FR3058270A1 - Dispositif de surveillance d'une batterie - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif de surveillance (1) d'une batterie (2), comportant : - un capteur (53) configuré pour mesurer la tension électrique aux bornes (4) de la batterie (2), - un module de contrôle (51) du fonctionnement du dispositif de surveillance (1), ledit dispositif de surveillance (1) comportant en outre un accumulateur électrique (56) fournissant la puissance électrique au dispositif de surveillance (1), de sorte que le dispositif de surveillance (1) est autonome électriquement par rapport à la batterie (2), et en ce que le dispositif de surveillance (1) comporte un module de communication d'un réseau étendu sans fil basse consommation électrique.
Description
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention s’inscrit dans le domaine des objets connectés, en particulier des objets connectés servant au contrôle des systèmes d’alimentation électrique. Plus particulièrement, l’invention concerne un dispositif de surveillance d’une batterie.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE
Les batteries électriques sont une source d’énergie de secours pour de nombreux équipements statiques isolés. Par exemple, les aiguillages des voies ferrées, les téléphones de sécurité sur les aires d’autoroute, les armoires contenant des éléments de réseaux de télécommunication, les équipements de gestion du réseau électrique, sont tous des systèmes alimentés par un réseau électrique en temps normal, mais qui disposent d’une batterie comme source d’énergie de secours.
Ces batteries de secours, par définition utilisées seulement lors des pannes électriques du réseau, donc peu fréquemment, sont mal entretenues. Il n’est ainsi pas rare, lors d’une panne sur un réseau électrique, de constater que la batterie de secours d’un équipement est elle-même dysfonctionnelle, l’équipement cessant alors de fonctionner faute d’alimentation électrique. Ceci peut être très grave dans le cas d’équipement critiques, comme les aiguillages des voies de chemin de fer.
Lors d’une panne de réseau électrique, il peut aussi arriver que la batterie de secours d’un équipement fonctionne correctement et se mette à alimenter provisoirement cet équipement, mais que les techniciens responsables de cet équipement ignorent la survenue de la panne de réseau électrique. Ne sachant pas que la batterie de secours a pris le relais du réseau électrique pour alimenter l’équipement, les techniciens ne mettront en place aucune action pour réparer l’équipement, et si la panne de réseau se prolonge la batterie va se vider entièrement sans que rien ne soit fait et l’équipement cessera alors de fonctionner faute d’alimentation électrique.
Pour remédier à ces inconvénients, il existe dans l’art antérieur des dispositifs de surveillance de batterie équipés de moyens de télécommunication sans fil, qui informent les techniciens de l’état d’une batterie de secours. Pour permettre d’émettre des informations sur l’état de la batterie de secours, en particulier lors d’une panne du réseau électrique, ces dispositifs de surveillance sont alimentés électriquement par la batterie de secours. Il en résulte que les dispositifs de surveillance actuels contribuent à décharger les batteries de secours qu’ils surveillent, et cette décharge perturbe en outre les mesures effectuées par ces dispositifs de surveillance.
La présente invention vise à permettre de remédier aux inconvénients des solutions proposées par l’art antérieur pour la surveillance d’une batterie, en proposant un dispositif de surveillance d’une batterie qui soit peu intrusif, autonome, faible consommateur électrique, et adaptable à de nombreux types de batteries.
OBJET DE L’INVENTION
L’invention concerne à cet effet en premier lieu un dispositif de surveillance d’une batterie, comportant :
- un capteur configuré pour mesurer la tension électrique aux bornes de la batterie,
- un module de contrôle du fonctionnement du dispositif de surveillance, le dispositif de surveillance comportant en outre un accumulateur électrique fournissant la puissance électrique au dispositif de surveillance, de sorte que le dispositif de surveillance est autonome électriquement par rapport à la batterie, et le dispositif de surveillance comporte un module de communication d’un réseau étendu sans fil basse consommation électrique.
Par accumulateur électrique, on entend tout moyen de stockage local d’énergie électrique, éventuellement rechargeable ou remplaçable.
