Brevet FR2146247A1 — publié le 19730302

L'invention concerne un dispositif de commutation pour des accumulateurs, en particulier des accumulateurs argent-zinc, pour commander et contrer le courant de charge et de décharge, le courant de charge étant supprimé, en fonction de la tension des accumulateurs, lorsque la tension atteint une valeur de consigne supérieure et étant mis en circuit lorsque la tension devient inféieure à une valeur de consigne inférieure, It le courant de décharge étant supprimé lorsque la tension devient inférieure à une valeur de consigne, et se propose de fournir une forme de réalisation avantageuse permettant d'obtenir une structure simple et peu encombrante. Pour protéger les accumulateurs contre des charges trop importantes ou trop faibles, on connait de nombreux dispositifs de commutation qui sont constitués par des composants électroniques. Les dispositifs de commutation connus pour la protection contre les surcharges sont en général associEs l'ap- pareil de charge qui fournit le courant de charge. Les dispositifs de con utation peur la protection contre les charges trop faibles sont des composants autonomes ou bien sont. associés au circuit d'utilisa1io+ Tous ces dispositifs de cormutation sont de réalisation compliquée et nécessitent beaucoup de place. La présente invention se propose de réaliser un dispositif de cosmutation pour la protection contre les surcharges et contre les charges trop faibles qui, avec une structure simple et un fonctionnement optimal possède un encombrement particuliErement réduit. Ce problème est résolu suivant l'invention par le fait que l'on prévoit un diviseur de tension réglable pour la valeur de consigne supérieure de la tension de charge, qui agit sur un composant digital possédant la fonction ET, ainsi qu'un diviseur de tension réglable pour la valeur de consigne inférieure de la tension de charge, qui agit sur un multivibrateur par l'intermédiaire d'un composant digital possédant la fonction OU, ledit multivibrateur commutant un transistor de commutation, faisant partie du circuit de charge, par l'intermédiaire de transistors amplificateurs, tandis que l'on prévoit un troi siège diviseur de tension réglable pour la valeur de consigne inférieure de la tension de décharge, qui agit sur un composant digital possédant la fonction d'un trigger de Schmitt, ce dernier commutant un transistor de commutation, faisant partie du circuit de décharge, par l'intermédiaire de transistors amplificateurs. Ce nouveau dispositif de commutation présente l'avantage que, pour un encombrement minimal, il protège l'accumulateur aussi bien contre les surcharges que contre les charges trop faibles. L'encombrement est suffisamment faible pour pouvoir associer directement le dispositif de commutation à l'accumula- teur1 par exemple en le plaçant sur le couvercle du boîtier ou dans un endroit semblable. Un autre avantage réside dans le fait qu'un seul dispositif de commutation s-ert à la protection contre les surcharges et contre les charges trop faibles. Le temps de charge jusqu'à la charge complète est très court et le courant de charge important est supprimé de façon sûre lorsque la tension atteint la valeur de seuil supérieure de sorte qu'une surcharge des éléments de l'accumulateur est évitée de façon certaine. De façon avantageuse, le circuit de charge et le circuit de décharge sont alternativement reliés, par l'intermédiaire d'une liaison enfichable par câble, au réseau de charge et au circuit d'utilisation, le pôle négatif de la batterie étant relié, par l'intermédiaire d'une barrette de connexion prévue sur la fiche du câble, avec la borne négative du dispositif de commutation. Grâce à un tel agencement, l'accumulateur n'est pas déchargé par le dispositif de commutation lorsqu'il n'est pas raccordé au réseau de charge du circuit d'utilisation. Ce n'est que lorsque la fiche est mise en place qu'un courant circule de la batterie vers le dispositif de commutation. En outre, suivant l'invention, on prévoit que le câble de charge pour le pôle positif est muni d'une résistance de charge. Ceci offre l'avantage que le dégagement de chaleur a lieu à l'extérieur du dispositif de commutation de sorte qu'un échauffement inadmissible des composants