Brevet FR2427610A1 — publié le 19791228

La présente invention concerne un dispositif indicateur de la charge pour une batterie chargée par la sortie redressée d1un générateur de courant alternatif. Afin d'indiquer l'état chargé de la batterie équipant un véhicule automobile entraîné par un moteur à combustion interne, des dispositifs indicateurs de la charge traditionnels comprennent un relajts d'indication de charge comprenant un bobinage de fonctionnement connecté entre le point neutre d'un bobinage d'induit d'un générateur de courant alternatif de charge de batterie connecté en étoile et triphasé comprenant un bobinage de champ et la masse, et un groupe de contacts normalement fermés connecté entre la masse et une lampe indicatrice de la charge subséquemment connectée, par un commutateur de démarrage du type à clé, à une borne postive de la batterie dont la borne négative est connectée à la masse. Lors du démarrage du moteur à combustion interne, le commutateur de démarrage du type à clé est fermé pour provoquer l'écoulement d'un courant de champ à travers le bobinage de champ afin d'y générer une force magnétomotrice. Cependant, aucune sortie n'est générée au point neutre du générateur de courant alternatif. Dans ces circonstances, un courant de la batterie s'écoule à travers le commutateur de démarrage fermé, la lampe indicatrice de charge et le groupe de contacts normalement fermés pour allumer la lampe indicatrice et indiquer ainsi que la batterie n'est par chargée. Après démarrage, le moteur à combustion interne entraine le générateur de courant alternatif pour induire une sortie en courant alternatif à travers son bobinage d'induit. La sortie en courant alternatif ainsi induite est redressée par un pont redresseur double alternance et une tension redressée à la sortie de ce pont est contrôlée à une grandeur constante et prédéterminée par un régulateur de tension qui contre le courant de champ traversant le bobinage de champ du générateur de courant alternatif.Alors, la tension redressée ainsi contrôlée charge la batterie. Dans ces circonstances, une tension égale à peu près à la moitié de la tension redressée à la sortie du générateur de courant alternatif est développée au point neutre du bobinage d'induit et appliquée au bobinage de fonctionnement du relais d'indication de charge pour ouvrir le groupe de contacts normalement fermés. Par conséquent, la lampe s' éteint, afin d'indiquer ainsi que la batterie se charge. Des dispositifs traditionnels d'indication de la charge tels que celui ci-dessus décrit détectent la tension au point neutre sur le générateur de courant alternatif, mais ne détectent pes directement une tension à laquelle la batterie est chargée. Cela peut produire un mauvais fonctionnement parce que la lampe d'indication de la charge peut rester eteinte pour indiquer la charge de la batterie bien qu'elle ne se charge pas réellement. Par exemple, si la borne de sortie redressée du pont redresseur est déconnectée de la borne positive de la batterie pour une-certaine raison, alors la batterie ne se charge pas mais la lampe reste éteinre parce que la tension développée au point neutre du générateur est appliquée au bobinage de relais de fonctionnement pour maintenir le groupe de contacts en position ouverte. De même, le régulateur de tension peut contrôler la tension redressée à la sortie du pont redresseur à une grandeur supérieure,sotUDusieFaursurcharger la batterie pour tout défaut s'y produisant. A ce moment, la lampe d'indication de charge reste éteinte. Cela présente l'inconvénient que la batterie et/ou d'autres charges électriques peuvent astre endommagées et/ou cassées parce que le conducteur ne fait pas attention à cette surcharge de la batterie. En conséquence, c'est un objet de la présente invention de procurer un nouveau dispositif d'indication de la charge assurant qutune lampe d'indication de la charge s'allume quand une batterie associée ne se charge pas et est surchargée tandis que la lampe s'éteint uniquement quand la batterie se charge normalement. La présente invention concerne un dispositif d'indication dela charge comprenant une batterie de stockage chargée d'une tension redressée d'un générateur de courant alternatif comprenant un bobinage de champ, un moyen régulateur de tension pour contr8ler un courant de champ traversant le bobinage de champ pour réguler une tension alternative à la sortie du générateur à une grandeur prédéterminée, unelampe d'indication de la charge pour indiquer l'état chargé de la batterie, et un moyen de contrôle pour détecter une tension à travers la batterie, faisant s'allumer la lampe indicatrice de la charge en'réponse à la tension détectée indiquant l'état non