FR2743949A1 - Instrument indicateur de l'energie residuelle d'une batterie - Google Patents

Instrument indicateur de l'energie residuelle d'une batterie Download PDF

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Abstract

Ledit instrument (1) comprend un moyen détecteur (3) détectant un instant prédéterminé de décharge et un instant prédéterminé de pleine charge d'une batterie (2) stockant de l'énergie électrique; un moyen intégrateur (4) intégrant de l'énergie électrique emmagasinée et consommée, en considérant comme une valeur intégrée une valeur correspondant à une quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie (2); et un moyen afficheur (5) affichant la valeur absolue d'une quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie (2), sur la base d'un signal de sortie dudit moyen intégrateur (4).

Description

INSTRUMENT INDICATEUR DE L'ENERGIE RESIDUELLE D'UNE
BATTERIE
La présente invention se rapporte à un instrument indicateur de l'énergie résiduelle d'une batterie destinée à stocker de l'énergie électrique et, plus particulièrement, à un instrument indicateur du type précité, conçu pour intégrer une quantité d'énergie électrique ayant été emmagasinée et consommée, par rapport à un instant prédéterminé de décharge et à un instant prédéterminé de pleine charge, de manière à réduire une erreur d'intégration.
L'un des instruments classiques indicateurs de l'énergie résiduelle d'une batterie intègre de l'énergie électrique ayant été emmagasinée et consommée, par rapport à une valeur de référence qui est la quantité d'énergie électrique à l'instant du stade final de la décharge de la batterie, puis affiche une quantité résiduelle d'énergie électrique, comme exposé dans le brevet japonais n" Sho 59-5975 soumis à l'inspection publique.
L'un des modes d'affichage d'énergie est un processus d'affichage d'une valeur absolue qui affiche la valeur absolue d'une quantité résiduelle d'énergie électrique par rapport à une graduation de 0,8 Ah, par exemple, correspondant à une quantité prédéterminée d'énergie électrique.
Un autre mode d'affichage d'énergie est un processus d'affichage d'une valeur relative qui affiche la valeur relative d'une quantité résiduelle d'énergie électrique exprimée en pourcentages par rapport à une capacité de la batterie de 100 %, les pourcentages étant indiqués par des graduations représentant chacune 20 %.
La capacité de batteries varie suite à des cycles répétitifs de charge et de décharge, et à cause d'un vieillissement.
Conformément au processus d'affichage d'une valeur absolue, lorsque la capacité de la batterie est grande, chaque graduation correspond par exemple à 1 Ah et la quantité d'énergie électrique, correspondant à chaque graduation, est diminuée lentement. En revanche, lorsque la capacité de la batterie est faible, chaque graduation correspond par exemple à 0,8 Ah et la quantité d'énergie électrique, correspondant à chaque graduation, est diminuée rapidement.
C'est pourquoi le processus d'affichage d'une valeur relative est désavantageux en ce sens que l'utilisateur d'un appareil actionné électriquement, faisant usage d'une telle batterie en tant que source de puissance, n'est pas en mesure d'identifier aisément, à partir de l'affichage gradué de la quantité résiduelle d'énergie électrique, le temps de fonctionnement ou le travail restant de l'appareil actionné électriquement.
Par exemple, le conducteur d'un véhicule électrique ne peut pas estimer, à partir de l'affichage gradué de la quantité résiduelle d'énergie électrique, la distance que ledit véhicule peut parcourir.
L'instrument indicateur de l'énergie résiduelle d'une batterie qui intègre de l'énergie électrique ayant été emmagasinée et consommée, par rapport à une valeur de référence représentée par la quantité d'énergie électrique à l'instant du stade final de la décharge de la batterie, et qui affiche une quantité résiduelle d'énergie électrique, peut afficher avec précision la quantité résiduelle d'énergie électrique si la batterie doit être chargée à partir de l'instant de décharge complète lorsque la batterie est à plat.
Toutefois, si la batterie est répétitivement chargée et déchargée bien qu'elle renferme encore une quantité résiduelle d'énergie électrique, l'instrument indicateur est affecté d'une erreur d'intégration et peut ne pas être en mesure d'afficher, avec précision, la quantité résiduelle d'énergie électrique.
Cela résulte du fait que la valeur intégrée, représentant l'histoire de la batterie et correspondant à la quantité résiduelle d'énergie électrique, a tendance à être imprécise à cause de divers facteurs correctifs.
En conséquence, s'il est utilisé avec un appareil actionné électriquement qui ne consomme pas totalement, lors de chaque cycle de travail, l'énergie électrique stockée dans la batterie, l'instrument indicateur classique soulève le problème consistant en ce que des erreurs d'intégration sont cumulées, d'où la difficulté à percevoir une quantité résiduelle précise d'énergie électrique stockée dans la batterie à 1' instant considéré, ainsi qu'un temps de fonctionnement restant et autres particularités de l'appareil actionné électriquement.