Par batterie, on entend une source d’énergie électrique, rechargeable et autonome, stockant l’électricité sous forme d’énergie chimique.
Un tel dispositif de surveillance d’une batterie présente l’avantage de ne pas s’alimenter sur la batterie, ne contribuant donc pas à la décharger et ne perturbant pas la mesure de la tension aux bornes de ladite batterie. Ce dispositif de surveillance présente également l’avantage de ne pas être alimenté par un réseau électrique, ce qui est très important pour surveiller des batteries isolées ou bien des batteries d’alimentation de secours qui sont justement utiles lors d’une panne de réseau électrique. L’autonomie du dispositif de surveillance est permise par sa très faible consommation électrique. Sa faible consommation électrique est permise par le fait que le dispositif de surveillance utilise un module de communication d’un réseau étendu sans fil basse consommation électrique, qui nécessite peu d’énergie électrique pour fonctionner.
Le caractère peu intrusif d’un tel dispositif de surveillance, externe à la batterie, présente l’avantage de le rendre compatible et utilisable pour la surveillance de batteries critiques très réglementées ou associées à des référentiels d’installation et de maintenance établis.
Un tel dispositif de surveillance d’une batterie présente donc un caractère peu intrusif et autonome qui le rend avantageusement très facile d’installation, puisqu’il n’est pas nécessaire de le brancher à un réseau ni d’ouvrir la batterie pour l’installer, mais seulement de connecter le capteur aux bornes de la batterie.
Selon des modes de réalisation particuliers, l’invention répond en outre aux caractéristiques suivantes, mises en œuvre séparément ou en chacune de leurs combinaisons techniquement opérantes.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance comporte en outre un capteur configuré pour mesurer la température de ladite batterie.
La mesure de la température de la batterie permet d’affiner la connaissance de son état.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance comporte un module de commutation adapté à connecter ou déconnecter ledit accumulateur électrique et la batterie.
Lorsque l’accumulateur électrique est connecté à la batterie, il peut être rechargé par la batterie. Par défaut, l’accumulateur électrique est cependant déconnecté de la batterie.
Recharger périodiquement l’accumulateur interne grâce à la batterie présente l’avantage de rendre le dispositif de surveillance complètement autonome, il n’est plus nécessaire de venir changer la pile ou recharger l’accumulateur interne à écarts de temps réguliers.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance est configuré pour déterminer le niveau de charge instantanée de la batterie et pour détecter le franchissement d’un seuil de décharge critique de la batterie.
Détecter le fait que la charge de la batterie est passée au-dessus ou endessous du seuil de décharge critique de la batterie est une information essentielle dans la surveillance d’une batterie, en particulier pour prévoir l’instant de sa fin d’autonomie et/ou pour éviter les décharges profondes de la batterie qui risqueraient de la détériorer.
Dans un mode de réalisation particulier, ledit module de contrôle est configuré pour détecter une transition entre deux états de ladite batterie, parmi les états suivants :
- charge de la batterie,
- décharge active de la batterie,
- batterie hors charge et hors décharge active.
Détecter les changements d’état de la batterie, et en informer les techniciens par voie radio, leur apporte des informations très utiles pour la surveillance de la batterie, en plus de son état interne et de son niveau de charge.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance est configuré pour détecter une transition du mode charge de la batterie vers le mode décharge active de la batterie, par détection d’une baisse de la tension aux bornes de la batterie, par exemple supérieure à un seuil.
Détecter rapidement la transition de la charge de la batterie vers la décharge active de la batterie d’après le profil de sa tension de sortie permet de signaler immédiatement aux techniciens qu’une batterie de secours est rentrée en action suite à une panne du réseau électrique, ce qui leur laisse le temps d’intervenir pour rétablir le réseau avant que la batterie ne soit complètement déchargée.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance comporte deux modes de fonctionnement différents :
- un premier mode dit mode actif dans lequel ledit module de contrôle et ledit capteur sont opérationnels,
- un second mode dit mode veille dans lequel au moins le module de contrôle a une consommation électrique réduite par rapport au mode actif, le dispositif de surveillance étant en mode veille par défaut, et passant de manière récurrente en mode actif.
