FR2816463A1 - DC power supply for electronic equipment has voltage doubler circuit for storing battery energy in capacitor followed by voltage regulator - Google Patents
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Abstract
Description
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DISPOSITIF D'ALIMENTATION D'UN EQUIPMENT ELECTRIQUE EN ENERGIE ELECTRIQUE CONTINUE. L'invention concerne un dispositif d'alimentation d'un équipement électrique en énergie électrique continue à partir d'une pile, et notamment d'une pile au lithium. DEVICE FOR SUPPLYING ELECTRICAL EQUIPMENT WITH CONTINUOUS ELECTRICAL ENERGY. The invention relates to a device for supplying electrical equipment with continuous electrical energy from a battery, and in particular from a lithium battery.
Plus spécifiquement, elle vise un tel dispositif d'alimentation pour des équipements électrique nécessitant qu'une faible énergie électrique, mais qui exige cependant un certain niveau d'énergie, à des moments déterminés, tels que des équipements radio. More specifically, it relates to such a supply device for electrical equipment requiring only low electrical energy, but which however requires a certain level of energy, at determined times, such as radio equipment.
Elle est également davantage ciblée sur la mise en oeuvre de piles au lithium. It is also more focused on the use of lithium batteries.
Ces piles au lithium sont, à l'heure actuelle, les piles les plus appropriées pour des applications nécessitant une faible consommation pour des durées de vie élevées, pouvant typiquement aller jusqu'à dix ans, et en outre soumise à un environnement climatique sévère. Parmi ces piles au lithium, celles mettant en oeuvre le chlorure de thionyle apparaissent être les plus performantes. These lithium batteries are, at the present time, the most suitable batteries for applications requiring low consumption for long lifetimes, typically up to ten years, and furthermore subjected to a severe climatic environment. Among these lithium batteries, those using thionyl chloride appear to be the most efficient.
Elles sont, en effet, les seules à présenter des taux d'auto-décharge inférieurs à 2% par an, et à conjuguer à la fois une tension de sortie élevée (tension à vide de 3,6 Volts) et une forte énergie volumique, trois à cinq fois supérieure par rapport aux piles alcalines conventionnelles.
A titre surabondant, elles présentent une large plage de températures d'utilisation, pouvant aller de-55 oC à + 85 oC en stockage, et de-55 oC à + 100 oC en service. For the sake of completeness, they have a wide range of operating temperatures, which can range from -55 oC to + 85 oC in storage, and from -55 oC to + 100 oC in service.
Cependant, leur capacité à fournir un courant dépend essentiellement du profil de la température d'utilisation. However, their ability to supply current depends essentially on the profile of the operating temperature.
De par leur technologie même, une résistance interne, due d'une part, à un phénomène de passivation apparaissant aux températures élevées, et d'autre part, à l'augmentation de la viscosité de l'électrolyte qu'elles contiennent aux faibles températures, limite de façon tout particulièrement sensible le courant maximum qu'elles peuvent fournir. By their very technology, an internal resistance, due on the one hand, to a passivation phenomenon occurring at high temperatures, and on the other hand, to the increase in the viscosity of the electrolyte which they contain at low temperatures , very particularly limits the maximum current they can supply.
Une loi complexe régit les variations de cette résistance interne qui dépend à la fois du taux de décharge de la pile, du contexte climatique, ainsi que des cycles de consommation de cette pile. A complex law governs the variations of this internal resistance which depends at the same time on the rate of discharge of the battery, on the climatic context, as well as on the cycles of consumption of this battery.
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Le phénomène de formation de la couche de passivation évoquée précédemment induisant une augmentation de la résistance interne, ne se produit pas de façon uniforme sur toutes les piles. Il est accentué lorsque les piles sont soumises à des températures élevées pendant des durées importantes. Il apparaît que l'importance de la formation de cette couche de passivation dépend fortement du profil du courant et du profil de la température d'utilisation. En effet, cette couche de passivation se détruit naturellement dès lors que la pile fournit du courant. The phenomenon of formation of the passivation layer mentioned above inducing an increase in internal resistance, does not occur uniformly on all the batteries. It is accentuated when the batteries are subjected to high temperatures for long periods of time. It appears that the importance of the formation of this passivation layer strongly depends on the profile of the current and the profile of the temperature of use. In fact, this passivation layer is naturally destroyed as soon as the battery supplies current.
