FR2803446A1 - Procede de controle de recharge de batterie et dispositif pour la mise en oeuvre du procede - Google Patents

Abstract

Dans le dispositif de contrôle de la recharge d'une batterie (2) : - on charge la batterie (2) alternativement et cycliquement en courant et en tension,- pendant les cycles de charge en tension, on laisse varier la tension de charge et, au-delà d'un seuil bas V0, on la laisse varier au-delà d'un seuil haut pendant une durée prédéterminée avant de la laisser retomber au seuil bas,- pendant les cycles de charge en courant, on fait varier cycliquement la valeur du courant de charge à partir d'une valeur initiale, - on surveille la température de la batterie (2) pour y rechercher et mesurer une variation correspondante de la température, et - on réduit la valeur du courant si la variation de température dépasse un seuil de consigne. L'invention s'applique aux terminaux portables.

Description

La présente invention concerne la recharge d'une batterie, en particulier

celle d'un combiné de radiotéléphonie. Afin de limiter le poids du combiné, on évite d'utiliser des batteries au plomb et on préfère par exemple des batteries de technologie Cadmium-Nickel ou NiMH (Nickel Métal Hydrure), bien qu'elles soient plus fragiles. Afin d'éviter de les détériorer, on les recharge par un courant limité, à partir d'un chargeur

comportant un générateur de courant.

Un générateur de courant est, par nature, prévu pour délivrer le courant voulu, quelle que soit la tension de la batterie. De ce fait, une tension de batterie momentanément très faible ne peut provoquer un appel de courant excessif. Cependant, la tension de la batterie, qui remonte du fait du courant de recharge, ne peut s'opposer à ce courant lorsque la batterie est rechargée. L'énergie du courant de recharge, qui se convertit normalement en énergie chimique de recharge de la batterie, ne peut plus effectuer cette conversion lorsque tout l'électrolyte a été converti et la batterie équivaut, pour le courant de recharge, à une résistance chauffante. L'échauffement correspondant risque alors de la détruire si l'on ne peut détecter l'état de fin de recharge chimique, pour arrêter le

courant de recharge.

Pour détecter la fin de la recharge, il est connu de surveiller la tension de la batterie, qui croît pendant la recharge mais décroît légèrement et temporairement dans la phase transitoire pendant laquelle, en fin de recharge, la batterie commence à devenir équivalente à une résistance chauffante. Cependant, dans un environnement d'utilisation dans un appareil, tel que le combiné évoqué, les circuits alimentés par la batterie sont parfois mis temporairement en veille et réactivés, si bien que les variations de courant de décharge que cela induit provoquent des sauts, positifs ou négatifs, de tension batterie. On risque donc d'interrompre trop tôt une recharge ou, au contraire, de ne jamais l'interrompre si un tel saut de tension masque

la baisse temporaire de tension, significative de la fin de la recharge.

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La demanderesse a songé à surveiller, en plus de la tension, le niveau absolu de la température de la batterie pour détecter le passage dans le mode "résistance chauffante". Cependant, le courant de décharge, ou encore les conditions d'environnement du terminal, telle qu'une exposition aux rayons solaires, peuvent aussi provoquer un échauffement de la batterie, qui risque d'être considéré à tort comme une fin de recharge. La présente invention vise à contrôler de façon fiable et efficace la

recharge d'une batterie.

A cet effet, l'invention concerne tout d'abord un procédé de contrôle de la recharge d'une batterie à partir d'un générateur, procédé dans lequel: - on charge la batterie alternativement et cycliquement en courant et en tension, - pendant les cycles de charge en tension, on laisse varier la tension de charge et, au-delà d'un seuil bas, on la laisse varier au-delà d'un seuil haut pendant une durée prédéterminée avant de la laisser retomber au seuil bas, - pendant les cycles de charge en courant, on fait varier cycliquement la valeur du courant de charge à partir d'une valeur initiale, - on surveille la température de la batterie pour y rechercher et mesurer une variation correspondante de la température, et - on réduit la valeur du courant si la variation de température dépasse un

seuil de consigne.

Ainsi, au début de la charge, et jusqu'au seuil bas de tension de charge, on accélère la charge de la batterie en effectuant une charge en tension dans les intervalles de temps séparant les intervalles de temps durant

lesquels s'effectue la charge en courant.