Par exemple, s'il est utilisé avec un deux-roues à puissance auxiliaire ou avec un véhicule électrique qui ne consomme pas totalement, lors de chaque cycle de travail, l'énergie électrique stockée dans la batterie, l'instrument indicateur classique accuse une insuffisance du fait que des erreurs d'intégration sont cumulées, ce qui rend difficile, pour l'utilisateur, d'identifier une quantité résiduelle précise d'énergie électrique stockée dans la batterie à l'instant considéré, ainsi que la distance pouvant être parcourue par le deux-roues ou par le véhicule électrique.
De l'énergie électrique telle qu'une charge électrique, un courant électrique, une puissance électrique, ou phénomène similaire, est intégrée sur la base d'un courant électrique pénétrant dans la batterie ou sortant de celle-ci. Ainsi, même si un chargeur est connecté à la batterie et si cette batterie est effectivement chargée à plein, un quelconque courant électrique pénétrant dans ladite batterie continue d'être intégré, si bien que la valeur intégrée ne peut pas représenter la quantité d'énergie électrique effectivement emmagasinée.
L'un des indicateurs, conçus pour afficher la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans une batterie, comprend un indicateur à cadre mobile qui visualise la quantité résiduelle d'énergie électrique à l'aide d'un index. Le dimensionnement de l'indicateur à cadre mobile ne peut pas être réduit du fait que cet indicateur réclame un espace dans lequel l'index effectue une rotation.
Ce problème est perceptible si la batterie est utilisée en tant que batterie démontable équipant un deux-roues à puissance auxiliaire pour lequel l'apparence esthétique est importante, et qui dispose d'une zone limitée pour l'installation de l'indicateur.
La présente invention est le fruit d'un effort visant à résoudre les problèmes précités.
Un premier objet de la présente invention consiste à afficher, avec une erreur d'intégration réduite, une quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans une batterie, même si ladite batterie est répétitivement chargée et déchargée sans être totalement déchargée durant chaque cycle.
Un deuxième objet de la présente invention consiste à minimiser une erreur d'intégration lorsqu'une batterie est totalement déchargée, même si un courant électrique pénètre dans la batterie à partir d'un chargeur qui est connecté à ladite batterie lorsqu'elle est totalement déchargée.
Un troisième objet de la présente invention consiste à afficher une quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans une batterie, sans aucune influence exercée par des variations intervenant dans la capacité de la batterie.
Un autre objet de la présente invention consiste à fournir un instrument indicateur de l'énergie résiduelle d'une batterie qui puisse, tout en requérant un faible encombrement, afficher une quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans ladite batterie.
Un instrument indicateur de l'énergie résiduelle d'une batterie, conforme au premier aspect de l'invention, comprend un moyen détecteur pour détecter un instant prédéterminé de décharge et un instant prédéterminé de pleine charge d'une batterie destinée à stocker de l'énergie électrique ; un moyen intégrateur pour intégrer de l'énergie électrique ayant été emmagasinée et consommée, en considérant comme une valeur intégrée une valeur correspondant à une quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie à l'instant prédéterminé de décharge et à l'instant prédéterminé de pleine charge, lorsque l'instant prédéterminé de décharge et l'instant prédéterminé de pleine charge sont atteints ; et un moyen afficheur pour afficher la valeur absolue d'une quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie, sur la base d'un signal de sortie émanant dudit moyen intégrateur.
Du fait que le moyen intégrateur intègre l'énergie électrique par rapport à l'instant de pleine charge, lorsque la batterie est chargée ou déchargée à partir de l'instant de pleine charge, et qu'il intègre l'énergie électrique par rapport à l'instant de décharge, lorsque ladite batterie est chargée ou déchargée à partir de l'instant de décharge, ledit moyen intégrateur peut débuter une intégration de l'énergie électrique ayant été emmagasinée et consommée, sur la base d'une valeur intégrée précise à l'instant de pleine charge ou à l'instant de décharge.
De la sorte, une erreur d'intégration peut être moindre que si l'on utilise seulement l'instant du stade final de la décharge en tant que référence dans la batterie qui est plus souvent chargée à plein que totalement déchargée.
Etant donné que le moyen afficheur affiche la valeur absolue de la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie, sur la base d'un signal de sortie émanant du moyen intégrateur, l'utilisateur d'un appareil actionné électriquement, faisant usage de la batterie en tant que source de puissance, est à même d'identifier aisément le temps de fonctionnement restant ou une particularité similaire de l'appareil actionné électriquement.
Conformément au deuxième aspect de l'invention, dans un instrument indicateur du type précité, le moyen intégrateur interrompt l'intégration de l'énergie électrique lorsque le moyen détecteur détecte que la quantité d'énergie électrique, stockée dans la batterie, est égale ou supérieure à la quantité d'énergie électrique stockée dans ladite batterie à l'instant de pleine charge.
Même si un chargeur demeure connecté à la batterie durant une longue période pendant laquelle ladite batterie est en cours de pleine charge, et si un courant électrique pénètre dans la batterie, la valeur intégrée est fixée à une valeur correspondant à la quantité d'énergie électrique emmagasinée à l'instant de pleine charge. De ce fait, une erreur affectant la valeur intégrée à l'état de pleine charge est maintenue à une valeur égale ou inférieure à la différence entre la capacité de la batterie, et la quantité d'énergie électrique emmagasinée à l'instant de pleine charge.
