WO2016142628A1 - Electronic board for power control of a self-contained communicating electrical apparatus - Google Patents

Electronic board for power control of a self-contained communicating electrical apparatus Download PDF

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WO2016142628A1
WO2016142628A1 PCT/FR2016/050541 FR2016050541W WO2016142628A1 WO 2016142628 A1 WO2016142628 A1 WO 2016142628A1 FR 2016050541 W FR2016050541 W FR 2016050541W WO 2016142628 A1 WO2016142628 A1 WO 2016142628A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
battery
electronic card
card according
microcontroller
renewable energy
Prior art date
Application number
PCT/FR2016/050541
Other languages
French (fr)
Inventor
Raphael BAILLOT
Thomas Samuel
Dominique Boudaud
Julien Courtois
Original Assignee
Sunna Design
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/0068—Battery or charger load switching, e.g. concurrent charging and load supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/10—Control circuit supply, e.g. means for supplying power to the control circuit

Definitions

  • the present invention relates to the field of communicating autonomous electrical equipment and in particular lighting equipment comprising one or more sources of renewable energy and one or more batteries recharged by said renewable energy sources and supplying one or more loads ( s) connected to the module.
  • These include streetlights or charging stations of mobile systems such as mobile phones, tablets or smartphones, or energy supply systems (Solar Home System) without any connection to a power distribution network comprising a source renewable energy (photovoltaic, wind, ...) and producing energy only intermittently.
  • a source renewable energy photovoltaic, wind, Certainly
  • the equipment incorporates an electric battery for storing energy and buffering energy between periods when the renewable energy exceeds the consumption of said connected load, and periods when the power consumption of said connected load exceeds production of the renewable energy source.
  • these periods are shifted in a daily cycle.
  • consumption is important at night, and significant production during the day. It can also include, depending on the load connected, a consumption 24/24.
  • the invention is however not limited to the aforementioned main load, and also applies to other additional charges powered by the electric battery recharged by said renewable energy source, the size of which varies according to the supply of electricity. energy to supply.
  • the energy supplied to these additional charges may be conditioned on a monetization service controlled by the electronic card of said autonomous electrical equipment capable of controlling the quantity of energy supplied to the load, of monitoring the consumption credit and of disabling the supply of electricity. energy when the credit contracted by the user is consumed or when the power consumed exceeds an authorized threshold value.
  • charge current generating means which is adapted to generate a current for charging the storage battery from an output of a power supply
  • the charge current generating means has means adapted to generate a plurality of different charge currents, and providing a plurality of different charging currents to the storage battery characterized in that
  • the charge current generating means has means adapted to detect the voltage of all the battery cells, and which are adapted to switch to constant voltage charge control when the detected voltage reaches a prescribed value;
  • the charge current generating means has means adapted to release the constant voltage charge control when a voltage of the plurality of battery cells becomes unbalanced, and to charge the battery cells to the battery. using a low level charging current until the voltage of all battery cells reaches the prescribed value.
  • US Pat. No. 4,4019,35 describes a device and method for controlling the charging of an electrical energy storage device by a source of electrical energy and controlling the discharge of the device through a load. It provides a relay that can be operated between a first state of connection of the storage device to the load and a second state of connection of the storage device to the source. When the electrical signal from the source reaches a predetermined threshold level, the relay is changed state. When the electrical signal generated by the storage device reaches a preselected level corresponding to the load, the relay is reset to feed the load.
  • US patent application US2013212005 discloses a device for providing lighting and solar energy to a consumer using the pay-as-you-go technology that allows a user to pay for the power of the home and the lighting on a progressive base. Payments are performed using a user's mobile phone.
  • the luminaire includes a module
  • lighting configured to provide illumination to a client when activated
  • a control system comprising a processor and a memory configured to monitor
  • a business leases the systems to customers with an affordable refundable deposit and periodic rent.
  • the components of the system to be prevented and / or deterred and falsified by automatically disabling the system after a selected time and / or by allowing the remote deactivation of a system moved to an unauthorized or altered location, or at a time predetermined.
  • the company can also activate the system remotely on a periodic basis, as long as the periodic rent is paid.
  • the first family includes passive energy management: the source of electrical energy is connected by passive components to the battery for recharge according to the available energy, and the charge is itself connected to the battery.
  • the energy consumed and produced is not optimally managed, and in particular the recharging of the battery is done simply according to the available energy.
  • This second family of solutions has a major disadvantage: in the event of discharge of the battery at a level such that the voltage is lower than the operating voltage of the microprocessor, the microprocessor and the associated active components are no longer able to ensure their driving task, and the electrical and electronic components connecting the power source and the battery are in a random state, and sometimes in an open state blocking the passage of current between the power source and the battery .
  • the electronic circuits of the prior art have an architecture inducing significant energy losses, resulting in a heating of certain components such as the anti-return diode preventing the battery from being discharged into the renewable energy source. , leading to a significant loss of efficiency.
  • the invention relates to an electronic control card for the energy control of an autonomous and communicating electrical equipment comprising at least one battery and at least one renewable energy source, said electronic circuit comprising a current limiting circuit provided by said source of renewable energy and supplying said battery, a non-return diode to prevent discharge of the battery in the renewable energy source and a microcontroller executing a program controlling at least three functions of controllable switch, the first controllable switch for controlling the charge of said battery by the current supplied by said renewable energy source, the second controllable switch ensuring the control of the disconnection of said battery when it reaches the limits of its nominal operating characteristics , and the third controllable switch ensuring the control of said load, characterized in that it comprises a passive component having at rest direct connection between said renewable energy source and said battery.
  • This passive component makes it possible to restart the card even in the absence of an active microcontroller
  • the card further comprises at least one output for supplying an additional electric charge.
  • the card further comprises means for disconnecting an electric charge when a current exceeding a threshold value is detected, said means periodically controlling the recharging of said charge, and a new disconnection in case of detection of a charge. new exceeding of said threshold value.
  • the card further comprises a monetization means controlled by the microcontroller and associated with a credit of energy consumption (pay as you go) for the supply of said additional electric charge, for example a port USB for charging a mobile phone, smartphone or touch pad.
  • a monetization means controlled by the microcontroller and associated with a credit of energy consumption (pay as you go) for the supply of said additional electric charge, for example a port USB for charging a mobile phone, smartphone or touch pad.
  • each electrical output is controlled by the microcontroller controlled by embedded software.
  • said non-return diode equipping the card is constituted by an ideal diode that can be controlled.
  • the card comprises an electronic circuit performing a voltage clipping of the input of the renewable energy source to provide an indirect lightning protection function.
  • the card further comprises a communication circuit for the dialogue between the microcontroller and a remote device.
  • the card according to the invention further comprises a means controlling the connection between the renewable energy source and a secondary storage means or secondary electric load in case of detection of the complete charge of said battery.
  • the card further comprises a charge control circuit comprising a switch arranged to prohibit or authorize the passage of the charging current in the accumulator, said switch being controlled by a system for measuring at least one physical quantity (T, U, I) representative of the state of the accumulator, so as to control successive openings and closures of the switch for chopping said charging current if said measured physical quantity crosses a predetermined threshold.
  • a charge control circuit comprising a switch arranged to prohibit or authorize the passage of the charging current in the accumulator, said switch being controlled by a system for measuring at least one physical quantity (T, U, I) representative of the state of the accumulator, so as to control successive openings and closures of the switch for chopping said charging current if said measured physical quantity crosses a predetermined threshold.
  • 2- Maintenance charge a charge pulsed at a lower average current than the balancing load (but higher than the average battery self discharge current). This overcomes the self discharge of the battery at high temperature.
