FR3152888A1 - STORAGE DEVICE FOR BATTERY ACCUMULATOR MANAGEMENT SYSTEM AND BATTERY ACCUMULATOR MANAGEMENT SYSTEM EQUIPPED WITH SUCH A DEVICE - Google Patents
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Abstract
L’invention concerne un dispositif de mémorisation (6) d’un état de décharge profonde de batterie pour un système de gestion des accumulateurs de batterie, ledit dispositif (6) comprenant au moins un relais (R) bistable configuré pour prendre une première position et une deuxième position, ledit relais (R) bistable étant configuré pour commuter : – dans la première position si une valeur de tension (V1) indicative d’un état de décharge profonde de batterie est inférieure ou égale à une première valeur seuil ; – dans la deuxième position si une valeur de tension (V2) indicative d’un état de décharge profonde de batterie est supérieure à une deuxième valeur seuil ; ledit relais (R) bistable étant configuré pour réguler, en fonction de sa position, la valeur du courant de charge à destination de ladite batterie. Figure à publier avec l’abrégé : [Fig. 2] The invention relates to a device (6) for storing a deep discharge state of a battery for a battery accumulator management system, said device (6) comprising at least one bistable relay (R) configured to assume a first position and a second position, said bistable relay (R) being configured to switch: – into the first position if a voltage value (V1) indicative of a deep discharge state of the battery is less than or equal to a first threshold value; – into the second position if a voltage value (V2) indicative of a deep discharge state of the battery is greater than a second threshold value; said bistable relay (R) being configured to regulate, depending on its position, the value of the charging current to said battery. Figure to be published with the abstract: [Fig. 2]
Description
Le contexte technique de la présente invention est celui des batteries électriques, et notamment des batteries à fort courant électrique, notamment un courant supérieur à 50 A, et préférentiellement supérieur à 500 A, par exemple pour des applications aéronautiques et/ou aérospatiales.The technical context of the present invention is that of electric batteries, and in particular batteries with high electric current, in particular a current greater than 50 A, and preferably greater than 500 A, for example for aeronautical and/or aerospace applications.
Une batterie comprend généralement plusieurs modules de batterie formant un ensemble qui peut par ailleurs être relié à un bus externe permettant la remontée des données vers un système de supervision, système généralement désigné sous le terme de système de gestion d’accumulateurs de batterie (ou « Battery Management System » en langue anglaise).A battery generally comprises several battery modules forming a set which can also be connected to an external bus allowing data to be sent to a monitoring system, a system generally referred to as a battery accumulator management system (or “Battery Management System” in English).
Le système de gestion d’accumulateurs de batterie est notamment configuré pour mesurer diverses grandeurs physiques relatives à la batterie, et aux modules de batterie, telles que des tensions, courants, températures, résistances internes, etc., mais comprend aussi des circuits de protection pour éviter que la batterie ne fonctionne dans des conditions anormales de fonctionnement, conditions qui peuvent endommager la batterie et causer des dégâts humains et/ou matériels.The battery accumulator management system is notably configured to measure various physical quantities relating to the battery and to the battery modules, such as voltages, currents, temperatures, internal resistances, etc., but also includes protection circuits to prevent the battery from operating under abnormal operating conditions, conditions which may damage the battery and cause human and/or material damage.
On entend généralement par conditions anormales de fonctionnement : les surtensions, les surintensités, les sous-tensions, une température trop élevée de la batterie, des courts-circuits, etc. c’est-à-dire l’ensemble des paramètres ne correspondant pas à une plage nominale de fonctionnement de la batterie.Abnormal operating conditions are generally understood to mean: overvoltages, overcurrents, undervoltages, excessively high battery temperature, short circuits, etc., i.e. all parameters that do not correspond to a nominal operating range of the battery.
Les systèmes de gestion d’accumulateurs comprennent ainsi des dispositifs de sécurité, tels qu’un dispositif de disjonction configuré pour couper les liaisons électriques de la batterie avec l’extérieur (et donc l’isoler électriquement) dans le cas où surviennent ces conditions anormales de fonctionnement.Battery management systems therefore include safety devices, such as a disconnecting device configured to cut the battery's electrical connections with the outside (and therefore electrically isolate it) in the event that these abnormal operating conditions occur.
Une autre des problématiques liée aux batteries électriques est le fait que celles-ci peuvent présenter un état de « décharge profonde », c’est-à-dire lorsque la batterie est complètement déchargée, ou chargée à moins de 10%, les cellules ou accumulateurs de la batterie présentant alors une tension très faible à leurs bornes, par exemple inférieure à 1 Volt.Another problem with electric batteries is that they can be in a state of "deep discharge", i.e. when the battery is completely discharged, or charged to less than 10%, the cells or accumulators of the battery then have a very low voltage at their terminals, for example less than 1 Volt.
