FR2694144A1 - Convertisseur pour charge réversible. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un convertisseur à découpage comprenant une entrée (VAC) et une sortie (VB) destinée à alimenter une charge réversible (11). Selon l'invention, le convertisseur comprend des commutateurs (K1, K2) pour, dans une première phase d'alimentation de la charge réversible, relier la charge réversible à ladite sortie et, dans une deuxième phase de fourniture d'une tension sur ladite sortie ou sur une autre sortie, relier la charge réversible à ladite entrée.

Description

CONVERTISSEUR POUR CHARGE RÉVERSIBLE
La présente invention concerne un convertisseur pour alimenter une charge réversible, ctest-à-dire une charge pouvant alternativement être une source ou un récepteur, telle qu' une batterie ou un moteur.

Ci-aprês on va décrire des exemples de convertisseur dont la charge réversible est une batterie, notamment une batterie alimentant un véhicule électrique. Toutefois, on notera que l'invention s'applique également à des convertisseurs alimentant des moteurs.

Dans le cadre particulier des véhicules électriques, on tente de réduire au maximum le poids et T l'encombrement des équipements. I1 faut donc réduire le poids et T l'encombrement du dispositif servant à charger les batteries du véhicule. Pour cela, on choisit généralement de charger les batteries à T l'aide d'un convertisseur à découpage alimenté par le secteur.

La figure 1 illustre schématiquement une disposition classique pour charger une batterie. Un convertisseur à découpage alternatif/continu 10 reçoit en entrée la tension du secteur VAC et alimente une batterie 11. On note VB la tension aux bornes de la batterie 11. Dans les dispositifs de charge à convertisseur, la charge d'une batterie comprend généralement trois phases. Lors d'une première phase, on charge la batterie sous un courant constant de valeur la plus forte possible. Pour cela, le convertisseur 10 régule le courant dans la batterie 11 en mesurant la tension aux bornes d'un shunt RS disposé en série avec la batterie.

Lors d'une deuxième phase, le convertisseur 10 régule la tension aux bornes de la batterie 11 à la tension nominale de charge de cette batterie. Alors, le courant de charge diminue progressivement à partir de sa valeur maximale au fur et à mesure que la batterie continue de se charger.

Lors d'une troisième phase, lorsque le courant de charge de la batterie 11 atteint une valeur basse prédéterminée, le courant de charge de la batterie est régulé à cette valeur basse pendant la durée finale de charge. Lorsqu'on atteint la troisième phase de charge, la batterie est pratiquement complètement chargée. Cette phase permet d'obtenir la charge maximale de la batterie.

Lorsque la batterie 11 est utilisée dans un véhicule électrique, celle-ci doit alimenter le moteur sous une tension d'une centaine de volts et divers équipements du véhicule, tels que les phares, les essuie-glaces, T l'auto-radio... sous une tension de 12 V et un courant maximal de 70 ampères environ.

Ainsi, dans un véhicule électrique, il faut prévoir une source de tension auxiliaire de 12 volts obtenue à partir de la batterie il.

La figure 2 représente une disposition classique pour charger la batterie Il à partir du secteur et fournir à partir de celle-ci une tension auxiliaire de 12 V. On retrouve le convertisseur alternatif/continu 10 permettant de charger la batterie 11 à partir du secteur. La batterie 11 alimente le moteur sous 100 V environ et un deuxième convertisseur continu/ continu 14 permettant d'obtenir la tension auxiliaire requise à partir de la batterie 11. Un inconvénient de ce système est donc qu'il faut un convertisseur supplémentaire 14 pour fournir la tension de 12 V, ce qui représente une augmentation de poids et d'encombrement ainsi que de coût.

La figure 3 illustre une solution vers laquelle on essaie de plus en plus de s'orienteur pour résoudre les problèmes d'encombrement et de poids. Un convertisseur continu/continu réversible 16 est alimenté à partir de la tension secteur VAC par l'intermédiaire d'un pont redresseur 17. Un convertisseur réversible est un convertisseur qui dans un premier état défini par exemple par un signal logique S, transfère de T énergie d'une source reliée à des premières bornes Al, A2 du convertisseur vers un récepteur relié à des deuxièmes bornes B1, B2 du convertisseur.Dans un deuxième état, lorsque par exemple la valeur du signal logique S est changée, ce même convertisseur transfère de l'énergie d'une source reliée aux deuxièmes bornes
B1, B2 vers un récepteur relié aux premières bornes Al, A2.