Le dispositif de surveillance, mis en mode veille, consomme très peu d’énergie, ce qui permet de limiter sa consommation électrique dans le temps, et donc d’augmenter son autonomie. Avantageusement, le dispositif de surveillance est configuré pour passer plus de temps en mode veille qu’en mode actif, voire beaucoup plus de temps.
Dans un mode de réalisation particulier, le premier passage en mode actif du dispositif de surveillance est déclenché par la toute première application d’une tension non nulle sur l’entrée de mesure de tension du dispositif.
Par premier passage en mode actif, on entend le premier passage en mode actif du dispositif de surveillance neuf. Par neuf, on entend que le dispositif de surveillance vient d’être construit, il sort de l’usine et n’a encore jamais été allumé, il est électriquement éteint.
Dans ce mode de réalisation, il n’est pas nécessaire que le dispositif de surveillance ait un interrupteur d’allumage. Ainsi, le dispositif de surveillance présente l’avantage de ne comporter aucun bouton extérieur. Ceci présente l’avantage d’empêcher les arrêts intempestifs, volontaires ou involontaires, du dispositif de surveillance d’une batterie.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
D'autres avantages, buts et caractéristiques de la présente invention ressortiront de la description qui va suivre, faite dans un but explicatif et nullement limitatif en regard des dessins annexés, dans lesquels :
- La figure 1 illustre un mode de réalisation particulier d’un dispositif de surveillance d’une batterie selon l’invention,
- La figure 2 illustre un schéma d’un mode de réalisation d’un dispositif de surveillance d’une batterie selon l’invention,
- La figure 3 illustre un schéma d’un autre mode de réalisation d’un dispositif de surveillance d’une batterie selon l’invention.
DESCRIPTION DETAILLEE D’EXEMPLES DE RÉALISATION DE
L’INVENTION
On note, dès à présent, que les figures ne sont pas à l’échelle.
L’invention trouve sa place dans le contexte des objets connectés, en particulier des objets connectés servant au contrôle des systèmes d’alimentation électrique.
Un dispositif de surveillance 1 d’une batterie 2, selon un mode de réalisation particulier de l’invention, est représenté schématiquement sur la figure 1. Dans un mode de réalisation, le dispositif de surveillance 1 comporte un boîtier de forme sensiblement parallélépipédique, par exemple en matière plastique, à l’intérieur duquel sont situés la plupart des organes du dispositif de surveillance 1. La protection du dispositif de surveillance 1 par un boîtier présente plusieurs avantages. D’une part, le boîtier, dans le cas où il est fermé et étanche, protège les organes internes du dispositif de surveillance 1 contre les intempéries éventuelles. D’autre part, le boîtier, dans le cas où il est métallique, protège les organes internes du dispositif de surveillance 1 contre les chocs et impacts, et contre les possibles interférences électromagnétiques. Le boîtier comporte des moyens de fixation. Suivant les modes de réalisation, ces moyens de fixation peuvent comporter des vis et des boulons, des serrejoints, de la colle, des pinces, un système de griffage, des étaux, des éléments de clipsage, ou tout autre moyen de fixation connu en soi de l’homme du métier. Le dispositif de surveillance 1 n’est pas intrusif, il est entièrement situé à l’extérieur de la batterie 2. Par les moyens de fixation, le dispositif de surveillance 1 peut être fixé directement sur la batterie 2, ou bien être fixé à un autre objet n’étant normalement pas en mouvement par rapport à la batterie 2. Le dispositif de surveillance 1 peut être fixé directement sur les éléments conducteurs servant à la charge et à la décharge de la batterie 2. Comme illustré sur la figure 1, le dispositif de surveillance 1 est connecté à la batterie 2 par des câbles électriques dits câbles de connexion 3, et par des cosses 31, connues en soi de l’homme du métier.
Le dispositif de surveillance 1 comporte plusieurs organes, schématiquement illustrés sur la figure 2.
Le dispositif de surveillance 1 comporte un capteur 53 configuré pour mesurer la tension électrique aux bornes de la batterie 2. Ce capteur 53 consiste en un voltmètre, ayant une sensibilité et une plage de mesure adaptées à la batterie 2 surveillée.
