Brevet FR2895895A3 — publié le 20070713

FR 2895895 A3 20070713 FR 0600260 A 20060112 La présente invention concerne le domaine des aspirateurs rechargeables, et plus particulièrement un aspirateur rechargeable conçu pour prolonger le temps de fonctionnement et la durée de vie de ses batteries. La plupart des aspirateurs rechargeables selon la technique antérieure utilisent pour alimenter un moteur un ensemble de batteries rechargeables branchées en parallèle, telles que quatre batteries 12 Volts, 1300 mA avec une tension de sortie de 4,8 Volts. On utilise en- suite le moteur pour fournir une action de nettoyage par aspiration. Comme le montre la figure 1, le circuit électrique d'un aspirateur rechargeable selon la technique antérieure comprend un circuit de charge et un circuit d'alimentation en liaison avec un ensemble de batteries rechargeables destinées à alimenter un moteur noté M. On distingue ainsi une tension d'entrée notée V, des diodes en pont notées Dl-D4, D5 et LED, ainsi qu'un condensateur noté C. Le circuit d'alimentation comprend en outre un interrupteur noté SW destiné à commander la charge de l'ensemble de batteries rechargeables noté BT et la délivrance d'énergie par celles-ci. Le temps de fonctionnement de l'aspirateur est déterminé par la capacité énergétique de l'ensemble de batteries rechar- geables divisée par le courant électrique du moteur. Un aspirateur équipé d'un seul ensemble de batteries rechargeables a donc un temps de fonctionnement limité, et une charge continue de l'ensemble de batteries rechargeables est nécessaire pour utiliser l'aspirateur rechargeable de manière continue. De ce fait, on pré- voit des résistances électriques R1, R2 pour réduire le courant délivré au moteur M quand l'énergie électrique stockée est faible dans l'ensemble de batteries re- chargeables BT, grâce à quoi on peut prolonger le temps de fonctionnement de l'aspirateur. Toutefois, cette conception ne peut pas résoudre de façon sensible le problème de la durée de vie limitée d'un ensemble de batteries rechargeables. Le problème de la durée de vie limitée des ensembles de batteries rechargeables se produit en particulier dans les aspirateurs rechargeables comportant plus d'un ensemble de batteries rechargeables. La figure 2 illustre un aspirateur rechargeable selon la technique antérieure, qui comporte deux ensembles de batteries rechargeables 5 et 6, respectivement en l'espèce pour le corps principal noté A et pour la partie détachable associée notée B. Quand les deux élé- ments A et B sont combinés, on utilise les deux ensembles 5 et 6 de batteries rechargeables pour l'alimentation. Quand la partie détachable B est seule utilisée, on utilise seulement l'ensemble 5 de batteries rechargeables afin d'y entraîner le moteur. Ainsi, après avoir utilisé la partie détachable B pendant quelque temps, l'ensemble 5 de batteries rechargeables a une charge électrique qui est inférieure à celle de l'en-semble 6 de batteries rechargeables. Quand on recombine ensuite à nouveau le corps principal A et la partie dé- tachable B associée, les ensembles de batteries rechargeables 5, 6 se chargent mutuellement du fait du dés-équilibre entre les charges. Or, ceci endommage progressivement les batteries et raccourcit donc la durée de vie de l'aspirateur rechargeable. La figure 3 illustre un autre aspirateur rechargeable selon la technique antérieure, qui est du type à un seul élément A', et comporte là encore deux ensembles de batteries rechargeables 7, 8 qui peuvent avoir une charge électrique différente. La charge de la batterie à faible charge par la batterie à charge élevée est également inévitable. Le but principal de la présente invention est de fournir un aspirateur rechargeable ne présentant pas les inconvénients précités. Dans le cadre de l'invention, on utilise une technique de division de tension, réalisée en disposant un ensemble au silicium ou une diode entre deux ensembles de batteries rechargeables afin d'empêcher les ensembles de batteries rechargeables de se charger mutuelle-ment du fait du déséquilibre de