Conformément au troisième aspect de l'invention, dans un instrument indicateur tel que mentionné ciavant, le moyen afficheur comprend un indicateur à diagramme en bâtonnets pour afficher une quantité d'énergie électrique égale ou inférieure à la quantité d'énergie électrique stockée, dans la batterie, à l'instant de pleine charge.
Le moyen afficheur affiche une quantité d'énergie électrique égale ou inférieure à la quantité d'énergie électrique stockée, dans la batterie, à l'instant prédéterminé de pleine charge. De la sorte, même lorsque la capacité de la batterie varie dans une plage égale ou supérieure à la quantité d'énergie électrique à l'instant de pleine charge, le moyen afficheur peut, sans être affecté par la variation, afficher la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie.
Dans la mesure où la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie, est visualisée à l'aide d'un indicateur à diagramme en bâtonnets, l'espace requis par l'affichage est d'un faible dimensionnement et l'utilisateur d'un appareil actionné électriquement peut rapidement identifier, visuellement, une valeur approximative de la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie. L'utilisateur peut aisément repérer le temps de fonctionnement restant de l'appareil avant ou pendant le fonctionnement de cet appareil.
De préférence, dans un instrument indicateur du type précité, la batterie comprend une batterie destinée à stocker de l'énergie électrique pour fournir une puissance à un véhicule actionné électriquement.
En conséquence, une erreur d'intégration peut être considérablement moindre que si l'on utilise seulement l'instant du stade final de la décharge, en tant que référence, dans la batterie qui est plus fréquemment chargée à plein que totalement déchargée.
Comme le moyen afficheur affiche la valeur absolue de la quantité résiduelle d'énergie électrique dans la batterie, le conducteur d'un véhicule électrique peut, avant ou pendant la conduite dudit véhicule, percevoir aisément la distance pouvant être parcourue par ce véhicule.
Si la quantité résiduelle d'énergie électrique dans la batterie est visualisée par un indicateur à diagramme en bâtonnets, l'espace réclamé par l'affichage est d'un petit dimensionnement. Un espace, affecté à l'installation de l'instrument indicateur conforme à la présente invention, peut ainsi être facilement réservé dans un véhicule électrique disposant d'une place restreinte pour l'installation de l'indicateur.
Par exemple, un espace d'installation de l'instrument indicateur selon la présente invention peut être aisément préservé dans une batterie démontable ou dans un bloc à boîtier de batteries équipant une bicyclette à puissance auxiliaire, pour laquelle l'apparence esthétique est importante et qui dispose d'une zone limitée pour l'installation de l'indicateur.
Si la quantité résiduelle d'énergie électrique dans la batterie est visualisée par un indicateur à diagramme en bâtonnets, le conducteur du véhicule électrique peut rapidement identifier, visuellement, une valeur approximative de la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie et il peut aisément percevoir, tout en conduisant le véhicule électrique, la distance que ce dernier peut parcourir.
L'invention va à présent être décrite plus en détail, à titre d'exemples nullement limitatifs, en regard des dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est un schéma synoptique d'un instrument conforme à la présente invention, indicateur de énergie résiduelle d'une batterie
la figure 2 est un diagramme illustrant des caractéristiques d'affichage d'énergie résiduelle de l'instrument indicateur selon l'invention
la figure 3 est un diagramme montrant la manière dont une quantité résiduelle d'énergie est affichée par l'instrument indicateur d'après l'invention
la figure 4 est un graphique représentant la relation existant entre la quantité d'énergie électrique emmagasinée dans une batterie, et la température de la batterie
la figure 5 est un graphique illustrant la relation existant entre la tension aux bornes de la batterie, et la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie
les figures 6(a) à 6(c) sont des graphiques montrant divers processus de correction
la figure 7 est une vue d'une bicyclette à puissance auxiliaire
la figure 8 est une vue d'un bloc à boîtier de batteries équipant la bicyclette à puissance auxiliaire ; et
la figure 9 est une coupe transversale d'un agencement de l'instrument indicateur conforme à la présente invention.
Comme illustré sur la figure 1, un instrument 1 conforme à la présente invention, indicateur de l'énergie résiduelle d'une batterie, comprend un moyen détecteur 3 pour détecter un instant prédéterminé de décharge et un instant prédéterminé de pleine charge d'une batterie 2 destinée à stocker de l'énergie électrique pour un deux-roues à puissance auxiliaire ; un moyen intégrateur 4 pour intégrer de l'énergie électrique ayant été emmagasinée et consommée, en considérant comme une valeur intégrée une valeur correspondant à une quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie à l'instant prédéterminé de décharge et à l'instant prédéterminé de pleine charge, lorsque ces instants sont atteints ; et un moyen afficheur 5 pour afficher la valeur absolue d'une quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie, sur la base d'un signal de sortie émanant du moyen intégrateur 4.
L'instrument 1 indicateur de l'énergie résiduelle de la batterie comporte également une résistance R, une diode D, un fusible FS et des connecteurs 6a, 7a.
