Brevet FR2889776A1 — publié le 20070216

CHARGEUR DE PILE ALCALINE ET SALINE La présente invention est relative à un chargeur innovant permettant de régénérer des accumulateurs d'énergie électrique de type pile alcaline et/ou saline. L'invention concerne également la charges d'accumulateurs ou batterie au Cadmium Nickel (Cd-Ni) ou au Nickel Métallique (Ni-MH) ou au Plomb (Pb). Une pile est un dispositif qui transforme l'énergie d'une réaction chimique en énergie électrique. Elle se compose principalement de deux électrodes qui plongent dans une solution qui fait office de conducteur électrique (électrolyte). Les plies contiennent également des additifs (gélifiants, produits anticorrosion, etc.). La présente invention à pour but principal la charge de pile jetable de type alcaline ou saline. L'invention est un dispositif particulièrement innovant qui permet le transfert de charges d'un point à un autre d'un circuit électrique sans pertes par effet joule et sans utiliser de matériau supraconducteur. Ce dispositif utilise un principe bien connu de la physique concernant l'entropie mais pas toujours utilisé dans des applications pratiques. Dans de nombreuses applications, on souhaite transporter des charges d'un endroit à un autre avec rapidité et efficacité. L'un des moyens les plus employés pour effectuer ce transport consiste à utiliser des fils conducteurs entre la source d'électricité et l'appareil qui va consommer cette énergie électrique. Cependant, l'existence de la loi d'Ohm implique une dissipation irréversible de l'énergie électrique selon la formule E = RI2t proportionnelle au carré du courant transporté 1 = dq/dt où dq est la charge transportée par unité de temps. Il en résulte une déperdition d'énergie non souhaitable pour la majorité des applications. Le seul moyen connu à ce jour pour éviter ces pertes consiste à utiliser des fils supraconducteurs. Ce moyen coûteux ne peut pas être employé pour des applications ordinaires. La présente invention permet de réduire les pertes de charge, d'une part, et d'obtenir un gain de temps par une charge complète de(s) pile(s). Le chargeur de pile alcaline et/ou saline selon l'invention utilise le principe physique de charge par Step (impulsion à haute fréquence) infiniment petit et très nombreux, de l'ordre de 100 kHz à 300 kHz. L'utilisation de cette technique permet de réduire le plus possible l'effet Joule lors de la charge des piles tout en provoquant un effet électrochimique en interne aux piles alcalines et/ou salines. Le chargeur selon l'invention provoquent une électrolyte des composants physicochimiques dont est constituées les piles alcalines et/ou salines. 2889776 -2 L'invention produit dans les piles alcalines et/ou salines un processus de stimulation électrochimique interne à celles-ci par effet de pulse by step . Le chargeur de pile alcaline et/ou saline selon l'invention permet de réduire les pertes de charge par le découpage de la charge totale nécessaire à la régénération des piles en une multitude de charges fractionnaires. Son efficacité résulte principalement de son automaticité et de la fréquence de découpage élevée que le couplage magnétique permet d'obtenir. La fréquence élevée du découpage et l'adaptation permanente des caractéristiques de commutation durant toute la charge entraînent une réduction importante de la variation d'entropie du circuit, d'ou la réduction des pertes. Cette automaticité entraîne aussi une très grande adaptabilité de l'invention à diverses sources d'énergie d'entrée, pourvu que la tension fournie soit suffisante. Le chargeur de pile alcaline et/ou saline selon l'invention possède sous sa forme la plus simple (fig. 1) : Un générateur électrique de courant continu extérieur (GE) Une diode anti-retour en série du générateur (D2) Un commutateur électrique (T1) Une diode de protection (D1) Une capacité qui filtre de courant continu (Cl) Un Tore magnétique (TORE) à double bobinages de cuivre (LI et L2) Un capacité d'accord de résonance (C2) Un circuit de gestion de la charge des piles (IC) Une résistance qui limite de courant de charge (RI) Des diodes de protections pour les piles à régénérer (Dx) Le fonctionnement du circuit selon l'invention est le suivant. Lorsque le générateur électrique de courant continu extérieur (GE) est connecté, le circuit de commutation (T1) est immédiatement conducteur grâce au circuit intégré (IC). Un courant traverse alors le circuit magnétique (LI) et commence la charge des piles (Pile 1,5V). L'établissement du courant dans le primaire (LI) induit un courant clans le secondaire (L2). Ce courant, dérivé par le condensateur (C2), est négatif par rapport au courant de base du commutateur (T1). Il bloque alors le commutateur (T1). Le courant cesse progressivement grâce à la diode anti- retour (D2) et l'ensemble du circuit revient dans l'état initial à partir duquel le processus qui