Brevet FR2410896A1 — publié le 19790629

La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif d'alimentation électrique de secours et est plus particulièrement destinée à la charge dtune batterie utilisée sur une bicyclette pour alimenter en secours l'éclairage lors des arrêts. Dans les bicyclettes, l'alimentation de l'éclairage est généralement assuree par un alternateur actionné par le mouvement des roues. Il en résulte qu'à l'arrêt les lanternes s'éteignent. Ce défaut peut être bien sur supprimé par la présence d'une batterie d'accumulateurs de secours qui se substitue à l'alternateur lorsque celui-ci ntest pas actionné par le mouvement des roues, et est rechargée par l'alternateur lorsque celui-ci est de nouveau en service, Toutefois la présence de cette batterie, qui doit fournir au système d'éclairage la tension nécessaire à son fonctionnement, aurait pour effet de surdimensionner l'alternateur qui ne doit plus seulement fournir la puissance de l'éclairage, mais une puissance supérieure pour la charge de la batterie, puisque celle-ci doit elle-même avoir en décharge la tension du système d'éclairage. La présente invention permet notamment d'éviter cet inconvénient. Elle a pour objet un procédé d'alimentation électrique de secours d'une utilisation consistant à alimenter ladite utilisation par un alternateur en service normal, et par une batterie d'accumulateurs lorsque l'alternateur n'est plus actionné, et à charger la batterie d'accumulateurs par l'alternateur, caractérisé par le fait quelea charge de la batterie par l'alternateur n'intervient que lorsque l'alternateur n'alimente pas l'utilisation. De ce fait l'alternateur ne devant plus alimenter à la fois la batterie et l'utilisation peut avoir une puissance inférieure à celle qu'il devrait avoirs'il chargeait la batterie-pendant qu'il alimente l'utilisation. Avantageusement, non seulement la puissance, mais la tension de l'alternateur sont rendues minimales en employant un procédé de charge par transfert de charge à travers un condensateur. Selon un mode de réalisation préféré, ledit condensateur est chargé pendant une des alternances de la période de l'alternateur et se décharge dans la batterie pendant l'autre alternance. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé d'alimentation électrique défini ci-dessus. Ce dispositif comprend ledit alternateur, ladite batterie d'accumulateurs, un chargeur pouvant être alimenté par l'alternateur et servant à charger la batterie, un premier inverseur permettant à la batterie d'alimenter l'utilisation quand l'alternateur n'est pas en service et commandé par un détecteur de tension de l'alter nateur. Selon l'invention il comporte en outre un second inverseur qui, dans une position, permet à l'alternateur d'alimenter l'utilisation et dans une autre position d'alimenter la batterie, et des premiers moyens qui empêchent le détecteur de mettre le premier inverseur dans la position d'alimentation de l'utilisation par la batterie quand le second inverseur est dans la position d'alimentation du chargeur. De cette manière lorsque le second inverseur est en position de marche, c'est-à-dire d'alimentation de l'utilisation, le premier inverseur, commandé par le détecteur de la tension d'alternateur, est en position d'alimentation de l'utilisation par l'alternateur quand la tension de l'alternateur est supérieure à une valeur minimale donnée (valeur de consigne) et passe en position d'alimentation de l'utilisation par la batterie lorsque la tension de l'alternateur passe au-dessous de cette valeur minimale. Lorsque le second inverseur est en position d'arrêt, l'alternateur alimente le chargeur de la batterie, et cette mise sur la position d'arrêt empêche le détecteur d'agir sur le premier inverseur.Cette dernière fonction permet d'empêcher la batterie de se décharger intempestivement, ce qui est le cas lorsque le premier inverseur est en position d'alimentation de l'utilisation par la batterie. Autrement dit, dans le cadre de l'application à une bicyclette, lorsque l'éclairage de la bicyclette, qui est l'utilisation, doit servir (la nuit par exemple), le second interrupteur est en position marche, et l'éclairage est alimenté par l'alternateur si la bicyclette roule à une vitesse suffisante pour qu'il fournisse la tension minimale. Si la bicyclette s'arrente ou roule trop lentement, c'est la batterie qui se substitue à l'alternateur pour alimenter l'éclairage grâce au détecteur de tension qui agit sur le premier inverseur, en le faisant passer de la position normale (alimentation par alternateur) à la position secours (alimentation par la batterie). Par contre, le jour, lorsque l'éclairage ne doit pas servir, le second inverseur est mis en position arrêt et l'alternateur charge la batterie lorsque la bicyclette roule. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description ci-après, donnée à titre illustratif et nullement limitatif, d'un mode de réalisation et illustrée par le dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une représentation synoptique du principe de l'invention, - la figure 2 est un schéma détaillé d'un mode de réalisation selon l'invention. Dans la figure 1, la référence 1 désigne un alternateur qui est actionné par la rotation des roues d'une bicyclette. Cet alternateur est destiné à alimenter l'éclairage de la bicyclette représenté par les lampes 2. Pour cela, le courant venant de l'alternateur passe par un premier inverseur 6 qui comporte trois plots a, b et c, le plot a étant relié à l'alternateur et le plot c à un second inverseur 7 à six plots d, e, f, g, h et i. Le plot d est relié au plot c de l'inverseur 6, le plot e aux lampes 2, le plot i à l'alternateur. Le plot f est relié à un détecteur 5 de tension de l'alternateur qui commande l'inverseur 6. Le plot h de l'inverseur 7 est relié à un chargeur 3 qui correspond à une batterie 4., cette dernière étant connectée au plot b de l'inverseur 6. De jour, lorsque l'éclairage n'est pas nécessaire, l'inverseur 7 est dans la position représentée, les contacteurs reliant les plots h et i d'une part, e et f d'autre part. Le courant venu de l'alternateur passe par les plots i et h et va au chargeur 3. La batterie 4 est en charge. Le détecteur 5 relié par les plots e et f à la masse à travers les lampes 2 n'est pas en fonctionnement. De nuit, l'inverseur 7 est mis dans la position "marche", les contacteurs reliant h et g d'une part, e et d d'autre part. Lorsque la bicyclette roule et qu'en conséquence la tension de l'alternateur est à sa valeur normale, le contacteur de 6 est entre a et c dans la position "normal" et le courant de l'alternateur parvient aux lampes 2 par l'inverseur 6 (plots a et c) et l'inverseur 7 (plots d et e). Le chargeur 3 n'est plus alimenté puisque le plot g ne correspond à rien. Si la bicyclette s'arrente ou ralentit, la tension de l'alternateur passe au-dessous de la valeur de consigne du détecteur 5 qui, le plot f n'étant plus relié à rien, est en service, et fait alors passer le contacteur de l'inverseur 6 sur le plot b relié à la batterie. L'inverseur 6 a alors la position "secours" et les lampes 2 sont alimentées à travers b, c, d et e par la batterie. En aucun cas l'alternateur n'alimente à la fois les lampes 2 et le chargeur 3. La figure 2 représente un schéma détaillé d'un mode de réalisation du dispositif de la figure 1. Sur cette figure on retrouve l'alternateur 1 relié à des bornes A et B du dispositif. La borne B est mise à la masse par le conducteur 8. On retrouve également le premier inverseur 6 constitue' par le contacteur d'un relais ayant une bobine R et les plots a, b et c, le plot a étant connecté à la borne A. Le second inverseur 7 est figuré avec les plots d, e, f, g, h et i, ce dernier plot étant également relié à la borne A. Les lampes 2 sont connectées d'une part à la masse et d'autre part au plot e du connecteur 7. Une résistance R3 est connectée en parallèle avec les lampes 2. Un condensateur Cl est connecté d'une part à la borne B à travers une diode D1 et d'autre part à la borne A par les plots h et i de l'inverseur 7. Il est par ailleurs relié au pôle positif de la batterie 4 par une diode D2. Le pôle négatif de la batterie 4 est mis à la masse par le conducteur 8 et son pôle positif est connecté au plot b de l'inverseur 6. Aux bornes de la batterie 4 est disposée une diode Zener D3 dont la tension de Zener est égale à la tension de charge de la batterie qui ne doit pas être dépassée. L'ensemble C1, D1, D2 et D3 constitue le chargeur 3 de la figure 1. Une résistance RI est connectée d'un côté au pôle positif de la batterie 4 et de l'autre côté d'une part au plot f de l'inverseur 7 et d'autre part à la base d'un transistor npn T1. Ce transistor T1 est monté en DARLINGTON avec un transistor T2. L'enroulement 9 du relais R dont le contacteur constitue l'inverseur 6 est connecté entre le collecteur du transistor T1 et le pôle positif de la batterie 4. Une diode D4 est connectée en parallèle avec l'enroulement 9 pour dériver les surintensités produites par la coupure du courant dans l'enroulement 9. L'émetteur du transistor T2 est connecté au conducteur 8, donc à la masse. Le plot f de l'inverseur 7 est connecté à la borne A à travers une résistance R2 et une diode D5. Un condensateur C2 est connecté entre la borne F et le conducteur 8. L'ensemble R1, T1, T2, D4, R2, D5 et R3 constitue le détecteur de tension de l'alternateur. Le fonctionnement du dispositif est le suivant Fonctionnement de jour : l'inverseur 7 est mis manuellement dans la position représentée qui est la position "arrêt" de l'éclairage. Lorsque la bicyclette roule, l'alternateur est actionné et envoie du courant aux bornes A et B du dispositif. Pendant l'alternance négative de la tension issue de l'alternateur, le condensateur C1 se charge à travers la diode D1 et emmagasine une quantité d'électricité a Q. Durant l'alternance positive, la charge A Q est transférée à travers la diode D2 à la batterie 4 qui prend donc une charge égale à A Q. Par conséquent, à chaque période de la tension alternateur, la batterie se charge d'une quantité d'électricité A Q.La diode Zener D3 en parallèle sur la batterie permet de limiter la tension batterie à une valeur maximale et d'arrêter la charge de la batterie quand cette