  • the card further comprises a means controlling the connection between the renewable energy source and a secondary storage means in the event of detection of the complete charge of said battery.
  • the microcontroller controls the means controlled by a chopped signal, for example by pulse width modulation (PMW).
  • PMW pulse width modulation
  • the card comprises at least one temperature sensor of the printed circuit.
  • the invention also relates to an energy control unit characterized in that it contains an electronic card according to the invention as well as a heat exchanger coupled to the microprocessor and the printed circuit of the card, a sealing means, and sealed connectors connected to the inputs and outputs of said electronic card.
  • FIG. 1 represents a schematic diagram of a circuit according to the invention
  • FIG. 2 represents a block diagram of a variant of a circuit according to the invention for managing several batteries.
  • FIG. 1 represents the circuit diagram of the electronic circuit according to the invention.
  • microcontroller comprising a computer and a memory for the recording of the control program and important parameters related to each type of application, associated with an electrically erasable and programmable non-volatile memory (for example, EEPROM) ( 2) for the recording of data representative of the life of the circuit (events corresponding to the operation of the circuit, ).
  • EEPROM electrically erasable and programmable non-volatile memory
  • This memory (2) makes it possible to make a circuit diagnosis by an external controller, even when the microcontroller (1) is faulty.
  • the card includes a power input connector (3) for connecting the output leads of one or more sources of renewable energy, for example a photovoltaic panel.
  • the card also includes one or more power output connectors (4, 5) in parallel, for connecting a battery.
  • These connectors (4, 5) comprise a power contact for the +, a power contact for the - and two battery contacts for the temperature signal.
  • a voltage clipping circuit (19) is connected in parallel with the power input connector (3).
  • the card does not include an internal power supply.
  • the power supply of the microprocessor is ensured only by the connection with the output terminals connected to the battery. Thus, when the card is not connected to an external battery, it is inert and the microprocessor does not work.
  • connection between the input connector (3) and the output connectors (4, 5) is provided by two branches, in order to allow the card to be started in all circumstances, especially in the case where it is connected to a battery totally discharged.
  • the first branch "passive" includes a switch (6) which is closed at rest. This is a MOS transistor, or a REED relay, which is defaulting.
  • This branch also includes an optional current limiter (7) in series with the switch (6).
  • This current limiter (7) may consist of a simple power resistor, or a variable power resistor.
  • the current limiter (7) may also consist of a linear or switching voltage regulator (8), for example a LM317T or LM3409 component from STMicroelectronics or Texas Instrument associated with a current limiting resistor (9).
  • This branch also includes a Schottky diode (10).
  • the switch (6) may optionally be controllable by the microcontroller (1), to put it in open mode when the microcontroller is active again, and ensure the connection between the power source and the battery by the second branch.
  • This first branch allows the circuit to operate in all circumstances, especially when the battery is completely discharged and no longer allows to supply power to the microcontroller.
  • the solution provided by the invention ensures a restart as soon as the renewable energy source supplied with electricity again, even when the microcontroller is inactive.
  • the second branch comprises a switch (11) controlled by the microcontroller (1), associated in series with an ideal diode (12).
  • the ideal diode (12) designates a circuit comprising one or more MOS transistors, ensuring in the forward direction an almost zero resistance (a few milliohms), and in the blocked direction behaving like an open circuit (zero current).
  • the ideal diode (12) is optionally controlled by the microcontroller (1) to allow or prohibit the charging of the battery connected to the outputs (4, 5).
  • the switch (11) is controlled by a signal supplied by microcontroller (1).
  • This command signal can control the switch to deliver to the battery a variable average current, for example pulsed pulse width modulation (PWM) mode to optimize charging when the battery is close to the maximum load.
  • PWM pulsed pulse width modulation
  • the duty cycle is 100%, to apply the maximum current and charge the battery as quickly as possible with the energy supplied by the renewable energy source.
  • the microcontroller (1) receives information relating to the voltage U, the current I and the temperature T of the battery or batteries. Based on this information, it determines a duty cycle that controls successive openings and closings of the switch (11) for chopping the load current if the measured parameters I and U cross a predetermined threshold. With such an arrangement, the charge end of the accumulator is optimized by the battery pack itself, so that a simple constant current generator is sufficient to charge the battery under satisfactory conditions.
  • the second branch also includes a switch (13) in series ensuring the disconnection of the battery with respect to the source.
  • This switch (13) is controlled by the microcontroller (1) in the following cases:
  • the switches (11) and (13) can be grouped into a single function controlled by the microcontroller.
  • the card optionally includes one or more temperature sensors (14) providing the microcontroller (1) with information on the ambient temperature.
  • the card also includes, for the power supply of the loads (20, 21, 22), a branch connected in parallel with the power outputs.
  • This power supply branch comprises an electronic fuse (15) resettable and / or disarmable by the microcontroller (1).
  • This fuse (15) is constituted by an integrated component ensuring the opening of the power supply branch when a current exceeding a threshold value is detected, and periodically closing the circuit to carry out a new current verification cycle and if necessary to open the branch under the control of the microcontroller.
  • Each output (20, 21, 22) is controlled by a MOS transistor circuit (16, 17, 18), driven by the microcontroller (1) independently of each other.
  • These circuits (16, 17, 18) can also be controlled electronic fuses.
  • the outputs (20, 21, 22) optionally include a contact for receiving information from the temperature sensor of the corresponding load.
  • the signals are transmitted by the microcontroller (1) to enable regulation of the powers applied to each of the outputs (20 to 22) and in particular to reduce the power in case of excessive heating of a load.
  • the outputs (20, 21, 22) optionally provide a digital signal according to a serial communication protocol for controlling a multi-output USB charger type load to send specific commands to each USB output (USB HUB function).
  • the battery charging part and the charge control part can be connected directly, with a charge inhibition of the battery.
  • a switch (23) controlled by the microcontroller (1) in this case disconnects the battery, to allow the transmission of all available energy to the power input (3) to the loads (20, 21, 22) and the power output (4).
  • the card also comprises at least one connector (24) for connecting an external sensor, for example a presence detector, whose signal is used by the microcontroller (1) to adapt the control.
  • the card may also include an electrical or computer output interface, wired or wireless, for controlling an external device.
  • Figure 2 shows an alternative embodiment for charging multiple batteries, in parallel in particular for three or more batteries.
  • the card comprises several connectors (4, 5), (32, 33), which are each powered by a switch (30, 31) controlled by the microcontroller (1) according to the general information at system and the information T l T 2 and U l U 2 from each of the batteries (4, 5), (32, 33).
  • the control of each group of batteries (4, 5), (32, 33) makes it possible to optimize the recharging of batteries, in particular when they present levels of charge or performances, oldnesses, to see technologies different or a dispersion of the technical characteristics.

Abstract

The present invention relates to an electronic board for power control of a self-contained communicating electrical apparatus. Said electronic board includes a circuit for limiting current that is provided by said renewable power source and supplies power to said battery, a blocking diode (10), and a microcontroller (1) that executes a program controlling at least three controllable switches (11, 15, 23), the first controllable switch (11) ensuring control of the charging of said battery by the current provided by said renewable power source, the second controllable switch (23) ensuring control of the switchoff of said battery when it is discharged, and the third controllable switch (15, 16, 17, 18) ensuring control of a charge, particularly of said light source or of said power supply system (USB recharge terminal, etc.), and also comprising a means (7) for restarting without an operative microcontroller, which means has, at rest, a direct link between the power inlet (3), for connecting said renewable power source, and the power outlet (4, 5), for connecting said battery.