Dans cet état de décharge profonde, il y a un risque de réduction de la capacité de la batterie, mais également d’une dégradation de ses électrodes, et un risque lié au fait que la batterie puisse prendre feu, voire exploser, lorsqu’on recharge celle-ci avec un courant de charge trop important et/ou dans des conditions de températures inadéquates (par exemple inférieure à 10°C ou supérieure à 60°C).In this deep discharge state, there is a risk of reduction in the battery capacity, but also of degradation of its electrodes, and a risk linked to the fact that the battery could catch fire, or even explode, when it is recharged with too high a charging current and/or in unsuitable temperature conditions (for example below 10°C or above 60°C).
Ainsi, les batteries actuelles, et plus particulièrement leur système de gestion des accumulateurs, sont configurées pour mémoriser des données, grandeurs physiques, etc., dans des mémoires volatiles (ou encore vives ou non-permanentes), données indicatives d’un état physique ou électrique de la batterie, mais ces données sont généralement perdues lorsque la batterie est complètement déchargée et que celle-ci n’est plus en mesure d’alimenter en électricité la ou les mémoires dudit système de gestion des accumulateurs destinées à la mémorisation de cet état.Thus, current batteries, and more particularly their accumulator management system, are configured to store data, physical quantities, etc., in volatile (or live or non-permanent) memories, data indicative of a physical or electrical state of the battery, but this data is generally lost when the battery is completely discharged and is no longer able to supply electricity to the memory(s) of said accumulator management system intended for storing this state.
Cette perte d’information est donc dangereuse, car la réactivation et la recharge d’une batterie en état de décharge profonde nécessitent des précautions particulières, d’autant plus qu’une batterie peut se décharger de façon imprévue, par exemple suite à la non-déconnexion d’un appareil électrique, et il n’y a donc aucun moyen de savoir si la batterie est en état de décharge profonde.This loss of information is therefore dangerous, because reactivating and recharging a battery in a state of deep discharge requires special precautions, especially since a battery can discharge unexpectedly, for example following the failure to disconnect an electrical device, and there is therefore no way of knowing if the battery is in a state of deep discharge.
La présente invention se propose ainsi de remédier à au moins un des inconvénients précités en proposant un nouveau type de dispositif de mémorisation d’un état de décharge profonde de batterie pour un système de gestion des accumulateurs de batterie,
ledit dispositif comprenant au moins un relais bistable configuré pour prendre une première position et une deuxième position, ledit relais bistable étant configuré pour commuter :
– dans la première position si une valeur de tension indicative d’un état de décharge profonde de batterie est inférieure ou égale à une première valeur seuil ;
– dans la deuxième position si une valeur de tension indicative d’un état de décharge profonde de batterie est supérieure à une deuxième valeur seuil ;
ledit relais bistable étant configuré pour réguler, en fonction de sa position, la valeur du courant de charge à destination de ladite batterie.The present invention thus proposes to remedy at least one of the aforementioned drawbacks by proposing a new type of device for memorizing a deep discharge state of a battery for a battery accumulator management system,
said device comprising at least one bistable relay configured to take a first position and a second position, said bistable relay being configured to switch:
– in the first position if a voltage value indicative of a deep discharge state of the battery is less than or equal to a first threshold value;
– in the second position if a voltage value indicative of a deep discharge state of the battery is greater than a second threshold value;
said bistable relay being configured to regulate, depending on its position, the value of the charging current to said battery.
Un tel dispositif de mémorisation permet la mémorisation par l’intermédiaire du relais bistable, et notamment sa position, d’un état de décharge profonde de la batterie, mémorisation permanente et modifiable (ou réinscriptible), ceci indépendamment de l’alimentation électrique dudit relais bistable. De plus, ledit relais bistable permet avantageusement de réguler le courant de charge de la batterie, par exemple pour limiter la valeur du courant de charge tant que la batterie peut être considérée dans un état de décharge profonde.
Ce type de dispositif de mémorisation présente également l’avantage d’être robuste, peu onéreux, peu énergivore et adapté à des applications aéronautiques ou aérospatiales.Such a storage device allows the storage via the bistable relay, and in particular its position, of a deep discharge state of the battery, permanent and modifiable (or rewritable) storage, this independently of the power supply of said bistable relay. In addition, said bistable relay advantageously allows the battery charging current to be regulated, for example to limit the value of the charging current as long as the battery can be considered in a deep discharge state.
This type of storage device also has the advantage of being robust, inexpensive, energy-efficient and suitable for aeronautical or aerospace applications.
Selon une caractéristique possible, ledit relais bistable est configuré pour conserve sa position, donc la première position ou la deuxième position, en absence d’alimentation électrique, ceci par exemple lorsque la batterie est dans un état déchargé et ne peut plus alimenter le système de gestion des accumulateurs de batterie, et donc ledit relais bistable.
La position du relais bistable est avantageusement conservée quel que soit l’état de la batterie et/ou du système de gestion des accumulateurs de batterie (pas de perte d’état donc), permettant ainsi de conserver dans le temps une information relative à un état de la batterie, tel qu’ici un état de décharge profonde de la batterie.According to a possible characteristic, said bistable relay is configured to maintain its position, therefore the first position or the second position, in the absence of electrical power, for example when the battery is in a discharged state and can no longer supply power to the battery accumulator management system, and therefore said bistable relay.
