Brevet FR2364559A1 — publié le 19780407

La présente invention concerne un chargeur pour batteries de tenson nominale quelconque et notamment pour batteries de 6, 12 ou 24 V. Les chargeurs de batterie connus, qu'ils soient manuels ou automatiques, comportent un transformateur aliments à partir d'une source de tension telle que le secteur, un redresseur géndralemant commandé, monte en sdrie avec le secondaire du transformateur et sur les sorties duquel sont branchés les conducteurs reliés aux bornes de la batterie à charger. Par ailleurs le secondaire comporte plusieurs prises de façon à prélever la tension voisine de la tension nominale de la batterie à charger. Ainsi, la charge d'une batterie de tension nominale de 12 V ndcessite le prélbvement sur le secondaire d'une tension voisine de 16 V qui est également appliquée au redresseur command8. De ce fait, les variations de tension du secteur sont transmises presque dans leur totalitd au redresseur commandé dont les périodes de conduction sueront alors modifiées. I1 en résulte pour la batterie à charger une variation du courant de charge. De même, une variation de la rdsistaLce de la batterie peut influer le fonctionnement du redresseur commander. En outre, la réduction du courant de charge, au fur et à mesure que la tension batterie stélève, augmente le temps de charge. Enfin, une erreur dans le choix des prises intermdiaires du secondaire du transformateur peut entraîner une détérioration totale ou partielle de la batterie à charger. La présente invention a pour but de proposer un chargeur qui permet de charger, sans surveillance et sans risque de fausses manoeuvres des batteries de tensions nominales diverses, par exemple 6, 12 ou 24 V. Un autre but réside dans le fait de limiter le courant efficace à une valeur prédéterminée en sortie du chargeur quelle que soit la batterie à charger. Elle a notamment pour objet un procédd pour limiter le courant efficace de charge de batteries de tensions nominales diverses, qui peuvent être chargdes par l'intermédiaire d'un redresseur commandé unique, caractdrisd en ce qu'il consiste d produire une tension de consigne correspondant à la tension nominale de la batterie à charger, à asservir la tension délivrée à la batterie par le redresseur commandé à la tension de consigne de manière d produire un signal de commande de largeur variable susceptible de commander le redresseur uniquement pendant les instants de conduction du courant de charge. Le dispositif de mise en oeuvre du procédé ci-dessus est du type oomportant un transformateur relié à un redresseur commands aux bornes de sortie duquel est connecté la batterie à charger, et caractdrisd en ce qu'il comprend un limiteur de courant B plusieurs positions interposd sur l'une des liaisons reliant les entrées d'un circuit amplificateur-intdgrateur aux bornes de sortie du redresseur, chacune desdites positions délivrant audit circuit amplificateur intdgrateur un courant de charge maximum correspondant b la tension nominale de la batterie A charger de façon que le signal ddlivré par ledit circuit amplificateur int4- grateur soit un signal de commande de largeur variable excitant le redresseur uniquement pendant les instants de conduction possible du courant de charge. Ainsi, lorsque le redresseur est du type b thyristors, l'invention prdsente l'avantage de commander les gâchettes des thyristors avec une impulsiqn rectangulaire de tension qui subsiste tant que le thyristor commandé ne s'est pas allumé. D'autres avantages et caractdristiques de l'invention appa rattront à la lecture de la description ddtaillée qui suit et à l'examen de la figure unique jointe qui représente un mode de réalisation de l'invention. Le chargeur selon l'invention comporte un transformateur 1 alimenté par une source de tension telle que le secteur et dont le secondaire 2 est à enroulement unique sans prises intermddiai- res autres qu'une prise médiane, connecte du conducteur 3 d la borne négative de la batterie k charger 4. Les bornes de sortie du secondaire 2 sont reliées d un redresseur commandé 5 du type à thyristors 6 et 7 qui permettent de faire varier le courant débité et qui sont protégés contre des variations de tension trop rapides par des filtres appropries prévus dans le circuit 8. Une alimentation en tension 9 des divers circuits dlectriques du chargeur est connectée aux bornes de sortie du secondaire 2 etddlivre une alimentation A2 de +16 V, une tension de référence A3 de 10,6 V et une tension redresse Ao. La sortie 5a du redresseur 5 est connectez à la borne positive de la batterie 4 et å un limiteur de courant 10 ou plus exactement une commande de courant réglable à valeur maximale limitée, alimenté par la tension de rdrérence A3 et comprenant en série les résistances 11 à 14, un potentiomètre 15 et plot de contact ou touche 16 dont le positionnement sur les contacts 17 permet de limiter le courant en fonction de la tension nominale de la batterie b charger 4. Les valeurs des rdsistances 11 à 14 et du potentiomètre 15 sont choisies de telle sorte que le courant de charge maximum soit de 10 A, 9,5 A et 8 A pour des tensions nominales respectivement de 24 V, 12 V et 6 V, le courant de charge minimum étant égal à 0,5 A.Ceci permet de limiter le courant efficace d 22 A maximum en sortie du chargeur quelle que soit la tension nominale de la batterie à charger 4. De ce fait, on produit des tensions ou courants de consigne correspondant aux tensions nominales diverses