La chute de tension constatée en sortie de pile due à cette couche de passivation décroît dès qu'un courant est demandé à la pile, mais dans des proportions difficiles à déterminer. The voltage drop observed at the battery outlet due to this passivation layer decreases as soon as a current is requested from the battery, but in proportions that are difficult to determine.
La formation de cette couche de passivation n'est en outre pas directement liée au taux de décharge de la pile. En conséquence, la limitation du courant due à ce phénomène peut apparaître alors que la pile possède une réserve d'énergie encore importante. The formation of this passivation layer is also not directly related to the rate of discharge of the cell. Consequently, the limitation of the current due to this phenomenon may appear while the battery has a still large reserve of energy.
De fait, cette passivation induit une incertitude quant à la durée de vie théorique de la pile. In fact, this passivation induces an uncertainty as to the theoretical lifetime of the battery.
S'agissant des conséquences de l'augmentation de la viscosité de l'électrolyte, on a démontré qu'il était difficile pour des piles au lithium de délivrer un courant aussi proche que possible du courant nominal aux basses températures, notamment inférieures à 0 C. With regard to the consequences of increasing the viscosity of the electrolyte, it has been shown that it is difficult for lithium batteries to deliver a current as close as possible to the nominal current at low temperatures, especially below 0 ° C. .
On constate en outre que dans certaines configurations climatiques, telles que des chocs thermiques, la pile peut être incapable de fournir simultanément la tension et le courant nécessaires. Ces dysfonctionnements de la pile sont relativement imprévisibles. Or, c'est un point critique, dans la mesure où il est important de pouvoir anticiper l'état de fatigue de la pile, lorsque celle-ci est intégrée dans des équipements électriques à durée de vie élevée, notamment lorsqu'elle nécessite des courants de pointe élevés (supérieurs à 20 milliampères). It is further noted that in certain climatic configurations, such as thermal shocks, the battery may be unable to simultaneously supply the necessary voltage and current. These battery malfunctions are relatively unpredictable. However, this is a critical point, insofar as it is important to be able to anticipate the state of fatigue of the battery, when the latter is integrated into electrical equipment with a long service life, in particular when it requires high peak currents (greater than 20 milliamps).
Ces deux paramètres, à savoir l'effet de passivation et la viscosité de l'électrolyte ont également pour conséquence que la pile peut ne pas pouvoir fournir l'énergie dont elle dispose et qui peut être encore importante, se traduisant par une perte inutile. These two parameters, namely the passivation effect and the viscosity of the electrolyte also have the consequence that the cell may not be able to supply the energy which it has and which may be still significant, resulting in an unnecessary loss.
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L'objet de la présente invention est de s'affranchir de ces différents inconvénients, afin de palier l'imprévisibilité du fonctionnement de la pile, inhérent soit à la formation de la couche de passivation, soit aux variations de viscosité de l'électrolyte. L'invention consiste à ne pas utiliser directement le courant en provenance de la pile, mais à stocker celui-ci dans une réserve d'énergie, préalablement chargée par ladite pile à travers un courant bien inférieur à celui nécessaire pour le fonctionnement de l'équipement électrique à alimenter. The object of the present invention is to overcome these various drawbacks, in order to overcome the unpredictability of the operation of the cell, inherent either in the formation of the passivation layer, or in variations in viscosity of the electrolyte. The invention consists in not using the current directly from the battery, but in storing it in an energy reserve, previously charged by said battery through a current much lower than that necessary for the operation of the electrical equipment to be supplied.
Selon une version évoluée de l'invention, le dispositif mesure également la résistance interne de la pile, afin de déterminer son taux de décharge et donc les mesures éventuelles à prendre. According to an advanced version of the invention, the device also measures the internal resistance of the battery, in order to determine its discharge rate and therefore the possible measures to be taken.
