterie soit au maximum récupérable. Lorsque la batterie d'accumulateurs est chargée à I00 %, le chargeur s'arrête automati quement et cela pour la protéger d'une surcharge qui aurait causé la destruction progressive de la batterie au cours de ses recharges.
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- 2.1 -Le schéma que j'ai concu m'a permis de réduire le volume et le poids de ce chargeur de 3 à 4 fois par rapport aux chargeurs ex:Ls-tants de même puissance, ce qul permet de l'installer sur les moyens de transport de traction électrique et d'utillser son système d'in-dication visuelle de l'état de charge de .la batterie qui indiqueraiten parmanence cet état.
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7~
- 2.2 -Brève description des dessins L'invention va être precisée sur les dessins ci-~oints comme suit:
- La figure I représente un schéma synoptique de chargeur d'une batterie, selon l'invention. I.es acheminements des informations 1, 2 et 3 réalisées dans le schéma aux figures 2 et 2 A sont données avec des lignes pleines. Les acheminements des informations 1, 2 et
.
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7~
- 2.2 -Brève description des dessins L'invention va être precisée sur les dessins ci-~oints comme suit:
- La figure I représente un schéma synoptique de chargeur d'une batterie, selon l'invention. I.es acheminements des informations 1, 2 et 3 réalisées dans le schéma aux figures 2 et 2 A sont données avec des lignes pleines. Les acheminements des informations 1, 2 et
3 réalisés dans le schéma à la figure 3 sont donnés avec les lignes pointillées.
- Les figures 2 et 2 A représentent l'ensemble du schéma électrique de l'invention qui a été réalisée (courant de charge 10 A et ten-sion de la batterle 12 V). Cet exempla de réall6atlon est donné àtitre illustratif et non limitatif. Pour la lecture aisée de ce schéma, il faudra rapprocher les figures 2 ee 2 A et aire co~ncl-der les lettres B1 et B2.
- La figure 3 représente une autre manière d'élaboration et de trans mission des informations 2 et 3.
- La figure 4 représente la relation entre le courant de charge 1~ et la tension V0 sur les bornes de la batterie pendant la charge et la décharge.
- La figure 5 représente le courant et la eension sur les bornes du chargeur en cas de court-circuit sur sa sortie.
Description du schéma synoptique.
La figure I représente un schéma synoptique de chargeur d'une batterie d'accumulateur, selon l'invention.
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Le chargeur contient:
- un redresseur et un filtre du courant du secteur - un groupe de ~ransistors de commutatlon - un transformateur de puissance - un redresseur et un filtre de tension seconclaire - un circuit de commande - une boucle de controle de courant de charge - un circuit de suivi de l'état de charge d'une batterie La tension de secteur est redressée par un pont des diodes. La tension redressée est filtrée par un condensateur électrochimique de haute tension.
Le transformateur de puissance joue un double rôle. D'une part, procurer l'isolement électrique entre la partie primaire, reliée directement au secteur et la partie secondaire reliée directement à
la batterie et d'autre part, d'abalsser La tenslon appllquée aux transistors de commutatlon.
La tension secondaire est redressée par des diodes et ftltrée par une inductance en série de la sor~ie et un condensateur en paral-lèle de la sortie.
20Le circuit de commande est réalisé autour d'un clrcuit régula-teur avec modulation en largeur d'impulsions (Pulse width - modula-ted). Le circuit de commanae produit les signaux pour attaquer les bases des transistors de commutation. Ces signaux rendent le transis-tor de commutation alternativement conducteur ou isolant. Ces signaux sont modulés en largeur de telle fason que le courant de sortie ; (courant de charge) reste constant. Ce circuit effectue une commande à fréquence constante et à temps de conduction modulé, ce qui revient à réaliser un mcdulateur d'impulsions en largeur. Celui ci est repré-senté sur la figure I. Le signal de boucle de contrôle est appliqué à
l'entrée AA de circuit de commande (l'entrée d'amplificateur d'er-reur) et il est comparé avec la tension de référence. Le signal d'erreur de sortie de l'amplificateur d'erreur est appliqué à une des entrées du comparateur P W M, tandis qu'à l'autre entrée est appli-:
quée la tension cl'un osclllateur interne, dents de scie, dont la fréquence est Eixée. ~es signaux moclulés en largeur sont élaborés de la sortie de comparatet~r P W M en passant par des portes logiques et des amplificateurs.
Les impulsions aux sorties du circuit régultteur P W M sont élaborées de la facon suivante: si le courant de charge dilllinue, la tension à l'entrée inverseuse d'amplificateur d'erreur diminue égale-ment; à la sortie, le signal d'erreur augmente; les impuls1ons clUX
sorties du circuit intégré P W M deviennent plus larges; le temps de conduction des transiseors de commutation est plus long et enfin le courant de charge augmente en atteignant une valeurs déterminée préalablement.
Le circuit de commande reçoit des signaux contenant les informa-tions suivantes:
- Information 1: sur la valeur du courant de charge de la batterie.
d'accumulateurs. Le controle du courant de charge est réalisé à
partir de cette information dans le but de le maintenir cons-tant. ~a houcle de controle du courant de charge produit une tension proportionnelle au courant de charge. Cette tension, porteuse de l'information 1 est Ln~ectée à l'entrée AA du cir-cuit de commande, plus exactement à l'entrée inverseuse d'ampli-ficateur de circuit régulateur P ~ M.
- Information 2: sur l'état de charge de la batterie d'accumula-teurs. Cette information détermine le régime de la charge nor-male - dès le début de la charge jusqu'à un chargement représen-tant 80 % environ de la capacité de la batterie.
Finition de la charge - d'un courant plus faible jusqu'à un chargement à 100 %.
Courant d'entretien (tricle charge) - d'un courant très faible.
Ce courant permet de compenser les pertes dans la batterie après le chargement à 100 %.
Le circuit de suivi de l'état de charge produit une tension à
deux niveaux:
.
~a~7~L5`~'~'3 Niveau zéro pour fixer la grandeur du courant de charge pendant la charge normale.
Niveau 1 pour fi~er la grandeur du courant de charge pendant la finition de charge; ou bien courant d'entretien.
Le signal portant l'information 2 est injecté à l'entrée B B de la boucle de contrôle du courant de charge. Sa Eonction est de fixer la grandeur de la tension proportionnelle au courant de charge, de tslle ~a~on qu'il fixe la grandeur du courant de la charge en fonction de la période de charge:
Charge normale - courant 5 - 1l d'ampères - heures de la batte-rie.
Finition de charge - courant 20 ~ 40 d'ampères - heures de la ba-tterie.
Courant d'entretien - courant -300 - 1OOO d'ampères - heures de la batterie.
- Information 3: sur la nécessité d'avoir un courant de charge non __________ nul, autrement dit lorsque:
* Les pôles de la batterie sont correctement branchés;
* Et la tension de la batterie correspond a la tenslon du char-geur;
* Et ta batterie n'est pas encore chargée à 100 %;
* Et il n'y a pas de court-circuit sur la sortie du chargeur.
Si l'ensemble des quatre conditions sont satisfaites, le char-geur commence à fonctionner.
L'in~ormation 3 autorise ou non l'application des impulsions modulées en largeur qui viennent du circuie de commande a l'en-trée de chaque transistor de commutation.
* Sortie autorisée - le transistor de commutation reçoit les impulsions et passe alternatlvement de l'état de conduction à
l'état ae blocage. Le courant de charge alimente la batterle d'accumulateurs.
* Sortie non autorisée - le transistor de commutation ne re~oit pas les impulsions. Tous les transistors sont bloqués constam-; ment et le courant de charge est égal à zéro.
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7~
Le circuit de suivi de l'état de charge produit un signal à deux niveaux:
Niveau haut - sortie autorisée Niveau bas - I~sortie non autorisée Le signal portant ]9information 3 est injecté à l'entrée B A du circuit de commande, plus exactement en parallèle à la sortie cle l'ampli~icateur d'erreur de circuit intégré P W M. La transmis-sion de signal portant l'information 3 est réalisée par l'inter-médiaire d'un optocoupleur.