Le dispositif de surveillance 1 comporte un module de contrôle 51, qui contrôle son fonctionnement. Ledit module de contrôle 51 comporte généralement un circuit logique programmable ou un microprocesseur, à l’intérieur duquel est implémentée une série d’instructions logiques ou programme informatique. Le module de contrôle 51 est adapté à communiquer avec les autres organes du dispositif de surveillance 1, via un ou plusieurs bus SPI (pour l’anglais « Serial Peripheral Interface »), via un ou plusieurs bus I2C (pour l’anglais « Inter-lntegrated Circuit »), ou via d’autres interfaces connues en soi de l’homme du métier.
Le dispositif de surveillance 1 comporte en outre un module de communication d’un réseau étendu sans fil basse consommation électrique. Le module de communication est par exemple unidirectionnel, c'est-à-dire adapté uniquement à émettre des messages ou, de préférence, bidirectionnel c'est-àdire adapté à émettre et à recevoir des messages. Ce module de communication comporte une antenne 58 ainsi qu’un circuit électronique, dit modem 57, configuré pour former les signaux émis par l’antenne 58 et, le cas échéant, décoder les signaux reçus par l’antenne 58.
Par basse consommation électrique, on entend que la puissance électrique instantanée consommée est inférieure à 0,3 Watt.
Dans un mode de réalisation, la puissance électrique maximale du module de communication durant l’émission d’un message est de 0,2 Watt. Dans un mode de réalisation, l’émission d’un message dure au maximum 6 secondes. Dans ce mode de réalisation, l’énergie électrique consommée par le module de communication pour envoyer un message est donc au maximum de 0,9 Joule soit 0,25 milliwatt-heure.
Dans un mode de réalisation préférentiel, la puissance électrique maximale du module de communication durant la réception d’un message est de 0,045 Watt. Dans un mode de réalisation, la réception d’un message par le module de communication dure au maximum 25 secondes. Dans un mode de réalisation, la réception de messages par le dispositif de surveillance est très rare, le module de communication émettant plus de trente fois plus de messages qu’il n’en reçoit. Dans ce mode de réalisation, l’énergie consommée par le module de communication pour recevoir un message est au maximum de 1,125 Joule soit 0,312 milliwatt-heure.
Dans un mode de réalisation, le réseau étendu sans fil est un réseau bas débit. Par réseau bas débit, on entend que le débit maximal du module de communication en émission est inférieur à 50 kilobits par seconde, et de préférence inférieur à 1 kilobit par seconde pour les réseaux ayant les plus bas débit. Ce type de réseau étendu sans fil, qui permet des télécommunications particulièrement économe en énergie, est dit LPWAN, pour l’acronyme Anglais de Low Power Wide Area Network. Ce type de réseau étendu sans fil est par exemple à bande ultra-étroite. Par bande ultra-étroite, on entend que le spectre fréquentiel instantané des messages émis par le module de communication est de largeur fréquentielle inférieure à 2 kilohertz, voire inférieure à 1 kilohertz.
Le réseau étendu sans fil avec lequel communique le dispositif de mesure 1 peut comporter plusieurs stations d’émission-réception distantes, réparties en différents lieux, assurant une couverture suffisante du territoire, ainsi qu’un serveur central vers lequel montent les informations incluses dans les messages émis par le dispositif de mesure 1.
Suivant le mode de réalisation, l’antenne 58 peut être située à l’intérieur ou à l’extérieur (voir figure 1) dudit boîtier.
Dans certains modes de réalisation, le module de communication est configuré pour pouvoir fonctionner avec plusieurs réseaux étendus sans fil distincts. Dans ce cas, le dispositif de mesure 1 est configuré pour mettre en œuvre des algorithmes de sélection de réseau, et des algorithmes de détection de l’état de la couverture locale d’un ou plusieurs réseaux étendus sans fil.
Par exemple, les réseaux Sigfox®, LoRa®, sont des réseaux étendus sans fil basse consommation électrique avec lesquels le dispositif de surveillance 1 est configuré pour communiquer par voie radio.
