CA1115343A - Procede de charge d'accumulateurs - Google Patents
Procede de charge d'accumulateursInfo
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- CA1115343A CA1115343A CA313,534A CA313534A CA1115343A CA 1115343 A CA1115343 A CA 1115343A CA 313534 A CA313534 A CA 313534A CA 1115343 A CA1115343 A CA 1115343A
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- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/36—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC]
- G01R31/382—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC
- G01R31/3828—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration
- G01R31/3832—Arrangements for monitoring battery or accumulator variables, e.g. SoC using current integration without measurement of battery voltage
Abstract
L'invention concerne le contrôle de la charge des accumulateurs, le contrôle de la charge s'effectue en mesurant la quantité d'électricité fournie kCo, et en faisant varier k en fonction croissante de Qo ; le suivi de l'état de charge s'effectue en élaborant une grandeur g proportionnelle au courant I de charge ou de décharge, en intégrant algébriquement la grandeur g en une information image de l'état de charge de l'accumulateur, en donnant au coefficient de proportionnalité a = g/I des valeurs différentes en charge et en décharge, et en modulant la valeur de a adoptée en charge de façon à obtenir un coefficient moyen, sur une opération de recharge, fonction décroissante de la profondeur de décharge de l'accumulateur. Application à la charge des accumulateurs.
Description
3~3 L'invention concerne la charge des accumulateurs.
On sait que pour recharger complètement un acoumulateur préalablement déchargé d'une quantité d'électricité Qo, il faut lui fournir une quantité
d'électricité kQo, le facteur k, appelé co~fficient ou facteur de recharge, étant supérleur à 1 et représentant l'inverse du rendement de charge de l'accumulateur.Le facteur de recharge appliqué doit être déterminé avec soin : s'il est trop faible, l'accumulateur ne sera pas rechargé suffisamment, s'il est trop élevé, l'accumulateur sera surchargé, ce qui se traduira par ;~
de~ inconvénients divers selon le type e~ le mode d'utilisation de l'accumu- ~
10 lateur, le moins grav~ de ces inconvénient~ étant ia contrainte constituée ~ -par la maintenance du niveau d'électrolyte pour un accumulateur ouvert, et le plus grave étant la destruction de l'accumulateur qui peut survenir par court-circuit; ~ar explosion ou par échau~fement selon le cas.
Pour déterminer la quantité d'électricité nécessaire à la recharge oorrecte, il est connu de ^~uivre en p~rmanence l'état de charge de l'accumula ;~
teur en élaborant une grandeur g proportionnelle au courant I de charge ou de décharge qui le traverse, et en intégrant algébriquement cette grandeur en une in~ormation qui e~t l'image de l'etat de charge de l'accumulateur.
Le coefficient de proportionnalité a - I est choisi différent en charge ~ -et en déchar~e, pour tenir compte Ju~tementJ du rendement de charge de l'accumu~
lateur, et la charge e~t arr8tée lorsque llinformation image représente l'état de charge complète de l'accumulateur. ~ ~;
Dans l'appllcatlon de ce procédé au cas d'un accumulateur, ou diune batterie d'accumulateurs tles accumulateur étant généralement utilisés : SOU9 forme de batterie) soumi~ à des conditions de décharge très variabIes, il est difficile de déterminer un coef~lcient de proportionnalité convenable pour la charge.
Le but de l'invention est de surmonter ces difficultes.
L'invention a pour objet un procédé de contrôle de recharge dans 3o lsquel on fait varier le facteur de recharge k en fonction croissante de la quantité d'éleotricité déchargée Qo, autrement dit en fonction oroissante de la profondeur de décharge relative Qo de l'accumulateur, C étant la capacité
, ~ C ~, ~. . . . : ~ , .
, , , 53~3 de celui-ci.
La demanderesse a en effet découvert qu'on obtenait ainsi une recharge satisfai~ante, ce qui sieni~ie que le renclement de reoharge d'un `~
accumulateur partiellement déchargé sst d'autant plus faible que sa décharge a été plu~ profonde.
Cette observation ~emble a première vue paradoxale. On sait en e~fet que lors de la charge complète d'un accumulateur, c'e~t-à-dire du passage de l'état déchargé à l'état chargé~ une partie seulement du courant traversant l'accumulateur est efPectivement utilisée pour élever l'état de charge de celui-ci, le reqte étant dissipé en phénomène~ éleotrochimiques ~-parasites. Le rendement de charge instantané, qui représente cette fraotion - utile du courant, est sensiblement égal à l'unité en début de charge et décro~t progre~sivement pour ~'annuler lorsque l'accumulateur est oomplètement chargé. Le rendement moyen sur une pha3e de la oharge ~e terminant à l'état chargé e3t donc d'autant plu9 bas que l'état de charge au début de cette phase e3t plus haut, ce qui va à l'encontre cle la c~nstatation quo DOUS `
venons de faire pour un aocumulateur partiel].ement deohargé~
Cette contradiction apparente s'eff`ace 9i on considère qu'un accumu- :
lateur partiellement déchargé n'est pas identiquR à un accumulateur entièrement ~o déchargé puis partiellement reohargé. En effet, parmi les sltes électrochi~
miquement actifs des électrodes de l'accumulateur, certains sont plus accessi-bles que d'autres aux échanges électriques et électrochimiques. On conçoit ~ue ces ~ites-là se déchargent et se chargent les premiers. La diminution ` ~`
du rendement instantané au cours de Ia oharge s'explique par le fait que ;
les réaction~ électrochimiques de charge des matières aotives étant de plus en plus dif~1ciles, la compétition entre celles-ci et les réactions parasites se ré~out de plus en plus au béné~ice de ces dernières, ~usqu'à ce que, `~
aucun site n'étant plus accessible à la charge, seules les réaotions para~ites 8e produisent, ce qui caractérise l'état chargé de l'aocumulateur. Ainsi, ~U volsinage de cet état, ~euls les sites les moin~ accessibles restent ~ ¢harger, et le rendement de charge est très mauvais. Au ¢ontraire, dans un accumulateur déchargé à une ~aible pro~ondeur, seuls les sites le~ plus acoe~.ibl0s ont éts dechar~ et sont par con3équent a recharger. ~ ~
~`, . .
On sait que pour recharger complètement un acoumulateur préalablement déchargé d'une quantité d'électricité Qo, il faut lui fournir une quantité
d'électricité kQo, le facteur k, appelé co~fficient ou facteur de recharge, étant supérleur à 1 et représentant l'inverse du rendement de charge de l'accumulateur.Le facteur de recharge appliqué doit être déterminé avec soin : s'il est trop faible, l'accumulateur ne sera pas rechargé suffisamment, s'il est trop élevé, l'accumulateur sera surchargé, ce qui se traduira par ;~
de~ inconvénients divers selon le type e~ le mode d'utilisation de l'accumu- ~
10 lateur, le moins grav~ de ces inconvénient~ étant ia contrainte constituée ~ -par la maintenance du niveau d'électrolyte pour un accumulateur ouvert, et le plus grave étant la destruction de l'accumulateur qui peut survenir par court-circuit; ~ar explosion ou par échau~fement selon le cas.
Pour déterminer la quantité d'électricité nécessaire à la recharge oorrecte, il est connu de ^~uivre en p~rmanence l'état de charge de l'accumula ;~
teur en élaborant une grandeur g proportionnelle au courant I de charge ou de décharge qui le traverse, et en intégrant algébriquement cette grandeur en une in~ormation qui e~t l'image de l'etat de charge de l'accumulateur.
Le coefficient de proportionnalité a - I est choisi différent en charge ~ -et en déchar~e, pour tenir compte Ju~tementJ du rendement de charge de l'accumu~
lateur, et la charge e~t arr8tée lorsque llinformation image représente l'état de charge complète de l'accumulateur. ~ ~;
Dans l'appllcatlon de ce procédé au cas d'un accumulateur, ou diune batterie d'accumulateurs tles accumulateur étant généralement utilisés : SOU9 forme de batterie) soumi~ à des conditions de décharge très variabIes, il est difficile de déterminer un coef~lcient de proportionnalité convenable pour la charge.
Le but de l'invention est de surmonter ces difficultes.
L'invention a pour objet un procédé de contrôle de recharge dans 3o lsquel on fait varier le facteur de recharge k en fonction croissante de la quantité d'éleotricité déchargée Qo, autrement dit en fonction oroissante de la profondeur de décharge relative Qo de l'accumulateur, C étant la capacité
, ~ C ~, ~. . . . : ~ , .
, , , 53~3 de celui-ci.
La demanderesse a en effet découvert qu'on obtenait ainsi une recharge satisfai~ante, ce qui sieni~ie que le renclement de reoharge d'un `~
accumulateur partiellement déchargé sst d'autant plus faible que sa décharge a été plu~ profonde.
Cette observation ~emble a première vue paradoxale. On sait en e~fet que lors de la charge complète d'un accumulateur, c'e~t-à-dire du passage de l'état déchargé à l'état chargé~ une partie seulement du courant traversant l'accumulateur est efPectivement utilisée pour élever l'état de charge de celui-ci, le reqte étant dissipé en phénomène~ éleotrochimiques ~-parasites. Le rendement de charge instantané, qui représente cette fraotion - utile du courant, est sensiblement égal à l'unité en début de charge et décro~t progre~sivement pour ~'annuler lorsque l'accumulateur est oomplètement chargé. Le rendement moyen sur une pha3e de la oharge ~e terminant à l'état chargé e3t donc d'autant plu9 bas que l'état de charge au début de cette phase e3t plus haut, ce qui va à l'encontre cle la c~nstatation quo DOUS `
venons de faire pour un aocumulateur partiel].ement deohargé~
Cette contradiction apparente s'eff`ace 9i on considère qu'un accumu- :
lateur partiellement déchargé n'est pas identiquR à un accumulateur entièrement ~o déchargé puis partiellement reohargé. En effet, parmi les sltes électrochi~
miquement actifs des électrodes de l'accumulateur, certains sont plus accessi-bles que d'autres aux échanges électriques et électrochimiques. On conçoit ~ue ces ~ites-là se déchargent et se chargent les premiers. La diminution ` ~`
du rendement instantané au cours de Ia oharge s'explique par le fait que ;
les réaction~ électrochimiques de charge des matières aotives étant de plus en plus dif~1ciles, la compétition entre celles-ci et les réactions parasites se ré~out de plus en plus au béné~ice de ces dernières, ~usqu'à ce que, `~
aucun site n'étant plus accessible à la charge, seules les réaotions para~ites 8e produisent, ce qui caractérise l'état chargé de l'aocumulateur. Ainsi, ~U volsinage de cet état, ~euls les sites les moin~ accessibles restent ~ ¢harger, et le rendement de charge est très mauvais. Au ¢ontraire, dans un accumulateur déchargé à une ~aible pro~ondeur, seuls les sites le~ plus acoe~.ibl0s ont éts dechar~ et sont par con3équent a recharger. ~ ~
~`, . .
- 2 ~
~IL153~3 Le rendement de charge sera alor~ élevé.
Ces explications théorique9, satisfaisante~ pour l'esprit, sont donnees à titre d'hypothèse, et leur inexactitude éventuelle ne ~aurait entacher la valeur de l'invention, laquelle repo~e sur une con~tatation pratique, à savoir la dlfficulté de déterminer un coefficient de recharge adapté pour une batterie soumise à des profondeurs de décharge variable~.
L'invention a également pour objet un prooédé de suivi de l'état de charge d'un accumulateur, applicable au procédé de contrôle de recharge indiqué pluq haut~ et dans lequcl on module la valeur du coeffioient de 10 proportionnalité a, tel que déf~ni ci-dessus, adoptfje en charge de façon -à obtenir un coefficient moyen, sur une opération de recharge, qui 30it une fonction décroissante de la prcfondeur de décharge de l'accumulateur. -~
En effet. la moyenne am du coefficient a = ~ est le rapport ~Idt' le~ intégrale.q s'étendant sur la duré~ de la recharge. ~Idt est la quantité
d'électricité fournie à l'accumulateur, o'est-à-dire kQo. ~ gdt est la .
différenoe entre l~image de l'état chargé de l'accumulateur et l'image de son état après décharge de QO. Cette différeDce e~t égale en valeur absolue à l'lntégrale ~ gOdt enregistrée lors de la décharge, soit 5 gOdt = aOrIOdt-aOQ
.. .
Io étant le courant de décharge de l'accumulateur, et aO le coefficient -~
de proportionnalité e~. déoharge.
On a donc am = k Q ~ k k est inversement proportionnel à am, et en faisant varier am en fonction décroissante de QO on obtiendra pour k une fonction croissante de QO.
En particulier, on peut donner au coefficient a deux Yaleurs instantanées ~ ~;
a1 et a2 au cours de la oharge.
- L'invention sera mieux ¢omprise grâce aux exemples de réalisation ;
donn6s ci-après à titre illustratif et non limitatif, en regard du dessin annexé dan~ lequel :
- leq figures 1a et 1b constituent ensemble le schéma électrique d'un diYpositlf pour la mise en oeuvre de l'invention~
, " . , ~. .,,, ~ .. , ._ ,.. . .. .
.