chargé de la batterie et plus qu'une grandeur constante et prédéterminée indiquant la surcharge de la batterie, et faisant s'éteindre la lampe en réponse à une tension détectée indiquant la charge normale de la batterie, le moyen de contrôle ayant une courbe d'hystérésis telle qu'une tension d'extinction par laquelle la lampe d'indication de la charge s'éteint quand la batterie augmente graduellement en tension à partir de l'état non chargé, soit supérieure à une tension d'allumage à laquelle la lampe indicatrice passe de l'état éteint à l'état allumé. Afin d'assurer que la lampe indicatrice de la charge s'allumera pendant une surcharge de la batterie, le moyen de contrôle peut étre sensible à un état surchargé de la batterie pour allumer et éteindre la lampe indicatrice de la charge à une tension supérieure à la tension d'extinction à laquelle la lampe s'éteint quand la batterie augmente graduellement en tension à partir de son état non chargé. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de-celle-ci apparaitront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnes uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels - la figure 1 est un schéma de circuit dtundispositif de charge d'une batterie avec une sortie redressée d'un générateur de courant alternatif comprenant un indicateur traditionnel de la charge ; et - la figure 2 est un schéma semblable à la figure 1 mais illustrant un mode de réalisation du dispositif dtindi- catin de la charge selon l'invention. Dans un dispositif de charge traditionnel pour une batterie de stockage qui est représenté sur la figure 1, un générateur de courant alternatif triphasé généralement désigné par le repère 1, équipe un véhicule automobile (non représenté) et est entraîné par un moteur à combustion interne (non représenté). Le générateur 1 comprend un bobinage dtinduit 101 triphasé connecté en étoile et un bobinage de champ 102. Le bobinage 101 est connecté à un pont redresseur double alternance triphasé 2 ayant une borne de sortie redressée connectée à la masse et son autre borne de sortie redressée connectée à un régulateur de tension généralement désigné par le repère 3. Le régulateur de tension 3 comprend deux bornes d'entrée 301, 302 dont une, dans ce cas, la borne 302, est connectée à l'autre borne de sortie redressée du pont redresseur 2. Le régulateur 3 comprend également deux bornes de sortie 303 et 304 connectées à travers la bobine de champ 102 du générateur 1, la borne de sortie 304 étant connectée à la masse. Le régulateur de tension 3 sert à contrôler un courant de champ stécoulant à travers le bobinage 102 pour contrôler un courant alternatif à la sortie du générateur 1, à une grandeur constante et prédéterminée à la façon bien connue dans la pratique. Le bobinage d'induit connecté en étoile et triphasé 101 comprend un point neutre connecté à un relais dtindication de la charge généralement désigné par le repère 4. Le relais 4 est commandé comme un contrôle et il comprend un bobinage de fonctionnement 417 connecté à une extrémité au point neutre du bobinage d'induit 101 et à l'autre extrémité à la masse, et également un groupe de contacts normalement fermés 416. L'autre borne de sortie redressée du pont redresseur 2 est de plus connectée à une borne positive d'une batterie 5 dont la borne négative est connectée à la masse. La batterie 5 a sa borne positive connectée à la borne d'entrée 301 du régulateur de tension 3 à travers un commutateur de démarrage 6 du type à clé qui, à son tour, est connecté au groupe de contacts normalement fermés 416 à travers une lampe d'indication de la charge 7. On décrira maintenant le fonctionnement de l'agencement illustré sur la figure 1. Lors du démarrage d'un moteur à combustion interne associé (non représenté), le commutateur de démarrage du type à clé 6 est fermé pour permettre l'écoulement de courant de la batterie 5 dans le bobinage de champ 102 à travers les bornes 301 et 303 afin de générer une force magnétomotrice de champ à travers le bobinage de champ 102. Dans ces circonstances, aucune sortie n'est produite au point neutre sur le générateur 1 et le groupe de contacts normalement fermés 416 du relais dtindication de la charge 4 reste fermé parce que le bobinage 417 n'est pas excité. Par conséquence, un courant de la batterie 5 s'écoule à travers le commutateur de démarrage fermé 6, la lampe d'indication de la charge 7 et le groupe decontacts normalement fermés 416 et de là jusqu'à la masse pour allumer la lampe 7. Ainsi, la lampe éclairée 7 indique que la batterie ne se charge pas. Dans cette condition, le moteur à combustion interne (non représenté) démarre pour entraîner le générateur 1, avec pour résultat qu'une sortie