EP3304683A1 - Optimisation de la récupération énergétique solaire photovoltaïque - Google Patents

Optimisation de la récupération énergétique solaire photovoltaïque

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EP3304683A1
EP3304683A1 EP16726843.2A EP16726843A EP3304683A1 EP 3304683 A1 EP3304683 A1 EP 3304683A1 EP 16726843 A EP16726843 A EP 16726843A EP 3304683 A1 EP3304683 A1 EP 3304683A1
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EP
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load
voltage
photovoltaic generator
terminals
primary
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Withdrawn
Application number
EP16726843.2A
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Inventor
Georges KANAAN
Jean-Marie Klein
Henri Zara
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Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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    • 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
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
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    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E10/56—Power conversion systems, e.g. maximum power point trackers

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Le procédé de fonctionnement d'un système autonome (10) comportant un générateur photovoltaïque (11) agencé pour alimenter une charge principale (12), tend à optimiser la récupération énergétique solaire photovoltaïque. La charge principale comprend, une charge primaire (20) montée en série avec une charge secondaire (30); et un premier système interrupteur (31) agencé de manière à déconnecter la charge secondaire (30) de la charge principale (12). Le procédé comporte les étapes suivantes : − mesurer au moins une grandeur électrique (Am) choisie parmi : une intensité de courant de sortie (I11) du générateur photovoltaïque (11), une tension aux bornes (U11) du générateur photovoltaïque (11), et une tension aux bornes (U20) de la charge primaire (20); − comparer la grandeur électrique mesurée (Am) à une première valeur seuil (As1); − actionner le premier système interrupteur (31) en fonction du résultat de la comparaison.

Description

Optimisation de la récupération énergétique solaire photovoltaïque
Domaine technique de l'invention
La présente invention est relative à un procédé de fonctionnement optimisé d'un système autonome comportant un générateur photovoltaïque.
État de la technique
La démocratisation et l'évolution incessantes des sources d'énergie solaire, notamment, les sources d'énergie photovoltaïque, nécessitent le développement de nouveaux procédés d'utilisation de systèmes autonomes comportant de telles sources d'énergie. En effet, bien que l'énergie solaire photovoltaïque soit une source d'énergie inépuisable, elle est cependant affaiblie par des écrans, tels que les nuages, se trouvant sur la trajectoire des photons émis par le soleil à destination des modules solaires. Ainsi, la production électrique d'un système photovoltaïque n'est pas constante, même en journée.
Il est assez répandu d'intégrer un dispositif MPPT (MPPT pour l'acronyme anglais de « Maximum Power Point Tracker ») dans un système photovoltaïque afin de rechercher le point de puissance maximale et de maximiser ainsi la puissance produite en sortie du panneau photovoltaïque.
Par ailleurs, un système autonome comportant une source d'énergie photovoltaïque comporte généralement un moyen de stockage énergétique tel qu'une batterie. Dans ce cas, pour tirer profit au maximum de la batterie, un convertisseur DC/DC qui réduit la tension et élève le courant, peut être intégré dans le système autonome pour adapter les caractéristiques du panneau photovoltaïque aux caractéristiques de la batterie.
L'élévation du courant imposée par le convertisseur DC/DC peut avoir un effet néfaste sur le vieillissement de la batterie causé notamment par les courants élevés et un réchauffement de la batterie. Pour remédier à ce problème un dispositif BMS (BMS pour l'acronyme anglais de « Battery Management System ») peut être associé, en outre, au système. Le dispositif permet de limiter le courant, conduisant de la sorte à une perte de puissance. L'utilisation d'un dispositif BMS en association avec un convertisseur DC/DC est alors contreproductive, d'un point de vue optimisation de l'énergie produite par le générateur photovoltaïque.
D'autres dispositifs connus de l'état de la technique, peuvent être associés à un système autonome comportant une source d'énergie photovoltaïque. A titre d'exemple, la demande de brevet US 2010/0066309 divulgue un mode de gestion de la charge d'une batterie par une source intermittente, par l'intermédiaire d'une super-capacité. Ce mode de gestion de la charge vise principalement à limiter le courant de charge, et ne permet pas l'optimisation de l'énergie solaire non stockée dans la batterie.
