FR2550396A1

FR2550396A1 - Procede et dispositif de charge rapide d'une batterie

Info

Publication number: FR2550396A1
Application number: FR8312870A
Authority: FR
Inventors: Pierre Perrier
Original assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Current assignee: Equipements Automobiles Marchal SA
Priority date: 1983-08-04
Filing date: 1983-08-04
Publication date: 1985-02-08
Also published as: FR2550396B1

Abstract

SUR LE FIL DE MESURE 8 DE LA TENSION DE REFERENCE, QUI RELIE LE REGULATEUR 7 A LA BORNE DE LA BATTERIE 3, UNE DIODE 14 OU UNE RESISTANCE EST MONTEE EN SERIE ET PEUT ETRE COURT-CIRCUITEE PAR UN RELAIS 10 OU UN TRANSISTOR A EFFET DE CHAMP COMMANDE PAR UN MODULE ELECTRONIQUE COMPRENANT UN TEMPORISATEUR 13 ET UN CAPTEUR D'INTENSITE 21 DU COURANT DE CHARGE DE LA BATTERIE 3 QUI EST CONNECTE A UN COMPARATEUR A SEUIL 20. LORSQUE LA DIODE 14 EST COURT-CIRCUITEE, LE REGULATEUR 7 ALIMENTE L'EXCITATEUR 6 DE SORTE QUE L'ALTERNATEUR 1 CHARGE LA BATTERIE 3 A LA TENSION NOMINALE. LORSQUE LA DIODE 14 EST EN CIRCUIT, LA BATTERIE 3 EST CHARGEE A UNE TENSION SUPERIEURE, PENDANT UN TEMPS DETERMINE PAR LE MODULE DE COMMANDE, CE QUI DIMINUE LE TEMPS DE RECHARGE DE LA BATTERIE SANS L'ENDOMMAGER. APPLICATION A L'EQUIPEMENT DES VEHICULES AUTOMOBILES.

Description

PROCtDE ET DISPOITiF DE HARGE RAPIDE D'UNE BATTERIE.

La présente invention a trait à un procédé et à un dispositif de charale rapide d'une batterie d'accumulateurs, notamment de véhicule automobile.

On sait que les véhicules automobiles de construction récente sont de plus en plus fréquemment équipés d'un générateur de courant alternatif, ou alternateur, dont le rotor est destiné a être entraîné à partir du moteur du véhicule > et qui charge la batterie d'accumulateurs du véhi- cule et alimente les autres équipements du véhicule qui consomment de l'énergie électrique, par l'intermédiaire d'un redresseur.

Un tel alternateur comprend un bobinage excitateur alimenté à une tension de régulation par un régulateur de tension, qui reçoit une tension de référence de la borne (+) de la batterie et qui commande l'alimentation du bobinage excitateur lorsque la tension de référence est inférieure à une tension nominale ae charge, tandis qu'il commande l'interruption de l'alimentation du bobinage excitateur lorsque la tension de référence est supérieure à la tension nominale, de sorte que la charge de la batterie soit assurée a une tension sensiblement constante et égale à la tension nominale.

En général, la tension de charge nominale est choisie de sorte qu'elle convienne bien à la charge d'une batterie peu déchargée, en ayant une valeur suffisamment limitée pour ne pas risquer d'endommager la batterie et den diminuer la durée de vie utile.Mais cette précaution justifiée dans les cas où la batterie est relativement peu déchargée,constitue un inconvénient dans les cas où la batterie est très sensiblement déchargée, comme cela peu rapidement se présenter lorsqu'elle est sollicitée par le démarreur à l'occasion d'un démarrage pénible ou simplement nbnimmédiat du moteur du véhicule ; dans cette situation, il serait souhaitable de la recharger rapidement, afin qu'elle soit aussi vite que possible en mesure de répondre à une nouvelle sollicitation importante, sans bien entendu l'endom- mager par une tension et une intensité trop importantes la charge des batteries à la tension nominale usuelle s'accompagne donc d'une perte de temps.

Afin de remédier à cet inconvénient, le principe à la base de l'invention consiste à modifier la caractéristique du régulateur de tension, de manière à mieux adapter la tension de charge délivrée par l'alternateur à la batterie à l'état de charge de cette dernière.

Dans le brevet français nO 2 274 157, il a déjà été proposé de modifier la caractéristique du régulateur de tension au moyen d'une thermistance à coefficient de température positif, mise en liaison fonctionnelle avec le capteur de valeur de consigne du régulateur. Mais, dans ce brevet, cet agencement est spécifique d'une installation de charge de batterie pour véhicule automobile muni d'une installation d'éclairage à lampes, et dans laquelle l'une des bornes de la thermistance est connectée à la borne des lampes qui n'est pas mise à la masse, la thermistance étant de plus disposée avantageusement sur la batterie, ou éventuellement dans le boitier du régulateur de tension.Ces mesures sont destinés à permettre la commande de la charge de la batterie, d'une part, en fonction de la température de la batterie ou éventuellement du régulateur, et, d'autre part, en fonction de l'état de fonctionnement des lampes, qui n'admettent qu'une plage de tension limitée pour tout à la fois donner une intensité lumineuse maximale et présenter une longue durée de vie. Ainsi, selon ce brevet, tant que les lampes ne sont pas en circuit, on peut autoriser une tension de charge plus élevée, lorsque la température de la batterie est inférieure à environ +100C et une tension de charge plus faible lorsque la température de la batterie est supérieure à environ + 400cri en adaptant la caractéristique du régulateur à la caractéristique de la batterie.