Description

CARTE ELECTRONIQUE DE PILOTAGE ENERGETIQUE D'UN EQUIPEMENT ELECTRIQUE AUTONOME ET COMMUNICANT  ELECTRONIC CONTROL BOARD OF ENERGY CONTROL OF AUTONOMOUS AND COMMUNICABLE ELECTRICAL EQUIPMENT
Domaine de 1 ' invention Field of the invention
La présente invention concerne le domaine des équipements électriques autonomes communicants et notamment d'équipements d'éclairage comprenant une ou plusieurs sources d'énergie renouvelable ainsi qu'une ou plusieurs batteries rechargées par lesdites sources d'énergie renouvelable et alimentant une ou plusieurs charge(s) connectée(s) au module. The present invention relates to the field of communicating autonomous electrical equipment and in particular lighting equipment comprising one or more sources of renewable energy and one or more batteries recharged by said renewable energy sources and supplying one or more loads ( s) connected to the module.
Il s'agit notamment de lampadaires ou bornes de recharges de systèmes mobiles de type téléphone portable, tablettes ou smartphones, ou de systèmes de fourniture d'énergie (Solar Home System) sans aucun raccordement avec un réseau de distribution d'électricité comportant une source d'énergie renouvelable (photovoltaïque, éolienne,...) et ne produisant de l'énergie que de manière intermittente.  These include streetlights or charging stations of mobile systems such as mobile phones, tablets or smartphones, or energy supply systems (Solar Home System) without any connection to a power distribution network comprising a source renewable energy (photovoltaic, wind, ...) and producing energy only intermittently.
L'équipement intègre une batterie électrique assurant le stockage de l'énergie et faisant un tampon d'énergie entre les périodes où l'énergie renouvelable dépasse la consommation de ladite charge connectée, et les périodes où la consommation électrique de ladite charge connectée dépasse la production de la source d'énergie renouvelable.  The equipment incorporates an electric battery for storing energy and buffering energy between periods when the renewable energy exceeds the consumption of said connected load, and periods when the power consumption of said connected load exceeds production of the renewable energy source.
Généralement, ces périodes sont décalées dans un cycle quotidien. Typiquement, dans le contexte d'une source lumineuse, la consommation est importante la nuit, et la production importante le jour. Elle peut également inclure, selon la charge connectée, une consommation 24h/24.  Generally, these periods are shifted in a daily cycle. Typically, in the context of a light source, consumption is important at night, and significant production during the day. It can also include, depending on the load connected, a consumption 24/24.
Toutefois, la production varie significativement d'un jour à l'autre en fonction des conditions météorologiques. Les besoins de consommation électrique peuvent également varier d'un jour à l'autre, notamment au fil des saisons. Afin d'optimiser le coût de ces équipements, on évite de sur-dimensionner la batterie et/ou les sources d'énergie renouvelable, et on préfère manager de manière optimale le fonctionnement de la batterie pour maximiser sa charge. On optimise également l'alimentation de ladite charge connectée pour concilier une consommation minimisée avec une permanence de service et une disponibilité acceptable de la fonction réalisée par ladite charge connectée. However, production varies significantly from day to day depending on weather conditions. Power consumption needs can also vary from day to day, especially with the seasons. In order to optimize the cost of these equipments, we avoid over-sizing the battery and / or the sources renewable energy, and it is preferred to optimally manage the operation of the battery to maximize its charge. The supply of said connected load is also optimized to reconcile a minimized consumption with a service permanence and an acceptable availability of the function performed by said connected load.
L'invention n'est toutefois pas limitée à la charge principale susvisée, et s'applique également à d'autres charges additionnelles alimentées par la batterie électrique rechargée par ladite la source d'énergie renouvelable dont le dimensionnement varie en fonction de la fourniture d'énergie à approvisionner. L'énergie fournie à ces charges additionnelles peut être conditionnée à un service de monétisation piloté par la carte électronique dudit équipement électrique autonome capable de contrôler la quantité d'énergie fournie à la charge, de suivre le crédit de consommation et de désactiver la fourniture d'énergie lorsque le crédit contracté par l'utilisateur est consommé ou lorsque la puissance consommée dépasse une valeur seuil autorisée.  The invention is however not limited to the aforementioned main load, and also applies to other additional charges powered by the electric battery recharged by said renewable energy source, the size of which varies according to the supply of electricity. energy to supply. The energy supplied to these additional charges may be conditioned on a monetization service controlled by the electronic card of said autonomous electrical equipment capable of controlling the quantity of energy supplied to the load, of monitoring the consumption credit and of disabling the supply of electricity. energy when the credit contracted by the user is consumed or when the power consumed exceeds an authorized threshold value.
Etat de la technique State of the art
On connaît dans l'état de la technique le brevet EP1058367 décrivant un appareil d'accumulation à batterie, comprenant : The state of the art is known from patent EP1058367 describing a battery accumulation apparatus, comprising:
une batterie de stockage à laquelle des cellules de batterie sont connectées en cascade ; et  a storage battery to which battery cells are connected in cascade; and
des moyens de génération de courant de charge qui sont adaptés de manière à générer un courant destiné à charger la batterie de stockage à partir d'une sortie d'une alimentation électrique ;  charge current generating means which is adapted to generate a current for charging the storage battery from an output of a power supply;
dans lequel les moyens de génération de courant de charge présentent des moyens qui sont adaptés de manière à générer une pluralité de courants de charge différents, et à fournir une pluralité de courants de charge différent à la batterie de stockage caractérisé en ce que : wherein the charge current generating means has means adapted to generate a plurality of different charge currents, and providing a plurality of different charging currents to the storage battery characterized in that
les moyens de génération de courant de charge présentent des moyens qui sont adaptés de manière à détecter la tension de l'ensemble des cellules de batterie, et qui sont adaptés de manière à passer à une commande de charge à tension constante lorsque la tension détectée atteint une valeur prescrite ; et  the charge current generating means has means adapted to detect the voltage of all the battery cells, and which are adapted to switch to constant voltage charge control when the detected voltage reaches a prescribed value; and
en ce que les moyens de génération de courant de charge présentent des moyens qui sont adaptés de manière à libérer la commande de charge à tension constante quand une tension de la pluralité de cellules de batterie devient déséquilibrée, et à charger les cellules de batterie à l'aide d'un courant de charge de faible niveau jusqu'à ce que la tension de toutes les cellules de batterie atteigne la valeur prescrite .  in that the charge current generating means has means adapted to release the constant voltage charge control when a voltage of the plurality of battery cells becomes unbalanced, and to charge the battery cells to the battery. using a low level charging current until the voltage of all battery cells reaches the prescribed value.
On connaît aussi le brevet américain US4401935 décrivant un dispositif et procédé pour commander la charge d'un dispositif de stockage d'énergie électrique par une source d'énergie électrique et à commander la décharge du dispositif à travers une charge. Il prévoit un relais pouvant être actionné entre un premier état de connection du dispositif de stockage à la charge et un second état de connection du dispositif de stockage à de la source. Lorsque le signal électrique provenant de la source atteint un niveau de seuil prédéterminé, le relais est change d'état. Lorsque le signal électrique généré par le dispositif de stockage atteint un niveau présélectionné correspondant à la charge, le relais est remis à zéro pour alimenter la charge.  US Pat. No. 4,4019,35 describes a device and method for controlling the charging of an electrical energy storage device by a source of electrical energy and controlling the discharge of the device through a load. It provides a relay that can be operated between a first state of connection of the storage device to the load and a second state of connection of the storage device to the source. When the electrical signal from the source reaches a predetermined threshold level, the relay is changed state. When the electrical signal generated by the storage device reaches a preselected level corresponding to the load, the relay is reset to feed the load.