La batterie 2 présente une borne négative (-) raccordée, par l'intermédiaire de la résistance R, à une borne du connecteur a et à une borne du connecteur 6a.
La batterie 2 présente une borne positive (+) raccordée à une autre borne du connecteur 7a avec interposition du fusible FS, et à une autre borne du connecteur 6a avec interposition de la diode D.
Le moyen détecteur 3 détecte (détection E de l'état vide) l'instant prédéterminé de décharge sur la base de la tension aux bornes de la batterie 2 et il applique, au moyen intégrateur 4, un signal détecté indicatif de l'instant prédéterminé de décharge. Le moyen détecteur 3 détecte également (détection F de l'état plein) l'instant prédéterminé de pleine charge sur la base de la température de la batterie 2 et il applique, au moyen intégrateur 4, un signal détecté indicatif de l'instant prédéterminé de pleine charge.
Le moyen détecteur 3 comprend, par exemple, un capteur de températures et un comparateur pour comparer la tension aux bornes de la batterie 2, et une tension préréglée.
Pour détecter l'instant prédéterminé de décharge, le moyen détecteur 3 peut comparer, à une valeur préréglée, une valeur numérique convertie par un convertisseur analogique/numérique à partir de la tension aux bornes de la batterie 2.
En réponse au signal détecté provenant du moyen détecteur 3, le moyen intégrateur 4 considère, comme une valeur intégrée, une valeur correspondant à une quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie à l'instant prédéterminé de décharge et à l'instant prédéterminé de pleine charge, puis il intègre un courant électrique en tant qu'énergie électrique ayant été accumulée et consommée. La valeur intégrée est produite par intégration du courant électrique par rapport au temps, et est exprimée en Ah (ampèresheure).
Le courant électrique pénétrant dans la batterie 2, ou en sortant, est converti en une tension par la résistance R, à des fins de détection.
Le moyen intégrateur 4 comprend par exemple un convertisseur analogique/numérique pour convertir, en une valeur numérique, la tension analogique traversant la résistance R, ainsi qu'un micro-ordinateur doté d'une fonction d'intégration.
Le moyen intégrateur 4 peut englober un circuit d'intégration analogique comprenant un condensateur, une résistance et un amplificateur opérationnel.
Le moyen afficheur 5 comprend un indicateur à diagramme en bâtonnets, et présente une pluralité d'éléments de visualisation 51-55 pour afficher une quantité d'énergie électrique égale ou inférieure à la quantité d'énergie électrique stockée, dans la batterie 2, à l'instant de pleine charge. Chacun des éléments de visualisation 51-55 comprend une diode électroluminescente.
Le moyen afficheur 5 présente également des graduations 5a repérées par des valeurs numériques respectives de 0 Ah, 0,8 Ah, 1,6 Ah, 2,4 Ah, 3,2 Ah et 4,0 Ah.
La quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie 2 est de 4,0 Ah à l'instant de pleine charge.
Le moyen afficheur 5 affiche la valeur absolue de la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie 2, par activation des diodes électroluminescentes des éléments de visualisation 5155, sur la base d'un signal de sortie représentatif d'une valeur intégrée et émanant du moyen intégrateur 4.
Le moyen afficheur 5 est par exemple équipé d'un circuit de commande matricielle des diodes électroluminescentes, en vue de l'activation ou du clignotement desdites diodes.
Un moteur 8 comprend une borne négative (-) raccordée à une borne du connecteur 7b, et une borne positive (+) raccordée à une autre borne du connecteur 7b. Les connecteurs 7a, 7b sont d'une configuration propre à pouvoir être emboîtés l'un dans l'autre.
Le moteur 8 fournit la puissance d'un véhicule actionné électriquement, tel qu'un deux-roues à puissance auxiliaire.
Un chargeur 9 de la batterie comprend une borne négative (-) raccordée à une borne du connecteur 6b, et une borne positive (+) raccordée à une autre borne du connecteur 6b. Les connecteurs 6a, 6b sont de configurations propres à permettre leur emboîtement mutuel.
La figure 2 est un diagramme illustrant des caractéristiques d'affichage d'énergie résiduelle de l'instrument conforme à la présente invention, indicateur de l'énergie résiduelle de la batterie.
La figure 3 est un diagramme montrant la manière dont une quantité résiduelle d'énergie est affichée par l'instrument conforme à la présente invention, indicateur de l'énergie résiduelle de la batterie.
Sur les figures 2 et 3, les diodes électroluminescentes sont activées ou clignotent comme exposé ci-après.
La diode électroluminescente de l'élément de visualisation 51 clignote lorsque la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie 2, est supérieure à 0,0 Ah et égale ou inférieure à 0,5 Ah.
La diode électroluminescente de l'élément de visualisation 51 est activée lorsque la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie 2, est supérieure à 0,5 Ah et égale ou inférieure à 0,8 Ah.
La diode électroluminescente de l'élément de visualisation 52 est activée lorsque la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie 2, est supérieure à 0,8 Ah et égale ou inférieure à 1,6 Ah.