valeur est atteinte. Pendant ce temps le diviseur de tension R1, (R3 + lampes 2) délivrant une tension négative à la base de T1 bloque les deux transistors Tl et T2. L'enroulement 9 du relais R n'est pas excité et le contacteur 6 reste dans la position ac. La batterie ne peut donc pas se décharger dans l'enroulement 9. On remarquera cependant qu'elle se décharge dans le diviseur R1, (R3 + lampes). Pour cette raison les résistances R1 et R3 sont choisies aussi élevées que possible. D'où la nécessité d'utiliser deux transistors montés en DARLINGTON au lieu d'un seul transistor, puisque le courant de polarisation envoyé sur la base de T1 est très faible. Fonctionnement de nuit : l'inverseur 7 est mis en position "marche", les contacteurs entre h et g d'une part, e et d d'autre part 1/ La bicyclette roule à une vitesse suffisante. L'alternateur délivre une tension élevée. Un potentiel négatif apparaît sur l'anode de D5. Le condensateur C2 filtre la tension négative donnée par D5-R2. Le diviseur potentiométrique R1-R2 ne permet donc pas la polarisation des transistors T1 et T2. Le relais R n'est pas excité, le contacteur 6 est dans la position "normal" ac. Les lampes 2 sont alimentées par l'alternateur 1 à travers A, ac, de. 2/ La bycyclette ralentit ou s'arrête. L'alternateur ne délivre plus alors une tension suffisante pour s'opposer à la polarisation positive de l'anode de D5 par la batterie 4. Le potentiel de la base de TI devient positif et les transistors R1-T2 deviennent passants. Le relais R est excité et le contacteur vient en position "secours" sur les plots b c. C'est la batterie qui alimente les lampes 2. A titre d'indication, sont données ci-après quelques valeurs des composants du dispositif dans une réalisation particulière. Tension nomin ale de la batterie 4 : 6 volts Tension de l'alternateur : 6 à 7 volts Tension Zener de D3 : 7,5 volts Résistance de R1 : 33 k Q Résistance de RZ : 15 k Q Résistance de R3 : 1 k Q Capacitance de CI : 220 uF il va de soi que la charge de la batterie peut aussi être assurée très simplement par le réseau à l'aide par exemple d'un transformateur abaisseur de tension dont le primaire est en série avec un condensateur. REVENDICATIONS 1/ Procédé d'alimentation électrique de secours d'une utilisation consistant à alimenter ladite utilisation par un alternateur en service normal, et par une batterie d'accumulateurs lorsque l'alternateur n'est plus actionné, et à charger la batterie d'accumulateurs par l'alternateur, caractérisé par le fait que la charge de la batterie par l'alternateur n'intervient que lorsque ledit alternateur n'alimente pas l'utilisation. 2/ Procédé d'alimentation électrique selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'alternateur charge la batterie par transfert de charge. 3/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé d'alimentation électrique selon l'une des revendications précédentes comprenant ledit alternateur, ladite batterie d'accumulateurs, un chargeur pouvant être alimenté par l'alternateur et servant à charger la batterie, un premier inverseur permettant à la batterie d'alimenter l'utilisation quand l'alternateur n'est pas en service et commandé par un détecteur de tension de l'alternateur, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un second inverseur qui, dans une position, permet à l'alternateur d'alimenter l'utilisation et dans une autre position d'alimenter la batterie, et des premiers moyens qui empêchent le détecteur de mettre le premier inverseur dans la position d'alimentation de l'utilisation par la batterie quand le second inverseur est dans la position d'alimentation du chargeur. 4/ Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que le chargeur comporte un condensateur, des deuxièmes moyens pour charger le condensateur à l'aide de l'alternateur et des troisièmes moyens pour décharger le condensateur dans la batterie. 5/ Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que lesdits deuxièmes et troisièmes moyens consistent respectivement en un premier redresseur ne laissant passer qu'une alternance pour la charge du condensateur et en un second redresseur. 6/ Dispositif selon la revendication 5, caractérisé par le fait que le premier et le second redresseurs sont des diodes. 7/ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 6, caractérisé par le fait que l'on prévoit aux bornes de la batterie une diode de Zener dont la tension de Zener est égale à la tension de charge maximale de la batterie. 8/ Dispositif selon l'une des revendications 3 à 7, caractérisé par le fait que le premier inverseur est constitué par le contacteur d'un relais. 9/ Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que l'enroulement dudit relais est excité par la batterie à travers un interrupteur électronique commandé par un diviseur de tension recevant la tension de la batterie et la tension de l'alternateur. tO/ Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit interrupteur électronique est constitué par deux transistors montés en DARLINGTON. 11/ Bicyclette caractérisée par le fait qu'elle est munie d'un dispositif selon l'une des revendications 3 à 10.