Brevet FR2020290A1 — publié le 19700710

La présente invention est relative, de manière générale à un appareil d'essai de batterie, et plus particulièrement, à un appareil-permettant de déterminer si des court-circuits électriques -éventuels existent à l'intérieur d'un élément de batterie ou Si l'élément est tel que ce dernier puisse etre aisément le siège d'un court-circuit électrique. L'une des étapes nécessaires au cours de la fabrication de batteries d'accumulateurs consiste à-déterminer Si les éléments de la batterie présentent des eourtFcircults électriques directs ou se trouvent dans un état tel oue les éléments puissent éventuellement produire un court-circuit électrique direct. Ce type de court-circuit électrique direct peut être aisément déterminé en mesurant la résistance entre les plaques-électrodes voisines. Si la résistance est faible, manifestement un court-circuit électri- que direct existe dans l'élément de la batterie.Des défauts tel que séparateurs brisés, présence de trous dans les séparateurs on absence de séparateur n'apparaissent pas sous la forme de courtcircuit électrique direct, Cependant, si un séparateur d'une bat terie est défectueux ou manque, il peut/p%oduire e-entuellement un court-circuit électrique direct entre les élect -des voisines, du fait que des oxydes se forment a travers le séparateur défectueux d'une électrode à l'autre. TJne inspection visuelle peut révéler certains courts-circuits directs et certaines conditions susceptibles de produire éventuellement un court-circuit électri- que direct dans l'élément de batterie; cependant, cette inspection n'est pas satisfaisante du fait que 11 élément complet n'est pas entièrement visible une fois assemblé. De ce fait, il s'est révélé nécessaire de tester électriauement chaque élément individuel de la batterie en appliquant un signal de tension élevée aux bornes des barrettes de connexion des éléments. Ce signal de tension élevée remplit un double but, car il détecte aisément les courts-circuits directs ainsi que les conditions susceptibles de produire éventuellement un court-circuit direct.Par exemple, Si un séparateur est troué, le potentiel élevé appliqué aux électro des voisines et étroitement espacées amenera la tension à former un arc entre les électrodes, ce qui apparait comme un court-circuit entre ces plaques voisines. Ainsi, un observateur peut simple- ment observer la chute de tension ou d'écoulement du courant pour déterminer si la batterie convient des couriweircuits électriques directs ou présente des conditions telles que puissent se produ-z des courts-cirenits électriques dircots. Préalablement, un obaervataur a testé indivividuellement chacun des éléments de la batterie pour déterminer si ces élémen@@ sont défectueux. Lorsqu'un grand @@@@bre de batteries est fabriqué, ce proeédé d'essai de chaque élément de batterie individuel à la main est laborieuz, du fait du nombre déléments dans chaque batterie Les avantages eonférés par l'essai à la main résident daus le fait qu'un opérateur peat toster ehaque élément individ@ellement, ce qui lui deonne tcute opportunité de s'assurer qn'il a un ben certeet électrique @ves les barrsttes de connexion des éléments et der @@ @ait qu'un cpérateur pent di@poser soi@aeusement les senden s@r les barrattes de consexion, em n'endommageant donc pas les barrettes ou les électrodes au eours de l'essai. Cependant, l'@@s@i des éléments à la main comstitme une tâche pénible et labori@nse qui angmente les frais la fabrication de la batterie. Ce prccédé d'essai à la main expese égelement l'opérateur à des tensio@s élevées, qui penvent lui être nuisibles, s'il venait accidentellement en contact avec les eonducteurs sous tension élavés. La présente inventio@ vise un @naexble électroméeanique permettant de tester tous les élémentz d'une batterie pour détermi ae@ un court-cirouit on les eonditioms éventuelles qui peuvent pr@duire des courts@diranits an cours d'une seule opération, tout @n assurant qu'un bon contaet électrione est réalisé avec les barrettes de connexion et qu'aueun endemmagement ne se prcduit tant en ce qui concerne les aéparatears que les électrodes