Brevet FR2651931A1 — publié le 19910315

La présente invention a pour objet , à titre de produit industriel nouveau, un dispositif permettant la gestion entierement automatique de la charge d'une batterie d'accumulateurs. -Cet appareil, baptisé " CHARGEOSTAT ", ( par analogie avec le thermostat d'un réfrigérateur ),entièrement électronique et de faible coût, branché entre le secteur et un chargeur, met ce dernier en fonction ou l'arrente selon l'état de charge de la batterie:. I1 est conposé d'un circuit intégré : a+b+c+d = LM"724 ou similaire totalisant 2 comparateurs ( les tentions de référence étant Â et B des diodes zener compensées en temnérature) et une bascule bistable; d'un optocoutleur 6 NX 62 ou similaire assurant I'isolemen9 et d'un triac,TXAL 226 MN par exemple, avec un système de commande original assurant une grande fiabilité sur circuit selfique. Il existe actuellement sur le marché de nombreux systèmes de régulation pour la charge de batteries d'accumulateurs w mais tous sont insérés entre le cargeur et la batterie ou intégrés au chargeur, et obligeant par conséquant la mise en marche manuelle de celui-ci. La tension d'une batterie ne variant que de I00 millivolts entre le début de décharge et la fin de charge, une batterie de I2 volts ( 6 éléments ) ne varie que de 0,6 volts Seuls les circuits intégrés à gain de boucle élevé fonc tonnant en mode logique associés à des diodes zener compensées en température peuvent permettre une précision et une stabilité suffisantes. et une Les prototypes réalisés ont confirmés ces affirmations. Cet appareil est plus particulièrement destina aux batteries modernes, dites à entretien réduit, servant au démarage de véhicules dont l'utilisation n'est pas régulière ou dans des conditions diffi ciles; enfin dans tous les cas ou un chargeur d'appoint est nécessaire I1 peut également être utilisé dans bien d'autres cas : batteries d'éclairage pour prise de vue video, d'alimentation de sécurité etc. Les batteries modernes sont très sensibles aux surcharges ( avec bouillonnement d'éléctrolyte) qui les détériorent rapidement et après une décharge partielle, il est difficile de déterminer avec exactitude le temps que doit fonctionner le chargeur. Le circuit intégré Lg 324 comporte 4 amplificateurs opérationnels a-b-c-d séparés avec, chacun, une entrée inverseuse ( que nous amelerone "-") et une entrée directe ( que nous arpelerons '+"). Legain de chaque amplificateur, en boucle ouverte, est d'environ 4.000. L'amplificateur d a son entrée "-" reliée à une tension stabilisée par la diode zener B ( BZX55C de 5,I volts) ,pourquoi 5,I volts ? parceque dans la serie BZX55C seule celle de 5,I a une compansation favorable ( 0,000I volt par degré centigrade) ; son entrée "4" est relié est reliée à un pont réglable par un potentiomètre ajustable. Supposons que la tenDion de la batterie progresse de I2 volts jusqu'a 13 volts par exemple, si le potentiomètre est correctement réglé, l'entrée "+" doit se trpuver à une tention supérieure de 0,003 volts à la tension de la diode zener; cette différence de tençion, multipliée par le gain, se retrouve à la sortie de l'amplificat eur soit une tension voisine du + batterie Nous pouvons donc écrire: Tension de batterie 13 volts ---sortie ampli d = + I2 volts. L'amplificateur c a son entrée "+" reliée à une deuxième diode zener A de 5,I volts et son entrée ft-rt reliée à un deuxième pont réglable par un potentiomètre ajustable. Supposons que la tension de la batterie, qui était de I3 volts, baisse jusqu'a I2,2 volts, si le potentiomètre est bien réglé, la tension de entrée "-" est inférieure de 3 volts (0,003 volts) à celle de la diode zener; comme l'entrée est inverseuse - donne + à la la sortie, nous pouvons donc écrire Tension de batterie I2,2 volts sortie ampli c =+ Donc I) batterie I2,2 volts --- sortie c + sortie 2) -- 13 - --- -- c - -- d + Bien sur, les potentiomètres P I et P2 sont réglés une foit pour toutes en usine. Une bascule bistable est constituée nar les deux ampli a et b dont les entrées inverseuses sont reliées ("A" a avec sortie b et "-" b avec sortie a), respectivement avec la sortie de l'autre. Les entres !'