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CHARGEUR – DECHARGEUR à découpage « FLYBACK »

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1. 30 8 Mesure de la r sistance interne de l accu La mesure de r sistance est r alis e syst matiquement et uniquement en fin de charge rapide Cette mesure est r alis e en effectuant une d charge de courte dur e Le principe de mesure est le suivant 1 Mise en d charge avec un courant de l 1 150 amp res 2 Apr s 250 ms de d charge mesure de la tension aux bornes de l accu U4 3 Modification du courant de d charge de l 0 150 amp res 4 Apr s 250 ms de d charge mesure de la tension aux bornes de l accu U3 5 Arr t de la d charge et calcul de la r sistance R U U car l la 1 amp re 30 9 Charge des accus au plomb La charge est r alis e avec un courant constant tant que la tension ses bornes est inf rieure la tension maxi qui correspond dans ce cas la tension de maintien ou encore de Floating Ensuite la consigne de courant est r duite pour ne pas d passer la tension de floating Dans le cas d une charge rapide le courant est maintenu la valeur de consigne d finie par le param tre de charge rapide jusqu ce que la tension atteigne la tension maxi 0 1V par l ment Ensuite on passe l tape suivante En charge lente on r gule le courant pour maintenir la tension de floating Un contr le de surtension est pr sent il est d fini par la tension maxi 0 5V par l ment 01 12 2002 20 56 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 35 44
2. 28 3 Les entr es sorties utilis es On utilise 1 sortie PWM pour r aliser la consigne de courant de charge d charge les 2 broches TX et RX pour communiquer ventuellement avec un PC 2 broches en sorties pour d finir le calibre de mesure de tension de l accu 1 sortie pour la commande du buzzer 1 sortie pour la commande du ventilateur 1 sortie pour la commande de d charge 1 sortie pour la commande de charge 7 broches pour la commande d un afficheur LCD dont 4 broches sont utilis es aussi pour les 4 boutons poussoirs 28 4 La programmation in situ 2 broches ne sont pas utilis es mais elles sont tr s utiles pour la programmation in situ du composant RB6 RB7 L entr e MCLR est disponible elle aussi pour la programmation in situ 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 29 44 Chargeur D chargeur 20 broches d entr es sorties sont utilis es sur les 22 disponibles il reste les 2 broches de programmation disponibles 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 30 44 Chargeur D chargeur 29 Synoptique Protection Filtrage Amplificateur Transfor Redresse Entr e fusible de la et transistor mateur ment et 12 V inversion tension de d filtrage Sortie du de oant d c Cecoupage 18 Transistor de chargeur e polarit entr e tension d charge connexion de sortie connexio accu Courant Courant Etage de puissa Comman
3. Si on regarde les donn es constructeur sur la valeur du champ magn tique maxi avant saturation des ferrites on devrait se situer 0 5 T maxi Cela signifie qu il faudrait choisir un tore de 1200 mm environ 30mm 40mm Pour obtenir un champ maxi de 0 5T avec un courant de 40A et un tore de section de 154 mm il faudrait une self primaire maxi de 2uH et augmenter la fr quence de d coupage une valeur sup rieure 60KHZz Dans la pratique avec le tore que j ai utilis a marche Il est vident qu on sort largement de la partie lin aire et que le champ magn tique n atteint s rement pas la valeur de 3 9T 18 Le transistor de d coupage 18 1 Courant commut par le transistor 18 1 1 Courant moyen La puissance de sortie maxi sera Ps max Us max Is moy max Avec Us max 24 V et Is moy max 6A La puissance d entr e sera Pe_ max Ue le moy max avec Ue 12 V Conservation de l energie gt Pe Ps soit Ue le Us Is On en d duit le Is Us Ue gt le moy max 6 24 12 12A si on ne prend pas en compte les pertes 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 22 44 Chargeur D chargeur 18 1 2 Courant dans le transistor C est le m me que le courant qui circule dans le primaire du transformateur Voir calcul sur les pertes li es au bobinage du transformateur Le courant maxi que devra supporter le transistor de d coupage est donc de 36 4A en r gulation mais il
4. charge de l accu valeur mesur e Temp rature R sistance interne de l accu Etat du chargeur Charge d charge Arr t Dur e de charge d charge en heures minutes secondes Capacit emmagasin e ou restitu e de l accu des 16 derni res op rations 6 La liaison s rie RS232 Le chargeur ne traite pas la r ception Il ne fait qu envoyer les donn es des mesures effectu es 6 1 Le protocole de communication 9600 bauds 1 bit de start 8 bits de donn es pas de parit 1 bit de stop aucun contr le de flux Avant chaque s rie de donn es transmettre 3 octets sont transmis pour se synchroniser ces valeurs sont D 241 D 239 D 240 7 Le boitier Un cran Lcd 2 lignes de 16 caract res 4 boutons poussoirs Une sortie liaison s rie pour communication avec un PC programme Excel pour enregistrer les mesures et visualiser la courbe de charge d charge Un radiateur pour dissiper la chaleur de d charge essentiellement 2 ventilateurs ventilateurs r cup r s sur de vieux processeurs de PC 2 broches d entr e pour l alimentation 12 volts batterie voiture 2 broches de sortie pour l accu charger d charger _ Dimensions de mon bo tier avec radiateur largeur x profondeur x hauteur 210 x 220 x 75 mm 8 Principe de fonctionnement Ce chargeur utilise un transformateur pour convertir l nergie pr lev e sur la batterie voiture de 1
5. e o 25 9 volts pour une tension d entr e de 12V o 27 8 volts pour une tension d entr e de 13V Courant Tension en sortie pour Im axi Ue 11 Ue 12 Ue 13Y Is Amp res 35 Us Yolts Quelques observations sur ce graphique on distingue 4 parties significatives 1 Le courant est constant 6 amp res Dans ce cas c est le r gulateur qui contr le le rapport cyclique des signaux de commande du d coupage afin de maintenir un courant constant 2 Le courant d cro t rapidement et de fa on lin aire avec la tension Dans ce cas le r gulateur ne contr le plus le courant car il est au maximum de ses possibilit s Le rapport cyclique des signaux de commande ne peut plus augmenter il est la valeur maxi 42 C est les caract ristiques du transformateur qui impose la chute du courant Le courant dans le secondaire du transfo ne s annule pas en fin de p riode on est en mode avec flux continu 01 12 2002 20 56 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 37 44 Chargeur D chargeur 3 Le courant d cro t mais lentement avec la tension Dans ce cas le courant dans le secondaire du transfo s annule en fin de p riode on est en mode avec flux discontinu 4 Le courant s annule brusquement 28 volts On se situe dans le cas ou la diode zener DZ2 entre en conduction et entra ne la limitation de tension de sortie Voir les graphiques sur le fonctionnement de l l vateur de tension pour fa
6. ge l accu charger les fils et la connectique On peut donc prendre sans trop se poser de questions un fusible de 20 25A en entr e et 10 15A en sortie 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 28 44 Chargeur D chargeur 27 Le rendement th orique maxi du chargeur e Puissance maxi de sortie Us Is max 24 6 144W e Les pertes o Puissance dans les 3 transistors de d coupage 2 6W o Puissance dans le shunt sur le primaire du transfo 0 91W o Puissance dans le shunt pour la mesure du courant 3 6W o Puissance dans la diode de redressement 6W o Puissance dans le bobinage du transfo 3 64W L ensemble des pertes est donc de 16 75W e le rendement est donc n gt P8U gt Ps pertes soit n 89 c est la valeur maxi qu on puisse esp rer obtenir et qui sera difficile atteindre e Les autres pertes non prises en compte o Pertes li es aux surtensions pics de commutation non n gligeables o Pertes dans la ferrite o Etautres 28 Le microcontr leur PIC16F876 28 1 L horloge Ce circuit fonctionne avec un oscillateur quartz de 4MHz soit un temps machine de 1us 28 2 Les entr es analogiques On utilise le convertisseur analogique digital int gr pour faire la mesure de 4 entr es analogiques mesure de tension batterie 12 volts mesure de tension accu charger d charger mesure du courant de charge d charge mesure de temp rature
7. qui permet de s lectionner les accus au plomb Pour ce type d accu il est indispensable de d finir le nombre d l ments Dans le cas contraire un message d erreur s afficherait lors de la mise en service du chargeur La fin de charge rapide est d termin e quand on atteint le seuil de tension maxi plus 0 1V par l ment Ensuite si on a valid la charge avec maintien la charge se poursuit en maintenant un courant pour rester au voisinage de la tension maxi Cette tension correspond la tension de floating ou maintien NB Pour les accus au Nickel la tension maxi est une tension qui ne devrait jamais tre atteinte dans le cas contraire le chargeur arr te tout 13 2 Charge lente CL On peut d finir e Le courant en charge lente I e L activation du buzzer permanent en charge de maintien Buz La dur e de charge maxi en heures minutes T e Le choix d une charge lente en mode puls ou non Pul 13 3 D charge D On peut d finir e Le courant de d charge Le seuil de tension pour interrompre la d charge Seuil Ce seuil est exprim en o Il est calcul sur la base de 1 2 volts par l ment si le nombre d l ments est d fini pour un accu Nickel 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 12 44 Chargeur D chargeur o Il est calcul sur la base de 2 volts par l ment si le nombre d l ments est d fini pour un accu Plomb o Da
8. BP3 on peut choisir le nombre de cycles Une nouvelle pression sur le poussoir permet au curseur de se d placer sur le choix de la charge avec ou sans maintien charge lente Les poussoirs BP2 ou BP3 permettent de choisir O pour oui ou N pour Non On peut annuler l ex cution en appuyant sur BP1 La validation est obtenue en appuyant sur le poussoir BP4 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 10 44 Chargeur D chargeur Remarque L encha nement d une charge et d une d charge ou d une d charge et d une charge peut tre retard par une pause programmable de 0 60 minutes Cette pause est d finie dans les param tres Avanc s 12 Menu d interruption du processus en cours Ce menu permet d interrompre la charge ou de passer l tape suivante suivant le cycle d fini dans le d marrage du chargeur La pause programmable de 0 60 minutes entre charge rapide et d charge ou inversement est compt e comme une tape L acc s ce menu se fait en appuyant sur le poussoir BP4 on a le choix entre e Etape suivante e Stop Le choix se fait par les poussoirs BP2 ou BP3 il faut placer le curseur sur la ligne choisie Il est possible d annuler cette op ration en appuyant sur BP1 Cela aura pour effet de revenir l affichage pr c dent La validation est obtenue en appuyant sur BP4 Les tapes possibles du chargeur sont e Arr t e Charge Rapide e Charge Rapide en pause la dur e de la pause correspon