La demande de brevet américain US2013212005 décrit un dispositif pour fournir l'éclairage et l'énergie solaire à un consommateur utilisant la technologie pay-as-you-go qui permet à un utilisateur de payer pour la puissance de la maison et l'éclairage sur une base progressive. Les paiements sont effectués en utilisant le téléphone portable d'un utilisateur. L'appareil d'éclairage comprend un module US patent application US2013212005 discloses a device for providing lighting and solar energy to a consumer using the pay-as-you-go technology that allows a user to pay for the power of the home and the lighting on a progressive base. Payments are performed using a user's mobile phone. The luminaire includes a module
d'éclairage configuré pour fournir un éclairage à un client lorsqu'il est activé, et un système de commande comprenant un processeur et une mémoire configurée pour surveiller lighting configured to provide illumination to a client when activated, and a control system comprising a processor and a memory configured to monitor
l'utilisation de l'appareil d'éclairage, le solde de crédits d'utilisation, et désactiver l'appareil d'éclairage quand il n'y a pas de crédits d'utilisation restants. the use of the lighting fixture, the balance of usage credits, and disable the lighting fixture when there are no remaining use credits.
La demande de brevet internationale WO2014124099 décrit un système photovoltaïque inviolable résistant au vol. Il est muni d'un modem pour recevoir un signal codé à partir d'un emplacement distant, un panneau solaire comportant des cellules solaires et d'au moins un commutateur pour faire tourner le courant de systèmes sous et hors tension contrôlée à l'aide d'un signal codé unique au commutateur ou au panneau solaire ou système. Il convient en particulier pour la  International patent application WO2014124099 discloses a tamper proof photovoltaic system resistant to theft. It is equipped with a modem to receive a coded signal from a remote location, a solar panel with solar cells and at least one switch to turn the power of systems on and off controlled using a single coded signal to the switch or solar panel or system. It is particularly appropriate for
fourniture d'électricité aux clients qui ne peuvent pas payer les coûts des systèmes solaires conventionnels. Une entreprise loue les systèmes à des clients avec un dépôt remboursable abordable et loyer périodique. Les composants du système à prévenir et / ou de vol dissuasif et la falsification en désactivant automatiquement le système après un temps choisi et / ou en permettant la désactivation à distance d'un système déplacé à un endroit non autorisé ou altéré, ou à un moment prédéterminé. La société peut également activer le système à distance sur une base périodique, tant que le loyer périodique est payé. supply of electricity to customers who can not afford the costs of conventional solar systems. A business leases the systems to customers with an affordable refundable deposit and periodic rent. The components of the system to be prevented and / or deterred and falsified by automatically disabling the system after a selected time and / or by allowing the remote deactivation of a system moved to an unauthorized or altered location, or at a time predetermined. The company can also activate the system remotely on a periodic basis, as long as the periodic rent is paid.
Inconvénients de l'art antérieur Disadvantages of prior art
Les solutions de l'art antérieur peuvent être regroupées en deux familles. The solutions of the prior art can be grouped into two families.
La première famille comprend une gestion énergétique passive : la source d'énergie électrique est reliée par des composants passifs à la batterie pour la recharger en fonction de l'énergie disponible, et la charge est elle-même reliée à la batterie. L'énergie consommée et produite n'est pas gérée de manière optimale, et en particulier la recharge de la batterie se fait simplement en fonction de l'énergie disponible. Or, pour que les performances de la batterie soient optimales, il est recommandé de piloter la charge et la décharge selon un profil adapté à l'état de charge de la batterie et à son vieillissement. De plus, il est recommandé de ne pas laisser la batterie se décharger totalement, car elle peut alors entrer dans un état irréversible où la résistance interne augmente à un niveau tel qu'il n'est plus possible de la recharger. De la même manière, une surcharge de la batterie n'est pas recommandée et diminue sa durée de vie. The first family includes passive energy management: the source of electrical energy is connected by passive components to the battery for recharge according to the available energy, and the charge is itself connected to the battery. The energy consumed and produced is not optimally managed, and in particular the recharging of the battery is done simply according to the available energy. However, for the battery performance to be optimal, it is recommended to control the charge and the discharge according to a profile adapted to the state of charge of the battery and its aging. In addition, it is recommended not to allow the battery to fully discharge, because it can then enter an irreversible state where the internal resistance increases to such a level that it is no longer possible to recharge. In the same way, overcharging the battery is not recommended and decreases its life.
C'est la raison pour laquelle on a proposé une deuxième famille de solutions, où un circuit actif gère les cycles de charge/décharge et de recharge à partir d'un microcalculateur traitant les données venant de différents capteurs (température, consommation instantanée ou cumulée, tension, temps,...) pour appliquer des lois de commande énergétique optimisées .  This is the reason why a second family of solutions has been proposed, where an active circuit manages the charge / discharge and recharge cycles from a microcomputer processing the data coming from different sensors (temperature, instantaneous or cumulative consumption). , voltage, time, ...) to apply optimized energy control laws.
Cette deuxième famille de solutions présente un inconvénient majeur : en cas de décharge de la batterie à un niveau tel que la tension électrique est inférieure à la tension de fonctionnement du microprocesseur, le microprocesseur et les composants actifs associés ne sont plus en mesure d'assurer leur tâche de pilotage, et les composants électriques et électroniques assurant la liaison entre la source d'énergie et la batterie se trouve dans un état aléatoire, et parfois dans un état ouvert bloquant le passage du courant entre la source d'énergie et la batterie. This second family of solutions has a major disadvantage: in the event of discharge of the battery at a level such that the voltage is lower than the operating voltage of the microprocessor, the microprocessor and the associated active components are no longer able to ensure their driving task, and the electrical and electronic components connecting the power source and the battery are in a random state, and sometimes in an open state blocking the passage of current between the power source and the battery .
En tout état de cause, lorsque la source d'énergie fournie à nouveau du courant, il faut un temps relativement long jusqu'à ce que la tension aux bornes de la batterie soit de nouveau suffisante pour assurer le fonctionnement du microprocesseur et les composants actifs associés. Il en résulte un cercle vicieux : tant que le microprocesseur et les composants actifs associés ne remplissent pas leur fonction, la recharge de la batterie n'est plus assurée ; et tant que la batterie n'est pas rechargée, le microprocesseur et les composants actifs associés ne fonctionnent plus. In any case, when the source of power supplies power again, it takes a relatively long time until the voltage across the battery is again sufficient to ensure the operation of the microprocessor and the associated active components. This results in a vicious circle: as long as the microprocessor and the associated active components do not perform their function, the battery recharge is no longer ensured; and as long as the battery is not recharged, the microprocessor and the associated active components no longer work.
En second lieu, les circuits électroniques de l'art antérieur présentent une architecture induisant des pertes énergétiques significatives, se traduisant par un échauffement de certains composants tels que la diode anti-retour évitant que la batterie ne se décharge dans la source d'énergie renouvelable, conduisant à une perte d'efficacité significative .  Secondly, the electronic circuits of the prior art have an architecture inducing significant energy losses, resulting in a heating of certain components such as the anti-return diode preventing the battery from being discharged into the renewable energy source. , leading to a significant loss of efficiency.