ne telle installation est présentée comme procurant les avantages suivants : charge plus rapide de la batterie froide, aucune surcharge de la batterie chaude et plus longue durée de vie des lampes. Mais elle a pour inconvénient de comporter nécessairement des lampes et que la température mesurée par la thermistance ne représente toujours qu'imparfaitement la température de l'organe choisi pour assurer l'adaptation de la caractéristique du régulateur. De plus, la température de la batterie, en particulier, n'est pas le paramètre le plus représentatif de son état de charge.

On comprend donc qu'une telle installation ne réponde que très imparfaitement au problème présenté cidessus.

Par ailleurs, il a également déjà été proposé, par le brevet français nO 2 419 603, de monter une résistance conductrice à froid entre la borne positive de l'enroulement d'excitation et une borne d'un commutateur d'allumage dont l'autre borne est reliée à la borne (+) de la batterie, afin d'amener à l'enroulement d'excitation un courant de pré-excitation. Ainsi, lorsque le commutateur d'allumage est fermé et que l'alternateur est à I'arrêt, cette résistance conductrice à froid empêche la décharge de la batterie par l'intermédiaire du champ d'excitation. En outre, en cas de démarrage, un courant d'excitation plus élevé est disponible pour et enroulement d'excitation.Mais cette mesure avantageuse n'est obtenue qu'au démarrage et, de plus, dans un ensemble spécifique de charge de batterie, dans lequel le régulateur de tension comporte un commutateur à semiconducteurs branché en série par rapport à l'enroulement d'excitation et par rapport à une installation de contrôle de charge tout en étant montée en parallèle sur la batterie avec cette installation de contrôle de charge, qui comporte deux étages à valeur de seuil pour détecter un franchissement déterminé vers le haut ou vers le bas de la valeur théorique de régulation, les signaux de sortie de ces deux étages, ainsi qu'un signal d'dentlfication de l'état de commutation du commutateur de puissance du régulateur étant appliqués à un circuit logique délivrant, dans certaines configurations, un signal de sortie commandant la mise en circuit de l'installation de contrôle de charge.

Comme le dispositif décrit dans le brevet français nO 2 274 157, celui qui fait i'objet du brevet français nG 2 419 603 ne permet donc de recharger la batterie sous une tension plus élevée que la tension nominale, que très momentanément et dans des conditions très particulières, par exemple au démarrage.

Le but de l'invention est de permettre, au contraire, une charge rapide de la batterie sous une tension supérieure à la tension nominale 5 chaque fois que la batterie est déchargée, et quelle cplen soit la raison, sans pour autant que cela soit préjudiciable à la durée de vie de la batterie.

L'invention a pour objet un procédé dont la mise en oeuvre assure une diminution du temps de charge de la batterie sans risque d'endommagement de celle-ci ni des consommateurs qui y sont raccordés, et, à cet effet, le procédé selon l'invention se caractérise par le fait qu'il consiste, lorsque la batterie est sensiblement déchargée, à introduire une chute de potentiel entre la borne (+) de la batterie et le régulateur, et ainsi à diminuer la tension de référence reçue par le régulateur, afin d'ajuster la tension de régulation à une valeur telle que la tension de charge de la batterie est supérieure à la tension nominale.

Bien entendu, afin de ne pas courir le risque d'endommager la batterie en maintenant trop longtemps une tension de charge plus élevée que la tension de charge nominale, la chute de potentiel est maintenue pendant un intervalle de temps prédéterminé, puis supprimée afin que la charge de la batterie soit poursuivie à la tension nominale.

Cependant, comme il n'est pas possible d'avoir la certitude que la batterie est bien chargée au moment du retour à la tension nominale, une variante du procédé selon l'invention consiste à mesurer l'intensité du courant de charge de la batterie, à comparer l'intensité mesurée à un seuil d'intensité prédéterliné et à introduire la chute de potentiel si l'intensité mesurée est supérieure au seuil. Cette variante du procédé repose sur le principe que l'intensité du courant qui traverse la batterie est d'autant plus élevée que la batterie est déchargée.Il est donc possible de choisir un seuil d'intensité, par exemple 3 A, et de considérer que la batterie est bien chargée ou non selon que l'intensité mesurée du courant traversant la batterie est ou non inférieure au seuil, et d'en déduire respectivement qu'il n'est- pas ou qu'il est nécessaire d'introduire la chute de potentiel sur le fil de mesure de la tension, qui relie la borne (+) de la batterie au régulateur, afin respectivement de ne pas diminuer ou de diminuer la tension de référence.

Mais lorsque la batterie est usagée. il peut se produire que l'intensité mesurée reste supérieure au seuil choisi, ce qui, à la longue, peut être dommageable pour la batterie. Aussi, selon une variante préférée du procédé selon l'invention, on combine la comparaison de l'intensité mesurée à un seuil avec la temporisation du maintien de la chute de potentiel.

