Brevet FR2182731A1 — publié le 19731214

La présente invention a trait à une installation de charge et de contrôle pour accumulateurs d'énergie électrique rechargeables. De nombreux dispositifs, tels par exemple que les lanternes portatives pour mineurs ou cheminots, sont alimentés par des accumulateurs rechargeables systématiquement mis en recharge pendant les périodes de non-utilisation, qui correspondent en général à une partie de la journée, et il est de pratique courante de prévoir des bancs de charge conçus de façon à pouvoir supporter une série de tels dispositifs à accumulateur rechargeable tout en établissant entre l'accumulateur de chacun d'eux et des moyens de charge un contact électrique propre à assurer la recharge de l'accumulateur pendant la durée d'entreposition du dispositif. Ainsi, par exemple, les travailleurs d'une même équipe peuvent venir déposer au banc de charge leur lampe portative individuelle à l'issue de chaque période de service, quotidienne par exemple, pour la reprendre au début de la période de service suivante, la recharge s'étant ainsi effectuée dans l'intervalle. Cependant, les accumulateurs éléctriques sont dlune façon générale prévus pour un nombre limité de cycles charge-décharge, et ils peuvent de plus subir des détériorations accidentelles. Ainsi, lorsque l'intensité fournie en service par l'accumulateur vient à présenter une valeur anormalement basse, il n'est en général pas possible de déterminer au jugé si la cause en est à attribuer à l'épuisement de la charge ou à une défectuosité irréversible, c'est-à-dire non justiciable d'une simple recharge. On conçoit ce que ceci peut avoir de gênant : lorsque par exemple un utilisateur constate à la fin de son service que l'intensité lumineuse fournie par sa lanterne portative est anormalement basse, à tel point que la batterie qui l'alimente soit à considérer comme "douteuse", ce n'est en général qu'après séjour normal au banc de charge, c'est-à-dire au moment ou l'utilisateur reprend son service et à besoin de disposer de sa lampe, qu'il constatera le cas échéant que la batterie est hors d'usage.Pour éviter ce genre de fâcheux contretemps, on peut envisager de préposer un agent de maintenance à la vérification systématique, après une durée de charge suffisamment longue, de l'état de charge de chacune des batteries placées au banc. Cet agent doit alors retirer du banc l'une après l'autre chaque batterie en recharge pour la soumettre à un contrôle individuel. Une telle opération est relativement longue et fastidieuse, et elle nécessite une certaine compétence technique quant à son mode opératoire et à l'interprétation des résultats, susceptibles d'être entachés par le coefficient personnel de l'opérateur. Afin d'éliminer ces inconvénients, la présente invention propose une installation permettant d'assurer à la fois la charge et le contrôle des batteries en réduisant au minimum le nombre et la durée des opérations nécessaires à la surveillance systématique de ltétat de ces batteries, sans nécessiter l'intervention d'un personnel qualifié ni mettre en oeuvre d'appareillage complexe ou coûteux. A cet effet, une installation de charge et de contrôle pour accumulateurs selon l'invention comprend un banc de charge pourvu de moyens de charge propres à fournir à au moins une première paire de bornes un courant continu de charge normale à partir d'une source extérieure d'énergie électrique, ladite première paire de bornes étant adaptée à pouvoir être reliée aux bornes d'un accumulateur à recharger et/ou à contrôler, de moyens de décharge propres à être reliés par l'intermédiaire de ladite première paire de bornes aux bornes dudit accumulateur pour fournir une indication visuelle représentative de la tension corres pondant, ladite installation étant caractérisée en ce que ledit banc de charge comprend en outre des moyens de commutation séquentielle adaptés à relier ladite première paire de bornes successivement auxdits moyens de décharge pendant une première