an cours de l'@@sai. L'un des avantnges de la présente inventionest qu'un opérat@ur @e deit pas ôtre expesé à des tersions élevées au cours le l'@@sai des éléments de la batteri@. De même, du fait que tous les élé@@nts sant testés sinnltaxémemt et auto@atiquement, le présert a@semble d'essai de batterie réduit considérablement le tom@@ @@@@@@@ pour test@r @@s batterit pour déterminer les eonrts- eireuit@ @@ les aomditi@@@ @@ecpti@@er de produire évemtuellement das coart@@@ireaita. Le p@@ @oots inventi@@ @ise un em@@@ble d@ tête d'eà s'étendent un @ert@i@ @embre ds sondes @msceptibles de venir z'appuyer sv@ les bar@ettes de conn@@@cm d'une battarie, ainsi qu'un dispesitif po@@e@tant d'oppl@@@er m@e t@@@icm è cet ensemble et un a@- tro dirpsniti@ pcur déter@iner ei l'un guelconque des éléments imdividne@@ @résents @@ @@@@@@@@ @@@ @@en@e dans un état tal @@@il @@@@@c se predui@@ un e@v@t-@i@@nit L'invention sera mieux comprise en se rapportant à la description suivante, avec référence aux dessins ci-annexés, dans lesquels la figure 1 est une vue en élévation frontale d'une forme de réalisation préférée selon l'invention; la figure 2 est une vue en élévation latérale de la présente invention; et la figure 3 est un schéma du circuit d'essai. électrique utilisé avec la présente invention. Description de la forme de réalisation préférée. On se réfère à présent aux figures 1 et 2 où la notation de référence 10 désigne l'ensemble d'essai de batterie selon l'in- vention, comportant un support principal 11, un châssis 12, monté mobile sur le support principal 11, un ensemble de tête 13 et un coffret de commande 14. Sur la partie supérieure du support principal 11 est disposé un cylindre mécanique 30 dans lequel est montée une tige mobile 52 s'étendant vers le bas et se raccordant à un piston coulissant (non représenté) dans le cylindre 30. De manière typique, le cylindre 30 constitue l'agencement à cylindre et piston de type pn matique classique; cependant, il est évident que d'autres mécanismes d'abaissement pourraient être utilisés. Une extrémité du cylin- dre 30 est reliée à'une première source d'alimentation en signaux (non représentée) par l'intermédiaire d'un raccord flexible 34 et l'autre extrémité est reliée à une seconde source d'alimentation en signaux, (non représentée) par un raccord flexible 35.L'application d'un. signal au niveau du raccord flexible 35 a pour effet de presser le piston et la tige 31 vers le bas et l'application d'un signal au niveau du raccord flexible 34 a pour effet de presser le piston et la tige 31 vers le haut Jusqu'à ce que soit atteinte la position représentée dans les figures 1 et 2. Le support principal 11 comporte également un montant 21, un élément frontal 40, un élément 41 s'étendant latéralement et un support cornier 42. Deux galets 50 et 53 sont montés à rotation sur un côté de l'élément 40 dans l'alignement vertical. De manière similaire, deux galets 51 et 52 sont montés à rotation sur l'autre côté de l'élément 40, également dans l'alignement vertical. Les galets 50 et 53 tournent dans un canal 56 disposé sur le côté droit du châssis 12. Cet appui rotatif des galets et du cha sis permet à ce dernier de se déplacer dans un sens ascendant ou descendant avec un minimum de frottement entre le châssis mobile 12 et l'élément 40. Un plateau 60 et un support 61 soutiennent le coffret de commande 14 selon une orientation verticale sur le côté du cylindre 30. Sur le devant du coffret de commande 14 sont disposés un millivoltmètre 62, une lampe témoin 63, une lampe d'alarme 64,une alarme audible65 et -un toggle ou interrupteur à pression 66 qui permet à un opérateur de déconnecter rapidement la tension élevée de l'ensemble de tête 13 lorsque le poste d'essai n'est pas en service. L'ensemble de tête 13 coopère à glissement avec le châssis mobile 12 par l'intermédiaire d'un élément à queue d'aronde mâle 70 qui est à même de glisser dans un évidement conformé en queue d'aronde femelle lequel évidement est formé par un élément 71 et un élément 71a. Une série de boulons 72 s'étendent à travers des trous à jeu dans l'élément 71a et se vissent dans l'élément 70 