Mais pendant toute la charge, la variation de courant équivaut à une succession d'impulsions qui se traduit thermiquement au niveau de la batterie par une succession de cycles thermiques en phase avec ces impulsions. C'est cette sensibilité de conversion, ou pente, entre la variation de courant et la variation de température qui est ainsi déterminée

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pour ramener, si besoin est, le courant à une valeur telle qu'il n'échauffe pas, par lui-même, la batterie d'une valeur dépassant la valeur de seuil de consigne. La valeur de la température ambiante n'intervient pas en tant que telle, puisqu'elle peut être constante, et qu'il suffit de la retrancher aux mesures de température pour en déduire la variation thermique, ou qu'elle peut dériver, mais elle équivaut à une variable évoluant à une fréquence différente de celle des impulsions, donc sans relation de phase avec les impulsions, ce qui permet, à terme, de déterminer précisément l'influence de celles-ci. On conçoit que le procédé s'applique à toute

batterie, qu'elle soit isolée ou intégrée dans tout type d'appareil.

De préférence, on asservit la valeur de la variation de température sur la valeur de seuil en réglant le courant d'après l'écart entre lesdites valeurs

de température.

On peut ainsi recharger au courant maximal compatible avec la valeur de consigne. Avantageusement, on détermine la valeur de la variation de température par comparaison entre une pente d'échauffement et une pente de refroidissement. On peut ainsi s'affranchir de la dérive de l'ambiante sans devoir surveiller

celle-ci car alors son effet global est nul.

Dans une mise en oeuvre particulière, on recharge la batterie à partir d'un

générateur de courant et d'un générateur de tension.

Dans une autre mise en oeuvre, préférée, on recharge la batterie à partir d'un générateur de courant et d'un asservissement en tension au moyen du

générateur de courant.

Dans ce cas, on limite l'adjonction de matériel supplémentaire.

L'invention concerne en outre un dispositif de contrôle de recharge d'une batterie agencée pour être alimentée par un générateur, comportant

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- des moyens de variation pour faire varier le courant de recharge, - des moyens séquenceurs pour commander cycliquement les moyens de variation, des moyens pour fournir une tension de charge, - des moyens de mesure de l'écart entre la tension de charge de la batterie et des seuils bas et haut de tension de charge, - des moyens de mesure de la température de la batterie, - des moyens de fourniture d'une valeur de seuil de consigne pour une modulation de température de la batterie, et - des moyens de calcul, reliés en entrée aux moyens de fourniture de seuil et aux moyens de mesure de température pour en déterminer une valeur de variation de température et pour commander des moyens de réglage du courant d'après l'écart entre la valeur de variation de température et la valeur de seuil, ainsi que pour, sous l'action des moyens de mesure de l'écart en tension, commander les moyens de fourniture de la tension de charge. Le dispositif peut comporter un générateur de courant et un générateur de tension. De préférence, le dispositif comporte un générateur de courant et un

asservissement en tension au moyen du générateur de courant.

L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un

mode de mise en oeuvre préféré du procédé de l'invention, en référence au dessin annexé, sur lequel: - la figure 1 est un schéma par blocs fonctionnels d'un combiné de radiotéléphonie mettant en oeuvre le procédé de l'invention, - la figure 2 est un diagramme temporel illustrant une excitation thermique de la batterie du combiné, - la figure 3 est un diagramme illustrant les étapes du procédé, - la figure 4 est un diagramme temporel illustrant le principe de charge alternée, en tension et en courant, de la batterie, - les figures 5A et 5B formant la figure 5 illustrent respectivement, en fonction du temps t, l'asservissement de la tension de charge de la batterie, et

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- la figure 6 est un organigramme illustrant le procédé d'asservissement

de l'invention.

Le combiné de radiotéléphonie représenté sur la figure 1 comporte une batterie 2, ici de type NiMH, en série avec un interrupteur 3, présenté sous la forme d'un relais, de contrôle du courant de recharge de la batterie 2, provenant d'un générateur 1, ici de courant, alimenté par le

secteur et pouvant se raccorder au combiné par un connecteur.