Ce dispositif d'alimentation d'un équipement électrique en énergie électrique continue comprend : * au moins une pile au lithium, * un condensateur destiné à être chargé par le courant électrique délivré par la pile ; un organe propre à augmenter la tension de sortie de la pile, et monté entre celle-ci et le condensateur ;
un organe régulateur de tension, monté entre le condensateur et l'équipement électrique, et destiné à alimenter ledit équipement en énergie électrique stockée dans le condensateur, en fonction du besoin en énergie de celui-ci. This device for supplying electrical equipment with continuous electrical energy comprises: * at least one lithium battery, * a capacitor intended to be charged by the electric current delivered by the battery; a member capable of increasing the output voltage of the cell, and mounted between the latter and the capacitor;
a voltage regulating member, mounted between the capacitor and the electrical equipment, and intended to supply said equipment with electrical energy stored in the capacitor, according to the energy requirement thereof.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif comprend en outre un microprocesseur associé à une mémoire, également dénommé microcontrôleur, propre à recevoir un ou plusieurs logiciels, susceptible (s) de détecter le besoin en énergie de l'équipement électrique, et ainsi d'agir soit au niveau de la durée d'activation de l'organe d'élévation de la tension en sortie de pile, et donc sur la durée de la charge du condensateur, afin d'induire la charge du condensateur strictement nécessaire au besoin en énergie de l'équipement électrique. According to an advantageous characteristic of the invention, the device further comprises a microprocessor associated with a memory, also called a microcontroller, suitable for receiving one or more software, capable of detecting the energy requirement of the electrical equipment, and thus acting either on the duration of activation of the device for raising the voltage at the outlet of the battery, and therefore on the duration of the charging of the capacitor, in order to induce the charging of the capacitor strictly necessary for the energy requirement of electrical equipment.
L'organe destiné à augmenter la tension de sortie de la pile est typiquement constitué d'un doubleur de tension. Un tel doubleur de tension est connu en tant que tel, et est constitué d'un composant à pompe de charge à capacité commutée. Son avantage réside outre dans l'obtention d'un rendement proche de 1 (typiquement 0,98), également dans son coût de revient relativement bas. The member intended to increase the output voltage of the battery typically consists of a voltage doubler. Such a voltage doubler is known as such, and consists of a charge-pump component with switched capacity. Its advantage also lies in obtaining a yield close to 1 (typically 0.98), also in its relatively low cost price.
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Selon une caractéristique de l'invention, le courant de charge du condensateur est très inférieur au courant nominal susceptible d'être délivré par la pile et notamment de l'intensité maximum. According to a characteristic of the invention, the charging current of the capacitor is much lower than the nominal current capable of being delivered by the battery and in particular of the maximum intensity.
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif conforme à l'invention comporte un organe de mesure ou de détermination de la résistance interne de la pile, associé par ailleurs à un capteur de température, ces deux données étant susceptibles de conférer une grandeur correspondant à la résistance intrinsèque de la pile, ladite résistance intrinsèque étant comparée au niveau d'un comparateur intégré dans le microprocesseur à une résistance maximum, afin de déterminer l'état d'usure de la pile et partant, de bloquer, le cas échéant la charge du condensateur. According to another advantageous characteristic of the invention, the device according to the invention comprises a member for measuring or determining the internal resistance of the cell, associated moreover with a temperature sensor, these two data being capable of imparting a quantity corresponding to the intrinsic resistance of the battery, said intrinsic resistance being compared at the level of a comparator integrated in the microprocessor to a maximum resistance, in order to determine the state of wear of the battery and consequently, to block, if necessary if necessary the charge of the capacitor.
La manière dont l'invention peut être réalisée et les avantages qui en découlent, ressortiront mieux de l'exemple de réalisation qui suit, donné à titre indicatif et non limitatif à l'appui des figures annexées. The manner in which the invention can be implemented and the advantages which ensue therefrom will emerge more clearly from the example of embodiment which follows, given by way of nonlimiting indication in support of the appended figures.
La figure 1 est une vue d'un synoptique du fonctionnement du dispositif d'alimentation conforme à l'invention. Figure 1 is a block diagram of the operation of the supply device according to the invention.
La figure 2 est une vue d'un synoptique des fonctions du ou des logiciels intégrés dans un microprocesseur associé au dispositif conforme à l'invention. FIG. 2 is a view of a block diagram of the functions of the software or software integrated in a microprocessor associated with the device according to the invention.
La figure 3 est un schéma électrique du dispositif conforme à l'invention en version analogique. Figure 3 is an electrical diagram of the device according to the invention in analog version.
La figure 4 est un schéma du dispositif conforme à l'invention en version numérique. Figure 4 is a diagram of the device according to the invention in digital version.
La figure 5 est un schéma électrique de l'équipement électrique, et en l'espèce de l'équipement radio à alimenter. FIG. 5 is an electrical diagram of the electrical equipment, and in this case of the radio equipment to be supplied.