Par ailleurs, la demande de brevet US 2010/0231 162 divulgue un dispositif de charge et de décharge d'une batterie comportant plusieurs cellules. Les cellules sont connectées en série pendant la décharge. Lorsque la température d'une des cellules atteint une température maximale admissible, elle est déconnectée de la batterie. Le document EP 2282392 divulgue un dispositif comprenant une batterie, un contrôleur de charge de ladite batterie et un générateur photovoltaïque, connectés en série. Le contrôleur de charge comporte un circuit de dérivation contrôlé par un circuit de commande. Le document EP 2200152 divulgue un système photovoltaïque comportant un générateur photovoltaïque et un générateur de tension d'appoint. Le système comporte un commutateur permettant soit de connecter le générateur de tension en série avec le générateur photovoltaïque, soit de le déconnecter.
Objet de l'invention
Il existe un besoin de prévoir un système autonome comportant un générateur photovoltaïque dont la puissance générée est exploitée de manière optimisée. La solution devrait avantageusement être facilement réalisable, et adaptée aux dispositifs électriques compris dans le système autonome.
On tend à satisfaire ce besoin et à pallier les inconvénients cités ci-dessus en prévoyant un procédé de fonctionnement d'un système autonome comportant un générateur photovoltaïque agencé pour alimenter une charge principale comprenant :
- une charge primaire montée en série avec une charge secondaire ;
- un premier système interrupteur agencé de manière à déconnecter la charge secondaire de la charge principale ;
Le procédé comporte en outre, les étapes suivantes :
- mesurer au moins une grandeur électrique choisie parmi : une intensité de courant de sortie du générateur photovoltaïque, une tension aux bornes du générateur photovoltaïque, et une tension aux bornes de la charge primaire, l'étape de mesure comportant la mesure de la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque ;
- comparer la grandeur électrique mesurée à une première valeur seuil comprenant une tension de seuil correspondant à la tension minimale de fonctionnement de la charge primaire ; - actionner le premier système interrupteur en fonction du résultat de la comparaison.
Selon un mode de réalisation, l'étape de mesure comporte la mesure de l'intensité de courant de sortie du générateur photovoltaïque, et la première valeur seuil comprend une intensité de courant seuil prédéterminé.
De manière préférentielle, le premier système interrupteur est dans un premier état de sorte que le générateur photovoltaïque alimente en série la charge primaire puis la charge secondaire lorsque le résultat de la comparaison montre que la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque est supérieure à la première tension seuil. En outre, le premier système interrupteur est dans un deuxième état, opposé au premier état, de sorte à déconnecter la charge secondaire de la charge principale lorsque le résultat de l'étape de comparaison montre que la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque est inférieure à la première tension seuil. Préférentiellement, la charge primaire comporte une première batterie, et la charge secondaire comporte un dispositif thermique configuré pour chauffer ou refroidir la première batterie et/ou le générateur photovoltaïque.
Par ailleurs, l'étape de mesure peut comporter la mesure de la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque, et la tension de seuil correspond à la somme de la tension minimale de fonctionnement de la charge primaire et de la tension minimale de fonctionnement de la charge secondaire. Selon un mode d'exécution, un deuxième système interrupteur est agencé de manière à déconnecter la charge primaire de la charge principale. Le premier système interrupteur et le deuxième système interrupteur peuvent être actionnés en fonction du résultat de l'étape de comparaison.
Selon une alternative, l'étape de mesure comporte la mesure de la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque, et la première valeur seuil comprend une tension de seuil correspondant à la tension minimale de fonctionnement de la charge primaire. En outre, la grandeur électrique mesurée est comparée, à une seconde tension seuil correspondant à la tension minimale de fonctionnement de la charge secondaire (30).
Selon cette alternative, les premier et deuxième systèmes interrupteurs sont actionnés de sorte à déconnecter la charge primaire de la charge principale, de sorte que le générateur photovoltaïque alimente uniquement la charge secondaire lorsque le résultat de l'étape de comparaison montre que la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque est comprise entre les deuxième et première tensions de seuil.
Description sommaire des dessins
D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels :
- les figures 1 , 3 et 4 représentent, de manière schématique, un système autonome selon un mode de réalisation de l'invention ; - les figures 2a et 2b représentent, de manière schématique, un système interrupteur compris dans le système autonome selon un autre mode de réalisation de l'invention.
Description de modes de réalisation préférentiels de l'invention
On tend à optimiser l'utilisation de la puissance produite par un générateur photovoltaïque d'un système autonome, en prévoyant un procédé de fonctionnement tirant profit du surplus de puissance disponible au delà de l'alimentation d'une charge primaire prioritaire, afin d'alimenter une charge secondaire.
