Brevet FR2319231A1 — publié le 19770218

La présente invention concerne un système de régulation électronique de courant continu absorbé OU débité par une ou plusieurs batteries d'accumulateurs électriques et a trait tout particuliè- rement à un système permettant de limiter la charge tout en autorisant un courant de décharge très élevé, d'utiliser des accumulateurs de capacité plusieurs fois plus grande sans modifier les alimentations et de coupler en parallèle plusieurs batteries. Dans les systèmes connus de ce genre la limitation du courant absorbé par une batterie d'accumulateurs est faite au niveau du régulateur de tension, qui lors des importants appels de cou- rant provoqués par des accumulateurs portement décharges, baisse la tension générale grtce au limitateur dtintensite incorporé. Cètte chute de tension est fort préjudiciable au fonctionnement des différentes parties constituant le circuit et dont certaines nécessitent une alimentation stable et correcte. Généralement dans les installations électriques existantes un interrupteur, un disjoncteur, un relais, un fusible ou une combinaison de ces organes assure la jonction entre le circuit électrique et la batterie d'accumulateurs montée en tampon. L'inconvénient de ce montage de liaison directe est l'important courant de charge dépassant parfois les possitilités de l'alimentation, s'établissant par lteffet de la faible résistance interne de l'installation et de la batterie accidentellement déchargée. Lors d'une défaillance passager du circuit générateur la batterie tampon remplit son rôle et se trouve parfois complè- tement déchargée, son voltage devient nettement plus faible que celui normal de 11 installation et lors du rétablissement de l'alimentation si la batterie est de grande capacité un courant de charge très important s'établit pendant un certain temps et provoque quelquefois un dépassement du bilan électrique de l'installation.Souvent dans ce cas, les dispositifs de protection de l'alimentation disjonctent, et pour permettre le fonctionnement de l'ensemble,on doit débrancher la batterie et la recharger à part. Certains utilisateurs montent de ce fait des batteries de résistance interne plus forte, absorbant moins de courant de charge, mais de capacité beaucoup plus faible, influant ainsi sur la fiabilité des installations. L'objet de l'invention est de réaliser un système électronique simple permettant en cas de défaillance passagère des accumulateurs de les recharger avec une intensité automatiquement limitée puis lors du rétablissement de leur charge, la possibilité de les utiliser de nouveau sans restriction dans leur rôle de tampon ou secours. Ce système est conçu de façon à pouvoir Entre installé en combinaison avec d'auSs appareSa électriques compris dans les installations de distribution d'énergie en courant continu tels qu'interrupteurs, relais, régulateurs de tension, conjoncteursdis- joncteurs, alimentations etc... Les organes de ce système de régu- lation de courant peuvent autre montés à l'intdrieur d'un boitier particulier ventilé ou tout autre disposition au sein d'une installation électrique à protéger. Selon la présente invention ce système de régulation de courant devant être branché en s'rie avec la batterie d'accumulateurs est caractérisé par le fait de différencier l'action de charge et décharge suivant -les besoins et l'faction du circuit. Ce système présente une résistance extrdmement faible au passage des courants importants dans le sens batterie vers l'installation et légèrement plus forte et variable suivant l'état de la charge,de ltinatalla tion vers la batterie. Cette particularité permet ie monter des accumulateurs de capacité beaucoup plus grande. Dans un mode de réalisation du système régulateur de courant selon l'invention un élément résistant 1 auto régulé en courant de valeur choisie à pouvoir fournir un courant de charge compatible avec les possibilités de l'alimentation et les caractéristiques de la batterie, pouvant admettre la décharge complète de celle ci et éventuellement son court-circuit et un redresseur de courant 2 prévu pour les intensités les plus grandes nécessaires au bon fonctionnement de l'ensemble, autorise le passage du courant de la batterie vers l'installation et différencie ainsi l'notion de la charge et de la décharge.D'autres objets et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et illustré par le-s figures annexées qui représentent: La figure 1: Un schéma simplifié d'un système de régulation de courant de charge et décharge perfectionné selon l'invention. Les figures synoptiques 2, 3, 4: Trois modes de branchement du système représenté sur la figure 1. La figure 5: Un schéma simplifié d'un système de régulation de charge économique perfectionné suivant l'invention et branché au sein ailne installation mobile de motocycle ou automobile par exemple. La figure 1 représente sehématiquement un système de régulation de courant de charge et décharge selon l'invention. Les bornes d'entrée et de sortie de courant 5 et 6 se branchent au sein d'une installation électrique à courant continu, en série comme un élément supplémentaire de la batterie d 'accumulateurs montée en tampon ainsi qu'il est indiqué sur les figures 2 la borne 5 positive vers le positif de l'installation et