Dans la présente demande, on traite le problème de la charge de la batterie 2, la recharge étant le cas spécifique le plus fréquent. Les notions de charge et de recharge sont ici considérées comme étant strictement identiques. Sur la batterie 2 est fixé un détecteur de température 4 et, précisément ici, une résistance, ou thermistance, de valeur variant avec la température selon une loi connue. En variante, il aurait pu être prévu une diode, dont la chute de tension, et donc la résistance statique et dynamique, varie en

sens inverse de la température.

Une unité centrale à microprocesseur 11, au fonctionnement rythmé par une base de temps 10, assure le contrôle de la recharge de batterie 2, par

commande du relais 3.

Pour la charge et recharge de la batterie 2, le combiné comporte essentiellement deux ensembles de circuits: - un ensemble de circuits 4 et 12 à 21, pour une recharge en courant, et

- un ensemble de circuits 22 à 25, pour une recharge en tension.

Comme évoqué au début, une charge en courant consiste à fournir à la batterie 2 un courant indépendant de la tension qu'elle présente, alors qu'une charge en tension consiste à fournir à la batterie 2 un courant déterminé par l'écart entre la tension d'une source, de valeur déterminée,

et la tension, croissante, de la batterie 2.

Ces deux ensembles sont successivement décrits ci-après.

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L'unité centrale comporte en entrée un convertisseur analogique/numérique (CAN) 12 mesurant la valeur de la résistance 4, par exemple par mesure de sa tension lorsqu'elle est alimentée par un courant déterminé. La sortie du CAN 12 est reliée à l'entrée positive d'un soustracteur 16 recevant, sur son entrée négative, la sortie d'un additionneur 15. L'additionneur 15 reçoit la sortie d'une mémoire 13 fournissant une valeur de température ambiante (définie plus loin) et la sortie d'une mémoire 14 fournissant une valeur d'un seuil de consigne Tc, limitant la modulation de température de la batterie 2 par le courant du

générateur 1.

Le résultat en sortie du soustracteur 16 est intégré dans un intégrateur 17 dont le résultat est aiguillé, par un aiguilleur 19, représenté très schématiquement par une lame de relais, vers un bloc de calcul 20 ou vers un bloc de calcul 21, selon la commande de l'aiguilleur 19,

provenant d'un circuit séquenceur 18.

Le bloc de calcul 20 calcule la valeur de la température ambiante et la mémorise en mémoire 13. Par température ambiante on entend la température de la batterie 2 en l'absence de courant de recharge. La température ambiante dépend donc en particulier de la température de l'air ambiant, de la température de la surface éventuelle sur laquelle est posé le combiné, de son exposition directe aux rayons solaires et aussi du courant de décharge dans les composants téléphoniques, ou charge utile,

du combiné, non représentés.

Le bloc de calcul 21 commande, d'après la sortie de l'intégrateur 17, l'interrupteur 3 pour limiter le courant moyen de recharge à une valeur telle qu'il ne cause lui-même qu'un échauffement de la batterie 2 ne dépassant pas la valeur de seuil Tc de la mémoire 14 (ou une valeur liée à celle-ci, telle que proportionnelle), et ceci indépendamment des autres causes d'échauffement. Il faut donc pouvoir discriminer l'échauffement du

courant de recharge par rapport à celui dû aux autres causes indiquées ci-

dessus.

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Comme indiqué, le combiné comporte un ensemble de circuits 22 à 25 pour la recharge en tension de la batterie 2. Il comprend un convertisseur analogique/numérique 24 relié en entrée aux bornes de la batterie 2 (les connexions de masse reliées à la borne négative de la batterie 2 n'ont pas été représentées) et une mémoire 23 contenant deux nombres représentant deux valeurs de tension de seuil, respectivement haut, V1, et bas, V0, de

recharge de la batterie 2.

Les circuits 23 et 24 sont respectivement reliés en sortie à une entrée de soustraction et à une entrée d'addition d'un soustracteur 25 dont la sortie commande un bloc de calcul 22 qui lui-même commande l'interrupteur 3 à travers un circuit 26, formant porte OU à deux entrées, commandé aussi

par le bloc de calcul 21.

