Brevet FR2752650A1 — publié le 19980227

DISPOSITIF DE PROTECTION POUR LES CHARGEURS DE BATTERIE La présente invention concerne les chargeurs pour batterie au plomb. Les normes exigent que ces chargeurs, lors d'un court-circuit en sortie ou d'une inversion de polarité de la batterie ne présentent pas de risques pour la sécurité de l'utilisateur. Cette fonction de protection est en général assurée par un fusible ou un disjoncteur thermique. Dans les appareils connus, le seuil de déclenchement, comme le temps de réaction, sont déterminés avec des tolérances tres larges et varient avec la température ambiante ce qui nuit a leur rapidité de réaction, c'est-à-dire à leur sécurité. Le but de l'invention est de fournir un dispositif de protection contre les courts-circuits ou les inversons de pol arité de la batterie qui ne présente pas ces inconvenients. La presente invention a pour objet un dispositif de protection pour chargeur de batterie, contre les défauts en sortie et notamment contre les courts-circuits en sortie de chargeur, etfou les inversions de polarite de la batterie, le chargeur de batterie comportant un circuit bifilaire a deux bornes de sortie pour la charge- de la batterie, caractérisé en ce qu'il comporte - au moins un organe de contrôle de la conduction du circuit de charge de la batterie, et - entre les bornes de sortie du chargeur, un détecteur, sensible a la tension de la batterie, et susceptible, en l'absence de défaut en sortie du chargeur, de delivrer un courant pour commander la fermeture du circuit de charge de la batterie par ledit organe de contrôle. Selon vautres caractéristiques - le détecteur présente deux entrées reliées respectivement aux deux sorties du chargeur de batterie, et une sortie reliée à une électrode de commande de l'organe de ontrôle de la conduction du circuit de charge de la batterie; - le détecteur comprend un transistor pnp monté en série avec une résistance et une diode, entre d'une part la sortie positive du chargeur et d'autre part l'électrode de de commande de i organe de contrôle commandé; - la base du transistor pnp est reliée dune part, par i s'intermédiaire d'une diode Zener, au point commun à la résistance et ta la diode, d'autre part, par l'intermédiaire d'une resistance, a la sortie négative du chargeur; - organe de contrôle est un composant semiconducteur commandé; - le composant semi-conducteur commandé est un thyristor dont l'électrode de commande est la gâchette; - le composant semi-conducteur commande est un transistor MOS dont l' l'électrode de commande est la porte, une résistance entant disposée entre la source e t la porte dudit transistor; - le composant semi-conducteur commande est un transistor bipolaire dont l'électrode de commande est la base; - organe de contrôle est le contact d'un relais électromécanique, la bobine dudit relais étant alimentée entre les bornes de sortie du chargeur par l'intermédiaire d'une diode. D'autres caractéristiques ressortent de la description qui suit faite avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 présente un mode de réalisation d'un dispositif de protection de chargeur de batterie suivant l'état de l'art. La figure 2 présente un autre mode de réalisation d'un dispositif de protection d'un chargeur de batterie suivant l'état de l'art. La figure 3 présente, de maniere simplifiée, un mode de réalisation d'un dispositif de protection de chargeur de batterie sel on l'invention. La figure 4 présente, de maniere simplifiee,. un second mode de réalisation d'un dispositif de protection de chargeur de batterie sel on l'invention. La figure 5 présente, de manière simplifiee, un troisième mode de réalisation d'un dispositif de protection de chargeur de batterie selon l'invention. La figure 6 présente, de manière simplifiée, un quatrieme mode de réalisation d'un dispositif de protection de chargeur de batterie selon l'invention. La figure 7 présente un cinquième mode de