The position of the bistable relay is advantageously retained regardless of the state of the battery and/or the battery accumulator management system (no loss of state therefore), thus making it possible to retain over time information relating to a state of the battery, such as here a deep discharge state of the battery.
Selon une autre caractéristique possible, ledit dispositif comprend un montage pont en H configuré pour contrôler la polarité aux bornes du relais bistable de façon à faire commuter ledit relais bistable de la première position à la deuxième position et inversement.
Un montage pont en H est un montage simple permettant un contrôle facile et efficace du relais bistable, et notamment de la commutation dudit relais.According to another possible characteristic, said device comprises an H-bridge assembly configured to control the polarity at the terminals of the bistable relay so as to switch said bistable relay from the first position to the second position and vice versa.
An H-bridge assembly is a simple assembly allowing easy and efficient control of the bistable relay, and in particular the switching of said relay.
Selon une autre caractéristique possible, ledit montage pont en H comprend quatre éléments de commutation.
Lesdits éléments commutations, tels que des interrupteurs, permettent par leur ouverture et fermeture de faire commuter ledit relais d’une première position vers une deuxième position et inversement.According to another possible feature, said H-bridge assembly comprises four switching elements.
Said switching elements, such as switches, allow, by their opening and closing, said relay to be switched from a first position to a second position and vice versa.
Selon une autre caractéristique possible, lesdits éléments de commutation sont des transistors.
Lesdits éléments de commutation sont avantageusement des transistors, par exemple des transistors à effet de champs, fonctionnant par exemple en régime linéaire, et faisant office d’interrupteur, dont l’ouverture et la fermeture est commandée par une tension.According to another possible characteristic, said switching elements are transistors.
Said switching elements are advantageously transistors, for example field effect transistors, operating for example in linear mode, and acting as a switch, the opening and closing of which is controlled by a voltage.
Selon une autre caractéristique possible, lesdits transistors sont des transistors de type MOSFET qui présentent chacun une grille, une source et un drain. Lesdits transistors sont par exemple des transistors MOSFET à canal N et/ou à canal P.According to another possible characteristic, said transistors are MOSFET type transistors which each have a gate, a source and a drain. Said transistors are for example N-channel and/or P-channel MOSFET transistors.
Selon une autre caractéristique possible, ledit dispositif comprend quatre diodes Schottky, chacune associée à l’un desdits transistors faisant office d’élément de commutation.
Chacune des diodes Schottky est donc connectée aux bornes drain-source d’un desdits transistors, afin notamment pour jouer le rôle de diode de roue libre (et donc protéger le transistor contre des surtensions destructrices).
Plus particulièrement, les diodes Schottky présentent une cathode et une anode, la cathode de la diode Schottky étant connectée à la source du transistor, et l’anode de la diode Schottky étant connectée au drain du transistor.According to another possible characteristic, said device comprises four Schottky diodes, each associated with one of said transistors acting as a switching element.
Each of the Schottky diodes is therefore connected to the drain-source terminals of one of said transistors, in particular to play the role of freewheel diode (and therefore protect the transistor against destructive overvoltages).
More specifically, Schottky diodes have a cathode and an anode, with the cathode of the Schottky diode connected to the source of the transistor, and the anode of the Schottky diode connected to the drain of the transistor.
Selon une autre caractéristique possible, ledit dispositif comprend au moins deux portes logiques alimentées respectivement en entrée par une valeur de tension indicative d’un état de décharge profonde de batterie, chacune desdites portes logiques étant reliée à au moins un élément de commutation.
Lesdites portes logiques sont avantageusement reliées à la grille d’un transistor faisant office d’élément de commutation, et sont donc configurées pour ouvrir ou fermer ledit interrupteur en fonction de leur valeur de tension d’entrée. Lesdites portes logiques présentent par ailleurs l’avantage d’avoir une consommation électrique statique très faible (de l’ordre de quelques microwatts).According to another possible characteristic, said device comprises at least two logic gates respectively supplied at input by a voltage value indicative of a deep discharge state of the battery, each of said logic gates being connected to at least one switching element.
Said logic gates are advantageously connected to the gate of a transistor acting as a switching element, and are therefore configured to open or close said switch depending on their input voltage value. Said logic gates also have the advantage of having very low static electrical consumption (of the order of a few microwatts).
Selon une autre caractéristique possible, une desdites portes logiques est configurée pour permettre la fermeture d’au moins un élément de commutation lorsque la valeur de tension indicative d’un état de décharge profonde de batterie est inférieure ou égale à une première valeur seuil et faire commuter le relais dans la première position, tandis que l’autre porte logique est configurée pour permettre la fermeture d’au moins un autre élément de commutation lorsque la valeur de tension indicative d’un état de décharge profonde de batterie est supérieure à une deuxième valeur seuil et faire commuter le relais dans la deuxième position.