en courant alternatif est induite à travers le bobinage d'induit 101 selon le nombre de rotations du générateur 1 en un temps unitaire. Le courant alternatif à la sortie du générateur 1 est appliqué au pont redresseur double alternance 2 où il est redressé. Une partie de la sortie redressée à double alternance est contrôlée à une grandeur prédéterminée par le régulateur de tension 3, parce que ce dernier contrôle le courant de champ s'écoulant à travers l'armature de champ 102 afin de le faire. L'autre partie de la sortie redressée à double alternance ainsi contrôlée est appliquée à travers la batterie 5 pour la charger. Dans ces circonstances, au point neutre du bobinage d'induit triphasé et connecté en étoile 101 se développe une tension éLe à peu près à la moitié de la tension redressée à la sortie du générateur 1. Cette tension au pakit neutre est appliquée au bobinage de fonctionnement 417 du relais d'indication de la charge 4 pour l'exciter afin d'ouvrir ainsi le groupe de contacts normalement fermés 416. Cette ouverture du groupe 416 éteint la lampe d'indication de la charge 7. Cela indique que la batterie 5 se charge. Cependant, on notera que dans l'agencement de la figure 1, le relais 4 d'indication de la charge détecte la tension au point neutre du générateur de courant alternatif 1, mais non pas directement la tension chargée à travers la batterie 5. Cela peut produire un mauvais fonctionnement parce que la lampe 7 peut rester éteinte pour indiquer la charge de la batterie 5bien que cette dernière ne se charge pas en réalité. Par exemple, si la borne de sortie redressée du pont redresseur double alternance 2 est déconnectée de la borne positive de la batterie 5 pour une certaine raison, alors la batterie ne se charge pas mais la lampe 7 reste éteinte parce que la tension développée au point neutre du générateur 1 est appliquée au bobinage du relais de fonctionnement 417 pour maintenir le groupe de contacts 41-6 en position ouverte. Cela peut indiquer que la batterie 5 est à son état de charge. Cependant, la batterie 5 ne se charge pas enréalité du fait de la déconnexion ci-dessus décrite. Par ailleurs, la lampe 7 peut rester éteinte à un état anormal dans lequel la batterie 5 est surchargée parce qu'une grandeur de tension redressée contrôlée par le régulateur 3 augmente pour tout défaut s'y produisant. Dans ce cas, le conducteur ne fait pas attention à cette surcharge de la batterie et cela provoque un inconvénient parce que la batterieet/ou autres charges électriques peuurtsecasser. En se référant maintenant à la figure 2, elle illustre un dispositif de charge de batterie selon un mode de réalisation de la présente invention. L'agencement illustré est différent de celui de la figure 1 uniquement parce que sur la figure 2, un dispositif de contrôle à ltétat solide pour la lampe d'indication de la charge selon la présente invention, remplace le relais 4 de la figure 1. Plus particulièrement, le dispositif de contrôle à l'état solide, également généralement désigné par le repère 4, comprend un transistor 401 monté en émetteur commun du type NPN comprenant un émetteur connecté à la masse, un collecteur connecté à la lampe indicatrice de la charge 7 et une base connectée à une première résistance de base 402 subséquemment connectée à la jonction de la lampe 7 et du commutateur de démarrage 6 du type à clé à travers une résistance 403 d'abaissement de tension.La jonction des résistances 402 et 403 est connectée au collecteur d'un premier transistor de contrôle à émetteur commun du type NPN 404 comprenant un émetteur connecté à la masse et une base connectée à une anode d'une diode Zener 405. Le premier transistor 404 effectue le contrôle marche-arrt.du transistor 401 et sa base est également connectéeau collecteur d'un second transistor 406 de contrôle à émetteur commun du type NPN, ayant un émetteur connecté à la masse et une base connectée à l'anode d'une diode Zener 407. Le second transistor 406 contrôle les fonctionnements de marche et d'arrêt du transistor 404 et par conséquent du transistor 401. La Jonction desrésistances402 et 403 et par conséquent le collecteur du premier transistor de contrôle 404 est également connectée à une autre résistance de base 408 subséquemment connectée à la base d'un transistor à émetteur commun 409 du type NPN de mise en court-circuit, comprenant un émetteur connecté à la masse. Le collecteur du transistor 409 est connecté à la masse où à son émetteur à travers une résistance 410 i également à l'autreborne de sortie redressée du pont redresseur double alternance 2 à travers des résistances 411 et 412 connectées en série.Ainsi, les résistances 410, 411 et 412 sont interconnectées en série