Description d'une réalisation du chargeur, selon l'invention ______ ______________________________ _ _____________________ Un exemple d'application de l'invention est décrit ci-après, en référence aux figures 2 et 2 A. C'est un chargeur de 12 V, et de courant de charge de lO A.
La tension de secteur est redressée par un pont des diodes D12, montés en doubleur de tension. La tension redressée et filtrée par les condensateurs C6 et C7, est appliquée sur le pr:Lmalre de trans-formateur T I par l'intermédiaire des deux transistors - MOS - FET Q1 et Q2-Le clrcult de commande comprend un circuit intégre P W M (Pulse ~id~h - modulated).
L'alimentation de circuit intégré C 14 est réalisée à partir de la tension sur les bornes de condensateur C7. ~ l'aide d'un diviseur ` de tension R31, R32, le condensateur C4 et la zener D13, la tension de 12 V est appliquée aux pins 13 et 15 de C I4. Le courant de cette source est suffisant au premier moment pour que les oscillations dans C I4 commencent. Dès que les impulsions attaquent le~ transistors de commutation Q1 et Q2' une tension alternative est apparue sur 12s bornes d'enroulement tertiaire du transformateur Trl ~pin 1 et 2).
Après le redressement et le filtrage de cette tension par D7 et C5, la tension s'ajoute aux bornes de zener D13, respectivement à l'en-trée de C I4. De telle fason les besoins de courant continu de cir-cuit de commande sont satisfaits par les deux sources, ce qui amé-liore le rendement du chargeur.
' La fréquence d'oscillation est programmée à l'aide de deux composants extérieurs au circuit: la résistance R37 et le condensa-teur Cg. Dans ce cas particulier, la fréquence d'oscillation est de 80 KH. Une tension de référence, produite à l'intérieur de C 1~, est appliquée à l'entrée non inverseuse (pin 2) de l'amplificateur d'er-reur. La tension de boucle de contrôle du courant de charge est appliquée à l'entrée inverseuse (pin 1) de l'amplif:icateur d'erreur.
Cette tension porte l'information I - proportionnelle à la valeur du courant de charge.
Le primaire de transformateur de courant T 3, inséré dans le secondaire de transformateur T 1 est traversée par une part de cou-rant de charge. La tension apparue sur les bornes de l'enroulement secondaire de T 3 est proportionnelle à la valeur du courant de charge. Redressée et filtrée par Dlo, R39, R~o et CII, la tension porteuse de l'information I, est appliquée à l'entrée inverseuse d'amplificateur d'erreur.
Le circuit intégré de ~ W M fonctionne selon l'exp:Lication donnée plus haut. Les impulsions modulées en largeur à fréquence fixée, se manifestent à la sortie cle C I4 - pins II et I~. Ces Impul-sions par l'intermédiaire du transformateur T 2 attaquent alternati-vement les gates des transistors Ql et Q2. De telle fason~ le courant du primaire du transformateur T 1 devient alternatif:
- Premier temps - transistor Ql conduit, Q2 bloqué: pôle positif de condensateur C6; drain - source de Ql; condensateur C14;
primaire de transformateur T 1 (pin 4 - pin 3); p~ole négatif du condensateur C6.
- Deuxième temps - transistor Q1 bloqué, Q2 conduit: pôle positif de condensateur C7; primaire de transformateur T 1 (pin 3 - pin
- Les figures 2 et 2 A représentent l'ensemble du schéma électrique de l'invention qui a été réalisée (courant de charge 10 A et ten-sion de la batterle 12 V). Cet exempla de réall6atlon est donné àtitre illustratif et non limitatif. Pour la lecture aisée de ce schéma, il faudra rapprocher les figures 2 ee 2 A et aire co~ncl-der les lettres B1 et B2.
- La figure 3 représente une autre manière d'élaboration et de trans mission des informations 2 et 3.
- La figure 4 représente la relation entre le courant de charge 1~ et la tension V0 sur les bornes de la batterie pendant la charge et la décharge.
- La figure 5 représente le courant et la eension sur les bornes du chargeur en cas de court-circuit sur sa sortie.
Description du schéma synoptique.
La figure I représente un schéma synoptique de chargeur d'une batterie d'accumulateur, selon l'invention.
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Le chargeur contient:
- un redresseur et un filtre du courant du secteur - un groupe de ~ransistors de commutatlon - un transformateur de puissance - un redresseur et un filtre de tension seconclaire - un circuit de commande - une boucle de controle de courant de charge - un circuit de suivi de l'état de charge d'une batterie La tension de secteur est redressée par un pont des diodes. La tension redressée est filtrée par un condensateur électrochimique de haute tension.
Le transformateur de puissance joue un double rôle. D'une part, procurer l'isolement électrique entre la partie primaire, reliée directement au secteur et la partie secondaire reliée directement à
la batterie et d'autre part, d'abalsser La tenslon appllquée aux transistors de commutatlon.
La tension secondaire est redressée par des diodes et ftltrée par une inductance en série de la sor~ie et un condensateur en paral-lèle de la sortie.
20Le circuit de commande est réalisé autour d'un clrcuit régula-teur avec modulation en largeur d'impulsions (Pulse width - modula-ted). Le circuit de commanae produit les signaux pour attaquer les bases des transistors de commutation. Ces signaux rendent le transis-tor de commutation alternativement conducteur ou isolant. Ces signaux sont modulés en largeur de telle fason que le courant de sortie ; (courant de charge) reste constant. Ce circuit effectue une commande à fréquence constante et à temps de conduction modulé, ce qui revient à réaliser un mcdulateur d'impulsions en largeur. Celui ci est repré-senté sur la figure I. Le signal de boucle de contrôle est appliqué à
l'entrée AA de circuit de commande (l'entrée d'amplificateur d'er-reur) et il est comparé avec la tension de référence. Le signal d'erreur de sortie de l'amplificateur d'erreur est appliqué à une des entrées du comparateur P W M, tandis qu'à l'autre entrée est appli-:
quée la tension cl'un osclllateur interne, dents de scie, dont la fréquence est Eixée. ~es signaux moclulés en largeur sont élaborés de la sortie de comparatet~r P W M en passant par des portes logiques et des amplificateurs.
Les impulsions aux sorties du circuit régultteur P W M sont élaborées de la facon suivante: si le courant de charge dilllinue, la tension à l'entrée inverseuse d'amplificateur d'erreur diminue égale-ment; à la sortie, le signal d'erreur augmente; les impuls1ons clUX
sorties du circuit intégré P W M deviennent plus larges; le temps de conduction des transiseors de commutation est plus long et enfin le courant de charge augmente en atteignant une valeurs déterminée préalablement.
Le circuit de commande reçoit des signaux contenant les informa-tions suivantes:
- Information 1: sur la valeur du courant de charge de la batterie.
d'accumulateurs. Le controle du courant de charge est réalisé à
partir de cette information dans le but de le maintenir cons-tant. ~a houcle de controle du courant de charge produit une tension proportionnelle au courant de charge. Cette tension, porteuse de l'information 1 est Ln~ectée à l'entrée AA du cir-cuit de commande, plus exactement à l'entrée inverseuse d'ampli-ficateur de circuit régulateur P ~ M.
- Information 2: sur l'état de charge de la batterie d'accumula-teurs. Cette information détermine le régime de la charge nor-male - dès le début de la charge jusqu'à un chargement représen-tant 80 % environ de la capacité de la batterie.
Finition de la charge - d'un courant plus faible jusqu'à un chargement à 100 %.
Courant d'entretien (tricle charge) - d'un courant très faible.
Ce courant permet de compenser les pertes dans la batterie après le chargement à 100 %.
Le circuit de suivi de l'état de charge produit une tension à
deux niveaux:
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~a~7~L5`~'~'3 Niveau zéro pour fixer la grandeur du courant de charge pendant la charge normale.
Niveau 1 pour fi~er la grandeur du courant de charge pendant la finition de charge; ou bien courant d'entretien.