La figure 2 illustre le principe de la charge en courant du procédé de l'invention au moyen du premier ensemble de circuits 4 et 12 à 21, la température de la batterie 2 mesurée (12) étant portée en ordonnée et le

temps t en abscisse.

La courbe CO représente l'évolution de la température ambiante, de la batterie 2, telle que définie ci-dessus. Cette température croît ici selon une

courbe CO monotone et à pente sensiblement constante.

La courbe C1 représente la température de la batterie 2 effectivement mesurée, c'est-à-dire la température ambiante (CO) à laquelle s'ajoute une modulation ou variation positive due au fait que le courant de recharge varie depuis une valeur initiale, en étant appliqué cycliquement, selon des périodes T successives, à la batterie 2 pendant à chaque fois une durée de charge tc suivie d'un arrêt de durée ta. La batterie 2 reçoit donc des

impulsions cycliques de courant à des instants déterminés.

Dans cet exemple, tc = 10 mn ta = 5 mn

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Par rapport à l'ambiante CO, la température initiale 00 (ici à un instant donné en régime thermique déjà établi) varie, pendant la durée tc de la première phase (courbe C2), sous l'effet de l'échauffement dû au courant

de recharge, vers une valeur asymptotique haute parallèle à la courbe CO.

L'échauffement perçu, qui va commander la régulation, est en toute rigueur la différence entre l'échauffement dû au courant et le refroidissement naturel pendant cette phase tc. La variation de température est à allure exponentielle, s'amortissant à mesure que l'on se rapproche de l'asymptote. En variation absolue, il s'y ajoute la dérive, io positive comme ici ou bien négative, de la température ambiante CO,

passant de 0 (référence arbitraire) à OA1.

Pendant la seconde phase ta de repos (courbe C3), l'excitation thermique de la batterie 2 par le courant de recharge n'existe plus et la courbe C3 a pour asymptote basse la courbe "naturelle" C0 de l'ambiante. La courbe C3 peut donc monter, si la courbe CO monte suffisamment, ou bien, dans le cas général représenté ici, elle redescend à une valeur 02, la température ambiante ayant alors atteint la valeur 0A2. La forme en dent

de scie des courbes C2, C3 se répète pour les périodes T suivantes.

En première approximation, on peut considérer, pour l'exposé, que la température ambiante CO varie avec une constante de temps bien supérieure à la période T, c'est-à-dire que la courbe CO est sensiblement une suite de segments de droite, chaque période T correspondant à un segment. La période T, ici 15 minutes, est cependant suffisamment grande, ici de l'ordre de grandeur de la constante de temps thermique de la batterie 2, pour que la modulation thermique soit nettement discernable et donc mesurable avec une bonne précision. D'une façon plus générale, comme l'ambiante CO a une évolution ne présentant pas de corrélation avec la modulation thermique commandée, l'ambiante n'apporte qu'un bruit de fond dans les calculs, qui est filtré par la répétition, ou

l'intégration, des résultats de ceux-ci.

La courbe C4, moyenne ou intégrale des courbes C2 et C3, s'affranchit des effets instantanés des phases tc et ta et est parallèle, à l'équilibre de la régulation du courant, à la courbe d'ambiante CO et au-dessus, de A0. Le

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décalage de température AO entre les courbes CO et C4 correspond donc à un équilibre entre l'excitation thermique due au courant, pendant tc, et la "désexcitation" due à l'ambiante qui absorbe alors progressivement l'excédent thermique de la batterie 2, pendant ta. Ce rappel vers la courbe CO est d'autant plus efficace (pente de l'exponentielle de décroissance de l'écart) que l'écart AO est grand. On peut donc ainsi estimer AO d'après l'effet de refroidissement qui en découle et qui est égal, en valeur absolue et à l'équilibre, à l'échauffement thermique produit par le courant I de recharge lorsqu'il circule, c'est-à-dire d'après ici un angle relatif de passage P. Ici: P = tc. L (1) T avec L: angle relatif de passage du courant dans un circuit 38 (fig. 3) de réglage de largeur d'impulsions cycliques du courant de recharge, ici de période bien inférieure à T, réglant le courant moyen voulu pour ne pas

dépasser le seuil d'échauffement.