de manière à presser l'élément 71a en contact de support à friction avec l'élément à queue d'aronde mâle 70. L'élément 70 est également relié à une plaque isolante 80 qui supporte les sondes par l'intermédiåire d'un profilé en U 81.Dans la plaque 80 sont assujetties une première série de sondes 90, 91, 92, 93, 94 et 95 qui sont espacées l'une de l'autre et alignées sur la partie frontale de la plaque 80 et une seconde série de sondes 97, 98, 99, 100, 101 et 102 qui sont également espacées et alignées dans la partie postérieure de la plaque 80 (les sondes 98, 99, 100 et 101 sont cachées à la vue). Pour conférer un isolement électrique entre les deux séries de sondes, la plaque 80 est constituée d'une matière non conductrice. Du fait que toutes les sondes sont identiques, seule la sonde 90 sera décrite en détail. La sonde 90 est constituée d'une tige de métal cylindrique 110 disposée de manière à pouvoir glisser à l'intérieur d'une douille creuse 112. La douille 112 comporte une embase de forme diagonale 113 qui permet d'utiliser une clé ou un autre outil approprié. Au-dessus de l'embase 113 est disposée une partie terminale filetée susceptible d'être vissée dans un évidement taraudé de la plaque 80 pour maintenir ainsi solidement la douille 112 sur la plaque 80. Autour de la douille 112 est enroulé un ressort de compression 117 qui s'appuie contre le dessous de l'embase 113 et contre une bague à ressort 115 disposée dans une rainure circulaire de la tige 110. Le ressort de compression 117 maintient donc à force la tige 110 de la sonde en extension vers le bas.Une seconde bague à ressort 114 disposée sur 1' extrémité supérieure de la tige 110 de la sonde empêche le ressort 117 de pousser la tige 110 hors de la douille 112. Ainsi, la tige 110 de la sonde est normalement maintenue en extension mais, lorsque l'on baisse cette sonde sur la barrette de connexion, le ressort 117 joue le rôle d'amortisseur de chocs-pour empocher la sonde 110 d'endommager les barrettes de connexion et les plaques dans le cas ou elle serait descendue- trop loin par inadvertance. Cependant, il est plus important de noter qu'une sonde 110 montée de manière élastique sera toujours pressée- en contact avec les barrettes de con nexion de la batterie si elle est abaissée Jusquten un point tel qu'il se produise un léger déplacement ascendant de la tige de la sonde à l'intérieur de la douille. Pour assurer, par ailleurs, une bonne connexion électrique entre la sonde -110 et la barrette, la sonde a été constituée avec une pointe conique 111 de manière à se caler sur la barrette de connexion. Au cours de l'essai, les sondes 90 91, 92 93, 94 et 95 sont maintenues au même potentiel électrique par l'intermédiaire d'une barre omnibus comme 120 qui est connectée au coffret de commande 14 par l'intermédiaire d'une prise pour fiche banane 1219 d'une fiche banane proprement Ot 122 et d'un cordon 123 enroulé en spirale.De manière similaire, les sondes 97, 98, 99, 100, 101 et 102 sont maintenues au meme potentiel électrique par l'inter- médiaire d'une barre omnibus qui est connectée au coffret de com-- mande 14 par l'intermédiaire d'une prise pour fiche banane 131, d'une fiche. banane propremént dite 132 et d'un cordon 134 enroulé en spirale. On se- réf ère à présent à la -J.gure 2 des dessins; au-dessous de l'ensemble de tête 15 est dispose un pied 15 comportant un support principal 140, un rail 141 et Un rail 142 pour maintenir -une batterie 139 en position verticale.Au support 140 sont fix6és un arrêt arrière 143 et un cylindre pneumatique 144 dans lequel peut se déplacer une tige 145, reliée à un poussoir 146 pour po sitionner la batterie 139 contre l'arrêt 143. Un second arrêt 150 permettant de maintenir la batterie 139 dans l'alignement latéral approprié au-dessous de l'ensemble de tête 13 est également fixé au support 140. Au cylindre pn--umatique 144 sont ratta chés un raccord flexible 147 et un raccord flexible 148 qui sont à même d'être reliés à des sources de signaux de. pression pneu matique(non représentées).La tige 145 et le poassoir 146 aont représentés en extensien, la batterie 139 étant en coutact aves l'arrêt