électroniques est évité. La présente invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'une forme de réalisation particulière donnée à titre d'exemple et représentée au dessin annexé dans lequel La figure 1 est un schéma électrique du dispositif de commutation suivant l'invention. La figure 2 représente la position des pôles de la fiche du câble de charge. La figure 3 représente la position des pôles de la fiche du câble de décharge. Pour charger la batterie, le dispositif de commutation est raccordé au générateur de courant continu G. Ceci est réalisé à l'aide d'un câble de charge dont les conducteurs sont désignés par les références 1 3. Le conducteur positif 1 est muni d'une diode D1 et d'une résistance de charge RL. Ces conducteurs sont reliés au conducteur de charge positif 4 et au conducteur de charge négatif 5 par l'intermédiaire d'un raccordement à fiche comportant les p81es 10 à 12. Les pales 11, 12 sont, comme représenté dans la figure 2, reliés l'un à l'autre par une barrette, le pôle 11 étant par suite relié au conducteur négatif 6 du dispositif de commutation. En outre on prévoit encore un conducteur positif 7 pour la batterie. Le dispositif de commutation pour le processus dé charge est constitué par deux diviseurs de tension réglables. L'un des diviseurs de tension est constitué par les résistances R1, R2 et une résistance réglable P1 et l'autre est constitué par les résistances R3, R4 et la résistance réglable P2. Un composant digital IC est raccordé aux deux diviseurs de tension Alors que le diviseur de tension R1, R2, P1 détermine la valeur de consigne supérieure de la tension de charge, l'autre diviseur de tension R3, R4, P2 permet de régler la valeur de consigne inférieure pour laquelle le courant de charge doit être remis en circuit. Le diviseur de tension R1, R2, P1 agit, par l'intermédiaire d'un composant digital possédant la fonction ET, sur un multivibrateur, et l'autre diviseur de tension R3, R4, P2, qui détermine la valeur de consigne inférieure, agit sur ce 8me multivibrateur par l'intermédiaire d'un composant digital possédant la fonction W. Ce composant digital est le composant IC1 dont les circuits sont désignés par les références G1 - G4. Le multivibrateur, qui est commandé par les circuits G1-G4, fait partie d'un second composant digital qui est désigné par la référence 1/2 IC 2. Les circuits constituant ce composant sont désignés par les références G5 et G6. L'autre partie.de ce composant IC2 est utilisée pour le processus de décharge et sera décrite plus en détail ci aprbs. Le multivibrateur agit, par l'intermédiaire de transistors amplificateurs T1, T2, sur un transistor de commutation T3 faisant partie du circuit de charge et auquel sont associées les résistances R5 - R8. Un autre diviseur de tension R9, R10, P3 est inséré entre le conducteur négatif 6 du dispositif de commutation et le conducteur de charge positif 14 de la batterie. Ce diviseur est relié à un composant digital possédant la fonction d'un trigger de Schmitt. I1 s'agit ici d'un élément constitutif du composant IC2 qui forme en outre le multivibrateur. La fonction de trigger de Schmitt apparaît par suite de la réaction établie par la résistance Roll. Cette partie du composant digital 1C2 comporte les circuits désignés par les références G7 et G8. La fonction de trigger de Schmitt permet au multivibrateur d'avoir deux états stables.Si la tension appliquée à l'entrée devient supérieure à une valeur de seuil déterminée par le diviseur de tension, le multivibrateur bascule et revient dans son état initial après le dépassement de cette valeur de seuil. Les éléments G7 et G8 ont sensiblement une fonction d'amplification. Ce trigger de Schmitt commute un transistor T6 faisant partie du circuit de décharge, par l'intermédiaire des transistors amplificateurs. T4, T5 auxquels sont associées les résistances R12 - R15. Le circuit d'utilisation est désigné par la référence 15. Le mode de fonctionnement du dispositif de commutation précédemment décrit est le suivant Pour charger l'accumulateur, le câble de charge comportant les conducteurs 1-3 est raccordé au dispositif de commutation par l'intermédiaire d'un raccordement à fiche, le conducteur 1 muni de la résistance de charge RLétant relié