Brevet FR2462802A1 — publié le 19810213

L'invention concerne, d'une manière générale, un char- geur d'accumulateur simple et rentable, avec moyens d'indica- tion visuelle en fonctionnement lorsqu'un courant de charge est fourni à l'accumulateur. Elle a, plus particulièrement, trait à un chargeur d'accumulateur pourvu d'une diode émettrice de lumière en fonctionnement lorsqu'un courant de charge est fourni à l'une de deux ou plusieurs charges différentes. Les appareils alimentés par un ou plusieurs éléments d'accumulateur rechargeable, par exemple des éléments au cadmium- nickel, sont en nombre croissant. Ces éléments sont disponibles sous un grand nombre de dimensions et leurs caractéristiques de charge sont diverses. On utilise généralement des chargeurs à courant constant pour recharger les éléments d'accumulateur que comportent les appareils considérés. Les chargeurs à courant constant de facture classique constituent un moyen simple et relativement bon marché pour recharger les éléments d'accumulateur, mais ils présentent cer- tains désavantages. Leur principal inconvénient est notamment que leur fiabilité tend à se dégrader avec le temps. L'une des raisons essentielles de cette dégradation se trouve dans la formation de résidus (isolants) empêchant la circulation du courant, sur les contacts de charge du chargeur. Ce phénomène est dû à l'oxydation, à des pellicules superficielles formées en atmosphère humide ou corrosive, à l'accumulation de pous- sières ou autres à la surface des contacts. A mesure que se forment ces pellicules isolantes, la résistance s'accroit entre les bornes de l'accumulateur et les contacts du chargeur. Cela se traduit par une réduction accentuée des possibilités du chargeur à fournir un courant de charge aux éléments de l'accu- mulateur. Et il arrive souvent que la résistance engendrée soit suffisamment élevée pour empêcher complètement la circulation du courant de charge vers les éléments d'accumulateur. Une situation semblable est créée par accumulation de poussières ou autres sur les contacts du chargeur. Dans le cas de chargeurs d'accumulateur pour appareils grand public, l'utilisateur place l'accumulateur à recharger dans le chargeur et l'y laisse pendant le temps qui lui est recommandé, sans se préoccuper de savoir si le courant de charge 246280t est réellement fourni à l'accumulateur. Si le chargeur ne com- porte pas de moyens d'indication, l'utilisateur ne peut pas savoir si le chargeur fonctionne correctement, ou si l'accumu- lateur se charge, jusqu'au moment o il découvre, trop tard, que l'accumulateur n'a pas été rechargé. Et même dans ce cas, il ignore qui de l'accumulateur ou du chargeur est défectueux. Cette situation est encore plus désagréable si l'utilisateur ne peut pas se procurer rapidement un accumulateur de rechange parfaitement chargé. Il est donc souhaitable de prévoir sur le chargeur des moyens indiquant si l'accumulateur reçoit ou non un courant de charge. Les chargeurs les moins chers sont à courant de charge faible, mais constant. L'accumulateur est généralement chargé à un régime inférieur à 0,2C, de préférence de l'ordre de O,lC (C étant le courant qui déchargerait l'accumulateur en une heure). En limitant le courant de charge à une valeur relative- ment faible, on peut laisser l'accumulateur dans le chargeur lorsqu'il est complètement chargé, sans risque de l'endommager. Par ailleurs, avec un seul courant de charge constant, l'utili- sation du chargeur est fortement limitée, du fait que certains accumulateurs requièrent des courants de charge plus ou moins importants pour leur propre protection, ou pour que la charge s'accomplisse en un temps acceptable. Il est donc souhaitable que le chargeur puisse fournir plus d'un courant de charge constant. Les chargeurs classiques comportent des moyens d'indi- cation visuelle tels que des tubes au néon ou à incandescence. Mais ces dispositifs présentent à l'évidence un certain nombre d'inconvénients. Ils s'accompagnent notamment d'une réduction de la fiabilité et d'un accroissement du prix de revient, puis- qu'ils nécessitent des composants supplémentaires pour les intégrer aux circuits du chargeur. Le facteur prix tend à les éliminer des chargeurs bon marché destinés au grand public. Par ailleurs, il est généralement