FR2714477A1

FR2714477A1 - Battery fault monitoring system for bank of linked batteries

Info

Publication number: FR2714477A1
Application number: FR9315955A
Authority: FR
Inventors: Dolis Vincent; Royanez Denis
Original assignee: Merlin Gerin SA
Current assignee: Merlin Gerin SA
Priority date: 1993-12-29
Filing date: 1993-12-29
Publication date: 1995-06-30
Anticipated expiration: 2013-12-29
Also published as: FR2714477B1

Abstract

The device includes a detector associated with each block of battery elements to be monitored. Each detector is supplied with power by the corresp. block, and measures the voltage on the terminals of the block (F4). This voltage is compared with a threshold value (F5). After a time interval (F6,F7) if the lowering of voltage lasts for a length of time greater than a set value (Ts), a fault signal is transmitted and memorised. A local fault signalling device is provided for each separate local block which is being monitored (F8).

Description

DISPOSmF DE DETECTION DE DEFAILLANCE D'AU MOINS UN BLOC D'EIMENTS D'UNE BAflRIE
L'invention concerne un dispositif de détection de défaillance d'au moins un bloc d'éléments d'une batterie, dispositif comportant pour chaque bloc des moyens de mesure pour mesurer la tension aux bornes du bloc, des moyens de comparaison connectés aux moyens de mesure pour comparer la tension mesurée à une tension de seuil prédéterminée, des moyens de détermination de défaut connectés aux moyens de comparaison et des moyens de signalisation de défaut connectés aux moyens de détermination de défaut.DEVICE FOR DETECTING FAILURE OF AT LEAST ONE BLOCK OF ELEMENTS FROM A BAflRIE
The invention relates to a device for detecting failure of at least one block of elements of a battery, device comprising for each block measuring means for measuring the voltage at the terminals of the block, comparison means connected to the means of measurement to compare the measured voltage with a predetermined threshold voltage, fault determination means connected to the comparison means and fault signaling means connected to the fault determination means.

Les batteries d'accumulateur sont constituées d'un certain nombre d'éléments connectés en série. ll est important, dans certaines applications, de détecter une défaillance de la batterie, et, pour en faciliter la maintenance, de pouvoir localiser le ou les blocs d'éléments en défaut.Accumulator batteries are made up of a number of elements connected in series. lt is important, in certain applications, to detect a fault in the battery, and, to facilitate maintenance, to be able to locate the block or blocks of faulty elements.

La plupart des systèmes de surveillance existants effectuent des tests de décharge périodiques des différents blocus. Ces tests sont complexes et s'effectuent généralement après déconnexion du bloc à tester, ce qui rend leur utilisation difficile, la batterie, ou du moins le bloc concerné étant indisponible pendant le test. n a également été proposé de réaliser une surveillance automatique de différents paramètres associés aux blocs d'éléments d'une batterie. Le document FR-A-2.635.589, par exemple, propose de surveiller simultanément la tension, la température, la densité et le niveau d'électrolyte de chaque bloc.Most of the existing surveillance systems carry out periodic discharge tests of the various blockades. These tests are complex and are generally carried out after disconnection of the block to be tested, which makes their use difficult, the battery, or at least the block concerned being unavailable during the test. It has also been proposed to carry out automatic monitoring of various parameters associated with the blocks of elements of a battery. The document FR-A-2,635,589, for example, proposes to simultaneously monitor the voltage, the temperature, the density and the electrolyte level of each block.

L'invention a pour but un dispositif de détection de défaillance simple, fiable et peu coûteux, permettant une surveillance automatique d'un bloc.The object of the invention is a simple, reliable and inexpensive failure detection device, allowing automatic monitoring of a block.

Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que les moyens de détermination de défaut comportent des moyens de temporisation, de manière à produire un signal de défaut lorsque la tension aux bornes du bloc est inférieure ou égale à la tension de seuil pendant une durée prédéterminée, et des moyens de mémorisation pour mémoriser le signal défaut.According to the invention, this object is achieved by the fact that the fault determination means include timing means, so as to produce a fault signal when the voltage across the terminals of the block is less than or equal to the threshold voltage during a predetermined duration, and storage means for storing the fault signal.

Ainsi, un défaut est signalé et mémorisé dès que la tension aux bornes d'un bloc reste inférieure à un seuil prédéterminé pendant une durée prédéterminée. La temporisation permet d'éliminer les signaux de défaut intempestifs qui seraient produits en son absence lorsque la tension diminue temporairement, par exemple lors du démarrage d'un moteur alimenté par la batterie.Thus, a fault is signaled and memorized as soon as the voltage across a block remains below a predetermined threshold for a predetermined duration. The time delay eliminates nuisance fault signals which would be produced in its absence when the voltage temporarily decreases, for example when starting a motor powered by the battery.

Selon un développement, le dispositif comporte un capteur associé à chaque bloc, chaque capteur comportant lesdits moyens de mesure, de comparaison, de temporisation et de mémorisation, et un circuit d'alimentation connecté aux bornes du bloc associé pour autoalimenter le capteur. L'autonomie de chaque capteur est un avantage non négligeable, permettant une standardisation des modules associés aux blocs.According to a development, the device comprises a sensor associated with each block, each sensor comprising said means of measurement, comparison, time delay and storage, and a supply circuit connected to the terminals of the associated block for self-supplying the sensor. The autonomy of each sensor is a significant advantage, allowing standardization of the modules associated with the blocks.

Selon un autre développement, chaque capteur comporte des moyens de signalisation locale, par exemple de type visuel. Cette caractéristique permet de faciliter la maintenance, un opérateur pouvant d'un seul coup d'oeil identifier le bloc en défaut parmi une pluralité de blocs.According to another development, each sensor includes local signaling means, for example of the visual type. This feature makes maintenance easier, an operator being able to identify the faulty block from a plurality of blocks at a glance.

Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte des moyens de surveillance à distance connectés aux capteurs. Chaque capteur comporte, de préférence, un contact s'ouvrant en présence d'un signal de défaut, les contacts d'une pluralité de capteurs étant connectés en série, entre des bornes de signalisation des moyens de surveillance à distance.According to a particular embodiment, the device comprises remote monitoring means connected to the sensors. Each sensor preferably comprises a contact opening in the presence of a fault signal, the contacts of a plurality of sensors being connected in series, between signaling terminals of the remote monitoring means.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs et représentés aux dessins annexés, dans lesquels:
La figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un dispositif de détection de défaillance d'un bloc d'éléments d'une batterie selon l'invention.Other advantages and characteristics will emerge more clearly from the description which follows of particular embodiments of the invention, given by way of nonlimiting examples and represented in the appended drawings, in which:
FIG. 1 represents a first embodiment of a device for detecting the failure of a block of elements of a battery according to the invention.

La figure 2 illustre un organigramme de fonctionnement du dispositif selon la figure 1.FIG. 2 illustrates an operating flow diagram of the device according to FIG. 1.

La figure 3 illustre un mode de réalisation d'un dispositif comportant une pluralité de capteurs associés chacun à un bloc d'éléments d'une batterie.FIG. 3 illustrates an embodiment of a device comprising a plurality of sensors each associated with a block of elements of a battery.

La figure 4 représente un second mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention.FIG. 4 represents a second embodiment of a device according to the invention.

La figure 5 représente les formes d'onde des signaux Al à A4, Q1 et Q2 du dispositif selon la figure 4.FIG. 5 represents the waveforms of the signals A1 to A4, Q1 and Q2 of the device according to FIG. 4.

La figure 6 représente un troisième mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention.FIG. 6 represents a third embodiment of a device according to the invention.

La figure 7 représente les formes d'onde des signaux H, Al, A5, A6, A7, Q3, Q4, Q5 et
Q6 du dispositif selon la figure 6.FIG. 7 represents the waveforms of the signals H, Al, A5, A6, A7, Q3, Q4, Q5 and
Q6 of the device according to FIG. 6.

La figure 8 représente un mode de réalisation particulier du circuit d'alimentation des dispositifs selon les figures 4 et 6.FIG. 8 represents a particular embodiment of the supply circuit of the devices according to FIGS. 4 and 6.

La figure 9 représente un mode de réalisation particulier du circuit d'alimentation des dispositifs selon les figures 4 et 6.FIG. 9 represents a particular embodiment of the supply circuit of the devices according to FIGS. 4 and 6.

La figure 10 illustre la tension aux bornes d'un bloc, les tensions aux bornes des diodes de signalisation locale et le signal de commande des dispositifs selon les figures 4 et 6.FIG. 10 illustrates the voltage at the terminals of a block, the voltages at the terminals of the local signaling diodes and the control signal of the devices according to FIGS. 4 and 6.

La figure 11 illustre un second mode de réalisation d'un dispositif comportant une pluralité de capteurs associés chacun à un bloc d'éléments d'une batterie.FIG. 11 illustrates a second embodiment of a device comprising a plurality of sensors each associated with a block of elements of a battery.

