Brevet FR2882865A1 — publié le 20060908

Alimentation pour station d'émission réception d'un réseau radiotéléphonique Cette invention concerne le domaine des systèmes alimentations. L'invention concerne plus particulièrement les alimentations branchées au réseau électrique délivrant un courant alternatif et fournissant une tension continue nominale utilisée pour alimenter les stations d'émission réception, également appelées antennes relais, formant le réseau de radiotéléphonie des téléphones portables. Les stations d'émission réception en téléphonie mobile sont io également appelées, quelle que soit la génération de téléphones mobiles, stations de base et sont alimentées par des baies d'alimentation. Une station d'émission réception utilise une tension continue qui lui est fournie par une baie d'alimentation. Les baies d'alimentation sont composées de batteries, chargées par une alimentation en tension continue provenant d'un convertisseur, le convertisseur transformant la tension alternative du réseau électrique en une tension continue généralement de 48V. La structure des baies, qui comporte plusieurs batteries électriques, permet d'avoir une réserve d'énergie constituée par la charge électrique des batteries. La réserve d'énergie permet à la baie de fournir une tension continue par exemple d'environ 48V à la station d'émission réception, de façon autonome durant généralement plus de 15 minutes, en cas de coupure du réseau d'alimentation électrique. L'analyse du fonctionnement du réseau téléphonique, permet de mesurer et chiffrer une disponibilité de l'ordre de 99,5%. Les indisponibilités dues au non-fonctionnement des alimentations représentent souvent environ 10% du total des indisponibilités, soit une indisponibilité du réseau due au nonfonctionnement des alimentations des stations d'émission réception de l'ordre de 0,05%. Toutefois de telles baies d'alimentation sont des équipements électriques qui nécessitent une grande quantité de matériel, qui ont une 30 masse importante souvent supérieure à 300kg et qui nécessitent un espace disponible important. Les baies d'alimentation étant volumineuses, il est souvent nécessaire de les protéger par des travaux d'infrastructure coûteux. Les baies nécessitent de plus une maintenance fréquente en ce qui concerne les batteries. Il est connu dans l'art antérieur des systèmes de conversion d'énergie d'une tension alternative en une tension continue. II est également connu dans l'art antérieur des éléments d'analyse d'une tension. Il est d'autre part, depuis peu, connu des condensateurs capables d'accumuler une énergie électrique correspondant à une puissance disponible de quelques kilowatts, ces condensateurs étant souvent appelés supercondensateurs ou supercapacités, ou encore ultracapacités dont la possibilité de stockage est liée à l'existence d'une charge électrique à l'interface carbone/électrolyte liquide . Les baies d'alimentation actuelles disposant d'une autonomie en général supérieure à 15 minutes n'empêchent que partiellement les défaillances des stations d'émission réception, lors d'un incident sur le réseau électrique car la durée des incidents est souvent supérieure à cette autonomie, bien que leur fréquence soit très faible. L'incidence de telles défaillances sur la disponibilité du réseau de radiotéléphonie est globalement très faible alors que le dispositif prévu, comme il est précisé ci-dessus, nécessite des travaux importants, outre le fait que le matériel est lourd et coûteux à implanter. La présente invention a donc pour objet de supprimer un ou plusieurs des inconvénients de l'art antérieur en créant un ensemble permettant de réaliser une alimentation aisément manipulable par une personne, d'un poids, au plus actuellement, de l'ordre de 30kg, ne nécessitant plus de maintenance des batteries, n'entraînant toujours qu'une faible indisponibilité du réseau téléphonique tout en permettant encore de détecter une défaillance. Cet objectif est atteint grâce à une alimentation pour station 30 d'émission réception d'un réseau de radiotéléphonie comprenant au moins un convertisseur électrique de tension alternative en tension continue et une charge utilisant la tension continue nominale, caractérisée en ce que: elle comprend des supercondensateurs permettant d'accumuler et de restituer, pendant