CA1070383A

CA1070383A - Procede et dispositif de controle d'une batterie d'accumulateurs

Info

Publication number: CA1070383A
Application number: CA255,495A
Authority: CA
Inventors: Jean-Michel Dupuis; Pierre Lasserre
Original assignee: Compagnie Europeenne dAccumulateurs SA
Current assignee: Compagnie Europeenne dAccumulateurs SA
Priority date: 1975-06-24
Filing date: 1976-06-23
Publication date: 1980-01-22
Also published as: BE842526A; LU75184A1; NL7606924A; DE2627053A1; US4044300A; DE2627053C2; FR2315776B1; GB1494458A; FR2315776A1; IT1063512B

Abstract

DESCRIPTIF Procédé et dispositif de contrôle d'une batterie d'accumulateurs montés en série, le procédé comportant les opérations suivantes : on fait passer dans la batterie une impulsion de courant de charge, on mesure la tension transitoire élémentaire aux bornes de chaque accumulateur, on compare les tensions transitoires élémentaires à la tension transitoire moyenne desdits accumulateurs, on élimine la batterie si la valeur absolue de la différence entre ladite tension transitoire moyenne et une desdites tensions transitoires élémentaires, lorsque ladite différence garde un signe constant, devient supérieure à un seuil prédéterminé, et, lorsque ladite différence change de signe, si la somme des valeurs absolues maximales des différences de signe constant devient supérieure à un seuil prédéterminé.

Description

~070383 L'inventlon concerne un proc~de et un dispositif de contrôls d'une battsrie d'accumulateurs, en particulier d'une batterie d'accumulateurs au plcmb, cnargée et remplie d'électrolyts, ca contrals étant effactué
au moment o~ la batterle sort de la cha~ne de fabrication, Des mayens connus st utilisés actuellement pour détecter des défauts électriques qui n'auraient pas été décalés aux contrôlss effectués à des stades intermédiaires de fabrication, sont de deux typss :
- d'une part dss dispositifs de mesurs de la tsnsion des batteries 3 la fin de la phase formation-charge permsttant l'élimination dss batteries dont la tension ds fin de charge sst inférieure à un seuil prédéterminé, - d'autre part des dispositifs de déchargs rapide entrainant le rebut des batteries dont la tension ~st insuffisante après quslques secondes de décharge.
Ces moyens sont d'une façon générale très insuffisants pour msttrs en évidence des court-circuits interne~ de falble ou moyenne importance, et même de gros court-circuits, qui ne peuvent atre décslés par de~ méthodes classiques d'analyse qu'après des duréas import2ntes de stockage ou de service. Ils ne sont pas non plus adaptés pOUI` déceler correctement dans une ~-batterie la présence d'accumulateurs montés et formés à l'snvers, ou des ;~
défauts tels que plaque tordue, manque d'électrolyte, séparateur dé~icient.
La présente invention propose un proc~dé et un dispositif de contrBle permettant de detecter les défauts précités peu de temps après la :, fin de la phass de formation-charge, c'est-3-dire en pratique lors des opérations de finitlon de la batterie~
L'invention a pour obJet un procéd~ de contr81e d'une batterie -d'accumulateurs montés en série, caractérisé par le fait qu'il comporte les ~;3 .-:
opérations suivantes ~
- on fait passsr dans la batterie une impuls10n de courant de charge, on mesure la tension transitoire élémentaire aux bornes de chaque accumu-lateur, ~ on compare les tensions transitoires élémentaires à la tension transltoire ;:moyenne desdits accumulateurs ttension transitoire totale divisée par le `'`" ..

~L0703~3 nombre d'accumulateurs), - on ~limine la batterie 5i la valeur absolue de la difffirence entre ladite tension transito~re moyenne et une desdites tsnslons transitolres élémentaires, lorsque ladite difference garde un signe constant, devlent supérieure 3 un seuil prédéterminé, st, lorsque ladite diffsrence change de signe, si la somme dss veleurs absolues maximales des différsnces de signe constant -~
devient supérieure à un seuil prédétermins. ,~
Dans le procédé selon l'invention, on compare la tension transi-toire d'un accumulateur à tester, non pas à cslle d'un accumulateur étalon, mais à la tension transitoire moyenne de tous les accumulateurs de la batterie à laquelle il appartient ~ on assimile ainsi, pour chaque batterie, l'accumulateur moyen fictif ~ un accumulateur normal de référence. ~;
La présence d'un dé~aut électrique dans un accumulateur se traduit par un écart de tension transitoire d'autant plus important que le ~ -défaut est important, La valeur du seuil est hoisi2 en fonction du plus petit défaut qu'il est nécessaire de détectar,.
Ladite mesure da tsnsions transitoires peut etre effectuée en .A~
,'; :
continu. ou encors ponctuellement : une premiere fols au début de l'impulsion de courant de charge, au bout d'une seconde environ, une deuxième fois dans