La figure 1 représente un premier mode de réalisation d'un capteur 1 associé à un bloc B1 d'éléments de batterie à surveiller. Le bloc 1 est un bloc à microprocesseur. ll comporte deux entrées El et E2 connectées aux bornes du bloc BI, de manière à appliquer la tension
Vb aux bornes du bloc B1 à l'entrée d'un circuit d'alimentation 2 et à l'entrée d'un microprocesseur 3. Le circuit d'alimentation 2 permet d'auto-alimenter le capteur à partir du bloc de batterie. n fournit une tension d'alimentation régulée Va aux divers éléments du capteur.FIG. 1 represents a first embodiment of a sensor 1 associated with a block B1 of battery cells to be monitored. Block 1 is a microprocessor block. It has two inputs El and E2 connected to the terminals of the block BI, so as to apply the voltage
Vb at the terminals of block B1 at the input of a power supply circuit 2 and at the input of a microprocessor 3. The power supply circuit 2 allows the sensor to be self-powered from the battery block. n provides a regulated supply voltage Va to the various elements of the sensor.

Le microprocesseur 3 produit, le cas échéant, sur une sortie 4 un signal de défaut qui est appliqué à l'entrée d'un circuit 5 de signalisation locale. Une information représentative d'un défaut peut être transmise à l'extérieur par l'intermédiaire d'un circuit d'interface 6.The microprocessor 3 produces, if necessary, on an output 4 a fault signal which is applied to the input of a local signaling circuit 5. Information representative of a fault can be transmitted to the outside via an interface circuit 6.

Sur la figure 1, le circuit d'interface 6 est connecté au circuit de signalisation locale 5. n pourrait être connecté directement à la sortie 4 du microprocesseur 3. Sur la figure 1, un circuit d'horloge 7 fournit au microprocesseur 3 un signal d'horloge H.In FIG. 1, the interface circuit 6 is connected to the local signaling circuit 5. n could be connected directly to the output 4 of the microprocessor 3. In FIG. 1, a clock circuit 7 provides the microprocessor 3 with a signal clock H.

Le fonctionnement du capteur de la figure 1 va être explicité plus en détail au moyen de l'organigramme de la figure 2.The operation of the sensor of FIG. 1 will be explained in more detail by means of the flow diagram of FIG. 2.

A la mise en marche ou à chaque remise à zéro du microprocesseur (en F1), par application d'un signal RAZ sur une entrée Rs de remise à zéro du microprocesseur, le microprocesseur effectue une initialisation de la signalisation (étape F2). L'initialisation peut consister à envoyer un signal représentatif du bon fonctionnement du bloc au circuit de signalisation locale 5 et, éventuellement, au circuit d'interface 6 ou en une remise à zéro de ces circuits.When the microprocessor is started up or at each reset to zero (in F1), by applying a reset signal to a reset input Rs of the microprocessor, the microprocessor performs initialization of the signaling (step F2). The initialization may consist in sending a signal representative of the proper functioning of the block to the local signaling circuit 5 and, possibly, to the interface circuit 6 or by resetting these circuits to zero.

A titre d'exemple non limitatif, le circuit de signalisation locale 5 peut comporter une diode électroluminescente verte, représentative du bon état du bloc, et une diode électroluminescente rouge, représentative d'un défaut. L'initialisation provoque alors l'éclairage de la diode verte et l'extinction de la diode rouge. By way of nonlimiting example, the local signaling circuit 5 can comprise a green light-emitting diode, representative of the good state of the block, and a red light-emitting diode, representative of a fault. Initialization then causes the green diode to light up and the red diode to go out.

Puis (étape F3) une grandeur t, représentative du temps, est remise à zéro. Ensuite (étape
F4) la tension Vb d'entrée du capteur est mesurée, puis (étape F5) comparée à une tension de seuil Vs prédéterminée. Si (sortie NON) la tension mesurée Vb est supérieure à la tension de seuil Vs, alors le microprocesseur reprend à l'étape F3. Par contre, si (sortie
OUI), la tension mesurée Vb est inférieure ou égale à la tension de seuil Vs, alors le microprocesseur réalise une fonction de temporisation. Dans une étape F6, la grandeur t est incrémentée d'une valeur dt prédéterminée. La nouvelle valeur de la grandeur t est ensuite comparée (étape F7) à une durée prédéterminée Ts. Si (sootie NON) t est inférieure à Ts, alors le microprocesseur reprend à l'étape F4. Par contre, si (sortie OUI) la nouvelle valeur de t est supérieure ou égale à Ts, alors le microprocesseur passe à une étape FS de signalisation d'un défaut. La durée dt correspond à l'intervalle de temps nécessaire entre deux mesures de Vb dans le cas où Vb est inférieur ou égal au seuil et t est inférieur à Ts, cet intervalle de temps étant fonction de la fréquence du signal d'horloge H. Dans le mode de réalisation de la figure 2, le microprocesseur se reboucle sur l'étape F8 jusqu'à une nouvelle mise en marche, ou remise à zéro, du microprocesseur qui le ramène au début de l'organigramme.Then (step F3) a quantity t, representative of time, is reset to zero. Then (step
F4) the sensor input voltage Vb is measured, then (step F5) compared to a predetermined threshold voltage Vs. If (output NO) the measured voltage Vb is greater than the threshold voltage Vs, then the microprocessor resumes in step F3. However, if (exit
YES), the measured voltage Vb is less than or equal to the threshold voltage Vs, then the microprocessor performs a timer function. In a step F6, the quantity t is incremented by a predetermined value dt. The new value of the quantity t is then compared (step F7) with a predetermined duration Ts. If (output NO) t is less than Ts, then the microprocessor resumes at step F4. On the other hand, if (YES output) the new value of t is greater than or equal to Ts, then the microprocessor proceeds to a step FS of signaling a fault. The duration dt corresponds to the time interval necessary between two measurements of Vb in the case where Vb is less than or equal to the threshold and t is less than Ts, this time interval being a function of the frequency of the clock signal H. In the embodiment of FIG. 2, the microprocessor loops back to step F8 until a new start-up, or reset to zero, of the microprocessor which brings it back to the start of the flowchart.

Ainsi, un défaut est signalé lorsque la tension Vb reste inférieure à la tension de seuil Vs pendant un temps supérieur à la durée Ts. Si la tension Vb redevient supérieure à la tension de seuil Vs avant la fin de la durée Ts, alors aucun défaut n'est signalé. Une telle baisse temporaire de la tension Vb, qui peut par exemple se produire lors du démarrage d'un moteur alimenté par la batterie comportant le bloc surveillé par le capteur, n'est pas interprétée comme un défaut du bloc.Thus, a fault is signaled when the voltage Vb remains below the threshold voltage Vs for a time greater than the duration Ts. If the voltage Vb becomes greater than the threshold voltage Vs before the end of the period Ts, then no fault is signaled. Such a temporary drop in voltage Vb, which can for example occur when starting a motor powered by the battery comprising the block monitored by the sensor, is not interpreted as a block fault.

Si le circuit de signalisation locale comporte des diodes verte et rouge, la signalisation d'un défaut s'effectue par extinction de la diode verte et éclairage de la diode rouge. Le dispositif de surveillance permet la mémorisation d'un défaut. Dans le mode de réalisation représenté à la figure 2, le rebouclage du programme sur l'étape FS jusqu'à une nouvelle mise en marche réalise cette mémorisation. Bien entendu, la mémorisation peut alternativement être effectuée par le circuit de signalisation locale lui-même lorsqu'il reçoit du microprocesseur un signal de défaut. Les moyens de mémorisation sont alors remis à zéro lors d'un remise en marche, soit directement par un signal RAZ appliqué à l'entrée Rs du microprocesseur, soit pendant l'étape d'initialisation F2, par un signal de sortie du microprocesseur.If the local signaling circuit includes green and red diodes, a fault is signaled by extinguishing the green diode and lighting the red diode. The monitoring device allows the memorization of a fault. In the embodiment shown in FIG. 2, the looping back of the program to step FS until a new start-up achieves this memorization. Of course, storage can alternatively be carried out by the local signaling circuit itself when it receives a fault signal from the microprocessor. The storage means are then reset to zero during restart, either directly by a reset signal applied to the input Rs of the microprocessor, or during the initialization step F2, by an output signal from the microprocessor.

Un circuit 8 de protection contre les surtensions est connecté à l'entrée du capteur de manière à protéger celuici, notamment en cas d'ouverture du bloc associé. En effet si, dans une batterie comportant plusieurs blocs connectés en série, l'un des blocs est ouvert, une tension inverse égale à la somme des tensions à vide des autres blocs est alors appliquée aux bornes du bloc ouvert.A circuit 8 for protection against overvoltages is connected to the input of the sensor so as to protect it, in particular in the event of opening of the associated block. Indeed if, in a battery comprising several blocks connected in series, one of the blocks is open, a reverse voltage equal to the sum of the no-load voltages of the other blocks is then applied to the terminals of the open block.

Dans le mode de réalisation selon les figures 1 et 2, un capteur est associé à chaque bloc d'une batterie. Le capteur est auto-alimenté par le bloc et comporte à la fois les moyens de mesure de la tension Vb, de comparaison de Vb à la tension de seuil Vs, les moyens de temporisation, de mémorisation, de signalisation locale et de transmission à l'extérieur d'un signal de défaut.In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a sensor is associated with each block of a battery. The sensor is self-powered by the block and includes both the means for measuring the voltage Vb, for comparing Vb with the threshold voltage Vs, the means for delaying, memorizing, local signaling and transmission to the outside of a fault signal.