La puissance d'excitation thermique RI2. P (R résistance batterie), ou flux thermique d'échauffement, est égale au flux thermique de refroidissement, proportionnel à AO. Ainsi, à l'équilibre, l'échauffement AO représente la valeur de la résistance R. En d'autres termes, l'intégrale du flux thermique dû au courant pendant tc

est égale à l'intégrale du refroidissement pendant ta.

On peut donc écrire: A0c = 01 - 00 = ECH + OA1 (2) et A0a = 02 - 01 = RAP + (0A1. ta/tc) (3) puisque OA1/tc = (0A2 - OA1) ta, (4) avec: ECH échauffement dû au courant de recharge, et

RAP rappel thermique vers l'ambiante, pendant ta.

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Dans cet exemple, on a choisi des durées ta et tc différentes. On va

cependant s'affranchir des effets de la dérive de l'ambiante CO.

L'ambiante CO, supposée varier sensiblement linéairement, a donc, dans les deux phases tc et ta, un effet de dérive de la température proportionnel à la durée tc ou ta considérée. Connaissant le rapport de ces deux durées tc et ta, on peut corriger les mesures de température pour s'affranchir de la dérive de l'ambiante CO, en normant les variations de température par rapport au temps AOc = A0a tc ta (5) pour déterminer en définitive un gradient thermique par unité de temps,

au moyen d'un seul capteur (4) de température.

En d'autres termes, le refroidissement naturel de la batterie 2, proportionnel à l'échauffement moyen AO, compense l'apport d'énergie thermique. Cet apport d'énergie thermique est proportionnel à la pente de conversion, ou efficacité, thermique du courant de recharge, au carré de la valeur I de ce courant et aux facteurs de forme tc/T et L. Les valeurs I, tc/T et L étant connues, A0c traduit donc directement la sensibilité thermique, ou pente de conversion, de la batterie 2 par rapport au courant

de recharge.

On peut alors établir une estimation EST de l'amplitude de la modulation thermique de la batterie 2 par la modulation du courant, EST représentant AO à un facteur a près. En partant de l'équation (5) et en développant selon les équations (2) et (3), à l'équilibre, lorsque ECH = - RAP, on obtient: EST = A0c - tc A0a = ECH + OA1 - tc [-ECH + OA1 ta] ta ta tc =ECH(1 + tc) =-a.AO =.k.I.P (6) ta avec k ( C/A): sensibilité thermique de la batterie et a = 1 +tc = 3 ici ta Comme le montre la structure du terme a, l'estimation ou échauffement fictif EST est une valeur calculée qui est proportionnelle à la valeur réelle A0 d'échauffement et la représente parfaitement. Il suffit donc d'asservir la variable EST sur une valeur de seuil d'échauffement pour asservir de

même l'échauffement réel AO sur une valeur correspondante de seuil Tc.

Le courant de recharge I est fourni par le générateur de courant 1 dont il n'est pas prévu, dans cet exemple, d'ajuster le courant instantané. En variante, il aurait pu être prévu une régulation statique au moyen d'un élément série d'impédance ajustable, comme un transistor, sans découpage du courant. Pour cependant ici régler le courant moyen pendant les phases tc, on découpe cycliquement le courant, dans le circuit 38, pour ne le laisser passer par impulsions que pendant la fraction L du temps (angle de passage relatif). Comme le courant impulsionnel équivaut à un courant continu (courant moyen) auquel se superpose une composante alternative, on peut supprimer cette dernière, et donc l'échauffement supplémentaire qu'elle induit, en la filtrant par un élément réactif en aval de l'interrupteur 3, comme par exemple une inductance série. La figure 3 illustre le procédé de régulation de la charge en courant telle

qu'exposée ci-dessus en référence à la figure 2.

