FR2464587A1 - Procede de charge d'un accumulateur et chargeur pour la mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

PROCEDE DE CHARGE D'UN ACCUMULATEUR POUR FAUTEUILS ROULANTS EN PARTICULIER, AVEC UNE CHARGE INITIALE DE LA BATTERIE PENDANT LAQUELLE LE COURANT VARIE EN FONCTION DE LA RESISTANCE INTERNE VARIABLE, ET INTERRUPTION AUTOMATIQUE DE LA CHARGE. LA CHARGE INITIALE S'EFFECTUE PENDANT UN PREMIER INTERVALLE T, JUSQU'A CE QUE LA TENSION DE DEGAGEMENT GAZEUX ATTEINTE (ENVIRON 2,4VELEMENT D'UN ACCUMULATEUR AU PLOMB), PUIS UNE RECHARGE DE LA BATTERIE S'EFFECTUE PENDANT AU MOINS UN SECOND INTERVALLE T PREDETERMINE, MAIS AU MAXIMUM JUSQU'A LA FIN D'UN QUATRIEME INTERVALLE T.

Description

La présente invention concerne un procédé pour la charge d'un accumulateur, comportant plusieurs elements le cas échéant et destiné a des fauteuils roulants en particulier, avec une charge initiale de la batterie, pendant laquelle le courant varie en fonction de la résistance interne de la batterie, qui varie au cours de la charge, et cette derniere est interrompue automatiquement. L'invention concerne également un chargeur pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Des procédés complexes sont connus pour la charge d'accumulateurs, avec une correction électronique de la tension de charge en fonction de l'état de charge de la batterie, ce qui impose des chargeurs électriques extrêmement fiables, mais comprenant un appareillage important et par suite coûteux.

Des procédés selon le premier type cité sont en outre connus, tels que les procédés de charge fonctionnant selon la caractéristique de résistance de la batterie, c'est- -dire en fonction de la résistance interne de la batterie, variable pendant la charge. Dans ces procédés, la charge de la batterie est interrompue automatiquement au bout d'un temps prédéterminé.

Ce procédé connu présente l'inconvénient suivant : une batterie legerement déchargée est chargée trop longtemps et au-del de la tension de dégagement gazeux, jusqu'a la coupure automatique. Le temps prédéterminé de la coupure est en outre si court dans le cas d'une batterie a décharge profonde que cette derniere n'est pas char gée totalement. Ce procédé de charge connu, dont le temps de coupure est dimensionné pour des batteries a décharge moyenne , est défavorable pour la durée de vie et le fonctionnement des batteries a décharge profonde ou faible, et conduit a leur défaillance prémature.

Les chargeurs fonctionnant selon ce procédé donnu doivent en outre entre dimensionnés pour délivrer des courants intenses pendant la charge initiale de batteries a décharge profonde, ce qui augmente considérablement le prix de ces appareils. La charge d'une batterie faiblement déchargée pendant un temps prédéterminé conduit en outre â une utilisation peu économique et a un manque de rendement du chargeur, car ce dernier ne charge que légerement la batterie et au-del de la tension de dégagement gazeux, c'est-a-dire a 80 8 environ de la charge (des accumulateurs au plomb par exemple).

L'invention a pour objets un procédé et un chargeur permettant, sans correction électronique complexe de la tension et sans surcharge de la batterie, d'obtenir une charge suffisante de cette dernière, indépendamment de son état de décharge.

Selon une caractéristique essentielle de l'invention, la charge initiale s'effectue pendant un premier intervalle de temps, jusqu'a ce que la tension de dégagement gazeux soit atteinte (environ 2,4 V/élément d'un accumulateur au plomb); puis une recharge de la batterie s'effectue pendant au moins un second intervalle de temps prédéterminé, mais au maximum jusqu'a la fin d'un quatrisme intervalle de temps.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le chargeur comporte un compteur bidirectionnel, dont le contenu instantané est proportionnel au temps de charge ou au temps de recharge restant, ledit compteur, quand une tension inférieure est dépassée (par exemple 1,6 Vêlement d'un accumulateur au plomb), comptant jusqu'a ce qu'une tension supérieure soit atteinte, telle que la tension de dégagement gazeux (environ 2,4 Vêlement d'un accumulateur au plomb), puis décomptant a une fréquence fonction de la durée de comptage ou du nombre d'impulsions délivrées jusqu'a ce que la tension de dégagement gazeux soit atteinte; et deux comparateurs de tension décelant le dépassement de la tension inférieure et l'atteinte de la tension supérieure ou de dégagement gazeux de la batterie.