arrière 143. l'application d'un signal pneumatique @u @l- veau du raccord flexible 147 presse la tige 145 vers l'extérieur du eylindre 144, ramenant donc la tatterir 139 contre l'arrêt 143, tandis que l'applieation d'un signal pneumatique au niveau du raecord flexible 148 presse la tige 145 vers l'intérieur du cylindra 144, éliminant ainsi la ferce qui maintient la batterie 139 co@tre l'arrêt 143. Pour s'assurer que le signal de tension élevée n'est pas ap pli@@é à l'ensemble de tête 13 leraque ce derrier se tronve dans la position supérienre, comme mentré dans la figure 1 et dans la figure 2, il est prévu un élément 135 qui porte un interrupteur 170 doté d'un bras à galet 136 qui coopère avec un arrêt 137 pré v@ aur le châssis mobile 12 (figure 1). Lorsque le châssis mobile 12 se trouve dans le pesition supérieure, l'arrêt 137 maintient le bras à galet 136 dans la position représentée à la figure 1 et à la figure 2, en maintenant done cuverts uns paire de contacts de l'interrupteur 170 et en empêchant ainsi d'appliquer aux sondes un signal de tensien élevée.Lorsque l'ensemble de tête 13 est abaissé dans la position d'essai, le bras à galet 136 de l'@r- terrupteur 170 se déplace vers le bas. fermant les contacts qui se tronvent à l'intérieur de l'interrupteur 170, ce qui permet d'appliquer aux sondes un signal de tension Ce processus d'essai d'une batterie pour déceler les courts @ireuits êlectriques éventuels implique un certain nombre d'étapes. Tout d'abord, la batterie 139 est déplacée le leng des rails 141 et 142 jusqu'à ce qu'elle vienne en coxtact avec l'arrêt 150. Lorsque la batterie 139 est en contact avec l'arrêt 150, elle @ctionne un interruptenr (non représenté) pour indiquer qu'elle se tr@uve da@s la positio@ latérale appropriée. Ensuite, un opérateur @@@@dque un sig@@l @@@enmatiqus au raccerd flexible 147 du eylinder 144 qui repo@@@e @@ tige 145 @@@rs l'extérienr, en pre@- @nnt dere la @atteris 139 @ontre l'er@ês 143. La batte@@ est don disposé@ eo@@enablemen@ a@-dess@@s @e l'ensemble de tête 13. Ensuite, un operate@r appli@@e un signal pneumatique au raccord @le@ible 35 d@ evlindre 30, @r@ss@@t la tige 31 et l'ensemble de tête 13 vers le bas da@s la @ositi@n d'essai sur la batterie 139. lor@que le bras 169 de l@@@@@@ @@@@ @7@, qui est disposé sur le dess@us de l'ensenble de tête 13. @iert en conta@t avec la partie supérieure de la batterie 139, les contacts de l'interrupteur 177 sont en position de fermeture. Ces contacts étant fermés, un signal est envoyé à un indicateur lumineux ou à un autre indicateur approprié, pour informer l'opérateur que les pointes des sondes sont en position d'essai en contact avec les barrettes de connexion de la batterie. Dans la position d'essai, les sondes se trouvent en extension vers le haut à l'encontre des forces des ressorts de compression produisant ainsi un contact à force entre les pointes des sondes et les barrettes de connexion de la batterie.Cela assure une connexion électrique solide entre les barre tes de connexion et le-circuit d'essai. Une fois que les sondes sont disposées en contact avec les barrettes de connexion de la batterie, un potentiel électrique de l'ordre de 1.000 volts est appliqué aux bornes de la barre omni- bus 120 et de la barre omnibus 130 par le coffret de commande 14 par l'intermédiaire des cordons 133 et 134, respectivement. Le potentiel particulier appliqué aux bornes des barrettes de connexion est déterminé par la distance comprise entre les électrodes voisines. Si les plaques-électrodes sont plus près l'une de l'autre, on utilisera un potentiel moindre, mais si les plaques sont plus espacées l'une de l'autre, un potentiel plus important est nécessaire pour s'assurer qu'il crée un arc entre les électrodes si un séparateur se révélait défectueux.Ce potentiel est appliqué aux barrettes de connexion positives et négatives par l'tintez médiaire de la série antérieure de la série de sondes 90, 91, 92, 9), 94, 95 et par la série postérieure des sondes 96, 97, 98, 99, 101 et lao2. Les déperditions entre les plaques des éléments individuels sont mésurées et révélées collectivement par un millivolmètre 62 situé