Le signal portant l'information 2 est injecté à l'entrée B B de la boucle de contrôle du courant de charge. Sa Eonction est de fixer la grandeur de la tension proportionnelle au courant de charge, de tslle ~a~on qu'il fixe la grandeur du courant de la charge en fonction de la période de charge:
Charge normale - courant 5 - 1l d'ampères - heures de la batte-rie.
Finition de charge - courant 20 ~ 40 d'ampères - heures de la ba-tterie.
Courant d'entretien - courant -300 - 1OOO d'ampères - heures de la batterie.
- Information 3: sur la nécessité d'avoir un courant de charge non __________ nul, autrement dit lorsque:
* Les pôles de la batterie sont correctement branchés;
* Et la tension de la batterie correspond a la tenslon du char-geur;
* Et ta batterie n'est pas encore chargée à 100 %;
* Et il n'y a pas de court-circuit sur la sortie du chargeur.
Si l'ensemble des quatre conditions sont satisfaites, le char-geur commence à fonctionner.
L'in~ormation 3 autorise ou non l'application des impulsions modulées en largeur qui viennent du circuie de commande a l'en-trée de chaque transistor de commutation.
* Sortie autorisée - le transistor de commutation reçoit les impulsions et passe alternatlvement de l'état de conduction à
l'état ae blocage. Le courant de charge alimente la batterle d'accumulateurs.
* Sortie non autorisée - le transistor de commutation ne re~oit pas les impulsions. Tous les transistors sont bloqués constam-; ment et le courant de charge est égal à zéro.
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7~
Le circuit de suivi de l'état de charge produit un signal à deux niveaux:
Niveau haut - sortie autorisée Niveau bas - I~sortie non autorisée Le signal portant ]9information 3 est injecté à l'entrée B A du circuit de commande, plus exactement en parallèle à la sortie cle l'ampli~icateur d'erreur de circuit intégré P W M. La transmis-sion de signal portant l'information 3 est réalisée par l'inter-médiaire d'un optocoupleur.
Description d'une réalisation du chargeur, selon l'invention ______ ______________________________ _ _____________________ Un exemple d'application de l'invention est décrit ci-après, en référence aux figures 2 et 2 A. C'est un chargeur de 12 V, et de courant de charge de lO A.
La tension de secteur est redressée par un pont des diodes D12, montés en doubleur de tension. La tension redressée et filtrée par les condensateurs C6 et C7, est appliquée sur le pr:Lmalre de trans-formateur T I par l'intermédiaire des deux transistors - MOS - FET Q1 et Q2-Le clrcult de commande comprend un circuit intégre P W M (Pulse ~id~h - modulated).
L'alimentation de circuit intégré C 14 est réalisée à partir de la tension sur les bornes de condensateur C7. ~ l'aide d'un diviseur ` de tension R31, R32, le condensateur C4 et la zener D13, la tension de 12 V est appliquée aux pins 13 et 15 de C I4. Le courant de cette source est suffisant au premier moment pour que les oscillations dans C I4 commencent. Dès que les impulsions attaquent le~ transistors de commutation Q1 et Q2' une tension alternative est apparue sur 12s bornes d'enroulement tertiaire du transformateur Trl ~pin 1 et 2).
Après le redressement et le filtrage de cette tension par D7 et C5, la tension s'ajoute aux bornes de zener D13, respectivement à l'en-trée de C I4. De telle fason les besoins de courant continu de cir-cuit de commande sont satisfaits par les deux sources, ce qui amé-liore le rendement du chargeur.
' La fréquence d'oscillation est programmée à l'aide de deux composants extérieurs au circuit: la résistance R37 et le condensa-teur Cg. Dans ce cas particulier, la fréquence d'oscillation est de 80 KH. Une tension de référence, produite à l'intérieur de C 1~, est appliquée à l'entrée non inverseuse (pin 2) de l'amplificateur d'er-reur. La tension de boucle de contrôle du courant de charge est appliquée à l'entrée inverseuse (pin 1) de l'amplif:icateur d'erreur.
Cette tension porte l'information I - proportionnelle à la valeur du courant de charge.
Le primaire de transformateur de courant T 3, inséré dans le secondaire de transformateur T 1 est traversée par une part de cou-rant de charge. La tension apparue sur les bornes de l'enroulement secondaire de T 3 est proportionnelle à la valeur du courant de charge. Redressée et filtrée par Dlo, R39, R~o et CII, la tension porteuse de l'information I, est appliquée à l'entrée inverseuse d'amplificateur d'erreur.
Le circuit intégré de ~ W M fonctionne selon l'exp:Lication donnée plus haut. Les impulsions modulées en largeur à fréquence fixée, se manifestent à la sortie cle C I4 - pins II et I~. Ces Impul-sions par l'intermédiaire du transformateur T 2 attaquent alternati-vement les gates des transistors Ql et Q2. De telle fason~ le courant du primaire du transformateur T 1 devient alternatif:
- Premier temps - transistor Ql conduit, Q2 bloqué: pôle positif de condensateur C6; drain - source de Ql; condensateur C14;
primaire de transformateur T 1 (pin 4 - pin 3); p~ole négatif du condensateur C6.
- Deuxième temps - transistor Q1 bloqué, Q2 conduit: pôle positif de condensateur C7; primaire de transformateur T 1 (pin 3 - pin
4 - changement de sens de courant); condensateur C14; drain -source de transistor Q2; pôle négatif du condensateur C7.
La tension secondaire du transformateur T 1 redressée par les diodes D11, ensuite filtrée par l'inductance LI et le condensateur C18 est la source de courant de charge pour la batterie branchée aux , .
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bornes de sortie du charge-lr.
I~n deuxième redresseur D19 est connecté au secondaire de trans-formateur T 1 Ce courant alimente une LED -D 20 - indicateur de la acharge en marche)).
Le circuit de suivi de l'état de charge est constitue de:
- un diviseur de la tension prélevée des bornes de la batterie;
- un régulateur - source cle tension stabilisée;
- quatre diviseurs de tens:Lon avec lesquels, à partir de la ten-sion stabilisée, sont elaborées les tensions de référence qul déterminent les seuils des di~férentes comparateurs;
- qu~tre amplificateurs opérationnels montés en comparateurs;
- deux portes logiques OU - exclusif (XOR);
- un optocoupleur qui transmettra l'information 3;
- un relais qui transmettra l'information 2.
Les deux derniers composants dolvent assurer l'isolatiorl élec-trique entre les circuits d'entrée et de sortie.
La tension de la batterie, par l'intermédiaire d'ltn diviseur de tension Rl - R2, est appliquée aux entrées inverseuses des compara-teurs. Des tensions de reférence sont appli~uées aux entrées rlon inverseuses des comparateurs. Chaque comparateur détecte un seuil de tension de la batterie, qui caractérise l'état de sa charge. La tension de référence, élaborée à partir d'une tension stabilisée, par l'intermédiaire d'un diviseur de tension est le seuil de tension à
détecter et elle est déterminante pour le changement des niveaux à la sortie du comparateur.
- Le seuil de tension du comparateur Al, correspond à la valeur minimale possible de la tension de la batterie.
- Le seuil de tension du comparateur A2, correspond a la valeur de la tension de la batterie chargée a environ 80 % de sa capacité.
- Le seuil de tension du comparateur A3 correspond à la valeur de 7~
~ ~
la tension de la batterie c~argée à I00 %.
Les sorties des comparateurs son~ connectées aux entrées des portes logiques Pl et P2. Les portes Pl et P2 sont de type OU -exclusif (X0~). Elles se caractérisent par un haut niveau à l~ sortie au cas où aux entrees il y aurait deux niveaux différents: un haut et un bas.