Le procédé qui résulte de cette combinaison peut consister à mesurer l'intensité du courant de charge de la batterie lorsque cette dernière est chargée à la tension nominale, à poursuivre la charge à la tension nominale si l'intensité mesurée est inférieure au seuil, à introduire et à maintenir pendant l'intervalle de temps prédéterminé la chute de potentiel, afin d'assurer la charge de la batterie à la tension supérieure-à la tension nominale, si l'intensité mesurée est supérieure au seuil, puis, à la suite de la suppression de la chute de potentiel , à reprendre ce cycle opératoire.

Mais, selon une variante avantageuse de ce procédé, à laquelle il y a lieu d'accorder la préférence, lorsque l'intensité mesurée est inférieure au seuil, le procédé consiste de plus à poursuivre la charge de la batterie à la tension nominale pendant un second intervalle de temps prédéterminé, qui peut être égal ou différent du premier, puis à procéder à une nouvelle mesure de l'intensité du courant de charge de la batterie et à reprendre ce cycle opératoire.

L'inventicn a également pour objet un dispositif de charge rapide d'une batterie, assurant la mise en oeuvre du procédé présenté ci-dessus, et permettant, lorsque la batterie est déchargée,. de la recharger rapidement à une tension plus élevée que la tension nominale,sans que cela soit préju diciable à la durée de vie de la batterie et à celle des consommateurs qui lui sont connectés.

Le dispositif de charge selon l'invention, destiné à la charge rapide d'une batterie d'accumulateurs, notamment de véhicule automobile, qui est chargée par l'intermédiaire d'-un redresseur, à partir d'un générateur de courant alternatif comportant un bobinage excitateur alimenté à une tension de régulation par un régulateur de tension qui reçoit une tension de référence de la borne (+) de la batterie et commande l'alimentation du bobinage excitateur lorsque la tension de référence est inférieure à une tension nominale de charge de la batterie par le générateur, tandis que le régulateur commande l'interruption de l'alimentation du bobinage excitateur lorsque la tension de référence est supérieure à la tension nominale, de sorte que la charge de la batterie soit assurée à une tension sensiblement cons- tante et égale à la tension nominale, se caractérise par le fait qu'il comprend un organe d'actionnement, qui peut être un relais, ou qui peut comprendre un transistor à effet de champ alimentant une bobine de plongeur, assurant la mise en circuit ou en court-circuit, entre la borne (+) de la batterie et le régulateur, d'un composant, tel qu'une resistance ou une diode, consommant de l'énergie électrique et dont la mise en circuit diminue la tension de référence d'une valeur prédéterminée, qui correspond à une augmentation de la tension de régulation, et donc à une augmentation prédéterminée de la tension de charge de la batterie, pendant un inter valle de temps déterminé par un module de commande de l'organe d'actionnement.

Afin d'assurer la mise en oeuvre des différentes variantes du procédé présentées ci-dessus, le module de commande du dispositif peut comprendre soit uniquement un temporisateur qui, à la fin d'un intervalle de temps prédéterminé, commande la mise en court-circuit du composant par l'organe d'actionnement, soit un capteur de l'intensité du courant de charge de la batterie ainsi qu'un comparateur à seuil d'intensité prédéterminé, commandant la mise en circuit du composant par l'organe d'actionnement lorsque l'intensité mesurée est supérieure au seuil, mais, avantageusement, afin de permettre la mise en oeuvre de la variante préférée du procédé selon l'invention, le module comprend à la fois un temporisateur, un capteur d'intensité, qui est de préférence un capteur à effet Hall, et un comparateur à seuil d'intensité prédéterminé.La réalisation du module de commande est dans ce cas complètée par un circuit logique qui commande
- une mesure et une comparaison de l'intensité du courant de charge de la batterie au seuil lorsque le composant est en court-circuit et la batterie chargée à la tension nominale,
- un maintien en circuit du composant pendant un premier intervalle de temps prédéterminé, lorsque l'intensité mesurée est supérieure au seuil,
- un maintien en court-circuit du composant pendant un second intervalle de temps prédéterminé, lorsque liinten- sité mesurée est inférieure au seuil, et
- -une nouvelle mesure et une nouvelle comparaison de l'intensité du courant de charge de la batterie au seuil, à la suite d'un premier ou d'un second intervalle de temps prédéterminé.

Dans une forme simple de réalisation, le temporisateur comprend un générateur d'impulsions et au moins un compteur d'impulsions relié à la sortie du générateur d'impulsions, une première bascule monostable reliée au compteur et dont une première sortie est reliée à une entrée d'une porte ET. tandis qu'une seconde sortie de la première bascule est reliée à une entrée d'une seconde bascule monostable reliée au compteur dont elle assure la remise à zéro, la sortie du comparateur à seuil d'intensité étant reliée Q la seconde entrée de la porte ET, dont la sortie commande l'organe d'actionnement.