dans le coffret de commande 14. Si les déperditions dépassent un niveau prédéterminé, une alarme 65 retentit indiquant qu'un élément de batterie est défectueux.La tension est appliquée pendant approximativement 5 secondes, durée qui s' est révélée assez longue pour procédér à un essai adéquat permettant de déterminer les courts-circuits électriques, mais assez courte pour empêcher la tension élevée de détruire les barrettes de connexion et les séparateurs. Une fois que la tension est appliquée pendant le temps déterminé, l'opérateur retire l'ensemble de tête 13 vers le haut. Ensuite, un opérateur applique un signal pneumatique au raccord flexible 148 du cylindre 144 retirant ainsi le bras 145 et permettant de retirer la batterie 139 du poste d'essai. On se réfère à présent à la figure 3; la notation de référence 160 désigne un circuit d'essai utilisé dans l'appareil d'essai de batterie selon l'invention. Une source d'énergie 172 applique un potentiel électrique aux bornes 173 et 174. Entre les bornes 173 et 174 est connecté l'enroulement primaire 175a d'un transformateur élévateur 175 en série avec les interrupteurs 177 et 170, avec la résistance 178 et l'interrupteur 66. Un fil du secondaire 175b du transformateur est relié au cordon 123 et l'autre au cordon 134. A partir du point de branchement 179 entre 1' interrupteur 66 et la résistance 178, une lampe témoin 63 se raccorde à la borne 173. Des résistances 180 et 181 raccordées en série sont connectées en parallèle à la résistance 178 à partir du point de branchement 179.Une extrémité des résistances 182 et 183 est reliée au point de branchement des résistances 180 et- 181 pour former une partie d'un pont et, à leurs autres extrémités, ces résistances sont connectées aux côtés négatif et positif d'ùn redresseur 185 dont la troisième connexion retourne au point de branchement 179. L'appareil de mesure 62 est également relié aux bornes du redresseur 185. Un circuit de relais de mesure,non représenté, est connecté aux bornes 187 et 188; il règle l'écoulement d'énergie du point de branchement 179 à la lampe indicatrice 64 et à l'alarme 65. En service, lorsque l'interrupteur 66 est fermé manuellement et que les interrupteurs 170 et 177 sont fermés par disposition correcte du mécanisme, la source d'énérgie 172 applique une ten sonde 110 volts, 60 cycles aux bornes 173 et 174. Cette tension est élevée à 1000 volts dans le secondaire du transformateur 175 et elle est appliquée aux barrettes de connexion de la batterie par l'intermédiaire des sondes de l'ensemble de tête 13. Lorsque le circuit est ouvert entre les électrodes de la batterie, c'està-dire, lorsqu'il n'y a aucun court-circuit électrique à l'intérieur de l'élément de la batterie, la consommation d'énergie du transformateur est moindre, maintenant donc un courant faible relativement constant à travers le circuit d'essai et conservant le pont en équilibre.Si l'écoulement de courant varie à la suite d' un court-circuit électrique à travers les séparateurs de la batterie 15G, le pont est déséquilibré et une lecture peut être faite sur l'appareil de mesure 62. Si ce déséquilibre est suffisamment grand, le circuit de relais de mesure devient opérant et ap plique cette énergie à la lampe 64 et à l'alarme 65 ce qui permet d'alerter l'opérateur. Le circuit d'essai qui est décrit ci-dessus n'est pas considéré comme critique pour la présente invention car d'autres circuits d'essais pourraient être utilisés dans le même but. Le relais de mesure 62 est un relais de type réglable en sorte que le niveau du courant, qui provoque le retentissement de l'alarme, puisse être modifié en réglant l'aiguille 62b. Dans le cas où il est souhaitable de modifier encore la sen- sibilité du relais de mesure 62, la résistance 180 peut être ram placée par une résistance plus importante ou plus faible qui prom duira une modification corresppndante de la sensiblité du relaps de mesure 162. Cela serait nécessaire uniquement s'il se produi- sait une variation considérable de la teneur en humidité des separateurs d'un groupe de batteries à l'autres pas exemple, entre, les séparateurs de piles sèches et les