Solution apportée par l'invention Solution provided by the invention
L'invention concerne selon son acception la plus générale une carte électronique de pilotage énergétique d'un équipement électrique autonome et communicant comprenant au moins une batterie et au moins une source d'énergie renouvelable, ledit circuit électronique comprenant un circuit limiteur de courant fourni par ladite source d'énergie renouvelable et alimentant ladite batterie, une diode anti- retour pour empêcher la décharge de la batterie dans la source d'énergie renouvelable ainsi qu'un microcontrôleur exécutant un programme commandant au moins trois fonctions d'interrupteur pilotable, le premier interrupteur pilotable assurant la commande de la charge de ladite batterie par le courant fourni par ladite source d'énergie renouvelable, le second interrupteur pilotable assurant le commande de la mise hors circuit de ladite batterie lorsqu'elle atteint les limites de ses caractéristiques de fonctionnement nominal, et le troisième interrupteur pilotable assurant la commande de ladite charge, caractérisé en ce que qu'elle comporte un composant passif présentant au repos de liaison directe entre ladite source d'énergie renouvelable et ladite batterie. According to its most general meaning, the invention relates to an electronic control card for the energy control of an autonomous and communicating electrical equipment comprising at least one battery and at least one renewable energy source, said electronic circuit comprising a current limiting circuit provided by said source of renewable energy and supplying said battery, a non-return diode to prevent discharge of the battery in the renewable energy source and a microcontroller executing a program controlling at least three functions of controllable switch, the first controllable switch for controlling the charge of said battery by the current supplied by said renewable energy source, the second controllable switch ensuring the control of the disconnection of said battery when it reaches the limits of its nominal operating characteristics , and the third controllable switch ensuring the control of said load, characterized in that it comprises a passive component having at rest direct connection between said renewable energy source and said battery.
Ce composant passif permet d'assurer le redémarrage de la carte même en l'absence de microcontrôleur actif,  This passive component makes it possible to restart the card even in the absence of an active microcontroller,
Selon une variante, la carte comporte en outre au moins une sortie pour l'alimentation d'une charge électrique additionnelle .  According to a variant, the card further comprises at least one output for supplying an additional electric charge.
Avantageusement, la carte comporte en outre un moyen de déconnexion d'une charge électrique en cas de détection d'un courant dépassant une valeur seuil, ledit moyen commandant périodiquement la réalimentation de ladite charge, et une nouvelle déconnexion en cas de détection d'un nouveau dépassement de ladite valeur seuil. Advantageously, the card further comprises means for disconnecting an electric charge when a current exceeding a threshold value is detected, said means periodically controlling the recharging of said charge, and a new disconnection in case of detection of a charge. new exceeding of said threshold value.
Selon un mode de réalisation particulier, la carte comporte en outre un moyen de monétisation piloté par le microcontrôleur et associé à un crédit de consommation d'énergie (pay as you go) pour l'alimentation de ladite charge électrique additionnelle, par exemple un port USB pour recharge un téléphone portable, smartphone ou une tablette tactile .  According to a particular embodiment, the card further comprises a monetization means controlled by the microcontroller and associated with a credit of energy consumption (pay as you go) for the supply of said additional electric charge, for example a port USB for charging a mobile phone, smartphone or touch pad.
Selon une variante, chaque sortie électrique est pilotée par le microcontrôleur commandé par un logiciel embarqué. According to one variant, each electrical output is controlled by the microcontroller controlled by embedded software.
De préférence ladite diode anti-retour équipant la carte est constituée par une diode idéale pilotable. Selon une variante préférée, la carte comporte un circuit électronique réalisant un écrêtage en tension de l'entrée de la source d'énergie renouvelable pour assurer une fonction de protection contre la foudre en indirect. Selon un mode de mise en œuvre particulier, la carte comporte en outre un circuit de communication pour le dialogue entre le microcontrôleur et un équipement distant. Avantageusement, la carte selon l'invention comporte en outre un moyen pilotant la liaison entre la source d'énergie renouvelable et un moyen de stockage secondaire ou charge électrique secondaire en cas de détection de la charge complète de ladite batterie. Preferably, said non-return diode equipping the card is constituted by an ideal diode that can be controlled. According to a preferred variant, the card comprises an electronic circuit performing a voltage clipping of the input of the renewable energy source to provide an indirect lightning protection function. According to a particular mode of implementation, the card further comprises a communication circuit for the dialogue between the microcontroller and a remote device. Advantageously, the card according to the invention further comprises a means controlling the connection between the renewable energy source and a secondary storage means or secondary electric load in case of detection of the complete charge of said battery.
Avantageusement, la carte comporte en outre circuit de contrôle de charge comprenant un interrupteur agencé pour interdire ou autoriser le passage du courant de charge dans l'accumulateur, ledit interrupteur étant piloté par un système de mesure d'au moins une grandeur physique (T, U, I) représentative de l'état de l'accumulateur, de manière à commander des ouvertures et fermetures successives de 1 ' interrupteur pour hacher ledit courant de charge si ladite grandeur physique mesurée franchit un seuil prédéterminé. Advantageously, the card further comprises a charge control circuit comprising a switch arranged to prohibit or authorize the passage of the charging current in the accumulator, said switch being controlled by a system for measuring at least one physical quantity (T, U, I) representative of the state of the accumulator, so as to control successive openings and closures of the switch for chopping said charging current if said measured physical quantity crosses a predetermined threshold.
Ceci permet de répondre à deux situations de vie après une détection de fin de charge:  This makes it possible to answer two situations of life after a detection of end of charge:
1- Charge d'équilibrage des accumulateurs qui composent la batterie pour que ces derniers soient tous à 100% d'énergie (cette méthode de charge puisée s'appelle dans le langage de l'homme du métier la « topping charge »)  1 - Balancing charge accumulators that make up the battery so that they are all 100% energy (this method of charging pulsed is called in the language of the skilled person the "topping charge")
2- Charge d'entretien : une charge puisée à un courant moyen plus faible que la charge d'équilibrage (mais plus élevé que le courant moyen d ' autodécharge de la batterie). Cela permet de pallier 1 ' autodécharge de la batterie à forte température.  2- Maintenance charge: a charge pulsed at a lower average current than the balancing load (but higher than the average battery self discharge current). This overcomes the self discharge of the battery at high temperature.
Selon une autre variante, la carte comporte en outre un moyen pilotant la liaison entre la source d'énergie renouvelable et un moyen de stockage secondaire en cas de détection de la charge complète de ladite batterie. Avantageusement, le microcontrôleur commande les moyens pilotés par un signal haché, par exemple par modulation de largeur d'impulsions (PMW) . According to another variant, the card further comprises a means controlling the connection between the renewable energy source and a secondary storage means in the event of detection of the complete charge of said battery. Advantageously, the microcontroller controls the means controlled by a chopped signal, for example by pulse width modulation (PMW).
De préférence, la carte comporte au moins un capteur de température du circuit imprimé. Preferably, the card comprises at least one temperature sensor of the printed circuit.
L'invention concerne également un boîtier de pilotage énergétique caractérisé en ce qu'il contient une carte électronique conforme à l'invention ainsi qu'un échangeur thermique couplé au microprocesseur et au circuit imprimé de la carte, un moyen d'étanchéification, et des connecteurs étanches connectés aux entrées et aux sorties de ladite carte électronique. The invention also relates to an energy control unit characterized in that it contains an electronic card according to the invention as well as a heat exchanger coupled to the microprocessor and the printed circuit of the card, a sealing means, and sealed connectors connected to the inputs and outputs of said electronic card.
Description détaillée d'un exemple de réalisation Detailed description of an example embodiment
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple de réalisation non limitatif, se référant aux dessins annexés où : The present invention will be better understood on reading the description of a nonlimiting exemplary embodiment, with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 représente un schéma de principe d'un circuit selon l'invention  FIG. 1 represents a schematic diagram of a circuit according to the invention
la figure 2 représente un schéma de principe d'une variante d'un circuit selon l'invention permettant le management de plusieurs batteries.  FIG. 2 represents a block diagram of a variant of a circuit according to the invention for managing several batteries.
La figure 1 représente le schéma de principe du circuit électronique selon l'invention. FIG. 1 represents the circuit diagram of the electronic circuit according to the invention.