La diode électroluminescente de l'élément de visualisation 53 est activée lorsque la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie 2, est supérieure à 1,6 Ah et égale ou inférieure à 2,4 Ah.
La diode électroluminescente de l'élément de visualisation 54 est activée lorsque la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie 2, est supérieure à 2,4 Ah et égale ou inférieure à 3,2 Ah.
La diode électroluminescente de l'élément de visualisation 55 est activée lorsque la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie 2, est supérieure à 3,2 Ah et égale ou inférieure à 4,0 Ah.
Si la distance, pouvant être parcourue par le deux-roues à puissance auxiliaire, est de 3 km/0,8 Ah, l'activation de l'une des diodes électroluminescentes est convertie en l'une des graduations, c'est-à-dire 3 km/graduation, permettant ainsi à l'utilisateur de percevoir aisément la distance pouvant être parcourue par le deux-roues à puissance auxiliaire, à partir de la quantité résiduelle affichée d'énergie électrique stockée dans la batterie 2, sur la base d'une relation proportionnelle.
La diode électroluminescente de l'élément de visualisation 55 est également activée lorsque la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie 2, est supérieure à 4,0 Ah et égale ou inférieure à 5,0 Ah.
La quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie 2 est de 4,0 Ah à l'instant de pleine charge et, lorsque la quantité d'énergie électrique emmagasinée est comprise entre 4,0 Ah et 5,0 Ah, la batterie 2 se trouve à l'état de pleine charge.
Même lorsque la capacité ou le pouvoir de charge de la batterie varie, lors de chaque cycle, dans la plage comprise entre 4,0 Ah et 5,0 Ah, l'élément de visualisation 55 occupant la position la plus haute, conçu pour afficher l'état de pleine charge, peut absorber la variation et afficher l'état de pleine charge.
Lorsque la batterie 2 amorce un processus de charge à partir d'un état de décharge complète, la température de ladite batterie 2 augmente au fur et à mesure qu'elle se rapproche de l'état de pleine charge.
Lorsque le taux d'accroissement de la température ou la température atteint une valeur prédéterminée (température de détection F), le moyen détecteur 3 détecte l'état de pleine charge et détecte également l'instant auquel l'état de pleine charge est repéré en tant qu'instant prédéterminé de pleine charge (instant de détection F) . La figure 4 illustre la relation existant entre la température de la batterie et la quantité d'énergie électrique emmagasinée dans ladite batterie. Sur cette figure 4, la lettre F correspond à 4,0 Ah.
Lorsque la batterie 2 est chargée à une valeur proche de sa capacité, même si un courant électrique pénètre dans ladite batterie 2 à partir du chargeur 9, l'énergie électrique véhiculée par ce courant n'est, pour l'essentiel, pas emmagasinée dans la batterie 2.
De ce fait, lorsque le moyen détecteur 3 détecte que la quantité d'énergie électrique, stockée dans la batterie 2, est égale ou supérieure à la quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie 2 à l'instant de pleine charge, le moyen intégrateur 4 reçoit un signal détecté indicatif de cet état, interrompt l'intégration du courant électrique et transforme, en la valeur intégrée, la quantité d'énergie électrique emmagasinée à l'instant de pleine charge et représentant une valeur de référence, rendant ainsi la valeur intégrée égale à 4,0.
En conséquence, même si le chargeur 9 demeure connecté à la batterie 2 pendant une longue période durant laquelle ladite batterie 2 est en cours de pleine charge, la valeur intégrée correspond à la quantité d'énergie électrique emmagasinée à l'instant de pleine charge. Une erreur affectant la valeur intégrée, à l'état de pleine charge, est ainsi maintenue à une valeur égale ou inférieure à la différence entre la capacité de la batterie et la quantité d'énergie électrique emmagasinée à l'instant de pleine charge.
Lorsque la batterie 2 est déchargée par activation du moteur 8, le moyen intégrateur 4 retranche, de la valeur intégrée, une quantité d'énergie électrique consommée
Lorsque la batterie 2 est graduellement déchargée à partir de l'état de pleine charge, étant donné que la quantité d'énergie électrique, stockée dans ladite batterie 2 à l'instant de pleine charge, est utilisée en tant que valeur intégrée lorsque l'instant de pleine charge est atteint, et étant donné que l'intégration du courant électrique débute lorsque la quantité d'énergie électrique, stockée dans la batterie 2, devient inférieure à la quantité d'énergie électrique stockée dans ladite batterie 2 à l'instant de pleine charge, l'intégration de la quantité d'énergie électrique peut débuter sur la base de la valeur intégrée avec précision.
Lorsque la décharge de la batterie 2 se poursuit, les graduations affichées sont progressivement réduites jusqu'à ce que seule soit activée la diode électroluminescente de l'élément de visualisation 51.
Lorsque la tension aux bornes de la batterie 2 atteint une valeur prédéterminée (tension de détection
E), le moyen détecteur 3 détecte l'imminence du stade final de la décharge et détecte également l'instant de l'imminence du stade final de la décharge, en tant qu'instant prédéterminé de décharge (instant de détection E).