Comme illustré à la figure 1 , le système autonome 10 prévu selon un mode de réalisation de l'invention, comporte au moins un générateur photovoltaïque 1 1 agencé pour alimenter une charge principale 12. Par système autonome, on entend un système pouvant assurer de manière indépendante son administration et son alimentation en énergie. Le générateur photovoltaïque 1 1 comporte préférentiellement au moins un panneau muni de cellules solaires photovoltaïques.
Le système autonome 10 comporte deux éléments essentiels, la charge principale 12 et le générateur photovoltaïque 1 1 . La charge principale 12 est connectée au générateur photovoltaïque 1 1 par ses bornes de sortie B et D. Le courant circule à l'intérieur de la charge 12 depuis une première borne (B ou D) vers une seconde borne (D ou B). Chacun de ses deux éléments (1 1 et 12) peut comporter un ou plusieurs dispositifs. Le générateur photovoltaïque 1 1 , en amont des bornes de sortie B et D, peut comporter un dispositif MPPT, un convertisseur DC/DC, etc. Préférentiellement, le générateur photovoltaïque 1 1 est dépourvue de convertisseurs DC/DC. La charge principale 12 comporte une charge primaire 20 montée en série avec une charge secondaire 30. La charge primaire 20 est montée entre les bornes B et C et la charge secondaire 30 est montée entre les bornes C et D. Chacune des charges, primaire 20 et secondaire 30, est configurée de sorte à comporter un ou plusieurs dispositifs électriques. Par ailleurs, les charges primaire 20 et secondaire 30 sont des éléments distincts et ne peuvent pas être assimilés à des cellules appartenant à une batterie. Par dispositif électrique, on entend tout dispositif nécessitant une alimentation en énergie électrique pour remplir une fonction déterminée. Le dispositif électrique, peut être un lampadaire, un volet roulant, un horodateur, une batterie, un ventilateur etc.
Préférentiellement, la charge primaire 20 comporte le ou les dispositifs principaux du système autonome 10. Autrement dit, le système autonome 10 donne la priorité à l'alimentation de la charge primaire 20 et de ses dispositifs électriques, par rapport à la charge secondaire 30 et ses dispositifs électriques. Pour une meilleure gestion de l'énergie électrique produite par le générateur photovoltaïque 1 1 , le système autonome comporte avantageusement un dispositif de gestion 40 comprenant un premier système interrupteur 31 , contrôlé par le dispositif de gestion 40 via des moyens de contrôle intégrés (non représentés).
Le premier système interrupteur 31 est agencé de manière à déconnecter ou à connecter la charge secondaire 30 de la charge principale 12. De manière préférentielle, le système interrupteur 31 peut avoir au moins des premier E10 et deuxième E1 cc états. Selon un exemple d'exécution, le premier interrupteur 31 est configuré de sorte à être dans le premier état E10 de manière à laisser la charge secondaire 30 connectée en série avec la charge primaire 20 au sein de la charge principale 12. Autrement dit, le premier interrupteur 31 est dans le premier état E10 de sorte que le générateur photovoltaïque 1 1 alimente en série la charge primaire 20 et la charge secondaire 30.
Le premier système interrupteur 31 est également configuré de sorte à être dans le deuxième état E1 cc de manière à déconnecter la charge secondaire 30 de la charge principale 12, autrement dit, le générateur photovoltaïque 1 1 n'alimente entre ses bornes de sortie B et D, que la charge principale 20.
Selon l'exemple d'exécution illustré à la figure 2a, le système interrupteur 31 comporte un premier interrupteur 31 a montée en parallèle de la charge secondaire 30. A l'état fermé, le premier interrupteur 31 a court-circuite la charge secondaire 30. Ainsi, le courant généré par le générateur 1 1 parcourt uniquement la charge principale 20. A l'état ouvert, la charge secondaire 30 reste connecté en série avec la charge primaire 20. Ainsi, le générateur photovoltaïque 1 1 peut alimenter, et la charge primaire 20 et la charge secondaire 30.
