Brevet FR2251919A1 — publié le 19750613

La présente invention concerne un dispositif d'alimentation composé d'accumulateurs pour l'alimentation des appareils électro ques normalement équipés de piles mono-éleetriques. On utilise dans la pratique un très grand nombre de piles électriques jetables après une seule décharge,pour alimenter des appareils électriRues des types les plus divers,par exemple des réeepteurs de radio portatifs,des lampes de poehe,des émetteursrécepteurs radio,des leeteurs de cassettes de bandes magnétiques, des petites machines à calculer,des åouets,etc.Certaines piles, qui sont de seetion-ronde,et que ltoa trouve sur le marché avec des dimensions variées,ainsi que SOU5 différentes désignations, sont utilisées i raison drune seule pile par appareil,ou bien, plus fréquemment,à raison de deux i huit piles montées en série. A cet effet,les appareils électriques que l'on trouve sur le marché présentent un logement qui est adapté pour recevoir le nombre de piles mono-éléments approprié pour débiter la tension de service nécessaire pour présenter la capacité d'accumulation voulue. L'avantage qui résulte de la facilité avec laquelle on peut se proeurer dans le commerce ces piles électriques est contrebalancé par toute une série de graves inconvénients : -la durée de service des piles est très limitée; -ltétat de fratcheur de ces piles ne peut être controlé que d'une façon imparfaite et sans indication sur la durée; -en dépit de tous les efforts,on n'a pas pu éliminer le risque dréeoulement du liquide des piles,écoulement qui entraîne dans la plupart des cas des conséquences destructrices pour l'appareil,car il est impossible d'éviter un certain échange gazeux entre la pile et l'atmosphère extérieure;; -Chaque année,le rejet des piles épuisées se traduit par le déversement incontrlable et indiscipliné de tonnes de zinc et de combinaisom de ce métal dans l'environnement. I1 existe donc un besoin d'utiliser pour l'alimentation des appareils électriques, au lieu des piles åetables,des piles ou accumulateurs rechargeables.Plusieurs essais d'utilisation de tels accumulateurs ont été réalisés dans les appareils électriques. C'est ainsi que lton trouve sur le marché de petits accumulateurs au plomb sans entretien,par exemple sous la forme d'accumulateurs mono-éléments; malEeureusement,en raison de la différence de tension entre ces accumulateurs mono-éléments et les piles,ces accu mulateurs ne sont pas exactement interchangeables avec les piles. De même, on connsSt déåd des accumulateurs alcalins étanches au gaz dan9 la plupart des réalisations et présentant la même forme extérieure que les piles citées plus haut.Maissdans ce cas également, du fait que chaque élément d'accumulateur donne une tension infdrieure i celle des piles, plus prdoisdment d'environ 1,2 volt contre 1,5 volt qui est la tension habituelle des mono-éléments, il ntest pas possible d'interchanger directement les accumulateurs et les piles.Abstraction faite de ce défaut d'adaptation, une pile électrique å plusieurs éléments,par exem ple une pile à quatre éléments ne peut pas être remplacée par qua tre accumulateurs de la même dimension,pour des raisons de prix. Par ailleurs, la recharge des accumulateurs alcalins de cette capacité et pour lssapplication citée,exige un chargeur spécial qüi ne peut pas être utilisé pour les accumulateurs comportant un nombre d'éléments différent. A ces inconvénients, s'ajoute celui consistant en ce ques jusqu'à gréent, les petits accumulateurs rechargeables n'étaient utilisés en grand nombre que pour les appareils électriques de grande valeur, tels que les lampes à éclairs,les émetteurs-réccp- teurs de radios les installations de télécommande, etc, c'est-à- dire uniquement pour les appareils dans lesquels les accumulateurs sont incorporés définitivement et qui sont équipés d'un chargeur spécial. Par contre, les accumulateurs utilisables en remplacement des piles connues n'ont pas