Le dispositif d'alimentation en énergie électrique continu selon l'invention porte la référence générale (1). Fondamentalement, il comporte une pile au lithium (3), aux bornes de laquelle est monté un doubleur de tension (4) du type à capacité commutée. The continuous electrical power supply device according to the invention bears the general reference (1). Basically, it comprises a lithium battery (3), at the terminals of which is mounted a voltage doubler (4) of the switched capacity type.
Compte tenu du type d'équipement électrique à alimenter, à savoir un équipement radio, le choix d'une telle technologie s'avère tout à fait approprié compte tenu du fait
que le courant de sortie nécessaire n'est pas très élevé (typiquement 50 milliampères) Un doubleur de tension est connu en soi. il est destiné à élever la tension de sortie de la pile, typiquement jusqu'au double de sa valeur, et à être branché aux bornes d'un condensateur (5). Considering the type of electrical equipment to be supplied, namely radio equipment, the choice of such a technology turns out to be quite appropriate taking into account the fact
that the required output current is not very high (typically 50 milliamps). A voltage doubler is known per se. it is intended to raise the output voltage of the battery, typically up to twice its value, and to be connected to the terminals of a capacitor (5).
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Celui-ci présente une capacité relativement élevée, susceptible d'être ajustée en , susceptible d'être ajust' fonction du courant de sortie souhaité. This has a relatively high capacity, capable of being adjusted in, capable of being adjusted according to the desired output current.
Il est associé à un régulateur de tension (6) qui, à son tour, est monté en série sur l'équipement électrique (2), constitué dans l'exemple décrit d'un équipement radio, muni d'un émetteur radiofréquence monodirectionnel auto-alimenté, dont la consommation moyenne est relativement faible, mais qui exige cependant, un certain niveau d'énergie lors des échanges radio. It is associated with a voltage regulator (6) which, in turn, is mounted in series on the electrical equipment (2), constituted in the example described of radio equipment, provided with a self-steering one-way radio frequency transmitter -powered, whose average consumption is relatively low, but which however requires a certain level of energy during radio exchanges.
Cet équipement électrique pourrait cependant être par exemple constitué d'un tout autre type de capteur. This electrical equipment could, however, for example consist of a completely different type of sensor.
Selon une caractéristique de l'invention, on adapte automatiquement la charge du condensateur (5) en fonction du besoin en énergie électrique à délivrer au niveau de l'équipement électrique (2). According to a characteristic of the invention, the charge of the capacitor (5) is automatically adapted according to the need for electrical energy to be delivered at the level of the electrical equipment (2).
Pour ce faire, on munit le dispositif d'alimentation électrique (1) d'un microprocesseur (7) associé à une mémoire, ou microcontrôleur, susceptible de stocker un ou plusieurs logiciels, permettant d'assurer cette fonction de régulation, par ailleurs illustrée par la cinématique d'échanges en relation avec la figure 2, et décrite ci-après plus en détail. To do this, the electrical power supply device (1) is provided with a microprocessor (7) associated with a memory, or microcontroller, capable of storing one or more software, making it possible to perform this regulation function, further illustrated. by the exchange kinematics in relation to Figure 2, and described below in more detail.
Ainsi, l'équipement électrique (2), connecté avec le microcontrôleur (7) émet sur requête de ce dernier, son besoin en alimentation, matérialisé par la flèche (12). Thus, the electrical equipment (2), connected with the microcontroller (7) emits on request of the latter, its need for power, materialized by the arrow (12).
Le microcontrôleur (7) va donc alimenter le doubleur de tension (4) d'alimentation du condensateur (5), de telle sorte à assurer au niveau de celui-ci une charge correspondante strictement à l'énergie nécessaire. The microcontroller (7) will therefore supply the voltage doubler (4) supplying the capacitor (5), so as to ensure at the latter a charge corresponding strictly to the energy required.
En tout état de cause, le courant de charge du condensateur est fixé à une valeur bien inférieure au courant maximum qu'est susceptible de délivrer la pile (3) et ce, dans un souci de minimiser la chute de tension en sortie de la pile due à sa résistance interne. In any event, the charging current of the capacitor is fixed at a value much lower than the maximum current that is likely to be delivered by the battery (3), in order to minimize the drop in voltage at the output of the battery. due to its internal resistance.