II comprend un microcontrôleur (1) comprenant un calculateur et une mémoire pour l'enregistrement du programme de commande et des paramètres importants liés à chaque type d'application, associé à une mémoire non volatile effaçable électriquement et programmable (par exemple, EEPROM) (2) pour l'enregistrement des données représentatives de la vie du circuit (événements correspondant au fonctionnement du circuit,...) . It comprises a microcontroller (1) comprising a computer and a memory for the recording of the control program and important parameters related to each type of application, associated with an electrically erasable and programmable non-volatile memory (for example, EEPROM) ( 2) for the recording of data representative of the life of the circuit (events corresponding to the operation of the circuit, ...).
Cette mémoire ( 2 ) permet de faire un diagnostic du circuit par un contrôleur extérieur, même lorsque le microcontrôleur (1) est défaillant.  This memory (2) makes it possible to make a circuit diagnosis by an external controller, even when the microcontroller (1) is faulty.
La carte comprend un connecteur d'entrée de puissance (3) pour le branchement des fils de sortie d'une ou de plusieurs sources d'énergie renouvelable, par exemple un panneau photovoltaïque .  The card includes a power input connector (3) for connecting the output leads of one or more sources of renewable energy, for example a photovoltaic panel.
La carte comprend aussi un ou plusieurs connecteurs de sortie de puissance (4, 5) en parallèle, pour le raccordement d'une batterie. Ces connecteurs (4, 5) comportent un contact de puissance pour le +, un contact de puissance pour le — et deux contacts par batterie pour le signal de température.  The card also includes one or more power output connectors (4, 5) in parallel, for connecting a battery. These connectors (4, 5) comprise a power contact for the +, a power contact for the - and two battery contacts for the temperature signal.
Si les batteries sont en parallèle, il y a un seul + , un seul -, mais deux contacts pour chaque batterie en parallèle .  If the batteries are in parallel, there is one +, one - but two contacts for each battery in parallel.
Un circuit d'écrêtage de tension (19) est relié en parallèle avec le connecteur d'entrée de puissance (3).  A voltage clipping circuit (19) is connected in parallel with the power input connector (3).
La carte ne comprend pas d'alimentation interne. L'alimentation du microprocesseur est assurée seulement par la liaison avec les bornes de sortie reliées à la batterie. Ainsi, lorsque la carte n'est pas reliée à une batterie externe, elle est inerte et le microprocesseur ne fonctionne pas .  The card does not include an internal power supply. The power supply of the microprocessor is ensured only by the connection with the output terminals connected to the battery. Thus, when the card is not connected to an external battery, it is inert and the microprocessor does not work.
La liaison entre le connecteur d'entrée (3) et les connecteurs de sortie (4, 5) est assurée par deux branches, afin de permettre un démarrage de la carte en toutes circonstance, notamment dans le cas où elle est reliée à une batterie totalement déchargée.  The connection between the input connector (3) and the output connectors (4, 5) is provided by two branches, in order to allow the card to be started in all circumstances, especially in the case where it is connected to a battery totally discharged.
La première branche « passive » comprend un interrupteur (6) qui est fermé au repos. Il s'agit d'un transistor MOS, ou d'un relai REED, qui est passant par défaut. Cette branche comprend aussi optionnellement un limiteur de courant (7) en série avec l'interrupteur (6). Ce limiteur de courant (7) peut être constitué par une simple résistance de puissance, ou par une résistance de puissance variable. Le limiteur de courant (7) peut aussi être constitué par un régulateur de tension (8)linéaire ou à découpage , par exemple un composant LM317T ou LM3409 de la société STMicroelectronics ou Texas Instrument associé à une résistance (9) de limitation du courant. Cette branche comprend aussi une diode Schottky (10). The first branch "passive" includes a switch (6) which is closed at rest. This is a MOS transistor, or a REED relay, which is defaulting. This branch also includes an optional current limiter (7) in series with the switch (6). This current limiter (7) may consist of a simple power resistor, or a variable power resistor. The current limiter (7) may also consist of a linear or switching voltage regulator (8), for example a LM317T or LM3409 component from STMicroelectronics or Texas Instrument associated with a current limiting resistor (9). This branch also includes a Schottky diode (10).
L'interrupteur (6) peut optionnellement être pilotable par le microcontrôleur (1), afin de le mettre en mode ouvert lorsque le microcontrôleur est à nouveau actif, et assurer la liaison entre la source d'énergie et la batterie par la deuxième branche.  The switch (6) may optionally be controllable by the microcontroller (1), to put it in open mode when the microcontroller is active again, and ensure the connection between the power source and the battery by the second branch.
Cette première branche permet au circuit de fonctionner en toutes circonstances, notamment lorsque la batterie est totalement déchargée et ne permet plus d'assurer l'alimentation du microcontrôleur. Dans les solutions de l'art antérieur, il était impossible de réactiver le circuit sauf par une intervention manuelle. La solution apportée par l'invention permet d'assurer un redémarrage dès que la source d'énergie renouvelable fournie à nouveau du courant, même lorsque le microcontrôleur est inactif.  This first branch allows the circuit to operate in all circumstances, especially when the battery is completely discharged and no longer allows to supply power to the microcontroller. In the solutions of the prior art, it was impossible to reactivate the circuit except by manual intervention. The solution provided by the invention ensures a restart as soon as the renewable energy source supplied with electricity again, even when the microcontroller is inactive.
La deuxième branche comprend un interrupteur (11) commandé par le microcontrôleur (1), associée en série à une diode idéale (12). La diode idéale (12) désigne un circuit comprenant un ou plusieurs transistors MOS, assurant dans le sens passant une résistance quasiment nulle (quelques milliohms), et dans le sens bloqué se comportant comme un circuit ouvert (courant nul).  The second branch comprises a switch (11) controlled by the microcontroller (1), associated in series with an ideal diode (12). The ideal diode (12) designates a circuit comprising one or more MOS transistors, ensuring in the forward direction an almost zero resistance (a few milliohms), and in the blocked direction behaving like an open circuit (zero current).
La diode idéale (12) est commandée optionnellement par le microcontrôleur ( 1 ) pour autoriser ou interdire la charge de la batterie reliée aux sorties (4, 5).  The ideal diode (12) is optionally controlled by the microcontroller (1) to allow or prohibit the charging of the battery connected to the outputs (4, 5).
L'interrupteur (11) est commandé par un signal fourni par microcontrôleur (1). Ce signal de commande peut commander l'interrupteur pour délivrer à la batterie un courant moyen variable, par exemple en mode puisé en modulation de largeur d'impulsions (PWM) permettant d'optimiser la recharge lorsque la batterie est proche de la charge maximale. Cette solution permet de réduire 1 ' échauffement de la batterie lors de la détection de la fin de charge. The switch (11) is controlled by a signal supplied by microcontroller (1). This command signal can control the switch to deliver to the battery a variable average current, for example pulsed pulse width modulation (PWM) mode to optimize charging when the battery is close to the maximum load. This solution makes it possible to reduce the heating of the battery during the detection of the end of charge.
Tant que la batterie n'est que partiellement chargée, le rapport cyclique est de 100%, pour appliquer le courant maximum et recharger le plus rapidement possible la batterie avec l'énergie fournie par la source d'énergie renouvelable .  As long as the battery is only partially charged, the duty cycle is 100%, to apply the maximum current and charge the battery as quickly as possible with the energy supplied by the renewable energy source.
Lorsque la batterie est proche d'être totalement chargée, le rapport cyclique est diminué impliquant une diminution du courant moyen de charge.  When the battery is close to being fully charged, the duty cycle is decreased implying a decrease in the average charging current.