. ' . , ~ ~
S.~3 - la figure 2 est un schéma électrique d'un autre dispositif ~elon l'lnvention~
- la figure 3 est un graphique représentant la variation du facteur de recharge en ~onction de la profondeur de dé¢harge, ~ournle par les dlsposi-tif~q des ~igures 1a, lb et 2. -On volt à la ~igure 1a que le courant I de cha.ge ou de décharge ;~
d'une batterie 1 traverse un shunt 2 branché en sérte avec oelle-¢i. La tension aux borneq du shunt e~t inJactée à l'entrée d'un circuit d'amplification -à découpage 3. Ce circuit comprend un premier inverseur analogique P1 commandé
par une horloge H, alimentée par la batter~e 1. L'horloge fournit à l'inver- -seur P1 un signal périodique rectangulalre SH de fréquence 1-kHz par exemple, constitué par un niveau de tension nulle pendant une première alternance et un niveau de ten~ion ~ 12 V pendant la seconde alternanoe, ces deux niveaux étant représenté~ dans la ~uite respectivement par les deux chiffre~ O et -1. Llinverqeur P1 ainsi commandé,~et ~elié par ses deux oonta¢ts aux bornes i ~;
du shunt Z, transforme la tension d'entrée en une tension périodi~ue dont l'amplitude de variation est égale à la valeur algébrique de la tension d'entrée.
Le circui~: d'amplificatlon à découpage 3 comprend également un ampli~icateur opérationnel A1 dont l'entr~e positive est reliée au point commun de I'inverseur analoglque P1, et dont l'entrée négative est reliée ., :
d'une part à la borne posltive du shunt 2, par une résistance R7, et d'autre part à la ~ortie de l'ampli~i¢ateur opérationnel par une résistan¢e R8. -L'ampllficateur opérationnsl A1 délivre en sortie une tension alternative amplifiée dont l'amplitude est proportionnelle à ladite ten3ion périodique, et en phase avec oelle-oi. La sortie de l'amplificateur opération-nel A1 est relié à traverq un ¢ondensateur C1 au point ¢ommun d'un second `~
lnverseur analogique P2 ¢ommandé par le signal d'horloge SH par l'intermédialre ~ ;
d'une porte logique OU exclusif L1 ; un condensateur C'1 est branché entre les deux contacts de l'inverseur analogique P2, et l'une de ses bornes est `~
reliée à la masse. ``~
La porte L1 recoit 3ur l'une de ses entrées le signal SH de l'horloge .. ..
- 4 - ~
...... . . . . . . . ............... . .
.,:.,, ~ . , . ,. . .. ~ .
34~3 et sur l'autre entrée un signal SP, dont on verra plus loin co~ment il e t élaboré, qui prend la valeur 1 lorsque la batterie 1 est en charge et la valeur 0 lorsqu'elle est en décharge. Le signal de sortie de la porte L1, qui est envoyé à l'inverseur P2, est donc identique au ~lgnal SH lor~que la batterie est en décharge et au signal SH lor3que la batterie est en charge, et l'inverseur P2 fonctionne en synchronisme aveo l'inver~eur P1 lor3 de la décharea et en opposition lors de la char~e, de telle sorte qu'il démodule la tension alternative amplifiée en une tension de ~igne constant. Cette ~:~
ten~ion de~odulée devient après filtrage, une ten3ion continue proportionnelle à l'amplitude de la t.ension alternative amplifiée, donc au courant traversant le ~hunt 2.
Le signal SP est fourni sur un fil F2 par un détecteur de polarité 4, qui ~omprend un 3~me i~wer~eur an~logique P3 commandé par le ~ignal d'horlo-ge ~H et dont le point commun est relié à la ~ortie de l'amplificateur opéra-tionnel A1 à travers un condensateur C20 ; un condensateur C'20 est branché
entre ..e~ deux contacts de l'inverseur analogique P3, et l'une de ses bornes e~t re1iée à la masse ; un second amplificatellr opérationnel A2 a son entrée po~itive reliée d'une part à la borne du oondensateur C'20 relié à la masse `~
par une résistance R9, et d'autre part à ~a scrtie par une ré3istance R10 ;
l'entrée négative de i'amplificateur opérationnel A2 est reliée d'une ,.
part à l'autre borne du oonden~ateur C'20 par une résistance R11, et d'autre ~, part à sa sortie par un condensateur C. L'inverseur analogique P3 trans~orme , la tensior. alternative de sortie de l'amplificateur opérationnel A1 en une ~ ~
tension oontinue dont le signe est le même que celui de la ten~ion d'entrée ; ~ s cette tens~on continue est transmiYe à l'ampliPicateur opérationnel A2 monté en hystérésis de tension et dont la.sortie délivre le signal SP repré-sentant le sens du courant I de charge ou de décharge de la batterie. ."~ -La tension continue amplifiée issue de l'inverseur analogique P2 est envoyée a l'entrée d'un converti~seur ten~ion-fréquence 5, qui sera décrit :
~ .
3o plu~ loin, et qui élabore un train,d'impulsions à une fréquen¢e P proportion~
- nelle à cette ten3ion continue,donc au courant I. Cette fréquence f constitue -:
la grandeur g évoquée dans la définition de l'invention. Le coePPicient ' ':
- 5 - .
.;
: , . ~, . . . . . . .
de proportionnalité a = I peut être détermlné par une commande appropriée du convertisseur 5, commande réalisée par un génerateur de ¢ourant 6. ~-Le générateur de oourant 6 comprend un amplificateur opérationnel A4 dont l'entrée positive est reliée à la masse (potentiel zéro~ et l'entrée néga-tive par l'intermédiaire d'une résistance R1, au point commun d'un inver~ .
seur analogique P4, et par l'intermediaire d'une résistance R12 au potentiel : ?
12 V. La sortie de l'amplificateur A4 est reliée à son entrée négative par une résistance R2 et à la sortie du générateur par une résistance R3. :
L'~l deY coatacts de l'inverseur P4 est au potentie1. zero et l'autre est relié au potentiel + 1~ Y par une chaîne de réi3iistances R4, R5 dont oneparkle R5 est en parallèle avec le trajet émetteur-collecteur d'un transiistor T1. .
L'inverseur P4 est commandé par le signal SP ~ourni par i'amplificateur ~ -A2. rl relie la résistance R1~ lorsque la batterie 1 est en décharge (SP = o!, à l~ ma~se, et lorsque la batterie est en charge (SP = 1), à la résistance R4.
~ar ailieurs un signal de polarisation A, acheminé par un fil F, est -appliqné-par l'intermédiaire d~une résistance R6 sur la base du tran~istor T1 ; -. ;`
oe ~ignal de polarisation est ronction d'une informati.on image de l'état de ¢harge de la batterie 1, ~ournie par un oircuit de comptage 7 représenté .
: ~ à la figure 1b, intégrant les impulsion3 émises par le convertisseur 5. . -ZO Lorsque l'in~ormation image indique un état de charge au moins égal à u~e ;~. ;;
~aleur prédéterminée, ie signal de polariqation A a la valeur i (-~ 12 V~
le transistor T1 est donc bloqué et le~ résistances R4 et R5 sont interposée . .. ::
en ~érie entre ~ 12 V et l'entrée de la porte P4, qui se trouve portée à .
un potentiel intermédiaire entre O et 12 V. Dans le cas contraire le signal de polarisation A a la valeur 0, le transistor T1 est saturé et court circuite la résistance R5. Le potentiel à l'entrée de l.'inverseur R4 est donc plus ,!i"~
élevé que précéde~ment. Ainsi le potentiel à la sortie de l'inverseur P4, donc à l'entrée négative de l'ampli~icateur A4 et par suite le courant oréé par le génér~teur de courant 6 peuvent prendre trois valeurs di~érentes .
selon le sers du courant I et l'état de charge de la batterie. On a ~ -lorsque la batterie est en décharge, ~ JO lorsque la batterie esten charge, son état de charge étant au moinis égal à la valeur de iseuil, .~ ' - 6 ~
, .... ................. .. ..... ... . . . ....
, . : .
.. . . ... . . . . . . .
,- , " , ~ ,, , . . .. . . . . . .
et ~ ~ ~2~ i1 lorsque la batterie e~t en charge, son état de charge étant inferieur.
Le convertisseur tension-fréquence 5 comprend un amplificateur :~
operationnel A5 dont 18S entrées posltive et négative reçoivent la tension amplifiée continue fournie par l'inverseur P2 du circuit 3, l'entrée positive étant reliée à la borne du condensateur C'1 reliée à la masse, l'entrée négati.ve étant reliée à l'autre borne dudit condensateur C'1 à travers une :~
résistance R13, et dont la sortie est reliée à la borne d'entrée e2 d'un circuit monostable K1 qui est ~I circuit ;.ntégré du type 555 ; la borne d'entrée e7 du circuit mono3table K1 est relié d'une part à une tension .,: ~ . , continue ~ 12 V par une résistance R14, et d'autre part à la masse à traver~
un eondensateur C3. Un condensateur C2 est branché entre l'entrée négative ,:~
,et la ~ortie ae l'ampli,Licateur op~irationnel A5. En parallèle avec les entrée~
de celui-ei sont branchés les oontacts d'un inverseur analogiquP P5, commandé .
par les impulsions à la fréyuence f fcurnie3 par la borne de 30rtie e3, .~
reliée à un ~il F1, du circuit monostable K1, et dont le point commun est ~ s, relié à la sortie du ganérateur de courant,6. Un s1gna1 en dents de scie est produit à la sortic de l'ampli~icateur A5 et transforme par le circuit : monostable K1 en un train d'impulsion~ rectangulaires~ la fréquence f de ee signal en dents de scie et de ce train d'impulsions étant proportionnelle .
a la tension d'entrée du convertisseur 5, don¢ au courant tra~ersant la : batterie 1, aveo un ooe~icient a ~ I~ inversement praportionnel au courant produit par le générateur de couranb 6.
Le train dlimpulsions à la fréquence ~ est envoyé par le ~il F1 ~,.,~ , au point commun d'un inverseur analogique P6 du circuit de oomptage logique ,~
7 représenté à la ~igure 1b. L'inverseur analogique P6 commandé par le signal :~
SP, fil F2, dirige les impulsions vers un premier diviseur de fréquence K2 à traver~ une résistance R17 lorqque la batterie est en déchargej et ~;.
ver~ un deuxième diviseur de ~réquence K3 à travers une résistance R18 lorsque ,;~
la batterie est en charge. Les diviseurq K2 et K3 sont de~ circuits intégrés du type 14 521. Ce~ diviseurs dir~sent par 21~ la fréquence appliquée à
leur entrée CP, o'est-à-dire que lorsque l'un d'eux reçoit le train d'impul- .
~ ~ . . . . . ....................... . . . . . .
- : ,, , ,:, , , : ."
:. ~ , : .- . .:~ :
34,~
sions à la fréquence f, il produit un signal de sortie rectangulaire de fréquence 2 1~f Les sorties Q18 de~ divlcieurs K2 et K3 sont reliées respec- ~-tivement par des condensateura C4 et C5 aux entrées d'une porte logique OU, L2, de telle 30rte que l'apparition d'un niveau 1 à la sortie de l'ur. :~
des diviseuri, correspondant à la production de 218 im~ulsions par le conver-tisseur 5, se traduit par l'apparition d'un niveau 1 fugitif à la sortie de la porte L2. ; le point commun au condensateur C4 et à l'entrée correspon~ .-dant.e de la porte OV L2 est relié à la masse par une résistance Rl9 ; le .
point commun au conden.~ateur C5 et à l'entrée correspondante de la porte .`.~ :
10 OU L2 est relié à la masse par une rési~tance R20. Ce niveau de sortie est `
transmis aux entrées CP de deux compteurs logiques K4 et K5 du type 14 516, la sortie Co ("carry out") du compteur K4 étant reliée à l'entrée Ci ("carry in") ..:
du compteur K5. Ce~ deux compteurs ainsi associé~i se comportent comme un seul compteur à 256 états logiques, états qu'on désignera dans la ~uite par un nombre binaire de huit chiffres, les quatre premiers représe.. tant .~
l'état du compteur K5 et les quatre derniers celui du compteur K4. . ~`.`
,~
Les entrées UD ("up/down") des deux compteurs reçoivent par~le .`~ .
fil F2 le ~ignal SP issu de l'amplificateur A2, de façon à compter les impul-sion3 qu'ils reçoivent positivement en charge et négativement en décharge.
L'état logique du circuit de comptage résu~te ainsi de l'intégration a3.gébrique ...
de la fréquenoe f, proportionnelle au courant I traversant la batterie 1, .`
et con~titue une information image de l'état de charge de cette batterie. ...
Les entrée~i P1 et P2 ("preset" 1 et 2) des compteurs K4 et K5 sont ..
au niveau O et leurs entrées P3.et P4 ("preset" 3 et 4) au niveau 1. Les . .~
bornes PE ("pre3et enable") des deux compteurs sont reliées à un contact ~ :
fixe J1a d'un interrupteur J1 à trois po~itions, et à une extrémité d'une résistance R15 dont l'autre extrémité est au niveau 0. Les bornes R ("reset") -~
des compteurs sont reliées à un autre contact fixe J1b de l'interrupteur .. J1, et à une extrémité d'une résistance R16 dont l'autre extrémité est.égale-ment au niveau 0. Le contact mobile J1c de l'interrupteur J1 est relié à
la cathode d'une diode D1 dont l'anode est au niveau 1.
Le décodage de l'état des compteurs est assuré dei la façon suivante. ~: :
~ ~.
- 8 - . .
..... . . . .
Une diode ~2 est branc~lée da~s le sens direct entre l'entrée CP du diviseur K2 et la borne Co ("carry out") du compteur K5. Les bornes Ql~ des compteurs K4 et K5, et Q3 du compteur K5 sont reliées aux trois entrées d'une porte .
logique ET, L3, qui délivre en sortie le signal de polarisation A, la so.tie ~-de la porte ET 1.3 étant raccordée au fil E et à l'entrée d'une porte logique ET, L4 j une autre entrée de la porte ET, L4 e.st reliée à la borne Q3 du compteur K4. La sortie de la porte ET L4 est reliée à une extrémité de la 's : ' . .
