5.5. Conclusion
Nous avons montré qu'il existe deux paramètres
principaux (Rf et C) pouvant être la cause de
déséquilibres de tensions dans un module de supercondensateurs.
Nous avons traité les cas essentiels : la dispersion de la
capacité et/ou la dispersion de la résistance de fuite
Rf.
Le remède au déséquilibre de tension
consiste à ajouter aux bornes de chaque cellule
élémentaire un circuit d'équilibrage intervenant
lorsqu'une différence de tension apparaît. Les recherches
bibliographiques ont montré qu'il existait plusieurs circuits
d'équilibrage commercialisés, par résistances, diodes
Zener, résistances commandées, convertisseurs statiques
Buck-Boost sans ou avec transformateur), etc. Nos résultats montrent que
ces circuits d'équilibrage diffèrent par leur rendement et par
leur espérance de vie :
· Le circuit d'équilibrage avec résistance
simple améliore l'espérance de vie du supercondensateur, mais
participe à la dissipation d'une partie importante de l'énergie
stockée, ce qui diminue le rendement énergétique.
· Le circuit d'équilibrage avec diodes Zener n'est
plus commercialisé actuellement à cause de leur tensions et
courant limités.
· Le circuit d'équilibrage de résistances
avec interrupteurs commandées permet de contrôler l'énergie
dissipée, tout en améliorant les contraintes de tension aux
bornes du composant, ce qui contribue à une augmentation importante de
l'espérance de vie du composant. L'inconvénient principal est que
son coût est un peu élevé.
· Le circuit Buck-Boost équilibre la tension des
supercondensateurs en transférant instantanément
l'excédant d'énergie dû aux surtensions à des
composants moins chargés. Ce circuit augmente l'espérance de vie
du supercondensateur ainsi que le rendement énergétique du
système d'équilibrage mais son encombrement ainsi que son
coût élevé limitent son utilisation industrielle. Pour la
même raison le système d'équilibrage des tensions des
supercondensateurs avec transformateur n'est pas utilisé.
La constante de temps de l'autodécharge est
élevée et est d'au moins quelques heures. Ce cas de
déséquilibrage statique peut être parfaitement
résolu par l'utilisation de résistances d'équilibrage en
parallèle avec chaque cellule de supercondensateur.
Nous avons constaté que la performance et
l'espérance de vie dépend essentiellement du ty p e d'application
; c'est-à-dire du profil de tension et de courant. Ceci rend chaque
système d'équilibrage approprié à une application
donnée.
L'équilibrage passif est plus approprié pour des
applications à faible rapport cyclique. Dans ce s applications, la
grandeur de la résistance d'équilibrage est
généralement fixée à 1/10 de la valeur de
résistance de fuite moyenne de la cellule. Les avantages de cette
méthode d'équilibrage sont la simplicité et un faible
coût.
Le système d'équilibrage par résistances
commandées est requis pour les applications à rapport cyclique
élevé. Dans ce type d'équilibrage, un certain nombre de
commandes peut être utilisé pour atteindre l'équilibre de
tension. La grandeur des résistances d'équilibrage peut
être de l'ordre de 1/100 de la résistance de fuite. Dans ces
applications un système de refroidissement est nécessairement
installé, pour minimiser l'effet de la température sur
l'espérance de vie du supercondensateur.
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