Selon l'invention, seule une charge initiale est ainsi effectuée jusqu'a ce que la tension de dégagement gazeux soit atteinte. Vient ensuite une recharge pendant un second intervalle de temps prédéter- miné dans tous les cas, de sorte que m8me des batteries faiblement déchargées subissent une recharge donnée. La charge est toutefois interrompue a la fin d'un quatrième intervalle de temps, compté partir du début de la charge initiale, quand la batterie est défectueuse et d'une part la tension de dégagement gazeux n'est pas atteinte pendant la charge initiale et d'autre part la durée de recharge est trop longue. Un troisieme intervalle de temps, pendant lequel la batterie est rechargée, suit toutefois généralement le second intervalle de recharge.Ce troisième intervalle de temps est dimensionné a environ la moitié du premier intervalle de charge initiale. Cette solution assure d'une part qu'unie recharge s'effectue une fois que la tension de dégagement gazeux est atteinte et d'autre part que l'état de décharge de la batterie intervient dans cette recharge par l'intermédiaire de la valeur du premier intervalle de charge initiale.

Ce cycle opératoire présente l'avantage d'éviter une surcharge d'une batterie faiblement dechargée et d'interdire pratiquement une charge insuffisante de batteries fortement déchargées.

Afin d'interdire une nouvelle décharge de la batterie a la fin de la recharge, une charge de maintien a tension constante est effectuee a la fin du troisième intervalle, tant que la batterie est reliée au chargeur.

Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, la charge initiale d'une batterie a décharge profonde est précédée d'une charge a courant limité (charge profonde), jusqu'a ce qu'une tension prédéterminée par élément de la batterie soit atteinte, ce qui évite une charge initiale par des courants trop intenses. Il en résulte également une simplification de la constitution du chargeur, qui ne doit plus ètre dimensionné pour des courants beaucoup trop intenses, indépendamment du fait que certains chargeurs selon l'art antre rieur ne sont pas a même de délivrer des courants aussi intenses.

Une consommation trop élevée sur le réseau provoque alors le fonctionnement de la protection du chargeur et la coupure de ce dernier.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris a l'aide de la description détaillée ci-dessous d'une forme de réalisation préférentielle et des dessins annexés sur lesquels la figure i représente le courant de charge en fonction du temps; -la figure 2 représente le contenu d'un compteur en fonction du temps; et la figure 3 représente le schéma synoptique du chargeur selon l'invention.

La figure i représente la variation temporelle du courant de charge par le procédé selon l'invention d'une batterie a décharge profonde. Cette batterie est chargée par un courant limité, pendant un intervalle de temps to, jusqu'a ce qu'une tension fixe de 1,6 V/ élément d'un accumulateur au plomb soit atteinte. La charge initiale de la batterie s'effectue ensuite pendant un premier intervalle de temps t11 en fonction de la résistance interne variable au cours de la charge, et jusqu'a la tension de dégagement gazeux, qui est par exemple de 2,4 V/élément d'un accumulateur au plomb. Le second et le troisieme intervalle de recharge font suite la charge initiale.

La recharge s'effectue d'abord pendant l'intervalle de temps t2 pre- déterminé, puis un second intervalle de recharge (t3), égal a environ la moitié de la durée variable de charge initiale, fonction de l'état de charge de la batterie. Vient ensuite une charge de maintien sous une tension constante, de 2,25 V/élément d'un accumulateur au plomb par exemple, avec un courant maximal limité simultanément 5-10 mA/Ah par exemple pour un accumulateur au plomb, pendant un intervalle de temps indéterminé, c'est- -dire tant que la batterie est reliée au chargeur.

L'intervalle (t2 + t3) est dimensionné, compte tenu de t1, de façon a produire une charge de la batterie d 90 % environ. Le second intervalle de temps est de 0,5 h environ.

Après le second intervalle (t2) de recharge, la batterie est rechargée pendant un troisième intervalle (t3) proportionnellement b la charge initiale (t1), dans un rapport de 2/1 par exemple.

La charge profonde pendant l'intervalle de temps to s'effectue toutefois avant la charge initiale uniquement quand la tension de la batterie b charger est inférieure a 1,6 V/élément d'un accumulateur au plomb par exemple.

La charge de la batterie est interrompue dans tous les cas après un quatrième intervalle de temps, compté a partir du début de la charge initiale. Cette coupure peut se produire dans le cas de la charge d'une batterie défectueuse, qui n'atteint pas une tension fixe (environ 2,4 V/élément d'un accumulateur au plomb) pendant le quatrieme intervalle de temps (t4).