Ainsi, lors d'une phase de charge de la batterie 11, le convertisseur 16 transfère l'énergie du secteur vers la batterie. Lorsque l'état du signal S est changé, ce qui est par exemple fait automatiquement en détectant l'absence de la tension secteur, l'énergie est transférée de la batterie 11 vers les bornes Al, A2. Les bornes Al, A2 constituent alors la source auxiliaire de 12 V. Des commutateurs K commandés par le signal S coupent les circuits alimentés sous 12 V des bornes Al, A2 lorsque la tension VAC du secteur est appliquée.

Un tel convertisseur réversible, bien qu'il soit plus léger et moins encombrant que l'association des deux convertisseurs de la figure 2 présente des inconvénients. En effet, un convertisseur réversible nécessite un jeu d'interrupteurs statiques, généralement 4, au niveau de chaque paire de bornes d'entrée A1/A2, B1/B2, alors qu'un convertisseur simple unidirectionnel ne nécessite qu'un seul jeu d'interrupteurs. Plus le nombre d' interrupteurs est élevé, plus il faut des dissipateurs thermiques importants, ce qui augmente le poids et l'encombre- ment des convertisseurs réversibles par rapport aux convertisseurs unidirectionnels. En effet, dans les convertisseurs réversibles, le courant transféré doit traverser deux jeux d'inter rupteurs, ce qui entralne des chutes de tension, et donc des pertes, supplémentaires.La commande des interrupteurs dans les convertisseurs réversibles est non seulement complexe par le fait que le nombre d'interrupteurs est élevé, mais aussi par le fait qu'il faut tenir compte d'un nombre élevé de paramètres.

A l'heure actuelle, on n'a pas trouvé de solution plus simple dans la réalisation de convertisseurs réversibles que d'utiliser un jeu d'interrupteurs statiques par paire de bornes d'entrée/sortie.

Les chargeurs classiques de batterie à convertisseur à découpage présentent également un inconvénient lié à la première phase susmentionnée de charge d'une batterie. Comme on l'a indiqué en relation avec la figure 1, la première phase de charge de la batterie consiste à fournir à celle-ci un courant de charge constant le plus important possible. Ainsi, au fur et à mesure que la batterie se charge (la tension VB à ses bornes croit) la puissance consommée augmente et la puissance tirée sur le secteur augmente corrélativement. Ainsi, à la fin de la première phase, la puissance fournie à la batterie est maximale et le courant tiré sur le secteur également.

Pour des applications domestiques du chargeur, le courant secteur ne peut généralement dépasser 16 A. Le courant de charge dans la première phase doit donc être choisi tel qutà la fin de la première phase de charge, le courant tiré sur le secteur ne dépasse pas 16 A, quelle que soit la tension du secteur. Or, la tension du secteur peut varier, en France, de 175 à 265 volts efficaces. Pour une puissance de charge donnée de la batterie, le courant tiré sur le secteur est maximal pour la tension secteur basse. Ainsi, le courant de charge constant de la première phase doit être choisi à une valeur basse qui est telle qu'on ne tire pas plus de 16 A sur le secteur lorsque la tension secteur est basse. Irrémédiablement, dans les conditions de fonctionnement nominales (tension secteur de 220 V), la puissance maximale fournie à la batterie est plus faible que celle qui pourrait être fournie en réalité.

En outre, en chargeant la batterie sous un courant constant, la puissance fournie à la batterie au début de la première phase de charge est plus faible que celle fournie à la fin de cette phase de charge. Ceci entraine que, en un intervalle de temps donné, on fournit à la batterie une énergie inférieure à celle qui peut être fournie réellement.

Un objet de la présente invention est de réaliser un convertisseur réversible particulièrement simple et peu encombrant.

Un autre objet de la présente invention est de prévoir un convertisseur capable de fournir à une charge une puissance voisine de celle que l'on peut tirer sur le secteur, quelle que soit la tension du secteur.