Corollairement, le fait de charger le condensateur (5) à travers un doubleur de tension (4) permet d'emmagasiner une capacité d'énergie plus importante. Il permet ainsi l'utilisation de condensateur électrochimique standard, qui présente, de manière connue, des courants de fuite bien moins élevés que les condensateurs répondant à la technologie SUPERCAP, elle-même basée sur la mise en oeuvre de particules de carbone actives et une solution d'acide sulfurique faisant fonction d'électrolyte. As a corollary, the fact of charging the capacitor (5) through a voltage doubler (4) makes it possible to store a greater energy capacity. It thus allows the use of standard electrochemical capacitor, which has, in known manner, much lower leakage currents than the capacitors corresponding to SUPERCAP technology, itself based on the use of active carbon particles and a sulfuric acid solution acting as an electrolyte.
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Par ailleurs, ce type de condensateur s'avère d'un prix de revient nettement plus élevé, et présente en outre, un courant de décharge également relativement important compte tenu du courant nécessaire dans la présente application, à savoir, quelques dizaines de milliampères. Furthermore, this type of capacitor proves to have a significantly higher cost price, and also has a discharge current which is also relatively high taking into account the current required in the present application, namely, a few tens of milliamps.
Ce faisant, la durée pendant laquelle le dispositif d'alimentation (1) fournit le courant électrique demandé avec le niveau de tension requis s'en trouve considérablement augmentée. In doing so, the period during which the supply device (1) supplies the requested electric current with the required voltage level is considerably increased.
Selon une caractéristique avantageuse de l'invention, on munit le dispositif d'un système de détection de l'usure de la pile. According to an advantageous characteristic of the invention, the device is provided with a battery wear detection system.
En effet, la fin de vie de la pile correspond à un taux de décharge critique de celle-ci, et peut être détectée par une valeur élevée de sa résistance interne. Comme cependant, ainsi que déjà dit, celle-ci évolue en fonction de la température, on munit le dispositif d'un capteur de température (8), relié au microprocesseur (7) afin de mesurer la température lors des mesures effectuées de la résistance interne. Indeed, the end of life of the battery corresponds to a critical discharge rate of the latter, and can be detected by a high value of its internal resistance. As, however, as already said, this changes as a function of the temperature, the device is provided with a temperature sensor (8), connected to the microprocessor (7) in order to measure the temperature during the measurements made of the resistance. internal.
La résistance interne de la pile est déduite directement de la durée de charge du condensateur, qui est directement proportionnelle à la résistance série totale, incluant la résistance interne de la pile. The internal resistance of the battery is directly deducted from the charging time of the capacitor, which is directly proportional to the total series resistance, including the internal resistance of the battery.
En associant cette donnée avec le capteur de température, et en mettant en oeuvre soit un logiciel, soit des tables de valeur préétablies (par le constructeur des piles), on dispose d'une valeur de la résistance interne de la pile, que l'on compare à une résistance maximum fixée en fonction des caractéristiques connues de la pile, au niveau d'un comparateur (9), également intégré au sein d'un microprocesseur (7). By associating this data with the temperature sensor, and by implementing either software or pre-established value tables (by the battery manufacturer), we have a value of the internal resistance of the battery, that the this is compared to a maximum resistance fixed as a function of the known characteristics of the battery, at the level of a comparator (9), also integrated within a microprocessor (7).
Ces tables fournissent en effet la résistance interne de la pile en fonction de la température d'utilisation à des taux de décharge donnés. Elles sont stockées dans la mémoire du microcontrôleur (7). Ainsi, lors de la charge du condensateur, le microcontrôleur dispose des informations relatives à la température et à la résistance interne, de sorte qu'il peut en déduire le taux de décharge de la pile. Cette fonction constitue la logique de contrôle et de surveillance (10) intégrée dans le dispositif d'alimentation. These tables provide the internal resistance of the battery as a function of the temperature of use at given discharge rates. They are stored in the memory of the microcontroller (7). Thus, when charging the capacitor, the microcontroller has information relating to the temperature and the internal resistance, so that it can deduce therefrom the rate of discharge of the battery. This function constitutes the control and monitoring logic (10) integrated in the supply device.