Un dispositif de détection comportant une pluralité de capteurs 1 est représenté à la figure 3. Chaque capteur est connecté par ses entrées El et E2 à un bloc associé d'une batterie comportant une pluralité de blocs connectés en série, dont 4 blocs, B1, B2, B3 et B4 sont représentés sur la figure. Un circuit d'exploitation 9, éventuellement disposé à distance, est connecté à chacun des capteurs 1. Le circuit d'exploitation signale l'existence d'un défaut dès qu'il reçoit un signal de défaut de l'un des capteurs. Dans le mode de réalisation des figures 1 et 2, un opérateur alerté par le circuit d'exploitation vérifie alors la signalisation locale des différents blocs. n peut ainsi localiser rapidement le bloc en défaut et le remplacer. La maintenance de la batterie est alors très simple.A detection device comprising a plurality of sensors 1 is shown in FIG. 3. Each sensor is connected by its inputs El and E2 to an associated block of a battery comprising a plurality of blocks connected in series, including 4 blocks, B1, B2, B3 and B4 are shown in the figure. An operating circuit 9, possibly arranged remotely, is connected to each of the sensors 1. The operating circuit signals the existence of a fault as soon as it receives a fault signal from one of the sensors. In the embodiment of Figures 1 and 2, an operator alerted by the operating circuit then checks the local signaling of the different blocks. n can thus quickly locate the faulty block and replace it. Battery maintenance is then very simple.

A titre d'exemple non limitatif, pour un bloc de tension nominale 12V, la tension de seuil
Vs peut être de l'ordre de 9V et la durée Ts de l'ordre de la seconde, par exemple 1,5s. By way of nonlimiting example, for a nominal voltage block 12V, the threshold voltage
Vs can be of the order of 9V and the duration Ts of the order of a second, for example 1.5s.

Le capteur étant auto-alimenté, si la tension Vb du bloc descend au-dessous d'une tension minimale de fonctionnement Vm, par exemple de l'ordre de 3,5V, le circuit d'alimentation 2 n'est plus en mesure de fournir la tension d'alimentation Va nécessaire au capteur. En dessous de cette tension Vm, le capteur n'est plus alimenté et ne fournit plus de signalisation, ni localement, ni au circuit d'exploitation 9. Selon un mode de réalisation préférentiel, le circuit de signalisation locale comporte à la fois des moyens de signalisation d'un défaut, par exemple une diode rouge, et des moyens de signalisation d'une absence de défaut, par exemple une diode verte. Dans ce cas, l'extinction simultané des diodes rouge et verte signifie que le capteur n'est plus alimenté car la tension Vb est inférieure à la tension
Vm. Une telle baisse de tension se produit normalement après détection d'un défaut et signalisation de celui au circuit d'exploitation 9 qui comporte sa propre alimentation et n'est donc pas affecté par cette baisse. L'opérateur averti par le circuit 9 et voulant localiser le bloc en défaut, le détectera grâce à l'absence de signalisation locale sur ce bloc.The sensor being self-powered, if the voltage Vb of the block drops below a minimum operating voltage Vm, for example of the order of 3.5V, the supply circuit 2 is no longer able to supply the supply voltage Va necessary to the sensor. Below this voltage Vm, the sensor is no longer supplied and no longer supplies signaling, either locally or to the operating circuit 9. According to a preferred embodiment, the local signaling circuit comprises both means signaling a fault, for example a red diode, and means for signaling an absence of fault, for example a green diode. In this case, the simultaneous extinction of the red and green diodes means that the sensor is no longer supplied because the voltage Vb is lower than the voltage
Vm. Such a voltage drop normally occurs after detection of a fault and signaling of that to the operating circuit 9 which has its own power supply and is therefore not affected by this drop. The operator notified by circuit 9 and wanting to locate the faulty block, will detect it thanks to the absence of local signaling on this block.

La présence d'un circuit de signalisation locale facilite la maintenance. Si les capteurs ne comportent pas de circuit de signalisation locale, le circuit d'exploitation 9 comporte des moyens de localiser le bloc en défaut.The presence of a local signaling circuit facilitates maintenance. If the sensors do not have a local signaling circuit, the operating circuit 9 includes means for locating the faulty block.

Un première solution consiste en ce qu'un capteur envoie au circuit d'exploitation un signal de défaut assorti d'une adresse. Le circuit d'exploitation peut aussi interroger cycliquement les blocus, selon un ordre prédéterminé, ce qui lui permet également d'identifier un bloc en défaut.A first solution consists in that a sensor sends to the operating circuit a fault signal accompanied by an address. The operating circuit can also cyclically query the blockades, in a predetermined order, which also allows it to identify a block in default.

Sur la figure 4, le capteur 1 est du type analogique. Les entrées El et E2 du capteur sont connectées, par l'intermédiaire d'un circuit de protection non représenté, aux entrées du circuit d'alimentation 2 et d'un circuit détecteur de seuil 10. Le circuit détecteur de seuil 10 fournit un signal logique Al, qui dans le mode de réalisation représenté sur les figures 4 et 5, est à 0 lorsque la tension Vb est supérieure à la tension de seuil Vs et à 1 lorsque la tension Vb est inférieure ou égale à la tension de seuil Vs. La sortie du circuit 10 est connectée à l'entrée d'un circuit monostable 11. La sortie Q1 du monostable passe à 1 et la sortie complémentée Q1 à 0 à pendant une durée Ts lorsqu'un front montant est appliqué sur son entrée. Le circuit monostable 11 comporte une entrée Rsl de remise à zéro.In FIG. 4, the sensor 1 is of the analog type. The inputs El and E2 of the sensor are connected, by means of a protection circuit not shown, to the inputs of the supply circuit 2 and of a threshold detector circuit 10. The threshold detector circuit 10 provides a signal logic A1, which in the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, is 0 when the voltage Vb is greater than the threshold voltage Vs and 1 when the voltage Vb is less than or equal to the threshold voltage Vs. The output of circuit 10 is connected to the input of a monostable circuit 11. The output Q1 of the monostable goes to 1 and the complemented output Q1 to 0 at for a period Ts when a rising edge is applied to its input. The monostable circuit 11 has a reset input Rsl.

Lorsqu'un signal A2 de remise à zéro, appliqué sur l'entrée Rsl, est à zéro, le circuit monostable est réinitialisé, la sortie Ql passant à 0 et la sortie complémentée Q1 à 1.When a reset signal A2, applied to the input Rsl, is at zero, the monostable circuit is reinitialized, the output Ql passing to 0 and the complemented output Q1 to 1.

Un circuit d'initialisation fournit le signal A2. Sur la figure 4, le circuit d'initialisation comporte un interrupteur 12 commandé par des signaux appliqués sur l'entrée RAZ du capteur. L'interrupteur 12 est connecté entre la sortie Va du circuit d'alimentation 2 et les bornes d'alimentation, non représentées, des différents éléments du capteur de manière à leur fournir une tension d'alimentation Val égale à Va lorsqu'il est fermé. L'ouverture de l'interrupteur 12 coupe l'alimentation du capteur. Une résistance R1 est connectée en série avec un condensateur C1 entre Val et la borne négative du circuit d'alimentation. Un signal
A3, présent au point commun de R1 et C1 est normalement à 1 (figure 5). Lorsque l'interrupteur 12 est ouvert le signal A3 passe à O. Lorsque l'interrupteur 12 est refermé, le signal A3 repasse à 1 après un délai correspondant à la charge du condensateur C1. A titre d'exemple, ce délai peut être de l'ordre de quelques millisecondes.An initialization circuit supplies the signal A2. In FIG. 4, the initialization circuit includes a switch 12 controlled by signals applied to the reset input of the sensor. The switch 12 is connected between the output Va of the supply circuit 2 and the supply terminals, not shown, of the various elements of the sensor so as to supply them with a supply voltage Val equal to Va when it is closed . The opening of the switch 12 cuts off the supply to the sensor. A resistor R1 is connected in series with a capacitor C1 between Val and the negative terminal of the supply circuit. A signal
A3, present at the common point of R1 and C1 is normally at 1 (Figure 5). When switch 12 is open, signal A3 goes to O. When switch 12 is closed, signal A3 returns to 1 after a delay corresponding to the charge of capacitor C1. For example, this delay can be of the order of a few milliseconds.

Le circuit d'initialisation comporte également une porte "ET", 13, et une porte "OU", 14.The initialization circuit also includes an "AND" gate, 13, and an "OR" gate, 14.

Les entrées de la porte 14 sont respectivement connectées à la sortie Al du circuit détecteur de seuil 10 et à la sortie complémentée Qi du circuit monostable 11. Les entrées de la porte 13 sont respectivement connectées à la sortie de la porte 14 et au point commun à R1 et C1.The inputs of door 14 are respectively connected to the output A1 of the threshold detector circuit 10 and to the complemented output Qi of the monostable circuit 11. The inputs of door 13 are respectively connected to the output of door 14 and to the common point to R1 and C1.