la borne ó négative vers le positif de la batterie ; figure 3: la borne 5 positive vers le négatif de la batterie et la borne 6 négative vers le négatif de l'installation. Un élément résistant 1 autorégulé en courant et éventuellement en tension ou autre facteur tel que température différeSielle des batteries ou pression des gaz dégagés par l'électrolyse et pouvant admettre la décharge complète et si-besoin est l'accidentel court-circuit de la batterie, est branché èn serie avec un redresseur 3 connecté entre les points 8 et 17 de façon à laisser passer un courant de charge normal mais limité en cas de forte demande de la batterie ayant été déchargée par une utilisation abusive. Un conjoncteurdisjoncteur magnéto-thermique à commande électrique et contacts de signalisation 4 est branché en parallèle avec l'élément résistant 1 entre les points 18 et 8 et permet lorsqu'il est conjoncté la recharge rapide de la batterie.Le redresseur 3 ne laissant pas passer le courant de décharge protège le conjoncteur-disjoncteur 4 et l'élément résistant surtout s'il est à base de semi-conducteurs polarisés. les points 9, 10 et 11 servent au branchement d'une commande extérieure et les points 12, 13, 14 et 15 celui de la signalisation. Entre les plots 18 et 7 peut autre branché à la place du conducteur indiqué un autre élément résistant de faible valeur limitant légèrement la charge rapide. Un redresseur de forte puissance 2 du type de ceux utilisés pour redresser le courant industiel ou tout autre capable de conduire la plus forte intensité pouvant être absorbée par l'installation électrique court-circuite dans le cas de la décharge ge le ou les éléments résistants ainsi que le conjoncteur-disjonc teur. En remplaçant le conducteur situé entre les points 21 et 22 par une résistance de très faible valeur servant de résistance d'égalisation limitant légèrement le courant de décharge, plusieurs redresseurs ou systèmes complets peuvent etre branchés en parallèle pour obtenir des possibilités plus étendues et augmenter la friabilité. Plusieurs éléments résistants 1 peuvent etre connectés en parallèle ou en batterie suivant les besoins.On peut également utiliser un redresseur 3 de charge pour le conjoncteur -disjoncteur 4 et connecter directement ltélément résistant 3 en supprimant le conducteur situé entre les points 16 et 8 et en reliant les points 16 et 17 ou mettre un ou plusieurs éléments résistants avec autant de redresseurs de charge branchés en série entre les points 18 et 17 de façon à conduire le courant de charge de l'installation vers la batterie. Les bornes de sortie 19 et 20 reliées aux points 18 et 17 servent à brancher éventuellement un indicateur de fonctionnement ou un dispositif destiné à annuler l'action du régulateur en cas de panne de celui-ci. Un condensateur C 1 shunte ces points en vue de l'antiparasitage radio électrique. La figure 4 représente le branchement de deux batteries en parallèle gracie au Système objet de l'invention. On peut brancher autant de batteries que de systèmes connecTes en série qui gracie à leurs limiteurs de charge et à leurs redresseurs répartissent la charge et les débits. Le phénomène du seuil de conduction des redresseurs isole les batteries les unes des autres dans une certaine plage de tension de charge. La figure 5 représente le schéma d'un dispositif économique réalisé d'après le système objet de l'invention, qui permet d'éviter les variations de la tension de l'installation en dieso- ciant celle-ci de la tension de charge des accumulateurs et com- posé d'un ou plusieurs éléments résistants ici par exemple deux lampes à incandescence 29 montées en parallèle laissent passer le courant de charge tandis que le redresseur de puissance 30 est branché de façon à conduire le courant de la batterie vers ltinstallation lors de la décharge. Ce système inséré dans le circuit basse intensité comme cela est indiqué sur le schéma synoptique au sein d'une installation électrique de motocycle, automobile ou autre installation comportant des accumulateurs montés en tampon.Le démarreur 31 de la figure 5 est alimenté à part par le relais 32 ce qui permet d'utiliser un redresseur 30 moins important. Ce système peut être branché en série dans le circuit de l'ampèremètre du véhicule, par exemple, et autorise d'utiliser des batteries de capacité beaucoup plus grande ou alcalines. le système de régulation perfectionné selon l'invention, qui vient autre décrit permet ainsi à l'aide d'un circuit électronique simple, non seulement de protéger les circuits électriques contre les défaillances des batteries, de pouvoir coupler plusieurs batteries en parallèle, d'arr8ter le passage du courant lors de la fin de charge dans les installations électriques dont la tension est parfaitement continue et régulée grecs au seuls de conduction du ou des redresseurs de charge et limiter ainsi la déperdition del'électrolyte,mais de pouvoir augmenter la rásis- tance apparenté des accumulateurs lors de la charge tout en consevant leurs propriétés intrinsèques pendant la décharge. Le système selon l'invention est applicable à toutes les installations électriques à courant continu comportant des accumulateurs électriques montés en tampon ou secours notamment en automobile, motocycle, aéronautique, engins, bateaux