leur charge électrique, ce qui a pour effet de prolonger la durée de vie des ensembles de batteries rechargeables. On utilise ainsi la technique de la division de tension sur au moins deux ensembles de batteries rechargeables de manière à prolonger le temps de fonctionnement de l'aspirateur rechargeable. Cette technique de division de tension ne modifie pas la tension de sortie vers le moteur, et permet de commander de manière appropriée le processus de charge et de décharge afin d'empêcher l'endommagement des ensembles de batte-ries rechargeables. Afin de parvenir aux buts ci-dessus, un aspirateur rechargeable en conformité avec la présente invention comprend un corps principal d'aspirateur, au moins deux ensembles de batteries rechargeables, un moteur destiné à créer la fonction de nettoyage par aspiration et une unité de commande d'alimentation, et ledit aspirateur est remarquable en ce que l'unité de commande d'alimentation est couplée aux ensembles de batteries rechargeables et au moteur. Ceci permet de faire en sorte qu'une charge de l'ensemble de batteries rechargeables à charge électrique relativement faible par l'ensemble de batteries rechargeables à charge relativement élevée est exclue. Le couplage ci-dessus mentionné entre l'unité de commande d'alimentation, les ensembles de batteries rechargeables et le moteur est plus précisément constitué par la connexion électrique de la borne positive des ensembles de batteries rechargeables à une borne du mo- teur par l'intermédiaire de l'unité de commande d'alimentation, et par la connexion électrique de la borne négative des ensembles de batteries rechargeables à l'autre borne du moteur. Conformément à un mode d'exécution particulier, l'aspirateur rechargeable comprend en outre une unité de charge et un interrupteur. L'unité de charge est reliée à l'unité de commande d'alimentation afin de charger les ensembles de batteries rechargeables. Une borne de l'interrupteur est connectée à la borne négative des ensembles de batteries rechargeables, et l'autre borne est reliée soit à l'unité de charge, soit au moteur, grâce à quoi l'interrupteur peut soit charger, soit dé-charger les ensembles de batteries rechargeables. En outre, l'unité de commande d'alimentation peut comporter un ensemble au silicium ou une diode. L'en-semble au silicium est par exemple un redresseur en pont. La présente invention présente les avantages suivants. L'installation de plus d'un ensemble de batteries rechargeables au moyen de la technique de la division de tension permet de prolonger le temps de fonctionne-ment de l'aspirateur rechargeable. En outre, les ensem- bles de batteries rechargeables peuvent être gérés de manière à ce que tous puissent fournir de l'énergie au moteur même si leurs charges électriques respectives sont différentes, et la charge mutuelle entre les en- sembles de batteries rechargeables du fait du déséquilibre de charge est évitée, ce qui améliore ainsi la durée de vie des batteries. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lumière de la description qui va suivre en référence aux figures des dessins annexés, pour des modes de réalisation particuliers. Sur ces figures : la figure 1 est un schéma du circuit d'alimentation du moteur d'un aspirateur rechargeable selon la technique antérieure ; la figure 2 est une vue en perspective d'un aspirateur rechargeable du type à deux éléments assemblables selon la technique antérieure ; la figure 3 est une vue en perspective d'un aspi- rateur rechargeable à un seul élément selon la techni- que antérieure ; la figure 4 est un schéma de circuit illustrant le principe de la technique de la division de tension utilisé dans un aspirateur selon la présente invention ; la figure 5 est une vue en perspective éclatée d'un mode de réalisation préféré de l'aspirateur selon la présente invention, qui est du type à deux éléments ; la figure 6 est une vue illustrant le raccordement électrique entre le corps principal et l'élément déta- chable de l'aspirateur de la figure 5 ; la figure 7 est une vue en perspective d'un aspirateur