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bobire d'un relais J2 dont l'autre extrémité est au potentiel ~ 12 V, les csntact~ de ce relai3 étant insérés dans un circuit, non représenté, de charge rapide de la batterie 1. Une diode D3 est branchée dan3 le sen~ direct ~rtre l'entrée CP du diviseur K3 et la sortie d'un inverseur logique L5 ~
dont l'entrée est reliée à la sortie de la porte ET L4. ?
Le fonctionnement d'ensemble du dispositif sera décrit en considérant ~ue la batterie 1 est utilisée en secours, c'est-à-dire qu'elle est norma- ~ -lement maintenue à l'état chargé par un chargeur à partir d'une source qui : .
alimente par ailleurs une utillsacion, st à laquelle elle se substitue en ~ -10 cas de défaillance. Ce fonctionnement serait le même i la batterie était ~ -utilisée en tampon, avec une régulation appropriée du courant de charge.
. :. . . . . .
Or. suppose qu'à la mise en service du dispositif la batterie 1 est complètement charg~e. En établissant momentanément la liaison J1a-J1c par l'interrupteur J1, on donne au circuit de comptage l'état 11001100, qui constitue l'image de l'état de charge complète de la batterie. Les signaux ,.:
de sortie A et B des porte~ L3 et Ll! respectiverQent sont au nivea~ 1, et le slgnal B fourni par la porte L5 au niveau 0. La bobine du relaiq J2 n'est pas alimentée et ses contact3 sont ouverts, cle sorte que la batterie n'est ~;
pas traversée par un courant de ~harge rapide. Cependant, tant que la source :. ~
20 fonotionne normalement~ un courant de charge d'entretien est appliqué a ` -;
la batterie, produi~ant un signa1 SP de niveau 1 et l'inver~eur analogique P6 : : relie la sortie du convertisseur tension-fréquence 5 au divi~eur K3. Mais le~ impulsion3 produite3 par le convertisseur sont déviées par la diode D3 et ne sont pas prises en compte par le circuit de comptage. Ainsi le courant de charge d'entretien, qui n'a pas d'effet sur l'état de charge de la batterie, ~e modiPie pas non plus l'état des compteurs qui en est l'image.
Si la ~ource cesse d'être disponible et que la batterie 1 est appelée à débiter, le signal SP prend le niveau 0 et les impulsions du conver~
tisseur 5 à la Préquence f0 - aOI (aO étant déterminé par le courant j0) `
sont transmises au diviseur K2, puis, après division par 218, aux compteurs K4 et K5 qui les comptent négativement. L'état des oompteur3 décro~t dont d'une unité ¢haque fois que la batterie se déoharge de la quantité q0 = 2 .
o :~ :
. g _ ','',',;': ' ,' ' ' '' .-: ;;' ;, ' '' ': ' . , : , . .
.. . , , ~, ... .
~lS;~3 D~s que cet état change, c'est~à-dire passe à 11001011, le signal B pa~se au niveau 0 et le relais J2 se ferme. En revanche, tanS que cet état n'atteint pa~ 11000111, c'e~t-à-dire que la quantité déchargée re~te inférieure à 4q le signal A re3te au nlveau 1. Si la source de courant est rétablie à ce moment, le régime de charge rapide Aera appliqué à la batterie et le courant J produit par le générateur de courant 6 prendra la valeur i1~ entra~-nant a - a1~ aO. Le signal SP étant revenu au niveau 1, les impul3ion~ produite~
à la fréquence f1 = a1I seront transmi~e~ au dlviseur K3, puis après division aux compteur~ K4 et K5, dont l'état ~'élève d'une unité chaque fois ~ue la batterie est traversée par une quantité d'électricité q1 ' - . Si la batterie ~'e3t déchargée de NqO (N ~ 4), il faut donc pour revenir à ~ :~
l'état initial 11001100 lui fournir une quantité Nq1, soit un ~acteur de q1 aO .-.
recharge q - a = k1 ~
Si au contraire la quantité déchargée atteint ou dépasse llqO~ ~ i l'état du compteur passe au de3sou~ de 11001000 et le ~ignal A tombe au ~ ;
niveau O. Au rétablis~ement de la source, on a alor~ 2 et a = a2C a ~i la guantité déchargée e3t QO = NqO (N ~ 4), a reste égal à a2 jusqu'à
ce que l~état de3 compteurs revienne à 11001000, ce qui corre~pond à un accro$s~ement de N-4 unités obtenu par le passage d'une quantité d'éleotricité
.,Q
(N-4) q2 = (N-4) 2' . Le ~ignal A passant aIors à i, le3 quatre dernières a2 . ~:
unités de l'état de~ compteur~ sont ajoutées par une quantité d'électricité
4q1 _ 4. 2j O L0 ~acteur de recharge est alors : ~
(N-4) 218 + 4; 218 :
a2 a1 a 4 (aO a N. 2 aO
k = k2 ~ N (k2 - k1) a ec k2 ~ a2 ~ :
Si on désigne par ~ le rapport C , c'est-à-dire la profondeur de décharge relative entra~lnant le pas~age du coefficient a à la valeur a2, ~. ,' . `.
on obtient le~ relation~
(I) k - k~ pour QO~ bc C
(II) k = k CC C (k~ - k1) pour QO ~c C
o La demanderesQe a con3taté que pour une batterie d'accumulateurQ
~okel oadmium atanche.s à électrodes ~rittées Minces de 3a fabrication, uSiliséedanQ une gamme de températures de 5 à 30C environ, on obtient de~ résultat~
3b~tiqfaisant~ en adoptant le~ valeurs 3uivantes : ;
k1 ~ 1,05 k2 - 1,25 o~ - 2, 5 ~ ~ c'e~t-à-dire qO ~
oe qui veut dire que le facteur de recharge k eQt égal à k1, ~oit 1,05, pour une profondeur de déoharge in~érieure ou égale a 2,5 S de la capacité -`~
et oro~t de 1,05 à 1,245 lorsque la pro~ondeur de déoh~rge~oroit de 2,~5 ~-à 100~
La oourbe en tralt plein de la figure 3 montre la variation de k en onotion de la variable x - C ,~ qui repreaente la pro~ondeur de déchar~
Be en %.
Le~ calouls qui précèdent et la oourbe de la ~igure 3 30nt valable~
en;~moyenne,; mai~ un déoalage peut se produire pour une opération de~charge~
déterminée. En efret, la~méconnaissance de l'état du divi~eur K2 en début .:
de oharge et de décharge entra~ne une lndétermination ~ur l'état de charge m~
- de la batterie correspondant à un ohangement d'état déterminé~des oompteur~
Kl~ et R5. Cette indétermination est de~qO , ¢'e~t-à-dire 0,625 % de la capaoité.
::
;~ ~ Elle pourrait au be~oin etre réduite aveo un dispo3itl~ de oomptage plus f$n, ou en déoodant le~ états intermédiaires des divi~eur3. . ~`
:
On voit qu'aveo le~ valeurs numérique~ choisie3 ci-dessu3 la capacité
C de la batterie est égale à 160 qO, alors que le circuit de comptage e~t capable d'enreglstrer une quartité 204 qO de l'état 11001100 à l'état 00000000.
Le cirouit de oomptage po3~ède dono une "réserve de capaoité"
, :
' ' ~ ,' ~, , . . :, ~, , ~5;~13 de 204~ _ 3 27,5 %. . On e3t ain~i assuré que sl la batterie débite une quantité d'électricité ~upérieure à ~a capacité normale C (la capaoité
réelle peut en effet varier selon le~ condition3 de décharge), la quantité
supplémentaire sera mémorisée par le circuic de comptage. De même la réserve de comptage permet llinterchangeabilite dé batterie~ du même type dont la capaoité peut varier de l'une à l'autre.-Il convient de ~ouligner que la valeur d~ oc(ici 2,5 ~) n'estpas critique et qu'elle peut varier, pou~ un même type d'accumulateur, san3 qu'on perde le bénéfice de l'in~ention. La condition essentielle e~t d'appli~
quer des coefficient_ de recharge sensiblement différents pour des proPon-deur~ de décharge très faibles et pour de3 profondeur3 importantes (ici 1,05 et 1,25 ~nviron, respectivement).
Le décodage du 3ignal en sortie Co "carry out" du ¢ompteur K5, appliqùé à la cathode de la diode D2, et qui prend le niveau 0 lor~que le circuit de comptage 7 est dan~ l^état 00000000, sert a empecher que des impulsions de décharge pui3sent amener le compteur dan3 l'état 11111111. ~ -~
La liaison J1b-J1c de 19interrupteur J1 permet de rixer à 00000000 l'état du compteur lorsqu'on met le dispositir en servioe aveo une batterie complètement déchargée. On peut remarque- que ~i cet état 00000000 r'e~t pas l'image de l'état déchargé, la mi~e en service dan3 c~ condition~
~ .
aboutira à une surcharge de la batterie qui n'aura pa3 d'inoonvénients dan3 ;`;
la me~ure où elle e~t exceptionnelle. Ainsi dan~ llexemple numérique donné
pluq haut, la quantité d7électricité chargée sera 200 q2 ~usqu'à l'état 11001000, et 4q1 ensuite, 30it au total :
4q1 ~ 2ooq2 = (4k1 ~ 200k2)qO = (4 x 1,05 ~ 200 x 1,25)qO - 254,2qO = ~ C
~ 1,59 C.
Le niveau de potentiel ~ 12 V utilisé dan3 le dispositif e~t Pourni par un circuit régulé non représenté, lui-meme alimenté par la batterie 1. Une batterie auxiliaire 8 (figure 1b), formée par exemple de trois accu~
mulateur3 boutons nickel-cadmium de capacité 40 mAh, est chargée à partir de la ligne ~ 12 V à travers la diode D1 et une ré3istance R21.
: . . . . .
.... .
Sl la batterie 1 est momentanement débranohée, la batterie auxiliaire 8 assure, à traver3 une diode D4 en parallèle aveo la ré~istance R21, l~alimentation de~ compteurq K4 et K5, sous une tension réduite, néanmoins ~ufPisante pour permettre la conservation en mémoire de l'inPormation image de l'et~t de ;
charge de la batterie 1.
Le dispositif de la figure 2 comprend également un shunt 12, en qerie avec la batterie d'accumulateurs 11 a surveiller, la borne du shunt reliée à la polarité négative de la batterie étant à la masse, et dont la ten~ion .-attaque l'entréa d'un circuit d'ampliPica.tion à découpage 13. Dans ce dernier .:~, . .
~o l'amplificateur opérationnel A11 et le~ inverseurs analogiques P11 et P13 ;.~.
~o.uent re~pectivement les rôles de l'ampllPicateur A1 et des inverseurs ~.
P1 et P3 du circuit d'amplifi~ation 3 ds la flgure 1a. En revanohe l'inver~
.seur P2 et la porte L1 n'ont pa~ d'équivalent, et le signal SH (tel que defini à propos de la figure 1a~ appliqué à l'inverseur P13 est inversé ~`:
par un lnverseur logique Li1 avan~ d'âtre appllqué à l'inverseur P11, de ..
sorte que le circuit d'amplification 13 produit une seule tension de ~ortie Vs proportionnelle à la tension d'entrée Ve fournie par le shunt 12, et de ~igne cortraire. Par ailleurs le gain du circuit d'ampli~ication peut ~tre modifié par une cha;ne de ré~istances R31, R32, R33 branchée entre l'entrée négat1ve~de l'amplificateur et la mass~; un interrupteur analogique ~ -SW2 étant branche en parallèle avec la ré3i~tance R31, et un autre interrupteur analogique SW1 étant en parallèle avec l'ensemble de~ ré~istances R31~R32.
Une ré3istance R34 étant branchée entre la sortie et l'entree négative de l'ampliPicateur A11, le gain en tension e~t ~
Av ~ 1 ~ R34 lorsque SW1 est fermé
Av = 1 + ~ lorsque SW1 e~t ouvert et S~2 Permé
R32~R33 Av ~ R34 lorsque SW1 et SW2 sont ouverts . ~;
R31l-R32~R33 Le di~po~itlf comprend également un d6tecteur de polarité 14, sensible :-~
au signe de la tension Vs et a~is~ant ~ur l'interrupteur SW1 pour le ~ermer lorsque V~ est négative (batterie 1 en décharge) et l'ouvrir lorsque Vs . - 13 -.,. , ,.. , .. ". , ,. ,".. ,, . ~ .. , ~ ..... ... .. ... . .. .
~IL153~3 Le rendement de charge sera alor~ élevé.
Ces explications théorique9, satisfaisante~ pour l'esprit, sont donnees à titre d'hypothèse, et leur inexactitude éventuelle ne ~aurait entacher la valeur de l'invention, laquelle repo~e sur une con~tatation pratique, à savoir la dlfficulté de déterminer un coefficient de recharge adapté pour une batterie soumise à des profondeurs de décharge variable~.
L'invention a également pour objet un prooédé de suivi de l'état de charge d'un accumulateur, applicable au procédé de contrôle de recharge indiqué pluq haut~ et dans lequcl on module la valeur du coeffioient de 10 proportionnalité a, tel que déf~ni ci-dessus, adoptfje en charge de façon -à obtenir un coefficient moyen, sur une opération de recharge, qui 30it une fonction décroissante de la prcfondeur de décharge de l'accumulateur. -~
En effet. la moyenne am du coefficient a = ~ est le rapport ~Idt' le~ intégrale.q s'étendant sur la duré~ de la recharge. ~Idt est la quantité
d'électricité fournie à l'accumulateur, o'est-à-dire kQo. ~ gdt est la .
différenoe entre l~image de l'état chargé de l'accumulateur et l'image de son état après décharge de QO. Cette différeDce e~t égale en valeur absolue à l'lntégrale ~ gOdt enregistrée lors de la décharge, soit 5 gOdt = aOrIOdt-aOQ
.. .