réalisation d'un dispositi-f de protection de chargeur de batterie selon l'invention. La figure 8 présente un mode de réalisation. d'un détecteur de défaut pour la réalisation d'un dispositif de protection de chargeur selo-n linvention.. La figure 1 présente le schéma electri-que d'un chargeur de batterie, avec une protection par disjoncteur thermique, selon l'état de V art. La tension alternative du secteur est appliquée au primaire d'un transformateur 1. La tension alternative presente au secondaire dudit transformateur 1 est redressee par un pont de diodes 2. Ce pont de diodes 2 délivre un courant de charge d une batterie 3 connectez de maniere connue aux sorties 4 et 5 du chargeur de batterie. La borne positive de la batterie 3 est reliée a la sortie- 4. Entre le pont de diodes 2 et la sortie 4 se trouve un disjoncteur thermique 6. Si le courant débité par le chargeur dépasse l.e calibre du disjoncteur 6, il provoque un échauffement suffisant pour obtenir l'ouverture du disjoncteur 6 et assurer i-a protection de l'utilisateur. Si l'utilisature provoque un court-circuit entre les sorties 4 et 5 ou relie la borne positive de la batterie 3 b la sortie 5, et la borne negative de la batterie 3 a la sortie 4, un courant anormal, supérieur au courant normal de fonctionnement du chargeur va traverser 7e disjoncteur 6. Suivant la valeur de ce courant anormal par rapport au calibre du disjoncteur thermique 6, le déclenchement du disjoncteur 6 interviendra plus ou moins rapidement. Le rearmement du disjoncteur 6, qu'il soit automatique ou m a n u e i , fait démarrer u n nouveau processus de protection tant que le défaut n'a pas été éliminé. La figure 2 présente le schéma électrique d'un chargeur de batterie avec une protection par fusible 7 selon l'état de l'art. Si l'utilisateur provoque un court-circuit entre les sorties 4 et 5 ou relie la borne positive de la batterie 3 a la sortie 5, et la borne négative de la batterie 3 a la sortie 4, un courant anormal, superieur au courant nornial du chargeur v a traverser le fusible 7 entraînant sa fusion et la protection de l'utilisateur. Dans ce cas, le seul réarmement possîb-le implique la disponibilité d'un autre fusible pour remplacer le précédent. Si le défaut n'a pas été éli-miné, le processus de protection recommence. La figure 3 présente un chargeur de batterie avec un dispositif de protection selon l'invention. Un detecteur 8, muni de deux entrées 9 et 10 respectivement reliées aux sorties 4 et 5 du chargeur, délivre, par l'intermédiaire d'une sortie 11, un courant d la gâchette 12 d'un thyristor 13 placé dans le circuit de charge de la batterie 3. Une batterie 3, ayant sa borne positive reliée a la sortie 4 et sa borne négative reliée a sa sortie 5, même largement déchargée, présente toujours une tension résiduelle positive suffisante pour ai i mente r le détecteur 8 par l'intermédiaire des entrées 9 et 10 et lui permettre de délivrer, grâce b sa sortie 11, un courant à la gâchette 12 du thyristor 13, ce qui a pour effet de ren-dre conducteur l-edit thyristor 13. La batterie peut alors se chargeur. Si l'utilisateur place les sorties 4 et 5 en court-circuit, les entrées 9 et 10 du détecteur 8 sont aussi court-circuitées. Le détecteur 8 ne reçoit plus d'alimentation électrique. I1 ne délivre plus d-e courant par sa sortie 11 a la gâchette du thyristor 13, qui reste non conducteur, empêchant tou.t passage de courant anormal a travers le transformateur 1 et le pont de diodes 12. La protection de l'utilisateur est instantanée et se maintient tant que le court-circuit entre les bornes de sortie 4 et 5 persiste. Le réarmement se fa i t automatiquement a la disparition du court-circuit. Si l'utilisateur relie le e pôle positi-f de la batterie a la sortie 5 et le pôle négatif à la sortie 4, le détecteur 8 reçoit, par l'intermédiaire de ses entrées 9 et 10 une alimentati-on négative qui empêche sa sortie 11 de délivrer un courant a la gâchette 