rechargeable du type à un seul élément selon la présente invention ; la figure 8 est une vue en perspective d'un aspi- rageur rechargeable du type à deux éléments selon la présente invention , montrant l'emplacement d'une carte imprimée de circuit de commande, avec une vue de détail agrandie de la carte imprimée de circuit de commande placée sur celui-ci ; la figure 9 est une vue perspective d'un aspirateur rechargeable du type à un seul élément selon la présente invention, montrant l'emplacement d'une carte imprimée de circuit de commande, avec une vue de détail agrandie de la carte imprimée de circuit de commande placée sur celui-ci ; la figure 10 est une vue isolée du détail agrandi de la carte imprimée de circuit de commande de l'aspirateur rechargeable du type à deux éléments de la figure 8 ; et la figure 11 est une vue isolée du détail agrandi de la carte imprimée de circuit de commande de l'aspirateur rechargeable du type à un seul élément de la figure 9. Comme cela a été dit plus haut, la présente inven- tien vise à mettre en oeuvre une technique de division de tension pour les aspirateurs rechargeables équipés de plus d'un ensemble de batteries rechargeables, de façon que la tension d'entrée du moteur soit maintenue constante quand : (1) l'un des ensembles de batteries rechargeables est utilisé seul ; (2) deux ensembles de batteries rechargeables sont utilisés ensemble ; et (3) s'il y a un déséquilibre de la charge électrique entre les ensembles de batteries rechargeables. En faisant référence à la figure 4, les bornes à polarité positive, ci-après bornes positives , des deux ensembles de batteries rechargeables BT1 et BT2 sont reliées à une borne d'un moteur M par l'intermé- diaire d'une unité de commande d'alimentation 100, choisie entre un ensemble au silicium ou une diode. L'ensemble au silicium illustré ici est un redresseur en pont 1, 2, 3, 4. Les bornes à polarité négative, ci-après bornes négatives , des deux ensembles de bat- teries rechargeables BT1 et BT2 sont reliées à l'autre borne du moteur M. En outre, l'aspirateur rechargeable comprend une unité de charge UC reliée à l'alimentation en tension V, et un interrupteur SW. L'unité de charge UC est con- nectée à l'unité de commande d'alimentation 100, et est destinée à charger les ensembles de batteries rechargeables BT1 et BT2 par l'intermédiaire de l'unité de commande d'alimentation 100. Une borne de l'interrupteur SW est connectée aux bornes à polarité négative des ensembles de batteries rechargeables BT1 et BT2, alors que l'autre borne dudit interrupteur est connectée soit à l'unité de charge UC soit au moteur M. Ain-si, on peut commuter les ensembles de batteries rechargeables BT1 et BT2 dans un état de charge. Quand la tension aux bornes de l'ensemble de batteries rechargeables BT1 est supérieure à celle aux bornes de l'ensemble de batteries rechargeables BT2, la tension du côté 2 de l'ensemble au silicium va être supérieure à la tension du côté 3, entraînant ainsi une coupure au niveau de la diode prévue sur le côté 3. L'ensemble de batteries rechargeables BT2 ne va donc pas charger l'ensemble de batteries rechargeables BT1. Quand la tension aux bornes de l'ensemble de batteries rechargeables BT2 est supérieure à celle aux bornes de l'ensemble de batteries rechargeables BT1, la tension du côté 2 de l'ensemble au silicium va être su- périeure à la tension du côté 1, entraînant ainsi une coupure au niveau de la diode prévue sur le côté 1. L'ensemble de batteries rechargeables BT1 ne va donc pas charger l'ensemble de batteries rechargeables BT2. Quand la différence de tension entre les ensembles de batteries rechargeables BT1 et BT2 disparaît, il va y avoir une chute de tension comprise entre 0,7 et 1,1 Volt, grâce à quoi les deux ensembles délivreront de l'énergie et ne se chargeront pas l'un l'autre. Quand l'aspirateur rechargeable est activé, le circuit de division de tension va donc automatiquement commuter entre les ensembles de batteries rechargeables en fonction de la tension actuelle aux bornes de chacun des ensembles de batteries