2~ la partis sensiblemsnt médiane de ladite impulsion. Dans CB cas, on examins ~` les signes des différences entre tensiDn transitoire mDyenne et tension transitoire elémentaire, résultant dæ la prem~re et de la deuxième mssure ~
i les différences sont positlves, on élimina la batterie sl la différence - ~ `
~ résultant ds la deuxième mesure devient supérieure 3 un seuil prédéterminé, I - si les différences sont négatives, on élimine la batterie si la valeur `
~ absolue de la diffærence résultant de la première mesure devient supérieuræ
'~ à un seuil prédéterminé, i - si les différenoes sont de si~ne contrairs, on élimine la battærie si la somme des valeurs absolues desdites différenses devlent supérieure à un ~;

seuil prédéterminé.
Ladite impulsion de courant de charge peut etre un créneau d'inten sité de l'ordrs de quelques ampères, et dont la durée est de quelques ~`
'~;'. .
~ 2 -- :

)31~3 3æcondes 1 ladlta impulsion peut aussi présenter une intensitæ proportion-nelle au temps ~quslquss amp~rss par secande par exemple~, at una duraa de l'ordre de quslques secondes.
L'invention a également pour obJet un dispositif permettant la mise en du procédé pré~dsnt.
D'autres particularités at avantages de l'invention apparaitront au cours de la description suivante qui sera -Faits à l'aids du dsssin annexe donné à titrs illustratif mais non limitatif, et dans laqusl :
- la figure 1 donne l'allure des courbes de tension transitoira U ~volts) en fon~tion du temps t tsecondes) d'un accumulateur défactueux et de l'accumu-lateur moyen soumis à une impulsion de courant de charge d'intensité propor-tionnelle au tæmps tun ampère par seconda], :
les figures 2, 3, 4 donnent l'allure des courbes de tension transitoire U ~volts) en fonction du temps ~secondss) d'un accumulateur défectueux ~
:.` .,:~ , ..
Bt de l'accumulateur moyan soumis à une lmpulsion de charge présentant une intensité constante de 5 ampères, selon trois types de réponsæs dûes 3 la présence de défauts, - la figura 5 illustre très sch~matiqusment un dispositif de mise sn oauvra ~ ~-J ~
du procédé sslnn l'invantion appliqué à une battarie où las accumulatsurs ~ ;
ont des connexions électriques accessibles de l'sxtérieur, , . . ~.
la ~igure 6 illustre très schématiquement un dispositif analogue à celui de la figura 5, mais adapté au contr81e des batterias dont les connaxions ;~ électriques ne sont pas apparentes sxtérieuremant. - ~
Les exemplas dévaloppés ci-dassous concernent das battaries -au plomb ds 12 volts, contenant 6 accumulateurs de 2 volts montés en série, et préssntant une capaclt~ da 40 Ah en 20 heuras. Ces battaries ont été ~ ~ -;, ~ ~; . . ~ , contrôlées au momant où alles sortent da la chaine da faorication~

Dans la figure 1, on a reporté las courbas A at MA représenta~

` '.:
tivas des variations an fonction du tamps des tensions transitoires UA at : . :: .: .
30 UMA respactivamant d'un accumulataur défactueux at de l'accumulataur ~
:; .
` moyen soumis à una impulslon da charge d'un ampàra par sæconda pendant 10 sacondas7 La comparaison antra UA et UMA, conforma au procédé selon : ' , : ~ :' ' ' ':' .. . .