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Si la pile est effectivement usée, l'information correspondante est diffusée au niveau de l'équipement radio (2), matérialisé par la flèche (11), information qu'il est susceptible de relayer, lorsqu'il dispose effectivement d'un équipement radiofréquence au niveau d'un centre serveur délocalisé par exemple. If the battery is effectively used, the corresponding information is broadcast at the level of the radio equipment (2), materialized by the arrow (11), information which it is likely to relay, when it actually has equipment radio frequency at a remote server center for example.
Un tel principe de fonctionnement demande à l'équipement à alimenter d'anticiper la demande en énergie. Il l'effectue en tenant compte d'une information supplémentaire, constituée par la détermination de la durée de charge du condensateur lors de l'opération précédente, c'est à dire, lors de l'alimentation précédente en électricité. En effet, la gestion de la charge du condensateur doit être anticipée par l'équipement radio (2) à alimenter, de telle sorte à disposer de l'énergie disponible au moment voulu.
Cette anticipation tient compte des paramètres suivants : 'durée d'alimentation de l'équipement radio ; 'consommation électrique de l'équipement radio ; * résistance interne de la pile. Such an operating principle requires the equipment to be supplied to anticipate the energy demand. It does this taking into account additional information, constituted by the determination of the charging time of the capacitor during the previous operation, that is to say, during the previous supply of electricity. Indeed, the management of the charge of the capacitor must be anticipated by the radio equipment (2) to be supplied, so as to have available energy at the desired time.
This anticipation takes into account the following parameters: 'duration of radio equipment supply; 'power consumption of radio equipment; * internal resistance of the battery.
Les deux premiers paramètres sont connus par l'équipement électrique demandeur d'énergie. Le dernier est déterminé lors de la charge précédente par le dispositif d'alimentation en énergie électrique et est indiqué à l'équipement électrique à alimenter lorsque ce dernier est informé que l'énergie demandée est disponible. The first two parameters are known by the electrical equipment requiring energy. The latter is determined during the previous charge by the electrical energy supply device and is indicated to the electrical equipment to be supplied when the latter is informed that the requested energy is available.
On a représenté en relation avec la figure 2 les fonctions logicielles mises en oeuvre au sein du dispositif d'alimentation conforme à l'invention. The software functions implemented within the supply device according to the invention are shown in relation to FIG. 2.
La colonne de gauche correspond aux fonctions gérées par l'équipement (2), la colonne de droite correspond aux fonctions gérées au niveau du dispositif d'alimentation, et la colonne intermédiaire représente les différentes actions et échanges d'informations intervenant entre l'équipement et le dispositif d'alimentation.
1 Ainsi, l'équipement (2), sur requête, émet une anticipation de besoin en énergie. Cette anticipation se traduit par une demande en énergie, ainsi que la fourniture du paramètre relatif à l'énergie désirée, à savoir la durée d'alimentation en énergie. Il convient en effet de noter que la tension est fixée par le régulateur de tension (6), par ailleurs dimensionné pour fournir le courant maximum qu'est susceptible de demander l'équipement radio (2). 1 Thus, the equipment (2), on request, emits an anticipation of energy requirement. This anticipation results in a demand for energy, as well as the supply of the parameter relating to the desired energy, namely the duration of energy supply. It should indeed be noted that the voltage is fixed by the voltage regulator (6), which is also dimensioned to supply the maximum current that the radio equipment (2) is likely to demand.
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Le dispositif d'alimentation, par le biais du microcontrôleur (7), induit une adaptation de la tension de charge du condensateur en fonction de cette énergie souhaitée, en agissant sur le doubleur de tension (4). The supply device, by means of the microcontroller (7), induces an adaptation of the charging voltage of the capacitor as a function of this desired energy, by acting on the voltage doubler (4).
La charge du condensateur va atteindre une valeur calculée par le microcontrôleur (7). The charge of the capacitor will reach a value calculated by the microcontroller (7).
Il est également effectué une mesure de la durée de la charge, et de la détermination du taux d'usure de la pile. A measurement is also made of the duration of the charge, and of the determination of the rate of wear of the battery.
L'information énergie disponible , temps de charge réalisé lors de l'opération précédente et une information représentative du taux d'usure de la pile sont alors transmises au niveau de l'équipement (2). The information available energy, charging time achieved during the previous operation and information representative of the battery wear rate are then transmitted to the equipment (2).
