Brevet FR2408241A1 — publié le 19790601

L'invention concerne un dispositif de transformation d'un courant alternatif de tension donnée en un courant continu de tension déterminée ; elle s'applique en particulier aux chargeurs d'accumulateurs. Par courant continu, on entend un courant non alterné dont intensité peut être constante ou non (courant modulé ou non). I1 existe actuellement deux types essentiels de chargeurs aptes à se brancher directement sur le secteur alternatif pour fournir un courant continu de tension appropriée d la recharge d'un accumulateur. Le premier type entièrement électronique est constitué par des ensembles diviseurs de tension, très onéreux si on les veut fiables. L'autre type, plus traditionnel, comprend un transformateur qui alimente un pont de diode et permet d'obtenir une tension redressée de valeur appropriée. Toutefois en début de charge, lorsque l'accumulateur est très déchargé, l'intensitd du courant qui traverse le transformateur est très importante et impose un surdimensionnement de celui-ci ; un moyen classique pour éviter cet inconvénient consiste à insérer dans les circuits primaire et secondaire du transformateur des résistances de limitation de courant, dissipatrices d'énergie sous forme de chaleur. Toutefois, cette limitation de courant se fait au détriment du rendement énergétique global. Cette solution est en fait un compromis peu satisfaisant entre deux impératifs opposés consistant, d'une part, à réduire le plus possible la puissance des transformateurs nécessaires (gain de poids et de prix) grâce à de fortes dissipations d'énergie, et, d'eu- tre part, à obtenir un rendement énergétique global aussi élevé que possible pendant la charge. La présente invention se propose d'apporter une solution satisfaisante à ce problème en fournissant un chargeur pouvant être équipé de transformateurs de puissance réduite, tout en bénéficiant d'un rendement énergétique très amélioré. Un autre objectif de l'invention est de fournir un chargeur permettant de recharger une batterie de plusieurs accumulateurs en série, au moyen de courants de charge adaptés pour chaque accumulateur à l'état de charge de celui-ci. D'une façon plus générale, l'invention s'é tend à tout dispositif de transformation d'un courant alternatif d'alimentation de tension donnée en un courant continu de tension désirée, du type comportant au moins un transformateur doté d'un primaire et d'un secondaire adaptés à la transformation désirée et au moins un ensemble redresseur monté en série avec le secondaire de chaque transformateur ; selon la présente invention, le dispositif comprend des moyens d'injection directe et de redressement de courant, montés en série avec le primaire du ou des transformateurs et reliés à la sortie du ou des ensembles redresseurs du secondaire, ces moyens étant adaptés pour dériver et pour redresser une partie du courant alternatif d'alimentation et l'injecter b la sortie du ou des ensembles redresseurs dans le même sens que le courant secondaire issu de ce ou ces ensembles redresseurs Selon un mode de réalisation simple et peu onéreux, les- moyens d'injection directe et de redressement comprennent un pont redresseur de semi-conducteurs, en particulier un pont de diodes, comportant une diagonale alternative en série avec le primaire du ou des transformateurs et une diagonale continue reliée à la sortie du ou des ensembles redresseurs de secondaire pour injecter une composante continue de courant dans le meme sens que le courant secondaire issu de ce ou ces ensembles redresseurs. Ainsi, le dispositif de l'invention permet de dériver une partie du courant d'alimentation et de limiter le courant qui traverse le transformateur, ce qui réduit la puissance requise pour celui-ci, tout en assurant un rendement énergétique global de valeur élevée, puisque la composante de courant prélevée n'est pas dissipée en pure perte mais réinjectée et utilisée en même temps que le courant secondaire. Ce dispositif peut ainsi servir de chargeur autorégulateur d'accumulateurs pour fournir, notamment, en début de charge, le courant nécessaire b une charge rapide, tout en limitant le courant qui traverse le transformateur. Dans le cas d'un chargeur appelé b charger une batterie de n accumulateurs disposés en série, le dispositif comprend n transformateurs en parallèles, n ensembles redresseurs, chacun monté en série avec le secondaire d'un transformateur et relié à sa sortie aux bornes d'un des accumulateurs pour le soumettre à une tension en opposition avec sa tension propre, et des moyens d'in j ection directe