~ laboration de la tension porteuse de l'information 3: lorsque la batterie de 12 V est branchée correctement aux bornes du chargeur, sa tension est située au-dessus du seuil de tension du comparateur AI
et au-dessous du seuil de tension du comparateur A3. Aux entrées de la porte logique Pl, il y a deux niveaux différents: un bas, venant du comparateur Al et un haut, venant du comparaeeur A3. a la sortie de Pl, il y aura un niveau haut, un courant va traverser la photo-dioae de l'optocoupleur, qui est en série avec la sortie de la porte Pl. De cette fa~on est élaborée la tension avec l'informatLon 3: haut niveau - sortie de circuit de commande autorisé~N. r~a tens:Lon est envoyée vers le circuit intégré C I4 pin 9, compensation a l'entrée du comparateur P W M. I.es impulslons à la sortie du circuit intégré
attaquent les transIstors de commutation et le secondaire du trans-formateur T 1 débite le courant de charge pour la batterie. Cetteinformation sera envoyée jusqu'au moment où la tension de la batterie atteint le seuil du comparateur A3. Aux entrées de la porte logique Pl, il y a deux niveaux hauts, à la sortie de Pl, il y aura un niveau bas. Le courant qui traverse la photodiode de 1 t optocoupleur est annulé. De cette fason est élaborée et envoyée la tension porteuse de l'information 3 - bas niveau - asOrtie du circuit de commande non autorisée)). La charge de la batterie est arretée.
~ laboration de la tension porteuse de l'information 2: lorsque la batterie n'est pas encore chargée à environ 80 % de sa pleine - 30 capacité, sa tension est située au-dessous des seuils de tension des comparateurs A2 et A3. Aux entrées de la porte logique P2, il y a deux niveaux hauts. a la sortie de P2, il y aura un niveau bas ee le ; relais dans son circuit n'est pas actionné.
~7:~5~
De cette façorl est élaborée la tension porteuse de l'lnformation Z:
niveau ~ero pour fixer la grandeur du courant de charge pendant la charge normale. Le contact rl de relais RL fait court-clrcuit à une résistance R40 et seule la résistance ~39 détermine la grandeur du signal de contre-réaction9 de fa~on à ce que le courant de charge soit fixé à 10 A. Cette information sera envoyée jusqu'au moment où
la tension de la batterie ait atteint le seuil du co~parateur A2. Aux entrées de la porte logique P2, il y a un niveau haut; à la sortie de P2, il y aura un niveau haut, le relais dans son circuit est actionné
et ouvre son contact rl; la résistance ~40 n'est pas court-circuitée.
La grandeur de la tension vers l'entrée cl'amplificateur d'erreur du circuit intégré P W M est changée et, par conséquent, le courant de charge diminué à 2 A - courant de finition.
De cette façon est élaborée et envoyée la tension porteuse de l'-Ln~ormation 2- niveau 1 pour ~ixer la nouvelle grandeur du courant pendant la finition de la charge.
Une autre manière d'élaboration et cle transmis.sion cles LnEorrnl-tions 2 et 3 est présentée à la figure 3~
Les deux informations 2 et 3, produites par le circuit de suivl de l'etat de charge de la batterie sont vehiculées et introduites ensemble vers l'entrée BA du circuit de commande.
Le seuil du comparateur Al (correspond a la tension minimale d'une batterie) est dépassé avec le branchement correct sur les ;~ bornes du chargeur. A la sortie du comparateur Al, le niveau est bas.
Les sorties de A2 et A3 sont a un niveau haut. Par conséquent, la porte logique Pl a, à sa sortie, un niveau haut, et porte P2 ~ un niveau bas. Un courant déterminé par la valeur de la résistance R23 traverse la diode de l'optocoupleur. Le courant de phototransistor, en traversant la résistance R25, crée une tension appliquée à l'en-trée du comparateur P W M dans le circuit intégré P W M, telle que le courant de charge a sa valeur normale.
Lorsque la batterie est chargée à environ 80 %, la tension sur les bornes correspond au seuil du comparateur A2.
Déjà les deux comparateurs Al et A2 ont des niveaux bas à leurs sorties. Par conséquent, la porte logique P2 a, à sa sortie, un niveau haut et porte Pl - un niveau bas. Un courant déterminé par la valeur de résistance R22 traverse la diode de l'optocoupleur; dans ce cas, le courant est plus falble que le courant déterminé par R23 et la tension créée sur la résistance ~25 est plus faible; après avoir été injectée vers l'entrée du comparateur P W M de circuit intégré
P W M, cette tension détermine une telle largeur des impulsions, que le courant de charge prend la valeur dlun courant de finition.
Lorsque la batterie est chargée à 100 %, sa tension correspond au seuil du comparateur A3. Tous les trois comparateurs ont un niveau bas à leurs sorties. Les sorties des portes logiques Pl et P2 sont aussi à bas niveau. Le courant traversant la photodiode est nul et l'information 3 sortie non autorisée est transmise. Les transistors de commutation sont bloqués et le courant de charge est nul. La charge est arrêtée.
Dans le schéma de la figure 3, l'information 2 est transmise a deux niveaux:
~ Haut ~ pour fixer la grandeur du courant de charge pendant la charge normale;
~ Bas ~ pour fixer la grandeur du courant de charge pendant la finition de la charge.
Llinformation 3 s'ideneifie avec la présence du courant traver~
sant la photodiode de l'optocoupleur. Pendant le temps d'un branche~
ment correct de la batterie sur les bornes du chargeur, jusqu'au moment où la tension de la batterie atteint la valeur de la tension d'une batterie chargée à 100 %, l'information sortie autorisée à
niveau haut est envoyée vers le circuit intégré P W M du circuit de commande. Lorsque la batterie est chargée à 100 %, le courant traver~
sant la photodiode de l'optocoupleur est nul et le niveau de la tension envoyée vers le circuit de commande est bas: information 3 ~
sortie non autorisée.
L'affichage de l'état de charge (ou décharge~ de la batterie est réalisé à l'aide des LEDs insérés dans les sorties des comparateurs ~'7~
qui détectent les tensions caractéristiques pour l'état de charge de ladite batterie.
- environ 100 % du comparateur A3;
- environ 75 % du comparateur A2;
- environ 50 % du comparatetlr A4, dont la tension de référence est telle qu'il y a un seuil correspondant à la tension de charge (ou décharge) environ 50 %;
- environ 25 % LED est directement brancE~é signifiant la charge (ou la décharge) entre 0 et 25 ~.
Lorsque la batterie atteint la tension de 100 % de charge, la charge est arrêtée, mais la batterie reste sans consommation. En attendant un signal pour commencer la décharge, 12s pertes d'énergie, pendant ce temps, doivent êtrP compensées. Lorsque la batterie perd environ 20 % de sa charge, la tension correspondante doit amorcer la recharge de la batterLe. Cette fonction est réalLsée en établlssant un hystéresis dans les comparateurs A2 et A3 d~une telle facon que les seuils de tension d'un même comparateur soient differents (c'est-a-dire quand la tension appliquée à son entrée inverseuse augmente et diminue~. Lorsque la tenslon atteint sa valeur de 20 % de décharge et le seuil du comparateur A3 est dépassé, sur sa sortie appara~tra:
niveau haut, les sorties des portes logiques Pl et P2 aussi devien-nent à niveau haut et enfin un signal sortie de circuit de commande autorisée est envoyé. La charge recommence.
La figure 4 représente la relation entre le courant de charge Io et la tension V0 sur les bornes de la batterie pendant la charge et la décharge. Les valeurs caractéristiques de la tension V0 et du courant Io sont comme suit:
V0 - tension correspondant à 20 % de perte de charge de la batterie V8 ~ tension pendant la charge correspondant à une batterie chargée à environ 80 %
V0~ - tension pendan~ la charge correspondant à une batterie chargée à 100 %
:. `
:
- courant de charge normal l5 _ ~I d'ampères - heures de la batterie - courant de finition 20 ~ 40 d'ampères - heures de la batterie Jusqu'au polnt ~, le courant de charge Io est égal a 10 A.
~U point ~, la tension V0 = l4 V est détectée, alors la grandeur du courant est diminuée à 2 A au point A'.
Jusqu'au point B, le courant de finition Io est égal à 2 A.
Au point B est détectée la tension V0' = 14.50 V - la batterie est pleine, le courant de charge est nul au point B'.