9. accu 2 octets Tension de peak 2 octets Etat du chargeur charge rapide lente d charge arr t 1 octets QQ O O O O O O O Il faut donc environ 1 seconde pour transmettre l ensemble des donn es sur la liaison s rie 30 1 En l absence de charge ou de d charge Toutes les secondes Mesure tension batterie voiture Mesure tension accu Mesure temp rature 30 2 Charge ou d charge active Toutes les 2 25 secondes Mesure et contr le Tension_Batterie_voiture Mesure et contr le Temp rature Mesure et contr le Courant de charge ou de d charge Coupure de la charge ou d charge pendant 250ms Mesure Tension_Accu moyenne sur 8 mesures avec courant nul Si Charge active o Contr le DELTA PEAK en charge rapide seulement o Contr le de la dur e de charge Si D charge active o Contr le SEUIL de_DECHARGE Contr le du cycle basculement Charge d charge Arr t o Sauvegarde des r sultats dans eeprom Capacit emmagasin e ou restitu e La commande de charge est interrompue toutes les 2 25 secondes pendant 0 25 secondes 01 12 2002 20 56 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 33 44 Chargeur D chargeur 30 3 Contr le DELTA PEAK M morisation de la valeur maxi de la tension tension de peak Il faut liminer les impulsions parasites pour cela on utilise la m thode suivante On prend la plus petite valeur des N derni res mesures on la compare avec
10. chargeur Lors de la premi re mise sous tension le message suivant force la Remise z ro g n rale de la m moire Cette op ration est r alis e d s qu on appuie sur une quelconque touche elle dure environ 1 seconde et le buzzer est actif durant l action d initialisation Ensuite il est possible de choisir le mod le de charge il s agit des param tres pr enregistr s o Le choix s effectue en utilisant les poussoirs BP2 ou BP3 o La validation est obtenue en appuyant sur BP1 ou BP4 Le mode propos la mise sous tension est le dernier utilis NB Il est aussi possible de changer de mode dans le menu param tre 10 Affichages des mesures du chargeurs 10 1 Affichage initial Il indique les mesures suivantes e La tension aux bornes de la batterie de la voiture e La temp rature e La tension aux bornes de l accu e La lettre A en bas droite de l afficheur signifiant Arr t 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 8 44 Chargeur D chargeur 10 2 Affichage du chargeur actif pendant une charge ou d charge Il y a 3 ou 4 tableaux d affichage durant la charge ou d charge qui d filent automatiquement toutes les 2 secondes 1 tableau o Tension et courant de l accu Out o Capacit en mAh emmagasin e ou restitu e e 2 tableau o Le temps coul pour l action en cours o La temp rature des transistors o La tension de la batterie voiture In e 3 tableau o R s
11. consigne est r alis e par une sortie modul e en PWM afin de ne pas utiliser un convertisseur digital analogique cette consigne est commune avec la d charge 23 5 La commande marche arr t du d coupage Le circuit dispose d une entr e Deadtime control qui permet de bloquer la commande du d coupage Cette entr e permet d tablir progressivement la puissance en diminuant progressivement la tension d entr e de cette broche c est un circuit RC qui assure cette fonction 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 25 44 Chargeur D chargeur 23 6 La fr quence d coupage La fr quence initialement choisie de 10KHz a l inconv nient premier d tre audible Cela a pour effet de produire un bruit de friture dans le bo tier qui n est pas tr s rassurant J ai donc augment la fr quence 25KHz Cette augmentation de fr quence a un avantage suppl mentaire les pics de courant dans le transformateur sont r duits L ondulation de tension sera plus faible ce n est pas le but recherch mais ce n est pas plus mal Je ne cherche pas augmenter de trop la fr quence car les pertes dues aux surtensions lors des commutations du transistor de d coupage augmentent en m me temps 23 7 Puisssance dissip e par le shunt de charge Le chargeur permet d obtenir un courant de charge de 6A Dans ce cas la puissance dissip e par le shunt est de 3 6 watts 24 R gulation du courant de d charge en lin aire L
12. d entretien ATTENTION les accus Ni MH supportent tr s mal la surcharge donc la d tection de la fin de charge est tr s importante Il est fortement conseill de lui adjoindre un compteur de temps qui limitera la charge 90 mn et une surveillance de la temp rature pour viter tout chauffement Il faudra pour cela que votre batterie soit quip e d un capteur de temp rature CTN ou autre Il sera donc tr s difficile l inverse du Ni Cd de r aliser un chargeur avec quelques composants de base Il vaut mieux utiliser un composant sp cialis qui int grera tous les param tres de surveillances n cessaires un bon d roulement de la charge ou bien s r acheter un chargeur sp cialis dans le commerce Ceci est pr f rable pour la p rennit de vos l ments 01 12 2002 20 56 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 42 44 Chargeur D chargeur Example of a rapid charge system Battery voltage Battery temperature Charge current Current Temp a 1 Courant de charge rapide Il doit tre compris entre 0 5 et 1 In Plus de 1 In risque de provoquer surchauffe et d gazage 2 Courant 0 2 0 3 In de pr charge dans le cas ou la tension de l accu serait inf rieure 0 8V l 3 D but de la charge rapide partir d une tension de 0 8 V l environ D tection de tension maximale environ 1 8V l D tection du dV dt pour le passage en courant de charge permanent 5 mV
13. et o cette tension commence baisser Cette m thode est fortement conseill e pour les charges rapides et acc l r es D autres solutions sont possibles On utilise aussi couramment la d tection du niveau de la tension th orique de fin de charge 1 4 V l ment Z Charge mode switching 1 Switches to trickle charge when volt T Voitage drop AV is not age of 1 95V cell is detected t detected for the first 5 min of charge Switches to trickle charge when voltage drop 2W of 15 20mV cell is detected VB Ich P Charge mode switching 2 Swithes to rapid charge at voltage of 0 8 1 0V cell Ich Rapid charge current of D E 0 5 CmA or higher max imum charge current de termined according to 6 Trickle charge current of 0 05 CmA for 15 hours the specific type of bat tery 7 initial charge current of Z L approx 0 2 CmA DRapid charge total timer counts up to time corresonding to 150 of the nominal capacity Temperature range for rapid charge 10 to 40 C 50 F to 104 F Temperature detected by a thermistor 1 Temporisation sur la d tection de fin de charge pour viter qu elle ne se d clenche d s le d but de la charge 01 12 2002 20 56 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 41 44 Chargeur D chargeur 2 D tection de tension max de 1 95 V l ment 4 Limitation du courant de charge si la tension est inf rieure 0 8 V l ment 8
14. faut prendre le courant maxi limit par le shunt soit 40A 18 2 Tension maxi aux bornes du transistor Le maximum de tension a lieu au moment de l ouverture du transistor Celle ci est la somme de la tension de l alimentation 12 volts et de la tension induite sur le primaire soit la tension de sortie r duite par le rapport de transformation Vds_max Ue Np Ns Us_max Avec Ue 12 V Us max 28V et Np Ns 1 3 On obtient Vds_max 22 volts auquel il faut pr voir des transitoires de commutation qui sont loin d tre n gligeable j ai pu relever des pics de surtension de 45 volts 18 3 Puissance dissip e par le transistor Pt 1 3 Rds 1p1 1p2 pt Ip2 t1 T avec lp1 23 6A et Ip2 36 4A Rds 0 02 ohms et t1 T 0 40 on obtient Pt 7 75 watts Pour la r alisation on utilisera 3 transistors en parall les pour r duire les pertes et augmenter le courant de commutation si n cessaire Pt 2 6 watts 19 Circuit de limitation des surtensions Le circuit est constitu d une diode en parall le avec une r sistance et le tout en s rie avec un condensateur D13 R1 et C16 Il permet de limiter les surtensions lors de l ouverture du transistor de d coupage R 100 ohms C 10nF Dans le cas d une surtension de 45 volts l nergie emmagasin e par le condensateur est We 1 2 CV soit W 1012 10 J La puissance que devra dissiper la r sistance correspond la quantit d nergie que doit absorbe
15. la derni re tension de peak m moris e et on prend la plus grande de ces 2 valeurs Tension delta peak e Cas ou le nombre d l ments n est pas sp cifi Cette valeur est calcul e d apr s la tension de peak Elle est donn e par la formule Upeak 1 275 Ap avec Ap nombre de mV par l ment e Cas ou le nombre d l ments est sp cifi Cette valeur est calcul e d apr s la formule N Ap avec N nombre d l ments Validation du delta peak II faut liminer les impulsions parasites pour cela on utilise la m thode suivante L arr t de la charge ne sera valide que si on a 8 mesures successives pour confirmer l arr t U_accu Seuil Maxi Seuil delta peak NB La d tection de charge par delta peak est inhib e durant les 5 premi res minutes 30 4 Contr le SEUIL de DECHARGE Calcul du seuil de d charge e Cas ou le nombre d l ments n est pas sp cifi Le calcul du seuil est r alis en appliquant le param tre exprim en pourcentage sur la tension maxi mesur e Cette valeur est la plus petite des N derni res mesures et si cette valeur est sup rieure la valeur maxi d j m moris e e Cas ou le nombre d l ments est sp cifi Le calcul du seuil est r alis en appliquant le param tre exprim en pourcentage sur la base de 1 2 volts par l ment dans le cas du Nickel et 2 volts pour le plomb Validation de l arr t de la d charge L arr t de la d c