La température de la batterie 2 étant surveillée et relevée en permanence, ou cycliquement, à partir du capteur 4 à une étape 32, on calcule, à une étape 33: EST = AOc - AOa. tc/ta ce qui, comme indiqué précédemment, revient à comparer (soustraire) la pente d'échauffement AOc/tc et la pente de refroidissement A0a/ta. Dans cet exemple, on ramène l'écart des pentes dans le domaine des

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températures par multiplication par une certaine durée, prise ici égale à tc. Dans un autre exemple, le seuil 34 aurait cependant pu être exprimé sous forme de pente thermique par rapport au temps. On compare (soustrait) cette valeur EST, à une étape 35, à une valeur de seuil Tc provenant d'une mémoire 34 (équivalent de la mémoire 14). La différence obtenue est amplifiée d'un facteur G à une étape 36 pour fournir un signal d'erreur exploitable e qui est intégré à une étape 37, sur une durée glissante d'environ T, pour fournir un signal d'erreur intégré INT qui commande le réglage de la porte 38, c'est-à-dire fixe le facteur de forme L, ou pourcentage de temps de passage, et donc le courant moyen. La sortie de la porte 38 est appliquée à une entrée de la porte 40 dont une autre entrée reçoit (étape 39) un signal de facteur de forme fixe tc/T (ici

2/3) provenant du séquenceur 18 pour bloquer l'interrupteur 3 pendant ta.

A travers la porte OU 26, la sortie de la porte 40 commande l'interrupteur 3 et donc le courant moyen I.L de recharge lors de la phase tc. Il est ainsi constitué une boucle de régulation de l'élévation de la

température de la batterie 2, s'affranchissant des variations de l'ambiante.

Si la formule servant à estimer l'élévation de température était autre et présentait une certaine sensibilité aux dérives de l'ambiante, on pourrait prévoir d'effectuer cycliquement une mesure de celle-ci, en arrêtant toute excitation (tc) pendant une ou quelques périodes T, afin de revenir sensiblement et temporairement sur la courbe CO. En pratique, on peut pour cela, dans l'exemple détaillé, forcer temporairement à zéro la valeur

de consigne Tc (14; 34).

Pour en pareil cas détecter une dérive brutale de la température ambiante, il peut être prévu que le bloc de calcul 21 comporte un comparateur pour comparer, à un seuil d'alarme, l'écart (e ou INT) entre la modulation de température mesurée et la valeur de consigne Tc et pour commander un

cycle de mesure de température ambiante si l'écart dépasse le seuil.

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Grâce aux étapes ci-dessus du procédé de l'invention, on peut ainsi réduire la valeur du courant (réduction du facteur de forme F) si la

modulation de température dépasse le seuil de consigne Tc.

De préférence, on asservit, comme expliqué, la valeur de la modulation de température sur la valeur de seuil Tc, afin que le courant conserve une valeur maximale, permettant une recharge rapide, restant cependant compatible avec le seuil d'élévation de température Tc. Le facteur de forme F peut donc aussi croitre temporairement, si par exemple les

circuits téléphoniques du terminal déchargent la batterie 2.

La charge en courant ayant ainsi été décrite, on va maintenant décrire la totalité des étapes du procédé de l'invention, qui fait appel à une telle

charge en courant et à une charge en tension.

Selon ce procédé de contrôle de la recharge de la batterie 2 à partir du générateur 1: - on charge la batterie 2 alternativement et cycliquement en courant et en tension, - pendant les cycles de charge en tension, on laisse varier la tension de charge et, au-delà du seuil bas V0, on la laisse varier au-delà du seuil haut V1 pendant une durée prédéterminée Ts avant de la laisser retomber au seuil bas V0, on surveille la température de la batterie 2 pour y rechercher et mesurer une variation correspondante de la température, - pendant les cycles de charge en courant, on fait varier cycliquement la valeur du courant de charge à partir d'une valeur initiale, et - on réduit la valeur du courant si la variation de température dépasse un

seuil de consigne Tc.

Plus précisément, la charge en tension est effectuée pendant la période de durée ta de la figure 2, qui était spécifiée comme étant une période à courant de recharge nul. Le circuit séquenceur 18 commande l'alternance ci-dessus, en validant alternativement les sorties des blocs de calcul 21 et 22.

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La recharge en tension est effectuée par les circuits 22 à 25 et on recharge alors la batterie 2 à partir du générateur de courant 1 et d'un asservissement en tension au moyen de celui-ci et de l'interrupteur 3,

commandé pour découper le courant et ainsi asservir la tension batterie.

