Brevet FR2747854A1 — publié le 19971024

Circuit de commande de tension pour la charge d'une batterie d'automobile La présente invention concerne un circuit de commande de tension de charge de batterie pour automobiles. Un circuit de commande de tension de charge de batterie est normalement prévu entre la batterie embarquée et un ACG (générateur de courant alternatif) pour automobiles, actionné en association avec un moteur à combustion interne et différents éléments de l'équipement embarqué sont alimentés électriquement par la batterie et/ou par l'alternateur (ou ACG). Typiquement, il est nécessaire d'être en mesure de continuer le fonctionnement du véhicule, meme lorsque la batterie est totalement déchargée ou déconnectée pour une raison quelconque. Le circuit représenté sur la figure 4 est connu comme étant un circuit de commande de tension de charge de batterie classique pour des motocyclettes, incorporé à titre de disposition s'opposant à une déconnexion de la batterie. Dans le circuit de la figure 4, un ÀCG 1 est adapté pour être actionné par un moteur à combustion interne, qui n'est pas représenté sur le dessin, et la borne de sortie de tension de L'ACE 1 est connectée à une borne de charge CH d'un circuit de commande de tension de charge de batterie 12. Une borne de batterie BT, servant de borne de sortie de tension pour le circuit de commande de tension de charge de batterie 12, est connectée à un relia s de clignotant 3, une lampe de feu de stop SL e t un circuit de commarde d'allumage C qui son: donnés à titre d' exemples d'équipements embarqués, ainsi que connectés à une batterie 4. Le relais de clignotant 3 est connecté aux lampes de clignotant droite et gauche L L et RL, et l'une quelconque des lampes de clignotant sélectionnée par un interrupteur sélecteur SW1 peut être al lumee de façon intermittente. La lampe de feu stop SL est également allumée de façon sélective par la fermeture d'un interrupteur Spi2. Le circuit de commande de tension de charge de batterie 12 comprend un thyristor SCR connecté entre les deux bornes CH et BT. Le noeud existant entre la borne de charge CH et une anode du thyristor SCR est relié à la masse via une résistance R1, une diode D1 et un transistor Q1 qui sont branchés en série. Le noeud existant entre la résistance R1 et la diode D1 est connecté à une gâchette du thyristor SCR, via une diode D2 à connexion normale, et la gâchette est également connectée à la cathode du thyristor SCR et à la borne de batterie BT, par l'intermédiaire d'une résistance R2. Le noeud, existant entre la cathode du thyristor SCR et la borne de batterie BT, est relié à la masse via une diode D3 branchée normalement, une résistance R3 et un condensateur C1 branché en série dans cet ordre. Le noeud existant entre la diode D3 et la résistance R3 est connecté à la base du transistor Q1 via une diode Zener ZD2. Dans ce circuit de commande de tension de charge de batterie 12, présentant la structure décrite ci-dessus, dans les conditions normales, dans lesquelles la batterie 4 est chargée électriquement, cette batterie est chargée par la composante demi-onde positive de la tension apparaissant au niveau de la borne BT. Lorsque la tension de batterie devient supérieure à la tension de seuil de la diode Zener ZD2, le transistor Q1 est mis en service, pour bloquer le courant de gâchette ou couper la tension à la gâchette du thyristor, de manière à empêcher la mise en service du thyristor SCR et, de cette manière, à éviter la surcharge de la batterie. A présent, en référence à la figure 5, une situation est considéree dans laquelle la batterie 4 est sujet à une perturbation, déconnectée ou se trouve autrement dans l'impossibilité de fournir pratiquement une tension électrique. Lorsque la batterie est débranchée, le condensateur C1 est chargé par la composante demi-onde positive de la tension qui est appliquée par L'ACE 1 à la borne de batterie BT et, dès que la tension au niveau du condensateur C1 dépasse la tension de seuil de la diode Zener ZD2, le transistor Q1 est mis en service. Ceci, à son tour provoque la mise hors service du thyristor SCR et de la tension au condensateur C1, ce qui la fait chuter au fur et à