La diode électroluminescente de l'élément de visualisation 51 passe au mode clignotant et la valeur intégrée est réglée sur la quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie 2 à l'instant prédéterminé de décharge, c'est-à-dire sur 0,5. La figure 5 représente la relation existant entre la tension aux bornes de la batterie 2, et la quantité résiduelle d'énergie électrique dans ladite batterie 2.
Sur cette figure 5, la lettre E correspond à 0,5 Ah.
Le courant électrique qui est intégré (ajouté ou retranché) peut être corrigé sur la base de la température de la batterie, ou d'un paramètre similaire. Il peut être corrigé par un processus de correction de l'intensité du courant de décharge, par un processus de correction d'autodécharge ou par un processus de correction de température.
La figure 6(a) est un graphique illustrant le processus de correction de l'intensité du courant de décharge.
Conformément au processus de correction de l'intensité du courant de décharge, le courant électrique est compté comme une valeur supérieure, car le courant électrique déchargé de la batterie 2 est plus grand.
La figure 6(b) est un graphique représentant le processus de correction d'autodécharge.
Lorsque la batterie 2 est chargée, puis laissée en l'état, cette batterie 2 se décharge d'elle-même.
Conformément au processus de correction d'autodécharge, la quantité d'énergie électrique déchargée d'elle-même est retranchée de la valeur intégrée.
La figure 6(c) est un graphique montrant le processus de correction de température.
Conformément au processus de correction de température, la température de la batterie est détectée pour corriger la valeur intégrée sur cette base.
Lorsque la température de la batterie est plus basse, il est estimé que la valeur intégrée est plus petite -
L'instrument indicateur d'énergie résiduelle d'une batterie peut présenter une structure simple, étant donné qu'il intègre le courant électrique sans tenir compte de variations intervenant dans la tension.
Cet instrument indicateur se prête en particulier à une utilisation sur un véhicule électrique de petite taille.
La figure 7 est une vue d'une bicyclette 21 à puissance auxiliaire.
La figure 8 est une vue d'un bloc à boîtier de batteries équipant la bicyclette à puissance auxiliaire.
La figure 9 est une coupe transversale de la partie supérieure d'un bloc 30 à boîtier de batteries illustré sur la figure 8, à proximité d'une manette 38.
Sur la figure 9, un instrument indicateur d'énergie résiduelle est incorporé dans le bloc 30, et des batteries 2 sont consignées d'affichage 13 est placée sur la surface dudit boîtier 11.
Pour supprimer une consommation de puissance électrique, la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans les batteries 2 est affichée, par les éléments de visualisation 51-55, lorsque la touche d'affichage 13 est enfoncée.
Un film 12 en polychlorure de vinyle est collé à la surface du boîtier 11 des batteries, au-dessus de la surface supérieure de la touche d'affichage 13 et audessus des éléments de visualisation 51-55 montés rigidement sur la plaquette 16 à circuits imprimés.
La plaquette 16 à circuits imprimés et le moyen intégrateur (non illustré) sont mutuellement raccordés par une pièce de connexion 14 et par un faisceau de câblage 15.
L'instrument indicateur de l'énergie résiduelle des batteries est intégré dans le bloc 30 à boîtier desdites batteries, pouvant être dissocié de la bicyclette à puissance auxiliaire, de sorte que la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans lesdites batteries 2, peut être individuellement surveillée sur ledit bloc 30.
Le bloc 30 à boîtier de batteries peut être démonté de la bicyclette à puissance auxiliaire, puis emporté dans un local pour charger les batteries 2. La quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans les batteries 2 peut être affichée indépendamment du fait que le bloc 30 est supporté par la bicyclette, ou dissocié d'avec celle-ci.
Le moyen détecteur peut contenir une mémoire morte emmagasinant des tableaux de données des caractéristiques représentées sur les figures 4 et 5.
Le moyen intégrateur peut contenir une mémoire morte stockant un tableau de données des caractéristiques illustrées sur les figures 6(a) à 6(c).
Les quantités d'énergie électrique stockées dans les batteries, à l'instant prédéterminé de décharge et à l'instant prédéterminé de pleine charge, peuvent être préalablement introduites dans le moyen intégrateur.
Les éléments de visualisation 51-55 peuvent présenter des affichages à cristaux liquides à la place des diodes électroluminescentes.
Dans l'instrument conforme à la présente invention, indicateur d'énergie résiduelle de batterie(s), le moyen afficheur peut présenter une unité d'affichage numérique ou des diodes électroluminescentes, voire des affichages à cristaux liquides pour afficher un diagramme circulaire, ou bien un indicateur à cadre mobile.
Bien qu'on ait décrit, dans la forme de réalisation illustrée, l'instrument indicateur destiné à une batterie stockant de l'énergie électrique pour fournir une puissance à un deux-roues à puissance auxiliaire, la présente invention peut être appliquée à un instrument indicateur destiné à une batterie stockant de l'énergie électrique pour fournir une puissance à un appareil actionné électriquement, tel qu'un véhicule électrique, un scooter électrique ou applications similaires.
De surcroît, la présente invention peut être appliquée à un instrument indicateur affecté à une batterie stockant de l'énergie électrique pour fournir une puissance à un bateau à moteur.
