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"INSTALLATION DE CHARGE SIMULTANEE ET DANS LE MEME TEMPS D'ACCUMULATEURS ELECTRIQUES,A DES ETATS DE DECHARGE MEME DIFFERENTS".
Le présent brevet a pour objet une installation de charge simultanée et dans le même temps d'accumulateurs électriques, à des états de décharge même différents,assurant une augmenta- tion de rendement et un accroissement de longévité des batteries d'accumulateurs par un équipement d'une conduite simplifiée et d'un coût d'installation moins élevé,.
L'installation considérée dont il est question ci-dessus vise la charge simultanée et pendant le même temps o'est à dire pendant la même durée,d'un très grand nombre d'éléments ou de groupes d'éléments d'accumulateurs électriques -de même ou de capacité dif- férente- pouvant se trouver en des états de charge différents,et destinés à être utilisés,par exemple,pour la traction électrique de véhicules.
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Dans le cas de la traction électrique,le problème envisagé est,en ordre principal relatif à la charge sibultenéed'un grand nombre de batteries d'accumulateurs ou de groupes de batteries d'accumulateurs de même type, qui au moment de la charge sont à des états ou degrés de charge même différents.
Il convient de réemmagasiner dans chacune des batteries ou groupes debatteries d'accumulateurs,exactement la quantité d'élec- tricité qu'ils ont débitée. Ce réemmagasinement doit tenir compte du rendement électro-chimique de l'opération ; il est de l'ordre de 95%.
Lors de la charge des batteries ou groupes de batteries d'ac- cumulateurs au plomb, la tension monte progressivement depuis 2 V. environ jusque 2,65 V. environ par élément d;accumulateurs.
Lorsque, aux bornes d'un élément d'accoumulateur,la tension atteint 3,4 V. environ, il y a dégagement gazeux aux électrodes sous forme d'hydrogène et d'xygène. Les bulles gazeuses qui prennent nais- sance au sein même des plaques d'accumulateurs,se fraient un che- min à l'intérieur de la matière pour venir crever à la surface de l'électrolyte. Il résulte de ce processus une détérioration des ma- tières actives des plaques. Toute réduction du dégagement gazeux entraine une augmentation de la longévité de la batterie d'accu- mulateur.
Il convient donc de ne pas donner de surcharge , la batterie en vue de limiter le plus possible le dégagement gazeux.
Lorsqu'il s'agit d'un grand nombre de batteries ou de groupes de batteries d'accumulateurs inégalement déchargé,la char- ge en srie n'est pas à retenir ; outre qu'elle conduirait des ten- sions dangereuses,elle amènerait des dégagements gazeux prohibitifs pour les batteries les moins déchargées à, moins de déoonnecter les diverses batteries qui ont atteint leur degré de charge suffisant.
Cette façon de procéder exige une surveillance constante de chacune des batteries ou groupes de batteries d'accumulateurs et des manipulations compliquées,voir même dangereuses. C'est pour cette
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raison qu'en pratique on dispose chaque batterie ou groupe de batteries d'accumulateurs en parallèle,voir schéma fig.I.en u- tilisant une résistance de réglage sur chacune des batteries ou groupes de batteries d'accumulateurs.
Dans le dessin schématique représenté à la fig.I,la.lb.. représentent les batteries en charge sur les barres 5 et 6 avec en série sur chaque bat'terie ou groupe de batteries, des résistances de réglage 2a,2b...2e des ampèremètres 3a3b...3e des appareils de contrôle de fin de charge 4a,4b...4e. En 7 et 8 figurent les'bornes d'alimentation par le courant de charge dont 12 figure la source. 11 représente un voltmètre.
Le but des résistances telles que 2a,2b...2e est d'adapter chacune des batteries ou groupes de batteries d'accumulateurs Ia,Ib...Ie au régime de charge qui lui convient. Ce régime de charge est contrôlé par les ampèremètres 3a,3b...3e en série avec les résistances de réglage. Dans cette disposition,il y a autant d'ampèremètres que de résistances.
En vue de rendre automatique l'opération de charge et d'évi- ter les suroharges,on peut intercaler également dans le circuit de ohaque batterie ou groupes de batteries d'accumulateurs un in- terrupteur fin de charge, par exemple, du genre'Pohler,et représen- té par 4a,4b...4e dans le schéma considéré.
D'une façon générale,pour charger des batteries d'accumula- teurs,on utilise:
I ) Une source d'énergie,soit: à courant continu(dynamo) à courant puisant(redresseur dépourvu de filtre).
2 ) Des connexions conductrices entre les sources d'énergie et les batteries.
3 ) Des résistances régulatrices de l'intensité du courant absorbé par chacune des batteries ou groupes de batteries.
4 ) Des appareils de contrôle insérés dans le circuit de chacu- ne des batteries ou groupes de batter,ies.