Le microcontrôleur ( 1 ) reçoit des informations relatives à la tension U, le courant I et la température T de la ou des batteries. En fonction de ces informations, il détermine un rapport cyclique qui commande des ouvertures et fermetures successives de l'interrupteur (11) pour hacher le courant de charge si les paramètres I et U mesurés franchissent un seuil prédéterminé. Avec un tel agencement, la fin de charge de 1 ' accumulateur est optimisée par le bloc batterie lui-même, de sorte qu'un simple générateur de courant constant est suffisant pour charger l'accumulateur dans des conditions satisfaisantes.  The microcontroller (1) receives information relating to the voltage U, the current I and the temperature T of the battery or batteries. Based on this information, it determines a duty cycle that controls successive openings and closings of the switch (11) for chopping the load current if the measured parameters I and U cross a predetermined threshold. With such an arrangement, the charge end of the accumulator is optimized by the battery pack itself, so that a simple constant current generator is sufficient to charge the battery under satisfactory conditions.
La deuxième branche comprend aussi un interrupteur (13) en série assurant la déconnexion de la batterie par rapport à la source. Cet interrupteur (13) est piloté par le microcontrôleur (1) dans les cas suivants :  The second branch also includes a switch (13) in series ensuring the disconnection of the battery with respect to the source. This switch (13) is controlled by the microcontroller (1) in the following cases:
- défaillance de la sonde thermique de la batterie  - failure of the thermal probe of the battery
- température ambiante dépassant une valeur seuil  - ambient temperature exceeding a threshold value
- température de la batterie dépassant une valeur seuil  - battery temperature exceeding a threshold value
- surcharge en courant de la batterie  - battery current overload
- surtension de la batterie. Avantageusement, les interrupteurs (11) et (13) pourront être regroupés en une seule fonction pilotée par le microcontrôleur . - overvoltage of the battery. Advantageously, the switches (11) and (13) can be grouped into a single function controlled by the microcontroller.
La carte comprend optionnellement un ou plusieurs capteurs de température (14) fournissant au microcontrôleur (1) une information sur la température ambiante. La carte comprend également, pour l'alimentation des charges (20, 21, 22), une branche reliée en parallèle aux sorties de puissance. Cette branche d'alimentation comprend un fusible électronique (15) réarmable et/ou désarmable par le microcontrôleur (1). Ce fusible (15) est constitué par un composant intégré assurant l'ouverture de la branche d'alimentation en cas de détection d'un courant dépassant une valeur seuil, et refermant périodiquement le circuit pour procéder à un nouveau cycle de vérification du courant et le cas échéant d'ouverture de la branche sous la commande du microcontrôleur. The card optionally includes one or more temperature sensors (14) providing the microcontroller (1) with information on the ambient temperature. The card also includes, for the power supply of the loads (20, 21, 22), a branch connected in parallel with the power outputs. This power supply branch comprises an electronic fuse (15) resettable and / or disarmable by the microcontroller (1). This fuse (15) is constituted by an integrated component ensuring the opening of the power supply branch when a current exceeding a threshold value is detected, and periodically closing the circuit to carry out a new current verification cycle and if necessary to open the branch under the control of the microcontroller.
Chaque sortie (20, 21, 22) est commandée par un circuit (16, 17, 18) à transistor MOS, pilotés par le microcontrôleur ( 1 ) de manière indépendante les uns des autres. Ces circuits (16, 17, 18) peuvent également être des fusibles électroniques pilotés. Each output (20, 21, 22) is controlled by a MOS transistor circuit (16, 17, 18), driven by the microcontroller (1) independently of each other. These circuits (16, 17, 18) can also be controlled electronic fuses.
Les sorties (20, 21, 22) comprennent optionnellement un contact pour recevoir une information provenant du capteur de température de la charge correspondante. Les signaux sont transmis par le microcontrôleur ( 1 ) pour permettre la régulation des puissances appliquées à chacune des sorties (20 à 22) et notamment pour diminuer la puissance en cas d'échauffement excessif d'une charge. Les sorties (20, 21, 22) fournissent optionnellement un signal numérique selon un protocole de communication série permettant de piloter une charge de type chargeur USB à sorties multiples pour envoyer des commandes spécifiques à chaque sortie USB (fonction HUB USB). The outputs (20, 21, 22) optionally include a contact for receiving information from the temperature sensor of the corresponding load. The signals are transmitted by the microcontroller (1) to enable regulation of the powers applied to each of the outputs (20 to 22) and in particular to reduce the power in case of excessive heating of a load. The outputs (20, 21, 22) optionally provide a digital signal according to a serial communication protocol for controlling a multi-output USB charger type load to send specific commands to each USB output (USB HUB function).
La partie concernant la recharge de la batterie et la partie concernant le pilotage des charges peuvent être reliées directement, avec une inhibition de la charge de la batterie. Un interrupteur (23) piloté par le microcontrôleur (1) assure dans ce cas la déconnexion de la batterie, afin de permettre la transmission de la totalité de l'énergie disponible à l'entrée de puissance (3) vers les charges (20, 21, 22) et la sortie de puissance (4). The battery charging part and the charge control part can be connected directly, with a charge inhibition of the battery. A switch (23) controlled by the microcontroller (1) in this case disconnects the battery, to allow the transmission of all available energy to the power input (3) to the loads (20, 21, 22) and the power output (4).
La carte comporte aussi au moins un connecteur (24) pour le raccordement d'un capteur externe, par exemple d'un détecteur de présence, dont le signal est exploité par le microcontrôleur (1) pour adapter le pilotage. La carte peut aussi comporter une interface de sortie électrique ou informatique, filaire ou sans fil, pour commander un périphérique externe.  The card also comprises at least one connector (24) for connecting an external sensor, for example a presence detector, whose signal is used by the microcontroller (1) to adapt the control. The card may also include an electrical or computer output interface, wired or wireless, for controlling an external device.
La figure 2 représente une variante de réalisation pour la recharge de plusieurs batteries, en parallèle notamment pour trois batteries ou plus.  Figure 2 shows an alternative embodiment for charging multiple batteries, in parallel in particular for three or more batteries.
Dans ce cas la carte comporte plusieurs connecteurs (4, 5), (32, 33), qui sont alimentés chacun par l'intermédiaire d'un interrupteur (30, 31) piloté par le microcontrôleur ( 1 ) en fonction des informations générales au système et aux informations Tl T2 et Ul U2 provenant de chacun des batteries (4, 5), (32, 33). Le pilotage de chaque groupe de batteries (4, 5), (32, 33) permet d'optimiser la recharge de batteries, notamment lorsqu'elles présentent des niveaux de charge ou des performances, anciennetés, voir technologies différentes ou encore une dispersion des caractéristiques techniques . In this case the card comprises several connectors (4, 5), (32, 33), which are each powered by a switch (30, 31) controlled by the microcontroller (1) according to the general information at system and the information T l T 2 and U l U 2 from each of the batteries (4, 5), (32, 33). The control of each group of batteries (4, 5), (32, 33) makes it possible to optimize the recharging of batteries, in particular when they present levels of charge or performances, oldnesses, to see technologies different or a dispersion of the technical characteristics.