16. on peut on peut choisir les calibres 10V 20V 30V 40V ou le calibre en automatique Pour le calibre automatique on peut voir sur l affichage le calibre s lectionn L afficheur indique la tension aux bornes de l accu 31 4 Remise z ro de l eeprom Cette remise z ro affecte la totalit de la m moire eeprom Cette action a pour effet de mettre les param tres par d faut pour chaque mode Pour r aliser cette Raz ila faut appuyer sur simultan ment sur BP2 BP3 et BP4 Puis rel cher les poussoirs D s que la r initialisation est termin e 1 seconde on revient sur le menu de s lection RAZ eeprom 01 12 2002 20 56 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 36 44 Chargeur D chargeur 32 R sultats des essais 32 1 En Charge la consigne de courant est ajust e au maximum soit 6A le chargeur se comporte comme un g n rateur de courant de 6A maxi Cela de 0 volt 17 volts pour une tension d entr e de 11V 19 7 volts pour une tension d entr e de 12V 21 9 volts pour une tension d entr e de 13V O e e Le courant diminue de fa on peu pr s lin aire quand la tension augmente Le courant passe 3 amp res pour une tension de sortie de 21 volts pour une tension d entr e de 11V 23 2 volts pour une tension d entr e de 12V 25 4 volts pour une tension d entr e de 13V O O O Le courant passe 1 amp re pour une tension de sortie de 23 5 volts pour une tension d entr e de 11V
17. pr vue en 4 calibres 0 10 volts 0 20 volts 0 30 volts 0 40 volts Cela est n cessaire pour avoir la meilleure pr cision de mesure possible En effet le convertisseur incorpor dans le microcontr leur est un convertisseur 10 bits soit une r solution de 1024 points Ce qui est un peu juste pour la d tection par delta peak Les r sistances constituant les diviseurs de tension R12 R13 R31 et R32 auront pour tol rance 1 afin de r duire l cart de mesure lors du changement de calibre 25 2 La pr cision des mesures e Pour une tension inf rieure 10 volts on aura une r solution de 10mV par point o 4 6 l ments e Pour une tension inf rieure 20 volts on aura une r solution de 20mV par point o 7 13 l ments e Pour une tension inf rieure 30 volts on aura une r solution de 30mV par point o gt 14 l ments e Pour une tension inf rieure 40 volts on aura une r solution de 40mV par point La tension maxi aux bornes d un l ment compl tement charg est inf rieure 1 5 volts Si on veut d tecter le delta peak d un accu 10 mV par l ment e 4 l ments gt calibre 10volts il faut d tecter une variation de 40 mV soit 4 unit s de r solution e 7 l ments gt calibre 20volts il faut d tecter une variation de 70 mV soit 3 unit s de r solution e 14 l ments gt calibre 30volts il faut d tecter une variation de 140 mV soit 4 unit s de r solution
18. r sultat et qui a les m mes caract ristiques que le premier J ai utilis du fil maill de 0 7mm de diam tre Pour le primaire j ai mis 14 spires constitu es de 4 fils jointifs uniform ment r parties sur le tore environ 4 brins de 1 m tre J ai mis une couche de ruban adh sif pour maintenir en place ce bobinage Pour le secondaire j ai mis 28 spires constitu es de 2 fils jointifs uniform ment r parties sur le tore environ 2 brins de 2 m tres Puis une couche de ruban adh sif pour maintenir le tout Les diodes zeners ne sont plus utiles Remarques Apr s quelques essais j obtiens 3A 23V avec une tension d entr e de 14 5 volts un courant d entr e de 5 8A et une fr quence de d coupage de 10KHz Pour r duire le courant maxi pic il faut r duire le temps de commutation avec les m mes valeurs de self donc augmenter la fr quence de d coupage Cela aura pour effet de r duire l ondulation de tension et de courant mais on augmentera aussi les pertes li es la commutation 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 20 44 Chargeur D chargeur 17 3 3 Transformateur N 3 J ai r alis un troisi me transformateur pour augmenter la tension et le courant de sortie Le temps de commutation est en pratique de l ordre de 42 Si on prend 40 pour compenser les pertes il faut choisir un rapport de transformation de 3 J ai utilis du fil maill de 0 7mm de diam tre Pour le prim
19. sossosossesosocssesoseesosoeseso sesosoesssoo 24 23 41 L r bulateut soothe AA A AT ne re ns st hr es at 24 23 2 La limitation en tension de sortie us ss 25 23 3 La limitation du courant d entr e primaire ss 25 23 4 La consigne de r gulation du courant de charge iiciiiiicicciciiciciiciccic cici 000000 as seres 25 23 5 La commande marche arr t du d coupage ss 25 23 6 La fr quence d coupage er er ien ner nd de der re mr A net ete 26 23 7 Puisssance dissip e par le shunt de charge 26 24 R gulation du courant de d charge en lin aire eccococcoccococo soossesosoesoeoesessoseosesoesee sossosoesesos 26 24 1 Puisssance dissip e par le transistor de d charge 26 24 2 Puisssance dissip e par le shunt de d charge 27 24 3 La consigne de r gulation isis nets lens TR Une site tee ets 27 25 Contr le de la tension de l accu charger ou d charger sense 27 251 Les calibres de mesure ts A hr ir an Taipei nine te tin remet Tataan 27 25 2 La pr cision des M SUTeS 2er ne he nd Rennes Eese SEESE telles tetes te oE Rao E Ss 27 26 Protections de la batterie 12V et de l accu charger d charger sssse sesessssssses 28 26 1 Alimentation du chargeur sur batterie 12 volts iciciiiiiicicciciiciciiciciiciic icien senne 28 26 2 Branchement de l Ac u Susita 400 n ein E a Ea tite ns tenta ts 28 26 2 1 Protection du montage des inversions de polar
20. tres Il y a deux types de param tres e les param tres communs tous les modes de charge lls sont dans le menu avanc sur le deuxi me tableau d affichage Seuil de temp ratures pour enclencher le ventilateur o Seuil de temp ratures pour arr ter le chargeur o Seuil de tension basse de l alimentation 12 volts voiture o Etalonnage de la temp rature e 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 11 44 Chargeur D chargeur NB dans ce menu on a la possibilit de faire une Raz des param tres du mode en cours uniquement Elle a pour effet de r initialiser les param tres par d faut e Les param tres sp cifiques chaque mod le pr enregistr s o Tous les autres 13 1 Charge rapide CR On peut d finir e Le courant en charge rapide e La valeur du delta peak par pas de 5 mV de 5mV 35mV NB On peut aussi choisir avec ce param tre la charge d un accu au plomb dans ce cas il n y a pas de delta peak Et l affichage indique Plomb e La dur e de charge maxi en heures minutes T e Le choix d une charge rapide en mode puls ou non Pul 13 1 1 Choix du types d accu charger NiCd NiMh et Plomb On peut charger des accus NiCd NiMh par delta peak L arr t par delta peak peut tre programm de 5 mV 35 mV par l ment et cela par pas de 5 mV Il est aussi possible de charger des accus au plomb C est le param tre du delta peak
21. 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 15 44 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Chargeur D chargeur Dans la pratique c est ce cas qui s applique Il en r sulte que la valeur de la self du transformateur et la fr quence de d coupage n interviennent pas dans la conversion d nergie seulement le rapport de transformation Il suffit donc de r aliser un transformateur avec un nombre de spires suffisant tout de m me car les pics de courants sont eux li s la valeur de la self 16 2 Mode avec flux discontinu Le courant dans le secondaire s annule avant la fin de la p riode T Courant dans le transformateur i primaire _secondaire g dua o O Periodes 16 3 Mode critique Le courant dans le secondaire s annule la fin de la p riode T Le courant dans le primaire croit lin airement de 0 Imax entre les instants O et t et le courant dans le secondaire d cro t lin airement de Ismax 0 entre les instants t et T C est ce mode qui sert aux calculs Courant dans le transformateur primaire _secondaire J L d H H H H H 1 H H H HY H H HN IE Courant O LL A PRIRIRIRINIRINT PLUIVYININVINIEINIEIN 8 9 Periodes Page 16 44 Chargeur D chargeur 16 4 Evolution du courant en fonction de la tension de sortie Le courant Is repr sente le courant moyen de sortie du secondaire La ten
22. 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 27 44 Chargeur D chargeur 26 Protections de la batterie 12V et de l accu charger d charger 26 1 Alimentation du chargeur sur batterie 12 volts L alimentation est prot g e contre les inversions de polarit Une diode en s rie avec une r sistance permet de charger lentement le condensateur de filtrage pour le d coupage afin d viter d avoir un courant important lors du branchement tincelles Quand le condensateur est en partie charg un relais se met en commutation et court circuite l ensemble diode r sistance Si on inverse les polarit s de la batterie 12 volts la diode bloquera l alimentation Si on insiste un peu trop un fusible est pr vu pour viter de gros d g ts Le choix de la diode n est pas critique elle ne sert que peu de temps lors de la mise sous tension 26 2 Branchement de l accu Le circuit de sortie n est pas prot g contre les inversions de polarit de l accu Si on inverse la polarit le circuit constitu de l enroulement secondaire du transformateur TR1 en s rie avec la diode de redressement D4 se trouvent en conduction Dans ces conditions la destruction de la diode est in vitable Un fusible est pr vu pour viter de gros d g ts Une diode dans le circuit de d charge prot ge cette partie contre les inversions de branchement Cette diode doit tre capable de supporter le courant de d charge soit 3 amp res
23. 2V C est un g n rateur de courant qui est r alis partir de ce transformateur avec une limitation en tension de 27 volts Le courant peut tre programm de 0 6 amp res 8 1 Pourquoi choisir un transformateur Le choix d un transformateur permet de disposer en sortie d une tension qui peut varier de 0 24 volts de fa on continue et de pouvoir utiliser un transistor MOS canal N pour la commande de puissance du d coupage Les transistors Mos canal N sont plus faciles trouver et le prix est tr s inf rieur aux Mos Canal P La conversion d nergie est r alis e en une seule fois il n y a pas d l vateur de tension suivi d un deuxi me dispositif de r gulation du courant 8 2 Inconv nient du transformateur L inconv nient de ce choix est la fabrication du transformateur 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 6 44 Chargeur D chargeur Si le couplage entre primaire et secondaire n est pas bon il y aura des surtensions qui peuvent entra ner la destruction du transistor de d coupage ou r duire fortement le rendement du convertisseur C est le point d licat de cette r alisation mais c est faisable 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 7 44 Chargeur D chargeur MANUEL D UTILISATION 9 Mise en marche du chargeur D s la mise sous tension on a un message de Bienvenue qui pr cise la version du logiciel puis l adresse du site Internet du