encore pu s'imposer sur le marché. Be but de l'invention est de réaliser un dispositif d'alimentation pouvant être formé i partir d'accumulateurs,destiné à garnir les appareils électriques initialement conçus pour recevoir des piles électriques, notamment des piles mono-éléments, qui d'une part, élimine aussi bien l'inconvénient résultant de la différence de tension entre les piles et les accumulateurs,qutil n'était pas possible de combler dans la technique antérieure, mais également la difficulté de charge de ces accumulateurs et qui d'autre part, puisse être fabriqué à un prix suffisamment bas pour pouvoir remplacer les piles électriques. Suivant l'inventionsce problème est résolu en ce quc pour remplacer ltensemble des piles électriques mono-éléments constituant la garniture normale d'un appareil eonsidéré,le dispositif d'alimentation comprend un petit nombre d'accumulateurs,de préférence un seul accumulateur qui débite la tension de service de l'appareil considéré, et un nombre complémentaire d'éléments de remplissage conducteurs de ltélectricité,les accumulateurs et les éléments de remplissage possédant des dimensions extérieures,une forme extérieure et une dispositlon de contacts analogues A ccl- les des pilen mono-éléments du type correspondant,ledit disposi- tif comprenant des accumulateurs possédant divers nombres d'éléments, qui coorespondent aux différentes tensions d'alimentation des appareils électriques normalement alimentés par piles. L'invention a pour objet un ensemble d'accumulateurs et d'éléments de remplissage conçu de manière que lton puisse généralement équiper un appareil électrique d'un seul accumulateur débitant une tension égale à sa tension de service et d'éléments de remplissage en nombre approprié pour compléter le nombre des piles initialement prévues.On pourrait tout d'abord croire que ce type d'alimentation de remplacement présente des inconvénients encore plus grands que ceux des solutions proposées anterieurement, à savoir le remplacement des piles mono-éléments par des éléments d'accumulateurs.En fait, ce ntest pas le cas parce que,du fait de la limitation volontaire de la capacité de l'accumulateur dont les dimensions et la forme sont ramenées à celles d'une seule pile mono-élément ,chaque accumulateur nécessite certes des rechar- ges plu5 fréquentes,mais il peut être rechargé dans un chargeur très simple qui, grâce à l'emploi des limiteurs de courant com munément adoptés actuellement, peut être utilisé d'une façon très simple et peu conteuse pour recharger des accumulateurs de meme forme extérieure et de mêmes dimensionssmais qui possèdent des tensions aux bornes extrEmement diverses.Un autre avantage essentiel apporté par la limitation de la capacité des accumulateurs, limitation qui parait désavantageuse au premier abord, consiste en ce que cette capacité restreinte est entièrement suffisante pour alimenter un appareil électrique équipé d'une ali- tentation suivant l'invention pendant un temps suffisant,par exemple pendant toute une åournée.Un autre avantage consiste en ce que, pendant les périodes dtinutilisation que comporte inévitablement chaque appareil électrique,par exemple pendant la nuit, l'accumulateur de capacité limitée peut être entièrement rechargé. Mezze si llappareil lectrlque doit rester en service de fa- çon pratiquement ininterrompue, on dispose encore de la possibilité d'équiper le dispositif d'alimentation de deux accumulateurs identiques dont ltun est en servicestandis que l'autre est en cours de charge.Ie dispositif d'alimeatation suivant l'invention apporte également Davantage particul ier de supprimer le rejet des piles épuisées dans ltenvironnement .Les élements de rem- plissage qui constituent la majeure partie du dispositif d'ali tentation ne sont pratiquement jamais rendus inutilisables.Iors- que, après avoir été recharge de nombreuses fois,un accumulateur est inutilisable, les substances qu'il contient,par exemple le