durée prédéterminée puis auxdits moyens de charge pendant une seconde durée prédéterminée, ladite installation comportant en outre un banc de contrôle attenant audit banc de charge et pourvu d'au moins une seconde paire de bornes adaptée à pouvoir être reliée aux bornes dudit accumulateur, ainsi que de moyens de commutation séquentielle adaptés à relier ladite seconde#paire de bornes successivement à des moyens de charge pendant une troisième durée prédéterminée, à des moyens de décharge pendant une quatrième durée prédéterminée puis à des moyens de comparaison de tension propres à indiquer en fonction de la tension alors disponible aux bornes dudit accumulateur si ce dernier peut être normalement rechargé par retour au banc de charge ou St il présente une défectuosité nécessitant sa réparation ou sa mise en rebut. Naturellement, le banc de charge peut être prévu pour assurer simultanément la charge d'un certain nombre d'accumulateurs et comprendre à cet effet un nombre correspondant de paires de bornes et de moyens de décharge précités, avec des moyens de charge et des moyens de commutation séquentielle communs. Ce nombre est de préférence suffisant pour qu'un mQme banc de charge puisse recevoir l'accumulateur associé à la lanterne portative ou autre dispositif indivisuel de chacun des membres d'une équipe terminant leur service à la même heure, De préférence, la première durée prédéterminée précitée est choisie au moins égale au temps s'écoulant normalement entre la sortie de l'équipe et le moment ou les lanternes de chacun d'eux sont déposées au complet au banc de charge. lies moyens de décharge du banc de charge peuvent autre constitués d'un simple voyant lumineux dont l'éclairement indique-si l'accumulateur respectif auquel ce voyant est temporairement relié est ou non anormalement déchargé. Lors de sa ronde, le préposé à la maintenance peut donc voir d'un seul coup d'oeil quels sont les accumulateurs, s'il y a lieu, dont l'état est douteux, et les placer au banc de contrôle, en les reliant A une paire de bornes correspondantes de ce dernier, tandis que les accuiulateurs restants subissent, pendant la deu xièie durée précitée, le processus de recharge normal. Le nombre de paires de bornes du banc de contrôle peut naturellement être beaucoup plus faible que celui au banc de char ge, puisque les seuls accumulateurs qui doivent y eAtre déposés par le préposé à la maintenance après inspection des voyants de décharge du banc de charge sont ceux dont l'état s'avère douteux. Ces paires de bornes peuvent être associées à des moyens de commutation à mécanisme séquentiel commun et à une source de courant continu de charge qui peut éventuellement autre celle alimentant le banc de charge. La charge et la décharge consécutives effectuées au banc de contrôle définissent une procédure qui est destinée à simuler le cycle charge-décharge d'un accumulateur sain dans ses conditions d'utilisation normales. A l'issus de cette procédure, la valeur de la tension aux bornes de l'accumulateur sous contrôle permet par conséquent de déterminer si celui-ci est sain ou détérioré, et il suffit à cet effet de comparer la valeur précitée à celle aux bornes d'un accumulateur sain en fin de décharge normale. Dans la pratique, le régime normal de décharge d'un accumu- lateur au plomb alimentant une lanterne portative est de l'ordre du dixième de sa capacité, sfl bien que la valeur généralement admise pour la tension en fin de décharge d'un accumulateur sain à deux éléments est d'environ 3,5 volts. Au banc de contrôle, la similation de ces conditions dluti- lisation peut être effectuée en prévoyant par exemple une durée de charge de 8 heures suivie d'une durée de décharge de 7 heures, les intensités correspondantes étant choisies de façon appropriée. Les moyens de comparaison entrant en action à l'issue de la procédure précitée comprennent de préférence un organe bistable tel qu'un thyristor propre à passer de son état de repos à son état de travail lorsque la tension