Comme on l'a précédemment indiqué, les convertisseurs réversibles classiques sont corpus de telle façon que les rôles de leurs bornes d'entrée et de sortie peuvent être échangés. Les structures de tels convertisseurs sont particulièrement complexes. Par préjugé, les constructeurs cherchent actuellement à améliorer ce type de convertisseurs réversibles. La demanderesse 5T est aperçue que l'on pouvait réaliser un convertisseur réversible en conservant les rôles des bornes d'entrée et de sortie d'un convertisseur unidirectionnel classique en déconnectant une charge réversible, telle qu' une batterie, des bornes de sortie pour la connecter aux bornes d'entrée et en utilisant alors les bornes de sortie pour alimenter une autre charge à partir de la batterie.

La demanderesse s 'est également aperçue que, lors de la première phase de charge susmentionnée, en régulant, non pas le courant dans la batterie, mais le courant tiré sur le secteur, on peut fournir à la batterie la totalité de la puissance disponible sur le secteur, au rendement de conversion près.

La présente invention vise plus particulièrement un convertisseur à découpage comprenant une entrée et une sortie destinée à alimenter une charge réversible. Selon l'invention, le convertisseur comprend des commutateurs pour, dans une première phase d'alimentation de la charge réversible, relier la charge réversible à ladite sortie et, dans une deuxième phase de fourniture d'une tension sur ladite sortie ou sur une autre sortie, relier la charge réversible à ladite entrée.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, la charge réversible est une batterie qui est chargée à partir du secteur pour la position desdits commutateurs correspondant à ladite première phase, et qui alimente le convertisseur pour fournir une tension sur ladite sortie ou ladite autre sortie pour la position des commutateurs correspondant à ladite deuxième phase.

Le convertisseur comprend des moyens de régulation exploitant une tension de consigne et une tension de retour pour réguler la tension de retour en fonction de la tension de consigne. Selon un mode de réalisation de la présente invention, ladite tension de retour est proportionnelle au courant d'entrée du convertisseur, d'où il résulte que le courant d'entrée du convertisseur est régulé à une valeur sensiblement constante.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, les éléments du régulateur sont choisis pour que le courant d' entrée soit régulé à sa valeur maximale tolérée.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, le convertisseur comprend à son entrée un convertisseur à correction de facteur de puissance.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, le convertisseur comprend un convertisseur à résonance.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, le convertisseur comprend un transformateur comprenant un premier enroulement secondaire pour fournir une tension à ladite charge réversible et un deuxième enroulement secondaire pour fournir une tension auxiliaire, le premier enroulement secondaire étant déconnecté de ladite charge réversible lors de ladite deuxième phase, le deuxième enroulement secondaire four nissant alors la tension secondaire à partir de la tension fournie par la charge réversible connectée à 1 'entrée du convertisseur.

Selon un mode de réalisation de la présente invention, ledit régulateur comprend des moyens de fourniture de ladite tension de retour pour : lorsque la tension de ladite au moins une sortie est inférieure à un seuil prédéterminé, fournir une tension de retour proportionnelle audit courant d' entrée ; lorsque la tension de ladite au moins une sortie dépasse le seuil prédéterminé, fournir une tension de retour proportionnelle à cette tension de sortie ; et lorsque le courant de ladite au moins une sortie atteint un seuil bas prédéterminé, fournir une tension de retour proportionnelle à ce courant de sortie.

Ces objets, caractéristiques et avantages ainsi que d'autres de la présente invention seront exposés plus en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers en relation avec les figures jointes parmi lesquelles
la figure 1, précédemment décrite, représente une disposition classique de chargeur de batterie à partir du secteur ;;
les figures 2 et 3, précédemment décrites, représentent schématiquement des dispositions classiques permettant, dans un premier temps, de charger une batterie et, dans un deuxième temps, d'utiliser la batterie pour fournir une tension d'alimentation auxiliaire
la figure 4 illustre schématiquement un mode de réalisation de convertisseur réversible selon la présente invention
la figure 5 représente schématiquement un mode de réalisation plus détaillé d'un convertisseur selon la présente invention
la figure 6 représente plus en détail une partie de circuit de régulation d'un convertisseur selon la présente invention ; et
la figure 7 représente un autre mode de réalisation de convertisseur selon la présente invention.