5 ) Une main d'oeuvre pour l'adaptation des intensités des courants de charge aux différents états électriques de chacune des batteries ou groupes debattteries.Cette com- binaison se retrouve actuellement, dans des garages ou sta- tions de charge spécialement affectées @ 12 eharge des véhicules électriques et qui comportent une série d'armoi- res renfermant chacune les appareils décrits ci-dessus,cha- que armoire desservant un véhicule,c'est à dire qu'il y
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a autant d'arcioires que de groupes de oatteries à charger.
L'installation de charge faisant l'objet du présent brevet Envisage unr' u.ed.i.fication dans l'emploi du moyen connu rappela ci-dessus, en quelque sorte '''1f'1 .1; i;:: en oeuvre du moyen extraor- dina.irement simplifiée dans sa réalisation et doutant nlus re- marquable que les avantages et les résultats industriels que l'on obtient et qui eeront exposa dans ce qui suit,sont des plus importants.
Ainsi l'installation de charge envisagée courra se caractéri- ser par:
I) La mise en parallèle des batteries ou groupes de b at- teries d'accumulateurs,directement aux bornes des bar-
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res d'alimentation,sans interof'iation des cc:stanees régulatrices et d'instruments de contrôle dans chaque batterie ou groupe de batteries.
2) Le contrôle de la charge des batteries ou groupes de batteries (l'accumulateurs l'aide d'un ou deux ins- truments fixes.
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3) Le rla. àe la charge simul';211pe d.e les batte- ries ou de tous les groupes de batteries d'a.ccumu- lateurs qui s'effectue pendant le même temps ,D8Ut être fait soitla main soit rendu automatique.
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4) Un meilleur rendement de l'opération de char,,e rsul- tant de la suppression (1E': eûtes les rSi2',é'nCes r4- gula trices en évitant l'effet Joui<# correspondent et apportant simplification importante de l'instal- lation,entrainant en outre une diminution des frais de surveillance.
5) L'utilisation @ courant pour la charge des
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batteries ou groupes de batteries d'accumula"ùt':ur3; son effet étant de diminuer le dégagement gazeux et d'augmenter la longévité des batteries d'accumulateurs.
L'installation de charge suivant le présent brevet est re-
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présenté sch8matiquement 2. la f ig.2.E11e se présente donc plus économique,tent pu peint de vue exploitation qu'au pOin1/de vue établissement et qu'au point de vue entretien des batteries d'accumulateurs.
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Dans cette fig.3, IOaJ1QQ....etc représf-,iitent les batteries ou groupes de batteries et 9 l'unique apnareil de mesure,les autres chiffres de référence restant les mêmes que dans le cesde la fig. I.
La théorie mathématique des phénomènes et l'expérience,montrent que la charge d'accumulateurs de même ou de différente capacité,et
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principalement d'accumulateurs de même capacité,qui se trouvent à des degrés de décharge différents,branche en parallèle airec- tement aux bornes du générateur,se chargent parfaitement et auto- matiquement proportionnellement à leur état respectif de décharge,
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sans l'intervention des rézistances régulatrioes.
Le diagramme représenté à la fig.3,indique comment,dans une des nombreuses expériences réalisées,la tension mesurée par le voltmètre Vet développée par la source, a été modifiée par paliers successifs de hauteur arbitraire, en fonction du temps; elle mon-
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tre en outre,voir le diagramme représenté à la fig.4,oomme4l'in- tensité du courant absorbé par la batterie a varié en fonotion du temps. L'intensité du courant, au début d'un palier,est supérieure à oelle de la fin,et ce* en raison de la variation de la force élec- tro-motriae de l'élément qui augmente progressivement pendant la charge.
La variation de la tension est quelconque; il suffit qu'aux bornes d'un élément d'accumulateurs au plomb elle varie depuis 2 Volts environ au début de la charge, jusque 2,65 Volts environ en fin de charge. Pour les batteries d'accumulateurs au plomb,la tension de fin de charge est de 30% environ supérieure à la tension initiale.
Si n éléments sont en série,il est évident que la tension totale est égale à la tension par éléments multipliée par n.
Le diagramme de la figure 4,donne ,pour trois éléments d'ac- cumulateurs de même ty.pe,mais inégalement déchargés, le courant de charge absorbé en fonction du temps, les éléments étant mis en parallèle.
Dans l'exemple ci-après:
L'accumulateur I avait débité avant la oharge : 170 A.H.
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11 II Il fi n n il 100 11 11 III Il Il n Il u fp 11
Quoique la tension appliquée aux bornes des barres ait augmenté par palier de hauteur quelconque, l'intensité du courant de charge s'établit respectivement pour chaque élément,automatique-
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ment suivant son degré de charge et de décharge,de manièreà ce que tous les éléments I- II - III soient chargés égalment et automatiquement au bout du même temps,soit huit heures dans l'ex- périence réalisée.
En effet, les surfaces des diagrammes 1,2,3, comprises en- tre l'axe des temps et les courbes,représentent respective- ment les ampères heure absorbés qui sont : 216 - 127 - et 93 A.H.