Au niveau de l'équipement électrique, celui-ci émet une attente de validation de besoin d'énergie, se traduisant par l'autorisation d'alimentation, dirigée vers le microprocesseur, et engendrant la mise en fonction du régulateur de tension (6), et partant la mise à disposition effective de l'énergie disponible au niveau de l'équipement. At the level of the electrical equipment, this emits a wait for validation of energy need, resulting in the power supply authorization, directed towards the microprocessor, and causing the activation of the voltage regulator (6) , and therefore the actual availability of the energy available at the level of the equipment.
Lorsque l'énergie délivrée a été utilisée, cela induit un arrêt d'alimentation qui met hors fonction le régulateur de tension (Cf figure 4 illustrant un exemple d'échange physique entre l'équipement (2) à alimenter et le dispositif de gestion d'énergie. Cet échange est réalisé au moyen d'un bus série synchrone (tel que par exemple le type I2C). When the energy supplied has been used, this induces a power supply shutdown which deactivates the voltage regulator (see Figure 4 illustrating an example of physical exchange between the equipment (2) to be supplied and the management device d This exchange is carried out by means of a synchronous serial bus (such as for example the I2C type).
On a représenté au sein de cette figure 4 la partie numérique du dispositif de gestion d'énergie électrique. Dans cette forme de réalisation de l'invention, le microcontrôleur (7) dialogue avec l'équipement électrique à alimenter par l'intermédiaire d'un bus I2C (liaison numérique synchrone). Un amplificateur opérationnel permet d'une part, de ramener la tension mesurée par le microcontrôleur (image de la tension de charge du condensateur) entre 0 et Vnum, et d'autre part, d'obtenir une impédance élevée en entrée dudit amplificateur, afin de ne pas décharger le condensateur. FIG. 4 shows the digital part of the electrical energy management device. In this embodiment of the invention, the microcontroller (7) dialogues with the electrical equipment to be supplied via an I2C bus (synchronous digital link). An operational amplifier allows on the one hand, to bring the voltage measured by the microcontroller (image of the charging voltage of the capacitor) between 0 and Vnum, and on the other hand, to obtain a high impedance at the input of said amplifier, so not to discharge the capacitor.
Le capteur de température représenté sur cette figure est un circuit intégré dialoguant également en bus I2C. The temperature sensor shown in this figure is an integrated circuit also interacting with the I2C bus.
Il ressort du dispositif d'alimentation selon l'invention un certain nombre d'avantages : A number of advantages emerge from the supply device according to the invention:
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* Tout d'abord, on observe une augmentation significative de la durée de vie de la pile. En effet, notamment lorsque le dispositif d'alimentation est soumis à des contraintes climatiques sévères, le dispositif permet d'optimiser la conservation de la pile en adaptant la tension de charge ainsi que la durée de charge du condensateur en fonction des besoins en courant du système alimenté ; * Par ailleurs, le dispositif permet également de déterminer la fin de vie de la pile. * First, there is a significant increase in the life of the battery. Indeed, in particular when the supply device is subjected to severe climatic constraints, the device makes it possible to optimize the conservation of the battery by adapting the charging voltage as well as the charging time of the capacitor according to the current requirements of the powered system; * In addition, the device also makes it possible to determine the end of life of the battery.
Cette information constitue un élément essentiel dans les systèmes auto-alimentés, du type des capteurs munis du dispositif radiofréquence. Il facilite ainsi grandement la maintenance de tels produits ; * Enfin, d'un point de vue coût, le prix de revient d'un condensateur électrochimique mis en oeuvre dans ce type de dispositif s'avère largement inférieur à ceux traditionnellement utilisés pour ce genre d'application, réduisant d'autant les coûts totaux d'un tel dispositif. Par ailleurs, la mise en oeuvre d'un tel condensateur est rendu possible de par l'utilisation du doubleur de tension, permettant ainsi au condensateur d'emmagasiner deux fois plus d'énergie. This information constitutes an essential element in self-powered systems, of the type of sensors fitted with the radiofrequency device. It thus greatly facilitates the maintenance of such products; * Finally, from a cost point of view, the cost price of an electrochemical capacitor used in this type of device turns out to be much lower than those traditionally used for this kind of application, thereby reducing costs totals of such a device. Furthermore, the implementation of such a capacitor is made possible by the use of the voltage doubler, thus allowing the capacitor to store twice as much energy.
Claims (8)
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