nickel et le cadmiumsreprésentent encore une valeur suffisante pour Justifier la régénération chimique.Le fabricant et le reven- deur peuvent donc assurer à l'acheteur d'un accumulateur une rétribution suffisamment élevée pour la reprise dea vieux aeeu- mulateurs,rdtribution qui est de nature à inciter l'acheteur, c'est-à-dire l'utiliateur, à restituer les vieux accumulateurs au lieu de les jeter. Dans une forme de réalisation particulibrement avantageuse de l'invention, tous les accumulateurs, indépendamment de leur nombre d'éléments, sont composés d'éléments de mdme capaí- té.Ceci apporte l'avantage de permettre d'utiliser un seul type d'éliment pour tous les accumulateurs qui possèdent les tensions aux bornes les plus diverses,ce qui réduit considérablement le coût de fabrication des accumulateurs.Par ailleurs,cette carac téristique apporte la possibilité d'utiliser pour chaque accumulateur, indépendamment de sa tension aus bornes, un seal et mê- me chargeur équipé d'un limiteur dtintensité.Etant donné que, comme ltexpérSnce le montre,ces accumulateurs ne sont pas tous épuisés simultanément et qu'il n'est donc pas ndeeasaire de les recharger simultanément, il suffit normalement de prévoir un seal ehargeur pour un grand nombre d'accumulateura. C'est pourquoi, dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif d'alimentation est muni d'un chargeur équipé d'un limiteur d'intensité et qui ne comprend qu'wu petit nombre de postesde charge connectés en série, de préférence un seul poste de charge.Stant donné ue,suivant lSinventiontR appareil électrique est normalement équipé d'un seul accumula- teur et que les autres logements, prévus pour les pilea électriques, sont normalement garnis d'éléments de rempli3sagesoa peut normalement se suffire d'un chargeur h un seal poste de charge. On peut envisager des cas exceptionnels poar lequels il pourrait être souhaitable de prévoir un chargeur spécial comportant plusieurs postes de charge connectés en série.On peut citer, à titre d'exemple de tels cas exceptionnels,lea ap pareils électriques à tension de service relativement élevée, par esemple fonctionnant 90u8 24 volts, et qui peuvent être ali mentéx par deux ou trois accumulateurs connectés en série(par exemple deux accululateurs de 12 volts) tandis que le reste de la garniture est composé d'éléments de remplissage.Ians un tel cas, il peut être souhaitable de pouvoir-recharger simultanément les accumulateurv qui oat été en service en même temps.Doutefois, un tel chargeur comportant plusieurs postes de charge,lesquels sont cependant toujours en petit nombre, peut également être uti- lisé pour recharger un plus petit nombre dlaccumulateurs,par exemple un seul, auquel cas le poste de charge inutilisé peut être garni d'un élément de remplissage appartenant au dispositif d'alimentation.Toutefois, quel que axait le nombre de postes de charge du chargeur, eelui-ci ne doit pas pouvoir être mis en ser- vice stil ntest chargé que d'éléments de remplissage ou même de piles électriques.Suivant l'invention, ce résultat est obtenu par le fait que le chargeur comporte, dans un poste de charge ou dans son seal poste de charge, des organes de sécurité supplémen- taires qui correspondent à des formes correspondantes prévues sur chaque accumulateur.De eette façoa,un poste de charge,ou ltu- nique poste de charge du chargeur ne peut recevoir qu'un accumu lateur. Par exemple, suivant l'invention2cette sécurité peut Entre prévue sur l'un des contacts du poste de charge,le contact correspondant de chaque accumulateur présentant une forme complémentaire de celle de la sécurité, par exemple un profil en champ non.Ceci constitue un mode de sécurité très simple qui emptehe l'utilisateur de disposer et de connecter électriquement des éléments de remplissage ou des piles électriques mono-éléments dans le poste de charge. Ea même temps, la présence du dispositif de sécurité ur l'un des contacts du poste de charge garantit