appliquée à son électrode d'amorçage est au moins égale à une tension de référence prédéterminée dont la valeur, comme on l'a indiqué plus haut, est avantageusement choisie voisine de celle fournie par un accumulateur sain en fin de décharge normale. L'état d'un tel thyris A tor peut etre visualisé par un voyant lumineux affichant ainsi par tout ou rien le résultat du contrôle, en éliminant ainsi tout facteur d'appréciation subjective. lies caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront d'ailleurs de la description donnée ci-après à titre dtexemple en référence au dessin annexé, qui montre le schéma électrique d'une installation de charge et de contrôle selon l'invention. On se réfèrera maintenant au dessin, sur lequel le banc de charge et le banc de contre d'une installation selon l'inven- tion sont globalement désignés par les repères 10 et 12. Les bancs 10 et 12 sont alimentés chacun à partir du réseau alternatif par des transformateurs abaisseurs respectifs 20 et 21 alimentant des ponts redresseurs respectifs 22 et 23. Afin de simplifier la description, les dispositions repr6- sentées sont celles requises pour le traitement d'un seul accumulateur à la fois par l'installation. A cet effet, le banc de charge comprend une paire de bornes 24 et 25 adaptées à pouvoir être reliées à l'accumulateur (non représenté), tandis que le banc de contrôle comprend une paire d'életrodes similaires 26 et 27. La borne 24 est reliée à l'une des bornes de sortie 30 du pont redresseur 22, -ainsi qu'à l'un des contacts fixes 32b d'un inverseur 32 par l'intermédiaire d'un voyant lumineux 33 à lampe à incandescence. la borne 25 est reliée au contact mobile 52a de 1'inverseur 32, lequel est A relié à l'un des contacts fixes 34b d'un inverseur 34 par l'intermédiaire d'un circuit de charge d'entretien constitué par une ampoule 36 shuntée par une résistance 37.Le contact mobile 34a de l'inverseur 34 est relié à la seconde borne de sortie 38 du pont redresseur 22, et la résistance du circuit parallèle 36, 37 est choisie telle que, lorsque le contact mobile 34a est en contact avec le contact fixe 34b, le courant ainsi appliqué à un accumulateur arrivé en fin de recharge normale assure la conservation de l'état de charge correspondant.Le contact mobile 34c de l'inverseur 34 est relié au contact mobile 32c par l'intermédiaire d'un second circuit parallèle, ou circuit de charge normale, qui comprend une ampoule 40 shuntée par une résistance 41 ; la valeur de la résistance ohmique de ce second circuit parallèle est choisie telle que, lorsque les inverseurs 32 et 34 occupent les positions respectives 32c et 34c, le courant ainsi appliqué à un accumulateur déchargé, mais néanmoins en bon état, relié aux bornes 24 et 25 assure sa recharge à intensité pratiquement constante, en environ 8 heures, le voyant 40 s'allumant alors suffisamment pour indiquer que cette opération est en cours. Lorsque l'inverseur 32 est dans la position 32b, il ferme le circuit de l'accumulateur à travers l'ampoule du voyant 33, ce qui permet ainsi de vérifier son état.L'ampoule du voyant 33 est choisie telle que son filament brille modérément lorsque l'accumulateur placé aux bornes 24 et 25 est normalement déchargé, et ne brille que très faiblement, voire pas du tout, lorsque l'accumulateur est anormalement déchargé, en signalant ainsi que l'état de celui-ci est douteux. Les inverseurs 32 et 34 sont commandés automatiquement par un même mécanisme séquenceur à minuterie (non représenté) qui peut être de type tout à fait classique à remontage manuel assurant par rotation d'une came coopérant avec les contacts mobiles 32a et 34b les commutations requises dans l'ordre et aux moments indiqués sur le tableau ci-après TABLEAU I Lnstant durée ronction positions des inverseurs 32 3'c .0 30mn vérification b c 0 30mn vérification b c Oh30 8h charge normale c c 8h30 - charge d'entretien c b Sur le tableau ci-dessus, llinstant 0 correspond au remontage de la minuterie, et, en ce qui concerne la