FR3019695A1 - Dispositif d'integration d'une electronique de charge et de gestion de courant sur une batterie alimentee par un panneau solaire - Google Patents

Dispositif d'integration d'une electronique de charge et de gestion de courant sur une batterie alimentee par un panneau solaire Download PDF

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Abstract

Dispositif pour intégrer sur une batterie standard le système de contrôle de charge et de gestion du courant à partir d'un panneau solaire. L'invention concerne un dispositif permettant de coupler et de fixer facilement sans outillage un système de contrôle et de gestion de courant à une batterie pour permettre intégration complète de l'ensemble. Il est constitué d'une carte électronique venant se connecter directement sur les cosses standard et de se fixer simultanément par encastrement dans un profilé fixé sur le dessus de la batterie permettant de proposer une fonction complète batterie et dispositif de charge. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'alimentation d'une batterie à partir d'un panneau solaire et à gérer les courants nécessaires à l'alimentation d'un éclairage basse tension.

Description

La présente invention concerne l'intégration d'une électronique de charge et de contrôle de courant alimenté à partir d'un panneau solaire sur une batterie. L'invention concerne également un ensemble compact électronique de gestion de charge et de contrôle de courant avec une batterie. L'ensemble pouvant être approvisionné complet avec électronique et batterie assemblés ou avec des composants séparés assemblables avant utilisation et formant après assemblage un ensemble compact sans fils de liaisons. Il existe différents dispositifs permettant d'associer ou de coupler un chargeur à une batterie pour assurer la charge de ladite batterie. De nombreux documents décrivent ce genre d'application dans le domaine des outillages portatifs rechargeables par batterie.
Il est connu du brevet FR2 900 789 un dispositif de couplage mécanique composé d'un ensemble chargeur avec une forme adaptée dans lequel vient s'engager et se fixer par basculement un support comportant les batteries à charger. Un tel dispositif présente les inconvénients suivants : L'ensemble est adapté à un couplage et à un découplage rapide et de ce fait nécessite des formes complexes de réalisation très couteuses acceptables pour des volumes de production importants mais inadaptées pour des productions en faible série. De plus le système proposé nécessite l'utilisation de batteries spéciales ou de supports dédiés à l'application décrite. Un autre système est connu du brevet EP 25010 16 qui concerne également un dispositif de couplage de batterie sur un chargeur.
Ce dispositif présente également les inconvénients suivants : Le boitier de chargeur est adapté uniquement aux batteries rondes de type AA ou AAA et de ce fait est complétement inadapté aux batteries de puissance moyenne d'une valeur minimale de 2Ampère-heure qui présentent généralement des sorties de connexion équipées de languettes plates coudées. De plus ce système est conçu pour effectuer la charge de plusieurs batteries mais inadapté lors d'une charge d'une seule batterie du fait de son coût et de son encombrement. Il existe donc un besoin pour un dispositif d'intégration d'une électronique de charge, de contrôle et de gestion de courant sur une batterie standard ne présentant pas les inconvénients précédemment mentionnés. Pour ce faire la présente invention se rapporte à un dispositif caractérisé par l'intégration d'une carte électronique de charge, de contrôle et de gestion de courant sur une batterie standard du commerce équipée de languette de connexion de type plates , coudées ou droites. Ce dispositif d'intégration comporte un support rigide de type carte électronique destiné à recevoir d'une part les éléments de couplage avec les cosses et d'autre part une zone d'immobilisation avec la partie supérieure de la batterie par l'intermédiaire d'un profilé adapté. Elle sert également à recevoir tous les composants électroniques nécessaires à la charge et à la gestion du courant lorsque la carte est alimentée par un panneau solaire. La carte électronique reçoit les composants nécessaires à la gestion complète du courant de charge provenant d'un panneau solaire permettant d'assurer une charge optimisée de la batterie et aussi tous les composants nécessaires à la gestion du courant utilisable pour alimenter un