Brevet FR2205764A1 — publié le 19740531

La présente invention a pour objet un chargeur d'accumulateurs muni de façon connue en soi d'un dispositif de régulation d'intensité de type classique à transistor et diode ZENER, permettant d'empêcher, dans le cas de charge d'une batterie d'accumulateurs cadmium-nickel, une élévation anormale de cette intensité à fin de charge, du fait d'une diminution de résistance interne de ladite batterie. Le nouveau chargeur suivant l'invention comporte en outre un dispositif à seuil permettant, pour une valeur maximum de tension admissible aux bornes de ladite batterie, de couper la connexion entre le pale positif dudit chargeur et celui de cette batterie par l'intermédiaire d'un relais à double bobinage, dont le deuxième bobinage reçoit périodiquement une impulsion de courant continu émise par une bascule à transistors alimentée par ledit chargeur, et qui crée dans ledit relais un flux magnétique de sens inverse de celui pouvant être engendré par l'autre bobinage, et qui est variable en fonction de la tension aux bornes de ladite batterie, de telle façon qu'une remise en charge de ladite batterie ne soit possible que si la tension à ses bornes a baissé entre-temps par exemple du fait de pertes internes, cette baisse de tension étant amplifiez par un dispositif à transistor approprié, et le flux résultant créé par le premier bobinage précité, devenant insuffisant pour empêcher ledit relais de rester dans sa position de charge de ladite batterie. I1 y a lieu de remarquer, que les impulsions transmises au deuxième bobinage tendenten effet à maintenir la batterie en charge. Toutefois, ce maintien en charge n'est possible que si la tension aux bornes de ladite batterie a baissé de façon sensible, car, dans le cas contraire, le relais de coupure à fin de charge fonctionne à nouveau. - L'invention vise également un procédé permettant de tester r(uto- matiquement la tension de batteries déchargées, rechargées, ou ayant pu accidentellement se décharger par pertes internes, et d'assurer automatiquement le maintien de la coupure du circuit de charge de ladite batterie, tant que la tension aux bornes de cette batterie correspond à sa valeur normale de pleine charge, tandis qu'une baisse de tension progressive de ladite batterie, du fait de pertes internes, rétablit ce circuit de charge jusqu'à ce que la tension de cette batterie remonte à sa valeur de fin de charge, en provoquant à nouveau la coupure automatique dudit circuit de charge pendant l'un des intervalles de temps séparant les impulsions émises périodiquement par ladite bascule à transistors. Le chargeur permettant la mise en oeuvre dudit procédé comporte de préférence deux voyants de signalisation branchés à tour de rôle, par l'intermédiaire de résistances de limitation d'intensité,aux bornes de la tension redressée fournie par ledit chargeur, suivant la position de l'armature dudit relais à double bobinage, voyants servant à signaler si la batterie est en charge, ou, dans le cas contraire, si elle est complètement rechargée. Les caractéristiques de la présente invention seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation- de dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif et décrit en se référant au dessin annexé sur lequel - la fig.l est unechésa d'un ensemble d'éléments redresseurs à semi-conducteur, montés en pont de Wheatstone, et alimenté par une tension alternative variable, nuni d'un régulateur d'intensité à transistor et diode ZENER permettant d'éviter une augrentation progressive notable de l'intensité de charge d'une batterie d'accumulateurs cadmium-nickel, au cours de sa charge, du fait de la diminution progressive de sa résistance interne. et la fig.2 est un schéma d'un mode de réalisation de dispositif permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, assurant en outre une coupure autonstique du circuit de charge de ladite batterie lorsque la tension aux bornes de cette batterie correspond à sa tension de fin de charge, et une mise ou remise en charge automatique de ladite batterie en cas de décharge de cette dernière, par exemple du fait de pertes internes. On voit sur la figure 1 un ensemble 1 de quatre éléments redresseurs la à ld montés en pont de Wheatstone, qui est alimenté par