A cause des pertes internes dans la batterie, après un certain nombre de jour, la tension baisse à 12.30 V au point C. Celle-ci est détectée et l'information 3, pour recommencer la charge, est envoyée.
Le courant est égal à 10 ampères au point C'.
La batterie est en régime de recharge.
N.B. Les valeurs précisées du courant de charge Io et de la tension de la batterie V0 peuvent varier selon le type de la batterle d'accumul.ateurs utilisées.
~rotection contre un branchement incorrect de la batterie;
Le transistor Q3 est traversé par le courant de charge, sa base sera activée si la batterie est correctement branchée sur les bornes de sortie du chargeur. Mais si le branchement n'est pas correct (la polarité est inversée), le courant de base du transistor Q3 est nul à
cause de la non-conductivité de la diode D1~; base-émetteur de tran-sistor Q3 est court-circuitée par la résistance R66 et en résultat -le circuit du courant de charge est coupé. Dans ce cas le circuit de diode D21 et la résistance R63 alimentent l'indicateur visuel de polarité inversée LED - D22.
Lorsque la batterie n'est pas branchée correctement, la diode D5 empêche l'alimentation du circuit de suivi de l'état de charge et empêche aussi l'élaboration d'un signal sortie de circuit de com-mande autorisée.
La protection contre un court-circuit sur ses bornes est assurée par 12 fait que le chargeur est muni d'un circuit de contrôle du ~..
. , .
~7~ 3 I ~
courant de charge. Le courant garde sa grandeur, programmée préala-blement dans la boucle de contrôle du courant de charge - les résis-tances R39 et R40. Si la sortie du chargeur est court-circuitée, ladite boucle maintient le courant constant et comme le chargeur ne peut pas fournir une telle puissance demandée, abaisse la tension sur ses bornes, lorsque ladite tension atteint le seuil de comparateur Al ~correspondant à la tension minimale possLble de la batterie), sur sa sortie appara~tra - niveau haut et par conséquent à la sortie de la porte logique Pl - niveau bas.
10Le sign~l sortie de circuit de commande non autorisée est ~nvoyé vers le circuit de commande. Le courant de charge est annulé.
- Cette annulation est valable jusqu'au moment où le court-circuit est levé et la tension de la batterie monte au-dessus des seuils du comparateur Al Cette fonction est montrée sur la figure 5 ou 15Io ~ courant de charge normale VOV _ la tension minimale possible de la batterie.
:.
,~f (L'invention ~Char~eur de ~atteria d'accu~ulateur~) Demande no 520~75 Uns autre ~açon de transmettre le3 in~or~ations ~ et 3, quand le oircuit R~gulateur PWM est isolé de la partie primaire et est ali~enté par la partie secondaire ~tension en provenance de la batterie) ou par un tran~or~ateur auxiliaire connects ~u secteur, est présant~e à la ~i~ure B. Las portes l~giques la P~ et PB ont la ~ê!ne ~onction telle qua d~crits dans :La ~igure 2A. La sortie de la porte Pl, au lieu de trans~ettre l'inEor~ation 3 par un optocoupleur, est connectée directe~enk par une résistance (R-f~) à l'une des entrées du co~parateur PWM du circuit régulateur PWM. Le haut niveau ~ la sortie de la porte P1 assure la tension n~cs3saire à l'uns des entrees du comparateur PWM pour le si~nal "sortie autorisée" du régulateur PWM. I.a sortie de la porte P2, au lieu de tran~mettra l'in~ormation 2 par ~m relais ou par un optocoupleur, est conneotée directement par une résistance ~RB3) à l'entrée inverssuse de l'~npli~icateur d'erreur du circuit r~gulateur PWM. Le haut niveau a la sortie de la porte P~, co~e décrit dans les ~igures 2A at 3, ~ait qu0 la tarlsion sur l'entr~e inverseuse de l'a~plificateur d'erreur PWM aug~enta, en aaoutant una ten~ia,n aditionncllela tension proportionnelle du courant de charge et, en oonséquence, le oourant de ohar~e diminue et la p~riode de ~inition de la char~e eon~ence.
La tension secondaire du transformateur T 1 redressée par les diodes D11, ensuite filtrée par l'inductance LI et le condensateur C18 est la source de courant de charge pour la batterie branchée aux , .
.
: .
.
bornes de sortie du charge-lr.
I~n deuxième redresseur D19 est connecté au secondaire de trans-formateur T 1 Ce courant alimente une LED -D 20 - indicateur de la acharge en marche)).
Le circuit de suivi de l'état de charge est constitue de:
- un diviseur de la tension prélevée des bornes de la batterie;
- un régulateur - source cle tension stabilisée;
- quatre diviseurs de tens:Lon avec lesquels, à partir de la ten-sion stabilisée, sont elaborées les tensions de référence qul déterminent les seuils des di~férentes comparateurs;
- qu~tre amplificateurs opérationnels montés en comparateurs;
- deux portes logiques OU - exclusif (XOR);
- un optocoupleur qui transmettra l'information 3;
- un relais qui transmettra l'information 2.
Les deux derniers composants dolvent assurer l'isolatiorl élec-trique entre les circuits d'entrée et de sortie.
La tension de la batterie, par l'intermédiaire d'ltn diviseur de tension Rl - R2, est appliquée aux entrées inverseuses des compara-teurs. Des tensions de reférence sont appli~uées aux entrées rlon inverseuses des comparateurs. Chaque comparateur détecte un seuil de tension de la batterie, qui caractérise l'état de sa charge. La tension de référence, élaborée à partir d'une tension stabilisée, par l'intermédiaire d'un diviseur de tension est le seuil de tension à
détecter et elle est déterminante pour le changement des niveaux à la sortie du comparateur.
- Le seuil de tension du comparateur Al, correspond à la valeur minimale possible de la tension de la batterie.
- Le seuil de tension du comparateur A2, correspond a la valeur de la tension de la batterie chargée a environ 80 % de sa capacité.
- Le seuil de tension du comparateur A3 correspond à la valeur de 7~
~ ~
la tension de la batterie c~argée à I00 %.
Les sorties des comparateurs son~ connectées aux entrées des portes logiques Pl et P2. Les portes Pl et P2 sont de type OU -exclusif (X0~). Elles se caractérisent par un haut niveau à l~ sortie au cas où aux entrees il y aurait deux niveaux différents: un haut et un bas.
~ laboration de la tension porteuse de l'information 3: lorsque la batterie de 12 V est branchée correctement aux bornes du chargeur, sa tension est située au-dessus du seuil de tension du comparateur AI
et au-dessous du seuil de tension du comparateur A3. Aux entrées de la porte logique Pl, il y a deux niveaux différents: un bas, venant du comparateur Al et un haut, venant du comparaeeur A3. a la sortie de Pl, il y aura un niveau haut, un courant va traverser la photo-dioae de l'optocoupleur, qui est en série avec la sortie de la porte Pl. De cette fa~on est élaborée la tension avec l'informatLon 3: haut niveau - sortie de circuit de commande autorisé~N. r~a tens:Lon est envoyée vers le circuit intégré C I4 pin 9, compensation a l'entrée du comparateur P W M. I.es impulslons à la sortie du circuit intégré
attaquent les transIstors de commutation et le secondaire du trans-formateur T 1 débite le courant de charge pour la batterie. Cetteinformation sera envoyée jusqu'au moment où la tension de la batterie atteint le seuil du comparateur A3. Aux entrées de la porte logique Pl, il y a deux niveaux hauts, à la sortie de Pl, il y aura un niveau bas. Le courant qui traverse la photodiode de 1 t optocoupleur est annulé. De cette fason est élaborée et envoyée la tension porteuse de l'information 3 - bas niveau - asOrtie du circuit de commande non autorisée)). La charge de la batterie est arretée.
~ laboration de la tension porteuse de l'information 2: lorsque la batterie n'est pas encore chargée à environ 80 % de sa pleine - 30 capacité, sa tension est située au-dessous des seuils de tension des comparateurs A2 et A3. Aux entrées de la porte logique P2, il y a deux niveaux hauts. a la sortie de P2, il y aura un niveau bas ee le ; relais dans son circuit n'est pas actionné.