pour former un réseau diviseur de tension servant de réseau de détection de tension, et le transistor 409 sert à mettre la résistance 410 en courtcircuit et à l'ouvrir. La Jonction des résistances 411 et 412 de division de tension est connectée à la diode Zener 4O5,à sa cathode. Par ailleurs, une combinaison en série de résistances 413 et 414 de division de tension est connectée à travers la combinaison en série des résistances 410, 411 et 412 pour former de meme un réseau de détection de tension. La Jonction des résistances 413 et 414 est connectée à la diode zener 407 par sa cathode. Le fonctionnement de l'agencement illustré sur la figure sera maintenant décrit. Lors du démarrage d'un moteur à combustion interne associé (non représenté), le commutateur de démarrage 6 du type à clé est fermé comme dans l'agencement de la figure 1. La fermeture du commutateur 6 provoque, en plus d'un écoulement de courant de champ à travers le bobinage de champ 102 du générateur 1 comme dans l'agencement de la figure 1, l'écoulement d'un courant de base de la batterie 5 vers le transistor 401 du type NPN à travers le commutateur fermé 6 et les résistances 403 et 402 pour faire passer le transistor 401 à la fermeture, à lsexception d'une tension particulièrement élevée à travers la batterie 5, par exemple, la tension ne dépassant pas 13 volts.Le passage à la fermeture du transistor 401 permet à un courant de la batterie 5 de s'écouler à travers le commutateur fermé 6, la lampe d'indication de la charge 7 et le transistor conducteur 401 pour allumer la lampe 7, et indiquer que le batterie 5 ne se charge pas. En même temps, un autre courant de base de la batterie 5 s'écoule dans le transistor 409 de mise en court-circuit à travers les résistances 403 et 408 afin de mettre ainsi en court-circuit la résistance 410 de division de tension par le transistor conducteur 409. On notera que, dans ces circonstances, les transistors de contrôle 404 et 406 restent non conducteurs parce que les résistances 412, 411 et 410 de division de tensiaipour a détection de la tension, connectées à la diode zener 405 et les résistances semblables 414 et 413 connectées à la diode Zener 407 ont des grandeurs respectives de résistance principalement choisies de façon que les potentiels à la Jonction des résistances 412 et 411 et à la Jonction des résistances 414 et 413 ne provoquent pas la rupture ou la conduction des diodes Zener 405 et 407. Dans cette condition, le moteur (non représenté) est mis en marche pour générer un courant alternatif à la sortie du générateur 1. Quand le régulateur de tension 3 fonctionne en bon ordre, la tension redressée à la sortie du pont redresseur double alternance 2 a une grandeur contrôlée comprise, par exemple, entre 13 et 15 volts, et elle charge la batterie pour augmenter graduellement la tension à travers cette dernière. Dans ces circonstances, le potentiel à la Jonction des résistances 412 et 411 de division de tension devient supérieur jusqu'à ce que la diode zener 405 soit conductrice. Cela permet à un courant de base du pont redresseur 2 de s'écouler dans le transistor de contrôle 404 à traverslarésistance 412 et la diode zener conductrice 405 pour faire passer le transistor 404 à la fermeture.Cependant, la diode Zener 407 reste touJours non conductrice parce que les résistances 413 et 414 de division de tension ont des grandeurs respectives présélectionnées pour produire, à leurs åonctions,un potentiel insuffisant pour que la diode Zener 407 soit conductrice à ce moment. Ce passage à la fermeture du transistor 404 provoque le passage à l'ouverture des transistors 401 et 409. Le passage à l'ouverture du transistor 401 force la lampe dtindication de la charge 7 à s'éteindre, indiquant que la batterie 5 se charge. De même, le passage à l'ouverture du transistor 409 permet à la résistance 410 dlêtre connectée en série à la résistance 411. En conséquence, le potentiel à la Jonction des résistances 412 et 411 de division de tension devient supérieur à celui développé pendant la conduction du transistor 409. Dans ces circonstances, la tension redressée à la sortie du générateur 1 peut diminuer psour diminuer le potentiel àla Jonction des résistances 412 et 411 à une grandeur telle que la diode Zener 405 soit ramendeà son état non conducteur pour faire passer le transistor 404 à l'ouverture et faire ainsi passer les transistors 401 et 409 à la fermeture, provoquant l'allumage de la lampe 7. Cependant, l'allumage de la lampe 7 n'est pas provoqué à moins que la tension redressée à la sorte du générateur 1 ne devienne inférieure à la tension à laquelle la lampe indicatrice de la charge 7 s'est éteinte tandis que la tension redressée du générateur 