Brevet FR2894400A3 — publié le 20070608

FR 2894400 A3 20070608 FR 0553688 A 20051202 -1- ACCUMULATEUR D'ENERGIE ELECTRIQUE. Domaine Technique L'invention se rapporte au domaine des accumulateurs d'énergie électrique permettant de former une source autonome d'énergie électrique destinée à être utilisée dans divers types d'appareils portatifs dans les domaines de l'éclairage, de l'outillage, de la téléphonie ou du multimédia permettant notamment d'écouter de la musique ou de visualiser des images. De tels dispositifs consomment ainsi l'énergie électrique emmagasinée dans l'accumulateur, qui une fois déchargé, doit être rechargé. L'invention vise plus particulièrement un accumulateur comportant des moyens de régulation permettant d'éviter sa détérioration prématurée dû par exemple à la circulation dans l'accumulateur d'un courant de charge d'intensité électrique trop importante. Art antérieur De façon générale, les dispositifs de régulation de la charge d'un accumulateur sont agencés à l'intérieur d'un chargeur annexe jouant également le rôle de transformateur de tension. En effet, de tels chargeurs sont généralement connectés à l'installation électrique du réseau et doivent générer aux bornes de charge de l'accumulateur une différence de potentielle qui peut atteindre par exemple 1.5 volts par élément unitaire. Cependant, la régulation de la charge qui peut être réalisée avec de tels chargeurs est spécifiquement conçue pour un type d'accumulateur en fonction ses caractéristiques propres à chaque accumulateur, à savoir tension, intensité et capacité. Ainsi, de tels chargeurs ne sont pas généralement adaptés à différents modèles d'accumulateurs, et sont au contraire dédiés à un nombre restreint de modèles d'accumulateurs. Il existe par ailleurs des chargeurs polyvalents, qui sont conçus pour s'adapter à différentes configurations d'accumulateurs, notamment en ce qui concerne le nombre d'éléments unitaires associés en série/parallèle. Ces chargeurs intègrent des modules de régulation électroniques, et sont donc complexes et coûteux. -2- D'ailleurs, ce type de chargeur impose l'emploi de dispositifs de sécurité permettant d'éviter la destruction d'accumulateurs lorsqu'un disfonctionnement se produit dans le chargeur et que notamment le courant de charge est accidentellement très supérieur à sa valeur normale. De tels accumulateurs intègrent alors un dispositif du type bilame permettant d'ouvrir le circuit de charge de l'accumulateur lorsque la chaleur dégagée par l'accumulateur dépasse une valeur prédéterminée qui correspond à la température de l'accumulateur anormalement atteinte lors d'une surcharge due à un disfonctionnement du chargeur. Ainsi, un tel bilame permet d'ouvrir le circuit de charge et donc de préserver l'intégrité de l'accumulateur de manière instantanée. Cependant, lorsque la température de celui-ci décroît, le bilame se referme pour laisser passer à nouveau le courant dans l'accumulateur. Dans ce cas, un phénomène d'oscillation peut se produire entre un état surchauffé et un état refroidi, la charge maximale de l'accumulateur étant par ailleurs atteinte. De telles oscillations ont alors comme conséquence de prématurément détériorer les caractéristiques de charge d'accumulateur, voire de l'endommager irrémédiablement. Ainsi, le but de l'invention est de fournir une solution sûre, simple et efficace, permettant d'utiliser des chargeurs de conception simplifiée et rapide , pour la charge de différents types d'accumulateurs. Un autre objectif de l'invention est d'éviter la détérioration d'un accumulateur de façon prématurée due à l'application d'un courant de charge de manière répétée. Exposé de l'invention L'invention concerne donc un accumulateur d'énergie électrique, comportant au moins un élément d'accumulateur et un bilame connectés en série sur un circuit de charge de l'accumulateur. Un tel bilame peut commuter entre une position fermée dans laquelle le circuit de charge est fermé et une position ouverte dans laquelle le circuit de charge est ouvert. La commutation de la position fermée à la position ouverte s'effectue lorsque la température de l'élément d'accumulateur dépasse une valeur de seuil prédéterminée. L'accumulateur se caractérise en ce qu'il comporte une résistance à coefficient de température positif connectée électriquement en parallèle du bilame et thermiquement au 2894400 -3- bilame. De cette manière, on maintient le bilame dans la position ouverte tant qu'un courant de charge circule dans le circuit de charge. Autrement dit, lorsque l'élément d'accumulateur atteint la température 5 correspondant à sa charge maximale, le bilame se déforme et ouvre le circuit de charge de l'accumulateur. Le courant circule alors à l'intérieur du circuit comportant la résistance à coefficient de température positif, ce qui a pour effet de dégager une quantité de chaleur à proximité du bilame, empêchant ainsi qu'il se referme. Par ailleurs, l'élévation de la température de la résistance à coefficient de température positif a également pour effet 10 d'augmenter l'impédance de la résistance et, par suite, permet de limiter l'intensité électrique du courant qui circule dans le circuit de charge. Par conséquent, une fois la charge de l'accumulateur effectuée, le bilame reste ouvert et un faible courant circule à l'intérieur de l'élément d'accumulateur de manière à 15 maintenir constante sa charge et éviter toute décharge due à son inutilisation. Le courant qui circule dans le circuit de charge permet ainsi de compenser la décharge naturelle de l'accumulateur non utilisé. En effet, lorsqu il est complètement chargé, un élément d'accumulateur transforme 20 l'énergie qui lui est fournie en chaleur. Plus le courant circulant dans l'accumulateur est important et plus la pente de la caractéristique température/charge est verticale. On considère ainsi que lorsque sa température se situe entre 40 et 55 C, l'accumulateur est à plus de 100% de sa charge nominale. 