Un instrument indicateur conforme à l'invention comprend un moyen détecteur, un moyen intégrateur et un moyen afficheur, comme décrit ci-avant. Du fait que le moyen intégrateur intègre de l'énergie électrique, en considérant comme une valeur intégrée une valeur correspondant à une quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie à l'instant de détection F et à l'instant de détection E, lorsque ces instants de détection F et E sont atteints, une erreur d'intégration peut être plus faible que si l'on utilise uniquement l'instant définitif de la décharge, comme une référence, dans la batterie qui est plus souvent chargée à plein que totalement déchargée.
L'instrument indicateur de l'énergie résiduelle de la batterie est en mesure d'afficher, avec précision, la valeur absolue de la quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie (quantité résiduelle) depuis l'instant de détection F jusqu'à l'instant de détection E.
Par exemple, si la capacité de la batterie ou sa valeur nominale est de 5 Ah, la quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie à l'instant de détection F est de 80 % (4 Ah) de ladite capacité, et la quantité stockée à l'instant de détection E est de 10 % (0,5 Ah) de cette capacité ; ainsi, l'instrument indicateur affiche efficacement, avec précision, la valeur absolue de la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie entre les instants de détection F et E.
Si le moyen intégrateur débute une intégration d'énergie électrique en utilisant, en tant que valeur intégrée, une valeur correspondant à la quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie à l'instant de détection F, le moyen intégrateur peut être d'un agencement plus simple que s'il amorçait une intégration d'énergie électrique en utilisant, en tant que valeurs intégrées, une pluralité de valeurs correspondant à des quantités respectives d'énergie électrique emmagasinée à un état de pleine charge.
Cela est dû au fait que le moyen détecteur ne doit pas nécessairement délivrer, au moyen intégrateur, une quantité spécifique d'énergie électrique stockée dans la batterie à l'instant de détection F.
Si le moyen intégrateur débute une intégration d'énergie électrique en utilisant, en tant que valeur intégrée, une valeur constante correspondant à la quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie à l'instant de détection F, ledit moyen intégrateur peut procurer une précision d'affichage de la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie depuis l'instant de détection F jusqu'à l'instant de détection E, qui est plus grande que s'il amorçait une intégration d'énergie électrique en utilisant, en tant que valeurs intégrées, une pluralité de valeurs correspondant à des quantités respectives d'énergie électrique emmagasinée à un état de pleine charge.
Cela tient au fait que le moyen intégrateur ne cumule pas des erreurs d'intégration résultant de facteurs correctifs depuis les quantités respectives d'énergie électrique emmagasinée à l'état de pleine charge, jusqu'à la quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie à l'instant de détection F.
Etant donné que le moyen afficheur visualise la valeur absolue de la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie, sur la base d'un signal de sortie provenant du moyen intégrateur, l'utilisateur d'un appareil actionné électriquement, faisant usage de la batterie en tant que source de puissance, est à même de percevoir aisément le temps de fonctionnement restant ou une particularité similaire concernant ledit appareil.
De préférence, dans un instrument indicateur conforme à l'invention, le moyen intégrateur interrompt une intégration de l'énergie électrique lorsque le moyen détecteur détecte que la quantité d'énergie électrique, stockée dans la batterie, est égale ou supérieure à la quantité d'énergie électrique stockée dans ladite batterie à l'instant de pleine charge. De la sorte, même si un chargeur demeure connecté à la batterie durant une longue période pendant laquelle ladite batterie est en cours de pleine charge, et un courant électrique pénètre dans la batterie, la valeur intégrée est fixée à une valeur correspondant à la quantité d'énergie électrique emmagasinée à l'instant de pleine charge. Ainsi, une erreur affectant la valeur intégrée à l'état de pleine charge est maintenue à une valeur égale ou inférieure à la différence entre la capacité de la batterie, et la quantité d'énergie électrique emmagasinée à l'instant de pleine charge.
Par exemple, l'instrument indicateur de l'énergie résiduelle d'une batterie peut efficacement afficher, sous la forme d'une valeur numérique, la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie.
Avantageusement, dans un instrument indicateur conforme à l'invention, le moyen afficheur affiche une quantité d'énergie électrique égale ou inférieure à la quantité d'énergie électrique stockée, dans la batterie, à l'instant prédéterminé de pleine charge. De ce fait, même si la capacité de la batterie varie dans une plage égale ou supérieure à la quantité d'énergie électrique à l'instant de pleine charge, le moyen afficheur peut, sans être affecté par la variation, visualiser la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie.
Un élément de visualisation occupant la position la plus haute, conçu pour afficher l'état de pleine charge, peut absorber une variation intervenant dans la capacité de la batterie (ou capacité de charge) durant chaque cycle, et peut afficher l'état de pleine charge.
De la sorte, à l'état de pleine charge, tous les éléments de visualisation affichent la quantité d'énergie électrique présente à tous moments dans la batterie, en empêchant ainsi la batterie d'être chargée à l'état de pleine charge, et en évitant un gaspillage de temps.