nécessaire de prévoir un dis- positif d'indication distinct pour chaque circuit de charge. Là encore, le facteur prix tend à interdire leur intégration aux chargeurs destinés au grand public. Le chargeur conforme à l'invention comporte: des moyens pour fournir un courant de charge comportant eux-mêmes des moyens pour les raccorder à une source électrique exté- rieure; des moyens de commande de charge raccordés aux moyens fournissant le courant de charge et comportant des premiers moyens et des seconds moyens de commande permettant de définir un premier régime et un second régime de charge, respectivement des moyens de raccord sur borne raccordés aux moyens de commandE de charge et comportant des premiers moyens et des seconds moyens de raccord pour recevoir le courant de charge en prove- nance des premiers moyens et des seconds moyens de commande respectivement, les moyens de raccord sur borne comportant, de plus, des moyens pour rendre, soit les premiers moyens de rac- cord, soit les seconds moyens de raccord inopérants lorsque le courant de charge est fourni à l'accumulateur par l'intermé- diaire soit de ces seconds moyens, soit de ces premiers moyens de raccord; et des moyens constitués par une diode émettrice de lumière pour indiquer que le courant de charge est fourni à l'accumulateur, soit par l'intermédiaire des premiers moyens de raccord, soit par l'intermédiaire des seconds moyens de raccord. La suite de la description se réfère au dessin annexé qui représente le schéma d'un exemple de réalisation recommandé de chargeur, avec diode émettrice de lumière pour indiquer qu'ur accumulateur à charger est correctement raccordé au circuit de charge. On a représenté sur la figure une source de tension alternative V qui peut être un réseau 110V, 60 Hz et peut être raccordée au chargeur par l'intermédiaire de bornes d'entrée A' et B', elles-mêmes raccordées à l'enroulement primaire d'un transformateur de tension T. L'enroulement secondaire du trans- formateur T, avec ses bornes de sortie A et B, fonctionne comme une source de courant de charge pour le reste du circuit. Il est entendu que ce simple transformateur ne constitue que l'une des nombreuses sources de courant de charge pouvant être utilisées, et que l'invention n'est pas limitée à l'utilisa- tion d'une source de courant particulière. Il est toutefois recommandé d'utiliser le transformateur T puisqu'on peut redresser en aval le courant qu'il fournit. Un réseau de charge positif P et un réseau de charge négatif N sont raccordés en parallèle aux bornes de sortie secondaire A et B du transformateur T. RT représente l'impé- dance du transformateur. Pour rendre maximal le rendement du transformateur T, il est judicieux d'utiliser l'agencement représenté d'un réseau de charge positif P et d'un réseau de charge négatif N, puisqu'on utilise ainsi les deux alternances du courant alter- natif sans avoir besoin d'une prise médiane sur l'enroulement secondaire. L'alternance positive du signal alternatif fournit le courant de charge au réseau de charge positif P, et l'alter- nance négative de ce signal fournit le courant de charge au, réseau de charge négatif N. Lorsque la tension aux bornes A et B est positive, la diode D1 est en polarisation directe, et la diode D en pola- risation inverse. Le réseau de charge positif P est, par suite, rendu actif, alors que le réseau de charge nagatif N est inopérant. De même, lorsque la tension aux bornes A et B est négative, la diode D1 est en polarisation inverse alors que la diode D3 est en polarisation directe. Dans ce cas, le réseau de charge négatif N est rendu actif alors que le réseau de charge positif P est inopérant. On a dit précédemment qu'il existe de nombreux types d'accumulateurs, et que leur régime de charge dépend de leurs dimensions et de leurs caractéristiques électriques. L'élément normalisé "AA" par exemple est généralement chargé à régime relativement faible. Mais le régime de charge des éléments "C" et "D" est généralement plus élevé. Il en est généralement de même pour l'élément rectangulaire normalisé fournissant une tension plus élevée. On a prévu, en conséquence, un circuit de charge sous régime élevé et un circuit de charge sous faible régime pour donner au chargeur plus de souplesse et le rendre