Brevet FR2738416A1 — publié le 19970307

DISPOSITIF ELECTRIQUE DE CHARGE ET/OU D'ASSISTANCE AU DEMARRAGE POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne un dispositif électrique de charge et/ou d'assistance au démarrage pour véhicule automobile. De tels dispositifs sont généralement dénommés chargeurs de batterie ou chargeurs-démarreurs, respectivement. Les chargeurs de batterie comportent un transformateur dont le primaire est alimenté par la tension du réseau (220 V, 50 Hz) et dont le secondaire alimente la batterie par l'intermédiaire d'un pont redresseur. Au fur et à mesure que la batterie se charge, sa tension augmente, et elle n'est plus chargée que pendant les intervalles de temps où chaque alternance de la tension redressée dépasse la tension de la batterie. Le courant ne circule alors au primaire que pendant ces intervalles de temps, sous une forme impulsionnelle alternative, mais non sinusoïdale, qui renvoie sur le réseau des harmoniques de rang 3 et 5, notamment, dépassant les niveaux autorisés. Les chargeurs-démarreurs classiques comportent un transformateur alimenté par le réseau (220 V, 50 Hz) dont le primaire comporte une prise intermédiaire, et dont le secondaire, par l'intermédiaire d'un pont redresseur, alimente la batterie. En parallèle sur la batterie est disposé le démarreur du véhicule, dont le circuit comporte un interrupteur commandé par la clef de contact du véhicule. Un commutateur est disposé dans le circuit d'alimentation du transformateur pour alimenter soit la totalité du primaire, soit une partie seulement du primaire grâce à la prise intermédiaire. Lorsque le commutateur assure l'alimentation de la totalité du primaire, la tension au secondaire permet de charger la batterie mais ne peut pas assurer le fonctionnement du démarreur. Lorsque le commutateur est relié à la prise intermédiaire, la tension au secondaire est suffisante pour assurer le démarrage, mais il est nécessaire de procéder rapidement au démarrage, par fermeture de l'interrupteur commandé par la clef de contact. A défaut, la batterie, soumise à une forte tension, risque d'être détériorée. A ce premier inconvénient s'en ajoute un second : à la fin du démarrage, l'interrupteur commandé par la clef de contact s'ouvre et la tension au secondaire peut atteindre des valeurs élevées. La batterie peut être détériorée et l'électronique de bord peut être détruite. I1 faut donc modifier rapidement la position du commutateur au primaire. La présente invention a pour but d'éviter les inconvénients précités en proposant un chargeurdémarreur à courant d'entrée sinusoïdal, c'est-à-dire ne renvoyant pratiquement pas d'harmoniques sur le réseau. L'invention a encore pour but de proposer un chargeur-démarreur dont la tension de sortie soit pratiquement constante et ne risque d'endommager ni la batterie, ni l'électronique de bord, sans qu'il soit nécessaire d'utiliser un commutateur au primaire du transformateur. L'invention a pour objet un dispositif de charge et/ou d'assistance au démarrage pour véhicule automobile, alimenté à partir du réseau par un pont redresseur à deux alternances, comportant un transformateur dont le secondaire est relié à la batterie à charger et/ou au démarreur, caractérisé en ce que - le primaire du transformateur est alimenté par la tension alternative redressée par le pont redresseur sans filtrage des basses fréquences, - le primaire du transformateur est sous le contrôle d'un transistor fonctionnant en hacheur à haute fréquence, et - entre le pont redresseur et le primaire du transformateur est disposé un condensateur de filtrage des hautes fréquences, de façon à ne pas renvoyer de perturbations électromagnétiques sur le réseau. Selon d'autres caractéristiques - la durée de conduction du transistor contrôlant le primaire du transformateur est sensiblement constante, de sorte que le courant moyen prélevé sur le réseau est sensiblement sinusoïdal et en phase avec la tension du réseau éliminant ainsi la nécessité de filtrer les basses fréquences - en parallèle sur le transformateur est monté un second transformateur dont le primaire est