A la figure 4, un convertisseur selon la présente invention comprend un hacheur unidirectionnel classique 20 alimenté à partir de la tension secteur VAC par l'intermédiaire d'un pont redresseur 21. Le hacheur 20 est associé à un circuit de régulation, décrit ultérieurement, et alimente un enroulement primaire P1 d'un transformateur 22. Un enroulement secondaire S1 du transformateur est relié à l'entrée d'un pont redresseur 24 dont la sortie alimente une batterie 11, par exemple sous environ 100 V, à travers un filtre à inductance série L1 et capacité amont C1. L'ensemble comprenant le hacheur 20, le transformateur 22, le pont 24 et le filtre L1/C1 forme un convertisseur continu/continu unidirectionnel classique. Un exemple de hacheur 22 sera décrit ultérieurement.

Un deuxième enroulement secondaire S2 du transformateur 22 est relié à l'entrée d'un pont redresseur 26 dont la sortie est destinée à fournir une tension d'alimentation auxiliaire, par exemple de 12 V, à travers un filtre L2, C2.

L'enroulement S2 peut former partie de ltenroulement S1 pour faciliter la réalisation du transformateur, ou peut dans certains cas être omis, comme on le verra ultérieurement.

Selon la présente invention, les bornes de la batterie 11 sont reliées à la sortie du filtre L1/C1 ou bien à 1 'entrée du hacheur 20 par l'intermédiaire de deux commutateurs K1. En outre, l'alimentation auxiliaire peut être inhibée par un commutateur K2 placé entre l'enroulement S2 et le pont redresseur 26. Ce commutateur K2 est commandé en même temps que les commutateurs K1.

Lors d'une phase de charge de la batterie 11, la tension secteur VAC est appliquée au pont redresseur 21 et les commutateurs K1 sont commandés pour relier la batterie 11 à la sortie du filtre L1/C1, tandis que le commutateur K2 inhibe l'alimentation auxiliaire. Pendant cette phase de charge, sauf dans un cas particulier, l'alimentation auxiliaire fournit une tension différente de celle (12 V) pour laquelle elle est prévue, c'est pour cela que l'alimentation auxiliaire est inhibée. Toutefois, le commutateur K2 peut être omis si la tension fournie par l'alimentation auxiliaire pendant la phase de charge est exploitable.

Lors d'une phase d'utilisation de la batterie 11, par exemple dans un véhicule électrique pour alimenter le moteur du véhicule sous une tension élevée (100 volts) et les équipements du véhicule sous une tension basse (12 volts), les commutateurs
K1 sont commandés pour relier la batterie 11 à l'entrée du hacheur 20, tandis que le commutateur K2 active l'alimentation de 12 volts
Ainsi, le même convertisseur continu/continu sert tantôt à charger la batterie 11 à partir du secteur et tantôt à fournir une tension d'alimentation auxiliaire de 12 volts à partir de la batterie, tout en ayant la configuration simple d'un convertisseur unidirectionnel classique.

Lors de la phase d'utilisation, la tension auxiliaire pourrait être obtenue à partir de l'enroulement secondaire S1 en changeant une consigne du circuit de régulation du hacheur 20.

Alors, sauf dans le cas particulier où le rapport de spires entre les enroulements primaire P1 et secondaire S1 est égal au rapport entre la tension batterie (100 V) et la tension auxiliaire (12 V), le transformateur 22 ne fonctionne pas dans des conditions optimales. Ceci n' est pas gênant si l'alimentation auxiliaire doit fournir une puissance faible par rapport à celle qui est fournie à la batterie.

Les commutateurs K1 et K2 pourront être commutés automatiquement par une détection de la présence de la tension secteur VAC. Pour cela, par exemple, ces commutateurs K1 et K2 forment partie d'un relais qui est alimenté lorsque la tension secteur VAC est appliquée. Au repos, ce relais relie la batterie 11 à l'entrée du hacheur 20 et active l'alimentation secon daire. En cas de commutation erronée de la batterie 11, une diode 28 empêche toute circulation de courant directement du pont redresseur 21 vers la batterie 11.