La première et la deuxième valeur seuil peuvent être différentes ou identiques, par exemple pour six cellules de 3,3 V montées en série, on considère qu’il y a décharge profonde lorsque la tension aux bornes de cet ensemble de cellules est inférieure ou égale à 14 V, tandis que la tension de sortie de décharge profonde est supérieure ou égale à 13,5 V.According to another possible characteristic, one of said logic gates is configured to allow the closing of at least one switching element when the voltage value indicative of a deep discharge state of the battery is less than or equal to a first threshold value and to switch the relay into the first position, while the other logic gate is configured to allow the closing of at least one other switching element when the voltage value indicative of a deep discharge state of the battery is greater than a second threshold value and to switch the relay into the second position.
The first and second threshold values may be different or identical, for example for six 3.3 V cells connected in series, it is considered that there is a deep discharge when the voltage across this set of cells is less than or equal to 14 V, while the deep discharge output voltage is greater than or equal to 13.5 V.
Selon une autre caractéristique possible, lesdits éléments de commutation sont fermés lorsque lesdites portes logiques sont alimentées en entrée par des valeurs de tension respectivement inférieure ou égale à la première valeur seuil et supérieure à la deuxième valeur seuil.According to another possible characteristic, said switching elements are closed when said logic gates are supplied at the input with voltage values respectively less than or equal to the first threshold value and greater than the second threshold value.
Selon une autre caractéristique possible, dans la première position, ledit relais bistable limite le courant de charge de la batterie à une valeur de courant prédéterminée, par exemple une valeur de courant de charge d’environ 0,5 A.
Avantageusement, le dispositif selon l’invention est configuré pour limiter la valeur du courant de charge destiné à charger ladite batterie, si celle-ci est dans un état de décharge profonde, dés que la batterie est sortie de cet état de décharge profonde, le relais bascule dans la deuxième position, et il n’y a alors plus de limitation du courant de charge (sous réserve des propriétés physiques des composants électroniques).According to another possible characteristic, in the first position, said bistable relay limits the battery charging current to a predetermined current value, for example a charging current value of approximately 0.5 A.
Advantageously, the device according to the invention is configured to limit the value of the charging current intended to charge said battery, if the latter is in a deep discharge state, as soon as the battery has left this deep discharge state, the relay switches to the second position, and there is then no longer any limitation of the charging current (subject to the physical properties of the electronic components).
L’invention se rapporte également à un système de gestion des accumulateurs de batterie, caractérisé en ce que ledit système comprend un dispositif de commande de verrouillage tel que défini ci-dessus.The invention also relates to a battery accumulator management system, characterized in that said system comprises a locking control device as defined above.
L’invention concerne en outre une batterie électrique, avantageusement pour les applications aéronautiques, caractérisée en ce que ladite batterie comprend un système de gestion des accumulateurs de batterie tel que défini ci-dessus.The invention further relates to an electric battery, advantageously for aeronautical applications, characterized in that said battery comprises a battery accumulator management system as defined above.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
– la
– la
- there
- there
Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.Of course, the features, variants and different embodiments of the invention may be combined with each other, in various combinations, provided that they are not incompatible or mutually exclusive. In particular, variants of the invention may be imagined comprising only a selection of features described below in isolation from the other features described, if this selection of features is sufficient to confer a technical advantage or to differentiate the invention from the prior art.
En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique. Par ailleurs, sur les différentes figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.In particular, all the variants and embodiments described can be combined with each other if there is no technical obstacle to this combination. Furthermore, in the various figures, the elements common to several figures retain the same reference.
La
Ledit système de gestion 3 de gestion est généralement intégré à ladite batterie 1, afin de surveiller les différentes grandeurs physiques ou électriques caractéristiques d’une batterie 1, et/ou de ses accumulateurs 2, par exemple une tension, une résistance interne, etc.Said management system 3 is generally integrated into said battery 1, in order to monitor the various physical or electrical quantities characteristic of a battery 1, and/or of its accumulators 2, for example a voltage, an internal resistance, etc.
Ledit système 3 de gestion est également configuré pour empêcher le fonctionnement de la batterie 1 en dehors de sa plage nominale de fonctionnement, c’est-à-dire que le système est configuré pour détecter des conditions anormales de fonctionnement de la batterie (ou de ses modules), telles qu’une surintensité, une surtension (notamment lors de sa charge), une sous-tension (notamment lors de sa décharge), une surchauffe, etc.Said management system 3 is also configured to prevent the operation of the battery 1 outside its nominal operating range, that is to say that the system is configured to detect abnormal operating conditions of the battery (or its modules), such as overcurrent, overvoltage (in particular when charging it), undervoltage (in particular when discharging it), overheating, etc.
Un tel système 3 peut également comprendre un circuit de verrouillage (non représenté) configuré pour empêcher l’utilisation de la batterie 1, et donc son fonctionnement, notamment si une condition anormale de fonctionnement est précédemment survenue.Such a system 3 may also comprise a locking circuit (not shown) configured to prevent the use of the battery 1, and therefore its operation, in particular if an abnormal operating condition has previously occurred.