une durée prédéterminée, une énergie électrique correspondant à une puissance de plusieurs kilowatts, l'ensemble des supercondensateurs branchés en sortie du convertisseur et alimentés sous une tension continue nominale présentant une réserve totale d'énergie qui garantit l'autonomie d'une station d'émission réception pendant la durée prédéterminée en l'absence d'alimentation par le réseau d'alimentation lo électrique; - elle comporte un système de détection de baisse d'énergie en entrée du convertisseur et un système d'envoi d'informations vers un dispositif central de réception des alarmes - le système de détection de baisse d'énergie émet, dans un temps inférieur à la durée prédéterminée, au moins une alarme de défaut d'énergie par l'intermédiaire du système d'envoi d'informations vers le dispositif central de réception des alarmes. Selon une autre particularité, l'alimentation peut éventuellement émettre diverses autres alarmes par l'intermédiaire du système d'envoi 20 d'informations. Selon une autre particularité, le convertisseur électrique de tension alternative en tension continue est capable de fournir en sortie une tension continue nominale quelle que soit la tension alternative d'entrée de valeur supérieure ou égale à un seuil de fonctionnement. Selon une autre particularité, l'alarme de défaut est déclenchée lorsque la tension alternative d'entrée présente une valeur inférieure au seuil de fonctionnement de la tension alternative d'entrée du convertisseur. Selon une autre particularité, les informations émises lors du déclenchement d'une alarme de défaut contiennent l'identification de l'antenne, la localisation géographique de la baie associée à l'antenne et le type de défaut détecté. Selon une autre particularité, le système de détection de baisse d'énergie en entrée du convertisseur et le système d'envoi d'informations sont tous les deux alimentés en énergie par les supercondensateurs. Selon une autre particularité, la valeur du seuil de fonctionnement de la tension alternative d'entrée du convertisseur est de 70% de la tension d'entrée alternative nominale. Selon une autre particularité, les supercondensateurs sont reliés directement à la charge. Selon une autre particularité, les supercondensateurs sont reliés à zo un second convertisseur qui est relié à la charge. L'invention, avec ses caractéristiques et avantages, ressortira plus clairement à la lecture de la description faite en référence au dessin annexé donné à titre d'exemple non limitatif dans lequel la figure 1 représente le dispositif d'alimentation pour station d'émission réception d'un réseau radiotéléphonique. L'invention va être à présent décrite en référence à la figure 1. L'alimentation pour station d'émission réception d'un réseau téléphonique est branchée au réseau d'alimentation électrique qui fournit une tension alternative (1), par exemple en France, de 220V. Cette tension est convertie en une tension continue nominale, par exemple de 48V, par un convertisseur de tension alternatif I continu (2). Le convertisseur (2) a une plage de fonctionnement qui lui permet de fournir une tension continue de 48V tant que la valeur de la tension alternative est égale ou supérieure à un seuil de fonctionnement, le seuil de fonctionnement étant par exemple choisi de l'ordre de 70% de la valeur nominale, dans le présent exemple de 220V. Pour pouvoir déclencher une alarme en cas de chute de la tension d'entrée (1), la tension du réseau électrique en entrée du convertisseur (2) est analysée par un dispositif d'analyse (3). Le dispositif d'analyse (3) mesure par exemple la tension alternative fournie par le réseau d'alimentation électrique. Le dispositif d'analyse (3), adapté et réglé pour fonctionner avec le convertisseur (2) va émettre une ou plusieurs alarmes lorsque le convertisseur (2) ne pourra plus fonctionner correctement, un cas de dégradation du fonctionnement étant que la tension chute en dessous du seuil de fonctionnement, choisi par exemple de l'ordre de 70% de sa valeur nominale de 220V. Le dispositif d'analyse (3) communique avec le système de transmission d'information (7), par des moyens électroniques de communication connus. En cas de défaut d'énergie le système de transmission d'informations (7) est capable d'envoyer une information codée qui remonte l'alarme défaut