On constate Que le rapport de 216
170 est égal,aux erreurs d'expérience près, au rapport de 127
100 et de 93. D'autre part, la densité initiale de l'électrolyte qui
70 était respectivement de 17 - 20,5- 26,5 degrés Beaumé,est, ' à la fin de charge,passée à 30 - 30,5 - 30,5 degrés Beauté.
En oonclusion : les éléments I - II - III -inégalement chargés au début de la charge, ont pris une charge proportion- nelle leur état de décharge.Cette proportion est conservée durant tout le cours de la charge,et la charge a demandé pour les trois éléments le même tempes,soit huit heures, ce temps est donné titre exemplatif.
Dès lors,le contrôle individuel du courant de charge de chacune des batteries ou groupes de batteries n'est plus néces- saire. Le courant total de charge peut 'être contrôlé par un seul appareil de mesure.
Cependant,la tension aux bornes de la génératrice ou, ce qui revient au même, aux barres d'alimentation,doit varier d'environ 30% du commencement à la fin du temps de charge lors- qu'il s'agit d'accumulateurs au plomb .
Le contrôle du courant total et de la tension s'effectue le plus simplement par deux appareils, ampèremètre et voltmètre in- gérés à demeure dans le circuit de charge .Les manoeuvres qui résultent du contrôle de la charge de toutes les batteries peu- vent être exécutées manuellement ou automatiquement*
Pour effectuer automatiquement et correctement la charge si- multanée d'un nombre d'accumulateurs donné,il convient de tenir comp- /
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te de trois points:
I) Au début de la charge,l'état électrique et chimique des plaques des accumulateurs accepte une grande intensité du cou- rant de charge, sans inconvénient sur la longévité des batteries.,
2) A la fin de la charge, le courant doit être réduit à une valeur beaucoup plus faible que le courant initial.
Cette valeur qui dépend du type de batterie, est une donnée du constructeur d'ac- oumulateurs.
3) Le courant total de charge débité par le générateur ne peut excéder la limite supportée par la machine. Il faut donc, pour que ce dernier desideratum soit réalisé, que la tension développée par cette génératrice,fonction de l'intensité, soit telle que l'intensité de régime ne soit pas dépassée.
Des exemples de réalisation d'un appareillage automatique pour la charge de batteries ou de groupes de batteries conformément au présent brevet sont représentés schématiquement aux fig.5 et fig.6.
Dans la fig. 5 il est fait usage du courant continu produit par une génératrice pour la charge des batteries ou groupes de batteries.
Dans la fig.6 il est fait usage d'un courant pulsant obtenu par un redresseur dépourvu de filtres.
En reportant à la fig.5 les batteries d'accumulateurs ou groupes de batteries à charges sont représentés par A1, A2 ....An les barres d'alimentation par 5- et -6 ,les bornes par 1 et 8 l'ampèremètre par à et le voltmetre par 11.
La génératrice à oourant oontinu est représentée par 12a et par 7a et 8a raccor- dées aux bornes ? et 8, les barres d'alimentation 5 et 6.18 re- présente l'enroulement d'excitation de la génératrice I2a et 22 représente le rhéostat d' excitation dela génératrice 12a, oommandé par une roue 24 entrainée par la vis 23 calée sur un arbre de oom- mande 22 mû soit à la main par le volant =6, soit par le rotor 21 d'un servo-moteur shunt 19 dont 20 représente l'enroulement d'exci-
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tation.
En 26 figure le disjoncteur automatique destiné ',,, protéger la génératrice courant continu 12a en limitant le courant maxi- mum débité. 13 représente un appareil en l'espèce un Wattmetre comportant un enroulement en série 15 traversa par la totalité du courant,et un enroulement 16 Voltmétrique branch aux bornes de la source de courant. L'enroulement Voltmétriaque 16 .mobile possède une aiguille 17 qui en se déplaçant indique la puissance fournie par la source d'énergie électrique 12a en même temps qu'elle influence des contacts 27,28,29 alimentant les bobiner magné- tiques 32 et 33.
Les bobines 32 et 33 sont destinées à a in en sens inverse l'une par rapport à, l'autre sur une armature 34 selidaire d'un inverseur qui portera le même chiffre de référence,dont les déplacements en résultant ferment alors,par les plots 35 ou les plots 36m le circuit du courant alimentant le rotor 21 du servo-moteur 30,déterminant ainsi la rotation dans un sens ou dans l'autre et ainsi placer ou supprimer des résistances densle rhéostat 22.
Si, au début de la mise en charge des batteries A1,A2....An l'intensité du courant est trop grande p ar suite de ce que la tension V développée par la génératrice 12a est trop élevée$ l'aiguille 17 dévie au maximum vers la droite,par exemple. En passant,elle touche et ferme le contact 27 qui excite la bobine ma- gnétique 32 qui attire vers elle l'armature 34 de l'inverseur.
L'inverseur 34 initialement au repos comme représenta ';, la f ig.5 occupe alors la nosition suivant 35. Le servo-moteur 20 alimenté en courant continu,tourne alors dans un sens tel que le rhéostat 33 augmente la résistance insérée dans le circuit d'excitation 18 de la machine 12a .L' intensité du courant d'excitation de la génératrice 12a diminue et la tension baisse. La puissance électri- que fournie par la génératrice diminue,il en est de même de la déviation de l'aiguille 17,le contact 27 est relaché et l'arma- ture 34 n'étant plus attirée reprend sa position initiale voir fig.5.