Io étant le courant de décharge de l'accumulateur, et aO le coefficient -~
de proportionnalité e~. déoharge.
On a donc am = k Q ~ k k est inversement proportionnel à am, et en faisant varier am en fonction décroissante de QO on obtiendra pour k une fonction croissante de QO.
En particulier, on peut donner au coefficient a deux Yaleurs instantanées ~ ~;
a1 et a2 au cours de la oharge.
- L'invention sera mieux ¢omprise grâce aux exemples de réalisation ;
donn6s ci-après à titre illustratif et non limitatif, en regard du dessin annexé dan~ lequel :
- leq figures 1a et 1b constituent ensemble le schéma électrique d'un diYpositlf pour la mise en oeuvre de l'invention~
, " . , ~. .,,, ~ .. , ._ ,.. . .. .
.
. ' . , ~ ~
S.~3 - la figure 2 est un schéma électrique d'un autre dispositif ~elon l'lnvention~
- la figure 3 est un graphique représentant la variation du facteur de recharge en ~onction de la profondeur de dé¢harge, ~ournle par les dlsposi-tif~q des ~igures 1a, lb et 2. -On volt à la ~igure 1a que le courant I de cha.ge ou de décharge ;~
d'une batterie 1 traverse un shunt 2 branché en sérte avec oelle-¢i. La tension aux borneq du shunt e~t inJactée à l'entrée d'un circuit d'amplification -à découpage 3. Ce circuit comprend un premier inverseur analogique P1 commandé
par une horloge H, alimentée par la batter~e 1. L'horloge fournit à l'inver- -seur P1 un signal périodique rectangulalre SH de fréquence 1-kHz par exemple, constitué par un niveau de tension nulle pendant une première alternance et un niveau de ten~ion ~ 12 V pendant la seconde alternanoe, ces deux niveaux étant représenté~ dans la ~uite respectivement par les deux chiffre~ O et -1. Llinverqeur P1 ainsi commandé,~et ~elié par ses deux oonta¢ts aux bornes i ~;
du shunt Z, transforme la tension d'entrée en une tension périodi~ue dont l'amplitude de variation est égale à la valeur algébrique de la tension d'entrée.
Le circui~: d'amplificatlon à découpage 3 comprend également un ampli~icateur opérationnel A1 dont l'entr~e positive est reliée au point commun de I'inverseur analoglque P1, et dont l'entrée négative est reliée ., :
d'une part à la borne posltive du shunt 2, par une résistance R7, et d'autre part à la ~ortie de l'ampli~i¢ateur opérationnel par une résistan¢e R8. -L'ampllficateur opérationnsl A1 délivre en sortie une tension alternative amplifiée dont l'amplitude est proportionnelle à ladite ten3ion périodique, et en phase avec oelle-oi. La sortie de l'amplificateur opération-nel A1 est relié à traverq un ¢ondensateur C1 au point ¢ommun d'un second `~
lnverseur analogique P2 ¢ommandé par le signal d'horloge SH par l'intermédialre ~ ;
d'une porte logique OU exclusif L1 ; un condensateur C'1 est branché entre les deux contacts de l'inverseur analogique P2, et l'une de ses bornes est `~
reliée à la masse. ``~
La porte L1 recoit 3ur l'une de ses entrées le signal SH de l'horloge .. ..
- 4 - ~
...... . . . . . . . ............... . .
.,:.,, ~ . , . ,. . .. ~ .
34~3 et sur l'autre entrée un signal SP, dont on verra plus loin co~ment il e t élaboré, qui prend la valeur 1 lorsque la batterie 1 est en charge et la valeur 0 lorsqu'elle est en décharge. Le signal de sortie de la porte L1, qui est envoyé à l'inverseur P2, est donc identique au ~lgnal SH lor~que la batterie est en décharge et au signal SH lor3que la batterie est en charge, et l'inverseur P2 fonctionne en synchronisme aveo l'inver~eur P1 lor3 de la décharea et en opposition lors de la char~e, de telle sorte qu'il démodule la tension alternative amplifiée en une tension de ~igne constant. Cette ~:~
ten~ion de~odulée devient après filtrage, une ten3ion continue proportionnelle à l'amplitude de la t.ension alternative amplifiée, donc au courant traversant le ~hunt 2.
Le signal SP est fourni sur un fil F2 par un détecteur de polarité 4, qui ~omprend un 3~me i~wer~eur an~logique P3 commandé par le ~ignal d'horlo-ge ~H et dont le point commun est relié à la ~ortie de l'amplificateur opéra-tionnel A1 à travers un condensateur C20 ; un condensateur C'20 est branché
entre ..e~ deux contacts de l'inverseur analogique P3, et l'une de ses bornes e~t re1iée à la masse ; un second amplificatellr opérationnel A2 a son entrée po~itive reliée d'une part à la borne du oondensateur C'20 relié à la masse `~
par une résistance R9, et d'autre part à ~a scrtie par une ré3istance R10 ;
l'entrée négative de i'amplificateur opérationnel A2 est reliée d'une ,.
part à l'autre borne du oonden~ateur C'20 par une résistance R11, et d'autre ~, part à sa sortie par un condensateur C. L'inverseur analogique P3 trans~orme , la tensior. alternative de sortie de l'amplificateur opérationnel A1 en une ~ ~
tension oontinue dont le signe est le même que celui de la ten~ion d'entrée ; ~ s cette tens~on continue est transmiYe à l'ampliPicateur opérationnel A2 monté en hystérésis de tension et dont la.sortie délivre le signal SP repré-sentant le sens du courant I de charge ou de décharge de la batterie. ."~ -La tension continue amplifiée issue de l'inverseur analogique P2 est envoyée a l'entrée d'un converti~seur ten~ion-fréquence 5, qui sera décrit :
~ .
3o plu~ loin, et qui élabore un train,d'impulsions à une fréquen¢e P proportion~
- nelle à cette ten3ion continue,donc au courant I. Cette fréquence f constitue -:
la grandeur g évoquée dans la définition de l'invention. Le coePPicient ' ':
- 5 - .
.;
: , . ~, . . . . . . .
de proportionnalité a = I peut être détermlné par une commande appropriée du convertisseur 5, commande réalisée par un génerateur de ¢ourant 6. ~-Le générateur de oourant 6 comprend un amplificateur opérationnel A4 dont l'entrée positive est reliée à la masse (potentiel zéro~ et l'entrée néga-tive par l'intermédiaire d'une résistance R1, au point commun d'un inver~ .
seur analogique P4, et par l'intermediaire d'une résistance R12 au potentiel : ?
12 V. La sortie de l'amplificateur A4 est reliée à son entrée négative par une résistance R2 et à la sortie du générateur par une résistance R3. :
L'~l deY coatacts de l'inverseur P4 est au potentie1. zero et l'autre est relié au potentiel + 1~ Y par une chaîne de réi3iistances R4, R5 dont oneparkle R5 est en parallèle avec le trajet émetteur-collecteur d'un transiistor T1. .
L'inverseur P4 est commandé par le signal SP ~ourni par i'amplificateur ~ -A2. rl relie la résistance R1~ lorsque la batterie 1 est en décharge (SP = o!, à l~ ma~se, et lorsque la batterie est en charge (SP = 1), à la résistance R4.
~ar ailieurs un signal de polarisation A, acheminé par un fil F, est -appliqné-par l'intermédiaire d~une résistance R6 sur la base du tran~istor T1 ; -. ;`
oe ~ignal de polarisation est ronction d'une informati.on image de l'état de ¢harge de la batterie 1, ~ournie par un oircuit de comptage 7 représenté .
: ~ à la figure 1b, intégrant les impulsion3 émises par le convertisseur 5. . -ZO Lorsque l'in~ormation image indique un état de charge au moins égal à u~e ;~. ;;
~aleur prédéterminée, ie signal de polariqation A a la valeur i (-~ 12 V~
le transistor T1 est donc bloqué et le~ résistances R4 et R5 sont interposée . .. ::
en ~érie entre ~ 12 V et l'entrée de la porte P4, qui se trouve portée à .
un potentiel intermédiaire entre O et 12 V. Dans le cas contraire le signal de polarisation A a la valeur 0, le transistor T1 est saturé et court circuite la résistance R5. Le potentiel à l'entrée de l.'inverseur R4 est donc plus ,!i"~
élevé que précéde~ment. Ainsi le potentiel à la sortie de l'inverseur P4, donc à l'entrée négative de l'ampli~icateur A4 et par suite le courant oréé par le génér~teur de courant 6 peuvent prendre trois valeurs di~érentes .
selon le sers du courant I et l'état de charge de la batterie. On a ~ -lorsque la batterie est en décharge, ~ JO lorsque la batterie esten charge, son état de charge étant au moinis égal à la valeur de iseuil, .~ ' - 6 ~
, .... ................. .. ..... ... . . . ....
, . : .
.. . . ... . . . . . . .
,- , " , ~ ,, , . . .. . . . . . .
et ~ ~ ~2~ i1 lorsque la batterie e~t en charge, son état de charge étant inferieur.
Le convertisseur tension-fréquence 5 comprend un amplificateur :~
operationnel A5 dont 18S entrées posltive et négative reçoivent la tension amplifiée continue fournie par l'inverseur P2 du circuit 3, l'entrée positive étant reliée à la borne du condensateur C'1 reliée à la masse, l'entrée négati.ve étant reliée à l'autre borne dudit condensateur C'1 à travers une :~
résistance R13, et dont la sortie est reliée à la borne d'entrée e2 d'un circuit monostable K1 qui est ~I circuit ;.ntégré du type 555 ; la borne d'entrée e7 du circuit mono3table K1 est relié d'une part à une tension .,: ~ . , continue ~ 12 V par une résistance R14, et d'autre part à la masse à traver~
un eondensateur C3. Un condensateur C2 est branché entre l'entrée négative ,:~
,et la ~ortie ae l'ampli,Licateur op~irationnel A5. En parallèle avec les entrée~
de celui-ei sont branchés les oontacts d'un inverseur analogiquP P5, commandé .
par les impulsions à la fréyuence f fcurnie3 par la borne de 30rtie e3, .~
reliée à un ~il F1, du circuit monostable K1, et dont le point commun est ~ s, relié à la sortie du ganérateur de courant,6. Un s1gna1 en dents de scie est produit à la sortic de l'ampli~icateur A5 et transforme par le circuit : monostable K1 en un train d'impulsion~ rectangulaires~ la fréquence f de ee signal en dents de scie et de ce train d'impulsions étant proportionnelle .
a la tension d'entrée du convertisseur 5, don¢ au courant tra~ersant la : batterie 1, aveo un ooe~icient a ~ I~ inversement praportionnel au courant produit par le générateur de couranb 6.
Le train dlimpulsions à la fréquence ~ est envoyé par le ~il F1 ~,.,~ , au point commun d'un inverseur analogique P6 du circuit de oomptage logique ,~
7 représenté à la ~igure 1b. L'inverseur analogique P6 commandé par le signal :~
SP, fil F2, dirige les impulsions vers un premier diviseur de fréquence K2 à traver~ une résistance R17 lorqque la batterie est en déchargej et ~;.
ver~ un deuxième diviseur de ~réquence K3 à travers une résistance R18 lorsque ,;~
la batterie est en charge. Les diviseurq K2 et K3 sont de~ circuits intégrés du type 14 521. Ce~ diviseurs dir~sent par 21~ la fréquence appliquée à
leur entrée CP, o'est-à-dire que lorsque l'un d'eux reçoit le train d'impul- .
~ ~ . . . . . ....................... . . . . . .
- : ,, , ,:, , , : ."
:. ~ , : .- . .:~ :
34,~
sions à la fréquence f, il produit un signal de sortie rectangulaire de fréquence 2 1~f Les sorties Q18 de~ divlcieurs K2 et K3 sont reliées respec- ~-tivement par des condensateura C4 et C5 aux entrées d'une porte logique OU, L2, de telle 30rte que l'apparition d'un niveau 1 à la sortie de l'ur. :~
des diviseuri, correspondant à la production de 218 im~ulsions par le conver-tisseur 5, se traduit par l'apparition d'un niveau 1 fugitif à la sortie de la porte L2. ; le point commun au condensateur C4 et à l'entrée correspon~ .-dant.e de la porte OV L2 est relié à la masse par une résistance Rl9 ; le .
point commun au conden.~ateur C5 et à l'entrée correspondante de la porte .`.~ :
10 OU L2 est relié à la masse par une rési~tance R20. Ce niveau de sortie est `
transmis aux entrées CP de deux compteurs logiques K4 et K5 du type 14 516, la sortie Co ("carry out") du compteur K4 étant reliée à l'entrée Ci ("carry in") ..:
du compteur K5. Ce~ deux compteurs ainsi associé~i se comportent comme un seul compteur à 256 états logiques, états qu'on désignera dans la ~uite par un nombre binaire de huit chiffres, les quatre premiers représe.. tant .~
l'état du compteur K5 et les quatre derniers celui du compteur K4. . ~`.`
,~
Les entrées UD ("up/down") des deux compteurs reçoivent par~le .`~ .
fil F2 le ~ignal SP issu de l'amplificateur A2, de façon à compter les impul-sion3 qu'ils reçoivent positivement en charge et négativement en décharge.
L'état logique du circuit de comptage résu~te ainsi de l'intégration a3.gébrique ...
de la fréquenoe f, proportionnelle au courant I traversant la batterie 1, .`
et con~titue une information image de l'état de charge de cette batterie. ...