position des inverseurs, les indices b et c désignent celui des contacts fixes avec lequel le contact mobile de l'inverseur correspondant est en contact pendant chaque phase de la procédure. Pendant les 30 premières minutes s'écoulant après remontage de la minuterie, le voyant 33 reste relié aux bornes 24 et 25 ; ai un accumulateur est relié à ces bornes, et si l'éclairement du voyant 33 est relativement faible ou même nul, l'inspection des voyants du banc de charge par le préposé à la maintenance permet de déceler immédiatement que l'accumulateur correspondant est douteux, et de le débrancher du banc de charge 10 pour le relier à la paire d'électrodes 26 et 27 du banc de contrôle.Si au contraire le voyant 33 brille normalement, l'accumulateur correspondant est laissé au banc 10 Jusqu'à la fin de l'opération de charge normale, ou plus longtemps encore, grâce à l'opération de charge d'entretien, cette dernière ne prenant fin que lorsque l'on remonte de nouveau la minuterie. La borne 26 du banc de contrôle 12 est reliée à l'une 50 des bornes de sortie du pont redresseur 23 par un conducteur de retour 51 tandis que la borne 27 est reliée au contact mobile 52a d'un inverseur 52 dont l'un 52b des contacts fixes est relié à la seconde borne de sortie 54 du pont 23 par l'intermédiaire d'une lampe à Incandescence 55 formant voyant de charge et d'un interrupteur 56. Dans une phase préliminaire de fonctionnement, durant dans le cas présent environ 8 heures, l'inverseur 52 est dans la position 52b et l'interrupteur 56 est fermé, si bien que l'accumulateur douteux relié le cas échéant aux bornes 26 et 27 est traversé par un courant de charge approprié via l'ampoule 55, qui présente une résistance ohmique de valeur appropriée.Comme on l'a déjà indiqué, cette opération est suivie d'une phase de décharge, et le second contact fixe 52c de l'inverseur 52 est relié à cet effet au contact fixe 58b d'un inverseur 58 dont le contact mobile 58a est relié au conducteur de retour 51 par l'intermédiaire d'un circuit comprenant en parallèle un condensateur 60, une résistance 61 et une ampoule 62 formant voyant de dEchapp. Compte tenu de la durée prévue pour l'opération de charge, la résistance ohmique du circuit formé par la résistance 61 et le voyant 62 est choisie telle que, si l'accumulateur douteux sous contrôle n'était initialement qu'anormalement déchargé, sa tension en fin de décharge à travers la résistance 61 et l'ampoule 62 devienne voisine de celle fournie en fin de décharge normale d'un accumulateur en bon état. On a cité plus haut à cet égard la valeur de 3,5 volts pour le cas pris à titre d'exemple d'une batterie à deux éléments au plomb pour lanterne portative. A l'issue de 11 opération de décharge précitée, qui peut par exemple durer environ 7 heures, la tension aux bornes 26 et 27 est comparée à-une tension de référence de 3,5 volts fournie par un diviseur de tension formé d'une ampoule 65 formant voyant de contrôle, montée en série avec une résistance 66 de valeur appropriée entre le conducteur de retour 51 et le contact mobile 56a de l'interrupteur 56. A cet effet, il est prévu un thyristor 68 dont le circuit cathode-anode est monté dans le sens illustré aux bornes de la résistance 66 et dont l'électrode d'amorçage 68a, reliée d'une part au conducteur 51 par un condensateur 69, est reliée également au second contact fixe 58c de l'inverseur 58. Dans ces conditions, le thyristor 68 reste bloqué tant que la tension de son électrode d'amorçage est inférieure à celle de sa cathode, c'est-à-dire à environ 3,5 volts. Le voyant 65 qui n'est alors traversé que par le courant circulant dans la résistance 66, n'est que faiblement éclairé. Pendant l'opération de décharge, les inverseurs 52 et 58 sont dans les positions 52c et 58b, et le condensateur 60 est chargé à une tension égale à celle de l'accumulateur. Si l'inverseur 58 passe alors rapidement en position 58c, la tension aux bornes du condensateur 60 est appliquée à l'électrode d'amorçage 68a et, sl