La sortie de la porte 13 est connectée à l'entrée Rsl du circuit monostable 11 et lui fournit le signal A2. The output of gate 13 is connected to the input Rsl of the monostable circuit 11 and supplies it with the signal A2.

Le signal Al est appliqué à l'entrée d'un circuit à retard 15, par exemple constituée par un circuit RC. La sortie du circuit à retard 15 et la sortie complémentée Q1 du circuit monostable 11 sont connectées à deux entrées d'une porte "ET", 16. La sortie de la porte 16, qui fournit un signal A4, est connectée à l'entrée horloge d'une bascule 17. Dans le mode de réalisation représenté la bascule 17 est une bascule de type D, dont la sortie Q2 passe à 1 et la sortie complémentée Q à 0 dès qu'un front montant est appliqué sur son entrée horloge. La bascule 17 comporte une entrée Rs2 de remise à zéro connectée à la sortie de la porte 13.The signal A1 is applied to the input of a delay circuit 15, for example constituted by an RC circuit. The output of the delay circuit 15 and the complemented output Q1 of the monostable circuit 11 are connected to two inputs of an "AND" gate, 16. The output of gate 16, which provides a signal A4, is connected to the input clock of a flip-flop 17. In the embodiment shown, flip-flop 17 is a flip-flop of type D, whose output Q2 goes to 1 and the complemented output Q to 0 as soon as a rising edge is applied to its clock input. The flip-flop 17 has an input Rs2 for resetting to zero connected to the output of the door 13.

Une diode électroluminescente rouge Dr est connectée, en série avec une résistance de limitation, entre la sortie Q2 de la bascule 17 et la borne négative du circuit d'alimentation 2. Une diode électroluminescente verte Dv est connectée, en série avec une résistance de limitation, entre la sortie complémentée Q2 de la bascule 17 et la borne négative du circuit d'alimentation.A red light-emitting diode Dr is connected, in series with a limiting resistor, between the output Q2 of flip-flop 17 and the negative terminal of the supply circuit 2. A green light-emitting diode Dv is connected, in series with a limiting resistor , between the complemented output Q2 of flip-flop 17 and the negative terminal of the supply circuit.

Le fonctionnement du capteur selon la figure 4, va être explicité à l'aide des formes d'onde des signaux Al à A4, Q1 et Q2 représentés à la figure 5, en fonction du temps.The operation of the sensor according to FIG. 4 will be explained using the waveforms of the signals A1 to A4, Q1 and Q2 represented in FIG. 5, as a function of time.

Avant un instant tl, le capteur est en marche, interrupteur 12 fermé, et la tension Vb du bloc associé, fonctionnant correctement, est supérieure à la tension de seuil Vs. Le signal
A3 est à 1 et le signal Al à 0. La sortie Q1 du monostable est à 0 et la sortie complémentée Q1 à 1. Une des entrées, Qi, de la porte 14 étant à 1, sa sortie est à 1. Les deux entrées de la porte 13 étant à 1, sa sortie A2 est à 1. Une des entrées, Al retardée, de la porte 16 étant à 0, le signal A4 est à 0 et les sorties Q2 et Q2 de la bascule 17 sont respectivement à 0 et à 1. La diode rouge Dr est éteinte et la diode Dv allumée.Before an instant tl, the sensor is on, switch 12 closed, and the voltage Vb of the associated block, operating correctly, is greater than the threshold voltage Vs. The signal
A3 is at 1 and the signal Al at 0. The output Q1 of the monostable is at 0 and the complemented output Q1 at 1. One of the inputs, Qi, of gate 14 being at 1, its output is at 1. The two inputs of gate 13 being at 1, its output A2 is at 1. One of the inputs, Al delayed, of gate 16 being at 0, signal A4 is at 0 and the outputs Q2 and Q2 of flip-flop 17 are respectively at 0 and at 1. The red diode Dr is off and the diode Dv on.

A l'instant tl, la tension Vb du bloc passe au-dessous de la tension de seuil Vs. Le signal Al passe à 1. L'application d'un front montant sur l'entrée du circuit monostable 11 fait passer la sortie Q1 à 1 et la sortie complémentée Q1 à 0. Le circuit à retard 15 compense le retard de commutation du circuit monostable 11. Entre l'instant tl où Al passe à 1 et le passageà0deQ1, la sortie du circuit 15 reste à 0, maintenant A4 à 0. Puis Qi étant passé à 0, A4 reste inchangé lorsque la sortie retardée du circuit 15 passe à 1. L'état de la bascule 17 n'est pas modifié. La signalisation reste inchangée. Al étant à 1, la sortie de la porte 14 reste à 1 et le signal A2 est inchangé.At time tl, the voltage Vb of the block goes below the threshold voltage Vs. The signal Al goes to 1. The application of a rising edge on the input of the monostable circuit 11 causes the output Q1 to pass at 1 and the complemented output Q1 at 0. The delay circuit 15 compensates for the switching delay of the monostable circuit 11. Between the instant tl where Al goes to 1 and the passage to 0deQ1, the output of the circuit 15 remains at 0, now A4 to 0. Then Qi having gone to 0, A4 remains unchanged when the delayed output of circuit 15 changes to 1. The state of flip-flop 17 is not modified. The signaling remains unchanged. Al being at 1, the output of gate 14 remains at 1 and the signal A2 is unchanged.

A un instant t2, la durée séparant t2 de tl étant inférieure à Ts, la tension Vb du bloc redevient supérieure à la tension de seuil Vs. Le signal Al passe alors à 0. Les deux entrées de la porte 14 étant alors0, sa sortie passe à 0. Une des entrées de la porte 13 étant0, le signal A2 passe à 0. Ceci provoque une remise à zéro, à la fois du circuit monostable 11 et de la bascule 17. Le signal complémenté Q1 passe à 1, le signal Q2 reste à 0 et le signal complémenté Q2 à 1, laissant la diode verte allumée et la diode rouge éteinte.At an instant t2, the duration separating t2 from tl being less than Ts, the voltage Vb of the block becomes again greater than the threshold voltage Vs. The signal Al then goes to 0. The two inputs of gate 14 then being 0, its output goes to 0. One of the inputs of gate 13 being 0, the signal A2 goes to 0. This causes a reset, both of the monostable circuit 11 and of the flip-flop 17. The complemented signal Q1 goes to 1, the signal Q2 remains at 0 and the complemented signal Q2 at 1, leaving the green diode on and the red diode off.

Ainsi, une baisse de la tension Vb au-dessous de la tension de seuil Vs entre les instants tl et t2, pendant une durée inférieure à Ts, ne conduit pas à la signalisation d'un défaut.Thus, a drop in the voltage Vb below the threshold voltage Vs between the instants tl and t2, for a duration less than Ts, does not lead to the signaling of a fault.

Le circuit d'initialisation est tel que le signal A2 repasse à 1 à un instant t3 proche de t2. En effet, lorsque le signal complémenté Q1 est repassé à 1, la sortie de la porte 14, qui était à 0, passe à 1. Les deux entrées de la porte 13 étant à 1, le signal A2 passe à 1. Le circuit se retrouve dans le même état qu'avant l'instant tl. The initialization circuit is such that the signal A2 returns to 1 at an instant t3 close to t2. Indeed, when the complemented signal Q1 is returned to 1, the output of gate 14, which was at 0, goes to 1. The two inputs of gate 13 being at 1, signal A2 goes to 1. The circuit is found in the same state as before the instant tl.

A l'instant t4, la tension Vb passe de nouveau au-dessous de la tension de seuil Vs. Les différents signaux prennent les mêmes valeurs qu'à l'instant tl. At time t4, the voltage Vb again falls below the threshold voltage Vs. The different signals take the same values as at time tl.

La tension Vb reste inférieure à Vs pendant une durée supérieure ou égale à Ts. Le circuit monostable 11 a une constante de temps égale à Ts. En conséquence, à un instant t5, tel que t5 - t4 = Ts, la sortie complémentée Q1 repasse à 1. Le signal Al étant resté à 1, ceci n'a aucune influence sur la sortie de la porte 14 et le signal A2 reste à 1. Les deux entrées de la porte 16 étant à 1, le signal A4 passe à 1. L'application d'un front montant sur l'entrée horloge de la bascule 17 provoque le passage de la sortie Q2 à 1 et de la sortie complémentée Q2 à 0. La diode rouge s'allume et la diode verte s'éteint, signalisant l'existence d'un défaut.The voltage Vb remains lower than Vs for a duration greater than or equal to Ts. The monostable circuit 11 has a time constant equal to Ts. Consequently, at an instant t5, such that t5 - t4 = Ts, the complemented output Q1 returns to 1. The signal Al having remained at 1, this has no influence on the output of gate 14 and the signal A2 remains at 1. The two inputs of gate 16 being at 1, the signal A4 goes to 1. The application of a rising edge on the clock input of flip-flop 17 causes the passage of output Q2 to 1 and the complemented output Q2 at 0. The red diode lights up and the green diode goes out, signaling the existence of a fault.