éclairage de type LED de tension 6 à 24 volts. Egalement sur la carte électronique sont positionnés tous les composants nécessaires aux fonctions requises pour une utilisation optimisée d'un éclairage autonome, par exemple et non limitatif pour d'autres fonctions d'alimentation autonome: Ainsi la carte électronique peut comporter différents composants permettant d'avoir: -Un récepteur radio de type 433 MégaHertz ou 868 MégaHertz permettant la mise en fonction de l'éclairage à distance avec une télécommande adaptée. -Une temporisation de temps de fonctionnement après mise en service de l'éclairage permettant de maintenir la charge à un niveau satisfaisant. -Un contrôle de charge permettant d'éviter une surcharge de la batterie. -Un arrêt de l'éclairage lorsque la tension de la batterie est inférieure à un stade déterminé et programmé par les composants de la carte. Ces fonctions non limitatives peuvent être utilisées séparément ou en complément les unes des autres.
La carte électronique possède solidairement à la sortie des circuits de courant destinés à la liaison avec la batterie des connecteurs opposés aux languettes plates et coudées existantes sur la batterie. Ces connecteurs sont positionnés au même entraxe que les languettes batterie ce qui permet d'introduire simultanément les 2 connecteurs de la carte sur la batterie et ainsi assurer la liaison électrique parfaite sans outillage et sans fils. Cette carte possède également sur sa partie arrière une zone de maintien sur un clip destiné à maintenir dans la position définie la carte après assemblage et collage de ce clip sur la batterie. Le mode opératoire est le suivant pour la mise en position de la carte sur la batterie : L'utilisateur présente la carte électronique de charge de contrôle et de gestion de courant équipée de cosses adaptées à la connexion aux cosses de la batterie avec l'entraxe correspondant, exerce une pression pour engager à fond les cosses et assurer la liaison électrique. De ce fait la carte est positionnée sensiblement parallèlement au-dessus de la batterie. Le maintien dans cette position d'écartement ainsi que l'interdiction de dégagement de la carte sur les cosses est assuré par un profilé plastique de forme adaptée pour un maintien vertical et longitudinal, collé sur la face supérieure de la batterie dans la position définie par la mise au contact de ce profilé sur le bord opposé au bord possédant les cosses . Ce profilé est également adapté pour permettre par une légère force exercé sur le dit profilé de dégager la retenue supérieure à la carte et ainsi de dégager la carte par un léger basculement vers le haut autorisé par la souplesse de liaison des connecteurs et de finaliser la désolidarisation de la carte par action opposée à celle effectuée pour l'engagement de la carte. Ainsi la carte est intégrée avec la batterie sans utilisation de fils et d'outillage spécifique. Nous avons une fonction complète chargeur et batterie intégrés. En principe dans le cas de l'utilisation préférentielle dans la description qui va suivre, il est prévu une livraison complète de cet ensemble. La présente invention sera mieux comprise à la lumière de la description détaillée qui suit en regard des dessins annexés dans lesquels : >La figure 1 est une représentation schématique de l'ensemble d'éclairage ou d'alimentation autonome dans lequel l'ensemble du dispositif d'intégration de la carte sur la batterie est implanté. >La figure 2 est une vue schématique de côté présentant la carte fixée sur la batterie. >La figure 3 est une vue schématique de dessus présentant la carte fixée sur la batterie. >La figure 4 est une vue schématique de côté présentant le mode d'introduction de la carte sur la batterie. >La figure 5 est une vue schématique de coté de la carte retenue par un profilé plastique avec une zone deformable permettant le dégagement de la carte. >La figure 6 est une adaptation de l'invention avec mise en place de la carte sur le côté avec des languettes positionnées en vis-à-vis . La figure 1 illustre un ensemble d'éclairage ou d'alimentation basse tension (10) entièrement autonome alimenté par un panneau solaire, comprenant un panneau solaire (11) de taille et de puissance adaptée à l'ensemble d'éclairage ou de production de courant basse tension souhaité. Ce panneau étant fixé dans un mode d'utilisation préférentielle sur une tôle (12) apte à recevoir ce panneau solaire soit par fixation directe à l'aide de boulons (13) ou de systèmes de