Afin que l'implantation du dispositif dans le véhicule automobile soit favorable, et qu'il présente une bonne accessibilité, le module de commande, l'organe d'actionnement et le composant mis en circuit ou en court-circuit sont montés dans un unique boitier présentant une cosse de montage sur la borne (+) de la batterie, une borne de montage de la cosse d'un cable électrique destiné à être connecté à la borne (+) de la batterie et les deux bornes du composant, dont l'une est destinée à être connectée au régulateur et l'autre à la borne (+) de la batterie. De la sorte, l'ensemble du dispositif peut-, grâce au boitier, être monté directement sur la borne (+) de la batterie.

Pour mieux faire comprendre l'objet de l'invention, on va en décrire maintenant, à titre d'exemple illustratif, un mode de réalisation et ses variantes, représentés sur le dessin annexé
Sur ce dessin
- la figure 1 est une représentation schématique d'une installation de charge d'une batterie de véhicule automobile équipée d'un dispositif de charge rapide à temporisateur ;;
- la figure 2 est une représentation schématique d'un dispositif de charge rapide à capteur d'intensité et à comparateur, susceptible d'être substitué au dispositif de charge rapide à temporisateur dans l'installation de charge de la figure 1
- la figure 3 est une vue analogue à la figure 1 d'une installation de charge de batterie dont le dispositif de charge raide comprend un temporistateur et un capteur d'intensité
- la figure 4 représente sous forme d'organigramme le fonctionnement du dispositif de la figure 3
- la figure 5 est un schéma blocs d'un autre dispositif de charge rapide à temporisateur et à capteur d'intensité
- la figure 6 représente sous forme d'organigramme le fonctionnement-du dispositif de la figure 5
- la figure 7 représente schématiquement un exemple de montage d'un dispositif de charge rapide sur la batterie d'un véhicule automobile
Sur la figure 1, on a représenté en 1 un générateur de courant alternatif, tel qu'un alternateur, d'un type connu équipant couramment les véhicules automobiles, et qui charge, par l'intermédiaire d'un bloc redresseur 2, la batterie 3 du véhicule, et, lorsque le commutateur général 4 est fermé, alimente les consommateurs auxilliaires du véhicule qui constituent une charge variable 5. L'alternateur comprend un bobinage excitateur 6 alimenté à une tension de régulation par un régulateur de tension 7.Ce dernier est lui-même alimenté en puissance à la sortie du redresseur 2 et est relié à ia borne (+) de la batterie 3 par un fil de mesure 8 d'une tension de référence qui est la tension de charge de la batterie 3. Le régulateur 7 est d'un type bien connu qui commande successivement l'alimentalion et l'interruption de l'alimentation du bobinage excitateur 6 pour que la tension délivrée par l'alternateur 1 soit augmentée si la tension de référence est inférieure à une tension nominale de charge, qui peut être choisie égale à 14,2 V pour une batterie de 12 V, et afin que la tension délivrée par l'alternateur 1 soit diminuée si la tension de référence est supérieure à la tension nominale, de sorte que la tension délivrée par l'alternateur 1 soit sensiblement instante et égale à la tension nominale. Sur la figure 1 une résistance 9 est montée en série sur le fil de mesure 8, et la valeur de cette résistance est choisie pour que la chute de potentiel à ses bores soit relatIvement bien déterminée et égale, par exemple, à 0,6 V.Cette résistance 9 peut être court circuit par la fermeture du contact 11 mobile d'un relais 10 sur les deux plots 12 montés en parallèle sur la resis- tance 9, et l'alimentation de la bobine du relais 10 est commandée par un module électronique de commande 13 qui, dans cet exemple, est un temporisateur comprenant un générateur d'impulsions à fréquence constante et un compteur d'impulsions avec remise à zéro et qui est calé sur un nombre d'impulsions prédéterminé correspondant à un intervalle de temps prédéterminé. Tant que le démarreur du véhicule n'est pas actionné, le contact 11 du relais 10 est fermé sur les plots 12 et la résistance 9 est en court-circuit. La tension de référence reçue par le régulateur 7 est donc la tension nominale de charge de la batterie 3, soit 14,2 V.Dès que le démarreur est actionné, ce qui provoque une décharge de la batterie 3, le temporisateur 13 est déclenché et commande immédiatement l'ouverture du relais 10 dont le contact mobile 11 est écarté des plots 12. La résistance 9 est donc mise en circuit et la tension de référence reçue par le régulateur 7 est égale à la tension de charge de la batterie 3 diminuée de la chute de potentiel (0,6 V) aux bornes de la résistance 9. Le régulateur 7 reçoit donc une tension de référence inférieure à la tension nominale de charge et, de ce fait, délivre au bobinage excitateur 6 une tension supérieure de sorte que la tension délivrée par l'alternateur 1 devienne égale à la tension nominale (14,2 V) augmentée de la chute de potentiel (0,6 V) dans la résistance 9, soit 14,8 V.