contrôlé par un second transistor, les périodes de conduction des deux transistors étant alternées, de façon à délivrer au secondaire un courant double. D'autres caractéristiques ressortent de la description qui suit faite avec référence aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est un schéma de principe d'un dispositif électrique de charge et/ou d'assistance au démarrage pour véhicule automobile, selon l'invention - la figure 2 est un schéma simplifié des formes d'onde théoriques du dispositif de la figure 1, - la figure 3 est un schéma de principe d'un dispositif électrique de charge et/ou d'assistance au démarrage pour véhicule automobile, délivrant un courant deux fois plus important que le dispositif de la figure 1. Sur la figure 1, un transformateur 1 a son primaire contrôlé par un transistor 3, et il alimente au secondaire une batterie 2 par l'intermédiaire d'une diode 4. Le primaire du transformateur 1 est alimenté en courant redressé par le pont de diodes 5, à partir du réseau (220 V, 50 Hz). Entre le pont de diodes 5 et le transformateur 1 est prévu un condensateur 6. En parallèle sur la batterie 2 est disposé un démarreur 7 susceptible d'être mis en circuit par un interrupteur 8 commandé par la clé de contact du véhicule. Le pont de diodes 5 assure le redressement des deux alternances de la tension alternative du réseau d'alimentation. Le condensateur 6 n'a pas pour rôle de filtrer la tension redressée pour la lisser. En effet, pour assurer cette fonction de lissage en basse fréquence, il faudrait un condensateur de grandes dimensions. Au contraire, le condensateur 6 est de très petites dimensions et il ne joue un rôle qu'en haute fréquence. La tension redressée par le pont n'est pratiquement pas affectée par le condensateur 6, si ce n'est aux points de rebroussement entre deux arches de la courbe représentative de la tension, qui sont remplacés par des arcs de courbe ne passant pas par le zéro. De ce fait, le transformateur 1 est alimenté par une tension ondulée à basse fréquence, pratiquement toujours positive dans l'exemple décrit. Le transistor 3 assure le hachage de la tension d'alimentation du primaire du transformateur 1, à une haute fréquence, de l'ordre de 40 KHz. Pendant la période de conduction du transistor 3, le courant dans le primaire du transformateur 1 augmente linéairement. Pour une durée de conduction fixée du transistor 3, le courant atteint une valeur proportionnelle à la valeur instantanée de la tension d'alimentation du primaire du transformateur 1. Pendant la phase de conduction du transistor 3, aucun courant ne passe dans le secondaire du fait du sens respectif des enroulements primaire et secondaire et de la présence de la diode 4. Lorsque le transistor j est bloqué, un courant circule au secondaire du transformateur et recharge la batterie 2. Cette technique de charge par accumulation à haute fréquence est connue sous le nom de "fly-back". La durée de conduction du transistor 3 est pratiquement constante sur la durée d'une période du réseau d'alimentation. La fréquence de commande du transistor 3 est très élevée (40 KHz) devant la fréquence du réseau (50 Hz). Sur une période de hachage, la tension d'alimentation du primaire du transformateur 1 ne varie pratiquement pas, et le courant dans le primaire atteint une valeur proportionnelle à la tension d'alimentation du primaire. Le courant moyen absorbé par le primaire du transformateur 1 évolue donc proportionnellement à la tension redressée d'alimentation du primalre. Le courant prélevé sur le réseau est donc sinusoïdal, à la fréquence du réseau, et en phase avec le réseau. Le condensateur 6 absorbe les composantes haute fréquence, à la fréquence de hachage. Le courant prélevé sur le réseau ne contient donc qu'un très faible taux d'harmoniques haute fréquence, compatible avec les exigences réglementaires. La figure 2 représente, sans respecter l'échelle des temps pour la clarté du dessin, les formes d'onde au primaire du transformateur 1. Une arche de la tension alternative redressée est représentée en 9, une impulsion triangulaire de courant en 10, évoluant