. . r, l ,. . : ~ , , '

3~;~3 l'lnventlon, me-t en ~videncs une diPFfir2nce UMA~UA de signs constant, ici pesitive ~ on élimine donc la batterie ~i la valeur absolue de cette di~férence devient supérieure a un seuil prédeterminé.
La mesure peut 8tre affectuze ponctuel1emsnt, une premièra fois au début de l'lmpulsion de courant de charge a un instant TM = 1s, st uns deuxième fois dans la partie sensiblement médiane de ladlte impulsion à un instant T'M = Ss ~lss valsurs numériqu2s sont données à titre indicatif~ On examine les signes des diff~rences entre tension transitoirs moyenne et tension transitoirs élémentaire résultant des deux mesures : le9 différsncss `~
sont ici positives, donc on élimine la battsrie si la différence rssultant da la deuxième mesure ~à T'M) devient supérieure à un seull prédétsrminz. La valeur TM sst très proche de la valeur réelle tMA de l'écart maximal entre les deux courbss, et le critare de deux mesurss ponctuelles est satisfaisant pour sélectionner les batteries ayant un accumulateur défectueux présentant ; ce type dc réponsz.
Dans la figure 2, on a reports les courbes B et MC représsntativas des variations en fonction du temps des tensions transitoires UB st UMB i respectivemsnt d'un accumulateur défsctueux ~t ds l'accumulateur moysn ,: . . : :.
soumis à une impulsion de courant ds chargs de 5 ampères, psnd2nt 10 secondes.
La comparaison sntre UB et UMB met en évidence une différence UMB-UB de slgns constant, ici pDsitiVs : on ~limine donc la batteris 5i la valeur ' absolue ds cstte différencs devient supérisure à un seuil prédéterminé.
D~ns le cas d'uns mesurs ponctuelle aux instants TM et TM, les deux différencss obtenues étant positives. l'élimination éventuelle ds la battsris est régis par la di~férencs résultant ds la 2èms mesure, comme pour la figurs 1. ^~
~¦ Dans la f~gure 3, on a reporté les c w rbes C et MC représentatives ;
des variations sn fonction du temps des tensions transitoires Uc et UMc respectivement d'un accumulateur défectueux et de l'accumulateur moyen soumis à un créneau de 5 ampères pendant 10 secondes. La comparaison entrs UC et UMc met en évidence une dif-F~rence UMc ~ Uc ds signs constant, ici - ~
négative j on élimine donc la batteris si la valeur absolue de cette diffé~ ~ ;

_ 4 _ ~

, . . . . . . ................................... . .

: - : : . . .

107~)3~33 rence ~evient sup~rieure ~ un ssull prédéterminé.
Dans le cas d'une mesure ponctuelle aux instants TM et TM, les deux diFférences obtenues étant négatives, on élimins la batterie 5i la valeur absolue de la différsnca resultant de la première mesure devient supérieure à un seuil préd~srminé.
Oans la figure 4, on a report~ les courbes D et MD représantatives des variations en fonct~on du temps des tensions transitoires UD et UMD
respectivsment d'un accumulateur défectueux et de l'accumulateur moyen `--~
soumis à un créneau de 5 ampères psndant 10 sscondes~ La comparaison entre U~ et UMD met en évidence une différence UMo~UD changeant de signe, ici négative puis positive ~ on élimine donc la batterie si la somme des valeurs absolues maximflles des différenoes de signe constant dsvient supérieura à un sauil prédéterminé, .,, .;
Dans 1B cas d'une mesure ponctuelle aux instants TM et TM, les deux différencas obtenuss étant de signe contraire, on élimine la ;' 7 batterie si la somme des valeurs absoluas desdites differences devient supérieure à un seuil prédétermlné. ;~

Comme pour la figure 1. les valsurs TM et T'M sont très proches ~;~ des valeurs réelles respectivemsnt tMc, tMD Bt t~Me, tMD correspondant à un extrsrnum de l'écart entrs 1BS dsux couroes, et le critère de deux mesures ~, ~
ponctuslles rssts satisfaisant pour sélectionner les batteries ayant un `~
accumateur défectusux présentant l'un de ces trois types ds réponse. ~ ` ;
Pour msttre sn oeuvre pratlquement le procédé sslon l'inventioni on compare la tension transitoirs d'un accumulatsur ~ tester, non pas à celle d'un accumulateur étalQn, mais à la tansion transltoira moysnne de tous 1BS accumulatsurs de la batterie à laquelle il appartlent. A cet effet, en peut utiliser le dispositif illustré schématlquement par la figure 5, et destin~ au controla d'une batteri~ 1 d'accumulateurs 10 3 15 dont 1BS
connsxions électriques intermsdlairss 20 à 24 sont accsssiblss de l'sxtérieur, On branchs aux borne5 2 et 3 ds la battsrie 1 un génératsur d'impulsions de chargs 17, On connscts entrs lss bornes des accumulateurs des datectsurs de tension schkmatisés par le bloc 4J adressant 3 un calculatsur 5 des signaux ~ 5 -- . , . ~; ' '. , ' : ' lm~3~3 U1 3 U6. Le calculat~ur 5 cletermine la tsnsinn transitoire moyenne U ~ o~ t U
UM 3 1 8 , e-t adrssse dss slgnaux signi~icatifs des scarts UM ~ Ui (i variant ds 1 3 6) vers l'une des dsux sorti~s 6 et 8, ~uivant le signB des differences UM - Ul.
Uns première sortie 6 ne fonctionne que si la différence UM - U
est négative, et elle comporte uns m~moire 7 psrmsttant d'enregistrsr la valeur absolue maximum de UM Ui ~ lorsqus la dif~érsnc2 UM - Ul :
est positivs, l'information smprunts la sorti~ a~ Les tensions fourniss par la mémoirs 7 et la sortle a sont, lorsqu'ell0s ne sant pas nullssJ ;~