également que l'accumulateur ne pourra être disposé dans son poste que dans la bonne position, c'est-à-dire qu'avec la polarité ap- propriée.Du reste, on weut prévoir un dispositi! de sécurité de polarité i chacun des postes de charge du chargeur. T'invention a finalement pour avantage de réaliser un dispositif d'alimentation universel qui peut être utilisé pour les tensions de-service les plu8 diverses.Il est donc particulière- sent avantageux que, suivant l'invention, lea~éléments de rem- plissage et les aecumulateurs possédant différents nombres d'éléments soient munis, ea outre, dtinscriptions indiquant leur ty pe et leur capaít6, de repères d'identification palpables ou visibles.Cette caractéristique garantit que, même au moment où il met le dispositif d'alimentation en glace dans L'appareil b ot aussitôt après cette mise en place, l'utilisateur pourra vérifier d'un seal coug d'oeil ou en tâtant A la main le8 pinces dU di- positif d'alimentation mises en place, comme il est généralement nécessaire de le faire, si la composition du dispositif d'alimen- tation convient ou non gour l'appareil considéré. L'invention sera décrite en regard des dessins annexés-sur lesquels: la figure 1 est une vue en plan d'un dispositif d'alimenta- tion suivant l'invention,destiné i constituer lXalimeNtatin d'un appareil électrique; la figure 2 est une coupe A échelle agrandie d'un accumula- teur suivant l'invention; la figure 3 est une vue en coupe h échelle agrandie d'un élément de remplissage et la figure 4 est une vue partielle du chargeur dont le poste de charge est supposé ouvert. Dans l'exemple représente sur la figure t, l'alimentation comprend six accumulateurs différents 1a,1b,1c,1d,1e,1f prévus pour différentes tensions aux bornes, de sept å treize éléments de remplissage 2 et un chargeur 3 que l'on peut brancher sur une prise de courant du réseau i l'aide de broches 31.Tous ces 6 menti peuvent être logos pour le transport et le stockage dans un récipient ou boftier commun 4. Si l'on veut garnir un appareil électrique, par exemple un rdBepteur radio portatif,possédant une tension de service de 12 V, de l'alimentation suivant l'i- vention, en remplacement des huit piles qui étaient prévue an térieurement pour cette alimentation, on peut utiliser à cet ef- fet, de préférence, un accumulateur 1f posédant une tension aux bornes de 12 V et sept éléments de remplissage 12.Si l'accumula- teur 1f n'est pas disponible, par exemple dans le chargeur,au moment oh on veut le mettre en service, on peut également choisir une garniture d'une autre composition, par exemple en utili- sant les accumulateurs 1b,1c, et 1e ainsi que cinq éléments de remplissage 2. Comme on l'a indiqué sur la figure 2 i grogos de l'accumula- teur 1d, qui donne une tension de 4,8 V,cet accumulateur conforte quatre éléments-boutons de type connu,étanches aux gaz et aux liquides.Dans l'exemple de réalisation représentéie chapeau 6 du côté négatif de chacun des éléments-boutons 5 porte une pla- guette de connexion 7 i profil de cavette,qui peat être par esem- ple soudée sur ce chapeau 6 et qui s'appuie sur le fond du bot- tier 8 de l'élément 5 suivant.Cette plaquette 7 déborde latéralement au-delA du bord de bottier et peut être soudée å ce dernier, par sa partie débordantespar exemple par une soudure par pointa. La plaquette 7 de l'élément 5 le plus intérieur est réunie d'une façon qui établit la connexion électrique et une fixation mécanique solide, par exemple par une soudure, au bord périphé- rique d'un bottier compensateur métallique cylindri-que 9. Ce bottier eompensateur 9, qui est bon conducteur de ltélee- tricité, par exemple réalisé en acier, forme avec son fond 10 le contact négatif de l'accumulateur.Le contact positif est constitué par une plaquette de connexion 7' à profil de cuvette qui est emboîtée sur le fond de l'élément-bouton 5 xtrême ex térieur, et sur la partie centrale de laquelle est fixé, par esem- ple riveté, un