Ainsi, lorsque la batterie 3 est déchargée, et pendant un intervalle de temps prédéterminé par le réglage du temporisateur 13, l'alternateu 1 recharge la batterie 3 à une tension de 14,8 V supérieure à la tension nominale de 14,2 V et, dès la fin de l'intervalle de temps prédéterminé, le temporisateur 13 commande la refermeture du contact 11 du relais 10, dont l'alimentation est interrompue, de sorte que la résistance 9 est à nouveau court-circuitée. De ce fait, l'alternateur 1 entretient la charge de la batterie 3 à la tension nominale de 14,2 V.

Ce dispositif permet donc d'ajuster la tension de régulation en intercalant ou en court-circuitant une résistance dans le fil de mesure de la tension de référence du régulateur, afin d'imposer un changement de cette tension de référence, de sorte que pour une batterie déchargée, la tension de régulation et donc la tension délivrée par l'alternateur seront hautes, lorsque la résistance est intercalée, et que pour une batterie chargée, la tension de régu lation et la tension délivrée par l'alternateur seront plus basses alors que la résistance est court-circuitée. Ceci permet donc de recharger plus rapidement la batterie 3.

Dans cet exemple, le temporisateur 13 peut par exemple basculer le relais 10 après trente minutes. Mais on n'obtient pas ainsi la certitude que la batterie 3 est bien rechargée lors du retour à la tension nominale de charge.

Sur la figure 2, on a représenté un dispositif de charge rapide qui peut être substitué à celui qui vient d'être décrit. Sur la figure 2, on retrouve le fil de mesure 8 reliant la borne (+) de la batterie au régulateur de tension. Sur ce fil 8, on a monté en série une diode 14, qui peut être court-circuitée par la fermeture sur les plots 15 en parallèle sur la diode 14,'un contact mobile 16 porté par un plongeur 17 engagé daris une bobine 18 alimentée par un transistor à effet de cna..lp 19. Ce dernier est monté par sa source et son drain entre la masse et un fil d'alimentation relié à la borne (+) de la batterie. La base du transistor 19 est maintenue à une tension intermédiaire par un pont à résistance constitué des deux résistances R1 et
R2, et dont le point milieu est relié à la sortie d'un comparateur à seuil 20. L'une des entrées du comparateur 20 est reliée à un pont à résistance constitué de trois résistances en série R3, R4 et R5, dont celle du milieu R4 est réglable, afin de permettre le réglage d'un seuil prédéterminé de comparaison. L'autre entrée du comparateur 20 est reliée, par l'inler.médiaire d'un filtre RC constitué des deux résistances R6 et R7, et d'un condensateur C1, à la sortie d'un capteur d'intensité, qui est un capteur à effet Hall 21 placé dans l'entrefer d'un cadre magnétique 22 dont un côté traverse une bobine 23 sur le fil de liaison de l:alterna- teur à la borne I: de la batterie.De façon bien connue le capteur à effet Hall 21 délivre à sa sortie une tension proportionnelle au champ magnétique dans l'entrefer du cadre 22, et donc proportionnelle à l'intensité du courant qui circule dans la bobine 23 et traverse la batterie. Dans ce dispositif, pour savoir si la batterie est bien chargée ou non, on mesure l'intensité du courant qui traverse la batterie.

On sait que si cette intensité est négative, l'alternateur ne suffit pas à alimenter les consommateurs auxilliaires et la batterie doit fournir le complément. Dans ce cas, le régulateur assure une alimentation constante du bobinage excitateur et, en fait, ne régule pas, Si, alors que ia batterie est chargée à la tension nominale de 14,2 V, l'intensité mesurée est supérieure à un seuil d'intensité prédéterminé, et choisi par exemple égal à 3 A, par le réglage de la résistance R4, la batterie absorbe un courant important, ce qui signifie qu'elle est déchargée et qu'elle est en train de se recharger. Par contre, si, dans les mêmes conditions, l'intensité mesurée est inférieure au seuil de 3 A, cela signifie que la batterie est bien chargée et qu'il suffit d'entretenir la charge à la tension nominale de 14,2 V.

Ainsi, dans le dispositif de la figure 2, 1 intensité mesurée par le capteur 21 est comparée dans le comparateur 2O au seuil prédéterminé et fixé par le réglage de la résistance
R4. Si cette intensité est supérieure au seuil de 3 A, ie comparateur 20 commande le transistor à effet de champ 19 de sorte que le contact mobile 16 soit écarté des contacts 15 > et que la diode 14 soit ainsi mise en circuit sur le il de mesure 8 de la température de référence.La diodé 14, comme la résistance 9 de la figure 1, introduit une chute de potentiel de 0,6 V, de sorte que le régulateur alimente le bobinage excitateur afin que la tension délivrée par l'alternateur soit de 14,8 V et supérieure à la tension nominale de 14,2 V. Donc, si l'intensité mesurée est supérieure au seuil, la batterie est rechargée sous la tension supérieure de 14,8 V, afin de la recharger rapidement. Dès que l'intensité mesurée retombe sous la valeur de seuil de 3 A, le comparateur 20 commande le transistor à effet de champ 19 de sorte que le contact mobile 16 est fermé et la diode 14 court-circuitée afin que la charge de la batterie se poursuive sous la tension nominale de 14,2 V.