Les entrée~i P1 et P2 ("preset" 1 et 2) des compteurs K4 et K5 sont ..
au niveau O et leurs entrées P3.et P4 ("preset" 3 et 4) au niveau 1. Les . .~
bornes PE ("pre3et enable") des deux compteurs sont reliées à un contact ~ :
fixe J1a d'un interrupteur J1 à trois po~itions, et à une extrémité d'une résistance R15 dont l'autre extrémité est au niveau 0. Les bornes R ("reset") -~
des compteurs sont reliées à un autre contact fixe J1b de l'interrupteur .. J1, et à une extrémité d'une résistance R16 dont l'autre extrémité est.égale-ment au niveau 0. Le contact mobile J1c de l'interrupteur J1 est relié à
la cathode d'une diode D1 dont l'anode est au niveau 1.
Le décodage de l'état des compteurs est assuré dei la façon suivante. ~: :
~ ~.
- 8 - . .
..... . . . .
Une diode ~2 est branc~lée da~s le sens direct entre l'entrée CP du diviseur K2 et la borne Co ("carry out") du compteur K5. Les bornes Ql~ des compteurs K4 et K5, et Q3 du compteur K5 sont reliées aux trois entrées d'une porte .
logique ET, L3, qui délivre en sortie le signal de polarisation A, la so.tie ~-de la porte ET 1.3 étant raccordée au fil E et à l'entrée d'une porte logique ET, L4 j une autre entrée de la porte ET, L4 e.st reliée à la borne Q3 du compteur K4. La sortie de la porte ET L4 est reliée à une extrémité de la 's : ' . .
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bobire d'un relais J2 dont l'autre extrémité est au potentiel ~ 12 V, les csntact~ de ce relai3 étant insérés dans un circuit, non représenté, de charge rapide de la batterie 1. Une diode D3 est branchée dan3 le sen~ direct ~rtre l'entrée CP du diviseur K3 et la sortie d'un inverseur logique L5 ~
dont l'entrée est reliée à la sortie de la porte ET L4. ?
Le fonctionnement d'ensemble du dispositif sera décrit en considérant ~ue la batterie 1 est utilisée en secours, c'est-à-dire qu'elle est norma- ~ -lement maintenue à l'état chargé par un chargeur à partir d'une source qui : .
alimente par ailleurs une utillsacion, st à laquelle elle se substitue en ~ -10 cas de défaillance. Ce fonctionnement serait le même i la batterie était ~ -utilisée en tampon, avec une régulation appropriée du courant de charge.
. :. . . . . .
Or. suppose qu'à la mise en service du dispositif la batterie 1 est complètement charg~e. En établissant momentanément la liaison J1a-J1c par l'interrupteur J1, on donne au circuit de comptage l'état 11001100, qui constitue l'image de l'état de charge complète de la batterie. Les signaux ,.:
de sortie A et B des porte~ L3 et Ll! respectiverQent sont au nivea~ 1, et le slgnal B fourni par la porte L5 au niveau 0. La bobine du relaiq J2 n'est pas alimentée et ses contact3 sont ouverts, cle sorte que la batterie n'est ~;
pas traversée par un courant de ~harge rapide. Cependant, tant que la source :. ~
20 fonotionne normalement~ un courant de charge d'entretien est appliqué a ` -;
la batterie, produi~ant un signa1 SP de niveau 1 et l'inver~eur analogique P6 : : relie la sortie du convertisseur tension-fréquence 5 au divi~eur K3. Mais le~ impulsion3 produite3 par le convertisseur sont déviées par la diode D3 et ne sont pas prises en compte par le circuit de comptage. Ainsi le courant de charge d'entretien, qui n'a pas d'effet sur l'état de charge de la batterie, ~e modiPie pas non plus l'état des compteurs qui en est l'image.
Si la ~ource cesse d'être disponible et que la batterie 1 est appelée à débiter, le signal SP prend le niveau 0 et les impulsions du conver~
tisseur 5 à la Préquence f0 - aOI (aO étant déterminé par le courant j0) `
sont transmises au diviseur K2, puis, après division par 218, aux compteurs K4 et K5 qui les comptent négativement. L'état des oompteur3 décro~t dont d'une unité ¢haque fois que la batterie se déoharge de la quantité q0 = 2 .
o :~ :
. g _ ','',',;': ' ,' ' ' '' .-: ;;' ;, ' '' ': ' . , : , . .
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~lS;~3 D~s que cet état change, c'est~à-dire passe à 11001011, le signal B pa~se au niveau 0 et le relais J2 se ferme. En revanche, tanS que cet état n'atteint pa~ 11000111, c'e~t-à-dire que la quantité déchargée re~te inférieure à 4q le signal A re3te au nlveau 1. Si la source de courant est rétablie à ce moment, le régime de charge rapide Aera appliqué à la batterie et le courant J produit par le générateur de courant 6 prendra la valeur i1~ entra~-nant a - a1~ aO. Le signal SP étant revenu au niveau 1, les impul3ion~ produite~
à la fréquence f1 = a1I seront transmi~e~ au dlviseur K3, puis après division aux compteur~ K4 et K5, dont l'état ~'élève d'une unité chaque fois ~ue la batterie est traversée par une quantité d'électricité q1 ' - . Si la batterie ~'e3t déchargée de NqO (N ~ 4), il faut donc pour revenir à ~ :~
l'état initial 11001100 lui fournir une quantité Nq1, soit un ~acteur de q1 aO .-.
recharge q - a = k1 ~
Si au contraire la quantité déchargée atteint ou dépasse llqO~ ~ i l'état du compteur passe au de3sou~ de 11001000 et le ~ignal A tombe au ~ ;
niveau O. Au rétablis~ement de la source, on a alor~ 2 et a = a2C a ~i la guantité déchargée e3t QO = NqO (N ~ 4), a reste égal à a2 jusqu'à
ce que l~état de3 compteurs revienne à 11001000, ce qui corre~pond à un accro$s~ement de N-4 unités obtenu par le passage d'une quantité d'éleotricité
.,Q
(N-4) q2 = (N-4) 2' . Le ~ignal A passant aIors à i, le3 quatre dernières a2 . ~:
unités de l'état de~ compteur~ sont ajoutées par une quantité d'électricité
4q1 _ 4. 2j O L0 ~acteur de recharge est alors : ~
(N-4) 218 + 4; 218 :
a2 a1 a 4 (aO a N. 2 aO
k = k2 ~ N (k2 - k1) a ec k2 ~ a2 ~ :
Si on désigne par ~ le rapport C , c'est-à-dire la profondeur de décharge relative entra~lnant le pas~age du coefficient a à la valeur a2, ~. ,' . `.
on obtient le~ relation~
(I) k - k~ pour QO~ bc C
(II) k = k CC C (k~ - k1) pour QO ~c C
o La demanderesQe a con3taté que pour une batterie d'accumulateurQ
~okel oadmium atanche.s à électrodes ~rittées Minces de 3a fabrication, uSiliséedanQ une gamme de températures de 5 à 30C environ, on obtient de~ résultat~
3b~tiqfaisant~ en adoptant le~ valeurs 3uivantes : ;
k1 ~ 1,05 k2 - 1,25 o~ - 2, 5 ~ ~ c'e~t-à-dire qO ~
oe qui veut dire que le facteur de recharge k eQt égal à k1, ~oit 1,05, pour une profondeur de déoharge in~érieure ou égale a 2,5 S de la capacité -`~
et oro~t de 1,05 à 1,245 lorsque la pro~ondeur de déoh~rge~oroit de 2,~5 ~-à 100~
La oourbe en tralt plein de la figure 3 montre la variation de k en onotion de la variable x - C ,~ qui repreaente la pro~ondeur de déchar~
Be en %.
Le~ calouls qui précèdent et la oourbe de la ~igure 3 30nt valable~
en;~moyenne,; mai~ un déoalage peut se produire pour une opération de~charge~
déterminée. En efret, la~méconnaissance de l'état du divi~eur K2 en début .:
de oharge et de décharge entra~ne une lndétermination ~ur l'état de charge m~
- de la batterie correspondant à un ohangement d'état déterminé~des oompteur~
Kl~ et R5. Cette indétermination est de~qO , ¢'e~t-à-dire 0,625 % de la capaoité.
::
;~ ~ Elle pourrait au be~oin etre réduite aveo un dispo3itl~ de oomptage plus f$n, ou en déoodant le~ états intermédiaires des divi~eur3. . ~`
:
On voit qu'aveo le~ valeurs numérique~ choisie3 ci-dessu3 la capacité
C de la batterie est égale à 160 qO, alors que le circuit de comptage e~t capable d'enreglstrer une quartité 204 qO de l'état 11001100 à l'état 00000000.
Le cirouit de oomptage po3~ède dono une "réserve de capaoité"
, :
' ' ~ ,' ~, , . . :, ~, , ~5;~13 de 204~ _ 3 27,5 %. . On e3t ain~i assuré que sl la batterie débite une quantité d'électricité ~upérieure à ~a capacité normale C (la capaoité
réelle peut en effet varier selon le~ condition3 de décharge), la quantité
supplémentaire sera mémorisée par le circuic de comptage. De même la réserve de comptage permet llinterchangeabilite dé batterie~ du même type dont la capaoité peut varier de l'une à l'autre.-Il convient de ~ouligner que la valeur d~ oc(ici 2,5 ~) n'estpas critique et qu'elle peut varier, pou~ un même type d'accumulateur, san3 qu'on perde le bénéfice de l'in~ention. La condition essentielle e~t d'appli~
quer des coefficient_ de recharge sensiblement différents pour des proPon-deur~ de décharge très faibles et pour de3 profondeur3 importantes (ici 1,05 et 1,25 ~nviron, respectivement).
Le décodage du 3ignal en sortie Co "carry out" du ¢ompteur K5, appliqùé à la cathode de la diode D2, et qui prend le niveau 0 lor~que le circuit de comptage 7 est dan~ l^état 00000000, sert a empecher que des impulsions de décharge pui3sent amener le compteur dan3 l'état 11111111. ~ -~
La liaison J1b-J1c de 19interrupteur J1 permet de rixer à 00000000 l'état du compteur lorsqu'on met le dispositir en servioe aveo une batterie complètement déchargée. On peut remarque- que ~i cet état 00000000 r'e~t pas l'image de l'état déchargé, la mi~e en service dan3 c~ condition~
~ .
aboutira à une surcharge de la batterie qui n'aura pa3 d'inoonvénients dan3 ;`;
la me~ure où elle e~t exceptionnelle. Ainsi dan~ llexemple numérique donné
pluq haut, la quantité d7électricité chargée sera 200 q2 ~usqu'à l'état 11001000, et 4q1 ensuite, 30it au total :
4q1 ~ 2ooq2 = (4k1 ~ 200k2)qO = (4 x 1,05 ~ 200 x 1,25)qO - 254,2qO = ~ C
~ 1,59 C.
Le niveau de potentiel ~ 12 V utilisé dan3 le dispositif e~t Pourni par un circuit régulé non représenté, lui-meme alimenté par la batterie 1. Une batterie auxiliaire 8 (figure 1b), formée par exemple de trois accu~
mulateur3 boutons nickel-cadmium de capacité 40 mAh, est chargée à partir de la ligne ~ 12 V à travers la diode D1 et une ré3istance R21.
: . . . . .
.... .
Sl la batterie 1 est momentanement débranohée, la batterie auxiliaire 8 assure, à traver3 une diode D4 en parallèle aveo la ré~istance R21, l~alimentation de~ compteurq K4 et K5, sous une tension réduite, néanmoins ~ufPisante pour permettre la conservation en mémoire de l'inPormation image de l'et~t de ;
charge de la batterie 1.
Le dispositif de la figure 2 comprend également un shunt 12, en qerie avec la batterie d'accumulateurs 11 a surveiller, la borne du shunt reliée à la polarité négative de la batterie étant à la masse, et dont la ten~ion .-attaque l'entréa d'un circuit d'ampliPica.tion à découpage 13. Dans ce dernier .:~, . .
~o l'amplificateur opérationnel A11 et le~ inverseurs analogiques P11 et P13 ;.~.
~o.uent re~pectivement les rôles de l'ampllPicateur A1 et des inverseurs ~.
P1 et P3 du circuit d'amplifi~ation 3 ds la flgure 1a. En revanohe l'inver~
.seur P2 et la porte L1 n'ont pa~ d'équivalent, et le signal SH (tel que defini à propos de la figure 1a~ appliqué à l'inverseur P13 est inversé ~`:
par un lnverseur logique Li1 avan~ d'âtre appllqué à l'inverseur P11, de ..
sorte que le circuit d'amplification 13 produit une seule tension de ~ortie Vs proportionnelle à la tension d'entrée Ve fournie par le shunt 12, et de ~igne cortraire. Par ailleurs le gain du circuit d'ampli~ication peut ~tre modifié par une cha;ne de ré~istances R31, R32, R33 branchée entre l'entrée négat1ve~de l'amplificateur et la mass~; un interrupteur analogique ~ -SW2 étant branche en parallèle avec la ré3i~tance R31, et un autre interrupteur analogique SW1 étant en parallèle avec l'ensemble de~ ré~istances R31~R32.
Une ré3istance R34 étant branchée entre la sortie et l'entree négative de l'ampliPicateur A11, le gain en tension e~t ~
Av ~ 1 ~ R34 lorsque SW1 est fermé
Av = 1 + ~ lorsque SW1 e~t ouvert et S~2 Permé
R32~R33 Av ~ R34 lorsque SW1 et SW2 sont ouverts . ~;
R31l-R32~R33 Le di~po~itlf comprend également un d6tecteur de polarité 14, sensible :-~
au signe de la tension Vs et a~is~ant ~ur l'interrupteur SW1 pour le ~ermer lorsque V~ est négative (batterie 1 en décharge) et l'ouvrir lorsque Vs . - 13 -.,. , ,.. , .. ". , ,. ,".. ,, . ~ .. , ~ ..... ... .. ... . .. .