La
Ledit dispositif 6 de mémorisation comprend ainsi au moins un relais R bistable configuré pour prendre une première position et une deuxième position, ledit relais R bistable étant configuré pour commuter :
– dans la première position si une valeur de tension V1indicative d’un état de décharge profonde de batterie 1 est inférieure ou égale à une première valeur seuil VS1 ;
– dans la deuxième position si une valeur de tension V2indicative d’un état de décharge profonde de batterie 1 est supérieure à une deuxième valeur seuil VS 2.Said storage device 6 thus comprises at least one bistable relay R configured to take a first position and a second position, said bistable relay R being configured to switch:
– in the first position if a voltage value V 1 indicative of a deep discharge state of battery 1 is less than or equal to a first threshold value V S1 ;
– in the second position if a voltage value V 2 indicative of a deep discharge state of battery 1 is greater than a second threshold value V S 2 .
On notera que la première VS1et la deuxième VS2valeur seuil peuvent être différentes ou identiques. De plus, ledit relais R bistable est configuré pour réguler, en fonction de sa position, la valeur du courant de charge à destination de ladite batterie 1.It will be noted that the first V S1 and the second V S2 threshold value may be different or identical. In addition, said bistable relay R is configured to regulate, depending on its position, the value of the charging current to said battery 1.
Par ailleurs, ledit dispositif 6 comprend avantageusement un montage pont en H, montage référencé 8, configuré pour contrôler la polarité aux bornes du relais R bistable de façon à faire commuter ledit relais R bistable de la première position à la deuxième position et inversement.Furthermore, said device 6 advantageously comprises an H-bridge assembly, assembly referenced 8, configured to control the polarity at the terminals of the bistable relay R so as to switch said bistable relay R from the first position to the second position and vice versa.
Plus particulièrement ledit montage 8 comprend au moins :
– une première branche 81 et une seconde branche 82 connectée en parallèle l’une de l’autre ;
– quatre éléments de commutation T1à T4, respectivement désignés premier, deuxième, troisième et quatrième transistor, ceux-ci faisant office d’interrupteur, dont l’ouverture et la fermeture (ou état passant/non-passant) sont commandées par une tension ;
– quatre diodes Schottky D1à D4, respectivement désignées première, deuxième, troisième et quatrième diode, chacune étant connectée aux bornes d’un desdits transistors T1à T4.More particularly, said assembly 8 comprises at least:
– a first branch 81 and a second branch 82 connected in parallel to each other;
– four switching elements T 1 to T 4 , respectively designated first, second, third and fourth transistor, these acting as a switch, the opening and closing of which (or on/off state) are controlled by a voltage;
– four Schottky diodes D 1 to D 4 , respectively designated first, second, third and fourth diode, each being connected to the terminals of one of said transistors T 1 to T 4 .
On notera que lesdits transistors sont par exemple des transistors à effet de champs de type MOSFET (acronyme anglais pour « Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor », c’est-à-dire un transistor à effet de champ à grille isolé).It should be noted that these transistors are, for example, MOSFET type field effect transistors (English acronym for “Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor”, i.e. an insulated gate field effect transistor).
La première branche 81 comporte ainsi le premier transistor T1et le quatrième transistor T4. Les premier et quatrième transistors T1et T4sont montés en série entre deux points de contact N1et N2reliés respectivement à la batterie (ou à une carte électronique du système 3) et à une masse électrique G. Les premier et quatrième transistors T1et T4de la première branche 81 sont en outre reliés entre eux en un premier point milieu M1du montage pont en H 8.The first branch 81 thus comprises the first transistor T 1 and the fourth transistor T 4 . The first and fourth transistors T 1 and T 4 are connected in series between two contact points N 1 and N 2 connected respectively to the battery (or to an electronic card of the system 3) and to an electrical ground G. The first and fourth transistors T 1 and T 4 of the first branch 81 are further connected to each other at a first midpoint M 1 of the H-bridge assembly 8.
La seconde branche 82 comporte le deuxième transistor T2et le troisième transistor T3. Les deuxième et troisième transistors T2et T3sont montés en série entre deux points de contact N1et N2reliés respectivement à la batterie (ou à une carte électronique du système 3) et à une masse électrique G. Les deuxième et troisième transistors T2et T3de la seconde branche 82 sont en outre reliés entre eux en un second point milieu M2du montage pont en H 8.The second branch 82 comprises the second transistor T 2 and the third transistor T 3 . The second and third transistors T 2 and T 3 are connected in series between two contact points N 1 and N 2 connected respectively to the battery (or to an electronic card of the system 3) and to an electrical ground G. The second and third transistors T 2 and T 3 of the second branch 82 are further connected to each other at a second midpoint M 2 of the H-bridge assembly 8.