+"de chaque ampli sont reliées au - batterie par une résistance de 3.900 ohms, une rasistance de I00.000 ohms entre la sortie et l'entrée t+lt permet de bieh stabiliser le montage. Une diode rapide ( IN4I48) relie la sortie d avec l'entrée "+" de l'ampli b et une deuxième la sortie c avec l'entrée "+" de l'ampli a. Fonctionnement Nous avons cosé en I) batterie I2,2 volts ------sortie ampli c + batterie ~ - d ~~ Le + de c est transmis à l'entrée "+" de a par la diode I , la sortie de a devient + et par sa liaison au "-" de b rend la sortie de de celui-ci - qui, transmis au "-" de a renforce la polarité de celui-ci, la commande , via la diode I,neut donc s'annuler la sortie de a reste + et celle de b Un meme processus se renouvelle pour faire passer la sortie de b + et celle de a - lors de la condition 2). Brous disposons donc batterie I2,2 volts ---- --------------sortie a + -- entre I2,2 et I3 volts -- a + -- 13 volts ------------------- -- a - -- entre 13 et I2,2 volts - a Commande du triac Celle-ci se fait par application à la gachette d'un courant fourni par les transistors 6 et 8 dans le sens direct. Deux tensions redrésées ( + 18 et -I8 volts ) sont générées par le secteur 220 volts pqssant par un condensateur de I microfarad 400 volts, deux diodes 4 et 5 chargent 2 condensateurs de 100 microfarads 25 volts et stabilisées par 2 diodes zener de I8 volts I watt. La tension - 18 v est appliquée au transistor 8 par le transistor 7 ce transistor est commandé par sa base reliée à un optocoupleur CNX62 ( ou similaire) Lorsque la sortie de l'optocousleur est conductrice, ( par l'éclaire rage de la diode electroluminescente incluse), la base de 7 est reliée au + I8 v par une résistance de 2.700 ohms, le transistor 7 est saturé le - 18v est anpliqué au transistor 8 et à la diode zener de 22 v qui est elle meme connectée à la base du fransistor9 par l'intermédiaire d'une résistance de 2700 ohms, la diode 3 n'est la que pour éviter qu'une tention positive née de la tension d'ondulation vienne détruire le transistor 9.Un courant de base s'établie puisque emméteur de 9 = +I8 +18 = 36 -22 = I4 volts par 2.700 ohms. Le triac , sur alternance positive, lorqutil n'est pas conducteur, présente une tension + sur " l'anode" qui, passant tar la résistance de 69.000 ohms rend conducteur le transistor 6 , la tention de + I8v est donc appliquée sur la gachette à travers la résistance de protection de 5,6 ohms ; il devient conducteur et la tention s'annule à ses bornes. Le meme processus se reproduit pour les alternances négatives mais tour le transistor 8 et la tension - I8 volts Nous voyons donc que l'éclairage de la diode de l'optocoupleur conditionne la mise en conduction du triac. Pour résumer I) batterie I2,2 volts ------------------- triac conducteur 2) -- entre I2,2 et I3 volts --------- - 3) -- 13 volts ------~-~~~~~~~~~ - - non conducteur 4) -- entre I3 et I2,2 volts ------- -- - Le dispositif sera, dans le cas d'une batterie stockée aurepos en majeure tartie du temps dans la 4 eme alternative et n'aura que quelques charges brèves compensant les pertes. REVENDICATIONS I)- Dispositif permettant la régulation entièrement automatique de la charge de batteries d'accumulateurs au plomb ou au cadmium-nickel caractérisé par a)- Un comparateur de tension de début de charge ( ampli D ), un comparateur de fin de charge ( ampli C ), les tensions de références étant constituées par les diodes zener A et B ; une bascule bistable ( ampli A et B ), la commande d'un triac par un optocoupleur ( OP ). b)- la réunion dans un seul circuit intégré, courant et de faible colt, des 2 comparateurs et de la bascule bistable. c)- Un système de commande du triac par un optocoupleur.