ajoutées dans le bloc 9 puis cette somme est comparée à un seuil U0 dans le comparatsur 19 qui émst un signal de sortie si cette somme sst supérieure au ...
ssuil choisi. Un organe d'affichags 29 sst connecté à la sortie du comparateur ,~.

Pour mieux comprsndre le fonctionnement du dispositlf de la :~
..,.
figure S, on psut reprsndrs 1B5 rourbes des -~igures 1 à 4 - pour le~ figures 1 et 2, 18 différsnce UM - Ui reste tou~ours positive, ;,~
par conséqusnt, l'information sort du calculateur 5 en smpruntant la sortie `', aJ et le comparateur 19 smet un signal de sortie si UM - Ui devisnt supérieur à U0, ;~ 20 - dans le cas ds la ~i~ure 3, la différence UM - Ui reste constammsnt ~.
négative, par conséqLIent l'information sort du calculateur 5 en empruntant :
la sortie 6 ~ la mémoire 7 enregistre alors la valeur absolue maximum de ;~
UM ~ Ui, et le comparateur 19 émet un signal de sortis lnrsque la valeur ..
absolue de cstte différence devient supérieure à un seuil prédéterminé, pour la figure 4,~ la différence UM - Ul est négative au début de l'impul~
sion de courant ds charge, puis devient positive. Par conséquent, l'infor~
mation transmise par le calculateur 5 empruntera au début la sortis 6, ce i qui penmsttra d'ènregistrer la valeur absolus maximum de UM - Ui, puis sort en empruntant la sortie 8 ) les tensions fournies par la mémoire 7 et la sortie 8 80nt alors a~outées dans le bloc 9, puis cette somme est comparee :~ à un seuil U0 dans le comparateur 19 qui smst un signal de sortie si cette somme est supérieure au seuil predétermin~
: 6 ~0703~3 Ladits mesurs ds tsnsions transitolres peut 8tre effectuée ega-lement ponctuellsment :
une première fois au début de l'impulsion de courant de chargeJ au bout d'une seconde environ, et une dsux~ème fois dans la partie senslblement médiane ds ladite impulsion. En effet, les deux mesures lndiquent par le signs des différences UM - Ui dans quel cas de figure on se trouve. On élimine alors la batterie si l'un des cas suivants se présente :
- lorsque les dsux différences mesurées sont positives, la différence résultant de la deuxième mesure devient supérieurs à un seuil prédéterminé, - lorsque les deux différences mésurées sont négatives, la valeur absolue ds la différence résultant de la premièrs mesure devient supér~eure à un seuil prédéterminé, - lorsque les diffférences UM - Ui sont de signe contraire, la s~mme des valeurs absolues desdites différences devient supérieure à un seuil prédéterminé~
Dans le cas où les connexions électriques lntermédiaires 20 à 24 des accumulateurs 10 à 15 ne sont pas accesslbles de l'extérieur, le procédé selon l'lnvention peut être mis en oeuvre gr3ce au disposltif illustré schématiquement par la figure 6.
On introduit dans les orifices de rempllssage des acumulateurs des électrodss da r~férences 30 à 35 tpar exemple des électrodes au mercure - sulfate mercureux). Chaque tension U2 à U6 mesurée entre deux électrodes consécutives correspond à la différence de potentiel existant entre les plaques positives d'un premier élément et les plaques négatives d'un second tou vice versa). La tension U1 définie précédemment est égale ici à U1+ U1, U1 étant la tension mesurée entre la borne positive 3 ds la batterie et l'électrode 30, U1 étant la tension mesurée entre l'électrode 35 et la borne négative 2.
Les organes de traitement des signaux de tension issus du calcu-lateUr 5 sont analogues à ceux qui apparaissent dans la figure 5 ; le fonctionnement des éléments de la figure 6 sst également analogue, et les explications en référence aux figures 1 à 4 concernant le dispositif décrit ~,~
:
3 la Pigure S restent valahles~ ~
.
On n'a représenté qu'un ssul type de courbes correspondant à ~ -uns impulsion de courant de charge présentant une intensitfi proportionnellc --au temps t~igure 1) , en effet, les courbes mettant en évidence uns diffé-rence UM - Ui négative ou changeant de signe tPlgurss 3 et 4~ correspondsnt ~ -3 un créneau d'intensit~O Avec une impulsion présantant une intensité
proportionnelle au temps, les courbes mettant en évidence une difPérsnce UM ~ Ui n~gativs ou changeant de signe 2uralent une allure prochs de celles des figures 3 et 4, et la description donnée plus haut pour un créneau ~ ~-d'intensité reste valable, On peut en outre choisir un m8ms seuil UO pour les trois types de ~`
di~érences UM Ui ttou~ours positives, tou~ours négatives, changeant de ~ h~
signe~, ou choisir des seuils particuliers 3 au moins un type de différence on peut également choisir des seuils différents selon le type d'impulsion de charge utilisé.
~ien sntendu, l'invention n'est nullement limitée aux mades ¦~ de réalisation décrlts et représentés qui n'ont été donnés qu'3 titre d'exemples. En particulier, on peut, sans sortir du cadre de l'invention. ~ ~
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changer certaines dispositions ou remplacer certains moyens par des moyens ^~ ~-~ 20 ~quivalents.