~7:~5~
De cette façorl est élaborée la tension porteuse de l'lnformation Z:
niveau ~ero pour fixer la grandeur du courant de charge pendant la charge normale. Le contact rl de relais RL fait court-clrcuit à une résistance R40 et seule la résistance ~39 détermine la grandeur du signal de contre-réaction9 de fa~on à ce que le courant de charge soit fixé à 10 A. Cette information sera envoyée jusqu'au moment où
la tension de la batterie ait atteint le seuil du co~parateur A2. Aux entrées de la porte logique P2, il y a un niveau haut; à la sortie de P2, il y aura un niveau haut, le relais dans son circuit est actionné
et ouvre son contact rl; la résistance ~40 n'est pas court-circuitée.
La grandeur de la tension vers l'entrée cl'amplificateur d'erreur du circuit intégré P W M est changée et, par conséquent, le courant de charge diminué à 2 A - courant de finition.
De cette façon est élaborée et envoyée la tension porteuse de l'-Ln~ormation 2- niveau 1 pour ~ixer la nouvelle grandeur du courant pendant la finition de la charge.
Une autre manière d'élaboration et cle transmis.sion cles LnEorrnl-tions 2 et 3 est présentée à la figure 3~
Les deux informations 2 et 3, produites par le circuit de suivl de l'etat de charge de la batterie sont vehiculées et introduites ensemble vers l'entrée BA du circuit de commande.
Le seuil du comparateur Al (correspond a la tension minimale d'une batterie) est dépassé avec le branchement correct sur les ;~ bornes du chargeur. A la sortie du comparateur Al, le niveau est bas.
Les sorties de A2 et A3 sont a un niveau haut. Par conséquent, la porte logique Pl a, à sa sortie, un niveau haut, et porte P2 ~ un niveau bas. Un courant déterminé par la valeur de la résistance R23 traverse la diode de l'optocoupleur. Le courant de phototransistor, en traversant la résistance R25, crée une tension appliquée à l'en-trée du comparateur P W M dans le circuit intégré P W M, telle que le courant de charge a sa valeur normale.
Lorsque la batterie est chargée à environ 80 %, la tension sur les bornes correspond au seuil du comparateur A2.
Déjà les deux comparateurs Al et A2 ont des niveaux bas à leurs sorties. Par conséquent, la porte logique P2 a, à sa sortie, un niveau haut et porte Pl - un niveau bas. Un courant déterminé par la valeur de résistance R22 traverse la diode de l'optocoupleur; dans ce cas, le courant est plus falble que le courant déterminé par R23 et la tension créée sur la résistance ~25 est plus faible; après avoir été injectée vers l'entrée du comparateur P W M de circuit intégré
P W M, cette tension détermine une telle largeur des impulsions, que le courant de charge prend la valeur dlun courant de finition.
Lorsque la batterie est chargée à 100 %, sa tension correspond au seuil du comparateur A3. Tous les trois comparateurs ont un niveau bas à leurs sorties. Les sorties des portes logiques Pl et P2 sont aussi à bas niveau. Le courant traversant la photodiode est nul et l'information 3 sortie non autorisée est transmise. Les transistors de commutation sont bloqués et le courant de charge est nul. La charge est arrêtée.
Dans le schéma de la figure 3, l'information 2 est transmise a deux niveaux:
~ Haut ~ pour fixer la grandeur du courant de charge pendant la charge normale;
~ Bas ~ pour fixer la grandeur du courant de charge pendant la finition de la charge.
Llinformation 3 s'ideneifie avec la présence du courant traver~
sant la photodiode de l'optocoupleur. Pendant le temps d'un branche~
ment correct de la batterie sur les bornes du chargeur, jusqu'au moment où la tension de la batterie atteint la valeur de la tension d'une batterie chargée à 100 %, l'information sortie autorisée à
niveau haut est envoyée vers le circuit intégré P W M du circuit de commande. Lorsque la batterie est chargée à 100 %, le courant traver~
sant la photodiode de l'optocoupleur est nul et le niveau de la tension envoyée vers le circuit de commande est bas: information 3 ~
sortie non autorisée.
L'affichage de l'état de charge (ou décharge~ de la batterie est réalisé à l'aide des LEDs insérés dans les sorties des comparateurs ~'7~
qui détectent les tensions caractéristiques pour l'état de charge de ladite batterie.
- environ 100 % du comparateur A3;
- environ 75 % du comparateur A2;
- environ 50 % du comparatetlr A4, dont la tension de référence est telle qu'il y a un seuil correspondant à la tension de charge (ou décharge) environ 50 %;
- environ 25 % LED est directement brancE~é signifiant la charge (ou la décharge) entre 0 et 25 ~.
Lorsque la batterie atteint la tension de 100 % de charge, la charge est arrêtée, mais la batterie reste sans consommation. En attendant un signal pour commencer la décharge, 12s pertes d'énergie, pendant ce temps, doivent êtrP compensées. Lorsque la batterie perd environ 20 % de sa charge, la tension correspondante doit amorcer la recharge de la batterLe. Cette fonction est réalLsée en établlssant un hystéresis dans les comparateurs A2 et A3 d~une telle facon que les seuils de tension d'un même comparateur soient differents (c'est-a-dire quand la tension appliquée à son entrée inverseuse augmente et diminue~. Lorsque la tenslon atteint sa valeur de 20 % de décharge et le seuil du comparateur A3 est dépassé, sur sa sortie appara~tra:
niveau haut, les sorties des portes logiques Pl et P2 aussi devien-nent à niveau haut et enfin un signal sortie de circuit de commande autorisée est envoyé. La charge recommence.
La figure 4 représente la relation entre le courant de charge Io et la tension V0 sur les bornes de la batterie pendant la charge et la décharge. Les valeurs caractéristiques de la tension V0 et du courant Io sont comme suit:
V0 - tension correspondant à 20 % de perte de charge de la batterie V8 ~ tension pendant la charge correspondant à une batterie chargée à environ 80 %
V0~ - tension pendan~ la charge correspondant à une batterie chargée à 100 %
:. `
:
- courant de charge normal l5 _ ~I d'ampères - heures de la batterie - courant de finition 20 ~ 40 d'ampères - heures de la batterie Jusqu'au polnt ~, le courant de charge Io est égal a 10 A.
~U point ~, la tension V0 = l4 V est détectée, alors la grandeur du courant est diminuée à 2 A au point A'.
Jusqu'au point B, le courant de finition Io est égal à 2 A.
Au point B est détectée la tension V0' = 14.50 V - la batterie est pleine, le courant de charge est nul au point B'.
A cause des pertes internes dans la batterie, après un certain nombre de jour, la tension baisse à 12.30 V au point C. Celle-ci est détectée et l'information 3, pour recommencer la charge, est envoyée.
Le courant est égal à 10 ampères au point C'.
La batterie est en régime de recharge.
N.B. Les valeurs précisées du courant de charge Io et de la tension de la batterie V0 peuvent varier selon le type de la batterle d'accumul.ateurs utilisées.
~rotection contre un branchement incorrect de la batterie;
Le transistor Q3 est traversé par le courant de charge, sa base sera activée si la batterie est correctement branchée sur les bornes de sortie du chargeur. Mais si le branchement n'est pas correct (la polarité est inversée), le courant de base du transistor Q3 est nul à
cause de la non-conductivité de la diode D1~; base-émetteur de tran-sistor Q3 est court-circuitée par la résistance R66 et en résultat -le circuit du courant de charge est coupé. Dans ce cas le circuit de diode D21 et la résistance R63 alimentent l'indicateur visuel de polarité inversée LED - D22.
Lorsque la batterie n'est pas branchée correctement, la diode D5 empêche l'alimentation du circuit de suivi de l'état de charge et empêche aussi l'élaboration d'un signal sortie de circuit de com-mande autorisée.
La protection contre un court-circuit sur ses bornes est assurée par 12 fait que le chargeur est muni d'un circuit de contrôle du ~..
. , .