Le cycle opératoire est utilement commandé a l'aide d'un compteur, qui compte des impulsions a fréquence déterminée pendant le premier intervalle de temps t1. Lorsque la tension de dégagement gazeux est atteinte, soit par exemple 2,4 V/élément d'un accumulateur au plomb, le compteur décompte a une fréquence sensiblement double, jusqu'a ce que son contenu s'annule. L'annulation du contenu produit une commutation de la recharge sur la charge de maintien. Les impulsions a compter sont par exemple délivrées à une fréquence de 1/mn ou 2/mn.

Lorsque la tension de dégagement gazeux, de par exemple 2,4 V/elément d'un accumulateur au plomb, n'est pas atteinte, le compteur ne décompte pas, mais continue a compter jusqu'a un contenu déterminé, qui produit la coupure de la charge.

Un compteur pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention est décrit ci-apres a l'aide de la figure 3.

Lors du branchement du chargeur et du raccordement de la batterie, la tension de cette derniere est comparée a une tension de référence interne (module 5). Le chargeur identifie une batterie à décharge profonde quand cette valeur est inférieure a une limite prédéterminée (par exemple de 1,6 V/6lément d'un accumulateur au plomb).

La batterie est par suite chargée par un courant limité (module 3) jusqu'a ce que (intervalle to) la tension aux bornes dépasse la valeur prédéterminée (par exemple de 1,6 V/élément d'un accumulateur au plomb).

Lorsque cette tension prédéterminée est atteinte a) le contenu d'un compteur bidirectionnel (module 4) est fixé à
une valeur préprogrammée (temps de recharge fixe t2) a b) une fréquence de par exemple 1 impulsion/mn est délivrée au
compteur bidirectionnel (module 2), c) le sens de "comptage" est branché et d) le courant de charge est branché pour un contenu du compteur > J' 1.

La batterie reliée se charge tant que le contenu du compteur n'est pas nul.

Lorsqu'une tension supérieure est atteinte, soit généralement la tension de dégagement gazeux de par exemple 2,4 V/élément d'un acculateur au plomb, le sens de "decomptage" est branché (modules 4 et 5) et une fréquence sensiblement double est appliquée au compteur, de sorte que son contenu est annulé en un temps moitié #2.

La phase de recharge (t2 + t3) prend fin quand le contenu du compteur s'annule.

La tension supérieure (de par exemple 2,4 V/élément d'un accumulateur au plomb) n'est souvent pas atteinte dans le cas de batteries défectueuses ou empoisonnées a l'antimoine, de sorte que le sens de "comptage" demeure branché. Au bout du temps t + n(t4), lorsque le contenu du compteur atteint une valeur maximale prédéterminée, il en résulte un arret de la délivrance d'impulsions au compteur et une coupure forcée de la charge.

Lorsque la tension supérieure est atteinte (par exemple 2,4 V/ élément d'un accumulateur au plomb) et le contenu du compteur est nul (phase de recharge t2 + t3 terminée), le chargeur identifie la batterie comme chargée et la soumet a une charge de maintien (tension constante délivrée par le module 3).

Le module 1 est constitué par un transformateur réseau avec un pont de redresseurs au sélénium en aval.

Le module 2 convertit la fréquence du réseau en impulsions rectangulaires.

Le diviseur en aval divise la fréquence du réseau pour délivrer trois fréquences différentes sur ses sorties a) 1 impulsion/mn b) 2 impulsions/mn c) 60 impulsions/mn.

Le module 3 comprend un circuit intégré, qui délivre la tension constante pour la charge de maintien et, après amplification du courant par un transistor de puissance, le courant limité pour la phase de charge profonde ta. Il comprend en outre un circuit d'-identification, qui supprime l'affichage par les diodes électroluminescentes en l'absence de batterie raccordée.

Le module 4 contient un compteur bidirectionnel, dont le contenu instantané est proportionnel au temps de charge ou au temps de recharge restant. Le compteur compte 1 impulsion/mn par exemple des qu'une tension inférieure est dépassée (par exemple 1,6 Vêlement d'un accumulateur au plomb), puis décompte a environ 2 impulsions/mn quand une tension supérieure est atteinte (par exemple 2,4 V/élément d'un accumulateur au plomb).

Le temps de recharge fixe t2 est programmé dans le compteur quand la tension inférieure est dépassée (par exemple 1,6 V/élément d'un accumulateur au plomb).