bouton de contact 11 i profil axial en champignon. Bes éléments-boutons 5 ont tous la meme capaeité.Leur longueur axiale est calculée de manière que l'on puisse disposer dis élé- ments 5 sur la longueur de l'accumulateur de sorte que, dass l'accumulateur,le bottier compensateur 9 occupe environ 60 % de la longueur axiale de l'accumulateur . La figure 2 montre également que,entre le chapeau 5 et la plaquette de connexion 7 de chaque élément 5, est intercalée une rondelle isolante 12 qui déborde radialement au-delà de la périchérie du botier-8. L'aasemble des éléments-boutons 5 et du bottier compensateur 9 est entouré d'une gaine 13 en matière iso lange serrée par contraction thermique.De cette facon,les ron- delles isolantes 12 en saillie radiale forment sur la surface externe de l'accumulateur des cotes 14 palpables, au moyen desquelles on peut reconnaître le nombre des éléments qui sont réu- nis pour former un accumulateur donné.Par ailleurs,les rondelles isolantes constituent des organes de sécurité qui évitent tout risque de court-circuit entre les bottiers 8 dee éléments succes- sifs,dans le eas od, poar une raison quelconque, un accumulateur serait comprimé ou écrasé par un choc axial.Les aeeumulateurs 1a à 1f peuvent égalment être différenciés par la couleur de leur gaine isolante 13, ce qui permet de les reconnattre au premier coup d'oeil. Ma figure 3 est une coupe asiale représentant un élément de remplissage suivant l'invention. ;'élément de remplissage est formé par un bottier 9' dout la longueur correspond å la longueur totale de l'accumulateur.Ce bottier 9t est fermé par un chapeau métallique 13 dan8 la partie centrale duquel est formé un bossage de contact 16.Ce chapeau 15 est emboîté sur le bord périphérique supérieur du boîtier 9' et il est fixé i ce boftier par une soudure par points qui dta- blit la liaison éleetrique avec le boStier.Le deuxième contact de l'élément de remplissage est constitué par le fond du boîtier 9'.L'4lément de remplissage électroconducteur ainsi constitué est entouré sur sa paroi latérale d'une gaine isolante constitude, dans l'exemple de réalisation représenté,par une gaine en matière isolante aggliguée par contraction thermique.La couleur de la gaine isolante 13 est choisie de manière que les éléments de rem- plissage puissant être distingués des accumulateurs 1a à 1f au premier coup d'oeil. La figure 4 représente la partie d!un chargeur qui est entou- ré d'un cercle sur la figure 1 en gosition d'ouserture.In char geur est muni d'un poste de charge 21 présentant la forme d'une boute et qui peut se rétracter dans le chargeur comme un tiroir. L'accumulateur à charger, par exemple l'accumulateur 1d, se place entre les parois latérales de cette boSte.Sur la paroi terminale 23 qui est dirigée vers le chargeur, le poste 21 présente un organe de sécurité 24 présentant la forme générale d'une agrafe et qui 8'ouvre vers le haut et présente une fente de passage 25 dd- bouchant sur le poste 21.On applique le fond de l'aceumulateur 1a i 1f contre une Mutée de contact i ressort 26 et on engage le contact 11, qui présente la forme d'un champignon, col du glot de dans la fente 25 de l'agrafe 24.Ce n'est que lorsqu'on a engagé le contact 11 dans la fente 25 que ce contact atteint le contant 27 disposé à l'intérieur de l'agrafe 24 Les côtes 14 formées sur la surface externe des accumulateurs Jouent en meme temps le rôle de guides latéraux et d'organes de centrage pour les accumulateurJ. Lorsque l'accumulateur à charger est plaeé- dans le poste 21, on enfonce le tiroir constituant le poste de charge dans le bottier tabulaire 28 du chargeur 3, jusqu'à ce que la paroi arrière 29 du tiroir ait atteint la position de fermeture indiqude en 30.0n peut munir le chargeur dune sécurité supplémentaire en l'aget- çant de manière que les deux contacts 26 et 27 ne soient interca- lés dans le circuit du chargeur que lorsque le tiroir se trouse en position de fermeture. Le