des batteries à charger. Sur le conducteur 3 est monté un shunt 18 aux bornes duquel est mesuré le courant debaté par le secondaire 2 du transformateur 1. Ce courant réellement débité est asservi au courant de consigne provenant du potentiomètre 15 de manière b produire un signal de commande de largeur variable susceptible de commander le redresseur 5 uniquement pendant les instants de conduction possible du courant de charge. Le courant prélevé aux bornes du shunt 18 est amplifié par un amplificateur 19 dont la sortie est connectée à l'entrée d'un emplificateur-intégrateur désigné dans son ensemble par la réfé- rence 20 et dont l'autre entrée est connectée au curseur du potentiomètre 15. L'amplificateur-intdgrateur 20 compare la tention du courant de consigne et la tension, proportionnelle au courant, amplifie et filtrée par l'amplificateur 19, et ddtermine le gain de la boucle tout en limitant sa bande passante pour des raisons de stabilité. Le courant de charge est ainsi indépendant des variations-de divers paramètres tels que tension secteur, tension batterie, résistance interne de la batterie, etc,, Un circuit générateur de rampe 21 aliménté par la tension de référence A3 fournit en sortie un signal en dents de soie synchronisé sur le secteur. Un comparateur 22- reTié en A2 B l'alimentation 9 compare le signal en dents de scie issu du générateur 21 et la tension de sortie de l'amplificateur-intdgrateur 20, et fournit, en sortie, un signal de commande rectangulaire dont la largeur est dono variable suivant le courant de charge maximum délivré par le potentiomatre 15. Le signal de commande délivré par-le comparateur 22 est applique à un circuit 23 de commande des gâchettes des thyristors 6 et 7 et qui délivre - une impulsion rectangulaire de tension qui subsiste tant que le thyristor 6 ou 7 commandé ne s'est pas allumé. Ainsi, la conduction des thyristors 6 et 7, par l'inter médiaire des conducteurs 41 et 42, est assurée quelle que soit la sensibilité des gâchettes et la commande du courant est indépendante de la tension nominale de la batterie 4 9 charger.En effet, le photocoupleur 24 reçoit du comparateur 22 des signaux de commande rectangulairés synchronisés sur le secteur et dBli- vre sur le phototransistor de sortie 25 un signal qui conduit le courant commandant les gâchettes des thyristors sensibles 26 et 27. La conduction des thyristors sensibles 26 et 27 ne dure que le temps nécessaire pour allumer les thyristors 6 et 7, car la tension redressée Ao appliquée au circuit 23 devenant alors sensiblement égale à la tension cathode des thyristors 6 et 7, l'alimentation du circuit de commande 23 s'annule. Une diode Zener 28 protège le photocoupleur 24 contre les inversions de polarité tandis que les condensateurs 29 k 32 protègent le circuit de commande 23 contre les parasites. Par ailleurs, une diode 33 monte sur le collecteur de phototransistor de sortie 25 évite la remontée éventuelle du courant de batterie vers l'alimentation Ao . De même, les résistances 34 et 35 réduisent la sensibilité des thyristors 26 et 27. Dès lors, on peut constater que le courant de charge des batteries est asservi b la position du curseur du potentiomètre 15 et indépendant des variations des différents paramètres tels que tension secteur, batterie, etc.. E outre, le chargeur selon l'invention n'est pas surchargé, ce qui permet d'éliminer les disjoncteurs habituellement utilisés. Du fait de l'utilisation des circuits précédemment décrits qui assurent un réglage du courant par thyristor, le facteur de forme du courant et donc le rapport Ieff/Imoyen varie en fonc tion de la tension nominale de la batterie en charge. Cela ndoes- siterait pour afficher la valeur moyenne du courant l'utilisation d'un appareil b cadre mobile qui est fort coûteux. Selon l'invention, on utilise un voltmètre ferromagnétique, gradué en ampères et alimenté par l'intermédiaire d'un amplificateur de courant 37 relié è la sortie de l'amplificateur 19. L'amplificateur 37 est connecté è la base d'un transistor 38 dont le collecteur est alimenté par la tension h2, ce qui assure également un filtrage complémentaire de la tension appliquée sur l'ampèremètre 40. Un potentiomètre de réglage 39 monté sur 1' émetteur dn transistor 38 permet de rattraper les erreurs de 1'ampèremètre 40.L'ensemble de cette solution permet un affichage da courant moyen du chargeur et non pas le courant efficace et en utilisant un appareil robuste et peu comateux. Le voltmètre ferromagnétique gradué en ampères peint également être remplacé par un afficheur è diodes électroluminescentes puisqu' on dispose de la tension d'alimentation A2 et de la tension de référence A00 Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit ci-dessus mais en couvre toutes les variantes. De même, elle peut être incorpore è divers types de chargeurs. I1 en est notamment ainsi si on la combine avec l'objet de la demande de brevet déposée le même jour au nom de la Demanderesse. Le chargeur de batterie décrit dans cette Demande comporte notamment un diviseur de tension constitué par un commutateur è touche qui délivre des signaux de commande correspondant à la ten sion nominale d'une batterie unitaire. Ainsi, si la tension nominale unitaire est de 6 V et qu'on veuille charger une batterie de tension nominale de 12 ou 24 V, le commutateur par le choix de la touche appropriée divise les 12 V ou 24 V par 2 ou 4 pour ramener les signaux de commande à ceux d'une batterie de 6 V. Ce diviseur