au pôle positif 10 et le conducteur 3 étant relié au pôle négatif 12, ces pôles étant réalisés de façon à pouvoir recevoir une fiche. En outre le pôle 11 est relié au pôle négatif 12 par l'intermédiaire de la barrette de connexion des pôles, La résistance de charge RL dans le câble de charge est constituée par un fil résistif qui s'échauffe durant la charge en raison de la forte puissance dissipée ; cependant étant donné que le râble de charge se trouve à l'extérieur du dispositif de commutation, une évacuation de chaleur appropriée est assurée et un endommagement des composants électroniques est évité. Après la mise en circuit, le dispositif de commutation contrôle l'état de la batterie par une comparaison entre la valeur de consigne et la valeur réelle. Si la valeur de consigne inférieure du courant de charge n'est pas atteinte, la commutation est commandée. De même lorsque la batterie est déchargée la commutation est déclenchée par la fonction OU. Le multivibrateur (mémoire) passe dans son premier état stable et rend le transistor de commutation T3 conducteur, par l'intermédiaire des transistors T1, T2. L'accumulateur est alors chargé. Lors de la charge, la tension de la batterie est contrBlee de façon continue par le diviseur de tension. Si cette tension atteint la valeur de consigne supérieure, le multivibrateur est commuté dans son second état stable, par l'lntermé- diaire de la fonction ET, et la charge est interrompue. En sême temps, l'autre diviseur de tension R3, R4, P2 contr8le l'accumu- lateur. Si par suite d'une décharge spontanée ou d'un phénomène semblable, la valeur de consigne inférieure est atteinte, l'accumulateur est rechargé, cette nouvelle charge étant de nouveau contre par le premier diviseur de tension. Le contrôle réalisé alternativement au moyen de la fonction Ou et de la comparaison de la valeur de consigne et de la valeur ruelle dans le premier diviseur de tension, et au moyen de la fonction 7E et de la comparaison de la valeur de consigne et de la valeur réelle dans le second diviseur de tension, assure un état optimal de l'accumulateur. Pour le processus de décharge, le cible de décharge est enfiché dans les pôles 10 - 12. La tension de la batterie est vérifiée par l'intermédiaire du diviseur de tension R9, R10, P3 lors de la décharge. Si la tension des éléments, par exemple dans le cas d'un élément argent-zinc, est égale B 1,56 volts, le trigger de Schmitt commande les transistors T4 et T5 et le transistor de commutation T6 est conducteur de sorte qu'un courant de décharge peut circuler. Le courant de l'accumulateur est alors disponible pour l'utilisateur. Cependant si la tension diminue jusqu'à atteindre 1,3 V par élément, le trigger de Schmitt bloque les transistors T4, T5 et par conséquent bloque aussi le transistor de commutation T6.Même si la tension de l'accumulateur augmente de nouveau par suite du phénomène de régénération, aucune nouvelle commutation n'est déclenchée. La valeur de seuil réglée au moyen de la résistance réglable P1 correspond à la tension de la batterie pour laquelle la tension est supprimée (valeur de consigne inférieure du courant de charge). Le réglage de la résistance réglable P2 détermine la valeur de seuil qui provoque la charge de la batterie. Lorsque la tension atteint une valeur de seuil, cela correspond b l'étant logique 1 et lorsqu'elle la dépasse, cela correspond à l'état logique 0. S'il apparat sur les conducteurs de sortie des résistances P1 et P2 un signal possédant l'état 0, les signaux d'entrée des circuits G1, G2 et G3 sont à l'état 1 tandis que celui du circuit G4 est à l'état 0. Le signal de sortie du circuit G4 est décisif pour l'état de commutation stable du multivibrateur. Par conséquent, le signal de sortie du circuit G6 est à l'état 1, ce qui a pour conséquence que les transistors T1, T2 et T3 sont conducteurs et que la batterie est chargée.Le contrôle de la charge de batterie est effectué par le circuit G1, Si la tension de la batterie augmente lentement, l'état logique du signal apparaissant sur le conducteur de sortie de la résistance P2 passe de 0 à 1, c'est-à-dire que les signaux de sortie des circuits G2, G3 et G4 passe 8 l'état 1 tandis que celui du circuit G1 reste à l'état 1. A l'entrée du