une tension alternative variable fournie par un transformateur 2 et un comnu- tateur de prises 3. Le courant continu fourni par le pont 1 est filtré par un condensateur 4 permettant d'aplatir un peu les ondulations du courant fourni par le pont 1, et notarrent de maintenir la tension aux bornes de ce condensateur à une valeur constalaprent supérieure à celle d'une batterie d'ac cumulateurs de façon à engendrer un courant de charge ondulé ayant le sens de la flèche 6. Ce courant de charge passe par l'espace émetteur collecteur d'un transistor 7, et par une résistance de limitation d'intensité 8 la base 7a du transistor 7, est maintenue à un potentiel positif sensiblemant constant par rapport au p8le négatif 9 de la tension continue de charge par une diode ZENER 10 schuntee par un condensateur 11, et en série avec une résistance 12. Cette faible variation de tension est amplifiée par le transistor 7 de façon à empêcher le courant de charge de la batterie 5 d'augmen- ter progressivement au cours de la charge de cette batterie. On sait en effet, que les batteries cadmium-nickel, contraire mentaux batteries au plomb, ont une résistance interne qui décri à fin de charge, ce qi conduirait normalement à une augmentation de l'intensité du courant de charge, susceptible de surcharger lesdites batteries; et de les détériorer eventuellement lorsque ces batteries sont complètement rechargées. Mais la montée en tension progressive aux bornes de la batterie 5, au fur et à mesure de sa charge, se traduit par une légère baisse de tension aux bornes de la diode ZENER 10, et par une baisse corrélative de la tension de polarisation de la base 7a du transistor 7, suffisante pour que ce transistor 7 devienne moins conducteur, et que s a variation de résistance interne puisse compenser les variations de sens opposé due la résistance interne de la batterie 5. Toutefois, cette régulation est insuffisante, et il est nécessaire,lorsque la batterie 5 atteint sa tension de pleine charge, -d'inter- rompre complètement le courant de charge en coupant la connexion Sellant le redresseur au p8îe positif de la batterie. 8 retrouve sur la figure 2, le transformateur 2 avec.secondai- re à prises multiples reliées au commutateur 3, ainsi que l'ensemble d'élé- ments redresseurs la à 1d montés en pont de Wheatstone. On retrouve également sur cette figure le condensateur de filtrage 4, la batterie d'accumulateurs 5 et le dispositif régulateut comportant le transistor 7, les résistances 8 et 12, la diode ZENER 10 et son condensateur de shuntage 11, meis le circuit de charge de ladite batterie passe par des contacts 13 et 14 réunis entre eux par l'armature 15 d1un relais, commandée par diux bobinages 16 et 17. Dans la position de l'armature 15 qui est représentée: sur la figure 2,1e circuit de charge est coupé, tandis que dans la position basse de cette armattre, la batterie également, est en charge. La tension redressée batterie également, par l'inter ; d'une résistante 18, un dispositif 19 du type bascule comportant eux trua- sistors. 2o et 21, dont les émetteurs sont reliés au pôle négatif @9 de la tension redressée. Ce dispositif comporte en outre quatre résistances 22 à 25, dont la dernière ajustable, connectées de façon appropriée à deux conden sateurs 26 et 27, et aux collecteurs desdits transistors. Un tel montage de type connu, envoie périodiquement des impul sions de courant continu dans le bobinage 16 dudit relais à une frdqtience qui est déterminée par les valeurs respectives des résistances 22 à 25 et des condensateurs 26 et 27, et par les caractéristiques des transistors 20 et 21. Le flux qui est induit dans le circuit magnétique de ce relais du fait du passage de ces impulsions dans ledit bobinage 16, tend à faire revenir l'armature -15 dans sa position basse de charge de ladite batterie 5, mais une fraction de la tension de ladite batterie, recueillie aux bornes d'une résistance 28 montée en série avec une résistance ajustable 29, modifie la polarisation d'un transistor 30 agissant sur un thyristor 31 inséré dans le circuit d'alimentation en courant continu du bobinage 17 dudit relais, courant qui passe également par deux résistances 32 et 33 dont la première ajustable, par le transistor 7, par la résistance 8, par l'armature 