24. 41 45 Pour compenser les pertes 40 est une bonne valeur pour les calculs donc Ns 3Nbp 17 2 Calcul de la self primaire di E L lt lt dt avec E Ue 12V et L la valeur de la self E44 di dt PRE gt it 2 gt i t L t car E constante le max i 0 4T le max E 0 47 L gt L 0 4 T E le max Si on prend F 25KHz T 40us le_max 40 amp res et E 12 volts On aura L 0 4 25 10 24 40 6 10 On obtient Lp 6uH c est la valeur minimale que doit avoir la self 17 3 Bobinage du transformateur Le tore utilis est un tore r cup r sur une alimentation d coupage Celui ci est constitu en r alit de 2 tores c te c te assembl s par un ruban adh sif assemblage d origine sur l alimentation r cup r e Les dimensions de ce tore ainsi obtenu sont Diam tre ext rieur 33 mm Diam tre int rieur 19 mm Largeur 2 11mm 22 mm j ai mesur une self de 214uH pour 40 spires Suite un premier calcul avec des conditions de fonctionnement diff rentes que celles adopt es j ai r alis un transformateur ayant un rapport de transformation de Ns Np 2 et une self primaire de 25HH La self tant proportionnelle au carr du nombre de spire il faut pour obtenir 25uH bobiner 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 19 44 Chargeur D chargeur 25 _ i 40 214 14 spires Le nombre de spires du secondaire est de Ns Np Us Ue Np 14 Us 24 v
25. 5 Remarque sur les calculs ses cressenssoososessonnes visvoer Cos soro VEs SEn e SE ioa 15 16 Fonctionnement de l l vateur de tension sense seecosesoseseececesoseseseeeonos seocosososeseoeecososese 15 16 1 Mode avec flux continu iii inner nettet 15 16 2 Mode avec flux discontinu is items 16 T63 Mode critique fist MR M nee E LR er Nue 16 16 4 Evolution du courant en fonction de la tension de sortie iiciiciiciiciciiccicciccicciiciieeee 17 17 Calcul du transformateur ss nincsen ciinii ia 17 17 1 Calcul du rapport de transformation ss 18 17 1 1 Calcul du rapport de tranformation ss 18 17 2 Calcul de la self primaires ss nent mani nn fn AE inst 19 17 3 Bobinage du transformateur sise 19 173 1 Transformateut NT Sn ss ieee eE p NEE Rp E SN EEE EESE EN EEEE eus E SeS 20 17 3 2 Transformateur N 2 seen dG N R a EEE EES eer E rene ste net 20 173 3 Transformateur NS ss sen nement N G RE vase ele eut 21 17 4 Les pertes li es aux r sistances des fils s0000000000a0e enes 21 17 4 1 Calcul du courant dans le primaire ss 21 17 4 2 Calcul du courant dans le secondaire ss 21 17 43 Pertes dans l primaire finis semestre nie SYA en rene nr es entente 22 17 4 4 Pertes dans le secondaire ieie ooi iene peser 22 17 4 5 Perte primaire et secondaire sise p REESE EEE oe ES 22 17 gt Eechaimp manette o aes i Nn heat e one nee ru dans 22 18 Le transistor de d c
26. Chargeur D chargeur MISE AU POINT DU MONTAGE Pour faciliter le contr le des circuits de charge et de d charge j ai ins r dans le programme un menu de contr le avec acc s r serv 31 Menu de contr le pour la mise au point L acc s ce menu s obtient en appuyant simultan ment sur les poussoir et pendant la mise sous tension On en sortira par la coupure de l alimentation Ce menu sert uniquement la fabrication Ily a 5 menus de contr le Charge D charge Ventilateur Calibre de mesure de tension aux bornes de l accu Remise z ro de l eeprom ORE OIE Le choix se fait avec les poussoirs BP2 ou BP3 La validation se fait en appuyant sur BP4 Dans ce menu la lettre K est affich e en bas droite de l afficheur 31 1 Charge et D charge Avec les poussoir BP2 ou BP3 on peut ajuster la valeur du PWM qui sera comprise entre 0 et 240 valeur 0 0 et valeur 240 100 soit 6 amp res L afficheur indique la tension aux bornes de l accu et le courant dans l accu Pour sortir de ce contr le il faut appuyer sur BP1 Cela aura pour effet d interrompre imm diatement la charge ou la d charge 31 2 Ventilateur Avec les poussoirs BP2 ou BP3 on peut mettre en position Marche ou Arr t le ventilateur Pour sortir de ce contr le il faut appuyer sur BP1 Le ventilateur restera dans la position choisie en sortant 31 3 Calibre de tension Avec les poussoir BP2 ou BP3
27. Chargeur D chargeur CHARGEUR DECHARGEUR d coupage FLYBACK 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 1 44 Chargeur D chargeur Index CARACTERISTIQUES DU CHARGEUR 2222 62404460 40600423 60 604346664 44 cu 60004 doue v da0 ddots posses se e06evsevsosev s crsetesesesguedseve4s un 5 1 Types d accu charger ses TT A TEIE TA Ee e 5 2 Alimentation du Chargeur ses sssosonnsossessooses siros aoeds sesos sss so ries s coscosoescososooes 5 3 Sortie du Char SEUL scsi siesssseseesessssesses d tente ee vo sososse sssr sosea en Sen nd sposo 5 4 Les param tres modifiables du chargeur 0coce00000000000000000000000000000000000000000evo00000000vevevevovoeoeveves 5 5 Informations donn es par les mesures du chargeur ss sense cos 5 6 La liaison s rie RS232 nn consnsonensoneneonenennenennones coneneeneneoneesnenenenennenes coneneeneeenenenesennenene 6 6 1 Le protocole de communication siisii seissen ss dieser 6 7 Le boitier ses conernennenneneeneneenes conserenenseneneenesesneesnes conenerneneneeneneeneesnenens re 6 8 Principe de fonctionnement ess sense ossssenensessesensonses cossssnsonsesee 6 8 1 Pourquoi choisir un transformateur ss ss 6 8 2 Inconv nient du transformateur ss ss 6 MANUEL D UTILISATION sens soosossssnsonssescnennnse socconoonossoesoesonconensensees Sene ie Ese Eois aa 8 9 Mise en marche du chargeur cerner cosessenenesesseseneenes cah s n
28. Compteur de temps limitant la charge rapide ou acc l r e 150 de la capacit 9 D tection de l l vation de temp rature des l ments Pour cela la batterie doit tre pr alablement quip e d un capteur de temp rature 33 2 Les accus Ni Mh Un accumulateur Ni MH se charge courant constant comme le Ni Cd La diff rence se situe dans les variations de la tension de fin de charge Celle du Ni MH a beaucoup moins de variations d amplitude A tel point que 0 1 In la d tection du dV dt est pratiquement impossible Il faut alors d tecter dV2 dt2 point d inflexion de la fin de la courbe de charge Pas question d utiliser le niveau de tension c est beaucoup trop impr cis La charge 0 1 In est donc difficile mettre en oeuvre du fait de cette fin de charge sans ph nom ne remarquable Charge 120 Temp 20 C 68 F Hc lac 1710C S H S gt 20 40 60 80 100 120 140 160 Charge capacity Nominal capacity ratio Les fabricants d accus Ni MH conseillent une m thode de charge particuli re qui se fera en plusieurs tapes On commence par une charge rapide de 0 5 1 In Avec un tel courant de charge la courbe pr sentera au final une l g re baisse de tension plus faible que le Ni Cd qui permettra malgr tout une d tection du dV dt Lorsque cet instant est d tect on diminue le courant 1 30 me de In pour terminer la charge par une charge
29. E e Ei e skers oE seipi nest 35 MISE AU POINT DU MONTAGE enernnenens sroosossosonsonsessessenonnonss sesce sessesoec sssssvescss sssu sessr srsrcsev ssoas 36 31 Menu de contr le pour la mise AU point soososnoososoessonsooes secsosoesesoesessesessesoss 36 31 1 Charo t D charse sine A sn PR me NN Re en nent A eee 36 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 3 44 Chargeur D chargeur 31 2 Ventilateur 55e eines nn ne ie nee en E ein ir ner nee nes ens 36 31 53 Calibre detension eia Men A A A a men ie A R tete 36 31 4 Remise z ro de T eeproM 0n daecsicemirri rane ren EE AEEA tie nettes 36 32 R sultats des essais true re 460040006 PEENIS DIEAS TEAKE EEA ATE a 37 32 1 En Charge tienne ER nd EISES E EEDE a tn in anse ne ut en Andes 37 32 2 En D charge ins R fere dE mA CPR HR RE EE NE RIT 38 32 3 Caract ristique du courant de sortie en fonction de la valeur du PWM c ccic lt iuceuie a 38 32 4 Un exemple de courbes obtenuent sur le PC 39 INFORMATIONS ET DOCUMENTATION sms cocosecovossosovesevovesovouoevesosvevevevevseossevevesevevesses soe 41 33 Les ACCUS rs consoneennenensoneneoneneones conenesnenesneneneeneneenenens conesesneneneneneeneneneseones sbu Ba Cdd 41 33 1 L s accus NECI stress him Ars ni Ritter nine lire ELE ten a ARST 41 33 2 Les accus NEM D ss tt cine mine dt sente triste in nn teen its te ESAT 42 33 3 Les accus au plomb cassals anins nr nt ne
30. Ebo SR EOST ist tentent Rite 43 34 Informations diverses ses sosssnnnnenenss snsssssessenesnenesessesennenes soneseeneessesesneses 44 34 1 Chargeurs r alis s par d autres personnes ss 44 34 2 Cours et documentation sesi oana hi eiaa E en eee s tetes aa aie etes tt 44 34 3 Les alimentations d coupage ss esse 44 24 45 Les ferte Si in nn 0 tn nn ann nine nr E E nef 44 34 4 1 Ferrites de FERROXCUBE nee creer 44 34 4 2 F rries d EPCOS hs iineriinerraereene penrenetrestie tetes 4 dl teens teste ANETTE es 44 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 4 44 Chargeur D chargeur Caract ristiques du chargeur 1 Types d accu charger On peut charger des accus NiCd et NiMh par delta peak e L arr t par delta peak peut tre programm de 5 mV 35 mV par l ment Il est aussi possible de charger des accus au plomb en Floating 2 Alimentation du chargeur Tension 10 14 volts Batterie voiture 12V Courant 100mA 15 amp res Protections Par fusible et relais 3 Sortie du chargeur Tension 0 28 volts Courant 100 mA 6 amp res cr te en charge et en d charge Protections Par fusible et relais 4 Les param tres modifiables du chargeur Courant de charge rapide moyen 0 1 6A Courant de charge lente ou maintien moyen 0 01 6A Courant de d charge moyen 0 01 6A Co