plus universel. Le réseau de charge positif P comporte un jeu de bornes régime élevé, ou contacts, P1 et Pl, et un jeu de bornes faible régime P 2 et P Mécaniquement, le réseau de charge positif est conçu pour être raccordé sélectivement à un seul élément à la fois, soit à un seul jeu de bornes d'accumulateur. Les bornes régime élevé sont montées sur une surface perpendiculaire à celle sur laquelle sont montées les bornes faible régime. Les positions relatives des jeux de bornes sur leurs surfaces de montage respectives sont telles que le raccordement d'un accu- mulateur sur l'un des jeux interdit le raccordement de tout autre accumulateur sur l'autre jeu. Par ailleurs, l'agencement des bornes est différent pour chaque type d'accumulateur. Donc, à un moment donné, on ne peut raccorder qu'un accumulateur, soit aux bornes régime élevé, soit aux bornes faible régime. Les bornes régime élevé sont mécaniquement agencées pour être raccordées aux accumulateurs à régime de charge élevé, et les bornes faible régime sont mécaniquement agencées pour être raccordées aux accumulateurs à faible régime de charge qui sont de dimensions différentes. Le réseau de charge négatif N comporte de même un jeu de bornes ou contacts de charge régime élevé N + et N et un jeu 1+ i- de bornes ou contacts de charge faible régime N2 et N2* Mécani- quement, le réseau de charge négatif est conçu pour être raccordé sélectivement à un seul élément à la fois, et, à un moment donné, on ne peut raccorder qu'un accumulateur, soit aux bornes régime élevé, soit aux bornes faible régime. Les bornes régime élevé sont mécaniquement agencées pour être raccordées aux accumula- teurs à régime de charge élevé, et les bornes faible régime sont mécaniquement agencées pour être raccordées aux accumula- teurs à faible régime de charge. Un accumulateur à recharger sera, selon ses caractéris- tiques, monté entre les bornes de charge en régime élevé du réseau P, ou entre les bornes de charge à faible régime de ce réseau. On peut, si on le souhaite, monter un autre accumula- teur entre les bornes de charge en régime élevé du réseau N, ou entre les bornes de charge à faible régime de ce même réseau. Le choix des bornes de charge dépend du type d'accumulateur à recharger. Le fonctionnement du réseau de charge positif P étant indépendant du fonctionnementdu réseau de charge négatif N, on peut utiliser, par exemple, le réseau de charge positif pour les accumulateurs à charger sous régime élevé et le réseau de charge négatif pour les accumulateurs à charger sous faible régime. Lorsqu'un accumulateur est raccordé entre les bornes de charge régime élevé du réseau de charge positif, le courant de charge est fourni à l'accumulateur par deux trajets de cou- rant, l'un comportant la résistance R1 dont la valeur détermine, en combinaison avec l'impédance RT du transformateur et l'impé- dance directe de la diode D1, l'amplitude du courant de charge en régime élevé. Le second trajet du courant de charge comporte le circuit série formé par la diode émettrice de lumière LED1 et la résistance R2, et couplé à la borne P1 par l'intermédiaire de la diode D2. En mode de fonctionnement charge sous régime élevé, la diode émettrice de lumière LED1 indique donc qu'un. courant de charge est fourni sous régime élevé à l'accumulateur. Par ailleurs, si l'accumulateur à recharger est inséré entre les bornes de charge faible régime du réseau P, le courant de charge est fourni à cet accumulateur par l'intermédiaire du trajet à faible régime constitué par la diode émettrice de lu- mière LED1 et la résistance en série R En mode de fonctionne- ment faible régime, la diode D2 est en polarisation inverse du fait de la chute de tension dans le second trajet de courant alors qu'aucun courant ne circule dans la résistance R1* L'am- plitude du courant de charge à faible régime est déterminée par les valeurs de la tension en sortie du transformateur, de la résistance R2, de l'impédance RT du transformateur, de l'im- pédance directe de la diode D1 et de l'impédance directe de la diode émettrice de lumière LED1. Et, en mode de fonctionnement faible régime, la diode émettrice de lumière indique également qu'un courant de charge à faible régime est fourni à l'accumu- lateur. On voit donc qu'il est possible de