~7~ 3 I ~
courant de charge. Le courant garde sa grandeur, programmée préala-blement dans la boucle de contrôle du courant de charge - les résis-tances R39 et R40. Si la sortie du chargeur est court-circuitée, ladite boucle maintient le courant constant et comme le chargeur ne peut pas fournir une telle puissance demandée, abaisse la tension sur ses bornes, lorsque ladite tension atteint le seuil de comparateur Al ~correspondant à la tension minimale possLble de la batterie), sur sa sortie appara~tra - niveau haut et par conséquent à la sortie de la porte logique Pl - niveau bas.
10Le sign~l sortie de circuit de commande non autorisée est ~nvoyé vers le circuit de commande. Le courant de charge est annulé.
- Cette annulation est valable jusqu'au moment où le court-circuit est levé et la tension de la batterie monte au-dessus des seuils du comparateur Al Cette fonction est montrée sur la figure 5 ou 15Io ~ courant de charge normale VOV _ la tension minimale possible de la batterie.
:.
,~f (L'invention ~Char~eur de ~atteria d'accu~ulateur~) Demande no 520~75 Uns autre ~açon de transmettre le3 in~or~ations ~ et 3, quand le oircuit R~gulateur PWM est isolé de la partie primaire et est ali~enté par la partie secondaire ~tension en provenance de la batterie) ou par un tran~or~ateur auxiliaire connects ~u secteur, est présant~e à la ~i~ure B. Las portes l~giques la P~ et PB ont la ~ê!ne ~onction telle qua d~crits dans :La ~igure 2A. La sortie de la porte Pl, au lieu de trans~ettre l'inEor~ation 3 par un optocoupleur, est connectée directe~enk par une résistance (R-f~) à l'une des entrées du co~parateur PWM du circuit régulateur PWM. Le haut niveau ~ la sortie de la porte P1 assure la tension n~cs3saire à l'uns des entrees du comparateur PWM pour le si~nal "sortie autorisée" du régulateur PWM. I.a sortie de la porte P2, au lieu de tran~mettra l'in~ormation 2 par ~m relais ou par un optocoupleur, est conneotée directement par une résistance ~RB3) à l'entrée inverssuse de l'~npli~icateur d'erreur du circuit r~gulateur PWM. Le haut niveau a la sortie de la porte P~, co~e décrit dans les ~igures 2A at 3, ~ait qu0 la tarlsion sur l'entr~e inverseuse de l'a~plificateur d'erreur PWM aug~enta, en aaoutant una ten~ia,n aditionncllela tension proportionnelle du courant de charge et, en oonséquence, le oourant de ohar~e diminue et la p~riode de ~inition de la char~e eon~ence.
Claims (12)
1. Un chargeur de batterie d'accumulateurs constitué par: un redres-seur connecté au réseau A C; un groupe de transistors de commu-tation qui véhiculent le courant continu vers le transformateur de puissance en le transformant en courant alternatif d'une haute fréquence; le groupe de transistors est commandé par un circuit de commande dont le fonctionnement est basé sur la modulation en largeur d'impulsions (Pulse Width Modulated - P W M); d'une boucle de contrôle du courant de charge, fournissant une tension propor-tionnelle du courant de charge - information I; un circuit de suivi de l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs, fournis-ant l'information 2 sur l'état de charge de la batterie et l'in-formation 3 sur le besoin de débitter un courant de charge; un redresseur de la tension secondaire source du courant de charge et d'une protection contre un branchement incorrect de la batterie sur les bornes du chargeur.
2. Un chargeur, tel qu'il est défini dans la revendication I, dont la boucle de contrôle du courant de charge, fournissant une tension proportionnelle du courant de charge - information I, est consti-tué par: un transformateur de courant, dont l'enroulement primaire est inséré dans un circuit avec le courant proportionnel au cou-rant de charge (enroulement primaire ou secondaire de transforma-teur de puissance jusqu'au dispositif de filtrage de courant de charge); l'enroulement secondaire dudit transformateur est connec-té vers des moyens pour recevoir l'information 2 sur l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs; des moyens pour redresser ladite tension; des moyens pour transmettre ladite tension, conte-nant l'information I et l'information 2 vers l'entrée inverseuse d'amplificateur d'erreur d'un circuit régulateur par modulation en largeur d'impulsion (Pulse Width Modulated) dont les impulsions de sortie sont celles qui commandent le groupe de transistors de commutation dans le but de maintenir le courant de charge en fonction de l'état de charge de la batterie.
3. Un chargeur tel qu'il est défini dans la revendication 1. dont la boucle de contrôle du courant de charge, fournissant une tension proportionnelle du courant de charge - information I, est consti-tuée par: des moyens de produire ladite tension - une résistance chutrice, insérée dans un circuit: avec le courant proportionnel au courant de charge (enroulement secondaire de transfortmateur de puissance jusqu'au dispositif de filtrage du courant de charge);
des moyens pour recevoir l'information 2 sur l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs; des moyens pour amplifier et redresser ladite tension; des moyens pour transmettre ladite tension contenant l'information I et l'information 2 vers l'entrée inverseuse d'amplificateur d'erreur d'un circuit régulateur par modulation en largeur d'impulsions (Pulse Width Modulated) dont les impulsions de sortie sont celles qui commandent le groupe de transistors de commutation dans le but de maintenir le courant de charge en fonction de l'état de charge de la batterie
des moyens pour recevoir l'information 2 sur l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs; des moyens pour amplifier et redresser ladite tension; des moyens pour transmettre ladite tension contenant l'information I et l'information 2 vers l'entrée inverseuse d'amplificateur d'erreur d'un circuit régulateur par modulation en largeur d'impulsions (Pulse Width Modulated) dont les impulsions de sortie sont celles qui commandent le groupe de transistors de commutation dans le but de maintenir le courant de charge en fonction de l'état de charge de la batterie
4. Un chargeur de batterie, tel qu'il est défini dans la revendica-tion 2 ou la revendication 3, dont les moyens pour recevoir l'in-formation 2 sur l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs sont constitués par: un relais ou un optocoupleur agissant sur la valeur d'une résistance dans le circuit de la tension proportion-nelle de courant de charge. dans le but de changer la grandeur de ladite tension et, par conséquent, de changer la grandeur du courant de charge.
5. Un chargeur de batterie d'accumulateurs, tel qu'il est défini dans la revendication I, dont le circuit de suivi de l'état de charge, fournissant l'information 2 et l'information 3 est constitué par:
des moyens pour détecter les seuils de tension de la batterie qui caractérisent l'état de charge d'une batterie, des diviseurs de tension et amplificateurs opérationnels, montés en comparateurs, leurs sorties étant connectées aux entrées des portes logiques;
des moyens pour fournir une tension stabilisée pour élaborer des tensions de référence; des moyens pour produire l'information 2 sur l'état de charge d'une batterie telle qu'une porte logique OU
- exclusif (XOR), sur la sortie de laquelle les niveaux bas et haut correspondent aux périodes de charge normale et de charge de finition; des moyens pour transmettre l'information 2 vers la boucle de contrôle du courant de charge pour changement de gran-deur du courant de charge; des moyens pour produire l'information 3 sur le besoin ou l'inutilité de débiter un courant de charge -telle qu'une porte logique XOR, dont les niveaux haut et bas à sa sortie correspondent à l'autorisation et à la prohibition de faire fonctionner le chargeur (Autorisation - branchement de la batterie correct, tension convenable, besoin de charge, pas de court-circuit sur les bornes et Prohibition - si au moins une des quatre conditions n'est pas satisfaite); des moyens pour transmettre l'information 3 vers l'entrée de comparateur P W M du circuit-régulateur P W M, pour autoriser ou prohiber la sortie des impul-sions; des moyens pour affichage visuel de l'état de charge ou de décharge de la batterie; des moyens pour amorçage de recharge d'une batterie d'accumulateurs au repos, pour compenser les pertes internes.