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Le servo-moteur 19 n'étant plus alimenté s'arrête,et le rhéostat 22 a inséré dans le circuit une résistance telle que le courant d'excitation 18 a la valeur qui convient pour que la charge limite de la génératrice 12a ne soit pas dépassée. La tension a une valeur déterminée et les aooumulateurs se char,gent. L'intensité du courant débité en fonction du temps voir fig.4,diminue et la déviation de l'aiguille 11' diminue également. Lorsqu'elle touche le contact 28, si l'interrupteur 31 est fermé, un courant cir- cule dans la bobine magnétique 33 qui attire vers elle 34. L'inver- seur 34 se trouve alors placé dans la position 36 et 21 tourne dans le sens inverse du sens précédent, de sorte que le courant d'exoitation de la génératrice 12a augmente.
Le courant débité par la génératrice 12a augmente; de même,la déviation de l'aiguille a aug- menté et le contact 28 étant interrompu l'armature ou l'inverseur 34 reprend la position de la fig.5,interrompant ainsi l'alimentation du servo-moteur.19 qui s'arrête, le rhéostat 22 demeurant dans la position acquise.
A nouveau,l'intensité du courant débité par la génératrice et absorbé par les batteries,diminue avec le temps, de sorte que le contact 28 fonotionne à nouveau et les phénomènes se répètent.
Ainsi donc, se trouve obtenue automatiquement,par palier de potentiels successifs,la charge des batteries d'accumulateurs A1,A2, An .
Toutefois, quand la tension aux bornes des batteries est de 2,4 Volts environ par élément,il s'agit alors,ainsi que l'indiquent les constructeurs de batteries d'accumulateurs au plomb, de réduire l'intensité du courant de charge. Pour effectuer automati- quement cette réduction,une bobine 30 est dérivée aux bornes des barres. Lorsque la tension atteint 2,4 Volts environ par élément la bobine 30 est suffisamment excitée pour relever magnétiquement l'interrupteur 31 qui met hors service le contact 38. La charge des batteries A1,A2...An ae poursuivant,l'intensité du courant absor- bé diminue; finalement,l'aiguille touche le contact 29. A cet ins-
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tant,l'intensité du courant de charge est beaucoup plus petite.
29 fonctionne de manière analogue à, 28 et maintient l'intensité du courant à la valeur requise pour effectuer la fin de la charge.
La position des divers contacte 27,28,29 est réglable le long de la trajectoire de l'extrémité de l'aiguille 17,de maniere à fonctionner lorsque, suivant l'indication des constructeurs de batteries, et du générateur,et suivant le temps au bout duquel la charge doit être terminée,les intensités maxima moyennes.- et finales sont atteintes. L'appareil 13 qui dans le cas présent, assure l'automaticité du procédé est un wattmètre.
En variante, on peut placer les divers contacts 27-28-29 sur 1'ampèremètre 9¯ conditionnécet effet. Le Wattmètre 13 est alors supprimé,si on le désire.
Dans le cas de la fig.6,ou on utilise comme courant de charge du courant pulsant obtenu par un redresseur dépourvu de filtre,l'appareillage décrit ci-dessus reste le même. On bran- chera aux bornes ? et 8 les bornes 7b et 8b du redresseur 12b dépourvu de filtres alimenté par le transformateur 12c. Dans ce cas,le servo-moteur 20 doit commander une manette glissent sur des plots de contact connectés l'enroulement secondaire ou à l'en- roulement primaire dutransformateur 12c qui alimente le fedresseur ±±, ou encore,commander un régulateur d'induction 37 inséré dans le primaire d.u transformateur 12c comme représenté dans la fig.6.
La figure 6 est suffisamment explicative par elle-même . Entre les bornes 7 et 8 de l'installation du poste de chargement se trou- ve dérivé par les bornes 7b et 8b le redresseur 12b ou,pa.r les bornes 7a-8a le générateur !2a suivant le cas.
Il est également possible voir le schéma de la fig.7,mais de façon bea coup moins économique,d'adapter l'intensité du courant total de charge de toutes les batteries ou groupes de batteries à la valeur qui convient,en utilisant une peule résistance réglable 38 manuellement ou automatiquement,résistance qui serait placée en série dans le circuit d'alimentation des barre 5 ett 6.
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LI de 1 charge en courant p'l.Üs:.nt .J c..re<-1%#szs réside dans les considérations suivante-:;. L'expérience et la ''ll^02'1.8..:Cil txaen'ii .,¯^ le '::g2.!S'e..,f.'X),t i;;2e:x d \J;;)lc.. de la nature du courant de charge qui circule les ¯14..ients, eL 10. ligure 10 montre clai- rement le u: p::., :ulenü gazeux J.I'.:1E' ê..,iO 'iJ0 t ü('..' 7.c: .' C'CCt'..:'1?.i' .2ua'S chargée exactetuent de la ;., êuh':' lc,c:lli..:C'C:!?'f1 courent continu et en cou- rant redr'.'):3 : 5 ou puisent.