définir diverses valeurs de courant de charge par un choix approprié des valeurs des résistances RT, R1 et R2* L'interdépendance entre les va- leurs de ces résistances est bien connue, et ces valeurs peuvent être aisément définies. On voit également qu'une seule diode émettrice de lumière est nécessaire pour indiquer la circula- tion d'un courant de charge sous régime élevé et celle d'un courant de charge à faible régime. Le fonctionnement du réseau de charge négatif N est identique à celui du réseau de charge positif P. Les rôles des composants D3, R4, LED2, R3 et D4 sont identiques à ceux des composants correspondants du réseau P. Les valeurs ci-dessous sont données à titre d'exemple pour les composants du circuit illustré. Sauf indication con- traire, les résistances sont de 1/4 W. R1:27 ohms, 1 W R2:68 ohms R:68 ohms R4:27 ohms, 1 W T:Tension en circuit ouvert du secondaire = 11,5 VAC Impédance vue du secondaire = 34 ohms D1:IN 4001 D2:IN 4001 D3:IN 4001 D4:IN 4001 LED1: Monsanto MV5053 LED 2: Monsanto MV5053 L'exemple illustré ne comporte qu'un seul réseau de charge positif P et un seul réseau de charge négatif N, mais le chargeur conforme à l'invention peut être conçu pour compor- ter plus d'un réseau de charge positif et plus d'un réseau de charge négatif. Les valeurs choisies pour les valeurs des ré- sistances R1, R2, R et R4 peuvent être adaptées pour définir des régimes de charge différents pour chacun des différents trajets de courant, en fonction des choix faits par l'utilisa- teur. R E V E N D I C A T I O N S 1. Chargeur pour accumulateur rechargeable, comportant des moyens pour fournir un courant de charge (P, N, T), à par- tir d!une source électrique extérieure (V), caractérisé en ce qu'il comporte, de plus: - des moyens de commande de charge (R1, R2) raccor- dés aux moyens fournissant le courant de charge et comportant eux-mêmes des premiers moyens et des seconds moyens pour défi- nir un premier régime de charge et un second régime de charge, respectivement; - des moyens de raccord sur borne (P1, P2, N1, N2) raccordés aux moyens de commande de charge et comportant des premiers moyens de raccord et des seconds moyens de raccord pour recevoir le courant de charge en provenance des premiers moyens de commande et des seconds moyens de contrôle de charge, respectivement, les moyens de raccord sur borne comportant, de plus, des moyens (D2, D4) pour rendre, soit les premiers moyens de raccord, soit les seconds moyens de raccords, inopérants lorsque le courant de charge est fourni à l'accumulateur, soit par l'intermédiaire de ces seconds moyens, soit par l'intermé- diaire de ces premiers moyens; et - des moyens constitués par une diode émettrice de lumière (LED1, LED2) pour indiquer que le courant de charge est fourni à l'accumulateur, soit par l'intermédiaire des premiers moyens de raccord, soit par l'intermédiaire des seconds moyens de raccord.. 2. Chargeur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens fournissant le courant de charge comportent un transformateur (T) raccordé entre la source extérieure et les moyens de commande de charge. 3. Chargeur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de commande de charge compor- tent des moyens de redressement (D1, D2) montés entre les moyens fournissant le courant de charge et les premiers moyens ainsi que les seconds moyens de commande. 4. Chargeur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte: - - des premiers moyens de commande de charge (P) raccordés aux moyens fournissant le courant de charge (T), com- portant des premiers moyens de commande de charge (D1, R1, D2, R2) pour fournir un courant de charge sous un premier régime, et des seconds moyens de contrôle de charge (D1, R2) pour four- nir un courant de charge sous un second régime; - des premiers moyens de raccord sur borne (P1, P2) comportant des premiers moyens de raccord (P1) et des seconds moyens de raccord de raccord (P2) pour recevoir le courant de charge en provenance des premiers moyens de commande de charge et des seconds moyens de commande de charge, respectivement, ces premiers moyens de raccord sur borne comportant, de plus, des moyens pour rendre inopérants, soit les premiers moyens de raccord, soit les seconds moyens de raccord, lorsqu'un courant de charge est