mesure de l'écoulement du temps. Cette durée de l'état hors service du transistor Q1 est déterminée par la constante de temps, définie par le condensateur C1 et la résistance R3, et la forme d'onde de la tension au niveau de la borne de batterie BT est donnée, par exemple comme représenté dans le deuxième diagramme du haut de la figure 5. En d'autres termes, pendant le moment auquel le transistor Q1 est en service, le thyristor SCR reste hors service, même lorsqu'une tension positive est produite au niveau de la borne de charge CH et aucune tension n'est produite au niveau de la borne de batterie BT. Ainsi la tension qu'on a au niveau de la borne de batterie BT est régulée de manière à ne pas augmenter au-delà d'un certain niveau prédéterminé et la surcharge de la batterie 4 peut être évitée. Cependant, lorsque l'une des lampes de clignotant LL et RL est mise en service, la batterie étant déconnectée, il se fait qu'il peut se développer une tension négative au niveau de la borne de batterie BT, comme représenté dans le troisième diagramme en partant du haut de la figure 5, suite i t e à l'inductance se manifestant dans le relais de clignotant 3. Par conséquent, même lorsque le transistor Q1 est mis en service et que le noeud A est à l'état relié à la masse, la borne de cathode du thyristor SCR peut devenir négative et un courant électrique peut passer dans la cathode du thyristor SCR via la résistance R1 et la diode D2. Par conséquent, la mise en service du thyristor SCR ne peut être empêchée, et une forme d'onde positive peut apparaître au niveau de la borne de batterie BT à chaque cycle, si bien que la tension au niveau de la borne de batterie BT n'est pas contrôlée et la charge qui est connectée à la borne de batterie BT peut être sujette à une tension excessivement élevée. Le circuit de commande de tension de charge de batterie classique peut fonctionner de façon satisfaisante lorsqu'une batterie, en état fonctionnel correct, est connecté à la borne de batterie. Même lorsqu'une charge inductive est connectée à la borne de sortie du circuit de commande, tant que la batterie est connectée et qu'elle est fonctionnelle, elle peut absorber la tension négative résultant de la mise en service et hors service de la charge inductive. Cependant, lorsqu'une charge inductive est connectée sur la borne de sortie du circuit de commande et que la batterie est absente, la tension négative que l'on a au niveau de l'extrémité de sortie du circuit de commande peut empêcher qu'une action de commande correcte se déroule de la part du circuit de commande et faire que la tension élevée résultante, pouvant être produite dans le circuit, puisse mener à des conséquences indésirables, telles qu'il faille utiliser des composants relativement couteux, en mesure de résister aux tensions élevées, et à l'application de tensions de valeurs élevées indésirables sur un équipement embarqué. Au vu de ces problèmes de l'art antérieur, un objet principal de la présente invention est de proposer un circuit de commande de tension de charge de batterie pouvant empêcher toute tension excessivement élevée de se développer, même lorsque la batterie est déconnectée. Un deuxième objet de la présente invention est de proposer un circuit de commande de tension de charge de batterie pour automobiles pouvant se maintenir en fonctionnement satisfaisant, même lorsque la charge comprend une composante inductive. Un troisième objet de la présente invention consiste à prévoir un circuit de commande de tension de charge de batterie pour automobiles qui soit économique à fabriquer et fiable en utilisation dans toutes les conditions. Selon la présente invention, ces objets ainsi que d'autres peuvent être atteints en prévoyant un circuit de commande de tension de charge de batterie pour automobiles comprenant : une borne de charge, connectée à une borne de sortie d'un générateur de courant alternatif ; une borne de batterie, adaptée pour être connectée à une batterie et à une charge ; un thyristor, branché en série entre la borne de charge et la borne de batterie ; et un moyen d'empêchement de surtension de batterie, destiné à empêcher la mise en service du thyristor afin d'éviter tout