Claims

Revendications claims
1 — Carte électronique de pilotage énergétique d'un équipement électrique autonome communicant comprenant au moins une batterie et au moins une source d'énergie renouvelable, ledit circuit électronique comprenant un circuit limiteur de courant fourni par ladite source d'énergie renouvelable et alimentant ladite batterie, une diode anti-retour (10) pour empêcher la décharge de la batterie dans la source d'énergie renouvelable ainsi qu'un microcontrôleur (1) exécutant un programme commandant au moins trois interrupteurs pilotables (11, 13, 23), le premier interrupteur (11) pilotable assurant la commande de la charge de ladite batterie par le courant fourni par ladite source d'énergie renouvelable, le second interrupteur (23) pilotable assurant le commande de la mise hors circuit de ladite batterie lorsqu'elle atteint les limites de ses caractéristiques de fonctionnement nominal, et le troisième interrupteur pilotable ( 16, 17, 18) assurant la commande d'au moins une charge, notamment de une source lumineuse, une borne USB de recharge d'un équipement électrique mobile, ou encore un routeur fournissant un hot spot wifi en local, 1 - Electronic control card for energy management of a communicating autonomous electrical equipment comprising at least one battery and at least one renewable energy source, said electronic circuit comprising a current limiting circuit supplied by said renewable energy source and supplying said battery , a non-return diode (10) for preventing discharge of the battery into the renewable energy source, and a microcontroller (1) executing a program controlling at least three controllable switches (11, 13, 23), the first a controllable switch (11) for controlling the charge of said battery by the current supplied by said renewable energy source, the second controllable switch (23) controlling the switching off of said battery when it reaches the limits its nominal operating characteristics, and the third controllable switch (16, 17, 18) ensuring the control of at least one cha age, including a light source, a USB charging terminal of a mobile electrical equipment, or a router providing a hot spot wifi local,
caractérisé en ce que qu'elle comporte en outre un composant passif (7), présentant au repos une liaison directe entre l'entrée de puissance (3) pour le raccordement de ladite source d'énergie renouvelable et la sortie de puissance (4, 5) pour le raccordement de ladite batterie.  characterized in that it further comprises a passive component (7) having at rest a direct connection between the power input (3) for connecting said renewable energy source and the power output (4, 5) for connecting said battery.
2 — Carte électronique selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'il comporte en outre au moins une sortie2 - electronic card according to claim 1 characterized in that it further comprises at least one output
(20, 21, 22) pour l'alimentation d'une charge électrique additionnelle . (20, 21, 22) for supplying an additional electric charge.
3 — Carte électronique selon les revendications 1 et 2 caractérisée en ce que qu'elle comporte en outre un moyen de monétisation piloté par le microcontrôleur et associé à un crédit de consommation d'énergie pour l'alimentation de ladite charge électrique additionnelle 4 — Carte électronique selon la revendication 1 ou3 - Electronic card according to claims 1 and 2 characterized in that it further comprises a means monetization controlled by the microcontroller and associated with a power consumption credit for supplying said additional electric charge 4 - Electronic card according to claim 1 or
2 caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un moyen de déconnexion (15, 16, 17, 18) d'une charge électrique en cas de détection d'un courant ou d'une puissance dépassant une valeur seuil, ledit moyen commandant périodiquement la réalimentation de ladite charge, et une nouvelle déconnexion en cas de détection d'un nouveau dépassement de ladite valeur seuil. 2 characterized in that it further comprises means for disconnecting (15, 16, 17, 18) an electric charge in the event of detecting a current or a power exceeding a threshold value, said means periodically controlling the recharging of said load, and a new disconnection in case of detection of a new exceeding of said threshold value.
5 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce que chaque sortie électrique est pilotée par le microcontrôleur (1) commandé par un logiciel embarqué. 5 - electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that each electrical output is controlled by the microcontroller (1) controlled by an embedded software.
6 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce que ladite diode anti-retour est constituée par une diode idéale pilotable (12). 6 - electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that said non-return diode is constituted by an ideal diode (12).
7 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit électronique réalisant un écrêtage en tension (19) de l'entrée de la source d'énergie renouvelable. 7 - Electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that it comprises an electronic circuit performing a voltage clipping (19) of the input of the renewable energy source.
8 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un circuit de communication pour le dialogue entre le microcontrôleur et un équipement distant. 8 - electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that it further comprises a communication circuit for the dialogue between the microcontroller and a remote device.
9 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte en outre circuit de contrôle de charge comprenant un interrupteur (11) agencé pour interdire ou autoriser le passage du courant de charge dans l'accumulateur, ledit interrupteur (11) étant piloté par un système de mesure d'au moins une grandeur physique (T, U, I) représentative de l'état de l'accumulateur (AC), de manière à commander par modulation de largeur d'impulsion (PWM)des ouvertures et fermetures successives de l'interrupteur (11) pour obtenir une moyenne dudit courant de charge si ladite grandeur physique mesurée franchit un seuil prédéterminé. 9 - Electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that it further comprises a charge control circuit comprising a switch (11) arranged to prohibit or allow the passage of the charging current in the accumulator, said switch (11) being controlled by a system for measuring at least one physical quantity (T, U, I) representative of the state of the accumulator (AC), so as to control by pulse width modulation (PWM) successive openings and closings of the switch (11) to obtain an average of said charging current if said measured physical quantity passes a predetermined threshold.
10 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un moyen pilotant la liaison entre la source d'énergie renouvelable et un moyen de stockage secondaire ou charge électrique secondaire en cas de détection de la charge complète de ladite batterie. 10 - Electronic card according to at least one of the preceding claims, characterized in that it further comprises a means controlling the connection between the renewable energy source and a secondary storage means or secondary electric load in case of detection of the complete charge of said battery.
11 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce que le microcontrôleur (1) commande les moyens pilotés par un signal haché (PWM). 11 - Electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that the microcontroller (1) controls the means controlled by a chopped signal (PWM).
12 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte au moins une entrée pour recevoir le signal d'un capteur de température . 12 - electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that it comprises at least one input for receiving the signal of a temperature sensor.
13 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un capteur de température du circuit imprimé. 13 - Electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that it comprises at least one temperature sensor of the printed circuit.
14 — Boîtier de pilotage énergétique caractérisé en ce qu'il contient une carte électronique conforme à l'une au moins des revendications précédentes ainsi qu'un échangeur thermique couplé au microprocesseur et au circuit imprimé de la carte, un moyen d'étanchéification, et des connecteurs étanches connectés aux entrées et aux sorties de ladite carte électronique . 14 - Energetic steering box characterized in that it contains an electronic card according to at least one of the preceding claims and a heat exchanger coupled to the microprocessor and the printed circuit of the card, a sealing means, and sealed connectors connected to the inputs and outputs of said electronic card.
15 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un connecteur assurant un protocole de communication externe .  15 - electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that it comprises at least one connector providing an external communication protocol.
16 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un moyen d'alimentation électrique interne et intégrée dans la carte (photodiode ou pile bouton / supercapacité) permettant à la carte d'être interrogée à distance en cas de vol de l'élément principal de stockage électrique et/ou de la source d'énergie renouvelable, 16 - Electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that it comprises at least one internal power supply means and integrated in the card (photodiode or button cell / supercapacity) allowing the card to be interrogated remotely in case of theft of the main electrical storage element and / or the renewable energy source,
ledit moyen d'alimentation électrique interne étant protégé par un moyen d'étanchéification transparent.  said internal power supply means being protected by a transparent sealing means.
17 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte une fonction MPPT permettant de travailler sur le point de fonctionnement maximum en puissance du panneau solaire indépendamment de la température. 18 — Carte électronique selon l'une au moins des revendications précédentes caractérisée en ce qu'elle comporte la mesure de trois paramètres électriques d'un panneau solaire en fonctionnement : 17 - electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that it comprises a MPPT function for working on the maximum operating point power of the solar panel regardless of temperature. 18 - Electronic card according to at least one of the preceding claims characterized in that it comprises the measurement of three electrical parameters of a solar panel in operation:
- la tension en circuit ouvert,  - open circuit voltage,
- le courant de court-circuit,  - the short-circuit current,
- le couple (tension, courant) au point maximum de fonctionnement (fonction MPPT)  - the torque (voltage, current) at the maximum operating point (MPPT function)
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