A cet effet, l'écart entre la tension batterie mesurée par le convertisseur 24 et une autre valeur de tension (asymptotique) supérieure à V1, en

mémoire 23, règle le courant moyen de recharge de telle sorte que celui-

ci varie dans le même sens que cet écart, sans toutefois dépasser un

courant maximal prédéterminé pour une faible tension batterie.

De ce fait, tant que la batterie 2 reste déchargée, le courant de recharge conserve sa valeur maximale à la fois pendant la période de durée tc de commande en courant et pendant la période de durée ta de commande en tension. En variante, on peut prévoir un générateur supplémentaire, mais de tension, commandé exclusivement par le bloc de calcul 22 (la porte OU 26 étant donc omise) et on recharge la batterie 2 à partir du générateur de courant 1, commandé par le bloc de calcul 21, et du générateur de

tension.

Pendant les cycles ta de charge en tension, le bloc de calcul 22 commande ici cycliquement la lecture de la mémoire 23 pour comparer la tension

batterie à la tension de seuil bas V0 et à la tension de seuil haut V1. Au-

delà du seuil bas V0 (fig. 4), le générateur 1 commandé pour fonctionner, avec l'interrupteur 3, en générateur de tension, provoque la remontée de la tension batterie. Lorsque celle-ci atteint le seuil haut V1 de tension nominale, ici 4,3 V, le bloc de calcul 22 active un circuit de temporisation, non représenté, pour la laisser varier au-delà du seuil haut V1 pendant la durée prédéterminée Ts, ici 0,2 seconde, avant de la laisser retomber au seuil bas V0, par ouverture de l'interrupteur 3. La figure 4

illustre deux tels cycles.

Comme l'illustre la figure 5, la période ta représentée, de recharge en tension, comprend une alternance de charges en tension et d'arrêts de charge telle qu'illustrée sur la figure 5B, qui représente le courant I de

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recharge en tension en fonction de la tension batterie de la figure 5A.

Comme le montre cette figure 5A, le temps de retombée à la valeur de seuil bas V0 s'accroît après chaque impulsion de courant, (de durée

sensiblement constante) si bien que le courant moyen diminue.

Lorsque la batterie 2 est entièrement rechargée, sa tension ne redescend pas, à court terme, au seuil bas V0. Les cycles suivants de recharge entension correspondent donc uniquement aux étapes de fonctionnement, ou calcul, des circuits 22 à 25 fonctionnant toujours selon le séquencement prévu, mais n'ayant aucun effet, l'interrupteur 3 restant ouvert. Ayant ainsi, dans un premier temps, rechargé la batterie 2 sous un courant permanent pouvant être maximal, le courant est haché et donc diminue en moyenne dès que le seuil haut V1 est atteint une première fois, et le fonctionnement se rapproche encore plus du fonctionnement de recharge purement en courant exposé au début. Tout risque de destruction

thermique de la batterie 2 est donc évité.

L'organigramme de la figure 6 illustre les étapes du procédé.

A une étape 61, le circuit séquenceur 18 détermine si l'instant courant t appartient à une période ta. Dans la négative (période tc), la sortie du bloc de calcul 21 est validée et celle du bloc de calcul 22 est invalidée, à une

étape 62, porte 26. Le détail de la charge en courant n'est pas rappelé ici.

L'étape 62 est rebouclée sur l'étape 61 dont la branche de sortie Oui est suivie d'une étape 63, inverse de l'étape 62, dans laquelle c'est la sortie du bloc de calcul 22 qui est validée et la sortie du bloc de calcul 21 est invalidée. A une étape suivante 64, l'interrupteur 3 est fermé pour recharger en tension puis, à une étape 65, l'ensemble 22-25 détermine si la tension batterie V atteint la valeur de seuil haut V1. Dans la négative, on reboucle à l'étape 61, et repasse ainsi périodiquement à l'étape 65. Dans l'affirmative, à cette étape 65, on active le circuit de temporisation de 0,2 s (Ts) à une étape 66 et celui- ci compare ensuite, à une étape 67, la valeur du temps écoulé à la valeur Ts. Si la valeur Ts n'est pas atteinte, on reboucle ici à l'étape 61 (ou à une étape équivalente locale) pour