d'énergie à un dispositif de réception centralisé des alarmes (8). Le dispositif de réception des alarmes (8), en ro liaison avec un système de supervision non représenté, va permettre la gestion des pannes et des interventions à réaliser si nécessaire. L'information codée, transmise par le système de transmission (7) comprend en effet des informations sur la nature de la panne et des avaries éventuelles rencontrées permettant de déterminer si une intervention est nécessaire ou non et également des informations de localisation géographique de la panne permettant une intervention sur place rapide. La sortie continue du convertisseur (2) est branchée sur des condensateurs (4), également couramment appelés supercondensateurs, pouvant fournir une énergie correspondant à plusieurs kilowatts durant un temps déterminé. Des supercondensateurs sont en effet nécessaires pour pouvoir alimenter une station d'émission réception et fournir, pendant une durée déterminée, autant de puissance que des batteries électriques. L'utilisation de plusieurs supercondensateurs augmente la réserve d'énergie. La charge électrique des condensateurs (4) doit constituer une réserve d'énergie qui procure une autonomie suffisante pour assurer le fonctionnement de la station d'émission réception pendant la durée prédéterminée et transmettre ainsi les diverses alarmes, de préférence typiquement entre une et cinq secondes, temps suffisant pour transmettre sans faille l'ensemble utile des alarmes. Cette autonomie relativement au réseau d'alimentation électrique permet de plus bien entendu au système utilisant la tension continue de 48V (5) de ne pas subir de dégradation dans son fonctionnement en cas de microcoupures ou de brefs creux de tension, pouvant apparaître sur la tension électrique (1). Les creux de tensions sont les tensions de valeur inférieure au seuil de tension minimum garantie par l'opérateur du réseau électrique. La durée moyenne des microcoupures et des creux de tension va également influencer le réglage de la durée déterminée de fonctionnement autonome de l'alimentation en l'absence d'alimentation par le réseau électrique (1) . La combinaison du convertisseur (2) et des supercondensateurs (4) entraîne une bonne régulation de la tension continue (5), dans le présent exemple de 48V. La tension de 48V (5) aux bornes des supercondensateurs (4) sert également à alimenter le dispositif d'analyse de la tension d'entrée (3) et le io dispositif de transmission d'informations (7). Le système d'émission d'alarmes en cas de défaut d'énergie, composé du dispositif d'analyse (3) et du système de transmission (7), fait partie de l'alimentation pour la station d'émission réception, qui n'est alimentée que par un seul point d'alimentation: l'entrée du convertisseur (2), connectée au réseau is d'alimentation électrique 220V alternatif. Lorsqu'un défaut d'énergie, par exemple de plus de quelques secondes apparaît, l'autonomie de quelques secondes (de l'ordre de trois secondes par exemple) que procure la réserve d'énergie des supercondensateurs (4) permet, dans ce laps de temps, au système d'analyse de la tension (3) de transmettre au moins une information de défaut d'énergie au système de transmission d'informations (7), puis, au système de transmission d'informations (7) après réception de l'information de défaut d'énergie, d'envoyer une information codée complète au dispositif de réception centralisé des alarmes (8). Cette information complète comporte la nature de la panne et d'autres informations, stockées par le dispositif (7), utiles au dépannage avec entre autres, la localisation géographique. La transmission des alarmes du système de transmission d'informations (7) vers le dispositif de réception centralisé des alarmes (8) peut s'effectuer par transmission radio et/ou filaire. Le temps nécessaire à la bonne transmission a été estimé à moins de cinq secondes. Le fonctionnement de l'alimentation d'une station d'émission réception est donc le suivant: en cas de coupure de durée inférieure à la durée déterminée (par exemple de trois à cinq secondes), une alarme est envoyée à la supervision mais la station d'émission réception continue de fonctionner. En cas de coupure de durée supérieure à la durée déterminée, le système de supervision constate que la station d'émission réception