3~3 est poaitive (batterie en charge).Le d~te~teur de polarité 14 comprend un ampli~icateur opérationnel A12 dont l'entrée positive est reliée d'une part à la masse par une résistan¢e R35 et d'autre part à la sortie dudit ampliflcateur par une résistance R~6 ;
l'entrée négative est reliée d'une part à la sortie dudit amplificateur par un condensateur C 7, et d'autre part à la borne non reliée à la masse du condensateur C'21, branché entre les deux contacts de l'inver~eur P13, iden-tiouement à la figure 1al par une rési3tance R37. La sortie de l'ampli~ica~ ;
teur A12 e~t reliée par une résistance R38 d'une part à ure erltrée de commande --~
~o de l'interrupteur SW1, et d'autre part à la masse Dar une diode D5 en inverse, ~;
anode à la masse.
Un intégrateur 17 comprend un ampliricateur opérationnll A15 dont l'entrée positlve est reliée à la masse, et dont l'entrée négatlve est reliée d'une part à la tension + V par une rési~tance R39 et d'autre part à la rési~tance R37 et à la borne non à la masse du condenqateur C'21 par une résistance R40 ; l'entrée négative est également reiiée à l'entrée positive par une diode D6, anode à l'entrée négative. La sortie de l'amplificateur A15 e~t reliée à travers une résistanae R41, d'une part à son entrée r.égative par une cellule électrolytique CE, et d'autre part à l'é~etteur d'un transi~
tor T13, de type NPN. La base du transist~- T13 e~t reliée à la masse, et son collecteur est relié à une tenqion positive V par une rési~tance R42 ; l;`
un transistor T14, de type NPN, a 3a base reliée au colleoteur du ~tran~istor : T13, ~on émetteur rellé à la masse, et son collecteur relié à la tension positive V par la bobine d'un relais B11.
La tension Vs en sortie de l'amplificateur à découpage 13 est ~; ~
ap~iquée à l'entrée de l'amplificateur A15 de l'intégrateur 17 ; l'amplificateur ~ -A15 fait pa~ser dans la cellule electrolytique CE un courant i, proportionnel à la tension de sortie Vs, et dont le sens dépend du signe de cette tension.
Cette tension de sortie Vs étant elle même algébriquement proportionnelle au oourant I traversant la batterie 11, le courant i constitue la grandeur g définie plus haut, et son intégration par la cellule électrolytique OE
, ~ ~
conduit à une in~or~ation image de l'état de charge de la batterie. Lorsque - la cellule CE arrive à la limite de sa oapacit~ d'intéeration dans le sens ~ .
.: . . ~. , '. ;' . . .
1.~1.5;3~3;
-de la oharge de la batterie, elle produit un ~i~nal qui, par 1'intermédiairadea deux transistors T13 ek T14, interrompt le courant d'alimentation de la bobine du relais B11. On fait en 30rte que cet état de la cellule CE
~oit l'image de l'état de charge ¢omplète de la batterie 11, et on utili~e ~-la bobine du relai~ B11 pour commander la Permeture d'un circuit de oharge ~.
rapide de la batterie7 la charge rapide étant donc interrompue lorsque l'inPor~
mation image montre que la batterie est compl~tement ohargée.
La tension V~ est appliquee d'autre part à l'entrée d'un circuit inté-grateur auxiliaire 18. Celui-cl comprend un ampltficateur opérationne' A13 dont l'entrée positive e~t reliée à la masse, et l'entrée négative e~t reliée par une ré~istance R43 a la ~orne non à la masse du conden3ateur C'21 de l'amplificateur à découpage 13 ; un acoumulateur ~B, de petite capacité, a sa borne négative raccordée à 1'entrée négative de l'ampliPicateur A13 et ~a borne positive à la sortie dudit ampliflcateur A13 ; la~ortie de l'ampliPicateur A13 est reliée à un potentiel négati~ - V, à traver.~ le trajet émetteur- colle¢teur d'un transistor T12, de type pnp, et une ré3i -tance R44 ; la base du tran3istor T12 e~t reliée à la masse par une rési~tance R45 ; l'entrée négatlve de l'amplificateur A13 est reliée au collecteur du transi3tor T12 par une diode D11, cathode au collecteur. La sortie de l'amplificateur A13 e~t reliée par une résistance R46 à la ba~e d'un tran- .
~i~tor T11, de type npn dont l'émetteur est à la ma3~e et le oolIecteur est relié à la tension posit1ve ~ V par une ré~istanoe R47 ; la ba~e du ~. ;
transi tor T11 est reliée à la ma~e par une ré~i3tance R48~ Le collecteur du transi3tor T11 est rellée à une entrée de commande de l'interrupteur SW2 de l'amplificateur à découpage 13. La ~ortie de l'amplificateur A13 est reliée à l'entrée positive d'un smplificateur opérationnel A14 dont `
l'entrée négative est reliée d'une part à la tension po~itive ~ V par une :
rési3tanoe R49 et d'autre part à la borne du shunt non reliée à la masse par une résistance R50 et une diode D13 er. série, cathode de la diode reliée au shunt ; une diode D12 en sens dire¢t et une résistance R51 sont branchées ~ ;~
en 3érie entre la qortie de l'ampliPicateur A14 et l'entree négative de l'amplificateur A13, tandi3 que la sortie de l'amplificateur A14~et son ."i : , entrée négative ~ont reliées par une résistarce R52 et un condensateur C6 . . .
1.5~3 en qerie.
L'action de l'amplificateur A13 est ~emblable à oelle de l'ampli-~icateur A15 : il fait pa~ser dan~ l'accumulateur VB un courant i' qui peut être différent ou non du courant l, dans la cellule électrolytigue CE mais qui lui est ~trictement proportionnel, pui~que i et i' sont toua deux propor~
tionnel~ à la tension ~s, avec de3 coefficients de proportionnalité invariables. ~ ;
L'accumulateur VB con~titue ainsi un intégrateur auxiliaire qui intègre le courant i' algébriquement proportionnel au courant I. Cependant la capacité
d'intégration de cet intégrateur, c'e~t-à-dire en l'occurence la capacité
c' de l'accumulateur VB, est choisie de telle façon qu'elle corresponde à une fraction seulement de la capacité C de la batterie 1 " autrement dit ~ue le rapport C soit inférieur au coefficient de proportionnalité a' =
On suppose au départ la batterie 11 en charge d'entretien et l'accu- i ;
mulateur VB complètement déchargé, ainsi que la cellule CE. Celle-ci produit ~n signa' de sortie et le régime de charge rapi~e de la batterie 11 est interrcrlpu. La tension de lfaccumulateur VB e~t maintenue a 0,7 V environ `
par le transistor T12. Si la qource cesse de t~onctionner et que la batterie 11 débite, une tension Vs négativa est produite par l~étage d'amplification 13, et le détecteur de polarité 14 provoque la fermeture de l'interrupteur ~- .
SW1. Le gain en tension de l'amplificateur à découpage 13 est alor~
AYO - 1 ~ R33~ ce qui 3e traduit par un coefficient de proportionnalité ;
aO entre le courant de charge io de CE et le courant de décharge Io de la . ~
batterie, et un coefficient a'O entre le courant de charge i'o de VB et Io~ Si la quantité d'électricité prélevée sur la batterie est ~ufrisante `
pour que VB se charge complètement, sa tension de fin de oharge est détectée par 1'amplificateur A14 qui compare le potentiel qe sa borne positive à
¢elui du point commun entre les résistance~ ~49 et R50. Cette dernière rési~- -tance, la diode D13 et le shunt 12lconstituent en effet une référence de .~ .
tension dans laquelle la diode assure la compensation en température et 3~ le ~hunt la compensation en courant. Le coura~t ilo est alor~ réparti entre la résistance R51 et l'accumulateur VB de façon à maintenir simplement l'état chargé de celui-ci. Cependant la cellule CE est chargée par le courant io ., , .,"
- .
,... : , ., . - ' ' ', : ~ ., ~115;3~3 pendant toute la durée de la décharee de la batt~rie 11, et enregistre une information image de l'état de charge de celle-ci.
Lors de la reoharge de cette dernière, une tenslon Vs positive appara~t à la sortie de l'ampliflcateur à découpage 13, qui se tradu~t par un courant i1 de décharge de ia oellule CE et un courart i'1 de décharge de l'accumulateur VB. Le déte¢teur dG polarité 14 ouvre l'interrupteur -~
SW1. Pendant la décharge de l'accumulateur YB sa tension malntient le tran-sistor T11 conducteur et l'interrupteur SW2 fermé. Le gain de l'amplificateur est alors Av1= l+~32R34R33 ~Av~, d'où les valeur de a et a', a1 C aO et a'1 ~ a'O.
Lorsque la tension de VB tombe en fln de décharge, T11 se bloque et SW2 -s'ouvre. On a alors Av2 = l~ R3-1 + R32 + R33 C Av1, et la charge de la battcrie et la déoharge de CE se poursuivent aveo un ooefficient a2 < a1.
Sohématiquement on peut dire que ~i la quantité d'électricité ~;
QO débitée par la batterie ne dépasse pas la quantité ~ C correspondant à la charge complète de l'accumulateur VB, la durée de déoharge de oelui- ;
ci coIncide avec celle de la oellule CE, et i:L ~era appliqué à la batterie un ~a¢teur de recharge uniforme k1 ~ a ; dans le cas contraire, la décharge de l'acoumulateur VB sera plus courte que Gelle de la oellule CB,~e~ le ~acteur de rechar~e k ~era compris entre k1 et k2 = a > k1- et d'autant plu~ ~ort que la profondeur de décharge de la batterie e~t importante.
D'une façon plu9 rigoureuse, ~i on oon~idère que le rerdement ~
de charge de l'aooumulateur VB est inférieur à 1 alors que celui de la cellule ~ -CE est sensiblement égal à 1, on constate que la durée de décharge de l'accumu-lateur VB est inférieure à celle de la cellule CE même lorsqu'il n'est pas oomplètement chargé. On peut alors établir les formules suivantes ~III) k - k2 (k2 - kl) f = k1 ~ (k2 ~ k1) (1 - f ) pour QO ~ ~ C , et (IV) k = k2 ~ (k2 ~ k1)f ~ Q
pour QO ~ ~ C, P étant le rendement de oharge de l'accumulateur VB, qui est le rendement de oharge complète dans la formule (IV) et un rendement ' ,, . . ~ - . ~ . , , . . . . , . , : ., de charge partielle, fonction décroissante de QO, dans la ~ormule (III).
La formule (IV) est semblable à la formule (II) relative au dispo-~itif précédemment décrit, en remplaçant oc par f ~ . On retrouvera donc la même courbe en choissant ~ tel que ~ P _ 2~ 5 ~, k1 et k2 restant respec-tivement égaux à 1,05 et 1,25. La ~igure 3 donne la courbe complète de varia-tion de k, en supposant que ~ varie de 1 à 0,8 lorsque QO varie de O à
C, ce qui conduit à ~ = 3,125 Z. La partie de la oourbe corre~pondant à l'équation III est en trait interrompu.
En remplaçant 1'accumulate~r V~ par une seconde cellule électrochimi-que, on retrouverait leq équatlons (I) et (II).
Ainqi danq le~ deux réalisations qui viennent d'être décrites,on utilise succe~sivement deux valel1rs a1 et a2 du coefficient a afin d'obtenir -. ' . : -un coefficient moyen et un ~acteur de recharge k fonction de la prorondeur de décharge de la batterie. La courbe de variation de k est à peu près la même dans les deux CaQ~ et convient pour leq accumulateurs nickel-cadmium fabriqués par la demandere3se ( les ~aleurs de k1 et k2 pouvant êtPe adaptées aux diPférents type~ d'accumulateurq). Il Aerait posqible, en cas de beQoin, de changer la rOrme de oette courbe en ut~li3ant ~lus de deux coefficients instantané~. Une au're fagon de moduler le facteur de recharge, selon l'in- -20 vention, ~erait d'adopter un ooef~icient de proportionnalité a uniPorme ~ ;
~:, ., pendant toute la recharge, mais dont la valeur dépendrait de la profondeur de décharge, c'est-à-dire de l'information image de l'état de charge telle qu'elle apparalt en début de recharge. Toutes ces variantes peuvent être réalisée~ ~aoilement, lorsque l'inPormation image est constituée par l'état d'un ¢ircuit de comptage logique, en décodant les états appropriés. ~-D'autres ohangements peuvent être apportés aux dispositifs décrits ~;
san~ sortir du aadre de l'invention. Ainsi les coe~ficients de proportionna-lité a peuvent etre modulés en outre en fonction de la température, pour ~?~
tenir compte de la variation du rendement de charge de la batterie à des températures extrêmes. Par exemple, dans le cirouit de la figure 1a, une sonde de température en contact thermique aveo la batterie peut être reliée à la résistance R4 de façon à agir concurremment avec le signal A sur le potentiel d'entrée de l'inver~eur ana~ogique P4. Par ailleurs, on p~ut prévoir - 18 _ ~315.3f~
des moyen~ pour produire une grandeur g non nulle, en l'ab~n¢e de courant traver~ant la batterle, pour repre~enter l'autodécharge de oelle-ci. Ceoi peut être réalisé, toujours dans le circuit de la figure 1a, en polarisant pos~tivement, à travers une résistance élevse, l'entrée negative de l'ampli-~icateur A5. Cette polarisation, trop faible pour avolr un effet lorsqu'une tension est ampli~iée par l'amplificateur à découpage 3, détermine dans le cas contraire la production d'impulsions à très ~aible fréquence par le convertisseur 5, qui sont comptées négativement9 le signal SP étant à
0 lorsqu'aucune tension n'est détectée par le détecteur de polarité 4. Ainsi l'information image tient compte de l'autodécharge de la batterie en l'absence de courant.