Pour la mesure de l'intensité, il est possible d'utiliser un shunt. Mais, comme les circuits électroniques simples ne permettent qu'une détection d'une chute de potentiel au moins égale à 50 mV, d'où une résistance du shunt égale 16,66 mnpour le passage d'un courant de 3 A, et comme la batterie peut absorber jusqu'à 80 A lorsqu'elle est déchargée, il en résulte que la puissance absorbée par le shunt peut atteindre 106,6 W, ce qui conduit à l'utilisation d'un shunt bien trop important. C'est la raison pour laquelle il est préférable d'utilisé un capteur à effet Hall.

Mais, afin d'obtenir une bonne mesure de l'intensité du courant de charge de la batterie, cette mesure doit être effectuée de préférence sous une tension constante, par exemple lorsque la tension de charge est la tension nominale de 14,2 V Par ailleurs, avec le dispositif de la figure 25 et lorsque la batterie est usagée, il est possible que le courant reste supérieur au seuil, ce qui peut être,domma- geable pour la batterie constamment chargée à la tension de 14,8 V. Pour cette raison, le dispositif représenté sur la figure 3 combine avantageusement le temporisateur du dispositif de la figure 1 et le capteur d'intensité et le comparateur du dispositif de la figure 2.Sur la figure 30 on retrouve un alternateur triphasé i chargeant la batterie 3 et alimentant, lorsque le commutateur 4 est fermé9 la charge variable 5, par l'intermédiaire à'un bloc redresseur dont on a représenté les trois diodes positives 21 et les trois diodes négatives 25 du redresseur principal, ainsi que les trois diodes positives 23 du redresseur auxilliaire relié à une borne du bobinage excitateur 6, dont l'autre borne est reliée au régulateur de tension 7.Sur le fil de mesure 8, reliant le régulateur 7 à la borne (+) de la batterie 3s est montée en sérIe la diode 14, qui peut être court-circuitée par la fermeture du contact mobile 11 du relais 10 contre les deux plots de contact 12 en-parallèle sur la diode 14.

Le relais 10 est commandé par un module électronique comprenant le temporisateur 13, le comparateur à seuil 20 et le capteur à effet Hall 21 monté dans l'entrefer d'un circuit magnétique annulaire 24 entourant le fil de liaison de l'alternateur 1 à la borne (+) de la batterie 3.

Le dispositif de la figure 3 peut fonctionner selon un cycle opératoire représenté par l'organigramme de la figure 4. En partant de la configuration indiquée en 25, pour laquelle le relais 10 est fermé, et donc pour laquelle la diode 14 est court-circuitée et, en conséquence, la batterie 3 est chargée à la tension nominale de 14,2 V, comme indiqué en 26, le capteur 21 effectuecomme indiqué en 27, une mesure de l'intensité du courant de charge de la batterie 3. Cette mesure est comparée au seuil de 3 A dans le comparateur 20, comme indiqué en 28. Si l'intensité mesurée est inférieure ou égale au seuil, la charge de la batterie 3 est poursuivie à la tension nominale de 14,2 V, comme indiqué en 29. Par contre, lorsque l'intensité mesuree est supérieure au séuil, le comparateur 20, d'une part > commande l'ouverture du relais 10, comme indiqué en 30, et donc,par la mise en circuit de la diode 14, la charge de la batterie 3 à la tension supérieure de 14,8 V, comme indiqué en 31sets et, d'autre parr,déclenche le temporisateur 13, qui maint ent le relais 10 ouvert pendant une durée maximale de trenée mirutes, comme indiqué en 32, avant de revenir en configuration initiale, sauf si, avant l'expiration du délai de trente minutes, une nouvelle mesure de l'intensité fait apparaltre en 33 que cette dernière est devenue inférieure au seuil, auquel cas la charge de la batterie 3 s'effectue à nouveau à la. température nominale de 14,2 V, comme indiqué en 29.

Le module de commande du dispositif de la figure 3 peut être remplacé par celui de la figure 5, dans lequel le capteur d'intensité 21 et le comparateur à seuil 20 d'une part, et le temporisateur d'autre part, sont montés en parallèles. Dans ce module, le temporisateur comprend une horloge 34 reliée à un compteur 35 dont la sortie est reliée à une première bascule monostable 36. Une sortie de la bascule 36 est reliée à l'entrée d'une seconde bascule monostable 37, dont la sortie est reliée au compteur 35 afin d'assurer les remises à zéro de ce dernier.Une seconde sortie de la première bascule 36 est reliée à une entrée d'une porte logique
ET 38 dont l'autre entrée est reliée à la sortie du comparateur 20, et la porte ET 38 commande le relais 10, dont le contact mobile 11 peut, comme précédemment, être fermé contre les plots de contact 12 ou écarté de ces derniers, afin de court-circuiter ou de mettre en circuit la diode 14 sur le fil de mesure 8.