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Claims

Les formes de réalisation de l'invention pour laquelle une propriété ou un privilège exclusif est revendiqué sont définies comme suit :

1/ Procédé de contrôle d'une batterie d'accumulateurs montés en série, caractérisé par le fait qu'il comporte les opérations suivantes :
- on fait passer dans la batterie une impulsion de courant de charge, - on mesure la tension transitoire élémentaire aux bornes de chaque accumu-lateur, - on compare les tensions transitoires élémentaires à la tension transitoire moyenne desdits accumulateurs (tension transitoire totale divisée par le nombre d'accumulateurs), - on élimine la batterie si la valeur absolue de la différence entre ladite tension transitoire moyenne et une desdites tensions transitoires élémentaires, lorsque ladite différence garde un signe constant, deviant supérieure à un seuil prédéterminé, et, lorsque ladite différence change de signe, si la somme des valeurs absolues maximales des différences de signe constant devient supérieure à un seuil prédéterminé,

2/ Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite mesure de tensions transitoires est effectuée ponctuellement une première fois au début de l'impulsion de courant de charge, au bout d'uns seconde environ, et une deuxième fois dans la partie sensiblement médiane de ladite impulsion.

3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, lorsque les différences résultant de la première et de la deuxième mesure sont positives, on élimine la batterie si la différence résultant de la deuxième mesure devient supérieure à un seuil prédéterminé,

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, lorsque les différences résultant de la première et de la deuxième mesure sont négatives, on élimine la batterie si la valeur absolue de la différence résultant de la première mesure devient supérieure à un seuil prédéterminé.

5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que, lorsque les différences résultant de la première et de la deuxième mesure sont de signe contraire, on élimine la batterie si la somme des valeurs absolues desdites différences devient supérieure à un seuil prédéterminé.

6. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite impulsion de courant de charge est un créneau dont l'intensité est de quelques ampères, et dont la durée est de quel-ques secondes.

7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite impulsion de courant de charge présente une inten-sité de l'ordre de quelques ampères, proportionnelle au temps.

8. Dispositif de contrôle d'une batterie d'accumulateurs montés en série, comportant des moyens d'alimentation de la batterie en une impulsion de courant de charge, des moyens de mesure de tensions transitoires élémen-taires aux bornes de chaque accumulateur, et, des moyéns de mesure d'une tension transitoire totale et de division de la tension totale par le nombre d'accumulateurs pour obtenir une tension transitoire moyenne, des moyens de comparaison de la tension transitoire élé-mentaire à la tension transitoire moyenne des accumulateurs et d'émission d'un signal de rejet d'une batterie lorsque la valeur absolue de la différence entre la tension transitoire moyenne et une des tensions transitoires élémentaires devient supérieure à un seuil prédéterminé.