et de redressement,communs aux n transformateurs, pour dériver et redresser une partie du courant alternatif d'alimentation et l'in jecter aux bornes des deux accumulateurs extrêmes de la batterie, en opposition avec la tension propre de ladite batterie d'accumulateurs. La description qui suit en référence aux dessins annexés présente à titre d'exemples non limitatifs des modes de réalisation de l'invention qui permettront de mieux comprendre celle-ci ; sur ces dessins qui font partie intégrante de la description - la figure 1 est un schéma électrique d'un chargeur d'accumulateur, - la figure 2 est un schéma électrique d'un chargeur d'une batterie de plusieurs accumulateurs pouvant subir des décharges dissymétriques, - la figure 3 présente une variante du chargeur de-la figure 2. Le chargeur représenté à la figure 1 est destiné à fournir un courant de recharge à un accumulateur 1. Ce chargeur se branche directement sur le secteur alternatif et comprend un transformateur 2, un pont redresseur de diodes 3 monté en série avec le secondaire du transformateur, un pont redresseur 4 de diodes, en l'exemple non commandées, et un relais thermique 5 inséré sur le circuit primaire en amont du pont 4. Le pont redresseur 4 a pour fonction de dériver, de redresser et d'injecter aux bornes de l'accumulateur une partie du courant du primaire. A cet effet, ce pont comporte une diagonale alternative en série avec le primaire du transformateur et une diagonale continue reliée à la sortie du pont secondaire 3 de façon que le courant injecté le soit dans le même sens que le courant secondaire issu de ce pont 3. Ainsi, au début de la charge, le pont redresseur 4 débite fortement et limite notablement la tension aux bornes du transformateur 2. L'accumulateur reçoit le courant du pont 4 plus le courant du pont secondaire 3. En fin de charge, le pont 4 "s'étouffe" cependant que le pont secondaire 3 alimenté par le transformateur,débite de moins en moins, de sorte que le courant de charge décroit et s'adapte à l'état de charge de l'accumulateur jusqu'à un blocage presque complet en fin de charge. On dispose ainsi d'un chargeur auto-régulateur dans lequel le courant traversant le transformateur demeure limité, avec de faibles déperditions énergétiques. Ce chargeur offre donc le double avantage de réduire de façon importante (près de la moitié) la puissance du transformateur nécessaire (poids et prix réduits) et de bénéficier d'un rendement global énergétique de charge élevé (15 % de perte environ au lieu de 30 % dans le cas des chargeurs classiques à résistance de limitation). Le relais thermique 5 (relais à seuil de teupetra ture ou analogue) permet, le cas échéant, d'améliorer le système en détectant l'échauffement en un point du circuit primez et en limitant l'intensité du courant débité dans cescircuits en fonction de cet échauffement. Par ailleurs, le chargeur représenté à la figure 2 permet de recharger une batterie de plusieurs accumulateurs, en l'exemple, de trois accumulateurs 6, 7 et 8, en alimentant chaque accumulateur individuellement en fonction de son état de charge. La conception de ce chargeur est analogue celle du chargeur précédent. Il comprend trois transformateurs en parallèle 9, 10 et 11, trois ponts redresseurs secondaires 12, 13 et 14, chacun monté en série avec le secondaire d'un transformateur et reliés à sa sortie aux bornes d'un des accumulateurs de la batterie, et un pont redresseur principal 15 monté sur le circuit primaire commun d'alimentation des trois transformateurs pour dériver et redresser une partie du courant alternatif d'alimentation et l'injecter aux bornes de la batterie. Chaque pont secondaire 12, 13 et 14 est relié aux bornes d'un accumulateur pour le soumettre à une tension de charge en opposition avec sa tension propre, et la diagonale continue du pont principal 15 est reliée aux bornes des deux accumulateurs extrêmes de la batterie, en opposition avec la tension propre de celle-ci. Un tel chargeur bénéficie des avantages déjà mentionnés et, en outre, de celui de fournir une charge personnalisée à chacun des accumulateurs de la batterie, qui pourront sans dommage subir des décharges dissymétriques, la compensation à la recharge étant automatique. De plus, en l'exemple représenté à la figure pee 2, des relais thermiques ou analogues 16, 17 et 18 entre insérés en série dans le circuit primaire d'alimentation et agencés au niveau de chaque circuit secondaire (notamment au niveau des ponts secondaires 12, 13 et 14) pour détecter l'échauffement en ces points et limiter en fonction de cet échauffement l'intensité du courant débité dans les circuits primaires. La figure 3 présente une variante de principe analogue, mais dans laquelle le pont principal de semi-conducteurs 19 est un pont commandé dont les diodes peuvent être amenées simultanément, sur commande, à l'état cpnducteur dans un \OtLliSUIeten ton/ sens ou à l'état non-conducteur ; des thermistancesVLO, zrr et 22 sont disposées au niveau de chaque circuit secondaire (notamment au niveau des ponts secondaires) et reliés à des moyens électroniques 23 de pilotage du pont 19 pour commander l'injection de courant en fonction de l'échauffement et/ou des tensions détectés dans les circuits secondaires. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux termes de la description qui précède, mais en comprend toutes les variantes ; en particulier, on a parlé de diodes mais il est bien évident que des composants équivalents peuvent être prévus à la place de celles-ci (thyristor....). REVENDICATIONS 1/ - Dispositif de transformation d'un courant alternatif d'alimentation de tension donnée en un courant continu de tension désirée, comportant au moins un transformateur doté d'un primaire et d'un secondaire adaptés à la transformation désirée et au moins un ensemble redresseur monté en série avec le secondaire de chaque transformateur, ledit dispositif de transformation étant caractérisé en ce qu'il comprend des moyens d'injection directe et de redressement de courant, montés en série avec le circuit primaire du ou des transformateurs et reliés à la sortie du ou des ensembles redresseurs de secondaire, ces moyens étant adaptés pour dériver et redresser une partie du courant alternatif d'alimentation et l'injecter à la sortie du ou des ensembles redresseurs dans le même sens que ce courant secondaire issu de ce ou ces ensembles redresseurs. 2/ - Dispositif de transformation selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'injection directe et de redressement comprennent un pont redresseur de semi-conducteurs comportant une diagonale alternative en série avec le primaire du ou des transformateurs et une diagonale continue reliée à la sortie du ou des ensembles redresseurs de secondaire pour injecter une composante continue de courant dans le même sens que le courant secondaire issu de ce ou ces ensembles redresseurs. 3/ - Dispositif de transformation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pont redresseur de semi-conducteurs est un pont de diodes non commandées. 4/ - Dispositif de transformation selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'un relais thermique est inséré sur le circuit primaire en amont du pont de semi-conducteurs pour détecter l'échauffement en un point dudit circuit primaire et limiter l'intensité du courant dans le circuit primaire en fonction de cet échauffement. 5/ - Dispositif de transformation selon l'une des revendications 2, 3 ou 4, caractérisé en ce qu'au moins un relais thermique est inséré sur le circuit primaire et agencé au niveau d'un circuit secondaire pour détecter l'échauffement en un point de ce circuit secondaire et limiter l'intensité du courant débité dans le circuit primaire en fonction de cet échauffement. 6/ - Dispositif de transformation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le pont de semi-conducteurs est un pont commandé qui peut être amené sur commande b l'étant conducteur dans un sens ou à l'état non conducteur, au underdetssnsb oW moins/une thermistance étant disposé au niveau de chaque cir- cuit secondaire et relié à des moyens électroniques de pilotage dudit pont pour commander l'injection de courant en fonction de l'échauffement ou de la tension du ou des circuits secondaires. 7/ - Chargeur d'accumulateur, caractérisé en ce qu'il est constitué par un dispositif conforme b l'une des revendications 1, 2, 3, 4, 5 ou 6. 8/ - Chargeur d'une batterie de n accumulateurs disposés en série, caractérisé en ce qu'il est constitué par un dispositif conforme à lune des revendications 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, comprenant n transformateurs en parallèle, n ensembles redresseurs, chacun monté en série avec le secondaire d'un transformateur et relié à sa sortie aux bornes d'un des accumulateurs pour le soumettre à une tension en opposition avec sa tension propre, et des moyens d'injection directe et de redressement communs aux n transformJeurs pour dériver et redresser une partie du courant alternatif d'alimentation et l'injecter aux bornes des deux accumulateurs extrêmes de la batterie, en opposition avec la tension propre de ladite batterie d'accumulateurs.