Parmi les nombreux ?":..C'j effectues,ceux i"8p,- :'8:'1t.,s par les diagra:#i ;e* représentas 8.U.X Lià. 8,5,IQ ont été effectués de la
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manière suivante.
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D[,:ils le cas du couro.wG conti:nu,c-a....,e o-cus le cas du courant puisent, l'intensité ..l'' 8.1.11'3 (.1..1. CC'J:C.:11' 2. (il "Ic.intE;ll8 ccnstsnte et 8g;t'.le 1. 3 ..117.rï pensent 6 :1. e'.1J."> (' s, È 3 2.,.1)':'1"es JE'11G..¯l'i: I ii à 1/3 et c, l,5 O:.11p,,-re pendrnt I5 It:isîuteS (fig.9).
La c..iff8rCnlCe u.p potentiel u.:.x bornes de la batterie a aug- ttlent(.' elle '28'!; partie, au ci.r-'.bu .f' In. charge ,de 3 Volts aviron, et enfin t charge, elle arrive 1.. 2,65 Volts envi-
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rcn C011;;e l'indique le di8b;2'4.taïAe de la figure 8.
Les di8.2:;ram ,lG:3 de le, figure 10 Montrant 1.0.1.16 le dégagement gazeux e:-. courant continu( cc) est supérieur au dDt';age.l1eüt gazeux en courant puisent (cep) et qu'il co:n"lence f se produire lorsque 1a tcjision aux birnes o'-e le. jatterie es"; de 3,4 1ï. environ* II en résulte que aeux batteries identique8o2rgées,1Iune evec du courant continu 801..13 une i'10.:'18it8 I, et l'autre avez du courC'.;1." redresse sons une intensité ...o;crfl:: ià.<;ntique 1., I, se comportent différci'Bnt point de vue dégagement gazeux, et :le ce fait, c.u point de vue ::.le lr longévité dans batteries.
La batte- rie chargée sous courant ;>>ulse.ni a une vi.e plus longue que celle charge 3ous oour'.;:;; continu. ces conditions, le procédé de charge . c¯it prc.''e...'nt 4¯ait ctr utilisa avec une source de courant puisant ou courant redressa; obtenu par. un transforu8.teur et un redresseur de ni 1 i-ta-oorte quel type, en vue d' a\1meTl.ter le 7.cnéirit;a des batteries.
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De ulus,l'{':xp 7.0110C contre que It ±"01'.,;( j.u oo'-rrnt redresse en fonction du tc;..ips,n'e ù ; <: - d'importance ,et Que sa a : ;- j ?J 1 influence 2.S:Í. t (jr:n 1-; 3:::,") ia",Pf1't'i l.i.'.
Les procèdes de c:r:;e ludiques prodc .'ú(':11, C'"J1t rpplicc- -')le3,L¯j1 CJ.l)8 le ;# . ,; ;., ;i , ..% .. i-1 ;; 1 1 c i; p " :< 1 ' ;.i c e's 1'" r zI 1 ' ;< .1 #: >,. ; , .. 5= ;1, 1> 1 c n é:::"X ecot:lj,12tf;:11'")a t..: ;;J.C,.l,J, ....:..,..1,. ',<i: CtCCu.l':.1;:.tc':1"'S 'Gj'pe e.'..CS-a.J.Âlv Pour ceb derniers,la CL1F,'S'tica;'1 de tô 'e< ¯0,,1(;;1:, gazeux ne jOlIe plus et III sT<:J"iC't?.C:1 de tension entre le: C("j1LÚf.:llCfdL:'!1i; < 1" l."' 5.1 delà ch8.re atteint 60;" environ. Seules 8,:sistcni; le ',1 ei110\21:' >()1,J.e- ment 'ner¯¯;a'iqLte de i'un,.';:.7.layion,7.a 8iDp1i0it de l'ist211rtion et 1:T. W.C:LL1'G' o-u "';'l'ê1G de la Cle'¯r(:B,$01' ,',17dXl¯1G'..COlt::l1' 0\1 8.\)- tO;:1ati quemen t.
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"INSTALLATION OF SIMULTANEOUS CHARGING AND AT THE SAME TIME OF ELECTRIC ACCUMULATORS, IN EVEN DIFFERENT STATES OF DISCHARGE".
The object of the present patent is an installation for the simultaneous charging and at the same time of electric accumulators, even at different states of discharge, ensuring an increase in efficiency and an increase in the longevity of the accumulator batteries by means of equipment of 'simplified driving and lower installation cost ,.
The installation considered in question above aims at the simultaneous charging and during the same time o that is to say during the same duration, of a very large number of elements or of groups of elements of electric accumulators - the same or of different capacity - which may be in different states of charge, and intended to be used, for example, for the electric traction of vehicles.