de façon proportionnelle à la tension 9. La courbe 11 représente l'allure de la valeur moyenne du courant dans le primaire du transformateur 1, qui est proche d'une arche de sinusoïde. La figure 3 représente schématiquement le principe d'un chargeur - démarreur à courant d'entrée sinusoïdal délivrant un courant double de celui du chargeur - démarreur de la figure l. Par rapport au schéma de la figure 1, un second transformateur 12, dont le primaire est contrôlé par un second transistor 13 et dont le secondaire est contrôlé par une seconde diode 14, est monté en parallèle sur le transformateur 1. Les commandes des transistors 3 et 13 sont alternées, de sorte que lorsque l'un des transistors est conducteur, l'autre est bloqué. De cette manière, les courants contrôlés par les transistors 3 et 13 sont sensiblement égaux et la puissance délivrée au secondaire est doublée par rapport au schéma de la figure 1. Du fait de l'alternance de fonctionnement des transistors 3 et 13, la haute fréquence vue par le condensateur 6 est le double de celle vue par chacun des transistors 3 et 13. Le condensateur 6 assure ainsi d'autant mieux son rôle de filtrage des hautes fréquences. Le chargeur - démarreur selon l'invention se distingue des appareils classiques qui utilisent un gros condensateur pour filtrer la basse fréquence redressée de façon à obtenir une tension d'alimentation sensiblement constante. Selon l'invention, la basse fréquence redressée n'est pratiquement pas filtrée et le transformateur est alimenté en tension d'allure pratiquement sinusoïdale. Le hachage de cette tension au primaire du transformateur et la faible valeur du condensateur 6 qui assure un filtrage des hautes fréquences, assurent la compatibilité électromagnétique du chargeur - démarreur aux exigences réglementaires concernant les perturbations électromagnétiques renvoyées sur le réseau. Entre autres avantages, le chargeur - démarreur selon l'invention assure une adaptation automatique à la charge et une limitation de la tension au secondaire. il assure ainsi un fort courant en début de charge de batterie et une régulation du courant en fin de charge ; il peut rester branché aux bornes de la batterie à charger, sans risque de détérioration de la batterie. Par ailleurs, la tension au secondaire étant limitée, à 15 V par exemple, il n'y a pas de risque de surtension pour l'électronique de bord. A titre d'exemple, un chargeur - démarreur selon l'invention, alimenté par le réseau à 220 V et 50 Hz délivre au secondaire une tension maximale de 15 V et un courant maximal de 20 A en chargeur de batterie et de 150 A en démarreur. De préférence, le condensateur 6 est un condensateur à film, qui a de bonnes caractéristiques à hautes fréquences. REVENDICATIONS 1. Dispositif de charge et/ou d'assistance au démarrage pour véhicule automobile, alimenté à partir du réseau par un pont redresseur à deux alternances, comportant un transformateur dont le secondaire est relié à la batterie à charger et/ou au démarreur, caractérisé en ce que - le primaire du transformateur (1) est alimenté par la tension alternative redressée par le pont redresseur (5) sans filtrage des basses fréquences, - le primaire du transformateur (1) est sous le contrôle d'un transistor (3) fonctionnant en hacheur à haute fréquence, et - entre le pont redresseur (5) et le primaire du transformateur (l) est disposé un condensateur (6) de filtrage des hautes fréquences, de façon à ne pas renvoyer de perturbations électromagnétiques sur le réseau. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la durée de conduction du transistor (3) contrôlant le primaire du transformateur (1) est sensiblement constante, de sorte que le courant moyen prélevé sur le réseau est sensiblement sinusoïdal et en phase avec la tension du réseau. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que, en parallèle sur le transformateur (1), est monté un second transformateur (12) dont le primaire est contrôlé par un second transistor (13), les périodes de conduction des deux transistors (3, 13) étant alternées, de façon à délivrer au secondaire un courant double.