Brevet FR2342572A1 — publié le 19770923

L'invention concerne un chargeur de batterie, notaient pour véhicules automobiles, comportant un alternateur muni d'un enroulement d'excitation, -un dispositif redresseur branché à la suite de l'enroulement de phases de l'alternateur, un régulateur de tension commandant le courant qui passe dans 1 1enroulement d'excitation, une lampe de contrôle indiquant le fonctionnement du chargeur et, le cas échéant, un contacteur d'allumage reliant une batterie au chargeur. Dans le régulateur de tension d'un tel chargeur de batterie, il peut apparaître deux défauts critiques principaux, â- savoir l'état conducteur permanent ou la coupure permanente du transistor de puissance. Ces deux cas peuvent être la conséquence d'une détérioration dans le transistor de puissance lui-même ou dans la partie de commande. Dans de tels cas de détérioration, il faut supprimer sans délai l'excitation de l'alternateur pour éviter que sa tension de sortie s'élève de façon inadmissible au-delà d'une valeur maximale prédéterminée. L'augmentation de la tension de sortie de l'alternateur peut aussi résulter d'un défaut dans l'une des diodes d'excitation. Dans ce cas de détérioration, il faut également supprimer sans délail'excitation de l'alternateur. Une surtension peut conduire, au bout de peu de temps, par exemple à la destruction des lampes du véhicule et à une surcharge de la batterie. On connaît des installations dans lesquelles l'alternateur est désexcité en ce que la sortie du redresseur d'excitation (D+) est mise à la masse. Ces installations-sont cependant déjà très complexes en raison de leur circuit et nécessitent des commutateurs électromagnétiques ou des thyristors de grande puissance avec des corps de refroidissement correspondants. Ces circuits ne peuvent pas être directement incorporés dans les régulateurs de tension de série; ils ne peuvent pas, notamment, être incorporés dans les régulateurs à transistors. L'invention a pour but d'éviter ces inconvénients et concerne à cet effet un chargeur du type ci-dessus, caractérisé par un dispositif pour mettre en court-circuit la tension d'excitation destinée à l'enroulement d'excitation lorsque la tension de sortie de l'alternateur s'élève, plus d'un court instant, au-delà d'une valeur maximale prédéterminée. Par rapport aux dispositifs connus, le chargeur de batterie conforme à l'invention a pour avantage de procurer une protection contre les surtensions par mise en court-circuit de l'enroulement d'excitation. Si, dans l'alternateur, l'enroulement d'excitation est raccordé d'un côté à la masse,--la mise en courtcircuit de l'enroulement d'excitation a lieu entre la masse et l'extrémité de cet enroulement (DF) éloignée de la masse. Si, dans l'alternateur, l'enroulement d'excitation est raccordé d'un côté à D+, la mise en court-circuit a lieu entre DF et D+. Etant donné que la puissance de commutation est faible et ne se présente que pendant une courte durée, la mise en court-circuit peut être effectuée avec un relais électromagnétique, avec un élément composant à semi-conducteur ou avec un circuit de commutation intégré.La commande est assurée, par exemple, avec un commutateur thermique économique, avec un relais thermique, avec un petit commutateur électromagnétique, avec un élément bimétallique magnéto-restrictif ou à l'aide d'un élément composant similaire. Le dispositif conforme à l'invention est si petit et dégage, en cas de fonctionnement, si peu de chaleur, qu'il peut également être directement incorporé dans un régulateur à transistors. Un autre avantage est, qu'en cas de fonctionnement, le défaut est indiqué en même temps par l'allumage de la lampe de contrôle de charge. Les dispositions indiquées plus loin correspondent à des développements avantageux et à des perfectionnements du chargeur de batterie faisant l'objet de l'invention. I1 est particuliè- rement avantageux que, lors d'une coupure dans le chargeur de batterie, pour laquelle l'alternateur n'est plus excité, la lampe de contrôle s'allume également. L'invention sera mieux comprise