sa valeur est supérieure à 3,5 volts, le thyristor 68 devient passant, et il le reste ensuite malgré que le condensateur 60 se décharge progressivement à travers la résistance 61 et l'ampoule 62.Comme le thyristor présente à l'état amorcé une résistance très faible, la tension alors appliquée au voyant 65 devient pratiquement égale à celle fournie par le pont 23, et le voyant 65 se met à briller fortement, ce qui signale que l'accumulateur initialement placé aux bornes 26 et 27 en tant que douteux n'est pas atteint d'une défectuosité de structure et peut être réutilisé normalement, après un nouveau passage au banc de charge 10. On remarquera que le thyristor reste alors amorcé même après débranchement de l'accumulateur, son retour à l'état bloqué nécessitant la coupure de son circuit d'alimentation par ouverture de l'interrupteur 56. De préférence, cette ouverture de l'interrupteur 56 est effectuée lors de la séquence de fonctionnement suivante. Si au contraire la tehsion en fin de décharge aux bornes de l'accumu- lateur est inférieure à 3,5 volts, le passage de l'inverseur 58 en position 58c ne donne pas lieu à l'amorçage du thyristor, le voyant 65 continue à ne briller que faiblement, ce qui signale que l'accumulateur est défectueux et doit être retiré de la circulation normale. De même que ceux du banc de charge, les inverseurs du banc de contrôle sont commandés automatiquement par un mécanisme séquenceur à minuterie (non représenté) remontée manuellement. De préférence, l'interrupteur 56 est disposé de façon à n'être ouvert qu'en fin de remontage du mécanisme de la minuterie et à refermer dès que cesse la pression exercée sur la clé de remontage. En ce qui concerne les inverseurs 52 et 58, ils sont automatiquement actionnés par la minuterie précitée conformément au tableau Il ci-dessous TABLEAU Il r W Instant Durée Fonction Positions des inverseurs 52 58 O 8 h charge b b 8 h 7 h décharge c b 15 h - comparaison c c Les conventions de représentation de ce dernier tableau quant à l'instant zéro et aux positions des inverseurs sont les mêmes que celles du tableau I.On notera qu'au delà de la durée de 15 heures nécessaire au cycle charge-décharge, le résultat la comparaison de tension constituant la dernière phase de la procédure de contrôle peut être recueilli à un moment quelconque, puisque, si le voyant de contrôle 55 correspondant à un accumu- lateur placé aux bornes 26 et 27 s'allume fortement, il reste dans cet état jusqu'à ce que le thyristor correspondant soit désamorcé par ouverture de l'interrupteur 55 lors du remontage suivant de la minuterie associée. En pratique, le banc de charge 10 comprend de préférence un certain nombre de paire de bornes telles que 24 et 25, et leurs circuits n'ont alors électriquement en commun que le transformateur 20 et le pont redresseur 22, les inverseurs 32 et 34 de chacun de ces circuits, tous identiques, étant naturellement commandés par le mme mécanisme séquenceur à minuterie. De meme, le banc de contrôle peut comprendre un certain nombre de paire de bornes telles que 26 et 27, quoique plus faible que le nombre de paire de bornes correspondantes du banc de charge, une même minuterie commandant, suivant le cycle de commutation décrit plus haut, la paire d'inverseurs tels que 52 et 58 correspondants. Par contre, il peut nteAtre prévu au banc de contrôle qu'un seul interrupteur 56 commandant le retour à l'état bloqué de tous les thyristors tels que 68. Par conséquent, la partie du banc de contrôle électriquement commune à chacun de ses circuits, tous identiques, peut comprendre le transformateur 21, le pont 23, et les contacts fixe et mobile de l'interrupteur 56. On notera également que la tension aux bornes du filament du voyant 65, qui, lorsque le thyristor 68 n'est pas amorcé, constitue la tension de référence à laquelle est comparée la tension aux bornes de l'accumulateur à l'issue de la phase de décharge, pourrait être stabilisée par exemple a moyen d'une diode Zener montée en série dans