31. La tension inverse que doit supporter ventuellement cette diode correspond la tension qu on aurait aux bornes de l accu en inversant les polarit s Une tension inverse de 30 volts est le minimum requis En l absence d accu le d coupage est en position arr t donc la tension de sortie est nulle L alimentation d coupage ne sera active que si on d tecte une tension positive aux bornes de l accu 26 2 1 Protection du montage des inversions de polarit de l accu charger Un circuit auxiliaire est pr vu pour assurer la protection du montage des inversions de polarit de l accu charger Ce circuit est constitu d un d tecteur de tension AmpliOp CA3140 associ un relais qui assure la liaison lectrique si la polarit est correcte Le seuil de validation est fix 0 25 volts En l absence d accu un contr le de la baisse de tension de sortie commande des impulsions de d charge pour acc l rer la d charge du condensateur de sortie Ce circuit aurait d tre int gr dans le circuit du chargeur mais j ai oubli cette protection lors de la r alisation du sch ma 26 3 Les fusibles de protection Le r le des fusibles n est pas de prot ger les composants lectroniques S il y a un probl me c est toujours les circuits lectroniques qui claquent en premier et les fusibles suivent Le fusible d entr e sert prot ger la batterie voiture et le c ble de liaison De m me le fusible de sortie prot
32. a d charge est limit e 6 amp res Cette valeur devra tre utilis e en connaissance de cause a va chauffer Avec le radiateur et les ventilateurs utilis s sur mon chargeur il ne serait pas raisonnable de d passer une puissance de 60 watts Ne pas oublier la formule du calcul de la puissance P UI De plus la puissance du shunt doit tre choisie en fonction du courant maxi qu on va utiliser La d charge est assur e par un transistor mont en r gulateur de courant Un amplificateur op rationnel commande ce transistor La puissance fournie par la d charge de l accu est dissip e par ce transistor Un refroidissement efficace est n cessaire pour ce composant Le courant est pr lev sur un shunt de 0 1 ohms Le microcontr leur ne contr le pas la puissance mise en jeu 24 1 Puisssance dissip e par le transistor de d charge Cette puissance est fonction du nombre d l ments constituant l accu et du courant de d charge P Uaccu Idech Uaccu N U avec U tension par l ment et N le nombre d l ments Si on consid re que U 1 3V et Idech 3A P 4 N Pour N 4 on obtient P 16W Pour N 12 on obtient P 48W On voit qu un radiateur de refroidissement efficace est n cessaire et qu un seul transistor risque d tre insuffisant Pour assurer la puissance que doit absorber le transistor de d charge j ai mont plusieurs transistors en parall les 6 pour tre pr cis Attention les grilles de comm
33. aire j ai mis 11 spires au lieu de 14 car je n avais plus de fil sous la main constitu es de 8 fils jointifs uniform ment r parties sur le tore environ 8 brins de 1 m tre J ai mis une couche de ruban adh sif pour maintenir en place ce bobinage Pour le secondaire j ai mis 32 spires au lieu de 33 pou un rapport de transformation de 3 constitu es de 4 fils jointifs uniform ment r parties sur le tore environ 4 brins de 2 m tres Puis une couche de ruban adh sif pour maintenir le tout Dans ce nouveau transformateur j ai doubl la section des fils primaire et secondaire car les pertes ohmiques dans le transformateur sont relativement lev es C est ce transformateur que je vais conserver Lp 15uH NS Np 2 9 17 4 Les pertes li es aux r sistances des fils Ces pertes n glig es dans un premier temps ne sont pas du tout n gligeables et peuvent tre la cause d un chauffement important du transformateur J ai effectu quelques mesures sur les fils du primaire et secondaire du troisi me transformateur r alis qui sont les suivantes primaire constitu de 8 brins de 0 7mm pour former 11 spires Rp 4 95 milliohms Lp 15uH secondaire constitu de 4 brins de 0 7mm pour former 32 spires Rs 30 milliohms Lp 130pH 17 4 1 Calcul du courant dans le primaire Si on se place dans le cas d une tension de sortie de 24 volts et un courant moyen de 6A pour un rapport cyclique de 40 Da
34. ande des transistors ne doivent pas tre reli es directement entre elles Il faut ins rer une r sistance de 470 ohms en s rie sur chacune des grilles J ai fait l essai de relier les grilles directement entre elles le r sultat est surprenant Jusqu 19 volts je n ai rien observ de particulier mais partir de 20 volts j avais une superbe oscillation de 50 MHz qui avait pour effet de planter le microcontr leur J imagine ce qui pourrait se produire sur le terrain avec des avions en vols tout le monde au tapis je charge mes accus 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 26 44 Chargeur D chargeur 24 2 Puisssance dissip e par le shunt de d charge Le chargeur permet d obtenir un courant de d charge de 6A Dans ce cas la puissance dissip e par le shunt est de 3 6 watts 24 3 La consigne de r gulation La consigne de tension sur l entr e devra donc tre de 0 3 volts pour un courant r gul 3 amp res Cette consigne est r alis e par une sortie modul e en PWM afin de ne pas utiliser un convertisseur digital analogique C est la m me consigne que celle utilis e pour la charge 25 Contr le de la tension de l accu charger ou d charger 25 1 Les calibres de mesure La mesure de tension est r alis e apr s avoir bloqu la commande de charge ou de d charge de l accu donc courant nul Ceci pour ne pas introduire les tensions aux bornes des shunts La mesure de tension est
35. d au param tre d attente dans menu avanc e Charge Lente e Charge Lente en pause la dur e de la pause correspond au param tre d attente dans menu avanc e D charge e D charge en pause la dur e de la pause correspond au param tre d attente dans menu avanc 13 Menu de modification des param tres Ce menu est accessible partir de l affichage des mesures en appuyant sut le poussoir BP1 L acc s peut se faire quand le chargeur est actif ou non Le choix de la section modifier se fait avec les poussoirs BP2 ou BP3 On peut sortir du menu en appuyant sur BP1 La validation de la section modifier est r alis e en appuyant sur BP4 Les sections de modification des param tres sont Charge rapide Charge lente D charge Changement de mode Avanc s et une section de visualisation des mesures de capacit enregistr es Voir accu Une fois la section valid e on a acc s aux param tres Le curseur clignote sous le caract re modifier Le caract re correspondant peut tre modifi avec les poussoirs BP2 et BP3 Avec le poussoir BP4 on va d placer le curseur sur le caract re suivant Quand on arrive au dernier caract re du tableau on revient sur le premier caract re et ainsi de suite Pour terminer les modifications il faut appuyer sur le poussoir BP1 Cette action a pour effet de sauvegarder automatiquement en m moire eeprom les param tres modifi s et de revenir sur le menu de modification des param
36. de convertisseur d coupage TL494 Commande de la d charge de r gulation du courant de sortie l accu en lin aire limitation de la tension de sortie CA3140 limitation du courant sur le primaire du transformateur Commande analogique de la puissance Calibre mesure tension Consigne PWM de charge d charge Microcontr leur de contr le du chargeur d chargeur mesure analogique des tensions entr e 12V aux bornes de l accu du courant de charge ou d charge de la temp rature commande de charge de d charge consigne PWM calibre de mesure de tension de sortie ventilateur afficheur buzzer liaison s rie avec PC contr le des boutons poussoirs Afficheur Boutons poussoirs Buzzer Ventilateur Liaison s rie Capteur de Programmation du pour param trage avec PC temp rature microcontr leur 01 12 2002 20 56 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 31 44 Chargeur D chargeur LE PROGRAMME 30 Description du programme Mise Sous tension initialisation message de Bienvenue Toutes les 62 5ms Gestion des poussoirs Actualisation de l affichage en cons quence param tre menu Transfert sur liaison RS232 d un octet des mesures o Synchronisation 3 octets Tension Batterie voiture 2 octets Temp rature 1 octets Courant de charge ou de d charge moyen 2 octets Tension _Accu 2 octets Capacit de l accu 3 octets R sistance interne de l
37. drs iiaae 8 10 Affichages des mesures du chargeurs 0 o00000000000000000000000000000000000000000000000000v0000000000000000vevevoevese 8 10 1 Affichage mitial lt ses home rA aan nn A ion eden dense 8 10 2 Affichage du chargeur actif pendant une charge ou d charge 9 10 3 Affichage du chargeur en fin de charge d charge ss 9 10 4 Affichage de l action en cours du chargeur 10 11 Menu de lancement de charges d charges co0co0co0000000000000000000000000000000000u00eoeo0voseoseoouooeoeuvss 10 12 Menu d interruption du processus en Cours sense ssoosoonsonsooe ssesoesossesoesesoesossesossesos ssesossesossessesose 11 13 Menu de modification des param tres 00o0c0000000000c0000000000000000000000000000000 00000000000000000000000000e0s 11 13 71 Charge rapide CRE ren e ete en tent en AE ut 12 13 1 1 Choix du types d accu charger NiCd NiMh et Plomb 12 132 Charge lente CL AR Nha A E E sen sets 12 13 35 D charse D RS ne nn Rd td GE A EE ee Re 12 13 4 Changement de mode un ensemble de param tres 13 13 5 Voiraccu mesures Capacit s ginei nent RTE 13 136 AVANCeS sienne EEA E TAR Cer sentant Netten lens 13 14 Messages d TT UNS sut scessrnnosssnennsees soscsossessensoces eos eogoe messes doroves vobis sosro es ds ten ses 4000 06e onde tn ten e os ro eue 14 DESCRIPTION ELECTRONIQUE mnne sossorosonsonessonennnnnnes sssonoosossssonsonsenescnoens sesvete 15 1
38. es pour faire la mesure de tension avec courant nul Donc pour un courant de 6A on a un courant moyen de 6 2 2 25 5 83A 32 3 Caract ristique du courant de sortie en fonction de la valeur du PWM La valeur de PWM est comprise entre 0 et 240 e 0 correspond 0 de la consigne maxi e 240 correspond 100 de la consigne maxi 01 12 2002 20 56 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 38 44 Chargeur D chargeur Courant Is f PWM D charge Us 12V Charge Us 7V Is Amp res On constate que le courant de charge ou de d charge est bien lin aire avec la valeur de PWM 32 4 Un exemple de courbes obtenuent sur le PC Tunvion V U_ accu U_accu LA LE tar 1030 HAL a inan 1020 LEA LI 0 C 424 CIEE CA 7 3 120C 1 24 1 0 8 5 2 lemps On voit tr s bien le petit pic de tension en d but de charge non pris en compte par le chargeur Le seuil de delta peak tait fix 10mV l ment 01 12 2002 20 56 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 39 44 Chargeur D chargeur Tres ion V LS LC LS LS AAM AM On peut voir un cycle de charge d une dur e de 1h10 suivi d une pause de 30 minutes puis d une charge rapide entre 1h40 et 3h05 Le peak de tension est bien observable Le seuil de delta peak tait fix 5mV l ment Il est noter que la tension constante de 6 2V durant la pause est le r sultat d un bug de programmati