Le dispositif de surveillance 1 d’une batterie 2 comporte un accumulateur électrique 56 interne fournissant la puissance électrique au dispositif de surveillance 1, de sorte que le dispositif de surveillance 1 est autonome électriquement par rapport à la batterie 2. Selon le mode de réalisation, l’accumulateur électrique 56 peut comporter une ou plusieurs piles électriques, rechargeables et/ou remplaçables. L’accumulateur électrique 56 est la seule source d’énergie du dispositif de surveillance 1. Ce fonctionnement autonome électriquement du dispositif de surveillance 1 est permis par la faible consommation électrique du module de communication évoqué plus haut. En effet, la communication sans fil à distance étant l’opération la plus énergivore qu’effectue le dispositif de surveillance 1, la faible consommation électrique du module de communication permet d’assurer au dispositif de surveillance 1 une grande autonomie. L’accumulateur électrique 56 doit être remplacé ou rechargé seulement tous les 5 à 10 ans, ce qui correspond à la durée de vie de certaines batteries 2. Donc dans certains modes de réalisation, l’accumulateur électrique 56 suffit, sans aucune intervention humaine, à l’alimentation du dispositif de surveillance 1 d’une batterie 2 durant toute la durée de vie de cette batterie 2.
Le dispositif de surveillance 1 est configuré pour pouvoir surveiller tous les types de batteries 2 existants (au Lithium, au plomb, ou toute autre technologie), quelle que soit la tension de sortie et l’énergie stockée dans la batterie 2.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance 1 est apte à fonctionner dans deux modes différents :
- un premier mode dit mode actif dans lequel ledit module de contrôle 51, ledit circuit de traitement 52 et ledit capteur 53 sont opérationnels,
- un second mode dit mode veille dans lequel au moins le module de contrôle 51 a une consommation électrique réduite par rapport au mode actif, le dispositif de surveillance 1 étant en mode veille par défaut, et passant de manière récurrente en mode actif pour de courts intervalles de temps.
Le fait que le dispositif de surveillance 1 soit en mode veille la plupart du temps limite beaucoup sa consommation électrique, et augmente donc d’autant son autonomie. Les mesures de tension aux bornes 4 de la batterie 2 ne sont effectuées, traitées, et éventuellement communiquées qu’à intervalles réguliers, pour économiser l’énergie électrique.
Dans un mode de réalisation avantageux, le dispositif de surveillance 1 d’une batterie 2 est en mode veille plus de 97% du temps.
La batterie 2 peut par exemple être dans trois états différents :
- charge de la batterie 2,
- décharge active de la batterie 2,
- batterie 2 hors charge et hors décharge active.
Dans un mode de réalisation particulier, le module de contrôle 51 est configuré pour détecter une transition entre deux états de ladite batterie 2. Cette détection est faite en appliquant des opérations de filtrage et d’analyse sur la mesure de la tension aux bornes 4 de la batterie 2.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance 1 est configuré pour détecter rapidement une transition du mode charge de la batterie 2 vers le mode décharge active de la batterie 2, par détection d’une baisse de la tension assez rapide mais de faible amplitude aux bornes 4 de la batterie 2. Dans le cas d’une batterie 2 de secours d’un équipement normalement alimenté par le réseau électrique, ce changement d’état de la batterie 2 signifie que le réseau électrique d’alimentation de l’équipement vient de tomber en panne, et que la batterie 2 a pris le relais pour alimenter l’équipement. Lorsque le dispositif de surveillance 1 détecte ce changement d’état de la batterie 2, il en informe les techniciens via le module de communication. Ceux-ci peuvent alors mettre en place les actions de maintenance nécessaires pour réparer le réseau électrique, avant que la batterie 2 ne soit entièrement déchargée. Ledit équipement peut par exemple être une armoire de télécoms, un groupe électrogène, un onduleur de distribution électrique ferroviaire, une armoire électrique située sur la voie publique, un téléphone de sécurité de voie de chemin de fer ou d’autoroute.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance 1 est configuré pour détecter rapidement une transition du mode charge de la batterie 2 vers le mode batterie 2 hors charge et hors décharge active. Dans le cas de la batterie 2 de démarrage d’un véhicule la détection de ce changement d’état permet de connaître les plages de temps exactes au cours desquelles le véhicule est démarré ou non. Le dispositif de surveillance peut transmettre cette information à un technicien via le module de communication. Cette information peut être très utile par exemple pour surveiller des flottes de véhicules, comme les flottes de véhicules d’entreprises, ou celles des loueurs automobiles.