rechargeables, de sorte que la charge de l'alimentation, ainsi que la recharge, se- rorit uniformément réparties par les ensembles. En faisant référence aux figures 5 et 6, un mode de réalisation de la présente invention comprend un aspirateur rechargeable du type à deux éléments, à savoir un corps principal A et une unité détachable B, dans lesquels sont installés des ensembles 5 et 6 de batte-ries rechargeables, et auxquels sont fixées des bornes homologues 9 et 10 de connexion électrique. Quand le corps principal A et l'unité détachable B sont réunis ensemble, les deux ensembles de batteries rechargeables 5 et 6 délivrent de l'énergie. Quand l'unité détachable B est séparée du corps principal A et utilisée isolé-ment, l'ensemble 5 de batteries rechargeables délivre de l'énergie au moteur. Après avoir été utilisé pendant un certain temps, l'ensemble 5 de batteries rechargeables dispose d'une charge électrique plus faible. Quand le corps principal A et l'unité détachable B sont à nouveau réunis, l'ensemble au silicium précité va sé- lectionner l'ensemble 6 de batteries rechargeables, maintenant avec une tension supérieure, de manière à délivrer de l'énergie jusqu'à ce que la tension dudit ensemble de batteries rechargeables tombe au-dessous de celle de l'autre l'ensemble 5 de batteries rechargea- bles. L'ensemble au silicium commute alors sur l'autre ensemble de batteries rechargeables. Ainsi, le temps de fonctionnement de l'aspirateur rechargeable est prolongé. Plus précisément, l'aspirateur rechargeable du type à deux éléments est caractérisé en ce que l'unité détachable B et le corps principal A comportent des en-sembles respectifs 5 et 6 de batteries rechargeables. Quand on utilise l'unité détachable B pendant un certain temps, la charge électrique de l'ensemble 6 de batteries rechargeables reste totale, et on utilise celle-ci grâce à la commande par le circuit de division de tension, quand on réunit à nouveau l'unité détachable B et le corps principal A. En faisant référence à la figure 7, un aspirateur rechargeable du type à un seul élément A' utilise deux ensembles 7 et 8 de batteries rechargeables qui y sont installées et reliées par un câblage électrique 11. Une carte imprimée de circuit de commande (non représentée sur la figure 7) sélectionne l'un des ensembles de bat- teries rechargeables 7 ou 8 pour alimenter le moteur. Du fait qu'il est difficile de maintenir des charges égales pour les ensembles 7 et 8 de batteries rechargeables lors d'un processus de charge, l'unité de com- mande d'alimentation associée à l'unité de charge, qui est un ensemble au silicium ou une diode, va choisir l'ensemble de batteries rechargeables qui a une charge supérieure pour alimenter le moteur, et va interdire la charge mutuelle entre les ensembles 7 et 8 de batteries rechargeables. Ainsi, le temps de fonctionnement de l'aspirateur rechargeable est prolongé. Plus précisément, l'aspirateur rechargeable du type à un seul élément est caractérisé par deux ensem- blés de batteries rechargeables 7, 8, dont un seul est utilisé à un moment donné pour alimenter le moteur. Commandés par la technique de division de tension, les ensembles de batteries rechargeables 7, 8 sont utilisés alternativement, grâce à quoi on double la durée pen- dant laquelle fonctionnent les ensembles de batteries rechargeables. L'ensemble précité au silicium 100 est ici un redresseur en pont capable de charger en même temps les ensembles de batteries rechargeables et d'empêcher la charge mutuelle entre les ensembles de batteries rechargeables, du fait qu'une tension inverse quelconque supérieure à 50 Volts active l'effet de prévention. L'ensemble 100 au silicium peut aussi être remplacé par une diode. Le circuit de charge utilise aussi des transformateurs linéaires ou tout ou rien ordinaires pour charger les ensembles de batteries rechargeables. En faisant référence aux figures 8 à 11, la carte imprimée de circuit de commande (PCB), tant pour le type à un seul élément A' que pour le type à deux éléments A, B, est placée à un emplacement prédéterminé