Ce module fonctionne selon un cycle opératoire représenté par l'organigramme de la figure 6. A partir d'une configuration dans laquelle le relais 10 est fermé, comme indiqué en 39, la batterie est chargée à la température nominale, comme indiqué en 40. L'intensité du courant traversant la batterie est alors mesurée en 41, et la mesure est comparée au seuil en 42. Si la mesure est supérieure au seuil, le relais 10 est ouvert en 43, de sorte que la batterie est chargée à la tension supérieure de 14,8 V, comme indiqué en 44. Ceci est permis par le temporisateur dont la première bascule monostable 36 attaque la porte ET 38 pendant un premier intervalle de temps, par exemple fixé à deux minutes, comme indiqué en 45.A la fin de ce premier intervalle de temps, le dispositif revient en configuration initiale en 39, le relais 10 étant fermé, afin de procéder à une nouvelle mesure de l'intensité en 41. Par contre, si l'intensité mesurée est inférieure au seuil, le relais 10 reste fermé en 46, et la charge de la batterie se poursuit à la tension nominale, comme indiqué en 47, pendant un second intervalle de temps, qui peut également être choisi égal à deux minutes par exemple, et pendant lequel la porte ET 38 est bloquée par la bascule 36. A la fin de ce second intervalle de temps, comme indiqué en 48, le dispositif revient en configuration initiale en 39, pour une nouvelle mesure de l'intensité.

En résumé, ce dispositif fonctionne de la manière suivante
- à partir d'une information représentative de l'état de charge de la batterie, et qui est dans ce cas constituée par l'intensité du courant de charge traversant la batterie, la comparaison de cette information à une valeur de seuil permet d'assurer la charge de la batterie soit à la tension nominale, si l'information est inférieure au seuil, et ceci pendant un temps prédéterminé, soit à une tension supérieure, de 0,6 V par exemple, à la tension nominale, si l'information est supérieure au seuil, et ceci également pendant un temps prédéterminé, qui peut être égal ou différent du premier temps prédéeflminé mentionné ci-dessus. On obtient ainsi une évolution cyclique de la tension de charge de la batterie, selon l'état de charge de cette dernière.

Le fait d'être en charge sous une tension supérieure à la tension nominale peut être avantageusement signalé par un voyant lumineux au tableau de bord du véhicule, soit par un allumage permanent, soitpar un feu clignotant.

En ce qui concerne l'accessibilité du dispositif de charge rapide, et de sa logeabilité, il est avantageux que ce dispositif puisse se fixer directement sur la borne (+) de la batterie ou au voisinage de celle-ci,
Ceci peut être,par exemple, réalisé comme cela est représenté sur la figure 7, sur laquelle le te'-?orisateur 13, le comparateur 20, le relais 10, la diode 14(ou la résistance 9) ainsi que la partie adjacente du fil de mesure 8, et la bobine 23 du capteur d'intensité ont été regroupés dans un unique boitier 49, qui renferme la base d'un élément conducteur en U 50 dont les deux bras sont en saillie hors du boitier 49. La bobine 23 entoure la base de l'élément 50 dont un bras porte une borne 51 de connection à la cosse 52 de fixation d'un cable électrique du véhicule, tandis que l'autre bras de l'élément en U 50 présente une cosse 53 de fixation à la borne (+) 54 de la batterie 3. L'élément 50 est bien entendu réalisé de manière à supporter le courant au démarrage, et le boitier 49 présente enfin deux bornes de sortie 55 et 56, destinées respectivement au raccordement du fil de mesure 8 avec le régulateur et avec la borne (+) 54 de la batterie 3.

Il est bien entendu que les dispositifs ci-dessus décrits pourront donner lieu à toute modification désirable sans sortir pour cela du cadre de l'invention.