de tension alimente notamment un détecteur de seuil qui compare les signaux délivrés par le diviseur 9 des seuils prédétermines pour effectuer diverses opérations telles qu'arrêt de charge, indication de fausse polarité, d'erreur, etc. La combinaison consisterait essentiellement à disposer le limiteur de courant selon 1' Wvention dans le commutateur è tou che de façon que la division de tension choisie s'accompagne de la limitation de courant appropriée,Ainsa, pour une batterie de tension nominale de 24 V par exemple, l'enclenchement de la tou che permettant la division par 4 entrainerait le déplacement correspondant du plot 16 pour limiter le courant de charge maximum à 10 A. D'autre part, on relie la sortie du détecteur de seuil à une entrée de l'amplificateur-intdgrateur 20 tandis que le générateur recevrait l'impulsion de synchronisation b partir d'un échantillonneur synchronisé sur le secteur et interposé entre le diviseur de tension et le détecteur de seuil. Dès lors, 1è chargeur résultant de cette combinaison ramènerait la charge des diverses tensions nominales des batteries à une charge d'une batterie de tension nominale unitaire, utiliserait un secondaire de transformateur sans prises intermédiaires et permettrait la regulation, la limitation de courant, les protections contre les court-circuits, inversion de polarité et erreurs de tension. REVENDICATIONS ------------------------- 1 - Procédé pour limiter le courant efficace de charge de batteries de tensions nominales diverses qui peuvent être chargées par l'intermédiaire d'un redresseur commandé unique, caractérisé en ce qu'il consiste b produire une tension de consigne correspondant N la tension nominale de la batterie b charger, d asservir le courant délivré à la batterie par le redresseur commandé à la tension de consigne de manière à produire un signal de commande de largeur variable susceptible de commander le redresseur uniquement pendant les instants de conduction possible du courant de charge. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en oe que le signal de commande est un signal rectangulaire et synchronisé sur le signal ddlivré par la source d'alimentation en tension du redresseur. 3 - Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon les revendications 1 et 2, du type comportant un transformateur relié å un redresseur commandé aux bornes de sortie duquel est connectée la batterie å charger, et caractérisé en ce qutil comprend un limiteur de courant à plusieurs positions interposé sur l'une des liaisons reliant les entrées d'un circuit amplifi cateur-intégrateur aux bornes de sortie du redresseur, chacune desdites positions délivrant audit circuit amplificateur d'inté- grateur un courant de charge maximum correspondant h la tension nominale de la batterie X charger de façon que le signal délivré par ledit circuit amplifieateur-intdgrateur soit un signal de commande de largeur variable excitant le redresseur unique ment pendant les instants de conduction possiblel du courant de charge. 4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un comparateur connecté par une de ses entrées sur la sortie du circuit amplificateur-intdgrateur et par une autre entrde d la sortie d'un générateur délivrant un signal synchronisé sur la source d'alimentation, le signal de sortie dudit comparateur étant de largeur variable et appliqué sur l'entrée du circuit de commande du redresseur. 5- - Dispositif selon la-revendication 4, caractérisé en ce que le circuit de commande du redresseur est à thyristors et comprend un photocoupleur excité par le signal de commande et qui autorise la conduction desdits thyristors uniquement pendant les instants de conduction possible du courant de charge. 6 --Dispositif selon la revendication 5, dans lequel le redresseur est à thyristors et caractérise en ce que ces thyristors sont commandés par les thyristors du circuit de commande dont la durée de conduction est égale à celle nécessaire pour l'allumage des thyristors du redresseur. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que le limiteur de courant comprend un diviseur potentiométrique. 8 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les tensions a asservir sont amplifiées et filtrées préala- blement à leur application sur le circuit amplificateur-intégra teur. 9 - Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les tensions ou courants moyens à asservir sont mesurés par un voltmètre ferromagnétique gradué en ampères. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'un amplificateur de courant est interposé entre l'ampèremètre et l'amplificateur des tensions b asservir. 11 - Chargeur de batteries de tension nominale quelconque, du type comportant un transformateur associé à un redresseur commandé, un système de contrôle de la charge sensible au moins aux tensions de charge de la batterie à charger, caractérisé en ce- que le secondaire du transformateur est à enroulement unique délivrant une tension secondaire unique appliqué audit redresseur commandé connecté aux bornes de la batterie, en ce qu'un diviseur de tension est interposé entre les bornes de la batterie et le système de contrôle de manière d appliquer b l'entrée du système de contrôle des tensions correspondant aux tensions de charge d'une batterie de tension nominale unitaire et en ce que la régulation et la limitation et la régulation du courant de charge sont effectuées au moyen d'un limiteur de courant selon au moins l'une des revendications 3 b 10.