clips non représenté sur la figure. Cette tôle (12) supportant le panneau solaire permet l'inclinaison du dit panneau (11) par rapport à la hauteur du soleil, appelé aussi position en élévation, dans la position optimum désirée. L'orientation par rapport à la position latérale du soleil, appelée position en azimut est également réglable à la mise en place par rotation autour de Y ,Y'. Cette rotation est possible par rotation de la tôle support (12) par rapport au mât (14) et au système de fixation de type colliers de serrage (non représenté). Cette tôle comporte également d'une part une zone (15) destinée à recevoir l'ensemble intégré comprenant l'électronique avec la batterie (20) et d'autre part une zone (16) destinée à supporter les appareils d'éclairage (17) ou de connexion pour alimenter les appareils susceptibles d'être alimentés comme par exemple des automatismes de portails ou des postes de recharge d'appareils de type téléphone portable ou autre équipement multimédia. Les systèmes de branchement entre les différents composants sont représentés par les faisceaux (35) et (36) sur cette figure. L'ensemble intégré carte et batterie est maintenu et protégé par un carter (18) venant se fixer sur la tôle (12). La figure 2 présente une vue de coté de l'ensemble complet (20) intégré comportant la carte électronique de gestion du courant (21) intégrée avec la batterie (22) caractérisant la présente invention. A cet effet et selon l'invention, la batterie (22) est un standard du commerce de 6 à 24 volts et de puissance allant généralement de 1 à 20 Ampère-heure possède des cosses de connexion males (23) de type languettes généralement coudées mais pouvant être droites dans certaines applications. La carte électronique (21) adaptée pour venir se connecter directement sur les cosses mâles (23) de la batterie (22) est équipée à l'entraxe exact correspondant aux cosses mâles (23) de la batterie (22), des cosses correspondantes femelles (24) fixées directement sur la carte (21) par l'intermédiaire de vis ou par soudure au contact des pistes de courant implantées sur cette carte. Ainsi lors de l'assemblage de la carte (21) équipée de cosses (24) positionnées à l'entraxe exact des cosses mâles (23) de la batterie, cette action permet d'assurer directement le contact électrique de la carte sur la batterie lors de l'engagement de celle-ci sans l'utilisation de moyens de vissage ou autre outillage. Sur cette même carte électronique (21) est engagé, sur la partie opposée (26) aux cosses femelles (24) un profilé d'immobilisation (25) comportant une forme adaptée (40) permettant après assemblage et collage sur la partie supérieure (27) de la batterie (22) de fixer et de maintenir cette carte électronique (21) sur la batterie (22) et de former un ensemble intégré (20). Ce profilé (25) permet également de maintenir à une distance sensiblement parallèle la carte par rapport au-dessus (27) de la batterie (22). Il est à noter que sur la carte électronique (21) visible sur la figure 3 sont implantés tous les circuits, pistes et composants de connexion ou autres permettant d'assurer à partir du panneau solaire la charge et la régulation de la batterie d'une part, et d'autre part, peut comporter des composants et pistes permettant à titre d'exemple et non limitatif d'avoir ; -Une connexion (31) avec l'alimentation du panneau solaire. -Une ou plusieurs sorties de puissance (32) 6 à 24 volts avec un courant minimal de 1 ampère permettant d'alimenter des éclairages solaires type LED, des éléments de motorisation ou de surveillance ainsi que éventuellement des postes de recharges de petits équipements de type téléphone mobile ou autre appareils multimédia. -Un récepteur (33) radio permettant de commander à distance les sorties de puissance identifiées ci-dessus. -Des composants électroniques (34) permettant d'arrêter l'alimentation du circuit de puissance lorsque le niveau de tension de la batterie atteint un seuil trop faible de 11 volts par exemple. -Des composants électroniques (37) provoquant un signal par clignotement de l'éclairage lorsque la charge de la batterie arrive à tension proche de l'arrêt d'alimentation. La figure 4 présente une caractéristique de montage de la carte sur la batterie selon l'invention. A cet effet la carte (21) équipée des cosses femelles (24) aptes à coopérer avec les cosses mâles de la batterie est présentée face aux cosses mâles (23) de la batterie (22). Un mouvement de la carte suivant F1 permet