ainsi que tous montage s fixes ou mobiles comprenant des accumulateurs non rechar gés à part. La description qui précède a été donnée à titre d'exemple non limitatif. D'autres variantes peuvent être imaginées sans, pour autant, sortir du cadre de l'invention. R S V S N D I C A T I O N s 1. Système de régulation éiectronique de courant de charge et décharge de batteries d'accumulateurs électriques permettant de monter des accumulateurs de capacité plus importante sans modifier les alimentations, de coupler en parallèle plusieurs batteries et de limiter la déperdition d'électrolyte, caractérisé par le fait qu'il comporte plusieurs moyens incorporés destinés a différencier l'action de charge et de décharge des courants traversant ce système inséré au sein d'une installation électrique comme un élément d'accumulateur supplémentaire dans la partie à protéger, et d'autres moyens destinés à limiter ces courants à des valeurs ooapatibles avec les possibilités et hesoins des installations et des batteries. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les moyens destinés à différencier les courants de charge et de décharge sont des redresseurs de puissance 2 semblables à ceux utilisés pour redresser le courant industries ou tout autre capable de conduire la plus forte intensité demandée aux accumulateurs par l'installation, par exemple une fraction d'amp-ère à mille ampères et plus. Si les redresseurs de décharge 2 sont plusieurs, chacun doit avoir une résistance d'égalisation branchée en série entre les points 18 et 17 reliés aux bornes de sortie 5 et 6 de façon à conduire le courant de la batterie vers l'installation. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen destiné à augmenter la résistance apparente de- la batterie au courant de charge est un ou plusieurs éléments résistants 1 autorégulés ou non qui peuvent être ure ou plusieurs lampes à incandescence montées en batterie, des éléments résis;; tant s à base de semi-conducteurs polarisés ou non, ou tout autre dispositif connu capable de limiter dans des normes acceptables par I'inatallation et les caractéristiques des accumulateurs, le courant de charge. Ces éléments résistants doivent être prévus par construction pour supporter la décharge complète et 6ventuel- lament le court-circuit de la batterie.Cette résistance apparente de la batterie pouvant ttre modifiée à volonté par le choix judicieux du ou des éléments résistants 1, permet d'augmenter dans de très grandes proportions la capacité des accumilateurs installés, sans craindre par leur consommation de charge de surcharger le bilan électrique des installations. 4. Système selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le moyen destiné à limiter la charge est protégé contre les forts courants de décharge par l'action du redresseur de décharge qui le shunte et par l'action du ou des redresseurs de charge 3 interdisant le passage du courant de décharge et capables de conduire le plus fort courant de charge prévu. 5. Système selon la revendication 3, caractérisé par-le fait que le moyen destiné à limiter la charge peut Btre court-circuité par un conjoncteur disjoncteur thermo-magnétique à signalisation et éventuellement à commande à distance et protégé des courants de décharge par le redresseur 3 de charge. Ce conjoncteur-dis- joncteur tant sur position marche permet la charge rapide de la batterie tout en protégeant le circuit générateur des trop grands appels de courant des batteries accidentellement déchargées. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le conjoncteur-disjoncteur de charge peut etre branché en série avec un élément résistant de faible valeur destiné à lim;iter dans une certaine mesure la charge rapide traversant aussi le ou les redresseurs 3 de charge. 7. Système suivant la revendication 4 et 1, caractérisé par le fait de l'action spécifique des composants du système objet de l'invention permettant de brancher en parallèle plusieurs batteries ayant chacune un système suivant ltinvention connecté en série. 8. Système suivant la revendication 4 et 1, caractérisé par le fait de l'emploi des redresseurs de décharge 2 et de charge 3 isolant en fin de charge la batterie se l'installation grâce au seuil de conduction des redresseurs rrêtarit aInsi la déperdition de l'électrolyte des batteries dans les installations électriques dont la tension est parfaitement continue et régulée. 9. Système suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que grtce au seril de conduction des redresseurs compris dans les systèmes objet de l'invention branchés en série avec les batteries montées en parallèle ces dernières sort isolées les unes des autres au repos dans une certaine plage de tension de charge limitant ainsi leur décharge les unes dans les autres. 10. Système suivant les revendicatIons f, 2 et 3 caractérisé par le fait q'un système économique 28 fig.5 psut être obtenu en utilisant un redresseur 30 conduisant le courant maximal demandé par l'installation aux accumulateurs et shuntant un ou plusieurs éléments résistants 29 autorégulés transmettant le courant optimum de charge. Ce système simplifié dissocie la tension de charge des accumulateurs de la tension de l'installation qui reste correcte malgré une accidentelle décharge ou défectuosité de la batterie.