Pour fixer la tension auxiliaire et la tension de charge de la batterie 11, il suffit de surveiller une seule des tensions fournies par les enroulements secondaires S1 et S2. Par exemple, le circuit de régulation du hacheur 20 est relié, comme cela est représenté, par des conducteurs 29 aux bornes de la capacité C1 pour surveiller la tension de 1 'enroulement secondaire S1. On connaît alors la valeur de la tension de 1 'enrou- lement secondaire S2 grâce au rapport de spires entre les enroulements S1 et S2. La régulation de tension sera décrite plus en détail ultérieurement.

Selon un aspect de l'invention, lors de la première phase de charge de la batterie 11, au lieu de réguler le courant de charge de la batterie 11, on régule le courant d'entrée du hacheur 20. Pour cela, le circuit de régulation du hacheur 20 est relié aux bornes de la résistance shunt RS par des conducteurs 29' pour surveiller la tension aux bornes d'une résistance shunt RS disposée entre le pont redresseur 21 et le hacheur 20.

Lors de la première phase de charge susmentionné de la batterie 11, le convertisseur 20 fonctionne de façon à réguler la tension aux bornes de la résistance RS, et donc le courant consommé sur le secteur. De préférence, le courant consommé sur le secteur est régulé à sa valeur maximale admissible, souvent 16 ampères.

Ainsi, la puissance maximale disponible sur le secteur est fournie à la batterie 11 au rendement près du convertisseur. Cette puissance maximale sera fournie à la batterie quelle que soit la tension du secteur. Cette régulation permet d'obtenir, dans les conditions nominales (tension secteur de 220 V), un gain de puissance fournie à la batterie de 50 % par rapport à une disposition classique où lton charge la batterie sous un courant constant choisi en fonction de la plus faible tension susceptible d'exister sur le secteur.

La figure 5 représente un mode de réalisation plus détaillé d'un convertisseur selon la présente invention. On y retrouve des mêmes éléments qu'à la figure 4, désignés par des mêmes références. On a représenté dans un cadre en pointillés un mode de réalisation préféré du hacheur 20. Le hacheur 20 comprend un jeu d'interrupteurs statiques et est alimenté par un convertisseur à correction de facteur de puissance 30, lui-même alimenté par le pont redresseur 21. Le jeu d'interrupteurs comprend, par exemple, quatre interrupteurs I1 à I4 disposés en pont complet alimentant le primaire P1 du transformateur 22 à travers une capacité C et une inductance L disposées en série.

Chaque interrupteur I1 à I4 comprend en parallèle une diode respective D1 à D4 de roue libre. Les interrupteurs I1 à I4 sont commandés par un circuit de régulation 32 dont une partie sera décrite plus en détail ultérieurement.

Les éléments 11-14, L, C, 22, 24, Ll/Cl et 32 forment un convertisseur à résonance. Les convertisseurs à résonance sont décrits plus en détail, par exemple, dans l'ouvrage intitulé "Alimentations à découpage, convertisseurs à résonance", par Jean-Paul Ferrieux et François Forest, éditions Masson 1987.

Le circuit de régulation 32 tient compte de la tension aux bornes de la résistance PS de mesure du courant secteur, de la tension fournie par l'enroulement secondaire S1, prise aux bornes de la capacité C1, et de la tension fournie par un transformateur d'intensité TI disposé entre l'une des bornes de l'enroulement secondaire S1 et le pont redresseur 24.

Le rôle du convertisseur 30 à correction de facteur de puissance est important. En effet, s'il était omis, on consommerait sur le secteur un courant non sinusoïdal comprenant une composante fondamentale déphasée par rapport à la tension secteur et de nombreuses harmoniques. Ceci entraîne que, même si l'on tire le courant maximal du secteur, on fournit une puissance utile nettement inférieure à cette puissance maximale.