développement d'une surtension au niveau de la borne de batterie lorsqu'une tension détectée à la borne de batterie est de valeur supérieure à un niveau de seuil ; et un moyen de commande de courant de gâchette, connecté entre la borne de charge et la gâchette du thyristor, afin d'empêcher tout courant électrique de s'écouler dans la gâchette lorsque le moyen d'empêchement de surtension est en action et qu'une tension négative est détectée au niveau de la borne de batterie. La borne de batterie peut avoir une tension négative, par exemple lorsqu'une charge ayant une composante inductive est mise en service et hors service, la batterie étant déconnectée ou la batterie étant totalement déchargée. La tension négative se produisant à partir de la charge peut par conséquent être appliquée à la borne de batterie. Le moyen d'empêchement de surtension de batterie, prévu pour empêcher de façon sélective la mise en service du thyristor, peut être mis en oeuvre de toute façon appropriée, maintenant constante la tension au niveau de la borne de batterie, par une mise en service et hors service du thyristor selon un positionnement temporel approprié. Typiquement, le moyen d'empêchement de surtension de batterie comprend un élément de commutation, tel qu'un transistor, adapté pour annuler sélectivement la tension à la gâchette du thyristor lorsqu'il est activé, et un circuit cadenceur, tel qu'un circuit à constant de temps de type CR, maintenant l'élément de commutation activé pendant une période de temps prescrite lorsqu'une tension détectée au niveau de la borne de batterie est supérieure à un niveau de seuil.. Pour déterminer de façon précise la tension négative admissible au niveau de la borne de batterie, le moyen de commande de courant de gâchette est constitué d'une diode Zener connectée entre la gâchette du thyristor et l'élément de commutation, afin de permettre à la tension de la gâchette d'être coupée par l'élément de commutation, même lorsqu'une certaine tension négative est produite au niveau de la borne de batterie. En variante on peut utiliser une résistance ou bien un groupe de diodes au 1 ieu d' utiliser une diode Zener. L'invention va être décrite à présent ci-après en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est un schéma de circuit montrant la partie essentielle d'un circuit de commande de tension de charge pour automobiles selon la présente invention la figure 2 représente des diagrammes montrant différentes formes d'ondes selon la présente invention la figure 3(a) est une vue analogue à la figure 1, montrant un deuxième mode de réalisation de la présente invention la figure 3(b) est une vue analogue à la figure 1, montrant un troisième mode de réalisation de la présente invention la figure 4 est un schema de circuit d'une partie essentielle d'un circuit de commande de tension de charge pour automobiles classique la figure 5 illustre des diagrammes, montrant différentes formes d'ondes selon l'art antérieur. La figure 1 représente un circuit de commande de tension de charge pour automobiles 2 auquel la présente invention est appliquée, et les parties, correspondant à celles de l'art antérieur, décrites ci-dessus, sont désignées par des numéros de références identiques. Le circuit de la figure 1 comprend une diode Zener ZD1, destinée à réguler le courant de gâchette et connectée entre le noeud A que l'on a entre la résistance R1 et la diode D1 et la cathode de la diode D2, à titre de moyen de commande de courant de courant de gâchette, pour réguler la tension de l'anode du thyristor SCR par rapport à la cathode. Si la batterie 4 est déconnectée du circuit de la figure 1, le transistor Q1 répète des mises en service et hors service suivant un intervalle de temps régulier, qui dépend de la constante de temps définie par la capacité du condensateur C1 et de la valeur ohmique de la résistance Ri, de la même manière que pour l'art antérieur. D e façon analogue à l'art antérieur, lorsque la tension au niveau de la borne de batterie BT dépasse la tension de seuil de la diode Zener ZD2, le transistor Q1 se met en service et ceci empêche le courant de gâchette du thyristor SCR de mettre en service le thyristor SCR. Egalement, en