multivibrateur un signal "1" est enregistré sans que l'état de commutation change. Les transistors T1, T2, T3 sont de nouveau rendus conducteurs et la batterie est chargée. Dès que la signal existant sur le conducteur de sortie de la résistance P1 passe de l'état 0 à l'état 1, les signaux de sortie des circuits G1, G2 et G3sont à l'état 0 et celui du circuit G4 à l'état 1.Le multivibrateur change d'état et les transistors T1, T2 et T3 sont bloqués. Le processus de charge est interrompu et les circuits G2, G3, G4 contrôlent l'état de l'accumulateur. Le processus de décharge est contrôlé par le diviseur de tension R9, Roi0, P3. Si l'accumulateur est déchargé de façon que la tension soit égale à 1,3 V par élément, les circuits G7 et G8 qui fonctionnent comme un trigger de Schmitt (commutateur de valeur de seuil) par suite de la réaction établie par la résistance Roll, bloquent les transistors T4, T5 et T6. La tension de l'accumulateur augmente jusqu'à 1,56 V par élément sans qu'il soit possible de faire circuler un courant de charge. Par ce fait l'accumulateur est protégé contre une destruction prématurée. Grâce à la liaison entre pales sur les fiches des câbles, lorsque les fiches sont enlevées, une décharge de l'accumulateur à travers le circuit d'utilisation s'établit au niveau du dispositif de commutation. C'est seulement lorsque la fiche est en place qu'un courant circule à partir de la batterie, par l'intermédiaire du dispositif de commutation. Etant donné que lors de l'enlèvement de la fiche, le multivibrateur perd sa fonction mémoire puisque le dispositif de commutation n'est pas traversé par un courant, une impulsion de mise à l'état excité est fournie au multivibrateur, lors d'un nouvel enfichage, par l'intermédiaire d'un élément RC non représenté dans la figure, cette impulsion mettant le multivibrateur dans l'état correspondant a la charge. Lors de l'enfichage un processus de charge apparant en premier lieu, après quoi le dispositif de commutation assume les fonctions réalisées précédemment consistant à vérifier l'état de la batterie puis soit à maintenir le courant de charge soit à le supprimer lorsque la valeur de seuil supérieure est atteinte. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commutation pour des accumulateurs, en particulier des accumulateurs argent-zinc, pour commander et contrôler le courant de charge et de décharge, le courant de charge étant supprimé, en fonction de la tension des accumulateurs, lorsque la tension atteint une valeur de consigne supérieure et étant mis en circuit lorsque la tension devient inférieure à une valeur de consigne inférieure, et le courant de décharge étant supprimé lorsque la tension devient inférieure à une valeur de consigne, caractérisé par le fait que l'on prévoit un diviseur de tension réglable (R1, R2, P1) pour la valeur de consigne supérieure de la tension de charge, qui agit sur un composant digital possédant la fonction ET, ainsi qu'un diviseur de tension réglable (R3, R4, P2) pour la valeur de consigne inférieure de la tension de charge, qui agit sur un multivibrateur par l'intermédiaire d'un composant digital possédant la fonction OU, ledit multivibrateur commutant un transistor de commutation (T3), faisant partie du circuit de charge, par l'intermédiaire de transistors amplificateurs (T1, T2), tandis que l'on prévoit un troisième diviseur de tension réglable (R9, R10, P3) pour la valeur de consigne inférieure de la tension de décharge, qui agit sur un composant digital possédant la fonction d'un trigger de Schmitt, ce dernier commutant un transistor de commutation (T6), faisant partie du circuit de décharge, par l'intermédiaire de transistors amplificateurs (T4, T5). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit de charge et le circuit de décharge sont alternativement reliés, par l'intermédiaire d'une liaison enfichable par câble, au réseau de charge et au circuit d'utilisation, le pôle négatif de la batterie étant relié, par l'intermédiaire d'une barrette de connexion prévu sur la fiche du câble, avec la borne négative du dispositif de commutation. 3. Dispositif suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le f ait que le câble de charge pour le pôle positif est muni d'une résistance de charge.