Pour fournir une puissance utile égale à la puissance disponible sur le secteur, il faut que le courant tiré sur le secteur soit sinusoïdal et en phase avec la tension secteur. Le convertisseur 30 à correction de facteur de puissance permet justement, quelle que soit sa charge, de tirer toujours un courant approximativement sinusoïdal en phase avec la tension du secteur. Pour réaliser sa fonction, ce convertisseur 30 tient compte de son courant d'entrée (mesuré aux bornes de la résistance RS), de sa tension d'entrée, et de sa tension de sortie. Le fonctionnement d'un convertisseur à correction de facteur de puissance est décrit en détail dans la notice d'application U-125 intitulée "Power Factor Correction with the UC 3854", apparaissant dans le catalogue 1991 de la société UNITRODE.

L'utilisation d'un convertisseur à correction de facteur de puissance étant assez rigide (on ne peut pas facilement imposer sa tension de sortie), un tel convertisseur doit être suivi d'un deuxième convertisseur d'utilisation plus souple. On a choisi pour ce deuxième convertisseur un convertisseur à résonance car on obtient de très bons rendements, de 1 'ordre de 90 %, avec un tel convertisseur.

La figure 6 représente de façon plus détaillée un mode de réalisation d'une partie du circuit de régulation 32, permettant de réaliser les trois phases de charge précédemment mentionnées de la batterie 11 et la fourniture de la tension auxiliaire de 12 volts à partir de la batterie. La plupart des fonctions du convertisseur à résonance sont réalisées grâce à un circuit de commande comprenant, par exemple, un circuit intégré spécialisé classique associé à des éléments non représentés. Un tel circuit intégré est par exemple celui désigné par la référence UC 1861 fabriqué par la société UNITRODE. Le circuit 36 commande les interrupteurs I1 à I4 de façon à obtenir pratiquement l'égalité entre une tension d'erreur Ve et une tension de référence Vref.La partie qui va être décrite du circuit de régulation 32 est donc celle qui fournit la tension d'erreur Ve.

Comme cela est représenté, le point de connexion entre le convertisseur 30 et la résistance shunt RS est relié à une borne d'alimentation basse VSS1. Le point de connexion entre la résistance RS et le pont redresseur 21 est relié par 1 'intermé- diaire d'un filtre passe-bas formé d'une résistance série R1 et d'une capacité C3 à un amplificateur 38 alimenté entre la borne
VSS1 et une borne d'alimentation haute VCC1. L'entrée de l'amplificateur 38 est polarisée par le pont diviseur formé de la résistance R1 reliée, en série avec la résistance RS, à la borne VSS1 et d'une résistance R2 reliée à la borne VCCl.

L'amplificateur 38 alimente une diode électroluminescente 40 reliée à la borne V(X1, cette diode faisant partie d'un photocoupleur 41. Le photocoupleur 41 sert à isoler galvaniquement la tension secteur des circuits basse tension de commande des convertisseurs à résonance et à correction de facteur de puis sance. Le capteur 42 (un transistor photosensible) du photocoupleur 41 est relié entre une deuxième borne d'alimentation haute VCC2 et, par l'intermédiaire d'une résistance R3, une deuxième borne d'alimentation basse VSS2. Le point de connexion entre la résistance R3 et le capteur 42 est relié à l'entrée de tension d'erreur Ve du circuit 36 par l'intermédiaire d'une diode D5 montée dans le sens passant.Le circuit 36 est également alimenté par les bornes VSS2 et VCC2. L'ondulation de la tension d'erreur Ve est atténuée par une capacité C4 reliée à la tension VSS2.

Avec cette configuration, on obtient aux bornes de la résistance R3 une tension proportionnelle au courant moyen dans la résistance shunt RS. On choisit le pont diviseur R1, R2 et le gain de l'amplificateur 38 de manière à obtenir une tension d'erreur Ve égale à la tension Vref lorsque la résistance shunt RS est parcourue par le courant secteur maximal (16A). Le circuit 36 commande les interrupteurs I1 à I4 de manière à rendre la tension d'erreur Ve égale à la tension vref et donc de manière à obtenir un courant constant dans le shunt RS, égal au courant secteur maximal.Cette régulation constitue la première phase de charge selon l'invention de la batterie, où l'on fournit à la batterie la totalité de la puissance disponible sur le secteur au rendement prés des convertisseurs.