déterminant de manière appropriée la durée de l'état en service du transistor Q1 par la constante de temps CR, la tension positive venant de l'alternateur ACG 1 est empêchée d'être fournie à la borne de batterie BT à chaque cycle, mais avec des interruptions périodiques et l'augmentation de la tension au niveau de la borne de batterie BT peut être régulée de façon appropriée. Le moyen d'empêchement de surtension de batterie basé sur 1' empêchement de la mise en service du thyristor SCR est ainsi formé. Dans ce mode de réalisation la valeur de seuil négative (-Vz), qui est déterminée par la tension Zener Vz de la diode Zener ZD1 utilisée pour la commande de courant de gâchette est sélectionnée de manière à être supérieure à la tension négative (-Vf), apparaissant lorsque le relais de clignotant 3, ou une autre charge inductive, est actionnée avec la batterie déconnectée, comme indiqué par le deuxième diagramme en partant du haut sur la figure 2. Par conséquent, lorsque la tension négative résultant du fonctionnement du relais de clignotant 3 est produite, l'anode du thyristor SCR est à une tension supérieure à la tension de cathode, mais le courant, qui autrement passerait dans la gâchette, est bloqué par la diode ZD1 de commande de courant de gâchette. Il en résulte qu'il nty a pas de courant de gâchette et que le thyristor SCR devient inapte à passer en service à chaque cycle, comme représenté dans le quatrième diagramme en partant du haut de la figure 2. En d'autres termes, le thyristor SCR se met en service selon une fréquence réduite et la tension que l'on a au niveau de la borne de batterie BT peut être commandée de la façon souhaitée. La tension que 1 'on a au noeud A par rapport à la cathode du thyristor SCR change comme indiqué par le diagramme du bas de la figure 2. Le thyristor SCR passe en service (s'il s'agit du quatrième diagramme en partant du haut de la figure 2), lorsque la tension que l'on a au noeud A dépasse une valeur de seuil Vth donnée comme étant la somme de la tension Zener VZ de la diode Zener ZD1, de la chute de tension VD au passage de la diode D2 et de la tension de cathode de gâchette VGK. Par conséquent, si la diode Zener ZD1 de commande du courant de gâchette était absente, la valeur de seuil serait inférieure d'une valeur correspondante et, chaque fois que la tension au noeud A aurait monté à un niveau positif, le thyristor SCR passerait en service, si bien que la tension au niveau de la batterie pourrait augmenter de façon incontrôlable. Selon la présente invention, du fait que la présence de la tension Zener VZ venant de la diode Zener ZD1 fournit une contribution à la valeur de seuil Vth, l'augmentation que l'on a dans la tension au noeud A impute de façon imputable à la mise en service du thyristor Q1, n'est pas suffisante pour provoquer la mise en service du thyristor SCR. La diode Zener ZD1 de commande de courant de gâchette est utilisée comme moyen de commande de courant de gâchette dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, mais le moyen de commande du courant de gâchette n'est pas limité à une diode Zener. Par exemple, comme représenté sur la figure 3(1), une résistance R4 peut être utilisée au lieu d'une diode Zener ZD1. Dans ce cas, la résistance R4 est appropriée pour avoir une valeur résistive relativement grande, par exemple de 10 kQ, lorsque la valeur résistive de la résistance R2 est de 2 kQ. Il est possible d' utiliser un groupe de diode D n branchée en série au lieu d'utiliser t i 1 i s e r une diode Zener comme représenté sur la figure 3(b). Les modes de réalisation illustrés sur la figure 3 peuvent obtenir des résultats analogues à ceux du mode de réalisation il lustré sur la figure 1. Ainsi, selon la présente invention même lorsqu'une tension négative est produite au niveau de la borne de batterie, du fait de la mise en service et hors service d'une charge inductive telle qu'un relais de clignotant, la batterie étant déconnectée, ou la batterie étant totalement déchargée permettant à un courant de gâchette d'être fourni à la gâchette du thyristor, en prévoyant un moyen de commande de courant de gâchette, de préférence constituée d'une diode Zener adaptée pour