Par ailleurs, pour certaines applications, et selon les dispositifs électriques compris dans la charge secondaire 30, il est déconseillé de court-circuiter la charge secondaire 30 afin d'éviter la dégradation desdits dispositifs électriques de la charge secondaire 30. Ainsi, le système interrupteur peut comporter de manière avantageuse, plusieurs interrupteurs de sorte à déconnecter la charge secondaire 30 tout en évitant de la court-circuiter.
Comme illustré à la figure 2b, le système interrupteur 31 peut comporter un deuxième interrupteur 31 b, montée entre la charge secondaire 30 et une des bornes C et D. Le premier interrupteur 31 a est monté entre les bornes C et D, en parallèle de la branche comportant la charge secondaire 30 et le deuxième interrupteur 31 b. Le premier système interrupteur 31 est dans le premier état E10, lorsque le premier interrupteur 31 a est ouvert et le second interrupteur 31 b est fermé. Le premier système interrupteur 31 occupe le deuxième état E1 cc, lorsque le premier interrupteur 31 a est fermé et le second interrupteur 31 b est ouvert. Les deux interrupteurs 31 a et 31 b sont avantageusement dans des états opposés.
Par ailleurs, le système interrupteur 31 peut comporter un interrupteur électronique, par exemple un transistor, ou un interrupteur mécanique par exemple un microsystème électromécanique (MEMS).
Ici nous avons donné deux exemples d'exécution du premier système interrupteur 31 . Cependant, l'homme du métier pourra également utiliser d'autres configurations en fonction des dispositifs compris dans la charge secondaire 30, de sorte à avoir deux états du système interrupteur 31 : un premier état dans lequel le générateur 1 1 alimente à la fois la charge primaire 20 et la charge secondaire 30, et un deuxième état dans lequel la charge secondaire 30 est déconnectée de la charge principale 12 de sorte que le générateur 1 1 n'alimente que la charge primaire 20.
Selon un mode de réalisation de l'invention, le procédé de fonctionnement du système autonome 10 comporte au moins une étape de mesure d'une grandeur électrique Am. L'étape de mesure est réalisée par un dispositif de mesure 42, préférentiellement intégré dans le dispositif de gestion 40.
Le dispositif de mesure 42 est configurée de sorte à mesurer au moins une grandeur électrique, par exemple une tension ou une intensité de courant. Le dispositif de mesure 42 peut comporter un ou plusieurs systèmes classiques, tel qu'un voltmètre numérique, pour mesurer la tension aux bornes d'un élément du système autonome 10, ou tel qu'un ampèremètre numérique, un shunt, ou un transformateur de courant pour mesurer l'intensité de courant circulant dans un élément du système autonome 10. Préférentiellement, le dispositif de mesure 42 comporte un ou plusieurs capteurs de mesure de tension et/ou d'intensité en continu et/ou de manière périodique.
Par ailleurs, le choix du ou des systèmes classiques de mesure est déterminé par l'homme du métier en fonction des éléments compris dans le système autonome 10, et de la précision de mesure envisagée. Par ailleurs, la grandeur électrique Am mesurée, est choisie parmi les grandeurs électriques suivantes :
- une intensité de courant de sortie lu du générateur photovoltaïque 1 1 ;
- une tension Un aux bornes du générateur photovoltaïque 1 1 , autrement dit une tension entre les bornes B et D ; et
- une tension U2o aux bornes de la charge primaire 20, autrement dit une tension entre les bornes B et C.
Après l'étape de mesure de la grandeur électrique Am, le procédé comporte en outre une étape de comparaison de cette dernière. En effet, la grandeur mesurée Am est comparée à une première valeur seuil Asi. La première valeur seuil Asi est choisie en fonction de la grandeur mesurée Am, de manière à ce que le résultat de comparaison puisse fournir une information sur la capacité du générateur photovoltaïque 1 1 à alimenter, la charge primaire 20 uniquement, ou la charge primaire 20 et la charge secondaire 30 en même temps.
L'étape de comparaison peut être réalisée par un calculateur classique intégré dans les moyens de contrôle 41 du dispositif de gestion 40. Le calculateur 41 est configuré, soit pour comparer directement la grandeur mesurée Am avec la première valeur seuil Asi , soit pour comparer des valeurs représentatives de ces grandeurs (Am, Asi ).