Cela empêche qu'un élément de visualisation occupant une position haute, conçu pour afficher l'état de. pleine charge, soit dans l'incapacité d'afficher la quantité d'énergie électrique présente dans la batterie, même si la batterie est à l'état de pleine charge ; et cela empêche également une charge excessive de la batterie provoquée par un chargeur, ainsi qu'un gaspillage de temps.
Dans la mesure où la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie, est visualisée à l'aide d'un indicateur à diagramme en bâtonnets, l'espace réclamé par l'affichage est d'un petit dimensionnement et l'utilisateur d'un appareil actionné électriquement peut rapidement identifier, visuellement, une valeur approximative de la quantité résiduelle d'énergie électrique présente dans la batterie. L'utilisateur peut facilement repérer, avant ou pendant le fonctionnement de l'appareil, le temps de fonctionnement restant de cet appareil.
L'instrument indicateur conforme à l'invention est appliqué, par exemple, à une batterie destinée à stocker de l'énergie électrique pour fournir une puissance à un véhicule actionné électriquement. Par conséquent, une erreur d'intégration peut être considérablement moindre que si uniquement l'instant définitif de la décharge est utilisé, en tant que référence, dans la batterie plus fréquemment chargée à plein que totalement déchargée.
Comme le moyen afficheur affiche la valeur absolue de la quantité résiduelle d'énergie électrique présente dans la batterie, le conducteur d'un véhicule électrique peut aisément repérer, avant ou pendant la conduite dudit véhicule, la distance pouvant être parcourue par ce dernier.
Si la quantité résiduelle d'énergie électrique, stockée dans la batterie, est affichée par un indicateur à diagramme en bâtonnets, l'affichage réclame un espace de petite taille. Un espace, affecté à l'installation de l'instrument indicateur conforme à la présente invention, peut ainsi être aisément ménagé dans un véhicule électrique disposant d'une zone limitée pour l'installation de l'indicateur.
Par exemple, un espace d'installation de l'instrument indicateur selon l'invention peut, de manière aisée, être réservé dans une batterie démontable ou dans un bloc à boîtier de batteries équipant une bicyclette à puissance auxiliaire, pour laquelle l'apparence esthétique est importante et qui dispose d'une zone restreinte pour l'installation de l'indicateur.
Si la quantité résiduelle d'énergie électrique, présente dans la batterie, est visualisée à l'aide d'un indicateur à diagramme en bâtonnets, le conducteur du véhicule électrique peut rapidement reconnaître, visuellement, une valeur approximative de la quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie et il peut, tout en conduisant le véhicule, percevoir aisément la distance pouvant être parcourue par celui-ci.
Cela offre un avantage particulièrement grand étant donné que le conducteur peut, tout en pilotant le véhicule électrique à grande vitesse, identifier rapidement la quantité résiduelle d'énergie électrique présente dans la batterie.
Si l'indicateur à diagramme en bâtonnets comprend des diodes électroluminescentes ou un affichage à cristaux liquides, l'utilisateur peut confirmer, lors d'un déplacement nocturne sur route ou dans une zone d'obscurité, la quantité résiduelle d'énergie électrique présente dans la batterie, et la quantité d'énergie électrique emmagasinée dans cette batterie.
Conformément à la présente invention, comme décrit ci-avant, l'instrument indicateur de l'énergie résiduelle d'une batterie accuse une erreur d'intégration réduite et est d'une haute commodité d'utilisation, même si la batterie est répétitivement chargée et déchargée sans être totalement déchargée.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'instrument décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (4)

-REVENDICATIONS
1. Instrument (1) indicateur de l'énergie résiduelle d'une batterie, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen détecteur (3) pour détecter un instant prédéterminé de décharge et un instant prédéterminé de pleine charge d'une batterie (2) destinée à stocker de l'énergie électrique ; un moyen intégrateur (4) pour intégrer de l'énergie électrique ayant été emmagasinée et consommée, en considérant comme une valeur intégrée une valeur correspondant à une quantité d'énergie électrique stockée dans la batterie (2) à l'instant prédéterminé de décharge et à l'instant prédéterminé de pleine charge, lorsque l'instant prédéterminé de décharge et l'instant prédéterminé de pleine charge sont atteints ; et un moyen afficheur (5) pour afficher la valeur absolue d'une quantité résiduelle d'énergie électrique stockée dans la batterie (2), sur la base d'un signal de sortie émanant dudit moyen intégrateur (4)
2. Instrument selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen intégrateur (4) interrompt l'intégration de l'énergie électrique lorsque le moyen détecteur (3) détecte que la quantité d'énergie électrique, stockée dans la batterie (2), est égale ou supérieure à la quantité d'énergie électrique stockée dans ladite batterie (2) à l'instant de pleine charge.
3. Instrument selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que le moyen afficheur (5) comprend un indicateur à diagramme en bâtonnets pour afficher une quantité d'énergie électrique égale ou inférieure à la quantité d'énergie électrique stockée, dans la batterie (2), à l'instant de pleine charge.
4. Instrument selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que la batterie (2) comprend une batterie destinée à stocker de l'énergie électrique pour fournir une puissance à un véhicule (21) actionné électriquement.
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