Lorsque la tension supérieure n'est pas atteinte (par exemple 2,4 V/élément d'un accumulateur au plomb), le compteur continue compter jusqu'a un contenu maximal fixe, puis produit une coupure forcée de la charge (circuit de sécurité).

Le module 5 contient deux comparateurs de tension, qui dece- lent le dépassement des tensions inférieure et supérieure de la batterie.

Le module 6 comprend une logique d'affichage et des diodes électroluminescentes, dont la signification est la suivante rouge, clignotement a 1 Hz = charge profonde ou t4 dépassé rouge, lumière stable 5 charge (t1) jaune, lumiere stable ; recharge (t2 + t3) vert, lumiere stable é charge de maintien absence d'affichage ê réseau non branché ou batterie non
reliée
Un module 7 déclenche, l'aide d'une diode de puissance, un disjoncteur secondaire dans le cas d'une polarite incorrecte de la batterie.

Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au procédé et aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement a titre d'exemples non limitatifs, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (12)

Revendications

1. Procédé de charge d'un accumulateur comportant plusieurs élé- ments le cas échéant et destiné a des fauteuils roulants en particulier, avec une charge initiale de la batterie, pendant laquelle le courant varie en fonction de la résistance interne de la batterie, qui varie au cours de la charge, et cette dernière est interrompue automatiquement, ledit procédé étant caractérisé en ce que la charge initiale s'effectue pendant un premier intervalle de temps (t1), jusqu'à ce que la tension de dégagement gazeux soit atteinte (environ 2,4 V/élément d'un accumulateur au plomb); puis une recharge de la batterie s'effectue, pendant au moins un second intervalle de temps (t2) prédéterminé, mais au maximum jusqu'a la fin d'un quatrième intervalle de temps (t4).

2. Procédé selon revendication 1, caractérisé en ce que l'intervalle de temps (t2 + t3) est dimensionné, compte tenu de t1, de façon a obtenir une charge de la batterie 90 4 environ.

3. Procédé selon une des revendications 1 et 2, caractérisé par un second intervalle de temps d'environ 0,5 h.

4. Procédé selon une quelconque des revendications 1 3, caractérisé en ce que le second intervalle (t2) de recharge de la batterie est suivi d'un troisieme intervalle (t3) de recharge proportionnellement a la charge initiale t1, dans un rapport de 2/1 par exemple.

5. Procédé selon une quelconque des revendications 1 4, caracté risé par une charge de maintien sous tension constante, effectuée & la fin du troisième intervalle de temps.

6. Procédé selon revendication 5, caractérisé par une limitation du courant maximal de la charge de maintien.

7. Procédé selon une-quelconque des revendications 1 a 6, caractérisé en ce que la charge initiale d'une batterie a décharge profonde est précédée d'une charge par un courant limité (charge profonde), jusqu'a ce qu'une tension prdéterminée par élément soit atteinte (to).

8. Procédé selon revendication 7, caractérisé en ce que la charge profonde ne s'effectue qu'au-dessous d'une tension fixe (par exemple de 1,6 V/élement d'un accumulateur au plomb).

9. Chargeur pour la mise en oeuvre du procédé selon une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé par a) un compteur bidirectionnel (module 4), dont le contenu instan

tané est proportionnel au temps de charge ou au temps de

recharge restant, ledit compteur, quand une tension inférieure

est dépassée (par exemple 1,6 V/élément d'un accumulateur au

plomb), comptant jusqu'a ce qu'une tension supérieure soit

atteinte, telle que la tension de dégagement gazeux (environ

2,4 Vêlement d'un accumulateur au plomb), puis décomptant à une

fréquence fonction de la durée de comptage ou du nombre d'impul

sions délivrées jusqu'a ce que la tension de dégagement gazeux

soit atteinte; et b) deux comparateurs de tension (module 5) décelant le dépassement

de la tension inférieure et l'atteinte de la tension supérieure

ou de dégagement gazeux de la batterie.

10. Chargeur selon revendication 9, caractérisé par un dispositif de sécurité qui interrompte la charge quand la tension supérieure ou de dégagement gazeux n'est pas atteinte, c'est-à-dire lors du comptage jusqu'à une valeur maximale fixe du contenu du compteur.

11. Chargeur selon une des revendications 9 et 10, caractérisé par un dispositif (module 3) délivrant une tension constante pour la charge de maintien.

12. Chargeur selon revendication 9, caractérisé en ce que la fréquence de décomptage est double de la fréquence de comptage, de sorte que le contenu du compteur s'annule en un temps moitié.