en regard de la description ci-apres et des dessins annexés représentant des exemples de réalisation de l'invention, dessins dans lesquels - La figure 1 est un schéma du circuit d'un chargeur de batterie conforme à l'-invention dans lequel, en cas de défaut, l'alternateur est désexcité et le défaut est indiqué, l'enroulement d'excitation étant raccordé à D+ et le dispositif de mise en court-circuit étant branché en parallèle aux bornes de la tension d'excitation; - La figure 2 est un schéma d'un circuit dans lequel le dispositif de mise en court-circuit est branché en série avec l'enroulement d'excitation; - La figure 3 représente un chargeur de batterie pour des puissances élevées; - La figure 4 représente un exemple de chargeur de batterie muni d'un régulateur à course;; - La figure 5 représente une variante du chargeur de la figure 4; - La figure 6 représente un exemple correspondant à l'utilisation d'éléments composants semi-conducteurs. Conformément à la figure 1, l'alternateur proprement dit comporte un ensemble 11 d'enroulements de phases et un enroulement d'excitation 12. Un pont redresseur 13 est branché à la suite de l'ensemble d'enroulements de phases ll. La borne négative de ce pont est reliée à la masse, tandis que la borne positive est reliée au pôle positif d'une batterie 14. Des récepteurs 16, par exemple des lampes, peuvent être raccordés à la batterie 14 au moyen d'un contacteur d'allumage 15. Une extrémité de l'enrou- lement d'excitation 12 est raccordée à la sortie D+ d'un redresseur d'excitation 17.L'autre extrémité de l'enroulement d'excitation 12 est, de façon connue, reliée à la masse par l'intermédiaire d'un transistor de puissance 18 appartenant à un régulateur de tension 19. Pour contrôler le fonctionnement correct du chargeur debatterie, une lampe de contrôle de charge 21 est branchée entre la borne D+ et la borne B+. La partie active du dispositif 22 conforme à l'invention est branchée entre la borne Do et la masse. Cette partie active contient une voie de commutateur 23 appartenant à un relais thermique 24 servant d'élément de commande. Une résistance ohmique 25 est judicieusement branchée en parallèle à la voie de commutation 23. Le relais thermique 24 est relié, d'une part, à la masse et, d'autre parut, à la borne B+. S'il se produit, par exemple, un court-circuit dans le transistor de puissance 18, de telle sorte que ce transistor 18 reste conducteur en permanence, un courant d'excitation passe constatent dans l'enroulement d'excitation 12. Il en résulte que l'alternateur est excité en permanence et que l'enroulement de phases 11 fournit une tension qui, en moyenne, est supérieure à la valeur maximale admissible. En conséquence, la tension appliquée à la batterie 14 est aussi constaxsent élevée. Par l'intermédiaire de la borne B+, le relais thermique 24 reçoit une tension supérieure à la normale et ce relais est traversé par un courant supérieur au courant normal.En conséquence, le dispositif bimétallique du relais thermique s'incurve davantage que la normale et actionne la voie de commutation 23 constituée sous forme de commutateur à déclic. Dès que la voie de commutation 23 est fermée, l'enroulement d'excitation 12 est aussi mis en court-circuit si le transistor de puissance 18 est conducteur. Cela signifie que l'enroulement d'excitation 12 est mis en court-circuit chaque fois que le transistor de puissance 18 est en permanence dans l'état conducteur.Lorsque la voie de commutation 23 est fermée, lténergie- accumulée dans ltenroulement d'excitation 12 s'écoule jusqutà l'annulation du champ magnétique, soit entièrement par l'intermédiaire de la voie de commutation 23, soit en partie par l'intermédiaire de la voie de commutation 23 et en partie par l'intermédiaire des récepteurs 16. Si, par suite d'un défaut, par exemple d'une rupture de fil, le régulateur 19 n'était plus en mesure d'assurer la liaison de l'enroulement d'excitation 12 à la masse, l'alternateur ne serait plus excité et l'enroulement de phases 11 ne pourrait plus fournir aucune tension. Il s'agit là d'un cas