1 ou la tension à travers la batterie 5 augmente graduellement à partir de ltétat non chargé ci-dessus de la batterie 5. Dans l'exemple illustré, la lampe 7 passe de son état éteint à son état allumé avec une tension de 11,5 volts. En d'autres termes, le dispositif 4 d'indication de la charge a une caractéristique drhystérésis. Dans des agencements traditionnels telsque celui de la figure 1, cette caractéristique d'hystérésis n'est pas présentée et la lampe 7 est contrôlée pour s'allumer à une tension de contrôle et en dessoussqui est déterminée pour entre, par exemple, de 13 volts, et elle s'éteint au-dessus de cette tension. Pendant la course de nuit de véhicules automobiles, la batterie les équipant peut fournir de l'énergie électrique aux charges électriques associées comme les phares, les balais d'essuie-glace, le conditionneur d'air et autres et ainsi la tension à travers la batterie diminue à une grandeur qui n'est pas supérieure à 13 volts. Cela a amené l'inconvénient que la lampe 7 s'allume sans aucun défaut se produisant au régulateur de tension 3 afin de produire des difficultés pour le conducteur. Cependant, dans l'agencement de la figure 2, la lampe 7 peut passer de son état éteint à son état allumé avec la tension de contrôle établie à 115 volts comme on l'a décrit ci-dessus. Par conséquent, l'agencement de la figure 2 peut absorber suffisamment une variation de tension à travers la batterie 5, de à l'alimentation électrique vers les charges comme on l'a décrit -ci-dessus. Cela assure que la lampe indicatrice de la charge pourra certainement informer le conducteur del'état chargé de la batterie 5. On suppose maintenant que la tension généree par le générateur de courant alternatif 1 devient extraordinairement élevée pour toute raison, par exemple du fait d'une panne se produisant au régulateur de tension 3. Dans l'exemple illustré, cette tension extraordinairement élevée est supérieure à 15 volts. Dans la condition supposée, le potentiel à la Jonction des résistances 414 et 413 de division de tension est suffisamment élevé pour que la diode Zener 407 soit conductrice. La conduction de la diode 407 provoque le passage à la fermeture du second transistor de contrôle 406. Le passage à la fermeture du transistor 406 force le premier transistor de contrôle 404 à passer à l'ouverture et le transistor 401 à passer à la fermeture. Le passage à la fermeture du transistor 401 permet à la lampe 7 de s'allumer, afin de permettre au conducteur de percevoir le fait que la tension chargée à travers la batterie 5 est extraordinairement élevée, amenant une possibilité de surcharge de la batterie 5 et une rupture d'autres charges électriques. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'indication de la charge du type comprenant une batterie chargée par une tension redressée à la sortie d'un générateur de courant alternatif comprenant un bobinage de champ, un moyen régulateur de tension pour contrôler un courant de champ traversant ledit bobinage pour réguler une tension alternative à la sortie dudit générateur à une grandeur constante et prédéterminée, une lampe d'indication de la charge pour indiquer l'état chargé de ladite batterie, caractérisé par un moyen de contrôle pour détecter une tension à travers laditebatterie, l'allumage de ladite lampe en réponse à ladite tension détectée indiquant l'état non chargé de ladite batterie et également plus aucune grandeur prédéterminée indiquant-la surchage de ladite batterie, et l'extinction de ladite lampe en réponse à ladite tension détectée indiquant la charge normale de ladite batterie, ledit moyen de contrôle ayant une caractéristique dthystérésis,ainsi une tension d'allumage à laquelle ladite lampe d'indication de charge s'éteint quand ladite batterie augmente graduellement en tensin à partir de son état non chargé est supérieure à une tension d'allumage à laquelle ladite lampe passe de son état éteint à son état allumé. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de contrôle précité est sensible à une surcharge de la batterie précitée pour allumer et éteindre la lampe précitée avec une tension supérieure à la tension d'exffnction à laquelle ladite lampe s'éteint quand ladite batterie augmente graduellement en tension à partir de son état non chargé. 3. Dispositif selonla revendication 1, caractérisé en ce que la lampe d'indication de la charge précitée a une tension d'extinction de l'ordre de 13 volts à l'état non chargé de la batterie précitée et une tension d'allumage de l'ordre de 11,5 volts. 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la lampe précitée s'allume et s'éteint avec une tension de l'ordre de 15 volts comme surcharge de la batterie précitée.