Détecter la transition entre les différents états de la batterie 2 permet de connaître le nombre d’heures pendant lesquelles elle a fonctionné, et permet donc d’anticiper la date à laquelle la batterie 2 sera en fin de vie, et quand il sera donc nécessaire de la remplacer. De plus, la connaissance de l’historique des charges et décharges d’une batterie 2 permet de connaître précisément son état d’usure, et donc de ne la remplacer que lorsqu’elle est réellement en fin de vie. Cela représente un gain économique certain en comparaison de la situation actuelle où l’on change les batteries après une durée d’utilisation fixe (par exemple tous les 5 ans), sans savoir si elles sont réellement usées ou non. On est ici dans le domaine, très utile, de la maintenance prédictive : l’information acquise grâce au dispositif de surveillance 1 permet de remplacer la batterie 2 exactement au bon moment, lorsqu’elle a atteint une certaine usure, mais avant qu’elle ne devienne dysfonctionnelle.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance 1 est configuré pour déterminer le niveau de charge instantanée de la batterie et pour détecter le franchissement de certains seuils de charge de la batterie, et alerter un opérateur distant dans ce cas. Le début de la décharge, ainsi que le franchissement du seuil critique de décharge, sont des exemples de seuils de charge de la batterie 2 dont le franchissement doit être détecté. Ceci peut être très utile pour alerter un technicien et ainsi permettre une intervention rapide d’un technicien afin d’éviter les décharges profondes de la batterie, qui risqueraient de la dégrader et de diminuer sa durée de vie. Dans un mode de réalisation, le dispositif de surveillance 1 est configuré pour alerter le technicien lorsque le niveau de charge de la batterie 2 atteint un seuil bas. Ceci peut être très utile, par exemple, pour s’assurer que la batterie 2 d’un véhicule critique (comme un camion de pompiers) ne se décharge pas toute seule alors qu’elle n’est pas utilisée, parce qu’un système qui décharge lentement la batterie 2 du véhicule n’a pas été éteint (système qu’on aurait oublié d’éteindre pendant une période de non-utilisation du véhicule). L’alerte donnée par le dispositif de surveillance 1 au cas où le niveau de charge de la batterie 2 dépasserait un seuil bas est très utile également pour que les techniciens aient connaissance des décharges profondes qu’a du subir la batterie 2. En effet, les décharges profondes d’une batterie 2 la détériorent fortement et diminuent beaucoup son espérance de vie.
Dans un mode de réalisation, le niveau de charge de la batterie 2 est déterminé par l’application d’opérations mathématiques à la mesure de la tension aux bornes de la batterie 2. Le calcul du niveau de charge de la batterie 2 peut aussi prendre en compte la température mesurée de la batterie, ainsi que les informations connues sur son état passé et présent.
Le dispositif de surveillance 1 peut être configuré pour détecter et signaler une défaillance ou une anomalie de la batterie 2.