L'état de la bascule 17 ne peut ensuite être modifié que par l'application d'un signal de remise à zéro sur son entrée Rs2. Le défaut est donc mémorisé. Si, par exemple, à un instant t6 après la signalisation d'un défaut, la tension Vb repasse au-dessus de la valeur de seuil Vs, Al passe donc à O, ce qui n'a pas d'influence sur l'état du circuit monostable 11 qui réagit à un front montant. La sortie complémentée Qi reste donc à 1 et la sortie de la porte 14 reste inchangée à 1, ne modifiant donc pas le signal A2. Après le retard apporté par le circuit 15, une des entrées de la porte 16 passe à O et sa sortie A4 passe à 0. Ceci n'a aucune influence sur la bascule 17 qui n'a pas été remise à zéro. Les signaux Q2 et Q2 restent donc dans leur état précédent et la signalisation reste inchangée. Le signal représentatif de l'existence d'un défaut est mémorisé par la bascule 17.The state of flip-flop 17 can then only be modified by the application of a reset signal to its input Rs2. The fault is therefore memorized. If, for example, at an instant t6 after the signaling of a fault, the voltage Vb goes back above the threshold value Vs, Al therefore changes to O, which has no influence on the state of the monostable circuit 11 which reacts to a rising edge. The complemented output Qi therefore remains at 1 and the output of gate 14 remains unchanged at 1, therefore not modifying the signal A2. After the delay brought by circuit 15, one of the inputs of gate 16 goes to O and its output A4 goes to 0. This has no influence on flip-flop 17 which has not been reset. The signals Q2 and Q2 therefore remain in their previous state and the signaling remains unchanged. The signal representative of the existence of a fault is memorized by flip-flop 17.

Pour interrompre la signalisation du défaut des signaux RAZ de remise à zéro sont appliqués au capteur. Ces signaux provoquent d'abord l'ouverture de l'interrupteur 12, puis sa fermeture pour une remise en marche du capteur. Après ouverture de l'interrupteur 12, la tension Val et les signaux A3 et A2 passent à O (instant t7). Le capteur 1 n'est plus alimenté et tous les signaux, dont Q2 et Q2 passent à O. Les diodes Dr et Dv s'éteignent toutes les deux. Puis (instant t8) l'interrupteur 12 est refermé et la tension d'alimentation
Val de nouveau appliquée au capteur. Le condensateur C1 se charge avec une constante de temps RlCl et le signal A3 ne passe à 1 qu'après un certain délai, à un instant t9. Entre les instants t8 et t9, le signal A2 étant nul, le circuit monostable 11 et la bascule 17 sont remis à zéro. Q2 est donc nul, maintenant la diode rouge Dr éteinte, tandis que Q2 passe à 1, allumant la diode verte Dr, indiquant que le capteur est de nouveau en fonctionnement. Le circuit monostable 11 étant remis à zéro, sa sortie complémentée Q1 passe à 1 à l'instant t8.To interrupt the fault signaling, reset reset signals are applied to the sensor. These signals first cause the opening of the switch 12, then its closure for restarting the sensor. After opening of the switch 12, the voltage Val and the signals A3 and A2 pass to O (instant t7). The sensor 1 is no longer supplied and all the signals, including Q2 and Q2 go to O. The diodes Dr and Dv both go out. Then (instant t8) the switch 12 is closed and the supply voltage
Val again applied to the sensor. The capacitor C1 charges with a time constant RlCl and the signal A3 does not change to 1 until after a certain delay, at an instant t9. Between times t8 and t9, the signal A2 being zero, the monostable circuit 11 and the flip-flop 17 are reset to zero. Q2 is therefore zero, keeping the red diode Dr off, while Q2 goes to 1, lighting up the green diode Dr, indicating that the sensor is again in operation. The monostable circuit 11 being reset to zero, its complemented output Q1 goes to 1 at time t8.

A l'instant t9, A3 passant à 1, les deux entrées de la porte 13 sontà 1 et A2 passe à 1. Le capteur est alors dans le même état qu'avant l'instant tl. At time t9, A3 going to 1, the two inputs of gate 13 are at 1 and A2 goes to 1. The sensor is then in the same state as before time tl.

La tension Vb devenant inférieure à Vs à l'instant tlO, le capteur réagit comme à l'instant t4 et, cette baisse de tension durant une période supérieure à Ts, conduit à la détection d'un défaut (A4 = 1) à l'instant tii, à sa mémorisation (Q2 = 1) et à la signalisation du défaut.Since the voltage Vb becomes less than Vs at time t10, the sensor reacts as at time t4 and, this drop in voltage during a period greater than Ts, leads to the detection of a fault (A4 = 1) at l 'instant tii, when it is memorized (Q2 = 1) and when the fault is signaled.

La figure 6 illustre un mode de réalisation préférentiel d'un capteur analogique. Pour éviter certains problèmes de synchronisation le capteur comporte un circuit d'horloge 7, fournissant des signaux d'horloge H de fréquence prédéterminée. A titre d'exemple la fréquence des signaux H peut être de l'ordre de 50Khz, par exemple 54 Khz.FIG. 6 illustrates a preferred embodiment of an analog sensor. To avoid certain synchronization problems, the sensor includes a clock circuit 7, supplying clock signals H of predetermined frequency. For example, the frequency of the H signals can be of the order of 50 kHz, for example 54 kHz.

Comme le capteur de k figure 3, le capteur de la figure 6 comporte un circuit détecteur de seuil 10 fournissant une signal Al et un circuit d'alimentation 2 fournissant une tension d'alimentation Va. La sortie du circuit détecteur de seuil est appliquée à l'entrée d'un inverseur 18. La sortie de l'inverseur 18 et la sortie du circuit d'horloge 7 sont connectées à deux entrées d'une porte "NANA" 19 fournissant en sortie un signal A5. La sortie de la porte 19 et la sortie Q6 d'un circuit d'initialisation, qui sera décrit plus en détail ultérieurement, sont connectées à deux entrées d'une porte "NAND" 20 fournissant en sortie un signal A6. La sortie de la porte 20 est connectée à l'entrée d'un circuit monostable 21, dont la sortie Q3 passe à 1 et la sortie complémentée Q3 à 0 pendant une période Ts lors de l'application d'un front montant sur son entrée. La sortie complémentée Q3 du circuit monostable 21 est connectée à l'entrée horloge d'une bascule 22, de type D. Un circuit de signalisation locale, comporte, comme sur k figure 3, une diode électroluminescente rouge et une diode électroluminescente verte connectées respectivement àlasortieO4etàlasortiecomplémentéeQ4dekbascule22. Like the sensor in FIG. 3, the sensor in FIG. 6 comprises a threshold detector circuit 10 supplying a signal A1 and a supply circuit 2 supplying a supply voltage Va. The output of the threshold detector circuit is applied to the input of an inverter 18. The output of the inverter 18 and the output of the clock circuit 7 are connected to two inputs of a "NANA" gate 19 providing output signal A5. The output of gate 19 and the output Q6 of an initialization circuit, which will be described in more detail later, are connected to two inputs of a "NAND" gate 20 providing an output signal A6. The output of gate 20 is connected to the input of a monostable circuit 21, the output Q3 of which goes to 1 and the supplemented output Q3 of 0 for a period Ts when applying a rising edge to its input . The complemented output Q3 of the monostable circuit 21 is connected to the clock input of a flip-flop 22, of type D. A local signaling circuit, comprises, as in k FIG. 3, a red light-emitting diode and a green light-emitting diode connected respectively to the output O4 and to the supplemented output Q4 dekbascule22.

Le circuit d'initialisation comporte une bascule 23, de type D, dont l'entrée horloge est connectée à la sortie du circuit d'horloge 7. La sortie Q5 de k bascule 23 est connectée à l'entrée d'un circuit monostable 24 dont la sortie complémentée Q6 constitue la sortie précitée du circuit d'initialisation. Lorsqu'un signal montant est appliqué sur l'entrée du circuit monostable 24, sa sortie Q6 passe à 1 et sa sortie complémentée Q6 à 0 pendant une durée prédéterminée Tt Cette durée est faible, par exemple de l'ordre de quelques microsecondes.The initialization circuit comprises a flip-flop 23, of type D, the clock input of which is connected to the output of the clock circuit 7. The output Q5 of k flip-flop 23 is connected to the input of a monostable circuit 24 whose complemented output Q6 constitutes the aforementioned output of the initialization circuit. When an uplink signal is applied to the input of the monostable circuit 24, its output Q6 goes to 1 and its complemented output Q6 to 0 for a predetermined duration Tt This duration is short, for example of the order of a few microseconds.

Les entrées Rs3, Rs4, Rs5 et Rs6 de remise à zéro des circuits 21, 22, 23 et 24 sont toutes connectées entre elles et à la sortie d'un circuit de remise à zéro fournissant un signal A7.The reset inputs Rs3, Rs4, Rs5 and Rs6 of circuits 21, 22, 23 and 24 are all connected to each other and to the output of a reset circuit supplying a signal A7.