15 et par ledit thyristor 31. Au fur et à mesure de l'élévation de la tension aux bornes de la batterie 5, la polarisation du transistor 30 croit, de meme que la tension de gachette du thyristor 31 qui est reliée à l'émetteur du transistor 30 par une résistance de stabilisation 34. Lorsque ce dernier devient conducteur, un courant est engendré dans l'enroulement 17 et fait passer l'armature 15 en position haute de coupure du circuit de charge, pendant les intervalles de temps entre les impulsions transmises périodiquement au bobinage 16. Le choix des valeurs des résistances 22 à 25 et des condensateurs 26 et 27, de meme que l'ajustage de la résistance 25, sont effectués en tenant compte des caractéristiques des transistors 20 et 21, de façon telle que l'intensité des impulsions de courant continu transmises au bobinage 16 soit suffisante pour ramener, au moins temporairement, l'armature 15 à sa position basse de charge de la batterie 5. Quant à la résistance 32, son ajuatage est effectué, de meme que celui de la résistance 29, de façon à pouvoir faire passer dans le bobinage 17, lorsque la batterie 5 est complètement rechargée, une intensité suffisante pour déplacer cette armature 15 jusqu'à une position haute de coupure de la charge, dans les intervalles de temps séparant les impulsions transmises au bobinage 16. Le dispositif fonctionne de la façon suivante : pour la tension de fin de charge de la batterie 5, la tension de polarisation de la base 30a du transistor 30 est maximum, et lorsque la tension de gachette du thyristor 31 devient suffisante pour rendre conducteur ce thyristor, le courant qui passe dans l'enroulement 17 provoque la coupure de la charge par déplacement de l'armature 15 vers sa position haute. En meme temps que la coupure de charge, l'alimentation du bobinage 17 est également coupée. A chaque impulsion transmise au bobinage 16, l'armature 15 se déplace vers le bas et rétablit, pendant un temps très court, les circuits de charge de batterie et d'alimentation du bobinage 17. Toutefois, tant que la batterie 5 ne s'est pas déchargée de fa çon appréciable et a conservé sensiblement sa tension de fin de charge, le courant passant dans le bobinage 17 dans les intervalles de temps séparant les impulsions transmises au bobinage 16, provoque à nouveau la coupure de la charge de la batterie, en s,"se temps que celle de l'aliment tion dudit bobinage 17. Ce n'est donc que lorsque la tension de la batterie 5 reliée k son chargeur a baissé de façon sensible, que le thyristor 31 cesse outre conducteur et ne permet plus l'alimentation du bobinage 17. L'armature 15 reste alors dans sa position basse, et par voie de conséquence la batterie 5 se trouve remise en charge jusqu'à ce quelle atteigne à nouveau Sa tension de fin de charge, pour laquelle se produira une nouvelle coupure auto mutique de son circuit de charge. Une diode 35 empoche toute possibilité de décharge de la batterie k travers l'ensemble constitué par mise en série de la résistance 33, du thyristor 31 et d'une résistance 36 qui shunte l'ensemble du bobinage 17 et de la résistance 32 Cette résistance 36 est choisie de façon telle que la tension à ses bornes permette de faire passer dans le bobinage 17 une inten sité convenable. Quant à la dérivation constitué par les résistances 33 et 36 et le thyristor 31, elle ne consonne du courant sur le redresseur que lorsque ce thyristor est conducteur, c'est-k-dire pour la tension de fin de charge de la batterie 5, cette consommation étant de très courte durée puisque l'alimentation de cette dérivation est illédiatenent coupée par I'arflture 15. Les résistances 28 et 29 sont également de très grande valeur ohmique, de façon à n'occasionner qu'une perte de courant négligeable soit au cours de la charge de la batterie 5, soit par décharge de cette batterie. L'ensemble du transistor 30,du thyristor 31 et des différentes résstances 28, 29, 32, 33, 34 et 36, constitue donc un dispositif d'ampli- fication des variations de la tension aux bornes de la batterie 5, pet-et- tant de n'alimenter le bobinage 17 qu'au moment où cette, tension atteint sa valeur de fin de charge, et de ne déclencher éventuellement une remise eh chargé de ladite batterie, que si la tension de cette dernière révèle un état de