Dans un mode de réalisation particulier illustré par la figure 3, le dispositif de surveillance 1 comporte un circuit électronique, dit module d’initialisation 61, permettant de déclencher le tout premier passage en mode actif du dispositif de surveillance 1 neuf lorsqu’à lieu la toute première mise en contact électrique du dispositif de surveillance 1 neuf avec les bornes 4 de la batterie 2 n’étant pas entièrement déchargée. Dans ce mode de réalisation, il n’est pas nécessaire que le dispositif de surveillance 1 ait un interrupteur d’allumage (puisque son allumage se fait automatiquement lors du branchement sur la batterie 2). Ainsi, le dispositif de surveillance 1 ne comporte aucun bouton extérieur. Ceci permet de limiter les risques d’action humaine malveillante ou involontaire, le dispositif de surveillance 1 ne pouvant être ni allumé ni éteint. C’est très utile par exemple dans le cas de dispositifs de surveillance 1 des batteries 2 d’une flotte de véhicules professionnels : un utilisateur ne pourra pas éteindre son dispositif de surveillance 1 pour masquer du temps d’utilisation du véhicule, car le dispositif de surveillance 1 ne peut pas être éteint, et que si on le déconnecte des bornes 4 de la batterie 2 il le signale via son module de communication. L’absence du moindre bouton extérieur dans le dispositif de surveillance 1 présente également l’avantage de favoriser l’étanchéité du dispositif de surveillance 1.
Dans un mode de réalisation particulier, le dispositif de surveillance 1 comporte en outre un capteur configuré pour mesurer la température de ladite batterie, dit thermomètre 55. La mesure de la température de la batterie 2 permet une meilleure surveillance de son état, en particulier de son vieillissement et de son impédance. Le thermomètre 55 peut être de tout type connu en soi de l’homme du métier.
Dans un mode de réalisation particulier illustré par la figure 3, le dispositif de surveillance 1 comporte un module de commutation 60 adapté à connecter ou déconnecter ledit accumulateur électrique 56 et la batterie 2.
Dans ce cas, la batterie 2 recharge l’accumulateur électrique 56 lorsqu’ils sont connectés ensemble. Ce rechargement de l’accumulateur électrique 56 par la batterie 2 peut être programmé à des moments précis, où l’on sait que la batterie 2 est suffisamment chargée, et qu’elle ne va pas changer d’état, donc qu’aucune mesure portant sur la batterie 2 ne risque d’être perturbée. Par défaut, l’accumulateur électrique 56 est déconnecté de la batterie 2.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de surveillance 1 comporte en outre un ou plusieurs circuits électroniques, dits circuits de traitement 52. Le circuit de traitement 52 est configuré pour effectuer des opérations mathématiques et de traitement du signal sur les mesures effectuées par le capteur 53 et/ou le thermomètre 55. Le circuit de traitement 52 peut effectuer des opérations de filtrage, des opérations de multiplexage, ou autres. Dans un mode de réalisation, le ou les circuits de traitements 52 sont inclus dans le module de contrôle 51 ou bien sont inclus dans le capteur 53 et le thermomètre 55.
Dans un mode de réalisation, le dispositif de surveillance 1 comporte en outre au moins un circuit électronique, dit circuit mémoire 54, destiné à mémoriser de manière temporaire ou permanente des informations issues des mesures fournies par le capteur 53 et éventuellement le thermomètre 55.
Dans un mode de réalisation, le circuit mémoire 54 stocke temporairement durant toute la durée du mode actif les mesures brutes effectuées par le capteur 53. Puis le dispositif de surveillance 1 reste en mode actif le temps nécessaire pour que le circuit de traitement 52 et le module de contrôle 51 fassent subir les traitements nécessaires à ces mesures brutes stockées dans le circuit mémoire 54. Ensuite, les données ainsi traitées sont transmises par ondes radio via le modem 57 et l’antenne 58, ou bien les données traitées sont stockées de manière pérenne dans le circuit mémoire 54.
Dans un mode de réalisation illustré par la figure 2, le dispositif de surveillance 1 comporte en outre un circuit électronique, dit circuit de gestion de l’énergie 59, situé entre l’accumulateur électrique 56 et les autres organes du dispositif de surveillance 1.
Suivant les modes de réalisation, le circuit de gestion de l’énergie 59 comporte un ou plusieurs des éléments suivants :
- régulateur de voltage linéaire, dit LDO (pour l’Anglais « low-dropout »),
- interrupteur,
- abaisseur de tension,
- rehausseur de tension,
- commutateur,
- circuit distributeur de tension.
Dans un mode de réalisation, le circuit de gestion de l’énergie 59 est inclus dans le module de contrôle 51.