Sur la figure 6, le circuit de remise à zéro comporte une résistance R2 en série avec un condensateur C2 entre les bornes de sortie du circuit d'alimentation 2. Le point milieu du circuit R2C2 fournit par l'intermédiaire de deux inverseurs en série, le signal A7. Un interrupteur 25 est connecté en parallèle sur le condensateur C2. Sur k figure 6, l'interrupteur 25 est contrôlé par une bobine 26 de relais dont les entrées reçoivent le signal
RAZ de remise à zéro du capteur.In FIG. 6, the reset circuit comprises a resistor R2 in series with a capacitor C2 between the output terminals of the supply circuit 2. The midpoint of the circuit R2C2 supplied by means of two inverters in series, signal A7. A switch 25 is connected in parallel on the capacitor C2. In k figure 6, the switch 25 is controlled by a coil 26 of relays whose inputs receive the signal
Reset sensor reset.

Le fonctionnement du capteur de la figure 6 va être explicité à l'aide des signaux H, Al,
A5, A6, A7, Q3, Q4, Q5 et Q6 représentés sur la figure 7, en fonction du temps.The operation of the sensor in FIG. 6 will be explained using the signals H, Al,
A5, A6, A7, Q3, Q4, Q5 and Q6 shown in Figure 7, as a function of time.

Lorsqu'un signal de mise en marche est appliqué à l'entrée RAZ de remise à zéro du capteur, l'interrupteur 25 s'ouvre et le condensateur C2 se charge. Lorsque la tension aux bornes de C2 atteint le niveau logique 1, le signal A7, qui était précédemment à 0, remettant à zéro les bascules 22 et 23 et les circuits monostables 21 et 24, passe à 1 à un instant tii. When a start signal is applied to the reset reset input of the sensor, the switch 25 opens and the capacitor C2 charges. When the voltage across C2 reaches logic level 1, signal A7, which was previously at 0, resetting flip-flops 22 and 23 and monostable circuits 21 and 24, goes to 1 at an instant tii.

Tant que la tension Vb reste supérieure à la tension de seuil Vs, Al est à O et Al à 1. Le signal A5 de sortie de la porte 19 correspond au complément du signal H d'horloge. A l'instant t12, le front montant du signal d'horloge H suivant le passage à 1 du signal A7, fait passer à île signal Q5 de sortie de la bascule 23. Le front montant du signal Q5, appliqué à l'entrée du circuit monostable 24, provoque l'apparition sur la sortie Q6 d'une impulsion positive, et sur la sortie complémentée Q6 d'une impulsion négative de durée Ta.As long as the voltage Vb remains greater than the threshold voltage Vs, Al is at O and Al is 1. The output signal A5 of the gate 19 corresponds to the complement of the clock signal H. At time t12, the rising edge of the clock signal H following the change to 1 of the signal A7, passes to the signal Q5 output of the flip-flop 23. The rising edge of the signal Q5, applied to the input of the monostable circuit 24, causes the appearance on the output Q6 of a positive pulse, and on the complemented output Q6 of a negative pulse of duration Ta.

Cette impulsion, de durée inférieure à une demi-période d'horloge, n'a aucune influence sur le signal A6 car l'autre entrée, A5, de la porte 20 est à 0, forçant ainsi A6 à 1. Puis, après la période Ta, Q6 repasse à 1 et le signal A6 correspond au complément du signal A5, c'est à dire au signal d'horloge H tant que Al est à 0. A l'instant tl2, le passage à 1 de A6 fait passer Q3 à 1 et Q3 à 0. Q4 reste inchangé à 0 tant qu'un front montant n'est pas appliqué sur l'entrée horloge de la bascule 22. Tant que At est à 0, A6 repasse à 1 à chaque période d'horloge, réinitialisant la durée Ts pendant laquelle k sortie Q3 du monostable 1 reste à 1 et la sortie complémentée Q3 à 0. Ainsi, tant que <RTI sorties Q4 et > 4 restent inchangées. La diode rouge est éteinte et k diode verte allumée, signalant l'absence de défaut du bloc de batterie associé au capteur.This pulse, of duration less than half a clock period, has no influence on the signal A6 because the other input, A5, of gate 20 is at 0, thus forcing A6 to 1. Then, after the period Ta, Q6 goes back to 1 and the signal A6 corresponds to the complement of the signal A5, that is to say to the clock signal H as long as Al is at 0. At the instant tl2, the passage to 1 of A6 makes pass Q3 at 1 and Q3 at 0. Q4 remains unchanged at 0 until a rising edge is not applied to the clock input of flip-flop 22. As long as At is at 0, A6 returns to 1 at each period of clock, resetting the duration Ts during which k output Q3 of the monostable 1 remains at 1 and the complemented output Q3 at 0. Thus, as long as <RTI outputs Q4 and> 4 remain unchanged. The red diode is off and k green diode on, signaling the absence of a fault in the battery pack associated with the sensor.

A un instant t13, la tension Vb passe au-dessous de la tension de seuil Vs et Al passe à 1.At an instant t13, the voltage Vb goes below the threshold voltage Vs and Al goes to 1.

Al passe à O et A5 reste à 1 tant que Al est à 1, 46 étant a 1, A6 passe à O en sortie de la porte 20. Ceci n'a aucune influence sur le monostable 21 tant qu'une durée Ts n'est pas écoulée depuis l'application du dernier front montant sur son entrée. La signalisation locale reste donc inchangée, indiquant un bloc sans défaut. Al goes to O and A5 stays at 1 as long as Al is at 1, 46 being at 1, A6 goes to O at the exit of gate 20. This has no influence on monostable 21 as long as a duration Ts n ' has not elapsed since the application of the last rising edge on its input. The local signaling therefore remains unchanged, indicating a faultless block.

La tension Vb repasse au-dessus de la tension de seuil Vs à un instant t14. Al repasse à O et A5 recommence à osciller comme le complément du signal d'horloge H et A6 à suivre le signal d'horloge. Si k durée séparant le premier front montant de H suivant l'instant t14 et le dernier front montant de A6 précédant l'instant t13 est inférieure à Ts, la sortie Q3 du monostable 21 n'est pas repassée à 0, et Q3 a été maintenue à 0. Le front montant de A6 à l'instant t14 réinitialise k période pendant laquelle Q3 reste à 0. Les signaux sont alors du même type qu'entre les instants tl2 et tl3 et la signalisation locale reste inchangée, représentative de l'absence de défaut.The voltage Vb goes back above the threshold voltage Vs at an instant t14. Al goes back to O and A5 starts to oscillate again as the complement of the clock signal H and A6 to follow the clock signal. If k duration separating the first rising edge of H following the instant t14 and the last rising edge of A6 preceding the instant t13 is less than Ts, the output Q3 of the monostable 21 is not returned to 0, and Q3 has been maintained at 0. The rising edge of A6 at time t14 resets k period during which Q3 remains at 0. The signals are then of the same type as between times tl2 and tl3 and the local signaling remains unchanged, representative of absence of default.

Si à un instant tlS, k tension Vb passe au-dessus de Vs, les signaux sont tout d'abord du même type qu'entre t13 et t14. Si cette baisse de tension se maintient pendant une durée suffisante, les signaux Q3 et Q3 passent respectivement à O et 1 à un instant tl6, la durée séparant t16 du dernier front montant d'horloge, donc de A6, précédant tlS, étant égale à
Ts. Le passage à 1 de Q3 à l'instant 16 provoque le passage de Q4 à 1 et de Q4 à 0. La diode rouge s'allume, signalant l'existence d'un défaut et la diode verte s'éteint.If at an instant tlS, k voltage Vb passes above Vs, the signals are first of all of the same type as between t13 and t14. If this drop in voltage is maintained for a sufficient duration, the signals Q3 and Q3 pass respectively to O and 1 at an instant tl6, the duration separating t16 from the last rising clock edge, therefore from A6, preceding tlS, being equal to
Ts. The change to 1 from Q3 at time 16 causes the change from Q4 to 1 and from Q4 to 0. The red diode lights up, signaling the existence of a fault and the green diode goes out.

Les sorties Q4 et Q4 de la bascule 22 peuvent alors être modifiées uniquement par l'application d'un signal de remise à zéro sur l'entrée Rs4. Toute modification de l'entrée
Q3 avant une telle remise à zéro n'a aucune influence sur k bascule 22. A titre d'exemple, si à un instant t17, la tension Vb repasse au-dessus de Vs, Al passe à 0, A5 oscille comme le complément de H et A6 suit le signal d'horloge. Le premier front montant de l'horloge, donc de A6, suivant l'instant tl7 refait passer Q3 à 0. Ceci, comme un nouveau front montant éventuel de Q3 du à une nouvelle baisse de Vb endessous de Vs pendant une durée supérieure à Ts, comme entre tlS et 16, n'a aucun effet sur k bascule 22 qui a dà mémorisé le défaut précédent. La signalisation locale reste inchangée, représentative d'un défaut jusqu'à une remise à zéro de la bascule 22.The outputs Q4 and Q4 of flip-flop 22 can then be modified only by the application of a reset signal to the input Rs4. Any modification of the entry
Q3 before such a reset has no influence on k flip-flop 22. For example, if at an instant t17, the voltage Vb passes again above Vs, Al goes to 0, A5 oscillates like the complement of H and A6 follow the clock signal. The first rising edge of the clock, therefore of A6, following time tl7 remakes Q3 to 0. This, like a possible new rising edge of Q3 due to a new drop in Vb below Vs for a duration greater than Ts , as between tlS and 16, has no effect on k flip-flop 22 which must have memorized the previous fault. The local signaling remains unchanged, representative of a fault until the flip-flop 22 is reset to zero.