Ainsi, en fonction du résultat de la comparaison, le dispositif de gestion 40 actionnera le premier système interrupteur 31. Préférentiellement, lorsque le résultat de comparaison indique que le générateur photovoltaïque 1 1 est en mesure d'alimenter la charge primaire 20 et la charge secondaire 30, le dispositif de gestion 40 actionnera le premier système interrupteur 31 de sorte que la charge secondaire 30 reste connectée en série avec la charge primaire 20. De ce fait, le générateur photovoltaïque 1 1 en alimentant la charge principale 12, alimentera en même temps la charge primaire 20 et la charge secondaire 30.
Selon cet exemple de réalisation, lorsque le résultat de comparaison montre que la puissance du générateur photovoltaïque 1 1 est insuffisante pour alimenter la charge primaire 20 et la charge secondaire 30 en même temps, le dispositif de gestion 40 actionnera le premier système interrupteur 31 de sorte à déconnecter la charge secondaire 30 de la charge principale 12. De ce fait, le générateur photovoltaïque 1 1 en alimentant la charge principale 12, alimentera uniquement la charge primaire 20.
Selon un mode de réalisation particulier, l'étape de mesure comporte la mesure de l'intensité de courant de sortie lu du générateur photovoltaïque 1 1 . L'intensité lu mesurée peut être par exemple le courant de court-circuit du générateur photovoltaïque 1 1 . En outre, la première valeur seuil Asi comprend une intensité de courant seuil prédéterminée Is. Cette intensité de courant seuil est prédéterminée en fonction des composants compris dans la charge primaire 20, ou encore en fonction des composants de la charge primaire 20 et de la charge secondaire 30. Par ailleurs, dans certaines applications et/ou certaines configurations du système autonome 10, il est plus aisé et plus utile de mesurer une tension et de la comparer à un seuil, que de mesurer et comparer une intensité de courant.
Selon un mode d'exécution préférentiel, l'étape de mesure comporte ainsi la mesure de la tension à vide U0Cv aux bornes du générateur photovoltaïque 1 1 , autrement dit, entre les bornes B et D. La grandeur électrique mesurée (Am, Un) correspond alors à la tension à vide U0Cv qui est caractéristique du générateur 1 1 et dépend également des conditions d'ensoleillement.
Par ailleurs, si le générateur photovoltaïque 1 1 comporte un dispositif MPPT en amont des bornes B et D, l'étape de mesure peut comporter également, la mesure de la tension de la puissance maximale produite UMPP aux bornes du générateur photovoltaïque 1 1 , autrement dit, entre les bornes B et D. Cette tension de la puissance maximale UMPP est déterminée par le dispositif MPPT.
L'étape de comparaison de la grandeur mesurée (U0Cv ou UMPP) avec la première valeur seuil Asi , permet avantageusement de fournir une indication sur la capacité du générateur photovoltaïque 1 1 à alimenter, en plus de la charge primaire 20, la charge secondaire 30.
Préférentiellement, le premier système interrupteur 31 est dans le premier état E10 lorsque le résultat de la comparaison montre que la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque (Un , Uocv) ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque (Un , UMPP) est supérieure à la première tension seuil Asi .
Par ailleurs, le premier système interrupteur électronique 31 est dans le deuxième état E cc lorsque le résultat de l'étape de comparaison montre que la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque (Un , Uocv) ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, UMPP) est inférieure à la première tension seuil Asi.
Selon un mode d'exécution préférentiel, la première valeur seuil Asi peut comprendre une tension de seuil correspondant à la tension minimale de fonctionnement Uprim de la charge primaire 20. Cette tension Uprim est prédéterminée en fonction des composants compris dans la charge primaire 20. L'étape de comparaison de U0Cv ou de UMPP avec Uprim, permet avantageusement de renseigner si, après l'alimentation des dispositifs prioritaires de la charge principale 20, l'énergie produite par le générateur 1 1 dispose d'un excédent d'énergie disponible. Avantageusement, ce dernier peut être alors mis à profit pour alimenter la charge secondaire 30.
Selon cet exemple d'exécution, la charge secondaire 30 peut comporter un dispositif électronique fonctionnant à faible énergie électrique, tel qu'un dispositif à base de diodes électroluminescentes, par exemple une lampe, ou un afficheur d'informations, etc. La charge secondaire 30 peut également comporter un dispositif électronique fonctionnant proportionnellement à la quantité d'énergie qu'il reçoit, tel que des actionneurs linéaires, par exemple, un actionneur électromécanique.