Ledit relais R bistable est relié aux premier et second points milieux M1et M2des première et seconde branches 81 et 82 du pont en H 8. Par ailleurs, chacun desdits transistors T1à T4comprend (ou présente) une grille, une source et un drain. En outre, chacune desdites diodes Schottky D1à D4comprend (ou présente) une cathode et une anode.Said bistable relay R is connected to the first and second midpoints M 1 and M 2 of the first and second branches 81 and 82 of the H-bridge 8. Furthermore, each of said transistors T 1 to T 4 comprises (or has) a gate, a source and a drain. Furthermore, each of said Schottky diodes D 1 to D 4 comprises (or has) a cathode and an anode.
Ainsi, les sources respectives des deuxième et quatrième transistors T2et T4sont connectées au point de contact N2qui est relié à la masse électrique G, tandis que les drains des deuxième et quatrième transistors T2et T4sont connectés respectivement au deuxième et au premier point milieu M2et M1.Thus, the respective sources of the second and fourth transistors T 2 and T 4 are connected to the contact point N 2 which is connected to the electrical ground G, while the drains of the second and fourth transistors T 2 and T 4 are connected respectively to the second and first midpoint M 2 and M 1 .
De plus, les sources respectives des premier et troisième transistors T1et T3sont connectées respectivement au premier et au deuxième point milieu M1et M2, tandis que les drains des premier et troisième transistors T1et T3sont connectés au point de contact N1relié à la batterie 1.Furthermore, the respective sources of the first and third transistors T 1 and T 3 are connected respectively to the first and second midpoint M 1 and M 2 , while the drains of the first and third transistors T 1 and T 3 are connected to the contact point N 1 connected to the battery 1.
Les première, deuxième, troisième et quatrième diodes Schottky D1à D4sont ainsi connectées respectivement aux bornes du premier, deuxième, troisième et quatrième transistor T1à T4, respectivement l’anode de la diode D1, D2, D3ou D4étant connectée à la source du transistor T1, T2, T3ou T4, et la cathode de la diode D1, D2, D3ou D4étant connectée au drain du transistor T1, T2, T3ou T4.The first, second, third and fourth Schottky diodes D 1 to D 4 are thus connected respectively to the terminals of the first, second, third and fourth transistor T 1 to T 4 , respectively the anode of the diode D 1 , D 2 , D 3 or D 4 being connected to the source of the transistor T 1 , T 2 , T 3 or T 4 , and the cathode of the diode D 1 , D 2 , D 3 or D 4 being connected to the drain of the transistor T 1 , T 2 , T 3 or T 4 .
Chacune des diodes Schottky D1à D4est donc associée à l’un desdits transistors T1, T2, T3ou T4faisant office d’élément de commutation, afin jouer le rôle de diode de roue libre.Each of the Schottky diodes D 1 to D 4 is therefore associated with one of said transistors T 1 , T 2 , T 3 or T 4 acting as a switching element, in order to play the role of freewheel diode.
Ledit dispositif 6 comprend en outre au moins deux portes logiques LG1et LG2, respectivement désignées première et deuxième porte logique, alimentées respectivement en entrée par une tension V1et V2indicative d’un état de la batterie 1, notamment si celle-ci présente un état de décharge profonde ou non, chacune desdites portes logiques étant reliée à au moins un transistor T1ou T2.Said device 6 further comprises at least two logic gates LG 1 and LG 2 , respectively designated first and second logic gate, supplied respectively at input by a voltage V 1 and V 2 indicative of a state of the battery 1, in particular whether the latter has a deep discharge state or not, each of said logic gates being connected to at least one transistor T 1 or T 2 .
Plus particulièrement, la première tension V1indicative d’un état de la batterie 1 alimente la première porte logique LG1, au niveau de son entrée, et le deuxième transistor T2, au niveau de sa grille. Tandis que la deuxième tension V2indicative d’un état de la batterie 1 alimente la deuxième porte logique LG2, au niveau de son entrée, et le quatrième transistor T4, au niveau de sa grille.More particularly, the first voltage V 1 indicative of a state of the battery 1 supplies the first logic gate LG 1 , at its input, and the second transistor T 2 , at its gate. While the second voltage V 2 indicative of a state of the battery 1 supplies the second logic gate LG 2 , at its input, and the fourth transistor T 4 , at its gate.
Les sorties des première et deuxième portes logiques LG1et LG2sont, quant à elles, respectivement connectées à la grille du premier transistor T1et à la grille du troisième transistor T3. Lesdites portes logiques LG1et LG2sont donc configurées pour ouvrir ou fermer respectivement le premier et le troisième transistor T1et T3faisant ici office d’élément de commutation (ou d’interrupteur) en fonction de leur valeur des tensions d’entrée V1et V2.The outputs of the first and second logic gates LG 1 and LG 2 are, for their part, respectively connected to the gate of the first transistor T 1 and to the gate of the third transistor T 3 . Said logic gates LG 1 and LG 2 are therefore configured to open or close respectively the first and third transistors T 1 and T 3 acting here as a switching element (or switch) according to their value of the input voltages V 1 and V 2 .