fourni à un premier accumulateur rechargeable par l'intermédiaire soit des seconds moyens de raccord, soit des premiers moyens de raccord, respectivement; - des premiers moyens constitués par une diode émettrice de lumière (LED1) raccordés aux premiers moyens de contrôle de charge pour indiquer qu'un courant de charge est fourni au premier accumulateur rechargeable par l'intermédiaire soit des premiers moyens, soit des seconds moyens de raccord, des premiers moyens de raccord sur borne - des seconds moyens de commande de charge (N) raccordés aux moyens fournissant le courant de charge (T) com- portant des premiers moyens de commande de charge (D3, R3, D4, R4) pour fournir un courant de charge sous un premier régime, et des seconds moyens de commande de charge (D3, R4) pour four- nir un courant de charge sous un second régime; - des seconds moyens de raccord sur borne (N1, N2) comportant des premiers moyens de raccord (N1) et des seconds moyens de raccord (N2) pour recevoir le courant de charge en provenance des premiers moyens de commande de charge et des seconds moyens de commande de charge, respectivement, ces seconds moyens de raccord sur borne comportant, de plus, des moyens pour rendre inopérants, soit ces premiers moyens de raccord, soit ces seconds moyens de raccord, lorsqu'un courant de charge est fourni-à un second accumulateur rechargeable par l'intermédiaire, soit des seconds moyens de raccord, soit des premiers moyens de raccord, respectivement; et - des seconds moyens-constitués par une diode émettrice (LED2) raccordés aux seconds moyens de commande de charge pour indiquer qu'un courant de charge est fourni au second accumulateur par l'intermédiaire, soit des premiers moyens, soit des seconds moyens de raccord sur borne. 5. Chargeur selon la revendication 4, caractérisé en ce que les premiers moyens de commande de charge (P) comportent un redresseur (D1) monté entre les moyens fournissant le cou- rant de charge (T) et les premiers et seconds moyens de commande de charge qu'il comporte, les seconds moyens de commande de charge (N) comportant un redresseur (D3) monté entre les moyens fournissant le courant de charge (T) et les premiers et seconds moyens de commande de charge qu'il comporte. 6. Chargeur selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte: - un réseau de charge positif (P) raccordé aux moyens fournissant le courant de charge (T), comportant un premier trajet de courant (D1, R1, R2, D2) pour fournir un courant de charge positif en régime élevé et un second trajet de courant (D1, R2) pour fournir un courant de charge positif sous faible régime - des jeux de bornes positives raccordés au réseau de charge positif (P), se composant d'un premier jeu (P 1) et d'un second jeu (P2) recevant le courant de charge en prove- nance du premier trajet et du second trajet, respectivement, ces jeux de bornes étant associés à des moyens rendant l'un des jeux inopérant lorsqu'un courant de charge positif est fourni à un premier accumulateur rechargeable par l'intermé- diaire de l'autre jeu; - une première diode émettrice de lumière (LED1) montée dans le réseau de charge positif pour indiquer qu'un courant de charge positif est fourni au premier accumulateur rechargeable par l'intermédiaire de l'un des jeux de bornes positives; il - un réseau de charge négatif (N) raccordé aux moyens fournissant le courant de charge (T), comportant un premier trajet de courant (D3, R3, D4, R4) pour fournir un courant de charge négatif en régime élevé, et un second trajet de courant (D1, R2) pour fournir un courant de charge négatif sous faible régime - des jeux de bornes négatives raccordés au réseau de charge négatif (N), se composant d'un premier jeu (N1) et d'un second jeu (N2) recevant le courant de charge en prove- nance du premier trajet et du second trajet, respectivement, ces jeux de bornes étant associés à des moyens rendant l'un des jeux inopérant lorsqu'un courant de charge négatif est fourni à un second accumulateur rechargeable par l'intermé- diaire de l'autre jeu; - une seconde diode émettrice de lumière (LED2) mon- tée dans le réseau de charge négatif pour indiquer qu'un courant de charge négatif est fourni au second accumulateur rechargea- ble par l'intermédiaire de l'un des jeux de bornes négatives.