39. est en minuscule quand le chargeur est en pause 11 Menu de lancement de charges d charges Quand l affichage initial ou de fin de charge est pr sent on peut acc der au menu de lancement de charges ou d charges en appuyant sur le poussoir BP4 Ce menu permet de choisir les actions r alis es Charge rapide Charge lente D charge Charge rapide suivie d une charge de maintien charge lente D charge charge lente jusqu 8 fois maximum D charge Charge rapide jusqu 8 fois suivie d une charge de maintien ou non Les poussoirs BP2 ou BP3 permettent de choisir la s quence r aliser La touche BP1 permet d annuler le lancement 07 06 2003 11 57 Pour la charge rapide lente d charge ou Charge rapide plus charge de maintien la validation se fait d s que l on appuie sur BP4 Pour la d charge plus charge lente on peut choisir jusqu 8 cycles de d charge charge Le fait d appuyer sur le poussoir BP4 permet de d placer le curseur sous le caract re qui indique le nombre de cycles Avec les poussoirs BP2 ou BP3 on peut choisir le nombre de cycles On peut annuler l ex cution en appuyant sur BP1 La validation est obtenue en appuyant sur le poussoir BP4 Pour la d charge plus charge rapide et maintien on peut choisir jusqu 8 cycles de d charge charge rapide Le fait d appuyer sur le poussoir BP4 permet de d placer le curseur sous le caract re qui indique le nombre de cycles Avec les poussoirs BP2 ou
40. harge sera valide si on a 1 mesure inf rieure au seuil pour confirmer l arr t 01 12 2002 20 56 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 34 44 Chargeur D chargeur 30 5 Contr le tension batterie voiture Si cette tension est inf rieure la limite pr d finie ou si elle est sup rieure 16 volts ARRET de la charge d charge et ventilateur message ALERTE Alimentation Il n y a pas de contr le de cette tension quand le chargeur est l arr t Le contr le a lieu d s la mise en service du chargeur avant m me de mettre la charge ou la d charge active 30 6 Contr le temp rature La temp rature contr l e est celle du montage et non de l accu charger La puissance mise en jeu est lev e et j ai choisi d assurer la surveillance du fonctionnement du chargeur Il serait possible de mettre un contr le de temp rature de l accu charger puisqu il y a 4 entr es analogiques utilis es sur les 5 disponibles sur le microcontr leur mais cela n a pas t envisag dans le programme Si la temp rature est sup rieure la limite BASSE pr d finie mise en route du ventilateur Si la temp rature est sup rieure la limite HAUTE pr d finie ARRET de la charge et D charge message ALERTE Surchauffe 30 7 Contr le courant de charge ou de d charge Si la mesure est sup rieure 25 de la consigne 150mA ARRET de la charge et d charge et message ALERTE Courant d faut de r gulation charge ou d charge
41. ire le lien avec les r sultats obtenus 32 2 En D charge J ai r alis des essais de d charge en fonctionnement normal et non en mode de contr le pour contr ler la dissipation thermique du radiateur avec les deux ventilateurs La temp rature ambiante est de 24 C D s la mise en d charge la temp rature monte assez vite et les ventilateurs se mettent en service J ai effectu une d charge sur une dur e de 1h25 avec une puissance de 52 63 watts e Tension et courant de sortie constants Us 28 volts Is moyen 2 27A soit une puissance de 63 Watts Tension d entr e 11V o Temp rature stabilis e apr s 35 minutes de fonctionnement 53 C o Dur e de la d charge 70 minutes o NB le fait de mettre 12V en entr e les ventilateurs tournent plus vite et la temp rature est pass e de 53 C 52 C au bout de 15 minutes faible efficacit suppl mentaire e Tension et courant de sortie constants Us 10 volts Is moyen 5 2A soit une puissance de 52 Watts o Temp rature stabilis e apr s 25 minutes de fonctionnement 46 C o Dur e de la d charge 30 minutes e Tension et courant de sortie constants Us 11 5 volts Is_ moyen 5 3A soit une puissance de 61 Watts o Temp rature stabilis e 51 C o Dur e de la d charge 25 minutes On peut observer que je n ai pas effectu de d charge 6 amp res Cela vient du fait que la d charge est active pendant 2 secondes puis l arr t durant 0 25 second
42. istance interne d s que la mesure est r alis e c est dire en fin de charge rapide uniquement o La tension de peak mesur e e 4 tableau Lors de la charge de maintien on a un quatri me tableau d affichage qui pr cise que la charge est termin e est qu on est en charge de maintien o CHARGE TERMIN E lt lt Maintien gt gt Durant cet affichage on a le buzzer qui est actif en permanence si le param tre dans charge lente est valid L arr t du buzzer a lieu en arr tant manuellement le chargeur en s lectionnant le menu d interruption avec le poussoir BP4 ou quand la dur e de charge lente est termin e Pour tous les tableaux d affichages on a une lettre en bas droite qui pr cise l action en cours R L D r ou d voir paragraphe affichage en cours du chargeur pour leur signification NB Il est possible d arr ter le d filement de cet affichage en appuyant sur les poussoirs BP2 ou BP3 Si on appuie nouveau sur les poussoirs BP2 ou BP3 on peut faire d filer manuellement les tableaux d affichage Si on n utilise pas les poussoirs BP2 ou BP3 au bout de 16 secondes l affichage se remet d filer automatiquement 10 3 Affichage du chargeur en fin de charge d charge Il y a 4 tableaux d affichage qui d filent automatiquement toutes les 2 secondes D s que cet affichage est initialis le buzzer de fin de charge est actif Le fait d appuyer sur un quelconque poussoir d sactive le buzzer san
43. it de l accu charger 28 26 3 Les fusibles de protection ss ses 28 27 Le rendement th orique maxi du Chargeur sens soossesoeoossesosossosoesessosee sosssesosoesosoesee 29 28 Le microcontr leur PIC16F876 ss vrssmeoneeoneeneenenes soesseneneeneecnesennenennenes oseseeee 29 28 1 Lhorlope s sind Mie nm 5529222525 a E a E Re Ne Rte dl 29 28 2 Les entr es analogiques ss een 29 28 3 Les entr es sorties utilis es ss 29 28 4 La programmation 1n SitU ie idees eee 29 29 SYNOPUQUE PEE OTE EE ANTIA E SA E AIE O ste enter 00 le 31 LE PROGRAMME 22 55243 56064164 osios ve 004 464230004 400 6v6 a aaeeio ia aaa oan Cb ded de 00 tseo eh eA seas sea Eiei C 04 460 ebs sS 33 30 Description du programme s sessesessesossesosoesosoe ssossessesossesosoesosoesessosee soossesosoesosoesessoseesesosses sossosoesesos 33 30 1 En l absence de charge ou de d charge ss 33 30 2 Charge ou d charge actives ted en ne Eaa SES E Raa 33 30 3 Contr le DEE T A PEAK a s596 500 miee ii ne nt LE a aaa SA 34 30 4 Contr le SEUIL de DECHARGE nioen hrai a a ae p a a 34 30 5 Contr le tension batterie Voiture zasede e A a N A A aa 35 30 6 Contr l temp rature sise A E E S A E R EN 35 30 7 Contr le courant de charge ou de d charge ss 35 30 8 Mesure de la r sistance interne de l accu ss 35 30 9 Charge des accus au plomb ss ses minime hat e EEE
44. les param tres du mode en cours Pour activer cette fonction il faut appuyer simultan ment sur BP2 et BP3 puis sur BP4 sans rel cher BP2 et BP3 ensuite on peut rel cher les poussoirs La tension basse de l alimentation batterie voiture Uv Le r glage de la temp rature suivant le capteur utilis T 14 Messages d erreurs 07 06 2003 11 57 Batterie absente L decharge 0 Ce message s affiche si on mesure un courant nul pendant une d charge Batterie absente L_ charge 0 Ce message s affiche si on mesure un courant nul pendant une charge Alerte Courant dech gt gt Ce message s affiche si on mesure un courant trop lev pendant une d charge sup rieur 25 de la consigne 150 mA Alerte Courant charge gt Ce message s affiche si on mesure un courant trop lev pendant une charge sup rieur 25 de la consigne 150 mA Alerte Batterie Alim 12V lt HS gt Ce message s affiche si on mesure une tension de batterie voiture inf rieure au seuil d fini dans avanc ou si la tension est sup rieure 16 volts Alerte Surchauffe Ce message s affiche si on mesure une temp rature sup rieure la temp rature maxi d utilisation dans avanc Arret Surtension ou mauvais Nel Ce message s affiche si on mesure une tension sup rieure au seuil calcul par la formule Nombre d l ments Umax par l ment param tres dans avanc s Il est tr s probable que le nombre d l ments soit inc
45. lt dV lt 10 mV l D tection du dT dt pour le passage en courant de charge permanent 1 2 C mn D tection de la temp rature maximale 50 60 C suivant les l ments voir doc fabricant D lai de 10 mn pendant lequel la d tection du dV dt est inib e pour ne pas d clencher en d but de charge Courant de charge permanente 1 30 me 1 20 me de In 0 Limiteur de temps de la pr charge 60 mn 1 Limiteur de temps de la charge rapide 90 mn 2 4 5 6 7 8 9 1 1 12 Limiteur de temps total de charge 10 20 heures 33 3 Les accus au plomb Tension nominale Tension d un l ment charg au repos 25 C 2 1V Elt soit 12 6V pour la traditionnelle batterie dite de 12V C est ce que vous devez lire la pr cision de la mesure pr s sur une batterie que vous avez charg e et ensuite d branch e pendant une nuit Tension de floating Tension laquelle on peut maintenir en permanence un accu pour tre sur qu il soit charg au moment o en a besoin 2 25 2 28 Elt 25 C Cette valeur devrait tre corrig e de 0 005V en plus ou en moins par degr centigrade selon que la temp rature descend ou monte A 10 C c est 2 86V et 40 C 2 21V Vous devez aussi trouver sur les sites constructeur une abaque r sumant ces valeurs Soit pour r sumer 14 6V 10 C 13 6V 25 C et 13 2V 40 C Le terme floating est employ classiquement mais en bon F