des moyens pour détecter les seuils de tension de la batterie qui caractérisent l'état de charge d'une batterie, des diviseurs de tension et amplificateurs opérationnels, montés en comparateurs, leurs sorties étant connectées aux entrées des portes logiques;
des moyens pour fournir une tension stabilisée pour élaborer des tensions de référence; des moyens pour produire l'information 2 sur l'état de charge d'une batterie telle qu'une porte logique OU
- exclusif (XOR), sur la sortie de laquelle les niveaux bas et haut correspondent aux périodes de charge normale et de charge de finition; des moyens pour transmettre l'information 2 vers la boucle de contrôle du courant de charge pour changement de gran-deur du courant de charge; des moyens pour produire l'information 3 sur le besoin ou l'inutilité de débiter un courant de charge -telle qu'une porte logique XOR, dont les niveaux haut et bas à sa sortie correspondent à l'autorisation et à la prohibition de faire fonctionner le chargeur (Autorisation - branchement de la batterie correct, tension convenable, besoin de charge, pas de court-circuit sur les bornes et Prohibition - si au moins une des quatre conditions n'est pas satisfaite); des moyens pour transmettre l'information 3 vers l'entrée de comparateur P W M du circuit-régulateur P W M, pour autoriser ou prohiber la sortie des impul-sions; des moyens pour affichage visuel de l'état de charge ou de décharge de la batterie; des moyens pour amorçage de recharge d'une batterie d'accumulateurs au repos, pour compenser les pertes internes.
6. Un chargeur de batterie d'accumulateurs, tel qu'il est défini dans la revendication 5, dont les moyens, pour transmettre l'informa-tion 3 vers l'entrée de comparateur P W M du circuit-régulateur P W M pour autoriser ou prohiber la sortie des impulsions, con-tiennent un optocoupleur ou un relais.
7. Un chargeur de batterie d'accumulateur tel qu'il est défini dans la revendication I, dont le circuit de suivi de l'état de charge, fournissant l'information 2 sur l'état de charge de la batterie d'accumulateurs et l'information 3 sur le besoin de débiter un courant de charge, est constitué par: des moyens pour détecter les seuils de tension de la batterie, qui caractérisent l'état de charge d'une batterie, tels que des diviseurs de tension et des amplificateurs opérationnels montés en comparateurs, dont les sorties sont connectées aux entrées des portes logiques; des moyens pour fournir une tension stabilisée pour élaborer des tensions de référence; des moyens pour produire lesdites informa-tions 2 et 3, telles que deux portes logiques OU - exclusif (XOR), dont les circuits de sorties sont en parallèle et le courant de chaque sortie traverse la diode de l'optocoupleur et les niveaux de ces sorties correspondent à l'état de charge de la batterie et à un besoin du courant de charge où la tension porteuse des infor-mations 2 et 3 a trois niveaux - niveau haut correspondant au niveau haut à la sortie de la première porte logique, création d'un courant traversant la diode dudit optocoupleur, dont la valeur est déterminée par une résistance en série avec la sortie, niveau bas correspondant au niveau haut à la sortie de la deuxième porte logique, création d'un courant traversant la diode dudit optocoupleur dont la plus faible valeur est déterminée par une plus forte valeur d'une résistance en série avec la sortie de la deuxième porte logique, et niveau nul, correspondant au niveau bas à la sortie des deux portes logiques d'où le courant traversant la diode dudit optocoupleur est nul; des moyens pour transmettre la tension porteuse des informations 2 et 3 vers le circuit de com-mande tels qu'un optocoupleur dont la diode est en série avec les circuits de sorties des deux portes logiques et sa sortie est connectée à l'entrée de comparateur P W M de circuit régulateur P
W M où les trois niveaux de la tension correspondent aux valeurs du courant de charge, déterminées préalablement - niveau haut (courant de charge normal), niveau bas (courant do charge de finition), niveau nul (prohibition de débiter un courant de char-ge); des moyens pour affichage visuel de l'état de charge ou de décharge de la batterie; des moyens pour amorçage de la recharge d'une batterie au repos, pour compenser les pertes internes.
W M où les trois niveaux de la tension correspondent aux valeurs du courant de charge, déterminées préalablement - niveau haut (courant de charge normal), niveau bas (courant do charge de finition), niveau nul (prohibition de débiter un courant de char-ge); des moyens pour affichage visuel de l'état de charge ou de décharge de la batterie; des moyens pour amorçage de la recharge d'une batterie au repos, pour compenser les pertes internes.
8. Un chargeur de batterie d'accumulateurs tel qu'il est défini dans la revendication I, dont le dispositif de la protection contre un branchement incorrect de la batterie sur les bornes du chargeur contient un transistor NPN en série avec le pôle négatif et dont la base est alimentée par une résistance et une diode connectées au pôle positif du chargeur, où la diode est connectée dans le sens de conduction si la batterie est connectée dans le bon sens et où une résistance entre la base et l'émetteur assure le blocage dudit transistor dans le cas de ?polarité inverséei?.
9. Un chargeur de batterie d'accumulateurs, tel qu'il est défini dans la revendication 5 ou la revendication 7, dont l'affichage visuel de l'état de charge (ou de décharge) contient des LEDs insérés dans les circuits des sorties des comparateurs, dont les seuils de tension correspondent à la charge (ou la décharge) de la batterie - environ 100, 75, 50 et 25 %.
10. Un chargeur de batterie d'accumulateurs, tel qu'il est défini dans la revendication 5 ou la revendication 7, dont les moyens d'amorçage de recharge d'une batterie au repos sont constitués par les comparateurs mêmes de circuit de suivi de l'état de charge de la batterie, mais utilisant des seuils de tension plus bas, en établissant hystéresis dans chacun d'eux.
Revendications supplémentaires (L'invention ?Chargeur de batterie d'accumulateurs?) Demande no 520475
Revendications supplémentaires (L'invention ?Chargeur de batterie d'accumulateurs?) Demande no 520475
11. Un chargeur de batterie, tel qu'il est défini dans la revendica-tion 2 ou la revendication 3, dont le moyen pour recevoir l'in-formation 2 sur l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs est constitué par: une porte logique, réagissant à l'évolution de l'état de charge de la batterie d'accumulateurs et en ajoutant à
ladite tension, par sa sortie, une tension additionnelle dans le but de changer la grandeur du courant de charge.
ladite tension, par sa sortie, une tension additionnelle dans le but de changer la grandeur du courant de charge.
12. Un chargeur de batterie d'accumulateurs, tel qu'il est défini dans la revendication 5, dont les moyens pour transmettre l'in-formation 3 vers l'entrée de comparateur P W M du circuit-régulateur P W M (Pulse Width Modulated), pour autoriser ou prohiber la sortie des impulsions, contiennent une connexion directe de sortie de la porte logique productrice de l'informa-tion 3.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000520475A CA1271519A (fr) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | Chargeur de batterie d'accumulateurs |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CA000520475A CA1271519A (fr) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | Chargeur de batterie d'accumulateurs |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CA1271519A true CA1271519A (fr) | 1990-07-10 |
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ID=4134149
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CA000520475A Expired - Fee Related CA1271519A (fr) | 1986-10-15 | 1986-10-15 | Chargeur de batterie d'accumulateurs |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CA (1) | CA1271519A (fr) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0548749A1 (fr) * | 1991-12-24 | 1993-06-30 | FIAT AUTO S.p.A. | Circuit électronique d'alimentation à courant continu pour charges électriques et spécialement pour véhicule à propulsion électrique à alimentation par accumulateurs |
| CN113922444B (zh) * | 2021-09-22 | 2023-12-19 | 河北工业大学 | 一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置及控制方法 |
-
1986
- 1986-10-15 CA CA000520475A patent/CA1271519A/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0548749A1 (fr) * | 1991-12-24 | 1993-06-30 | FIAT AUTO S.p.A. | Circuit électronique d'alimentation à courant continu pour charges électriques et spécialement pour véhicule à propulsion électrique à alimentation par accumulateurs |
| CN113922444B (zh) * | 2021-09-22 | 2023-12-19 | 河北工业大学 | 一种储能电池全生命周期智能充放电维保装置及控制方法 |
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