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In the case of electric traction, the problem considered is, in the main relative to the sibultenated charge of a large number of accumulator batteries or groups of accumulator batteries of the same type, which at the time of charging are at even different states or degrees of load.
It is advisable to re-store in each of the batteries or groups of accumulators, exactly the quantity of electricity which they have discharged. This re-storage must take into account the electro-chemical performance of the operation; it is of the order of 95%.
When charging lead-acid batteries or groups of accumulator batteries, the voltage gradually rises from approximately 2 V. to approximately 2.65 V. per accumulator cell.
When the voltage at the terminals of an accumulator element reaches approximately 3.4 V., gas is released at the electrodes in the form of hydrogen and oxygen. The gaseous bubbles which are born inside the accumulator plates, make their way inside the material to burst on the surface of the electrolyte. This process results in deterioration of the active materials of the plates. Any reduction in the release of gas leads to an increase in the life of the accumulator battery.
The battery should therefore not be overloaded in order to limit the release of gas as much as possible.
In the case of a large number of batteries or groups of accumulator batteries which are unevenly discharged, serial charging is not to be considered; besides that it would lead to dangerous voltages, it would lead to gaseous emissions prohibitive for the less discharged batteries, unless disconnecting the various batteries which have reached their sufficient degree of charge.
This procedure requires constant monitoring of each of the batteries or groups of accumulator batteries and complicated and even dangerous manipulations. It is for this
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because in practice each battery or group of accumulator batteries is placed in parallel, see diagram in fig.I. using an adjustment resistor on each of the batteries or groups of accumulator batteries.
In the schematic drawing shown in fig.I, la.lb .. represent the batteries in charge on bars 5 and 6 with in series on each battery or group of batteries, adjustment resistors 2a, 2b ... 2nd of ammeters 3a3b ... 3rd of end of charge control devices 4a, 4b ... 4th. 7 and 8 show the supply terminals by the load current 12 of which is the source. 11 represents a voltmeter.
The purpose of resistors such as 2a, 2b ... 2e is to adapt each of the batteries or groups of accumulator batteries Ia, Ib ... Ie to the charge rate which suits it. This charging regime is controlled by ammeters 3a, 3b ... 3e in series with the adjustment resistors. In this arrangement, there are as many ammeters as there are resistors.
In order to make the charging operation automatic and to avoid overloading, it is also possible to insert in the circuit of each battery or groups of accumulator batteries an end-of-charge switch, for example, of the type ' Pohler, and represented by 4a, 4b ... 4e in the diagram considered.
In general, to charge accumulator batteries, we use:
I) A source of energy, either: direct current (dynamo) pulsating current (rectifier without filter).
2) Conductive connections between power sources and batteries.
3) Resistors regulating the intensity of the current absorbed by each of the batteries or groups of batteries.
4) Control devices inserted in the circuit of each of the batteries or groups of batteries.
5) A workforce for adapting the intensities of the charging currents to the different electrical states of each of the batteries or battery groups. This combination is currently found in garages or specially assigned charging stations @ 12 load of electric vehicles and which comprise a series of cabinets each containing the devices described above, each cabinet serving a vehicle, that is to say that there
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has as many arcades as there are groups of oatteries to charge.
The charging installation that is the subject of this patent envisages a 'u.ed.i.fication in the use of the known means recalled above, in a way' '' 1f'1 .1; i; :: implementation of the means extraor- dina.irement simplified in its realization and doubting not remarkable that the advantages and the industrial results which one obtains and which will be exposed in what follows, are most important.
Thus the envisaged charging installation will be characterized by:
I) The parallel setting of the batteries or groups of accumulators, directly at the terminals of the
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Power supply, without interof'iation of cc: regulator and control instrument stanes in each battery or group of batteries.
2) Checking the charge of the batteries or groups of batteries (the accumulators using one or two fixed instruments.
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3) The rla. to the simulated charge of the batteries or of all the groups of accumulator batteries which is carried out during the same time, D8Ut be done either manually or made automatic.
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4) A better efficiency of the char operation, e resulting from the deletion (1E ': have the rSi2', these regulating elements avoiding the Joui <# effect correspond and bringing important simplification of installation, further reducing monitoring costs.
5) Use @ current for charging
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accumulator batteries or groups of batteries; its effect being to reduce the release of gas and to increase the longevity of the accumulator batteries.
The charging installation according to this patent is re-
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shown sch8matically 2. f ig.2.E11e is therefore more economical, possibly painted from an operating point of view than at the point of view of establishment and than from the point of view of maintenance of the accumulator batteries.
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In this fig. 3, IOaJ1QQ .... etc represent the batteries or groups of batteries and 9 the single measuring device, the other reference figures remaining the same as in the ces of fig. I.
The mathematical theory of phenomena and experience show that the charge of accumulators of the same or different capacity, and
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mainly accumulators of the same capacity, which are at different degrees of discharge, connected in parallel air- ment to the terminals of the generator, charge perfectly and automatically in proportion to their respective state of discharge,
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without the intervention of regulatory resistance.