L'étage d'amplification à découpage utilisé danq las deux disposi-tif~ peut être remplaoe par tout autre circuit amplificateur, de même que tous moyens peuvent être utili~é~ pour élaborer une grandeur g proportionnelle ~ ~;
au courant I, cette grandeur g pouvant être autre qu'une fréquence ou un courant. Les circults intégrés, qui ~ont de. compo~ants disponible~ dan~
le commerce, peuvent être remplacés par deQ composants équiralents et leurs ~ ~
a~so¢iatlon~ par de~ ~.ssociations ou des compo~ants équivalents ou partielle- ~ -ment equivalents pG~lr ne remplir que le8 fonotions essentielles de~ disposi~
2a ti~s décrit~. La batterie peut etre reohargée par un ohargeur de type quel-oonque, pouvant a~surer un régime de charge rapide, ou un régime de oharge permanente, ou alternativement des régimes de charge rapide et d'entretien.
Il est en effet bien entendu que lor~qu'on parle d'arrêter la oharge quand une batterie est complètement chargée, il peut ~'agir de supprimer tout courant de charge, ou bien de substituer à un régime de charge rapide un régime de charge d'entretien, ohoisi~de façon à maintenir la batterie à -~
l'état ohargé, ~ans entrainer les inoonvénient~ liés à la suroharge. Par allleurs, lorsqu'on a affaire à un ohargeur fournissant un régime de charge permanente, on accepte que la batterie soit surohargée en permanence et l'information repré~entant l'état de charge complète n'e~t par conséquent pas utilisée pour arrêter la charge. Dans ce caq le procédé de suivi de l'état de charge selon l'invention peut s'appliquer par exemple à l'indication -.
. . .
343 ~:
de l'état de oharge de la batterie, par lecture permanente de l'information image, ou à la signaliaation d'une pro~ondeur de décharge critique.
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l'entrée négative est reliée d'une part à la sortie dudit amplificateur par un condensateur C 7, et d'autre part à la borne non reliée à la masse du condensateur C'21, branché entre les deux contacts de l'inver~eur P13, iden-tiouement à la figure 1al par une rési3tance R37. La sortie de l'ampli~ica~ ;
teur A12 e~t reliée par une résistance R38 d'une part à ure erltrée de commande --~
~o de l'interrupteur SW1, et d'autre part à la masse Dar une diode D5 en inverse, ~;
anode à la masse.
Un intégrateur 17 comprend un ampliricateur opérationnll A15 dont l'entrée positlve est reliée à la masse, et dont l'entrée négatlve est reliée d'une part à la tension + V par une rési~tance R39 et d'autre part à la rési~tance R37 et à la borne non à la masse du condenqateur C'21 par une résistance R40 ; l'entrée négative est également reiiée à l'entrée positive par une diode D6, anode à l'entrée négative. La sortie de l'amplificateur A15 e~t reliée à travers une résistanae R41, d'une part à son entrée r.égative par une cellule électrolytique CE, et d'autre part à l'é~etteur d'un transi~
tor T13, de type NPN. La base du transist~- T13 e~t reliée à la masse, et son collecteur est relié à une tenqion positive V par une rési~tance R42 ; l;`
un transistor T14, de type NPN, a 3a base reliée au colleoteur du ~tran~istor : T13, ~on émetteur rellé à la masse, et son collecteur relié à la tension positive V par la bobine d'un relais B11.
La tension Vs en sortie de l'amplificateur à découpage 13 est ~; ~
ap~iquée à l'entrée de l'amplificateur A15 de l'intégrateur 17 ; l'amplificateur ~ -A15 fait pa~ser dans la cellule electrolytique CE un courant i, proportionnel à la tension de sortie Vs, et dont le sens dépend du signe de cette tension.
Cette tension de sortie Vs étant elle même algébriquement proportionnelle au oourant I traversant la batterie 11, le courant i constitue la grandeur g définie plus haut, et son intégration par la cellule électrolytique OE
, ~ ~
conduit à une in~or~ation image de l'état de charge de la batterie. Lorsque - la cellule CE arrive à la limite de sa oapacit~ d'intéeration dans le sens ~ .
.: . . ~. , '. ;' . . .
1.~1.5;3~3;
-de la oharge de la batterie, elle produit un ~i~nal qui, par 1'intermédiairadea deux transistors T13 ek T14, interrompt le courant d'alimentation de la bobine du relais B11. On fait en 30rte que cet état de la cellule CE
~oit l'image de l'état de charge ¢omplète de la batterie 11, et on utili~e ~-la bobine du relai~ B11 pour commander la Permeture d'un circuit de oharge ~.
rapide de la batterie7 la charge rapide étant donc interrompue lorsque l'inPor~
mation image montre que la batterie est compl~tement ohargée.
La tension V~ est appliquee d'autre part à l'entrée d'un circuit inté-grateur auxiliaire 18. Celui-cl comprend un ampltficateur opérationne' A13 dont l'entrée positive e~t reliée à la masse, et l'entrée négative e~t reliée par une ré~istance R43 a la ~orne non à la masse du conden3ateur C'21 de l'amplificateur à découpage 13 ; un acoumulateur ~B, de petite capacité, a sa borne négative raccordée à 1'entrée négative de l'ampliPicateur A13 et ~a borne positive à la sortie dudit ampliflcateur A13 ; la~ortie de l'ampliPicateur A13 est reliée à un potentiel négati~ - V, à traver.~ le trajet émetteur- colle¢teur d'un transistor T12, de type pnp, et une ré3i -tance R44 ; la base du tran3istor T12 e~t reliée à la masse par une rési~tance R45 ; l'entrée négatlve de l'amplificateur A13 est reliée au collecteur du transi3tor T12 par une diode D11, cathode au collecteur. La sortie de l'amplificateur A13 e~t reliée par une résistance R46 à la ba~e d'un tran- .
~i~tor T11, de type npn dont l'émetteur est à la ma3~e et le oolIecteur est relié à la tension posit1ve ~ V par une ré~istanoe R47 ; la ba~e du ~. ;
transi tor T11 est reliée à la ma~e par une ré~i3tance R48~ Le collecteur du transi3tor T11 est rellée à une entrée de commande de l'interrupteur SW2 de l'amplificateur à découpage 13. La ~ortie de l'amplificateur A13 est reliée à l'entrée positive d'un smplificateur opérationnel A14 dont `
l'entrée négative est reliée d'une part à la tension po~itive ~ V par une :
rési3tanoe R49 et d'autre part à la borne du shunt non reliée à la masse par une résistance R50 et une diode D13 er. série, cathode de la diode reliée au shunt ; une diode D12 en sens dire¢t et une résistance R51 sont branchées ~ ;~
en 3érie entre la qortie de l'ampliPicateur A14 et l'entree négative de l'amplificateur A13, tandi3 que la sortie de l'amplificateur A14~et son ."i : , entrée négative ~ont reliées par une résistarce R52 et un condensateur C6 . . .
1.5~3 en qerie.
L'action de l'amplificateur A13 est ~emblable à oelle de l'ampli-~icateur A15 : il fait pa~ser dan~ l'accumulateur VB un courant i' qui peut être différent ou non du courant l, dans la cellule électrolytigue CE mais qui lui est ~trictement proportionnel, pui~que i et i' sont toua deux propor~
tionnel~ à la tension ~s, avec de3 coefficients de proportionnalité invariables. ~ ;
L'accumulateur VB con~titue ainsi un intégrateur auxiliaire qui intègre le courant i' algébriquement proportionnel au courant I. Cependant la capacité
d'intégration de cet intégrateur, c'e~t-à-dire en l'occurence la capacité
c' de l'accumulateur VB, est choisie de telle façon qu'elle corresponde à une fraction seulement de la capacité C de la batterie 1 " autrement dit ~ue le rapport C soit inférieur au coefficient de proportionnalité a' =
On suppose au départ la batterie 11 en charge d'entretien et l'accu- i ;
mulateur VB complètement déchargé, ainsi que la cellule CE. Celle-ci produit ~n signa' de sortie et le régime de charge rapi~e de la batterie 11 est interrcrlpu. La tension de lfaccumulateur VB e~t maintenue a 0,7 V environ `
par le transistor T12. Si la qource cesse de t~onctionner et que la batterie 11 débite, une tension Vs négativa est produite par l~étage d'amplification 13, et le détecteur de polarité 14 provoque la fermeture de l'interrupteur ~- .
SW1. Le gain en tension de l'amplificateur à découpage 13 est alor~
AYO - 1 ~ R33~ ce qui 3e traduit par un coefficient de proportionnalité ;
aO entre le courant de charge io de CE et le courant de décharge Io de la . ~
batterie, et un coefficient a'O entre le courant de charge i'o de VB et Io~ Si la quantité d'électricité prélevée sur la batterie est ~ufrisante `
pour que VB se charge complètement, sa tension de fin de oharge est détectée par 1'amplificateur A14 qui compare le potentiel qe sa borne positive à
¢elui du point commun entre les résistance~ ~49 et R50. Cette dernière rési~- -tance, la diode D13 et le shunt 12lconstituent en effet une référence de .~ .
tension dans laquelle la diode assure la compensation en température et 3~ le ~hunt la compensation en courant. Le coura~t ilo est alor~ réparti entre la résistance R51 et l'accumulateur VB de façon à maintenir simplement l'état chargé de celui-ci. Cependant la cellule CE est chargée par le courant io ., , .,"
- .
,... : , ., . - ' ' ', : ~ ., ~115;3~3 pendant toute la durée de la décharee de la batt~rie 11, et enregistre une information image de l'état de charge de celle-ci.
Lors de la reoharge de cette dernière, une tenslon Vs positive appara~t à la sortie de l'ampliflcateur à découpage 13, qui se tradu~t par un courant i1 de décharge de ia oellule CE et un courart i'1 de décharge de l'accumulateur VB. Le déte¢teur dG polarité 14 ouvre l'interrupteur -~
SW1. Pendant la décharge de l'accumulateur YB sa tension malntient le tran-sistor T11 conducteur et l'interrupteur SW2 fermé. Le gain de l'amplificateur est alors Av1= l+~32R34R33 ~Av~, d'où les valeur de a et a', a1 C aO et a'1 ~ a'O.
Lorsque la tension de VB tombe en fln de décharge, T11 se bloque et SW2 -s'ouvre. On a alors Av2 = l~ R3-1 + R32 + R33 C Av1, et la charge de la battcrie et la déoharge de CE se poursuivent aveo un ooefficient a2 < a1.
Sohématiquement on peut dire que ~i la quantité d'électricité ~;
QO débitée par la batterie ne dépasse pas la quantité ~ C correspondant à la charge complète de l'accumulateur VB, la durée de déoharge de oelui- ;
ci coIncide avec celle de la oellule CE, et i:L ~era appliqué à la batterie un ~a¢teur de recharge uniforme k1 ~ a ; dans le cas contraire, la décharge de l'acoumulateur VB sera plus courte que Gelle de la oellule CB,~e~ le ~acteur de rechar~e k ~era compris entre k1 et k2 = a > k1- et d'autant plu~ ~ort que la profondeur de décharge de la batterie e~t importante.
D'une façon plu9 rigoureuse, ~i on oon~idère que le rerdement ~
de charge de l'aooumulateur VB est inférieur à 1 alors que celui de la cellule ~ -CE est sensiblement égal à 1, on constate que la durée de décharge de l'accumu-lateur VB est inférieure à celle de la cellule CE même lorsqu'il n'est pas oomplètement chargé. On peut alors établir les formules suivantes ~III) k - k2 (k2 - kl) f = k1 ~ (k2 ~ k1) (1 - f ) pour QO ~ ~ C , et (IV) k = k2 ~ (k2 ~ k1)f ~ Q
pour QO ~ ~ C, P étant le rendement de oharge de l'accumulateur VB, qui est le rendement de oharge complète dans la formule (IV) et un rendement ' ,, . . ~ - . ~ . , , . . . . , . , : ., de charge partielle, fonction décroissante de QO, dans la ~ormule (III).
La formule (IV) est semblable à la formule (II) relative au dispo-~itif précédemment décrit, en remplaçant oc par f ~ . On retrouvera donc la même courbe en choissant ~ tel que ~ P _ 2~ 5 ~, k1 et k2 restant respec-tivement égaux à 1,05 et 1,25. La ~igure 3 donne la courbe complète de varia-tion de k, en supposant que ~ varie de 1 à 0,8 lorsque QO varie de O à
C, ce qui conduit à ~ = 3,125 Z. La partie de la oourbe corre~pondant à l'équation III est en trait interrompu.
En remplaçant 1'accumulate~r V~ par une seconde cellule électrochimi-que, on retrouverait leq équatlons (I) et (II).