L'application d'un signal de remise à zéro sur l'entrée RAZ du capteur provoque l'excitation de la bobine du relais 26 et k fermeture de l'interrupteur 25 à un instant tel8. Le signal A7 passe à 0, remettant à zéro les circuits monostables 21 et 24 et les bascules 22 et 23. Q3, Q4, Q5 et Q6 passent à O et leurs compléments à 1. La diode rouge s'éteint et la diode verte s'allume.The application of a reset signal to the reset input of the sensor causes the coil of relay 26 to be energized and the switch 25 to close at a time tel8. Signal A7 goes to 0, resetting the monostable circuits 21 and 24 and flip-flops 22 and 23. Q3, Q4, Q5 and Q6 go to O and their complements to 1. The red diode goes out and the green diode s 'alight.

A un instant t20 le signal RAZ repasse à zéro, provoquant l'ouverture de l'interrupteur 25.At an instant t20 the reset signal returns to zero, causing the opening of switch 25.

Le signal A7 passe à 1 à un instant t21, après un délai du à la constante de temps R2C2 nécessaire pour la charge de C2.The signal A7 goes to 1 at an instant t21, after a delay due to the time constant R2C2 necessary for the charging of C2.

Le capteur fonctionne de nouveau normalement. Sur la figure 7, à'titre d'exemple, le signal
Al est passé à 1 à un instant t19, pendant h remise à zéro du capteur par le signal RAZ. Le signal A5 passe à 1 et le signal A6 à zéro à l'instant tl9. Lorsque le signal A7 est passé à 1 à l'instant t21, le front montant d'horloge suivant, à l'instant t22, provoque le passage de
Q5 à 1 et le passage de Q6 à 0 pendant une durée Ta. Une impulsion positive de durée Ta apparaît alors en A6, son front montant réinitialisant la durée Ts pendant laquelle les sorties
Q3 et Q3 sont respectivement à 1 et à 0. Al restant à 1, aucun autre front montant apparaît sur A6 et, Q3 repasse à 1 à un instant t23 tel que t23-t22 = Ts. Le passage à 1 de Q3 fait passer la sortie Q4 de la bascule 22 à 1 et sa sortie Q4 à 0, allumant la diode rouge et éteignant la diode verte. Le défaut, présent dès la fin de la remise à zéro du capteur, est donc signalé et mémorisé à partir de l'instant t23.The sensor is functioning normally again. In Figure 7, as an example, the signal
Al went to 1 at an instant t19, during h reset of the sensor by the signal RESET. Signal A5 goes to 1 and signal A6 to zero at time tl9. When the signal A7 has passed to 1 at the instant t21, the following rising clock edge, at the instant t22, causes the passage of
Q5 to 1 and the transition from Q6 to 0 during a period Ta. A positive pulse of duration Ta then appears in A6, its rising edge resetting the duration Ts during which the outputs
Q3 and Q3 are respectively at 1 and at 0. Al remaining at 1, no other rising edge appears on A6 and, Q3 returns to 1 at a time t23 such that t23-t22 = Ts. Switching to 1 of Q3 switches the Q4 output of flip-flop 22 to 1 and its Q4 output to 0, switching on the red diode and switching off the green diode. The fault, present as soon as the sensor is reset to zero, is therefore signaled and memorized from time t23.

Dans le mode de réalisation de la figure 6, un défaut est donc détecté lorsque la durée de la baisse de tension, entre t21 et t23, ou entre t15 et t16, après une remise à zéro du capteur, est égale à Ts à une période d'horloge près.In the embodiment of FIG. 6, a fault is therefore detected when the duration of the voltage drop, between t21 and t23, or between t15 and t16, after resetting the sensor to zero, is equal to Ts at a period clock.

La figure 8 représente un mode de réalisation préférentiel du circuit détecteur de seuil 10 des figures 4 et 6.FIG. 8 represents a preferred embodiment of the threshold detector circuit 10 of FIGS. 4 and 6.

Le circuit 10 comporte un amplificateur opérationnel 27 fonctionnant en comparateur. La tension d'entrée Vb est appliquée aux bornes d'un pont diviseur résistif constitué par deux résistances R3 et R4 en série. Le point commun aux résistances R3 et R4 est connecté à l'entrée inverseuse de l'amplificateur 27. Une diode zener Dzl, connectée en série avec une résistance R5 aux bornes de la tension Vb, définit une tension de référence appliquée à l'entrée non-inverseuse de l'amplificateur 27.The circuit 10 includes an operational amplifier 27 operating as a comparator. The input voltage Vb is applied to the terminals of a resistive divider bridge constituted by two resistors R3 and R4 in series. The point common to resistors R3 and R4 is connected to the inverting input of amplifier 27. A zener diode Dzl, connected in series with a resistor R5 across the voltage Vb, defines a reference voltage applied to the input amplifier non-inverting 27.

La figure 9 représente un mode de réalisation préférentiel du circuit d'alimentation 2. La tension Vb est appliquée aux bornes d'un circuit série constitué par deux diodes D1 et D2 et une résistance R6. La base d'un transistor 28, de type PNP, est connectée au point commun à la diode D2 et à la résistance R6. Une diode zener Dz2, connectée entre le collecteur du transistor 28 et la borne négative de la tension Vb du bloc, définit la tension d'alimentation
Va, à titre d'exemple 5V. Une résistance R7, connectée entre l'émetteur du transistor 28 et la borne positive de la tension Vb du bloc, fixe le courant pouvant être fourni par le circuit d'alimentation 2.FIG. 9 represents a preferred embodiment of the supply circuit 2. The voltage Vb is applied to the terminals of a series circuit constituted by two diodes D1 and D2 and a resistor R6. The base of a PNP transistor 28 is connected to the common point of the diode D2 and the resistor R6. A zener diode Dz2, connected between the collector of transistor 28 and the negative terminal of the voltage Vb of the block, defines the supply voltage
Go, for example 5V. A resistor R7, connected between the emitter of transistor 28 and the positive terminal of the voltage Vb of the block, fixes the current which can be supplied by the supply circuit 2.

Les relations entre les variations de la tension Vb, les tensions Vdv et Vdr aux bornes des diodes verte Dv et rouge Dr de signalisation locale et le signal RAZ de remise à zéro sont résumées sur la figure 10.The relationships between the variations of the voltage Vb, the voltages Vdv and Vdr at the terminals of the green Dv and red Dr diodes for local signaling and the reset reset signal are summarized in FIG. 10.

Le signal RAZ de remise à zéro étant nul, tant que la tension Vb est supérieure à Vs, avant l'instant t23 et entre t24 et t25, ou ne devient inférieure à Vs que pendant une durée inférieure à Ts, entre t23 et t24 et entre t25 et t26, la tension Vdv aux bornes de la diode verte est à un niveau logique 1, tandis que la tension Vdr aux bornes de la diode rouge est nulle. La diode verte est allumée et la diode rouge éteinte. Si la tension Vb reste inférieure à Vs pendant une durée supérieure à Ts, la diode verte s'éteint et la diode rouge s'allume signalant un défaut (instant t26). Ce défaut reste mémorisé indépendamment de la valeur de
Vb jusqu'à réception d'un signal de remise à zéro du capteur à l'instant t27. Pendant la durée du signal de remise à zéro, entre t27 et t28, les deux diodes sont éteintes dans le mode de réalisation de la figure 4. Par contre, dans le mode de réalisation de la figure 6, représenté par des pointillés pour la tension Vdv sur la figure 10, la diode verte s'allume dès l'instant t27. Dans tous les cas, la diode verte est allumée et la diode rouge éteinte lorsque le signal de remise à zéro RAZ repasse à zéro à l'instant t28. Une baisse prolongée de la tension Vb, à partir de l'instant t29, conduit à la signalisation d'un défaut à l'instant t30. Si la tension Vb devient inférieure à la tension minimale Vm de fonctionnement du capteur, à un instant t31, alors les deux diodes s'éteignent.The reset signal RESET being zero, as long as the voltage Vb is greater than Vs, before time t23 and between t24 and t25, or becomes less than Vs only for a duration less than Ts, between t23 and t24 and between t25 and t26, the voltage Vdv across the green diode is at logic level 1, while the voltage Vdr across the red diode is zero. The green LED is on and the red LED is off. If the voltage Vb remains below Vs for a period greater than Ts, the green diode goes out and the red diode lights up indicating a fault (instant t26). This fault remains memorized regardless of the value of
Vb until reception of a reset signal from the sensor at time t27. During the duration of the reset signal, between t27 and t28, the two diodes are off in the embodiment of FIG. 4. On the other hand, in the embodiment of FIG. 6, represented by dotted lines for the voltage Vdv in FIG. 10, the green diode lights up at time t27. In all cases, the green diode is on and the red diode off when the reset reset signal returns to zero at time t28. A prolonged drop in voltage Vb, from time t29, leads to the signaling of a fault at time t30. If the voltage Vb becomes lower than the minimum operating voltage Vm of the sensor, at an instant t31, then the two diodes go out.