chargeur peut être équipe d'une façon connue dtun redresseur et d'un limiteur dtintensité.De cette façon, chaque accamula- teur reçoit du circuit de charge une intensité adaptée i sa capa- cité et, en raison de la limitatioa dtintensité, le nombre des éléments et ltétat de charge de l'accumulateur n'exercent aucune influence notable sur l'intensité de charge. En dehors des exemples décrits et représentés,l'invention peut encore être réalisée SOU8 d'autres formes, par eYemple,les accumulateurs peuvent présenter une section différente de la section circulaire représentée sur les dessins. R E V E N D I C A T I O N S 1.- Dispositif d'alimentation pouvant être formé i partir d'accumulateurs et destiné i garnir des appareil8 électrique8 conçua pour recevoir des piles électriques, notamment des piles mono-éléments,ce dispositif étant caractérisé en ce qu'il cosprend au lieu de l'ensemble des piles électriques mono-éléments C0K9ti- tuant la garniture normale d'un appareil considéré,un petit nom- bre d'accumulateurs,de préidrence un seul accumulateur qui débite la tension de service de l'appareil considéré, et un nombre m- plémentaire d'élément9 de remplissage conducteurs de l'électrici- té,les accumulateurs et les éléments de remplissage gossédant des dimensions extérieures, une forme extérieure et une disçosition de contacts analogues i celles des piles mono-éldments du type correspondant et en ce qu'il comprend des aceumulateurs possédant divers nombres d'éléments, qui correspondent aux différntes te- sions d'alimentation des appareils électriques, normalement alime- tés par piles. 2.- Dispositif d'alimentation suivant la revendication 1, caractérisé en ce que tous les accumulateurs, indépendamment de leur nombre d'éléments sont composés d'éléments de même capaci- té. ).- Dispositif d'alimentation suivant l'une des revendieations 1 OU 2, caractérisé en ce qu'il comprend un chargeur équipe d'un limiteur d'intensité et qui présente un petit nombre de postes de charges connectés en série, de préférence un seul poste de charge. 4.- Dispositif d'alimentation suivant la revendication 3sca- ractérisé en ce qu'un poste de charge du chargeur comporte des organes de sécurité supplémentaires présentant une forme complé- mentaire de dispositifs correspondants portés par les aceumula- teurs. 5.- Dispositif d'alimentation suivant la revendication 4, caractdrisé en ce que ltorgane de sécurité est monts dan3 la rd- gion d'un contact du poste de charge et en ce que le contact cor respondant de chaque accumulateur présente une forme qui s'ajuste dans cet organe de sécurité, par esemple la forme d'un champignDa. 6.- Dispositif d'alimentation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les éléments de remplissage et les accumula-teurs possédant divers nombres d'éléments portett, en outre, leurs inscriptions, des repères d'identification palpables et/ou visuel. 7.- Dispositif d'alimentation suivant l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce Outil comprend en combinaisoa ua accumulateur possédant une tension aus bornes appropriée pour la tension de service de l'appareil i alimente > ,et des éléments de remplissage, le nombre total des éléments de remplissage et de l'accumulateur étant égal au nombre de piles électriques qui seraient nécessaires pour fournir la tension de service de l'appareil. 8.- Dispositif d'alimentation suivant la revendieation 7, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un accumulateur d'une tension aux bornes de 3,6 volts et un élément de remplis- sage. 9.- Dispositi! d'alimentation suivant la revendication 7,ca- ractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un accumulateur d'une tension aux bornes de 488 volts et deux éléments de remplissage. 10.- Dispositi! d'alimentation suivant la revendication 72 caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison un accumulateur d'une tension aus bornes de 6 volts et trois éléments de remplie- sage.