Les portes logiques LG1et LG2sont par exemple des portes logiques du type inverseuse configurées pour alimenter respectivement la grille du premier transistor T1et troisième transistor T3qui sont avantageusement des transistors de type canal P. Ainsi, les portes logiques LG1et LG2sont configurées pour alimenter la grille des transistors T1et T3avec une tension positive, par exemple d’environ 1V, pour rendre lesdits transistors passants (c’est-à-dire faisant office d’interrupteurs fermés). Les portes logiques LG1et LG2délivrent une tension positive en sortie, seulement lorsque la tension au niveau de leur entrée respective indique un état de décharge profonde de la batterie, ou une sortie de décharge profonde.LG logic gates1and LG2are for example logic gates of the inverter type configured to respectively supply the gate of the first transistor T1and third transistor T3which are advantageously P-channel type transistors. Thus, LG logic gates1and LG2are configured to power the gate of transistors T1And T3with a positive voltage, for example of about 1V, to make said transistors conductive (i.e. act as closed switches). LG logic gates1and LG2deliver a positive voltage at the output, only when the voltage at their respective input indicates a deep discharge state of the battery, or a deep discharge output.
On notera par ailleurs que le dispositif 6 comprend :
– au moins quatre condensateurs C1à C4, respectivement désignés premier, deuxième, troisième et quatrième condensateur ;
– au moins deux résistances R1et R2, respectivement désignées première et deuxième résistance.It should also be noted that device 6 includes:
– at least four capacitors C 1 to C 4 , respectively designated first, second, third and fourth capacitor;
– at least two resistors R 1 and R 2 , respectively designated first and second resistor.
Le premier condensateur C1est connecté, d’une part, à la sortie de la première porte logique LG1et à la grille du premier transistor T1, et d’autre part, à la masse G. Le troisième condensateur C3est, quant à lui, connecté, d’une part, à la sortie de la deuxième porte logique LG2et à la grille du troisième transistor T3, et d’autre part, à la masse G. Ces condensateurs C1et C3permettent de limiter, voire éviter, une montée trop rapide de la tension au niveau de la grille du transistor, respectivement du premier et du troisième transistor T1et T3.The first capacitor C 1 is connected, on the one hand, to the output of the first logic gate LG 1 and to the gate of the first transistor T 1 , and on the other hand, to ground G. The third capacitor C 3 is, for its part, connected, on the one hand, to the output of the second logic gate LG 2 and to the gate of the third transistor T 3 , and on the other hand, to ground G. These capacitors C 1 and C 3 make it possible to limit, or even avoid, a too rapid rise in the voltage at the gate of the transistor, respectively of the first and third transistors T 1 and T 3 .
La première résistance R1et le deuxième condensateur C2sont, quant à eux, montés pour former un premier circuit RC parallèle connecté, d’une part, à la grille du deuxième transistor T2et, d’autre part, à la masse G. La deuxième résistance R2et le quatrième condensateur C4sont, quant à eux, montés pour former un deuxième circuit RC parallèle connecté, d’une part, à la grille du quatrième transistor T4et, d’autre part, à la masse G.The first resistor R 1 and the second capacitor C 2 are, for their part, mounted to form a first parallel RC circuit connected, on the one hand, to the gate of the second transistor T 2 and, on the other hand, to the ground G. The second resistor R 2 and the fourth capacitor C 4 are, for their part, mounted to form a second parallel RC circuit connected, on the one hand, to the gate of the fourth transistor T 4 and, on the other hand, to the ground G.
Les premier et deuxième circuits RC parallèle sont configurés pour limiter l’apparition de surtension au niveau de la grille du transistor, respectivement le deuxième et le quatrième transistor T2et T4, mais également permettre la fermeture transitoire du transistor T2ou T4lorsque la valeur de tension V1ou V2est inférieure ou supérieure à des valeurs prédéterminées. Plus particulièrement, la première et la deuxième résistance R1et R2permettent notamment la fermeture respectivement du deuxième et quatrième transistor T2et T4. Tandis que le deuxième et le quatrième condensateur C2et C4permettent d’amortir, voire d’éviter, l’apparition d’oscillation de la tension au niveau de la grille du transistor T2et T4.The first and second parallel RC circuits are configured to limit the occurrence of overvoltage at the gate of the transistor, respectively the second and fourth transistors T 2 and T 4 , but also to allow the transient closing of the transistor T 2 or T 4 when the voltage value V 1 or V 2 is lower or higher than predetermined values. More particularly, the first and second resistors R 1 and R 2 allow in particular the closing of the second and fourth transistors T 2 and T 4 respectively. While the second and fourth capacitors C 2 and C 4 make it possible to dampen, or even avoid, the occurrence of oscillation of the voltage at the gate of the transistor T 2 and T 4 .