Préférentiellement, la charge primaire 20 comporte une première batterie 22 et la charge secondaire comporte un dispositif thermique 32 configuré pour chauffer ou refroidir la première batterie 22 et/ou le générateur photovoltaïque 1 1 (cf. figure 3). La batterie 22 est un accumulateur électrique, autrement dit, un système électrochimique configuré pour stocker de l'énergie électrique. Le système restitue une énergie chimique en une énergie électrique, à l'aide de réactions électrochimiques. La batterie 22 comporte un système électrochimique réversible, elle peut être ainsi rechargeable. La batterie 22 est configurée pour être chargée, lorsqu'elle est connectée au générateur photovoltaïque 1 1 .
Par exemple, la batterie 22 peut être un accumulateur au plomb, un accumulateur alcalin, ou encore un accumulateur à base de lithium. Préférentiellement, la batterie 22 est une batterie de type lithium-ion.
De manière préférentielle, le dispositif thermique 32 comporte un ventilateur 33 configuré pour refroidir la batterie 22 et/ou le générateur photovoltaïque 1 1 . Le puissance dissipée par le dispositif thermique 32 est équivalente ou sensiblement équivalente à la puissance fournie par le générateur photovoltaïque 1 1 . L'association de ce type de ventilateur 33 avec une batterie 22, permet de tirer profit du surplus de puissance électrique générée, notamment lorsque les panneaux solaires reçoivent une forte irradiation solaire. Plus l'irradiation est importante plus l'élévation de la température de la batterie 22 et la température des panneaux solaires du générateur 1 1 est importante.
Par ailleurs, plus l'irradiation solaire est élevée plus la gamme de tension utile est large et l'intensité de courant débité par le générateur 1 1 est élevée, et le surplus de puissance électrique généré est important. Cette configuration assure un fonctionnement performant du ventilateur 33 avec une vitesse de plus en plus rapide en fonction de l'irradiation solaire. Le ventilateur 33 permet avantageusement, d'abaisser la température ambiante aux environs de la batterie et/ou des panneaux solaires du générateur 1 1 par convection forcée.
L'abaissement de la température de la batterie 22, permet une amélioration de l'opération de charge, et l'augmentation de sa durée de vie. En outre, l'abaissement de la température des panneaux photovoltaïques du générateur 1 1 par une ventilation par autoconsommation, permet avantageusement une amélioration de la récupération énergétique du générateur photovoltaïque lors de forte irradiation solaire.
Avantageusement, l'association de ce type de ventilateur 33 avec une batterie 22 permet une utilisation bénéfique du surplus de puissance produite lors de forte irradiations solaires, en améliorant les performances et la fiabilité de la batterie 22 et du générateur photovoltaïque 1 1 , autrement dit, du système autonome 10. La charge secondaire 30, selon ce mode d'exécution, peut également comporter des feuilles chauffantes 33' configurés de sorte à être associés à la batterie 22. En effet, à basses températures, la mobilité des porteurs diminue et l'impédance interne augmente au sein d'une batterie, notamment une batterie lithium-ion. Ainsi, la capacité à courant élevé de la batterie 22 est limitée. En outre, les fabricants de batteries interdisent généralement la recharge de la batterie si sa température est inférieure à une température prédéfinie (à basses températures), puisque la charge de la batterie dans ces conditions peut l'endommager. Ici, par basses températures on entend des températures inférieures à 0 °C, et préférentiellement inférieures à - 10 °C.
Le dispositif de gestion 40 ou le dispositif thermique 32 peuvent comporter un système de mesure (non représenté aux figures) de la température de la batterie 22. Le système de mesure est configuré pour fournir une information sur la température de la batterie 22. Il peut comporter plusieurs capteurs de température distribués dans la batterie 22, par exemple répartis sur la surface de la batterie 22. Les capteurs de température peuvent comporter un thermomètre, un thermocouple, une thermistance, ou n'importe quel système permettant de fournir une mesure de la température. Ainsi, le dispositif de gestion 40 en fonction du résultat de la comparaison et de la mesure de la température de la batterie 22, actionnera soit le ventilateur 33 soit les feuilles chauffantes 33'. Selon une alternative du mode d'exécution préférentiel, la tension de seuil Asi correspond à la somme de la tension minimale de fonctionnement Uprim de la charge primaire 20 et de la tension minimale de fonctionnement Usec de la charge secondaire 30. Le procédé est avantageusement utilisable lorsque la charge secondaire 30 comporte également un ou plusieurs dispositifs électriques nécessitant une alimentation minimale en énergie électrique pour remplir une fonction déterminée. Ainsi, selon cette alternative, le surplus de puissance doit être suffisant pour faire fonctionner la seconde charge 30 pour que le dispositif de gestion actionne le premier système interrupteur 21 , de sorte que le générateur photovoltaïque 1 1 alimente à la fois la charge primaire 20 et la charge secondaire 30 montée en série avec cette dernière.