46. max ti tdt We 1 2 Ue lemax t Y j We 1 2 Ue lemax t We 1 2 Ue t Ismoy Ns Np 2T T t T T L nergie de sortie est Ws Us Is dr Us Ismax T t1 tdt tl T t1 Ws 1 2 Us Ismax T t Ws 1 2 Us T t Imoy 2T T t La conservation de l nergie nous donne We Ws dans le cas ou il n y a pas de perte et on d duit 1 2 Ue t Ismoy Ns Np 2T T t 1 2 Us T t Imoy 2T T Soit Ue t Ns Np Us T t Ns _Us T t Np Ue t La tension de sortie d pend de la tension d entr e du rapport de transformation du transformateur et du temps de conduction t mais pas des valeurs de self ni du courant de sortie 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 18 44 Chargeur D chargeur Si on prend un rapport cyclique de 50 t T 2 Ue tension d entr e 12 volts Us tension maxi de sortie 24 volts Ns Np Us Ue gt Ns 2 Np Si on prend un rapport cyclique de 40 maximum Ue tension d entr e 12 volts Us tension maxi de sortie 24 volts Ns Np Us Ue 0 6 0 4 gt Ns 3 Np Plus le rapport du nombre de spires est lev plus on pourra obtenir une tension de sortie lev e Cependant plus le rapport du nombre de spires est lev plus les pointes de courant en entr e seront lev es et moins le rendement sera bon m me pour des tensions faibles en sortie En pratique le rapport cyclique maximum est de l ordre de
47. ment M02 l avant dernier et ainsi de suite La lettre D indique qu il s agit d une d charge R pour une charge rapide et L pour une charge lente La capacit est exprim e en milliamp reheure Les poussoirs BP2 et BP3 permettent de faire d filer tous les enregistrements de M01 M16 M16 tant le plus ancien des enregistrements Les enregistrements sont du type FIFO Pour sortir de la visualisation il faut appuyer sur BP1 13 6 Avanc s Dans ce menu on a acc s 2 tableaux d affichage Le poussoir BP4 permet de passer d un caract re l autre et en fin de tableau on passe automatiquement sur le tableau suivant pour revenir ensuite au premier tableau Sur le premier affichage on peut d finir Le nombre d l ments Nel facultatif pour le Nickel mais obligatoire pour le plomb e Le seuil de tension maxi par l ment Umax L acc s ce param tre est valide seulement si le nombre d l ments est d fini e Le temps d Attente entre Charge et d charge ou d charge et charge At de 0 60 minutes e La valeur du courant de pointe pour la charge en mode puls Ip Sur le deuxi me affichage on peut d finir e La temp rature d enclenchement du ventilateur Tv e La temp rature maxi d utilisation temp rature de coupure Tc 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 13 44 Chargeur D chargeur Raz Cette r initialisation affecte uniquement
48. ns le cas ou le nombre d l ment n est pas d fini pour accu Nickel uniquement le seuil est calcul par rapport la tension maxi mesur e U_peak 13 4 Changement de mode un ensemble de param tres On a le choix entre 6 modes diff rents num rot s de 1 6 pour enregistrer les param tres de charge d charge d un accu Ce choix se fait avec les poussoirs BP2 ou BP3 quand le curseur se trouve sous le num ro du mode ll est possible de modifier le nom par d faut Pour cela il faut appuyer sur BP4 pour passer sur le caract re modifier La modification se fait par les poussoirs BP2 ou BP3 En appuyant sur BP4 on va passer au caract re suivant et ainsi de suite La validation est faite en appuyant sur BP1 Cette action aura pour effet de sauvegarder les changements et de charger les param tres correspondant au mode choisi NB Le mode ne peut pas tre modifi si le chargeur est actif charge ou d charge en cours On ne peut dans ce cas que visualiser le mode 13 5 Voir accu mesures capacit Dans ce menu on peut consulter les 15 derni res mesures de capacit d accu emmagasin es dans le cas d une charge ou restitu es dans le cas de la d charge NB Lors de la charge de maintien on n enregistre pas la capacit li e cette charge lente La charge de maintien est la charge lente qui suit une charge rapide L affichage se pr sente sous la forme M01 R 1503mAh M02 D 1275mAh M01 indique le dernier enregistre
49. ns le primaire on aura donc un courant lin aire de lp1 Ip2 lp1 Us Ue Ismoy T t t Ue 2Lp Ip2 Us Ue Ismoy T t t Ue 2Lp Avec Us 24V Ue 12V t 16us T 40us et Lp 15uH Ip1 23 6A Ip2 36 4A 17 4 2 Calcul du courant dans le secondaire Dans le secondaire on aura donc un courant lin aire de Is1 Is2 Is1 Ismoy T T t T t1 Us 2Ls IS2 Ismoy T T t T t Us 2Ls Avec Us 24V t 16us T 40us et Ls 130uH ls1 12 2A IS2 7 8A 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 21 44 Chargeur D chargeur 17 4 3 Pertes dans le primaire Pp 1 3 Rp Ip1 Ip2 Ipt Ip2 t1 T avec lp1 23 6A et Ip2 36 44 Rp 4 95 millionms et t1 T 0 40 Pp 1 81W 17 4 4 Pertes dans le secondaire Ps 1 3 Rs Is1 Is2 Is1 Is2 1 t1 T avec ls1 12 2A et Is2 7 8A Rs 30 milliohms et t1 T 0 40 Pp 1 83W 17 4 5 Perte primaire et secondaire Pp Ps 3 64W Cela peut tre la cause d un chauffement 17 5 Le champ magn tique Le courant maxi dans le primaire peut atteindre 40A limitation par le shunt Le flux est donn par les formules P BS LI On en d duit B LI S courant max primaire L self primaire S section du tore Pour le transformateur N 3 que j ai r alis L 15uH et S 7 22 mm 154 mm Imax_primaire 40A limitation par le shunt Bmax 15 10 40 154 10 Bmax 3 9 T
50. oUupage ceccecos sesosocssesoseesosoesesoosesseso sesoseesosoesesoosesossoesesosse ssoesessosesssso 22 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 2 44 Chargeur D chargeur 18 1 Courant commut par le transistor si is 22 IS L CouranEMopenssss sereine minis e E e e init e E tete 22 18 12 Courant dans le transistor assessment eine TEE ES 23 18 2 Tension maxi aux bornes du transistor ss 23 18 3 Puissance dissip e par le transistor ciciiiicsciciciicecciciccrcsccscscsecscss seetrtenserrsreerereeeeees 23 19 Circuit de limitation des surtensions ses esse seocosoroseseorocososeseseeeeses 23 20 Le condensateur de d couplage d entr e 00000000000000000000000000000000000000000000 00000000000000000000000ee 23 20 1 L ondulation de Tension anino eee indemne E A a a 24 21 Le condensateur de sortie ss nasosini niaise aeaa iiaia 24 21 1 L ondulation de tensioni oriire nen e aee Eea einen men tete ter eia 24 22 La diode de redressement en sortie d alimentationN coccccocococes sers ss 24 221 Tensi n MVErse MaR irr oe neee E RE EREE ee E nn men tresse NE use 24 222 Courant ma XIMUN o er e EE EEE i TE E AE E ris 24 22 3 Courant moyen dans Ta diode ss ses 24 22 4 Puissanc dissipee par la di de s is hrs Mens da rene ee est es 24 23 R gulation du courant de charge par d coupage sense
51. olts Ue 12 volts Ns 14 24 12 28 spires Le transformateur est donc constitu d une bobine primaire de Np 14 spires Et d une bobine secondaire de Ns 28 spires 17 3 1 Transformateur N 1 J ai utilis du fil maill r cup r sur le tore d origine d un diam tre de 1 4mm Attention au bobinage du primaire et du secondaire Les 2 enroulements ne doivent surtout pas tre s par s J ai bobin le primaire uniform ment r parti sur le tore 14 spires puis l enroulement secondaire galement r parti sur le tore 28 spires log entre les spires du primaire Cela pour obtenir un coefficient de couplage aussi voisin de 1 que possible Si on fait l essai de s parer les 2 enroulements on obtient des impulsions parasites lors de l ouverture du transistor de d coupage surtensions de 100 volts et plus de largeur de l ordre de 2us Cela a pour cons quence catastrophique de perdre plus de 50 de puissance dans le transistor de d coupage Dans ces conditions le coefficient de couplage est mauvais il en r sulte un effet selfique r siduel sur le primaire qui est la cause de l impulsion parasite Je ne sais pas quelle est la meilleure technique de bobinage J obtiens des impulsions parasites de 0 5us environ avec une surtension limit e 45 volts par le circuit RC et des diodes zeners 24 24 volts entre drain et grille 17 3 2 Transformateur N 2 J ai r alis un deuxi me transformateur qui donne un meilleur
52. on qui est r solu 01 12 2002 20 56 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 40 44 Chargeur D chargeur Informations et documentation 33 Les accus Je vous invite consulter le site http www ni cd net tr s bien document sur le sujet Et pour rappel voici quelques informations utiles 33 1 Les accus Ni Cd charge Normale doit normalement se faire courant constant au 1 10 du courant nominal de la batterie sous une tension disponible d au moins 1 45 V par l ment minimum pour que a charge Ce courant doit tre maintenu pendant environ 14 heures lorsque au d part la batterie est compl tement d charg e Durant la charge la tension de la batterie va augmenter d abord rapidement puis plus lentement jusqu atteindre un maximum de tension d environ 1 4 V l ment La charge est alors termin e Ensuite si la batterie reste aliment e avec le m me courant il y aura surcharge La tension va commencer baisser la batterie n accumule plus d nergie et le courant qui la traverse se d gage en chaleur C est le moment o la batterie commence chauffer Il y a ce moment l la production d hydrog ne et d oxyg ne dans les l ments A 0 1 In au bout de 14 h de surcharge les l ments commencent ce d truire L id al pour tester pr cis ment la fin de charge d une batterie Cd Ni c est de d tecter le dV dt c est dire le moment o la tension de la batterie a atteint son maximum
53. orrect Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 14 44 Chargeur D chargeur DESCRIPTION ELECTRONIQUE 15 Remarque sur les calculs Hypoth ses de d part pour les calculs Tension d entr e 12 volts Tension de sortie maxi 24 volts et un courant associ maxi de 6A gt Ps_max 144W Pe_max Ps_max pertes 144W pertes gt Courant moyen maxi d entr e 12 A pertes Le montage est calcul pour fonctionner avec une fr quence de d coupage de 25 KHz soit une p riode de 40us NB ces valeurs taient initialement pr vues avec un courant de sortie de 3A une fr quence de d coupage de 10KHz et un rapport cyclique de commutation maxi de 50 Cela explique certaines valeurs adopt es dans un premier temps pour les essais sur le transformateur en particulier 16 Fonctionnement de l l vateur de tension Le principe consiste emmagasiner de l nergie dans le transformateur par le primaire puis de la restituer avec le secondaire Le transistor de d coupage laisse passer le courant dans le primaire de l instant O l instant t puis reste ouvert jusqu la fin de la p riode T 3 cas se pr sentent 16 1 Mode avec flux continu A la fin de la p riode T le courant dans le secondaire ne s annule pas _pimaire _secondaire Courant dans le transformateur lt O 9 Periodes En r gime stabilis on a les relations lp1 Is2 Ns Np Is1 1p2 Np Ns