Dans un mode de réalisation, plusieurs dispositifs de surveillance 1 sont mis en place sur plusieurs batteries 2 à proximité les unes des autres, ces dispositifs de surveillance 1 peuvent alors communiquer directement entre eux afin de croiser, synthétiser, ou effectuer des traitements sur leurs mesures respectives. Ensuite, l’un ou plusieurs d’entre eux peut envoyer des informations ayant ainsi subi un prétraitement vers le serveur central.
La mise en place de plusieurs dispositifs de mesure 1 permet l’analyse croisée des signaux et la synchronisation multi-capteurs, sur le serveur central vers lequel sont envoyées toutes les mesures.
Dans un mode de réalisation, le serveur central distant qui reçoit les informations émises par un dispositif de surveillance 1 d’une batterie 2 applique des opérations mathématiques à ces informations, comme par exemple du filtrage, des études statistiques, du tri, de manière à obtenir les informations les plus synthétiques et pertinentes possibles sur l’état passé, présent et prévu de la batterie 2.
Dans un mode de réalisation, ledit serveur central distant transmet les informations relatives à la batterie 2 à un technicien via une interface hommemachine adaptée à ce usage, éventuellement présentée sur internet.
Claims (9)
- REVENDICATIONS1. Dispositif de surveillance (1) d’une batterie (2), comportant :- un capteur (53) configuré pour mesurer la tension électrique aux bornes (4) de la batterie (2),- un module de contrôle (51) du fonctionnement du dispositif de surveillance (1), caractérisé en ce que ledit dispositif de surveillance (1) comporte en outre un accumulateur électrique (56) fournissant la puissance électrique au dispositif de surveillance (1), de sorte que le dispositif de surveillance (1) est autonome électriquement par rapport à la batterie (2), et en ce que le dispositif de surveillance (1) comporte un module de communication d’un réseau étendu sans fil basse consommation électrique.
- 2. Dispositif de surveillance (1) suivant la revendication 1, comportant en outre un capteur (55) configuré pour mesurer la température de ladite batterie (2).
- 3. Dispositif de surveillance (1) suivant l’une des revendications 1 à 2, comportant un module de commutation (60) adapté à connecter ou déconnecter ledit accumulateur électrique (56) et la batterie (2).
- 4. Dispositif de surveillance (1) suivant l’une des revendications 1 à 3, étant configuré pour déterminer le niveau de charge instantanée de la batterie (2).
- 5. Dispositif de surveillance (1) suivant l’une des revendications 1 à 4, dans lequel le module de contrôle (51) est configuré pour détecter le franchissement par la tension mesurée d’au moins un seuil de la batterie (2) , et pour émettre un message d’alerte au moyen du module de communication.
- 6. Dispositif de surveillance (1) suivant l’une des revendications 1 à 5, dans lequel le module de contrôle (51) est configuré pour détecter une transition entre deux états de ladite batterie (2), parmi les états suivants :- charge de la batterie (2),- décharge active de la batterie (2),- batterie (2) hors charge et hors décharge active.
- 7. Dispositif de surveillance (1) suivant la revendication 6, étant configuré pour détecter une transition du mode charge de la batterie (2) vers le mode décharge active de la batterie (2), par détection d’une baisse de la tension mesurée aux bornes (4) de la batterie (2).
- 8. Dispositif de surveillance (1) suivant l’une des revendications 1 à 7, comportant deux modes de fonctionnement différents :- un premier mode dit mode actif dans lequel ledit module de contrôle et ledit capteur sont opérationnels,- un second mode dit mode veille dans lequel au moins le module de contrôle a une consommation électrique réduite par rapport au mode actif, le dispositif de surveillance (1) étant par défaut en mode veille, et passant en mode actif de manière récurrente.
- 9. Dispositif de surveillance (1) suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le premier passage en mode actif du dispositif de surveillance (1) est déclenché par la connexion aux borne du capteur d’une tension non nulle.1/2
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| FR1660524A FR3058270A1 (fr) | 2016-10-28 | 2016-10-28 | Dispositif de surveillance d'une batterie |
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Family Applications (1)
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