The diagram represented in fig.3, indicates how, in one of the numerous experiments carried out, the tension measured by the voltmeter Vet developed by the source, was modified by successive stages of arbitrary height, according to time; she my-
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In addition, see the diagram shown in fig. 4, where the intensity of the current absorbed by the battery has varied over time. The intensity of the current at the start of a plateau is greater than at the end, due to the variation in the electromotive force of the element which increases progressively during the charge.
The voltage variation is arbitrary; it suffices that at the terminals of a lead accumulator cell it varies from approximately 2 volts at the start of charging, to approximately 2.65 volts at the end of charging. For lead-acid batteries, the end-of-charge voltage is approximately 30% higher than the initial voltage.
If n elements are in series, it is obvious that the total voltage is equal to the voltage per elements multiplied by n.
The diagram of FIG. 4 gives, for three accumulator elements of the same type, but unequally discharged, the charge current absorbed as a function of time, the elements being placed in parallel.
In the example below:
Accumulator I had discharged before charging: 170 A.H.
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11 II Il fi n n il 100 11 11 III Il Il n Il u fp 11
Although the voltage applied to the terminals of the bars has increased in steps of any height, the intensity of the load current is established respectively for each element, automatically.
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according to its degree of charge and discharge, so that all the elements I - II - III are charged equally and automatically after the same time, ie eight hours in the experiment carried out.
In fact, the surfaces of diagrams 1,2,3, included between the time axis and the curves, represent respectively the ampere hours absorbed which are: 216 - 127 - and 93 A.H.
We see that the ratio of 216
170 is equal, except for errors of experience, to the ratio of 127
100 and 93. On the other hand, the initial density of the electrolyte which
70 was respectively 17 - 20.5 - 26.5 degrees Beaumé, is, at the end of the charge, increased to 30 - 30.5 - 30.5 degrees Beauty.
In conclusion: the elements I - II - III - unevenly charged at the start of the charge, have assumed a charge proportional to their state of discharge. This proportion is maintained throughout the course of the charge, and the charge requested for them. three elements the same temple, ie eight hours, this time is given as an example.
Therefore, individual control of the charging current of each of the batteries or groups of batteries is no longer necessary. The total charge current can be monitored by a single meter.
However, the voltage at the terminals of the generator or, what amounts to the same thing, at the power bars, must vary by about 30% from the beginning to the end of the charging time in the case of accumulators. lead .
The control of the total current and the voltage is carried out most simply by two devices, ammeter and voltmeter permanently integrated in the charging circuit. The operations which result from the control of the charge of all the batteries can be performed manually or automatically *
To automatically and correctly charge a given number of accumulators at the same time, it is necessary to take into account- /
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te of three points:
I) At the start of charging, the electrical and chemical state of the accumulator plates accepts a high intensity of the charging current, without adversely affecting the longevity of the batteries.,
2) At the end of the charge, the current should be reduced to a much lower value than the initial current.
This value, which depends on the type of battery, is provided by the battery manufacturer.
3) The total load current delivered by the generator cannot exceed the limit supported by the machine. So that this last desideratum is realized, it is necessary that the tension developed by this generator, function of the intensity, is such that the intensity of regime is not exceeded.
Embodiments of an automatic device for charging batteries or groups of batteries in accordance with the present patent are shown schematically in fig.5 and fig.6.
In fig. 5 use is made of the direct current produced by a generator for charging the batteries or groups of batteries.
In fig. 6, use is made of a pulsating current obtained by a rectifier without filters.
Referring to fig. 5, the accumulator batteries or groups of charging batteries are represented by A1, A2 .... An the power bars by 5- and -6, the terminals by 1 and 8 the ammeter by to and the voltmeter by 11.
The continuous current generator is represented by 12a and by 7a and 8a connected to the terminals? and 8, the power bars 5 and 6.18 represent the excitation winding of the generator I2a and 22 represents the excitation rheostat of the generator 12a, controlled by a wheel 24 driven by the screw 23 wedged on a shaft. control 22 moved either by hand by the flywheel = 6, or by the rotor 21 of a shunt servo-motor 19 of which 20 represents the excitation winding.
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tation.
In 26 is shown the automatic circuit breaker intended to protect the direct current generator 12a by limiting the maximum current delivered. 13 shows an apparatus in this case a Wattmeter comprising a series winding 15 through which all of the current passes, and a 16 voltmeter winding connected to the terminals of the current source. The Voltmetric winding 16 .mobile has a needle 17 which by moving indicates the power supplied by the source of electric energy 12a at the same time as it influences contacts 27, 28, 29 supplying the magnetic coils 32 and 33. .
The coils 32 and 33 are intended for a in in the opposite direction with respect to one another on an armature 34 selidaire of an inverter which will bear the same reference number, the resulting movements of which then close, by the pads 35 or pads 36m the current circuit supplying the rotor 21 of the servomotor 30, thus determining the rotation in one direction or the other and thus placing or removing resistors in the rheostat 22.