dans l'aspirateur rechargeable. L'unité de commande d'alimentation 100 est placée au-dessus de la carte imprimée de circuit de commande. Pour résumer, l'aspirateur rechargeable selon la présente invention met en oeuvre la technique de divi- Sion d'énergie dans le but de prolonger son temps de fonctionnement. Du fait que les aspirateurs à courant continu classiques n'utilisent qu'un seul ensemble de batteries pour alimenter le moteur, pour prolonger le temps de fonctionnement, certains aspirateurs rechar- geables utilisent plus d'un ensemble de batteries. La présente invention utilise une unité de commande d'alimentation, pour commuter alternativement entre les en-sembles de batteries rechargeables pour alimenter le moteur. Ainsi, le temps de fonctionnement de l'aspira- teur rechargeable peut être encore prolongé. La présente invention est ainsi décrite, et il sera évident que celle-ci peut varier de nombreuses façons. De telles variantes ne doivent pas être considérées comme s'écartant de l'esprit et du champ de la présente invention et, comme il sera évident pour l'homme de l'art, il est prévu d'inclure la totalité de telles modifications dans le champ des revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Aspirateur rechargeable comprenant : un corps principal (A ; A') avec une éventuelle unité détachable (B) ; au moins deux ensembles (5, 6 ; 7, 8) de batteries rechargeables destinées à alimenter un moteur (M) placé dans ledit corps principal ; caractérisé en ce qu'il comporte une unité de corn- mande d'alimentation (100) couplée auxdits ensembles de batteries rechargeables (5, 6 ; 7, 8) et au moteur (M), destinée à commander lesdits ensembles de batteries rechargeables (5, 6 ; 7, 8) alimentant ledit moteur (M). 2. Aspirateur rechargeable selon la revendication 1, dans lequel la borne positive desdits ensembles de batteries rechargeables (5, 6 ; 7, 8) est reliée à une borne dudit moteur (M) par l'intermédiaire de ladite unité de commande d'alimentation (100), et dans lequel la borne négative desdits ensembles de batteries (5, 6 ; 7, 8) rechargeables est reliée directement à l'autre borne dudit moteur (M). 3. Aspirateur rechargeable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une unité de charge (UC) reliée à ladite unité de commande d'ali- mentation (100), au moyen de laquelle ladite unité de commande d'alimentation peut assurer la charge desdits ensembles de batteries rechargeables (5, 6 ; 7, 8). 4. Aspirateur rechargeable selon la revendication 3, comprenant en outre un interrupteur (SW) dont une borne est reliée à la borne négative desdits ensembles de batteries rechargeables (5, 6 ; 7, 8), et une autre borne est reliée soit à l'unité de charge (UC), soitaudit moteur (M), par commutation entre la charge et la décharge desdites batteries rechargeables. 5. Aspirateur rechargeable selon la revendication 1, dans lequel ladite unité de commande d'alimentation (100) est agencée pour interdire à l'un desdits ensembles de batteries rechargeables (5, 6 ; 7, 8) possédant une charge électrique plus élevée de charger l'autre desdits ensembles de batteries rechargeables (5, 6 ; 7, 8) possédant une charge électrique plus faible. 6. Aspirateur rechargeable selon la revendication 1, dans lequel ladite unité de commande d'alimentation (100) est un ensemble au silicium (1, 2, 3, 4) ou une diode. 7. Aspirateur rechargeable selon la revendication 6, dans lequel ledit ensemble au silicium est un re- dresseur en pont (1, 2, 3, 4). 8. Aspirateur rechargeable selon la revendication 1, du type à structure composée de deux éléments constitués par un corps principal (A) et une unité détacha- ble (B) équipés chacun d'un ensemble de batteries rechargeables (5, 6), dans lequel ledit corps principal (A) et ladite unité détachable (B) sont électriquement connectés par une prise de connexion (9, 10) quand ils sont réunis ensemble. 9. Aspirateur rechargeable selon la revendication 1, du type à une structure composée d'un seul élément constitué par un corps principal (A') équipé des ensembles de batteries rechargeables (7, 8).