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vérifier que l'on est encore dans la période ta de la charge en tension et, en pareil cas, on repasse à l'étape 67. La branche Non de l'étape 67 pourrait être, en option, rebouclée sur cette étape 67 puisque ici Ts est bien inférieur à ta et à tc: ta pourrait déborder sur tc. La branche de sortie Oui de l'étape 67 est suivie d'une étape 68 de remise à zéro du circuit de temporisation et d'ouverture de l'interrupteur 3. A une étape suivante 69, on détermine si la tension batterie V atteint la tension de seuil bas V0. Dans la négative, on reboucle à l'étape 61, pour un nouveau cycle élémentaire de recharge en tension, semblable à l'un des trois cycles de la figure 5A. Dans l'affirmative, à l'étape 69, on teste localement, à une étape 70, si l'instant courant appartient encore à la période ta pour, dans l'affirmative, reboucler à l'étape 69. Il n'y a donc pas de refermeture de l'interrupteur 3 tant que la tension batterie V reste supérieure au seuil bas V0. La branche négative de l'étape 70 est rebouclée sur la branche négative de l'étape homologue 61, à travers ici

l'étape 61.

Si, à l'étape 69, la tension batterie V est inférieure au seuil bas V0, on reboucle à l'étape 61 pour fermer ensuite l'interrupteur 3 à l'étape 64, ce

qui relance le processus de recharge en tension.

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Claims (8)

REVENDICATIONS

1.- Procédé de contrôle de la recharge d'une batterie (2) à partir d'un générateur (1), procédé dans lequel: - on charge la batterie (2) alternativement et cycliquement en courant et en tension, - pendant les cycles de charge en tension, on laisse varier la tension de charge et, audelà d'un seuil bas V0, on la laisse varier au-delà d'un seuil haut (V1) pendant une durée prédéterminée avant de la laisser retomber au seuil bas (V0), - pendant les cycles de charge en courant, on fait varier cycliquement la valeur du courant de charge à partir d'une valeur initiale, - on surveille la température de la batterie (2) pour y rechercher et mesurer une variation correspondante (AOc) de la température, et - on réduit la valeur du courant si la variation de température (AOc)

dépasse un seuil de consigne (Tc).

2.- Procédé selon la revendication 1, dans lequel on asservit la valeur de la variation de température (A0c) sur la valeur de seuil (Tc) en réglant le

courant d'après l'écart (36) entre lesdites valeurs de température.

3.- Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on

détermine la valeur de la variation de température par comparaison (33)

entre une pente d'échauffement et une pente de refroidissement.

4.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on recharge

la batterie (2) à partir d'un générateur de courant (1) et d'un générateur

de tension.

5.- Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel on recharge

la batterie (2) à partir d'un générateur de courant (1) et d'un

asservissement en tension au moyen du générateur de courant.

6.- Dispositif de contrôle de recharge d'une batterie (2) agencée pour être alimentée par un générateur (1), comportant - des moyens de variation (3, 40) pour faire varier le courant de recharge,

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- des moyens séquenceurs (18) pour commander cycliquement les moyens de variation (3, 40), - des moyens (1, 3) pour fournir une tension de charge, - des moyens (22-25) de mesure de l'écart entre la tension de charge de la batterie (2) et des seuils bas (V0) et haut (V1) de tension de charge, des moyens (4, 12) de mesure de la température de la batterie (2), - des moyens (14; 34) de fourniture d'une valeur de seuil de consigne pour une modulation de température de la batterie (2), et - des moyens de calcul (15, 16, 17, 19, 20, 21), reliés en entrée aux moyens de fourniture de seuil (14) et aux moyens de mesure de température (4, 12) pour en déterminer une valeur de variation de température et pour commander des moyens (3, 21, 38) de réglage du courant d'après l'écart entre la variation de température et la valeur de seuil, et ainsi pour, sous l'action des moyens de mesure de l'écart de tension (22-25), commander les moyens (1, 3) de fourniture de la tension

de charge.

7.- Dispositif selon la revendication 6, comportant un générateur de

courant et un générateur de tension.

8.- Dispositif selon la revendication 6, comportant un générateur de courant et un asservissement en tension au moyen du générateur de courant.