séparateurs de piles humi des. REVENDICATIOMS 1. Appjareil suseeptible @'et@@ utilisé po@n tester des betteries pour en décelen les ceurts-@lrcuits éventuels entre les électrodes d'un élément, cet apparail comportant un support priscipal susceptible de maintenir une batterie à tester, un châs@i@ mobile monté sur ce support principal, un ensemble de tête monté sur le châssis, une première série de sondes montées sur l'ensemble de tête préeité, cette pramière série de sondes étant à même d'être reliéo à une @omr@e de pramier potentiel électrique et à @@e première séri@ de barrettes de connexion de la batterie; une s@eemde série de @ondes mentées sur l'ensemble de tête, cette se@@rde série de semdes étant à même d'être reliée à une source de sesend potentiel élestrique et à une seconde série de barrettes de connexion de la batterie, es@te seconde série de sondes étant isolée électriquement de la p@emière série, et un dispositif permettent de déplacerl'ensemble de tête précité pour amener la première série de sondes et la seconde série de sondes à s'appuyer sur les barrettes de connexi@n de la batterie à tester. 2. Appareil selon la revendieation 1, comportant un dispositif permettant de monter de manièrs élastique la première et la seconde séries de sondes sur l'ensemble de tête précité, ce dispositif élastique étant comprimé loraque les sondes viennent en @@@taet aves les barrettes de connerion de maniére à appuyer les s@@des sur les barrettes de connexien respectives. 3. Appareil selon la retendication 2, comportant une première barre cmnibus reliêe à la praaemière série de sondes pour former une c@nnexion électrique commune au@@eptible d'être reliée à une sc@rce de tension élevés et une se@@@de barre cmnibus connectée à la @@@@nde série de sondes pour f@@@@@ une connexion électrique commune @usceptible d'être peliée à la @ource de tension élevés préeitée. 4. Appareil selon la revendicatasn 3, comportant un disposi tif parnatv@t de déta@miner si le@@@ de @@sion @ntre la pre- @ibre @@ 1 seccnde @éries de cordes dénasse pae valeur prédéter minée, fo@@@issart @i@@i une indie@ti@@ de la présence ou de l'absenea d'@x cou@t-ei@@@i@ éleetri@@@ dans la batterie. 5. Appareil selon la revendicatasn 3, @a@@etérisé en ce que le premié@@ @@ la @ @@@@@@ @@@ pré@@@atent des pointes ai@uës @ @@@tant d@ @ @@e@tr@@@s avec les bar@et @@ ds @@@@@ien ds l @@@t @@ 6. Appareil selon la revendication 4, comportant un dispositif indicateur pour donner une indication visuelle lorsque la consommation d'énergie aux bornes de la première et de la seconde séries de sondes dépasse une valeur prédéterminée, indiquant ainsi qu'une batterie est défectueuse. 7. Appareil selon la revendication 4, comportant un dispositif permettant d'appliquer la tension lorsque la première et la seconde séries de sondes sont amenées en position d'essai sur la barrette de connexion de la batterie. 8. Procédé d'essai d'une batterie pour déceler les courtscircuits électriques entre les séparateurs ce procédé consistant a: a) déplacer la batterie dans une position d'essai prédéterminée; b) détecter Si la batterie est dans la position d'essai; c) déplacer une première série de sondes et une sDconde serie de sondes en contact électrique avec les barrettes de connexion de la batterie; d) appliquer une tension aux bornes des barrettes de connexion de la batterie; et e) mesurer la chute de tension aux bornes de la première et de la seconde séries de sondes. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu' une tension d'au moins 1000 volts est appliquée aux bornes des barrettes de connexion de la batterie. 10. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tension aux bornes des barrettes de connexion est appliquée pendant moins de 5 secondes. il. Procédé selon la revendication- 8, consistant à élever la première et la seconde séries de sondes pour les séparer des barrettes de connexion une fois que la chute de tension aux bornes de ces barrettes a été déterminée. 12. Procédé selon la revendication 8, impliquant l'indication du dépassement ou non par la chute de tension aux bornes des barrettes de connexion d'une valeur prédéterminée.