Claims

Revendications

I - Procédé de charge rapide d'une batterie d'accumulateurs (3), notamment de véhicule automobile, qui est chargée, par l'intermédiaire d'un redresseur (2), à partir d'un générateur de courant alternatif (1) comportant un bobinage excitateur (6) alimenté à une tension de régulation par un régulateur de tension (7), qui reçoit une tension de référence ce de la borne (+) de la batterie (3) et commande l'alimentation du bobinage excitateur (6), lorsque la tension de référence est inférieure à une tension nominale de charge de la batterie (3) par le générateur (I), alors qutil commande l'interruption de l'alimentation du bobinage excitateur (6) lorsque la tension de référence est supérieure à la tension nominable, caractérisé par le fait que lorsque la batterie (3) est sensiblement déchargée, on introduit une chute de potentiel (9,14) entre la borne (+) de la batterie (3) et le régulateur (7), pour diminuer la tension de référence reçue par le régulateur (7) et ajuster ainsi la tension de régulation à une valeur telle que la tension de charge de la batterie (3) soit supérieure à la tension nominale.
2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on maintient la chute de potentiel (9,14) pendant un intervalle de temps prédéterminé, et qu'on la supprime ensuite afin que la charge de la batterie (3) soit poursuivie à la tension nominale.
3 - Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que l'on mesure l'intensité du courant de charge de la batterie (3), on compare l'intensité mesurée à un seuil d'intensité prédéterminé, et on introduit la chute de potentiel (9,14) si l'intensité mesurée est supérieure au seuil.
4 - Procédé selon la revendication 3, telle que rattachée à la revendication 2, caractérisé par le fait que l'on mesure l'intensité du courant de charge de la batterie (3) lorsque cette dernière est chargée à la tension nominale, que l'on poursuit la charge à la tension nominale si l'intensité mesurée est inférieure au seuil, que l'on introduit et maintient pendant l'intervalle de temps prédéterminé la chute de potentiel (9,14), afin d'assurer la charge de la batterie (3) à la tension supérieure à la tension nominale, si l'inten- sité mesurée est supérieure au seuil, et qu'à la suite de la suppression de la chute de potentiel, on reprend ce cycle opératoire.
5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que, lorsque l'intensité mesurée est inférieure au seuil, on poursuit la charge de la batterie (3) à la tension nominale pendant un second intervalle de temps prédéterminé, puis on procède à une nouvelle mesure de l'intensité du courant de charge de la batterie (3) et on reprend ce cycle opératoire.
6 - Dispositif de charge rapide d'une batterie d'accumulateurs (3) destiné à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 5, pour une batterie (3), notamment de véhicule automobile, qui est chargée, par 1 'in- termédiaire d'un redresseur (2) > à partir d'un générateur de courant alternatif (1) comportant un bobinage excitateur (6) alimenté à une tension de régulation par un régulateur de tension (7) qui reçoit une tension de référence de la borne (+) de la batterie (3) et commande l'alimentation du bobinage excitateur (6) lorsque la tension de référence est inférieure à une tension nominale de charge de la batterie (3) par le générateur (1), tandis que le régulateur (7) commande l'in- terruption de l'alimentation du bobinage excitateur (6) lorsque la tension de référence est supérieure à la tension nominale, caractérisé par le fait qu'il comprend un organe d'actionnement (10, 19-18) assurant la mise en circuit ou en court-circuit, entre la-" borne (+) de la batterie (3) et le régulateur (7), d'un comrosant (9, ;4 consommant de l'énergie électrique, et dont la nuise en circuit Ilic la tension de référence d'une valeur prédéter;*inée, qui correspond à une augmentation de la tension de régulation, et donc à une augmentation prédéterminée de ia tension de charge de la batterie (3), pendant un intervalle de temps déterminé par un module de commande (13, 20, 21v de l'organe d'actionnement (10, 19-18).
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le composant mis en circuit ou en courtcircuit est une résistance (9).
8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que le composant mis en circuit ou en courtcircuit est une diode (14).
9. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que l'organe d'actionnement est un relais (10).
10. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que l'organe d'actionnement comprend un transistor à effet de champ (19).

12. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 11, caractérisé par le fait que le module de commande comprend un capteur (21) de l'intensité du courant de charge de la batterie (3), ainsi qurun comparateur (20) à seuil d'intensité prédéterminé, commandant la mise en circuit du composant (9, 14) par l'organe d'actionnement (10, 19-18) lorsque l'intensité mesurée est supérieure au seuil.
11. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé par le fait que le module de commande comprend un temporisateur (13) qui, à la fin d'un intervalle de temps prédéterminé, commande la mise en court-circuit du composant (9, 14) par l'organe d'actionnement (10, 19-18)

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le capteur d'intensité est un capteur à effet Hall (21).

- une nouvelle mesure et une nouvelle comparaison de l'intensité du courant de charge de la batterie (3) au seuil, à la suite d'un premier ou d'un second intervalle de temps prédéterminé.

- un maintien en court-circuit du composant (9, 14) pendant un second intervalle de temps prédéterminé, lorsque l'intensité mesurée est inférieure au seuil, et

- un maintien en circuit du composant (9, 14) pendant un premier intervalle de temps prédéterminé, lorsque l'intensité mesurée est supérieure au seuil,

- une mesure (21) et une comparaison (20) de l'intensité du courant de charge de la batterie (3) au seuil lorsque le composant (9, 14) est en court-circuit et la batterie (3) chargée à la tension nominale,

14. Dispositif selon l'une des revendications 12 et 13,tube que rattachée à la revendication 11, caractérisé par le fait que le module de commande comprend un circuit logique commandant

15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le temporisateur comprend un générateur d'impulsions (34) et au moins un compteur d'impulsions (35) relié à la sortie du générateur d'impulsions (34), une première bascule monostable (36) reliée au compteur (35) et donc une première sortie est reliée à une entrée d'une porte logique ET (38), tandis qu'une seconde sortie de la première bascule (36) est reliée à une entrée d'une seconde bascule monostable (37) reliée au compteur (35) dont elle assure la remise à zéro, la sortie du comparateur à seuil (20) d'intensité étant reliée à la seconde entrée de la porte ET (38), dont la sortie commande l'organe d'actionnement (10, 19-18).

16. Dispositif selon l'une des revendications 6 à 15, caractérisé par le fait que le module de commande (13, 20, 21), l'organe d'actionnement (10, 19-18) et le composant (9, 14) mis en circuit ou en court-circuit sont montés dans un unique boitier (49) présentant une cosse (53) de montage sur la borne (+) (54) de la batterie (3), une borne (51) de rontage de la cosse (52) d'un cable électrique destiné à être connecté = la borne (+) (54) de la batterie (3), et les deux bornes (55, 56) du composant (9, 14), dont l'une (55) est destinée à être connectée au régulateur (7), et l'autre à la borne (+) (54) de la batterie (3).