Selon un autre mode de réalisation illustré à la figure 4, le système autonome 10 comporte un deuxième système interrupteur 21 agencé de manière à déconnecter la charge primaire 20 de la charge principale 12. Le fonctionnement du deuxième système interrupteur 21 avec la charge primaire 20 est similaire au fonctionnement du premier système interrupteur 31 avec la charge secondaire 30. Selon ce mode de réalisation, le premier système interrupteur 31 et le deuxième système interrupteur 21 sont contrôlés par le dispositif de gestion 40, et sont actionnés en fonction du résultat de l'étape de comparaison.
Avantageusement, cette configuration offre au dispositif de gestion 40 plus de possibilités pour gérer l'énergie électrique produite par le générateur photovoltaïque 1 1 . Il est avantageusement possible de déconnecter la charge primaire 20 tout en laissant la charge secondaire 30 connectée. A titre d'exemple, les charges primaire 20 et secondaire 30 peuvent comporter toutes les deux une batterie. L'utilisation de deux systèmes interrupteurs 21 et 31 associés aux charges 20 et 30, permet de charger en priorité la batterie de la charge primaire 20. Le dispositif de gestion 40 selon ce mode de réalisation peut, si la puissance délivrée est suffisante, charger en outre la batterie de la charge secondaire 30. Si après l'étape de comparaison, il s'avère que puissance délivrée par le générateur photovoltaïque 1 1 ne peut charger, que la batterie de la charge primaire 20, alors le dispositif de gestion 40 déconnectera la charge secondaire 30. Lorsque la batterie de la charge primaire 20 est rechargée, le dispositif de gestion 40 peut avantageusement basculer dans un autre état dans lequel, la charge primaire 20 est déconnectée, et la charge secondaire 30 est connectée à la charge principale 12, pour recharger la batterie de la charge secondaire 30.
Selon un exemple d'exécution préférentiel, l'étape de mesure comporte la mesure de la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, Uocv) ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, UMPP). La première valeur seuil Asi comprend une tension de seuil correspondant à la tension minimale de fonctionnement Uprim de la charge primaire 20. De manière avantageuse, la grandeur électrique mesurée Am est comparée à la fois à la première valeur seuil Asi et à une deuxième valeur seuil AS2, correspondant à la tension minimale de fonctionnement Usec de la charge secondaire 30.
Après l'étape de comparaison réalisée par le dispositif de gestion 40, les premier 31 et deuxième 21 systèmes interrupteurs sont actionnés de sorte à déconnecter la charge primaire 20, de sorte que le générateur photovoltaïque 1 1 alimente la charge secondaire 30 lorsque le résultat de l'étape de comparaison montre que la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, Uocv) ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque (Un , UMPP) est comprise entre les deuxième AS2 et première Asi tensions seuils.
Bien que la puissance délivrée par le générateur photovoltaïque 1 1 , ne soit pas suffisante pour le fonctionnement normal de la charge primaire 20, ce mode d'exécution permet avantageusement de tirer profit de la puissance du générateur 1 1 pour alimenter la charge secondaire 30 et pour faire fonctionner le ou les dispositifs électriques compris dans la charge secondaire 30.
Selon cet exemple d'exécution, la charge secondaire 30 peut comporter une batterie de secours pouvant être connectée aux dispositifs de la charge primaire 20. Lorsque la batterie de secours est chargée, elle peut être associée au générateur photovoltaïque 1 1 pour assurer l'alimentation de la charge primaire, dans le cas ou le générateur 1 1 seul ne peut pas faire fonctionner les dispositifs de la charge primaire 20 (par exemple dans des conditions de faible ensoleillement).
En fonction de l'état des systèmes interrupteurs 21 et 31 , le courant circulant dans la charge principale 12 circule à travers la charge primaire 20 uniquement, à travers la charge secondaire 30 uniquement ou à travers les charges primaire et secondaire 20 et 30 montées en série.