Ainqi danq le~ deux réalisations qui viennent d'être décrites,on utilise succe~sivement deux valel1rs a1 et a2 du coefficient a afin d'obtenir -. ' . : -un coefficient moyen et un ~acteur de recharge k fonction de la prorondeur de décharge de la batterie. La courbe de variation de k est à peu près la même dans les deux CaQ~ et convient pour leq accumulateurs nickel-cadmium fabriqués par la demandere3se ( les ~aleurs de k1 et k2 pouvant êtPe adaptées aux diPférents type~ d'accumulateurq). Il Aerait posqible, en cas de beQoin, de changer la rOrme de oette courbe en ut~li3ant ~lus de deux coefficients instantané~. Une au're fagon de moduler le facteur de recharge, selon l'in- -20 vention, ~erait d'adopter un ooef~icient de proportionnalité a uniPorme ~ ;
~:, ., pendant toute la recharge, mais dont la valeur dépendrait de la profondeur de décharge, c'est-à-dire de l'information image de l'état de charge telle qu'elle apparalt en début de recharge. Toutes ces variantes peuvent être réalisée~ ~aoilement, lorsque l'inPormation image est constituée par l'état d'un ¢ircuit de comptage logique, en décodant les états appropriés. ~-D'autres ohangements peuvent être apportés aux dispositifs décrits ~;
san~ sortir du aadre de l'invention. Ainsi les coe~ficients de proportionna-lité a peuvent etre modulés en outre en fonction de la température, pour ~?~
tenir compte de la variation du rendement de charge de la batterie à des températures extrêmes. Par exemple, dans le cirouit de la figure 1a, une sonde de température en contact thermique aveo la batterie peut être reliée à la résistance R4 de façon à agir concurremment avec le signal A sur le potentiel d'entrée de l'inver~eur ana~ogique P4. Par ailleurs, on p~ut prévoir - 18 _ ~315.3f~
des moyen~ pour produire une grandeur g non nulle, en l'ab~n¢e de courant traver~ant la batterle, pour repre~enter l'autodécharge de oelle-ci. Ceoi peut être réalisé, toujours dans le circuit de la figure 1a, en polarisant pos~tivement, à travers une résistance élevse, l'entrée negative de l'ampli-~icateur A5. Cette polarisation, trop faible pour avolr un effet lorsqu'une tension est ampli~iée par l'amplificateur à découpage 3, détermine dans le cas contraire la production d'impulsions à très ~aible fréquence par le convertisseur 5, qui sont comptées négativement9 le signal SP étant à
0 lorsqu'aucune tension n'est détectée par le détecteur de polarité 4. Ainsi l'information image tient compte de l'autodécharge de la batterie en l'absence de courant.
L'étage d'amplification à découpage utilisé danq las deux disposi-tif~ peut être remplaoe par tout autre circuit amplificateur, de même que tous moyens peuvent être utili~é~ pour élaborer une grandeur g proportionnelle ~ ~;
au courant I, cette grandeur g pouvant être autre qu'une fréquence ou un courant. Les circults intégrés, qui ~ont de. compo~ants disponible~ dan~
le commerce, peuvent être remplacés par deQ composants équiralents et leurs ~ ~
a~so¢iatlon~ par de~ ~.ssociations ou des compo~ants équivalents ou partielle- ~ -ment equivalents pG~lr ne remplir que le8 fonotions essentielles de~ disposi~
2a ti~s décrit~. La batterie peut etre reohargée par un ohargeur de type quel-oonque, pouvant a~surer un régime de charge rapide, ou un régime de oharge permanente, ou alternativement des régimes de charge rapide et d'entretien.
Il est en effet bien entendu que lor~qu'on parle d'arrêter la oharge quand une batterie est complètement chargée, il peut ~'agir de supprimer tout courant de charge, ou bien de substituer à un régime de charge rapide un régime de charge d'entretien, ohoisi~de façon à maintenir la batterie à -~
l'état ohargé, ~ans entrainer les inoonvénient~ liés à la suroharge. Par allleurs, lorsqu'on a affaire à un ohargeur fournissant un régime de charge permanente, on accepte que la batterie soit surohargée en permanence et l'information repré~entant l'état de charge complète n'e~t par conséquent pas utilisée pour arrêter la charge. Dans ce caq le procédé de suivi de l'état de charge selon l'invention peut s'appliquer par exemple à l'indication -.
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de l'état de oharge de la batterie, par lecture permanente de l'information image, ou à la signaliaation d'une pro~ondeur de décharge critique.
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Claims (8)
1/ Procédé de contrôle de la recharge d'un accumulateur consistant à mesurer la quantité d'électricité qui lui est fournie et à arrêter la charge lorsque cette quantité atteint kQo, Qo étant la quantité d'électricité fournie par l'accumulateur en décharge et k étant un facteur de recharge supérieur à
1, caractérisé par le fait qu'on fait varier le facteur de recharge k en fonction croissante de la quantité d'électricité Qo fournie par l'accumula-teur en décharge.
2/ Procédé de suivi de l'état de charge d'un accumulateur, applicable au procédé de contrôle de recharge selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il consiste à élaborer une grandeur g proportionnelle au courant I de charge ou de décharge de l'accumulateur et à intégrer algébriquement ladite grandeur en une information qui est l'image de l'état de charge de l'accumulateur, en donnant au coefficient de proportionnalité a = g/I entre ladite grandeur et ledit courant des valeurs différentes en charge et en décharge, et en modulant en outre la valeur de a adoptée en charge de façon à obtenir un coefficient moyen sur une, opération de recharge fonction décrois-sante de la profondeur de décharge de l'accumulateur.
3/ Procédé selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le coefficient de proportionnalité a peut prendre deux valeurs instantanées a1 et a2 au cours de la charge.
4/ Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que lors de la recharge d'un accumulateur préalablement déchargé d'une quantité inférieure ou égale à une valeur limite .alpha. C, on donne au coefficient de proportionnalité
a la valeur a1 > a2, et que pour recharger la batterie lorsqu'elle est déchargée d'une quantité supérieure à .alpha.C, on donne au coefficient de proportionnalité
a la valeur a1 pendant une partie de la charge et la valeur a2 pendant le reste de la charge.
a la valeur a1 > a2, et que pour recharger la batterie lorsqu'elle est déchargée d'une quantité supérieure à .alpha.C, on donne au coefficient de proportionnalité
a la valeur a1 pendant une partie de la charge et la valeur a2 pendant le reste de la charge.
5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé
par le fait qu'on compare en permanence pendant la charge ladite information image à la valeur image de l'état de charge corres-pondant à la quantité déchargée .alpha.C, et qu'on applique le coef-ficient de proportionalité a1 ou a2 selon que la quantité
déchargée instantanée est inférieure ou supérieure à .alpha. C.
par le fait qu'on compare en permanence pendant la charge ladite information image à la valeur image de l'état de charge corres-pondant à la quantité déchargée .alpha.C, et qu'on applique le coef-ficient de proportionalité a1 ou a2 selon que la quantité
déchargée instantanée est inférieure ou supérieure à .alpha. C.
6. Procéd? selon la revendication 5, caractérisé par le fait qu'on utilise comme information image l'état d'un circuit de comptage logique et qu'on détecte cet état par un circuit de décodage logique.
7. Procédé selon l'une des revendications 3 ou 4, caractérisé par le fait qu'on utilise un intégrateur auxiliaire intégrant algébriquement une grandeur g' proportionnelle au courant I de charge ou de decharge, la capacité d'intégration de l'intégrateur auxiliaire étant limitée par rapport à la capacité de l'accumulateur, l'intégrateur auxiliaire délivrant un signal lorsque sa limite d'intégration est atteinte dans le sens de la charge de l'accumulateur, et qu'on donne un coefficient de proportionalité a la valeur a1 en l'absence de ce signal et la valeur a2 en présence de ce signal.
8. Procédé selon la revendication 3 ou 4, caractérisé par lé fait qu'on utilise un intégrateur auxiliaire intégrant algébriquement une grandeur g' proportionnelle au courant I de charge ou de décharge la capacité d'intégration de l'intégrateur auxiliaire étant limitée par rapport à la capacité
de l'accumulateur, l'intégrateur auxiliaire délivrant un signal lorsque sa limite d'intégration est atteinte dans le sens de la charge de l'accumulateur, et qu'on donne au coefficient de proportionalité a la valeur a1 en l'absence de ce signal et la valeur a2 en présence de ce signal ledit intégrateur auxiliaire étant un accumulateur auxiliaire de capacité petite par rapport à celle de l'accumulateur à surveiller ledit accumulateur auxiliaire étant charge lorqu'on décharge l'accumulateur à
surveiller et inversement, le signal utilisé étant alors la tension de fin de décharge de cet accumulateur auxiliaire.
de l'accumulateur, l'intégrateur auxiliaire délivrant un signal lorsque sa limite d'intégration est atteinte dans le sens de la charge de l'accumulateur, et qu'on donne au coefficient de proportionalité a la valeur a1 en l'absence de ce signal et la valeur a2 en présence de ce signal ledit intégrateur auxiliaire étant un accumulateur auxiliaire de capacité petite par rapport à celle de l'accumulateur à surveiller ledit accumulateur auxiliaire étant charge lorqu'on décharge l'accumulateur à
surveiller et inversement, le signal utilisé étant alors la tension de fin de décharge de cet accumulateur auxiliaire.
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Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2443686A1 (fr) * | 1978-12-07 | 1980-07-04 | Accumulateurs Fixes | Procede et dispositif de suivi de l'etat de charge d'un accumulateur |
| GB2147161B (en) * | 1980-06-28 | 1985-12-04 | Lucas Ind Plc | Battery charging system |
| DE3031931C2 (de) * | 1980-06-28 | 1984-09-20 | Lucas Industries Ltd., Birmingham, West Midlands | Verfahren zum Überwachen der Antriebsbatterie eines Elektrofahrzeuges |
| JPS57180333A (en) * | 1981-04-30 | 1982-11-06 | Shin Kobe Electric Machinery | Charger |
| US4575679A (en) * | 1983-05-10 | 1986-03-11 | General Electric Co. | Automatic load shed control for spacecraft power system |
| JPS6055829A (ja) * | 1983-09-02 | 1985-04-01 | ダイハツ工業株式会社 | 電気自動車の充電装置 |
| DE3573321D1 (en) * | 1984-06-30 | 1989-11-02 | Udo Kopmann | Device for controlling the charge state of rechargeable batteries |
| JP2581679B2 (ja) * | 1986-10-16 | 1997-02-12 | 三菱電機株式会社 | 蓄電池監視方法 |
| GB8625035D0 (en) * | 1986-10-18 | 1986-11-19 | Husky Computers Ltd | Battery charge state monitor |
| JPH0199439A (ja) * | 1987-10-09 | 1989-04-18 | Sharp Corp | 充放電制御装置 |
| US6377028B1 (en) | 1990-10-23 | 2002-04-23 | Texas Instruments Incorporated | System for charging monitoring batteries for a microprocessor based method |
| US5432429A (en) | 1990-10-23 | 1995-07-11 | Benchmarq Microelectronics, Inc. | System for charging/monitoring batteries for a microprocessor based system |
| US5410239A (en) * | 1992-04-03 | 1995-04-25 | Yang; Tai-Her | Battery charger with capacity monitor |
| US5357203A (en) * | 1992-07-08 | 1994-10-18 | Benchmarq Microelectronics, Inc. | Battery monitoring circuit for operating with high battery discharge rates |
| US5440221A (en) * | 1992-07-08 | 1995-08-08 | Benchmarg Microelectronics, Inc. | Method and apparatus for monitoring batttery capacity with charge control |
| US5284719A (en) * | 1992-07-08 | 1994-02-08 | Benchmarq Microelectronics, Inc. | Method and apparatus for monitoring battery capacity |
| US5581170A (en) * | 1994-12-12 | 1996-12-03 | Unitrode Corporation | Battery protector |
| US5652501A (en) * | 1994-12-12 | 1997-07-29 | Unitrode Corporation | Voltage sensor for detecting cell voltages |
| US5563004A (en) * | 1995-03-21 | 1996-10-08 | Aer Energy Resources, Inc. | Rechargeable metal-air electrochemical cell with hydrogen recombination and end-of-charge indicator |
| US6114833A (en) * | 1995-04-14 | 2000-09-05 | Lester Electrical Of Nebraska, Inc. | Monitoring and controlling system for battery and battery charger |
| US5646503A (en) * | 1995-10-04 | 1997-07-08 | Motorola, Inc. | Method for balancing power sources and structure therefor |
| DE19944737A1 (de) * | 1999-09-17 | 2001-03-29 | Siemens Ag | Verfahren zum Laden eines Akkumulators |
| US7196494B2 (en) * | 2003-10-17 | 2007-03-27 | Xantrex International | Method and apparatus for charging batteries in a system of batteries |
| DE102008023659A1 (de) * | 2008-05-15 | 2009-11-19 | Industrie Automation Energiesysteme Ag | Batterieladeverfahren |
| GB0913770D0 (en) * | 2009-08-06 | 2009-09-16 | Eh Europe Gmbh | A method and apparatus for charging a lead acid battery |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3417307A (en) * | 1966-02-14 | 1968-12-17 | Sonotone Corp | Battery charging and discharging control system |
| FR1600361A (fr) * | 1968-12-31 | 1970-07-20 | ||
| FR2135856A5 (fr) * | 1971-04-30 | 1972-12-22 | Accumulateurs Fixes | |
| GB1437025A (en) * | 1972-08-30 | 1976-05-26 | Deutsche Automobilgesellsch | Method and device for determining the state of charge of galvanic energy sources |
| FR2209107B1 (fr) * | 1972-12-06 | 1977-12-23 | Redresseurs Sta Benit | |
| US4012681A (en) * | 1975-01-03 | 1977-03-15 | Curtis Instruments, Inc. | Battery control system for battery operated vehicles |
| AT346429B (de) * | 1976-11-16 | 1978-11-10 | Jungfer Akkumulatoren | Elektrische anzeigevorrichtung fuer den ladezustand einer sekundaerbatterie |
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