25 Avantageusement, le bilame peut être calibré pour commuter de la position fermée à la position ouverte lorsque sa température atteint 45 C à 5 C près environ. Cette valeur est à ajuster en fonction des conditions de température d'utilisation externe. En outre, l'accumulateur peut comporter un circuit de charge indépendant du circuit 30 d'utilisation pour permettre la connexion à un chargeur. Autrement dit, pour utiliser de l'énergie électrique emmagasinée dans l'élément d'accumulateur, l'accumulateur peut comporter un circuit d'utilisation directement relié avec les éléments d'accumulateur, -4-évitant de faire circuler le courant dans le bilame et la résistance caractéristique, lors de la décharge de l'accumulateur. Ceci permet notamment d'utiliser l'accumulateur juste après que le bilame se soit ouvert, c'est-à-dire lorsque l'accumulateur est totalement chargé, et avant que le bilame se soit refermé. En d'autres termes, ce circuit d'utilisation s'affranchit de l'inertie thermique du système, qui retarde la fermeture du bilame. En pratique, l'invention peut être appliquée en particulier aux accumulateurs de type nickel cadmium (NiCd) ou nickel hydrure métal (NiMH), ou de façon plus générale, sur tout type d'accumulateur présentant une caractéristique d'élévation significative de température liée à la charge. Description sommaire des figures La manière de réaliser l'invention ainsi que les avantages qui en découlent ressortiront bien du mode de réalisation qui suit, donné à titre indicatif mais non limitatif, à l'appui des figures 1 et 2 représentant schématiquement le fonctionnement d'un accumulateur conforme à l'invention, selon deux phases successives. Manière de réaliser l'invention Comme déjà évoqué, l'invention concerne un accumulateur d'énergie électrique. Tel que représenté à la figure 1, il comporte un élément permettant de réguler sa charge. Un tel accumulateur (1) comporte au moins un élément d'accumulateur (2) permettant de stocker l'énergie électrique lorsque celui-ci est en charge. Il comporte également un bilame (3) connecté en série avec l'élément d'accumulateur (2). Ainsi, lorsque l'élément d'accumulateur (2) atteint sa température correspondant à sa charge maximale, le bilame (3) se déforme et ouvre une portion d'un circuit de charge (4) dans lequel un courant de charge (Ic) circule. Par ailleurs, une résistance à coefficient de température positif (5) est connectée en parallèle par rapport au bilame (3). -5- Tel que représenté à la figure 2, le courant de charge le passe au travers de la résistance (5), engendrant un échauffement dans une zone de proximité. Cet échauffement permet alors de maintenir en position ouverte le bilame (3) et coupe la charge directe de l'élément d'accumulateur (2). Grâce à l'emploi d'une résistance à coefficient de température positive, le courant le circulant va décroître avec l'échauffement de la résistance (5). Ce courant le peut alors décroître jusqu'à une valeur suffisante pour maintenir le niveau de charge de l'élément d'accumulateur (2) de manière à compenser la décharge naturelle lorsque l'accumulateur n'est pas utilisé. Un tel accumulateur (1) peut dès lors rester connecté sur un chargeur de manière prolongée, sans que cela ne détériore ses capacités de charge. Lorsqu'un utilisateur souhaite utiliser l'énergie électrique emmagasinée dans l'élément d'accumulateur (2), il lui suffit alors de prélever un courant d'utilisation (Iu) au niveau d'une borne (6) qui est directement connectée à l'élément d'accumulateur (2). Tel que représenté, l'élément d'accumulateur est unique. Cependant, selon diverses 20 variantes, les éléments d'accumulateur peuvent être multiples et de tels éléments peuvent être à la fois agencés en parallèle et/ou en série. Il ressort de ce qui précède qu'un accumulateur conforme à l'invention présente de multiples avantages, et notamment : 25 il permet de laisser un accumulateur pendant une durée prolongée sur son chargeur, sans que l'élément d'accumulateur ne soit endommagé ; il permet d'utiliser des chargeurs de conception simplifiée ne présentant aucun moyen de régulation spécifique à un type d'accumulateur ; il permet également d'assurer la fonction de protection de l'accumulateur contre 30 une surcharge due à un dysfonctionnement du chargeur; un même chargeur peut convenir pour différentes tensions d'accumulateurs il est très peu coûteux à réaliser. Revendications 1. Accumulateur d'énergie électrique (1), comportant au moins un élément d'accumulateur (2) et un bilame (3) connectés en série sur un circuit de charge (4) de l'accumulateur (1), ledit bilame (3) pouvant commuter entre une position fermée dans laquelle le circuit de charge (4) est fermé et une position ouverte dans laquelle le circuit de charge (4) est ouvert, la commutation de la position fermée à la position ouverte s'effectuant lorsque la température de l'élément d'accumulateur (2) dépasse une valeur de seuil prédéterminée, caractérisé en ce qu'il comporte une résistance à coefficient de température positif (5) connectée électriquement en parallèle du bilame (3) et thermiquement audit bilame (3) de manière à maintenir ledit bilame (3) dans la position ouverte tant qu'un courant de charge (Ic) circule dans ledit circuit de charge (4). 2. Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bilame (3) est calibré pour commuter de la position fermée à la position ouverte lorsque sa température atteint 45 C à 5 C près environ. 3. Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est choisi parmi le groupe comprenant les accumulateurs au nickel cadmium (NiCd) et nickel hydrure 20 métal (NiMH). 4. Accumulateur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une borne (6) connectée à l'élément d'accumulateur (2).