Dans les modes de réalisations décrits cidessus, une baisse temporaire de la tension Vb audessus de Vs, pendant une durée inférieure à Ts, n'est pas du tout signalée. n est néanmoins possible de prévoir une signalisation provisoire d'une telle baisse, par exemple sous la forme d'un clignotement d'une des diodes, ou des deux, ou par l'extinction temporaire des deux diodes, sans s'écarter de l'objet de l'invention.In the embodiments described above, a temporary drop in the voltage Vb above Vs, for a duration less than Ts, is not signaled at all. It is nevertheless possible to provide a provisional signaling of such a drop, for example in the form of a flashing of one of the diodes, or of both, or by the temporary extinction of the two diodes, without deviating from the object of the invention.

Les capteurs 1 des figures 4 et 6 ne comportent pas de moyens de signalisation externe.The sensors 1 in FIGS. 4 and 6 do not include external signaling means.

Bien entendu, ils sont de préférence, comme le capteur de la figure 1, complétés par une interface permettant une signalisation à distance d'un défaut dans un circuit d'exploitation 9 connecté au capteur, par exemple comme sur la figure 9. L'interface peut par exemple comporter des opto-coupleurs commandés par le circuit de signalisation locale. Of course, they are preferably, like the sensor in FIG. 1, supplemented by an interface allowing remote signaling of a fault in an operating circuit 9 connected to the sensor, for example as in FIG. 9. The interface can for example include opto-couplers controlled by the local signaling circuit.

La figure 11 illustre un mode de réalisation préférentiel d'un ensemble de capteurs, associés chacun à un bloc d'éléments de batterie et connectés à un circuit d'exploitation 9.FIG. 11 illustrates a preferred embodiment of a set of sensors, each associated with a block of battery cells and connected to an operating circuit 9.

Sur la figure 11, chaque capteur comporte une interface 29 comportant un contact 30, normalement fermé, dont l'ouverture est commandée par une bobine 31 lorsqu'un défaut a été détecté par le capteur et doit être transmis au circuit d'exploitation. Les extrémités du contact 30 d'un capteur sont respectivement connectées à une borne d'entrée E3 et à une borne de sortie E4 de signalisation du capteur. Chaque capteur comporte également une entrée E5 de signalisation connectée à une sortie E6 de signalisation. Le circuit d'exploitation 9 comporte deux bornes de signalisation respectivement connectées aux entrées E3 et E5 d'un premier capteur la. Les sorties E4 et E6 du premier capteur la sont respectivement connectées aux entrées E3 et E5 d'un second capteur lb, dont les sorties E4 et E6 sont respectivement connectées aux entrées E3 et E5 du capteur suivant lc. Les sorties E4 et E6 du premier capteur, lc sur la figure 11, sont connectées l'une à l'autre. Les contacts 30 des différents capteurs sont ainsi connectés en série entre les bornes de signalisation du circuit d'exploitation. L'ouverture d'un des contacts 30, représentatif de la détection d'un défaut du bloc associé, est ainsi détectée facilement par le circuit d'exploitation 9. Tous les capteurs sont également connectés à une borne de sortie du circuit d'exploitation 9 leur fournissant le signal RAZ de remise à zéro. Chaque capteur comporte de préférence une borne E7 d'entrée de remise à zéro connectée à une borne E8 de sortie de remise à zéro. La borne E8 d'un capteur est connectée à la borne E7 du capteur suivant. Les bornes d'entrée d'un capteur E3, E5 et E7 d'un capteur sont réunies dans un connecteur d'entrée, tandis que les bornes de sortie E4, E6 et E8 du capteur sont réunies dans un connecteur de sortie. Le connecteur d'entrée d'un premier capteur, la, est connecté au circuit d'exploitation 9. Le connecteur de sortie d'un capteur est connecté au connecteur d'entrée du capteur suivant, les bornes de sortie E4 et E6 du dernier capteur, lc, sont courtcircuitées. Cette connexion en série des capteurs d'un ensemble facilite le raccordement et permet la standardisation des capteurs et du circuit d'exploitation indépendamment du nombre de capteurs d'un ensemble.In FIG. 11, each sensor has an interface 29 comprising a contact 30, normally closed, the opening of which is controlled by a coil 31 when a fault has been detected by the sensor and must be transmitted to the operating circuit. The ends of the contact 30 of a sensor are respectively connected to an input terminal E3 and to an output terminal E4 for signaling the sensor. Each sensor also has an E5 signaling input connected to an E6 signaling output. The operating circuit 9 comprises two signaling terminals respectively connected to the inputs E3 and E5 of a first sensor la. The outputs E4 and E6 of the first sensor 1a are respectively connected to the inputs E3 and E5 of a second sensor 1b, the outputs of which E4 and E6 are respectively connected to the inputs E3 and E5 of the sensor along lc. The outputs E4 and E6 of the first sensor, lc in FIG. 11, are connected to each other. The contacts 30 of the various sensors are thus connected in series between the signaling terminals of the operating circuit. The opening of one of the contacts 30, representative of the detection of a fault in the associated block, is thus easily detected by the operating circuit 9. All the sensors are also connected to an output terminal of the operating circuit 9 providing them with the reset signal. Each sensor preferably includes a reset input terminal E7 connected to a reset output terminal E8. Terminal E8 of one sensor is connected to terminal E7 of the next sensor. The input terminals of a sensor E3, E5 and E7 of a sensor are combined in an input connector, while the output terminals E4, E6 and E8 of the sensor are combined in an output connector. The input connector of a first sensor, la, is connected to the operating circuit 9. The output connector of a sensor is connected to the input connector of the next sensor, the output terminals E4 and E6 of the last sensor, lc, are short-circuited. This series connection of the sensors of an assembly facilitates the connection and allows the standardization of the sensors and of the operating circuit regardless of the number of sensors of an assembly.

Dans les modes de réalisation représentés le dispositif de détection de défaillance comporte un capteur auto-alimenté associé à chaque bloc, chaque capteur comportant de préférence un circuit de signalisation locale. I1 est possible, si l'on ne désire pas signaler localement la défaillance d'un bloc, d'utiliser des moyens de signalisation, de temporisation et éventuellement de comparaison communs à un ensemble de capteurs. Dans le cas extrême, le dispositif comporte un circuit d'exploitation commun, connecté directement à chacun des blocs, qui mesure, en parallèle ou séquentiellement, les tensions des blocs, effectue les comparaisons de ces tensions à la tension de seuil, réalise les fonctions de temporisation de mémorisation et de signalisation.In the embodiments shown, the failure detection device comprises a self-powered sensor associated with each block, each sensor preferably comprising a local signaling circuit. It is possible, if one does not wish to locally signal the failure of a block, to use signaling, timing and possibly comparison means common to a set of sensors. In the extreme case, the device comprises a common operating circuit, connected directly to each of the blocks, which measures, in parallel or sequentially, the voltages of the blocks, performs the comparisons of these voltages with the threshold voltage, performs the functions storage delay and signaling.

Le dispositif de surveillance selon l'invention est plus particulièrement adapté à la surveillance de batteries au plomb, notamment dans les alimentations de secours et dans les alimentations de véhicules. The monitoring device according to the invention is more particularly suitable for monitoring lead-acid batteries, in particular in emergency power supplies and in vehicle power supplies.

Claims

CLAIMS 1. Device for detecting failure of at least one block (B1) of elements of a battery, device comprising for each block means (F4) for measuring to measure the voltage (Vb) at the terminals of the block, comparison means (F5, 10) connected to the measurement means for comparing the measured voltage with a predetermined threshold voltage (Vs), fault determination means connected to the comparison means and means (Dv, Dr, 6, 29 ) fault signaling connected to the fault determination means, device characterized in that the fault determination means comprise time delay means (F6, F7; 11, 21), so as to produce a fault signal (A4, Q3) when the voltage (Vb) across the block is less than or equal to the threshold voltage (Vs) for a predetermined period (Ts), and storage means (17, 32) for storing the fault signal.

2. Device according to claim 1, characterized in that it comprises means (F1, F2;

RESET; R1, C1, 13, 14, A2; R2, C2, A7) resetting the storage means to zero.

3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that it comprises a sensor (1) associated with each block, each sensor comprising said means of measurement, comparison, timing and storage, and a circuit supply (2) connected to the terminals of the associated block to self-supply (Va) the sensor.

4. Device according to claim 3, characterized in that each sensor (1) comprises local signaling means (5).

5. Device according to claim 4, characterized in that the local signaling means (5) of a sensor (1) comprise a first light-emitting diode (Dr) supplied when a fault signal is produced by the sensor.

6. Device according to one of claims 4 and 5, characterized in that the local signaling means (5) of a sensor (1) comprise a second light-emitting diode (Dv) supplied in the absence of a fault signal.

7. Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that it comprises remote monitoring means (9) connected to the sensors.

8. Device according to claim 7, characterized in that each sensor comprises a contact (30) opening in the presence of a fault signal, the contacts (30) of a plurality of sensors being connected in series, between signaling terminals for remote monitoring means.

9. Device according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the predetermined duration (Ts) is of the order of a second.