Claims

Revendications
1. Procédé de fonctionnement d'un système autonome (10) comportant un générateur photovoltaïque (1 1 ) agencé pour alimenter une charge principale (12) comprenant :
- une charge primaire (20) montée en série avec une charge secondaire (30) ;
- un premier système interrupteur (31 ) agencé de manière à déconnecter la charge secondaire (30) de la charge principale (12) ; le procédé comportant les étapes suivantes :
- mesurer au moins une grandeur électrique (Am) choisie parmi : une intensité de courant de sortie (lu) du générateur photovoltaïque (1 1 ), une tension aux bornes (Un) du générateur photovoltaïque (1 1 ), et une tension aux bornes (U2o) de la charge primaire (20), l'étape de mesure comportant la mesure de la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque (Un , Uocv) ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque (Un , UMPP) ;
- comparer la grandeur électrique mesurée (Am) à une première valeur seuil (Asi) comprenant une tension de seuil correspondant à la tension minimale de fonctionnement (Uprim) de la charge primaire (20) ;
- actionner le premier système interrupteur (31 ) en fonction du résultat de la comparaison pour connecter ou déconnecter la charge secondaire (30) de la charge principale (12).
2. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel l'étape de mesure comporte la mesure de l'intensité de courant de sortie (In) du générateur photovoltaïque (1 1 ), et dans lequel la première valeur seuil (Asi) comprend une intensité de courant seuil (ls) prédéterminé.
3. Procédé selon la revendication 1 , dans lequel :
- le premier système interrupteur (31 ) est dans un premier état (E10) de sorte que le générateur photovoltaïque (1 1 ) alimente en série la charge primaire (20) puis la charge secondaire (30) lorsque le résultat de la comparaison montre que la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, U0Cv) ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, UMPP) est supérieure à la première tension seuil
- le premier système interrupteur (31 ) est dans un deuxième état (E cc) opposé au premier état (E0) de sorte à déconnecter la charge secondaire (30) de la charge principale (12) lorsque le résultat de l'étape de comparaison montre que la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, Uocv) ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque (Un,
UMPP) est inférieure à la première tension seuil (Asi).
4. Procédé selon l'une des revendications 1 et 3, dans lequel la charge primaire (20) comporte une première batterie (22), et la charge secondaire (30) comporte un dispositif thermique (32) configuré pour chauffer ou refroidir la première batterie (22) et/ou le générateur photovoltaïque (1 1 ).
5. Procédé selon l'une des revendications 1 et 3, dans lequel l'étape de mesure comporte la mesure de la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, Uocv) ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, UMPP), et dans lequel la tension de seuil (Asi) correspond à la somme de la tension minimale de fonctionnement (Uprim) de la charge primaire (20) et de la tension minimale de fonctionnement (Usec) de la charge secondaire (30). Procédé selon la revendication 1 , dans lequel un deuxième système interrupteur (21 ) est agencé de manière à déconnecter la charge primaire (20) de la charge principale (12), et dans lequel le premier système interrupteur (31 ) et le deuxième système interrupteur (21 ) sont actionnés en fonction du résultat de l'étape de comparaison.
Procédé selon les revendications 1 et 6, dans lequel la grandeur électrique mesurée (Am) est comparée, en outre, à une seconde tension seuil (AS2) correspondant à la tension minimale de fonctionnement (Usec) de la charge secondaire (30), et dans lequel :
- les premier (31 ) et deuxième (21 ) systèmes interrupteurs sont actionnés de sorte à déconnecter la charge primaire (20) de la charge principale (12), de sorte que le générateur photovoltaïque (1 1 ) alimente uniquement la charge secondaire (30) lorsque le résultat de l'étape de comparaison montre que la tension à vide aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, U0Cv) ou la tension de la puissance maximale produite aux bornes du générateur photovoltaïque (Un, UMPP) est comprise entre les deuxième (AS2) et première (Asi) tensions de seuil.
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EP2200152B1 (fr) * 2008-12-19 2012-02-01 ABB Research Ltd. Système photovoltaïque
US20100231162A1 (en) * 2009-03-16 2010-09-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Solar powered battery charging methods and devices for lithium-ion battery systems
EP2282392A1 (fr) * 2009-07-31 2011-02-09 Nxp B.V. Chargeur de batterie pour un système photovoltaïque et dispositif et procédé de commande pour ce chargeur

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