vient d'être décrit peut recommencer. A chaque période de ce processus, qui dure quelques microsecondes, les piles (Piles 1,5V) acquièrent une partie la charge. L'état de charge des piles (Pile 1,5V) est mesure constamment par le circuit intégré (IC). Le circuit intégré régule automatiquement l'espacement des impulsions à haute fréquence en fonction de cet état de charge des piles. Ce circuit intégré (IC) stop la charge des piles lorsque celles-ci sont chargées à plus de 99% par action sur le commutateur (TI). A l'arrêt de la charge des piles (Pile 1,5V) le découpage par impulsion à haute fréquence s'interrompe par sécurité. Le chargeur de pile alcaline et/ou saline selon l'invention s'adapte à tout les types accumulateurs et/ou- batteries disponibles sur le marché. L'électronique selon l'invention permet de s'auto adapter en fonction de la résistance et du courant de charge demandé par l'accumulateur. Le chargeur selon l'invention permet d'exploiter et de stocker au maximum l'énergie produit par des panneaux solaires dans des piles, accumulateurs ou batteries. L'invention grâce à son rendement et à son efficacité élevée est bien adapté pour stocker l'énergie provenant de générateur électrique propre. L'invention permet d'améliorer radicalement l'efficacité de la charge des accumulateurs ou des piles alcalines et/ou salines avec un temps extrêmement court tout en ayant de très faible perte joule. Le chargeur selon l'invention perrnet un gain de temps de charge, un gain d'énergie non perdue par effet joule et permet de régénérer les piles de type alcaline et/ou saline. L'invention décrit est un produit écologique et économique utilisant une technologie simple avec un coût réduit. L'invention ne produit aucune perturbation électromagnétique indésirable pour les circuits électriques, électroniques et/ou chez l'homme. 30 1.0 REVENDICATIONS 1- L'invention décrit un nouveau type de chargeur de pile par transfert des charges d'un point à un autre d'un circuit électrique sans pertes par effet joule et sans utiliser de matériau 5 supraconducteur. 2- L'invention selon la revendication 1 permet la recharge ou la régénération des piles alcalines et/ou saline. 3- L'invention selon l'une des quelconques des revendications précédentes permet la recharge des accumulateurs et/ou batteries et/ou capacités. 4- L'invention selon l'une des quelconques des revendications précédentes utilise le principe physique de charge par Step (impulsion) infiniment petit et très nombreux, de l'ordre de 100 kHz à 300 kHz. L'utilisation de cette technique permet de réduire le plus possible l'effet Joule lors de la charge des piles tout en provoquant un effet électrochimique en interne des piles alcalines et/ou salines. Le chargeur selon l'invention régénère les piles alcalines et/ou salines par une électrolyte des composants physico-chimiques dont est constituées ces piles. 5.- L'invention selon les revendication précédentes est constituée dans sa version la plus simple les composants suivants (fig. 1) : Un générateur électrique de courant continu extérieur (GE) Une diode anti- retour en série du générateur (D2) Un commutateur électrique (T1) Une diode de protection (D1) Une capacité qui filtre de courant continu (Cl) Un Tore magnétique (TORE) à double bobinages de cuivre (L1 et L2) - Un capacité d'accord de résonance (C2) - Un circuit de gestion de la charge des piles (IC) Une résistance qui limite de courant de charge (RI) Des diodes de protections pour les piles à régénérer (Dx) 6- L'invention selon l'une des quelconques des revendications précédentes utilise comme 35 source d'énergie un générateur électrique de courant continu. 7- L'invention selon l'une des quelconques des revendications précédentes permet de réduire les pertes par effet joule lors de la charge. 8- L'invention selon l'une des quelconques des revendications précédentes permet de 5 recharger ou régénérer des piles de type alcaline et/ou saline à plus de 99%. 9- L'invention selon l'une des quelconques des revendications précédentes permet de recharger des accumulateurs ou des batteries au Cadmium Nickel (Cd-Ni) ou au Nickel Métallique (Ni-MH) ou au Plomb (Pb).à plus de 99%. l0 10- L'invention selon l'une des quelconques des revendications précédentes permet une charge à plus de 90% en 2 ou 3 heures. 11- L'invention selon l'une des quelconques des revendications précédentes permet la charge 15 sans risque d'explosion des piles ou accumulateurs ou batteries grâce au transfert de charge sans effet joule. 12- L'invention selon l'une des quelconques des revendications précédentes permet d'exploiter et de stocker au maximurn l'énergie électrique produit par des panneaux 20 solaires dans des piles, accumulateurs ou batteries. L'invention grâce à son rendement et à son efficacité élevée est bien adapté pour stocker l'énergie provenant de générateur électrique propre. 30 35