La deuxième phase de charge de la batterie est assurée par les circuits décrits ci-après. La tension de batterie VB, prise sur une borne positive de la capacité C1 (l'autre borne de la capacité C1 étant reliée à la borne d'alimentation basse
VSS2) est appliquée à l'entrée d'un pont diviseur R4, R5 relié à la borne VSS2. La sortie du pont diviseur R4/R5 est reliée à 1 'entrée d'un amplificateur 44 alimenté entre les bornes VSS2 et VCC2. Un interrupteur commandable 15 est disposé pour courtcircuiter la sortie du pont R4/R5 vers la borne VSS2 lorsqu'on veut inhiber la mesure de la tension batterie VB.La sortie de l'amplificateur 44 est reliée à 1' entrée de tension d'erreur Ve du circuit 36 par l'intermédiaire d'une diode D6 montée dans le sens passant.

L'interrupteur I5 étant sert, lorsque la tension VB atteint un niveau suffisant pour que la sortie de 1 'amplifica- teur 44 dépasse la tension présente aux bornes de la résistance
R3, la tension d'erreur Ve reflète la tension aux bornes de la batterie. Alors on rentre dans la deuxième phase de charge de la batterie, à savoir la phase de charge où l'on impose à la batterie une tension constante égale à sa tension nominale. Le rapport du pont diviseur R4/R5 et le gain de l'amplificateur 44 sont choisis de sorte que la tension d'erreur Ve imposée par l'amplificateur 44 soit égale à la tension de référence vref lorsque la tension de batterie VB est égale à sa valeur nominale. On obtient ainsi une régulation de la tension batterie à sa valeur nominale tandis que le courant de charge diminue naturellement.

Les circuits décrits ci-après permettent d'obtenir la troisième phase de charge de la batterie, à savoir une charge sous un courant constant de faible valeur. La sortie VTI du transformateur d' intensité TI de la figure 5 est appliquée à un pont redresseur 46. Les sorties du pont redresseur 46 sont reliées aux bornes d'une résistance R6 destinée à charger le pont. La sortie négative du pont 46 est en outre reliée à la borne VSS2 et la sortie positive est en outre reliée à l'entrée de tension d'erreur Ve du circuit 36 par l'intermédiaire d'une diode D7 montée dans le sens passant. La sortie du pont 46 peut être court-circuitée vers la borne VSS2 par l'intermédiaire d'un interrupteur 16. L'interrupteur I6 est fermé lors des deux premières phases de charge de la batterie.Lorsqu'au cours de la deuxième phase de charge à tension constante, un courant de charge minimal est atteint, l'interrupteur 15 est fermé, ce qui inhibe le circuit comprenant l'amplificateur 44, et 1 'inter- rupteur 16 est ouvert, ce qui active la phase de charge sous courant constant réduit. Le rapport du transformateur d'intensité TI est choisi de sorte qu'il impose une tension d'erreur Ve égale à la tension Vref lorsque le courant de charge de la batterie atteint sa valeur minimale de la troisième phase de charge. Le circuit 36 commande les interrupteurs I1 à 14 de façon à maintenir constant ce courant de charge minimal. La durée de cette troisième phase de charge est déterminée de façon classique.L'homme du métier saura réaliser un circuit non représenté permettant de détecter le fait que le courant de charge atteint sa valeur minimale et de commuter les interrupteurs 15 et 16.

Lors de la phase d'utilisation de la batterie, il faut obtenir une tension auxiliaire régulée (12 V). Pour cela, en même temps que l'on commute les commutateurs K1 et K2 susmentionnés, on modifie adéquatement le rapport du pont R4/R5, par exemple grâce à un commutateur supplémentaire non représenté.