décharge appréciable. Comme on l'a dit plus haut, la position basse de l'armature 15, est signalée par l'allumage d'un voyant 37 branché aux bornes de la tension redressée, en série avec une résistance 38 de limitation d'inten sité. De la meme façon, la position d'arrêt de charge de la batterie 5, correspondant à la position haute de l'armature 15 visible sur la figure 2, est signalée par l'allumage d'un deuxième voyant 39 monté également aux bornes de la tension redressée, en série avec une résistance 40 de limitation d'intensité. Il est bien entendu que l'on peut apporter au mode de réalisa- tion qui vient d'être décrit divers changements, perfectionnements et ad- ditions, et que l'on peut remplacer certains éléments par des éléments équivalents sans altérer pour cela l'économi. générale de l'invention. On peut notamment substituer au transistor 30 un amplificateur comprenant au moins deux transistors de plus faible prix de revient. REVENDICATIONS 1. Procédé de charge de batteries d'accumulateurs, en particulier de batteries cadmium-nickel, ledit procédé comportant l'utilisation de moyens d'adaptation de la tension alternative d'alimentation d'un redresseur monté{en pont de Wheatstone au nombre d'éléments de la batterie k charger, et d'in régulateur d'intensité à transistor et diode ZENER, permettant de maintenir sensiblement constante l'intensité du courant de charge de ladite batterie en dépit d'une diminution progressive de résistance interne de cette batterie au cours de sa charge, et étant caractérisé par le fait : qu'on envoie périodiquement des impulsions de courant continu fournies par un émetteur pouvant outre alimenté également par ledit redresseur, dans i'uç des deux bobinages d'un relais dont le deuxième bçbinage peut etre alimenté également par le sue redresseur, lorsque la tension aux bornes de ladite batterie, dont les variations sont amplifiée8 à cet effet par un transistor ayant sa base polarisée sous une tension proportion- nelle à celle existant aux bornes de cette batterie,atteint sa valeur maxi de de fin de charge ; et qu'on utilise ce relais pour couper automatique ment la charge de la batterie précitée lorsque la tension à ses bornes atteint ladite valeur maximum de fin de charge,ou pour rétablir automatique- ment cette change en cas de décharge sensible de ladite batterie par pertes internes, ou de substitution d'une autre batterie déchargée aux bornes du chargeur utilisé. 2.-DisEwositif pour la mise en oeuvre du procédé suivant la revendication 1, caractérisé par le fait : que ledit émetteur d'impulsions de courant continu est une bascule comportant deux transistors, quatre résis- tances de valeur appropriée dont une ajustable et deux condensateurs définissant la fréquence desdites impulsions ; que le dispositif amplificateut desdites variations comporte deux résistances en série dont une ajustable, formant potentiomètre eux bornes de ladite batterie, deux autres résistances dont une ajustable, montées en série avec un thyristor dans le circuit d'alimentation du deuxième bobinage précité, une cinquième résistance montée en parallèle sur l'ensemble formé par ledit deuxième bobinage et par; la rdsis- tance ajustables contrôlant l'alimentation de ce dernier, une diode branchée en série dans Xe circuit de charge de ladite batterie, au moins un transistor de contrais; dudit thyristor, et les résistances régulatrices desdits transistors 5 , que ledit relais à double bobinage comporte une armature coo pétant avec trois contacts formant inverseur, et qui assure la fermeture du circuit de charge dans l'une des deux positions dudit inverseur et sa couper re dans l'autre position ; que le prenier bobinage précité recevait lesdites impulsions de courant continu engendre un flux magnétique tendant k ramener ladite armature dans sa position de fermeture de circuit de charge ; et que le flux magnétique crée en alimentant le deuxième bobinage précité, tend au contraire à provoquer une coupure de ce circuit de charge. 3. Dispositif suivant la revendication 2 , caractérisé par le fait : que les deux contacts extremes dudit inverseur, sont reliés respectivement à deux voyants montés, en série avec des résistances de limitation d'intensité, entre lesdits contacts et le pôle négatif dudit redresseur.