l'une des branches du diviseur de tension constitué dans le mode de réalisation ci-dessus décrit par le voyant 65 et la résistance 66. RSVENLCATIONS 1. Installation de charge et de contrôle pour accumulateurs d'énergie électrique, comprenant un banc de charge pourvu de moyens de charge propres à fournir à au moins une première paire ce bornes un courant continu de charge normale à partir d'une source extérieure d'énergie électrique, ladite première paire de bornes étant adaptée à pouvoir être reliée aux bornes d'un accumulateur à recharger et/ou à contrôler, de moyens ce décharge propres à etre reliés audit accumulateur par l'intermédiaire de ladite première paire de bornes pour fournir une indication visuelle représentative de la tension aux bornes dudit accumulateur, ladite installation étant caractérisée en ce que ledit banc de charge comprend en outre des moyens de commutation séquentielle adaptés à relier ladite première paire de bornes successivement auxdits moyens de décharge pendant une première durée prédéterminée puis auxdits moyens de charge pendant une seconde durée prédéterminée, ladite installation comportant en outre un banc de contrôle attenant audit banc de charge et pourvu d'au moins une seconde paire dé bornes adaptée à pouvoir être reliée aux bornes dudit accumulateur, ainsi que des moyens de commutation séquentielle adaptés à relier ladite seconde paire de bornes successivement à des moyens de charge propres à fournir audit accumulateur un courant continu de charge de contrôle à partir d'une source d'énergie électrique extérieure pendant une troisième durée prédéterminée, à des moyens de décharge pendant une quatrième durée prédéterminée, puis à des moyens de comparaison de tension propres à indiquer en fonction de la tension alors disponible aux bornes dudit accumulateur si ce dernier peut être normalement rechargé par retour au banc de charge ou s'il présente une défectuosité propre à nécessiter sa réparation ou sa mise au rebut. 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de comparaison du banc de contrôle comportent un circuit diviseur de tension comprenant en série une résistance et une ampoule à incandescence formant voyant, un thyristor dont le circuit cathode-anode est monté aux bornes de ladite résistance, et un condensateur de transfert propre à appliquer à l'électrode d'amorçage dudit thyristor à l'issue de ladite quatrième période prédéterminée une tension sensiblement égale à celle disponible sur ladite seconde paire de bornes. 3. Installation selon l-a revendication 2, caractérisée en ce que ledit condensateur de transfert est monté aux bornes des moyens de décharge du banc de contrôle, et en ce que ces moyens de commutation séquentielle dudit banc de contre comprennent un inverseur propre à relier successivement lesdits moyens de décharge à ladite seconde paire de bornes pendant ladite quatrième durée prédéterminée, puis à l'électrode d'amorçage dudit thyristor à l'issue de ladite quatrième durée prédéterminée. 4. Installation selon la revendication 3, caractérisée en ce que les moyens de commutation séquentielle du banc de charge et du banc de contrôle comprennent chacun un mécanisme d'horlogerie remontable à la main, ledit mécanisme étant pourvu d'au moins un profil de commande rotatif coopérant avec des contacts électriques mobiles appropriés. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un interrupteur propre à couper le circuit d'alimentation dudit thyristor, ledit interrupteur étant disposé de façon à s 1ouvrir temporairement en fin de remontage manuel du mécanisme d'horlogerie du banc de contrôle. 6. Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de charge et de décharge du banc de contrôle sont adaptés à permettre de simuler le cycle normal de charge-décharge de l'accumulateur, et en ce que la tension appliquée à la cathode dudit thyristor par ledit circuit diviseur de tension est sensiblement égale à celle aux bornes d'un accumulateur en bon état en fin de décharge normale.