produire une tension supérieure à la différence de tension qui est produite entre la cathode et l'anode du thyristor du fait de la tension négative, mentionnée ci-dessus, qu'il y a entre la borne de charge et la gâchette, il devient possible d'empêcher le courant de gâchette d'être en réalité fourni à la gâchette du thyristor. Il est ainsi possible de mettre en oeuvre un circuit de commande de tension de charge de batterie avantageux, la batterie étant connectée ou la batterie étant déconnectée, et d'empêcher toute augmentation anormale de la tension au niveau de la borne de batterie, ceci dans toutes les conditions. Bien que le présente invention ait été décrite en termes de modes de réalisation préférés de celle-ci, il est évident à l'Homme de l'art que différents changements et modifications sont possibles, sans quitter le champ de la présente invention. REVENDICATIONS 1. - Circult de commande de tension de charge de batterie pour automobiles caractérisé en ce qu'il comporte une borne de charge (CH), connectée à une borne de sortie d'un générateur de courant alternatif une borne de batterie (BT), adaptée pour être connectée à une batterie et à une charge un thyristor (SCR), branché en série entre la borne de charge (CH) et la borne de batterie (BT) un moyen d'empêchement de surtension de batterie, destiné à empêcher la mise en service du thyristor (SCR) afin d'éviter tout développement d'une surtension au niveau de la borne de batterie (BT) lorsqu'une tension détectée à la borne de batterie (BT) est de valeur supérieure à un niveau de seuil ; et un moyen de commande de courant de gâchette, connecté entre la borne de charge (CH) et la gâchette du thyristor (SCR), afin d'empêcher tout courant électrique de s'écouler dans la gâchette lorsque le moyen d'empêchement de surtension est en action et qu'une tension négative est détectée au niveau de la borne de batterie (BT). 2. - Circuit de commande de tension de charge de batterie pour automobiles selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'empêchement de surtension batterie comprend un élément de commutation, adapté pour annuler sélectivement la tension à la gâchette du thyristor (SCR) lorsqu'il est activé, et un circuit cadenceur, maintenant l'élément de commutation activé pendant une période de temps prescrite lorsqu'une tension détectée au niveau de la borne de batterie (BT) est supérieure à un niveau de seuil. 3. - Circuit de commande de tension de charge de batterie pour automobiles selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'élément comporte un transistor (Q15. 4. - Circuit de commande de tension de charge de batterie pour automobiles selon la revendication 2 caractérisé en ce que le circuit cadenceur comprend un circuit de type CR à constante de temps. 5. - Circuit de commande de tension de charge de batterie pour automobiles selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de commande de courant de gâchette est constitué d'une diode Zener (ZD1), connectée entre la gâchette du thyristor (SCR) et l'élément de commutation (Q1) afin de permettre à la tension de la gâchette d'être coupée par l'élément de commutation, même lorsqu'une certaine tension négative est produite au niveau de la borne de batterie (BT). 6. - Circuit de commande de tension de charge de batterie pour automobiles selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de commande de courant de gâchette est constitué d'une résistance (R4), connectée entre la gâchette du thyristor (SCR) et l'élément de commutation (Q1), afin de permettre à la tension de la gâchette d'être coupée par l'élément de commutation, même lorsqu'une certaine tension négative est produite au niveau de la borne de batterie (BT). 7. - Circuit de commande de tension de charge de batterie pour automobiles selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moyen de commande de courant de gachette est constitué d'un groupe de diodes (Dn) connectées entre la gâchette du thyristor (SCR) et l'élément de commutation, afin de permettre à la tension de la gâchette d'être coupée par l'élément de commutation (Q1) même iorsqu' une certaine tension négative est prodite a nivea de la de la borne d e batterie (BT).