ne fonctionne plus, mais l'information de perte d'énergie a été reçue, permettant au système de supervision de connaître la cause et la localisation de la défaillance de la station d'émission réception pour déclencher l'intervention des équipes de maintenance. Dans une première forme de réalisation de l'invention, les supercondensateurs peuvent être directement reliés à la charge, c'est-àdire io à l'entrée de la station d'émission réception. Dans une variante ou seconde forme de réalisation de l'invention, les supercondensateurs sont reliés à un second convertisseur lui-même relié à la charge et donc à l'entrée de la station d'émission réception. Ce second convertisseur permet ainsi de manière avantageuse de réguler encore plus efficacement la tension continue avant d'alimenter la charge. Il doit être évident pour les personnes versées dans l'art que la présente invention permet des modes de réalisation sous de nombreuses autres formes spécifiques sans l'éloigner du domaine d'application de l'invention comme revendiqué. Par conséquent, les présents modes de réalisation doivent être considérés à titre d'illustration, mais peuvent être modifiés dans le domaine défini par la portée des revendications jointes, et l'invention ne doit pas être limitée aux détails donnés ci- dessus. REVENDICATION 1. Alimentation pour station d'émission réception d'un réseau de radiotéléphonie comprenant au moins un convertisseur électrique de tension alternative en tension continue et une charge utilisant la tension continue nominale, caractérisée en ce que: - elle comprend des supercondensateurs permettant d'accumuler et de restituer, pendant une durée prédéterminée, une énergie électrique correspondant à une puissance de plusieurs kilowatts, l'ensemble des supercondensateurs branchés en sortie du convertisseur et alimentés sous io une tension continue nominale présentant une réserve totale d'énergie qui garantit l'autonomie d'une station d'émission réception pendant la durée prédéterminée en l'absence d'alimentation par le réseau d'alimentation électrique; - elle comporte un système de détection de baisse d'énergie en 15 entrée du convertisseur et un système d'envoi d'informations vers un dispositif central de réception des alarmes; - le système de détection de baisse d'énergie émet, dans un temps inférieur à la durée prédéterminée, au moins une alarme de défaut d'énergie par l'intermédiaire du système d'envoi d'informations vers le dispositif central de réception des alarmes. 2. Alimentation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'alimentation peut éventuellement émettre diverses autres alarmes par l'intermédiaire du système d'envoi d'informations. 3. Alimentation selon les revendications 1 à 2, caractérisée en ce 25 que le convertisseur électrique de tension alternative en tension continue est capable de fournir en sortie une tension continue nominale quelle que soit la tension alternative d'entrée de valeur supérieure ou égale à un seuil de fonctionnement. 4. Alimentation selon les revendications 1 à 3, caractérisée en ce que l'alarme de défaut est déclenchée lorsque la tension alternative d'entrée présente une valeur inférieure au seuil de fonctionnement de la tension alternative d'entrée du convertisseur. 5. Alimentation selon les revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les informations émises lors du déclenchement d'une alarme de défaut contiennent l'identification de l'antenne, la localisation géographique de la baie associée à l'antenne et le type de défaut détecté. 6. Alimentation selon les revendications 1 à 5, caractérisée en ce io que le système de détection de baisse d'énergie en entrée du convertisseur et le système d'envoi d'informations sont tous les deux alimentés en énergie par les supercondensateurs. 7. Alimentation selon les revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la valeur du seuil de fonctionnement de la tension alternative d'entrée du 15 convertisseur est de 70% de la tension d'entrée alternative nominale. 8. Alimentation selon les revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les supercondensateurs sont reliés directement à la charge. 9. Alimentation selon les revendications 1 à 7, caractérisée en ce que les supercondensateurs sont reliés à un second convertisseur qui est 20 relié à la charge.