La figure 7 représente schématiquement un autre mode de réalisation de convertisseur selon la présente invention. On retrouve des mêmes éléments qu' à la figure 4 désignés par des mêmes références. Ce mode de réalisation est destiné à fournir une alimentation auxiliaire de 12 volts même pendant la charge de la batterie. L'enroulement secondaire S2 comprend ici un point milieu M connecté à 1' entrée du pont redresseur 26 par le commutateur K2 durant la phase de charge. Le nombre de spires total de 1 'enroulement secondaire S2 reste identique à celui indiqué en relation avec la figure 4. Le nombre de spires jusqu'au point milieu M est choisi pour obtenir environ 12 volts aux bornes de la capacité C2 pendant la phase de charge.La tension aux bornes de la capacité C2 est sensiblement égale au rapport de spires de l'enroulement S2 jusqu'au point M et de l'enroulement S1 que multiplie la tension imposée aux bornes de la batterie. Pour une batterie de tension nominale 96 V, cette tension imposée est voisine de 96 V et n'est jamais inférieure à environ 80 V. Pendant la phase de charge, on obtient donc une tension d'alimentation auxiliaire variant d'environ 10 V jusqu'à 12 V. Puisqu'on régule le courant à 1 'entrée du convertisseur, si on consomme un courant élevé au niveau de 1'alimentation auxiliaire, la puissance fournie à la batterie diminue corrélativement.

De nombreuses variantes et modifications de la présente invention apparaitront à l'homme du métier. Alors que l'invention n'a été décrite qu'en relation avec un chargeur de batterie, elle s'applique à la commande d'un moteur connecté en lieu et place de la batterie 11 et alimenté par une batterie connectée en lieu et place de la tension secteur. Dans ce cas, lors d'une première phase, on alimente le moteur à partir de la batterie et dans une deuxième phase, phase de freinage, on connecte le moteur à 1' entrée du convertisseur et la batterie à la sortie afin de recharger la batterie avec l'énergie de freinage du moteur. Cette commutation peut être effectuée facilement par des commutateurs activés par la pédale de frein d'un véhicule électrique.

Alors qu'on a décrit en détail un convertisseur comprenant l'association d'un convertisseur à correction de facteur de puissance et un convertisseur à résonance, 1' inven- tion s'applique également dans le cas d'un convertisseur simple à commutation forcée, bien qu'alors le rendement soit moins bon et la puissance utilisable réduite.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Convertisseur à découpage comprenant une entrée (VAC) et une sortie (VB) destinée à alimenter une charge réversible (11), caractérisé en ce qu'il comprend des commutateurs (K1, K2) pour, dans une première phase d'alimentation de la charge réversible, relier la charge réversible à ladite sortie et, dans une deuxième phase de fourniture d'une tension sur ladite sortie ou sur une autre sortie, relier la charge réversible à ladite entrée.

2. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la charge réversible est une batterie (11) qui est chargée à partir du secteur pour la position desdits commutateurs (K1, K2) correspondant à ladite première phase, et qui alimente le convertisseur pour fournir une tension sur ladite sortie ou ladite autre sortie pour la position des commutateurs correspondant à ladite deuxième phase.

3. Convertisseur selon la revendication 1, comprenant des moyens de régulation exploitant une tension de consigne (Vref) et une tension de retour (Ve) pour réguler la tension de retour en fonction de la tension de consigne, caractérisé en ce que ladite tension de retour est proportionnelle au courant d'entrée du convertisseur, d'où il résulte que le courant d'entrée du convertisseur est régulé à une valeur sensiblement constante.

4. Convertisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que les éléments du régulateur sont choisis pour que le courant d'entrée soit régulé à sa valeur maximale tolérée.

5. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend à son entrée un convertisseur à correction de facteur de puissance (30).

6. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il comprend un convertisseur à résonance.

7. Convertisseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un transformateur comprenant un premier enroulement secondaire (S1) pour fournir une tension à ladite charge réversible (11) et un deuxième enroulement secondaire (S2) pour fournir une tension auxiliaire, le premier enroulement secondaire étant déconnecté de ladite charge réversible lors de ladite deuxième phase, le deuxième enroulement secondaire fournissant alors la tension secondaire à partir de la tension fournie par la charge réversible connectée à l'entrée du convertisseur.

8. Convertisseur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit régulateur comprend des moyens de fourniture de ladite tension de retour (Ve) pour

lorsque la tension (VB) de ladite au moins une sortie est inférieure à un seuil prédéterminé, fournir une tension de retour proportionnelle audit courant d'entrée,

lorsque la tension de ladite au moins une sortie dépasse le seuil prédéterminé, fournir une tension de retour proportionnelle à cette tension de sortie, et

lorsque le courant de ladite au moins une sortie atteint un seuil bas prédéterminé, fournir une tension de retour proportionnelle à ce courant de sortie.