l'engagement complet des cosses femelles (24) sur les cosses mâles (23) de la batterie et ainsi d'assurer le contact électrique de la carte avec la batterie (22). Ensuite après avoir enlevé le film protecteur (42) de l'adhésif double face présent sous la partie inférieure du profilé (25), la zone de retenue (40) du dit profilé est engagée dans le bord (26) de la carte électronique (21) suivant le déplacement F2. Cette action est effectuée en soulevant légèrement la partie arrière de la carte électronique (21) pour éviter un collage non désiré du profilé (40) sur le dessus (27) de la batterie (22). Cette action est possible du fait que les cosses mâles (23) et femelle (24) engagées ont une certaine souplesse permettant ce léger déplacement. L'immobilisation définitive ou l'intégration complète de la carte (21) sur la batterie (22) est assurée par le déplacement suivant F3 de l'ensemble et le collage du profilé (25) dans sa position optimisée.
Comme visible sur la figure 5 la carte (21) est définitivement intégrée à la batterie (22). Un agrandissement de la zone permet d'identifier l'immobilisation de la zone arrière (26) de la carte (21) par blocage longitudinal via la zone (43) et simultanément par blocage vertical vers le bas par la partie (44) du profilé (25). Le blocage vertical vers le haut est assuré par la retenue (45) du profilé (25).
Une autre caractéristique visible sur la figure 5 est la possibilité de démontage de la carte pour un changement ou une autre intervention. A cet effet le dégagement de la carte est effectué de la façon suivante .L'utilisateur exerce une force F4 sur la partie extrême (47) du profilé (25) qui peut pivoter légèrement grâce à la zone affaiblie (46) dimensionnée à cet effet sur le profilé (25). Cette action permet le dégagement du bord (26) de la carte (21), ensuite un léger pivotement vers le haut suivant F5 permet le dégagement complet de la carte (21) par rapport au profilé de retenue (25). Le dégagement complet de la carte (21) est assuré par un déplacement de la dite carte suivant F6. L'ensemble batterie (22) équipé du profilé de retenue (25) est disposé à recevoir une nouvelle carte (21) en effectuant les actions inverses effectuées pour le démontage.
Il est à noter que le profilé (25) est prévu d'être réalisé en matière plastique mais peut être réalisé avec d'autres matériaux souples et déformables. La figure 6 présente un cas d'utilisation de l'invention avec une batterie différente où les cosses sont positionnées face à face au lieu d'être positionnées parallèlement. Dans ce cas les cosses femelles sont adaptées pour venir s'engager sur le côté, la longueur de la carte étant adaptée pour venir s'engager suivant le sens F5 toujours légèrement en biais pour venir par l'action F3 se fixer sur le clip adapté à la forme de la batterie. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à l'intégration d'une carte électronique sur une batterie standard permettant de proposer un ensemble autonome de stockage et d'alimentation de différents appareils, le tout étant alimenté par un panneau solaire.
Bien sûr ce mode d'intégration d'une carte électronique sur une batterie standard peut s'appliquer à tout autre domaine nécessitant l'utilisation combinée des éléments carte électronique et batterie standard avec cosses plates coudées ou droites.

Claims (4)

  1. REVENDICATIONS1 / Dispositif permettant de coupler et de fixer facilement sans outillage un système de contrôle et de gestion de courant à une batterie (22) caractérisé en ce qu'il comporte une carte électronique (21) venant se connecter directement sur les cosses standard (23) et se fixer simultanément par encastrement dans un profilé (25) fixé sur le dessus de la batterie (22) permettant de proposer une fonction complète batterie et dispositif de charge.
  2. 2/ Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le profilé (25) fixé sur la batterie possède une zone d'affaiblissement (46) permettant la rotation du profilé (25) autour de ce point et le dégagement de la zone (26) afin de permettre l'extraction de la carte électronique (21) des cosses (23) de la batterie (22).
  3. 3/ Dispositif suivant les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le profilé (25) peut être réalisé en matière plastique.
  4. 4/ Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la carte électronique (21) contrôle l'alimentation de la batterie à partir d'un panneau solaire.
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