12 du thyristor 13. Le thyristor 13 reste bloque tant qu.e persiste 1 V l'inversion de batterie, empêchant tout passage de courant anormal a travers le transformateur 1 et le pont de diodes 2. Le réarmement se fait automatiquement å la disparition de l'inversion de batterie. La figure 4 présente un autre mode de réalisation d'un dispositif de protection selon linvention. Pour simplifier la figure, le transformateur et le pont de diodes ne sont plus représentes. En fonctionnement normal, la sortie 11 du détecteur 8 délivre un courant qui traverse une résistance 15. La tension aux bornes d-e la résistance 15 polarise positivement par rapport a la source, l'électrode de commande d'un transistor MOS 14 en le rendant conducteur, ce qui auto ri se le fonctionnement du chargeur. En cas de défaut en sortie, court-circuî-t entre les bornes de sortie 4 et 5 ou inversion de batterie, la sortie 11 ne délivre pas de courant. Le transistor MOS 14 est bloqué tant que le defau.t persiste, ce qui assure la protection de l'utilisateur. La figure 5 présente un autre mode de réalisation d'un dispositif de protecti-on selon l'invention. Pour simplifier la figure, le transformateur et le pont de diode ne sont plus représentés. En fonctionnement normal, la sortie 11 du détecteur 8 délivre un courant a la base du transi-stor bipolaire 16, ce qui le rend conducteur et autorise le fonctionnement du chargeur. En cas de défaut en sortie, la sortie 11 ne délivre aucun courant a la base du transistor 16, qui est bloqué, ce qui assure la protection de l'utilisateur. La figure 6 présente un autre mode de réalisation d'un dispositif de protection selon l'invention. Le secondaire du transformateur 1 alimente un pont de redresssment forme de deux thyristors 17 et 18 et deux diodes 19 et 20. En fonctionnement normal, le detecteur 8 délivre sur sa sortie Il, fun courant aiguillé grâce aux diodes 21 et 22 sur les gâchettes des thyristors 17 et 18 qui sont alternativement conducteurs suivant le signe de la tension presente au secondaire du transformateur 1 : le chargeur fonctionne. En cas de défaut sur la sortie du chargeur, aucun courant n'est délivre par la sortie 11 du détecteur 8. Les thyristors 17 et 18 sont bloqués, ce qui assure la protection de l'utilisateur. La figure 7 présente un mode de réalisation d'un dispositif de protection selon l'invention utilisant un relais électromécanique 23. En fonctionnement normal la batterie 3 reliée aux sorties 4 et 5 du chargeur alimente la bobine 24. du relais 23 par l'intermédiaire d'une diode 25 alors passante. Le contact 26 du relais 23 se ferme, ce qui autorise le passage du courant de charge vers la batterie. En fonctionnement anarmal, court-circuit entre les bornes 4 et 5 ou inversion de la batterie 3, aucun courant ne peut traverser la bobine 24 du relais 23. Le contact 26 reste ouvert, ce qui assure la protection de l'utilisateur tant que le défaut persiste. Le réarmement s e fait automatiquement lors de la disparition du court-circuit ou de l'inversion de batterie. La figure 8 presente un mode de réalisation du détecteur 8. Pour la simplicité du sc-héma, on a uniquement representé la batterie 3, connectée aux sorties 4 et 5 du chargeur et le détecteur 8 muni de ses entrées 9 et 10 et de sa sortie 11 pilotant par exemple la gâchette 12 d'un thyristor 13. Une diode 25 est reliee par son anode à la sortie 9 et alimente par sa cathode une source de courant constituée d'un transistor pnp 27 en série avec une résistance 28. Une diode Zener 29 est montée entre la base du transistor 27 et le point commun a la diode 25 et a la resistance 28. Une résistance 30 est montée entre 7a base du transistor 27 et l'entrée 10 du detecteur 8. Lorsque la batterie 3 a sa borne positive reliée a la sortie 4 du chargeur et sa borne négative reliee a la sorti-e 5, la source de courant est normalement polarisé, et la diode 25 est passante puisqu'une tension positive existe entre les