If, at the start of the charging of the batteries A1, A2 .... An, the intensity of the current is too great due to the voltage V developed by the generator 12a is too high $ the needle 17 deviates to the maximum to the right, for example. As it passes, it touches and closes contact 27 which energizes magnetic coil 32 which draws the armature 34 of the inverter towards it.
The inverter 34 initially at rest as represented;, FIG. 5 then occupies the following nosition 35. The servomotor 20 supplied with direct current, then turns in a direction such that the rheostat 33 increases the resistance inserted into the excitation circuit 18 of the machine 12a. The intensity of the excitation current of the generator 12a decreases and the voltage decreases. The electric power supplied by the generator decreases, so does the deflection of the needle 17, the contact 27 is released and the armature 34, no longer attracted, returns to its initial position, see fig. 5. .
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The servomotor 19 no longer being supplied stops, and the rheostat 22 has inserted into the circuit a resistance such that the excitation current 18 has the value which is suitable so that the limit load of the generator 12a is not outdated. The tension has a determined value and the aououmulateurs are charged. The intensity of the current delivered as a function of time, see fig. 4, decreases and the deflection of the needle 11 'also decreases. When it touches the contact 28, if the switch 31 is closed, a current circulates in the magnetic coil 33 which attracts towards it 34. The inverter 34 is then placed in the position 36 and 21 turns in. the opposite direction to the previous direction, so that the operating current of the generator 12a increases.
The current delivered by the generator 12a increases; likewise, the deflection of the needle has increased and contact 28 being interrupted, the armature or the inverter 34 resumes the position of fig. 5, thus interrupting the power supply to the servomotor. 19 which s' stops, the rheostat 22 remaining in the acquired position.
Again, the intensity of the current delivered by the generator and absorbed by the batteries decreases with time, so that contact 28 functions again and the phenomena are repeated.
Thus, the charge of the accumulator batteries A1, A2, An is obtained automatically, by stages of successive potentials.
However, when the voltage at the terminals of the batteries is approximately 2.4 volts per cell, it is then a question, as the manufacturers of lead-acid accumulator batteries indicate, of reducing the intensity of the charging current. To effect this reduction automatically, a coil 30 is branched across the bars. When the voltage reaches approximately 2.4 volts per cell, the coil 30 is sufficiently excited to magnetically raise the switch 31 which deactivates the contact 38. The charge of the batteries A1, A2 ... An ae continuing, the intensity of the current absorbed decreases; finally, the needle touches contact 29. At this point
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so much, the intensity of the charging current is much smaller.
29 operates analogously to, 28 and maintains the intensity of the current at the value required to complete the end of the charge.
The position of the various contacts 27,28,29 is adjustable along the path of the end of the needle 17, so as to operate when, according to the indication of the battery manufacturers, and of the generator, and according to the time at the end of which the charge must be completed, the maximum average - and final intensities are reached. The device 13 which in this case ensures the automaticity of the process is a wattmeter.
Alternatively, the various contacts 27-28-29 can be placed on the ammeter 9 ′ conditional on this effect. Wattmeter 13 is then removed, if desired.
In the case of FIG. 6, where the pulsating current obtained by a rectifier without a filter is used as charging current, the apparatus described above remains the same. Shall we connect to the terminals? and 8 terminals 7b and 8b of rectifier 12b devoid of filters supplied by transformer 12c. In this case, the servo-motor 20 must control a handle slide on contact pads connected to the secondary winding or to the primary winding of the transformer 12c which supplies the fedressor ± ±, or else, to order an induction regulator 37 inserted into the primary of transformer 12c as shown in fig.6.
Figure 6 is sufficiently explanatory in itself. Between terminals 7 and 8 of the installation of the charging station there is branched via terminals 7b and 8b the rectifier 12b or, through terminals 7a-8a, the generator! 2a as appropriate.
It is also possible to see the diagram in fig. 7, but in a much less economical way, to adapt the intensity of the total charging current of all the batteries or groups of batteries to the appropriate value, using a adjustable resistor 38 manually or automatically, resistor which would be placed in series in the supply circuit of the bars 5 and 6.
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rcn C011 ;; e indicates the di8b; 2'4.taïAe of figure 8.
The di8.2:; ram, lG: 3 of le, figure 10 Showing 1.0.1.16 the gas evolution e: -. direct current (cc) is greater than the gaseous ddt '; age.l1eüt in current draw (cep) and that it co: does not occur when the tcjision at the birnes where the. jatterie es "; of 3.4 1ï. approximately * As a result, two identical batteries, one with direct current 801..13 one i'10.: '18it8 I, and the other have current.; 1. "corrects its intensity ... o ; crfl :: ià. <; ntique 1., I, behave differently from the point of view of gas release, and: the fact, or the point of view ::. the lr longevity in batteries.
The battery charged under current; >> ulse.ni has a longer life than the one charged 3ous or '.;: ;; continued. these conditions, the charging process. c¯it prc. '' e ... 'nt 4¯ait ctr used with a pulsating current source or rectified current; obtained by. a transformer and a rectifier of ni 1 i-ta-oorte which type, in order to a \ 1meTl.ter the 7.cneirit; has batteries.
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