dans lequel la tension de sortie de l'alternateur s'abaisse au-dessous d'une valeur prédéterminée. Dans ce cas, un courant s'écoule à la masse à partir de B+ en passant par la lampe de contrôle de charge 21 et la résistance 25. La lampe de contrôle de charge s'allume alors en fonction du calibrage de la résistance 25, par exemple à la moitié de sa puissance lumineuse. Le dispositif 22 peut être placé dans un coffret de commutation supplémentaire, par exemple dans un boîtier en matière plastique. I1 suffit alors de raccorder ce coffret de commutation supplémentaire aux bornes de l'alternateur D+, B+, ainsi qu'à la masse. Ces bornes de l'alternateur sont directement accessibles. En figure 2, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes références numériques. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 2, la voie de commutation 23 est disposée entre l'extrémité de l'enroulement d'excitation 12 éloignée de la masse et la borne D+. Le reste de la configuration correspond à l'exemple de réalisation suivant la figure 1. Par différence avec l'exemple de réalisation suivant la figure 1, l'extrémité du relais thermique 24 éloignée de la masse peut aussi être reliée à D+ au lieu de B+. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 2, la voie de commutation 23 est fermée en fonctionnement normal. En cas de défaut, la voie de commutation 23 est ouverte. Après ouverture des contacts, la résistance 25, disposée en parallèle à la voie de commutation 23, est branchée en série avec l'enroulement d'excitation 12. Grâce à cette disposition, l'alternateur est désexcité à une valeur insignifiante. En cas de défaut, il est judicieux qu'un condensateur 26 soit branché en parallèle à l'enroulement d'excitation 12. En figure 2, on a également indiqué qu'au lieu du relais thermique 24, on peut utiliser un relais électromagnétique usuel 27 ou un transistor 28. Le circuit suivant la figure 2 est surtout avantageux pour les alternateurs de puissance élevée. La figure 3 représente un exemple de circuit qui est un peu plus complexe, mais qui donne des conditions de commutation encore plus précises. La commande est assurée par un commutateur thermique bimétallique t'traînant" 29. Un relais électromécanique 31 est encore branché entre le commutateur thermique bimétallique 29 et la voie de commutation 23. Un condensateur électrolytique 32 est branché en parallèle à l'enroulement du relais 31. Le condensateur électrolytique est destiné à éviter le sautillement du relais 31. Cependant, si dans ce cas, le commutateur thermique bimétallique 29 est aussi agencé sous forme de commutateur à déclic, on peut se dispenser du condensateur électrolytique 32. La figure 4 représente un exemple de réalisation particulièrement approprié pour les régulateurs à course. Dans un chargeur de batterie muni d'un régulateur à course, l'enroulement d'excitation 12 est branché d'un côté à la masse. Dans ce cas, la borne DF est agencée sous forme d'une borne accessible de l'extérieur. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 4, la protection contre les surtensions par le dispositif 22 reste en circuit en permanence, la lampe de contrôle s'allume et l'al- ternateur demeure désexcité. Dans l'exemple de réalisation suivant la figure 5, l'enroulement d'excitation 12 n'est pas, comme dans l'exemple de réalisation suivant la figure 4, raccordé d'un côté à la masse, mais raccordé à la masse par l'intermédiaire du régulateur de tension 19. Dans cet exemple de réalisation, la commande a lieu par l'intermédiaire de la borne D+. En cas de défaut, la lampe de contrôle 21 ne s'allume pas de façon constante, mais elle clignote en permanence. La tension de sortie de l'alternateur s'élève périodiquement à la tension de réponse réglée, l'enroulement d'excitation 12 est alors mis en court-circuit et l'alternateur est désexcité. Le cycle recommence ensuite à nouveau. Le clignotement de la lampe de contrôle 21 attire davantage l'attention qu'un allumage uniforme.L'exemple de réalisation suivant la figure 5 a, en outre, pour avantage que la batterie 14 