entrées 9 et 10. Le collecteur du transistor 27 délivre alors à la sortie 11 le courant de gâchette nécessaire pour rendre conducteur le thyristor 13. Si un court-circuit existe entre les sorties 4 et 5 ou si la batterie 3 est inversée, la presence de la d-iode 25 dans le détecteur 8 impose une polarisation nulle a la source de courant. Le collecteur du transistor 27 ne délivre aucun courant vers la sortie 11 et la gâchette 12. Le thyristor 13 n'est pas conducteur. La protection de l'utilisateur est assuree tant que le défaut persiste. Le système se rearme automatiquement a la disparition du defaut. Le detecteur 8 est sensible à la polarité de la batterie 3 et ne peut autoriser la charge de la batterie que si la batterie est correctement m-ontée, avec sa borne positive reliée a la sortie 4 du chargeur et sa borne négative reliée a la sortie 5. Lorsque la batterie est correctement montée et qu'il nty a pas de court-circuit entre les sorties 4 et 5 du chargeur, cest-à-dire en T'absence de défau.t en sortie, le détecteur 8 délivre un courant de sortie a l'électrode de commande du- semi-conducteur commandé (13, 14, 16, 17, 18) de façon à fermer le circuit de charge bifilaire et a assurer la charge de la batterie. REVENDICATIONS 1. - Dispositif de protection pour chargeur de batterie, contre les défauts en sorti-e et notamment contre les courts-circuits en sortie de chargeur, etSou les inversions de polarité de la batterie, le chargeur de batterie comportant un circuit bifilaire a deux bornes de sortie (4, 5) pour la charge de la batterie, caractérisé en ce qu'il comporte - au moins un organe de contrôle de la conduction du circuit de charge de la batterie, et - entre les bornes de sortie (4, 5) du chargeur, un détecteur (8), sensi-bi e å la tension de la batterie (3), et susceptible, en l'absence d-e défaut en sortie du chargeur, de delivrer un courant pour commander la fermeture du circuit de charge de la batterie par ledit organe de contrôle. 2. - Dispositif selon la a revendication 1,. caractérisé en ce que le e détecteur (8) presen-te deux entrées (9, 10) reliées respectivement aux deux sorties (4, 5) du chargeur de batterie, et une sortie (11) reliee a une électrode de commande de l'organe de centrale de la a conduction du circuit de charge de la batterie (3). 3, - Dispositif selon la revendication 2, caracterise en ce que le detecteur (8) comprend un transistor pnp (27) monté en série avec une résistance (28) et une diode (25), entre d'une part la sortie positive (4) du chargeur et autre part i électrode d-e commande de l'organe de contrôle commande (13, 14, 16, 17, 18). 4. - Dispositif selon la revend-i-cation- 3, caractérisé en ce que la base du transistor pnp (27) est reliée d'une part, par l'intermédiaire d'une diode Zener (29), au point commun à la resistance (28) et à la diode (25), d'autre part, par lintermedi-aire d'une résistance (30), à la sortie négative (5) du chargeur 5. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de contrôle est un composant semi-conducteur commandé (13, 14, 16, 17, 18). 6. - Dispositif selon la revendicati-on- 5, caractérisé en ce que le composant semi-conducteur commande est un thyristor (13, 17, 18) d-ont l'électrode de commande est la gâchette. 7. - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le composant semi-conducteur commandé est un transistor MOS (14) dont l'électrode de commande est la porte, une résistance (15) étant disposée entre la source et la porte d-ud-i-t transistor (14). 8. - Dispositif selon la revendî-c-ati-on 5, caractérisé en ce que le composant semi-conducteur commande est un transistor bipolaire (16) dont l'électrode de commande est la base. 9. - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que i 'organe de contrôle est le contact d'un relais electromecanique (23), la bobine (24) dudit relais (23) tant al.imentee entre les bornes de sortie (4, 5) du chargeur par l'intermédiaire d'un.e diode (25).