Ainsi, lorsque la tension V1est inférieure ou égale à une valeur seuil VS1, la première porte logique LG1est configurée pour commander la fermeture, ou rendre passant, les premier et deuxième transistors T1et T2(les troisième et quatrième transistors T3et T4étant ouverts ou non-passants), cela entrainant la commutation du relais R bistable dans la première position.Thus, when the voltage V 1 is less than or equal to a threshold value V S1 , the first logic gate LG 1 is configured to control the closing, or turning on, of the first and second transistors T 1 and T 2 (the third and fourth transistors T 3 and T 4 being open or non-conducting), this causing the bistable relay R to switch to the first position.
La commutation du relais R dans la première position s’opère lorsque la valeur de tension V1est inférieure ou égale à une valeur prédéterminée (par exemple la première valeur seuil VS1), valeur prédéterminée qui est indicative que ladite batterie 1 est dans un état de décharge profonde.The switching of relay R to the first position occurs when the voltage value V 1 is less than or equal to a predetermined value (for example the first threshold value V S1 ), a predetermined value which is indicative that said battery 1 is in a state of deep discharge.
De plus, lorsque la tension V2est supérieure à une valeur seuil VS 2, la deuxième porte logique LG2est configurée pour commander la fermeture, ou rendre passant, les troisième et quatrième transistors T3et T4(les premier et deuxième transistors T3et T4étant ouverts ou non-passants), cela entrainant la commutation du relais R bistable dans la deuxième position.Furthermore, when the voltage V 2 is greater than a threshold value V S 2 , the second logic gate LG 2 is configured to control the closing, or turning on, of the third and fourth transistors T 3 and T 4 (the first and second transistors T 3 and T 4 being open or non-conducting), this causing the bistable relay R to switch to the second position.
La commutation du relais R dans la deuxième position s’opère lorsque la valeur de tension V2est supérieure à une valeur prédéterminée (par exemple la deuxième valeur seuil VS 2), valeur prédéterminée indicative que ladite batterie 1 n’est pas ou plus dans un état de décharge profonde.The switching of relay R into the second position occurs when the voltage value V 2 is greater than a predetermined value (for example the second threshold value V S 2 ), a predetermined value indicating that said battery 1 is not or no longer in a state of deep discharge.
On notera également que lorsque ces conditions sur les valeurs de tension V1et V2qui alimentent le montage pont en H 6 ne sont pas respectées, les différents transistors T1à T4sont ouverts, c’est-à-dire non passants, et qu’il ne peut y avoir commutation dudit relais R d’une position à une autre. Par ailleurs, en l’absence d’alimentation électrique, le relais R est dans un état statique, la dernière position dans laquelle est commuté le relais R est conservée jusqu’à ce que ledit relais R soit alimenté d’une des manières adéquates décrite ci-avant.It will also be noted that when these conditions on the voltage values V 1 and V 2 which supply the H-bridge assembly 6 are not respected, the different transistors T 1 to T 4 are open, that is to say not conducting, and that there can be no switching of said relay R from one position to another. Furthermore, in the absence of electrical power supply, relay R is in a static state, the last position in which relay R is switched is retained until said relay R is supplied in one of the suitable ways described above.
Par ailleurs, ledit relais R est avantageusement configuré pour limiter le courant de charge de la batterie 1 à une valeur de courant prédéterminée, par exemple inférieure ou égale à 0,5 A, lorsque ledit relais R est dans la première position. Néanmoins, lorsque ledit relais R est dans la deuxième position, ladite batterie 1 peut être rechargée par l’intermédiaire de ses bornes de puissances, donc à des valeurs de courant élevées.Furthermore, said relay R is advantageously configured to limit the charging current of the battery 1 to a predetermined current value, for example less than or equal to 0.5 A, when said relay R is in the first position. However, when said relay R is in the second position, said battery 1 can be recharged via its power terminals, therefore at high current values.
Claims (10)
ledit dispositif (6) comprenant au moins un relais (R) bistable configuré pour prendre une première position et une deuxième position, ledit relais (R) bistable étant configuré pour commuter :
– dans la première position si une valeur de tension (V1) indicative d’un état de décharge profonde de batterie est inférieure ou égale à une première valeur seuil (VS1) ;
– dans la deuxième position si une valeur de tension (V2) indicative d’un état de décharge profonde de batterie est supérieure à une deuxième valeur seuil (VS 2) ;
ledit relais (R) bistable étant configuré pour réguler, en fonction de sa position, la valeur du courant de charge à destination de ladite batterie.Device (6) for storing a deep discharge state of a battery for a battery accumulator management system,
said device (6) comprising at least one bistable relay (R) configured to take a first position and a second position, said bistable relay (R) being configured to switch:
– in the first position if a voltage value (V 1 ) indicative of a deep discharge state of the battery is less than or equal to a first threshold value (V S1 );
– in the second position if a voltage value (V 2 ) indicative of a deep discharge state of the battery is greater than a second threshold value (V S 2 );
said bistable relay (R) being configured to regulate, depending on its position, the value of the charging current to said battery.
Electric battery (1), characterized in that said battery (1) comprises a management system (3) of the battery accumulators according to the preceding claim.
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2024
- 2024-09-13 WO PCT/EP2024/075654 patent/WO2025056763A1/en unknown
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