54. r le condensateur en 1 seconde P We T avec T 1 f et f 25KHz P We f 1012 10 25 10 0 25 W P 0 25W La r sistance doit tre en mesure de d charger le condensateur en une demi p riode soit T 2 La constante de temps doit tre inf rieure T 10 Avec R 100 ohms la constante de temps est T RC 10 s 1us T 2 20us soit encore T T 40 ce qui est largement suffisant pour assurer la d charge du condensateur 20 Le condensateur de d couplage d entr e Celui ci doit tre pr vu pour les alimentations d coupage Sa r sistance interne doit tre tr s faible pour absorber les pointes de courants demand s 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 23 44 Chargeur D chargeur 20 1 L ondulation de tension AVmax R e Ismoy Us Ue T C avec Ismoy 6A C 4700uF Us 24V Ue 12V et T 40us f 25KHZz on obtient AVmax 0 10 volts 21 Le condensateur de sortie 21 1 L ondulation de tension AVs_max i T avec ls 6A C 1000pF et T 40ys f 25Khz on obtient AVs_max 0 24 volts 22 La diode de redressement en sortie d alimentation Il faut utiliser une diode rapide destin e aux alimentations d coupage Le temps de recouvrement doit tre tr s faible 22 1 Tension inverse maxi Uinv_max Us max Ns Ue Np Avec Us_max 28 V Ue 12 V et Ns Np 3 On obtient Uinv_max 64 volts 22 2 Courant maximum Idiode_max Ismoy_max T T t T t1 Us 2Ls Avec Us 24V I
55. ran ais on devrait dire charge d entretien Tension de recharge 01 12 2002 20 56 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 43 44 Chargeur D chargeur Tension maximum laquelle on peut charger la batterie mais pas la laisser en permanence 2 3 2 4V Elt toujours 25 C et avec le m me coefficient de temp rature de 0 005V C Soit 13 8 14 4V pour un bloc 12V 25 C Attention cette tension est une valeur maximum et que si votre chargeur n est pas de bonne qualit voir de qualit moyenne il peut y avoir une ondulation r siduelle superpos e la tension continue due un mauvais filtrage La valeur de cr te de cette ondulation r siduelle n est visible qu a l oscilloscope et pas avec un multim tre et pourtant c est elle que la batterie voit Intensit de charge Une valeur facile retenir est 1 5 de la capacit nominale en 20 heures Donc pour la 12V 7Ah le maximum serait de 1 4A En fait si vous prenez la peine de regarder les notices constructeur c est un peu plus de l ordre de 1 7A pour une 7Ah et par exemple 20A pour une 85Ah au lieu de 17 avec mon calcul des 1 5 de Cn 34 Informations diverses 34 1 Chargeurs r alis s par d autres personnes http erfred free fr accusphp chargeur realisation kits php Le Chargeur REFLEX htip rcsoaringmag free fr Le Chargeur CD1 de Francis Thobois http nome nordnet fr fthobois CD1 htm 34 2 Cours et documentation Un Site qui rassemble de
56. s La r f rence de tension sur l entr e 1IN est donc de 0 1 volts Puissance dissip e par le shunt Le courant est lin aire entre O et T 2 puis nul entre T 2 et T Dans ces conditions la puissance dissip e par la r sistance shunt est donn e par la formule La formule est la m me que celle du calcul des pertes dans l enroulement primaire du transformateur P 1 3 Rshunt Ip1 Ip2 Ip1 Ip2 t1 T avec lp1 23 6A et Ip2 36 4A Rshunt 25 milliohms et t1 T 0 40 La puissance dissip e par ce shunt est donc de 0 91 watts Cette r sistance doit tre de nature non selfique Donc une r sistance non bobin e La puissance pr lev e sur la batterie de 12 volts est donc limit e P Ue lpmoy Ipmoy Imax Imax Ue Lp t1 2 t1 T Avec Imax 40A Ue 12V t1 16us pour 42 de rapport cyclique qui est la valeur maxi mesur e et T 40us Ilpmoy 14A Puissance maxi d entr e P 168W Dans la pratique j utilise 3 transistors pour le d coupage donc le courant de limitation peut tre de valeur sup rieure 23 4 La consigne de r gulation du courant de charge Le deuxi me ampli _Op est utilis pour r aliser la r gulation en courant en r injectant la tension pr lev e par un shunt de 0 1 ohms situ en s rie avec l accu charger Un courant de 3 amp res donnera une tension de 0 3 volts La consigne de tension sur l entr e 2IN devra donc tre de 0 6 volts pour un courant r gul 6 amp res Cette
57. s adresses sur des cours et documentations dans les domaines de l lectronique l lectrotechnique la physique les asservissements http perso wanadoo fr xcotton electron coursetdocs htm On peut trouver des informations int ressantes dans la rubrique Electronique de puissance Conversion alternatif continu et Conversion continu continu 34 3 Les alimentations d coupage Un site qui traite d une alimentation d coupage DC DC l vateur de tension www enseirb fr dondon puissance boost ALIMBoost html 34 4 Les ferrites 34 4 1 Ferrites de FERROXCUBE J ai trouv un fichier pdf 7 8Mb qui rassemble des informations sur les ferrites et autres informations sur le d coupage en anglais certes mais tr s utiles www ferroxcube com Dans Product info la rubrique Data Handbook permet d acc der au chargement du fichier This 975 page Handbook gives detailed technical data sheets and additional information about our complete range of Soft Ferrite Cores amp Accessories and EMI suppression products 34 4 2 Ferrites de EPCOS WWW epcos com 01 12 2002 20 56 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 44 44
58. s effectuer d autre action 1 tableau o Charge D charge gt gt TERMIN E lt lt e 2 tableau o Dur e de la derni re action du chargeur en heures minutes secondes o Valeur de la derni re Capacit enregistr e en mAh e 3 tableau o Valeur de la derni re mesure de r sistance interne de l accu en ohms o Valeur de la derni re mesure de tension de peak e 4 tableau o Tension de la batterie de la voiture o Temp rature des transistors o Tension aux bornes de l accu NB Il est possible d arr ter le d filement de cet affichage en appuyant sur les poussoirs BP2 ou BP3 Si on appuie nouveau sur les poussoirs BP2 ou BP3 on peut faire d filer 07 06 2003 11 57 Chargeur_Dechargeur_pic876_9 doc Page 9 44 Chargeur D chargeur manuellement les tableaux d affichage Si on n utilise pas les poussoirs BP2 ou BP3 au bout de 16 secondes l affichage se remet d filer automatiquement Cet affichage sera remplac par l affichage initial dans le cas ou on d connecte l accu puis reconnecte un nouvel accu 10 4 Affichage de l action en cours du chargeur Quelque soit l affichage l action en cours est mentionn e sur l afficheur en bas droite par une lettre pour arr t R pour charge rapide r pour pause apr s une charge rapide L pour charge lente pour pause apr s une charge lente D pour d charge d pour pause apr s une d charge NB la lettre
59. sion Us repr sente la tension moyenne de sortie apr s redressement Evolution Courant tension Limitation du courant par le r gulateur Sans pertes A vec pertes Mode flux continu C Mode flux discontinu Mode critique _ La courbe sans pertes est caract ristique d un transformateur parfait la tension de sortie est d finie par la tension d entr e et du rapport de transformation Le courant de sortie n intervient pas ce qui n est pas le cas avec les pertes 7 2 17 Calcul du transformateur Ip Courant primaire avec flux continu Mode critique tl T 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 17 44 Chargeur D chargeur 17 1 Calcul du rapport de transformation 17 1 1 Calcul du rapport de tranformation Np nombre de spires primaire Ns nombre de spires secondaire le courant d entr e Is courant de sortie Ue tension d entr e Us tension de sortie Si on consid re le cas ou le rapport cyclique max n est pas gal 50 et que le courant s annule en fin de p riode Le courant dans le primaire varie de O lemax entre O et t1 Le courant dans le secondaire varie de Ismax O entre t1 et T Suivant le rapport de transformation Np Ns on peut d duire que Ismax Np Ns lemax Le courant moyen de sortie est Ismoy 1 2 Ismax T t T D ou Ismax Ismoy 2T T t Et lemax Ismoy Ns Np 2T T t L nergie d entr e est We veted Ue Te
60. smoy_max 6A t 16us T 40us et Ls 130uH On obtient Idiode_max 12 2 amp res 22 3 Courant moyen dans la diode Idiode moy max Is moy max On obtient diode moy _ max 6 22 4 Puissance dissip e par la diode Pd_max Ud Idiode moy max avec Ud 1V et Imoy_ max 6A gt Pd_max 6W Pour un courant de sortie de 6A on obtient Pd_ max 6W 23 R gulation du courant de charge par d coupage 23 1 Le r gulateur Le circuit utilis est le TL494 Il dispose de 2 amplificateurs op rationnels pour contr ler la tension et le courant de sortie Les tensions d entr es de ces amplificateurs 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 24 44 Chargeur D chargeur peuvent tre comprises entre 0 3 et VCC 2 volts 23 2 La limitation en tension de sortie J ai utilis le premier ampli Op pour limiter la tension de sortie 28 volts 23 3 La limitation du courant d entr e primaire Cette limitation est indispensable pour prot ger le transistor de d coupage J ai combin une limitation compl mentaire sur le premier ampli Op pour limiter le courant de commutation du transistor de d coupage en ins rant une r sistance shunt dans la source de ce transistor Le courant moyen maximum tant de 6 amp res le courant primaire maxi est de 36 4A on prendra 40A pour le calcul et la r sistance du shunt de 0 0025 ohms La tension maxi aux bornes du shunt sera de 40A 0 0025 ohms 0 1 volt
61. urant de pointe de la charge puls e 0 1 6A Valeur du delta peak 5 35mV Seuil de fin de d charge O 99 Dur e de charge maxi en charge rapide O 100 heures Dur e de charge maxi en charge lente ou maintien O 100 heures Temps de pause entre la charge et d charge ou inversement O 63 minutes Mode puls en charge rapide Oui Non Mode puls en charge lente Oui Non Nombre de cycles de charges d charges 1 8 Fin de charge rapide avec ou sans maintien Oui Non Nombre d l ments 1 14 ou auto Tension maxi par l ment 1 5 3 volts Temp rature d enclenchement du ventilateur O 99 C Temp rature limite d utilisation O 99 C Tension minimale de l alimentation batterie voiture 9 14 volts Cela fait peut tre beaucoup de param tres d terminer Le choix est difficile et demande de bonnes connaissances sur le sujet Je ne voulais pas prendre l initiative de bloquer les valeurs cela aurait facilit de beaucoup la r alisation du programme mais je pr f re laisser le choix des r glages et la possibilit d exp rimenter ventuellement des accus 5 Informations donn es par les mesures du chargeur Tension de l alimentation batterie voiture Tension de l accu 07 06 2003 11 57 Chargeur _Dechargeur_pic876 9 doc Page 5 44 Chargeur D chargeur Tension de peak tension maxi mesur e Courant moyen de charge ou d

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