reçoit une impulsion de charge à chaque processus de commutation; le risque de panne du véhicule sur la route est ainsi plus faible. La figure 6 montre encore comment on peut entièrement remplacer par des éléments composants semi-conducteurs le commutateur thermique et le relais. La jonction de commutation d'un transistor 33 est disposée en parallèle à l'enroulement d'excitation 12. Le transistor 33 peut être commandé au moyen d'un diviseur de tension comprenant les résistances 34 et 35. Entre la prise du diviseur de tension 34, 35 et la base du transistor 33, une diode Zener 36 est disposée dans le sens de blocage et une diode 37 est disposée dans le sens de passage. La diode Zener 36 sert à établir un seuil de réponse. La diode 37 sert à assurer la correction de la gamme de température de la diode Zener 36. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres formes et d'autres modes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10) Chargeur de batterie, notamment pour véhicules automobiles, comportant un alternateur muni d'un enroulement d'excitation, un dispositif redresseur branché à la suite de l'enroulement de phases de l'alternateur, un régulateur de tension commandant le courant qui passe dans l'enroulement d'excitation, une lampe de contrôle indiquant le fonctionnement du chargeur et, le cas échéant, un contacteur d'allumage reliant une batterie au chargeur, chargeur caractérisé par un dispositif (22) pour mettre en court-circuit la tension d'excitation destinée à l'enroulement d'excitation (12) lorsque la tension de sortie de l'alternateur (11) s'élève, plus d'un court instant, au-delà d'une valeur maximale prédéterminée. 20) Chargeur de batterie suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif (22) est prévu, de plus, pcsur mettre en circuit la lampe de contrôle (21) lorsque la tension de sortie de l'alternateur (11) s'abaisse, plus d'un court instant, au-dessous d'une valeur minimale prédéterminée. 30) Chargeur de batterie suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif (22) comporte un relais thermique (24) branché entre la masse et l'extrémité du contacteur d'allumage (15) éloignée de la batterie, ainsi qu'une voie de commutation (23) commandée par le relais thermique (24) et disposée en parallèle à l'enroulement d'excitation (12). 40) Chargeur de batterie suivant l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le dispositif (22) comporte un relais thermique (24) branché-entre la masse et l'extrémité du contacteur d'allumage (15) éloignée de la batterie, ainsi qu'une voie de commutation (23) commandée par le relais thermique (24), cette voie de commutation étant disposée en série avec l'enroulement d'excitation (12), une résistance ohmique (25) étant branchée en parallèle à cette voie de commutation. 50) Chargeur de batterie suivant la revendication 4, caractérise en ce que le relais thermique (24) est agencé sous forme de commutateur bimétallique traînant (29), en ce que ce commutateur bimétallique (29) commande un relais électromagnétique (31) et en ce que ce relais (31) actionne la voie de commutation(23). 60) Chargeur de batterie suivant la revendication 4, comportant un dispositif redresseur muni d'un redresseur d'excitation, chargeur caractérisé en ce que le relais thermique (24) est branché entre la sortie (D+) du redresseur d'excitation (17) et la masse. 70) Chargeur de batterie suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la fonction de la voie de commutation est assurée par un transistor (33), la fonction du commutateur thermique (24) étant assurée par un diviseur de tension (34, 35) et une diode Zener (36) branchée entre la prise du diviseur de tension (34, 35) et la base du transistor (33). 80) Chargeur de batterie suivant la revendication 7, caractérisé en ce qu'une diode (37) est branchée, dans le sens de passage, en série avec la diode Zener (36). 90) Chargeur de batterie suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif (22) est monté dans un boîtier en matière plastique pour réduire l'action du courant d'air de refroidissement.