Brevet FR2281656A1 — publié le 19760305

La présente invention concerne un limiteur de décharge pour batterie d'accunulateurs, ainsi que l'application de ce Visiteur de décharge aux engins et véhicules à traction électrique, nota-ent aux chariots de manutention. Pour assurer une longue durée de vie aux batteries d 'accuuu- lateurs au plomb, il est indispensable de ne pas les décharger à plus de 80k de leur capacité, pour éviter des phénomènes irréversi- bles, produisant une détérioration des plaques, et pour pouvoir bdnd- ficier de la garantie du fabricant de la batterie. C'est la raison pour laquelle on a déjà développé plusieurs types de dispositifs destinés à signaler à l'utilisateur d'une batterie, d'une façon sûre et excluant toute possibilité de fraude, que la limite de décharge de la batterie est atteinte. L'un de ces dispositifs connus consiste en un compteur ampère-heuremètre, connecté à la batterie ; ce dispositif offre cependant l'inconvénient d'être insensible aux décharges de courte durée, qui sont dues par exemple à des dispositifs régulateurs tels que des variateurs électroniques, fonctionnant en "hacheurs" du courant de la batterie. Or ces décharges, malgré leur brièveté, sont susceptibles d'endommager ladite batterie. Ce dispositif connu n1 est pas non plus sensible aux décharges à faible intensité et de longue durée, dues par exemple à des fuites de courant, dans la batterie ou dans son circuit extérieur. Enfin, ce même dispositif nécessite un entretien et un ré-étalonnage périodiques, qui ne peuvent avoir lieu que chez son fabricant. D'autres dispositifs connus sont fondés sur la mesure de la tension aux bornes de la batterie. Cependant cette mesure est insuffisante pour indiquer de façon précise la charge résiduelle de la batterie, car, 'même à pleine charge, la tension aux bornes peut baisser fortement, par exemple lors d'un appel de courant intense. C'est pourquoi l'on a réalisé des limiteurs de décharge pour batterie d'accumulateurs, qui comprennent un dispositif pour produire une tension correspondant à la force électromotrice de la batterie, cette force électromotrice indiquant avec précision l'étant de décharge de la batterie. Dans ces limiteurs connus, le dispositif produisant une tension correspondant à la force électromotrice-de la batterie -est genéralement réalisé avec des moyens électromécaniques, compliqués, coûteux, encombrants, et surtout peu fiables. Pour cette raison, ces limiteurs de décharge ne se sont pas imposés. La présente invention vise la réalisation d'un limiteur de décharge qui, tout en contrôlant fidèlement la force électromotrice de la batterie, soit d'une construction particulièrement économique et d'une grande fiabilité. Suivant l'invention, le limiteur de décharge pour batterie d'accumulateurs, comprend des moyens pour produire une tension représentative de la force électromotrice de la batterie, une source de tension de référence, des moyens pour comparer ces deux tensions et pour former un signal de comparaison, positif ou négatif selon que la tension produite est supérieure ou inférieure à la tension de référence, et des moyens sensibles à la polarité du signal de comparaison pour actionner des moyens de commande, et il est caractérisé en ce que les moyens pour produire une tension représentative de la force électromotrice de la batterie comprennent un amplificateur opérationnel monté en additionneur attaqué d'une part par la tension aux bornes d'un élément de la batterie et d'autre part par une tension proportionnelle au courant de décharge dudit élément. Le dispositif produisant une tension représentative de la force électromotrice de la batterie étant réalisé de façon purement électronique, en particulier sous la forme d'un circuit statique, le limiteur de décharge pour batterie d'accumulateurs suivant l'invention est simple, peu coûteux, de faible encombrement, et, surtout, il présente une fiabilité très élevée. Suivant une réalisation avantageuse de l'invention, les moyens de commande comprennent dtune part des moyens de signalisation actionnés par l'intermédiaire d'un temporisateur de déclenchement, et d'autre part des moyens pour déconnecter automatiquement la fonction principale de la batterie, ces derniers moyens étant également actionnés par l'intermédiaire du temporisateur de déclenchement et en outre par l'intermédiaire d'un temporisateur de déconnexion monté en série. Sur une décharge intervenant en cours de travail, 1'utilisá- teur est donc d'abord averti, puis la déconnexion steffectue automatiquement après un délai suffisant pour terminer le travail en cours. Suivant une réalisation préférée de l'invention, le temporisateur de déconnexion est commutable sur une durée tl et sur une durée t2 notablement supérieure à tl, des moyens sensibles au signal positif de comparaison étant prévus pour commuter ledit temporisateur de déconnexion sur la durée t2. Ainsi, la mise en service d'une batterie antérieurement déchargée est suivie dans un délai très bref d'une déconnexion automatique qui interdit pratiquement cette mise en service. D'autres particularités de l'invention ressortiront encore de la description détaillée qui va suivre. La figure unique du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, est un schéma électrique d'un limiteur de décharge conforme à l'invention. En référence à cette figure, le limiteur de décharge comprend un amplificateur opérationnel 1 monté en additionneur, et muni d'une résistance R1 sur sa boucle de réaction. Son entrée inverseuse a est reliée au pôle négatif de la batterie (non représentée) dont le potentiel est pris comme potentiel de référence. Son entrée non-inverseuse b est reliée d'une part au pôle positif +B de la batterie à travers une résistance R2 et d'autre part à une prise de tension + 5h d'un shunt traversé par le courant I de la batterie à travers une résistance R3 de valeur nRe, Re étant la valeur de Da résistance R1, et n étant le nombre d'éléments de la batterie. Les valeurs d shunt et de la résistance R2 sont choisies de manière que, de façon connue, la tension Uc recueillie en sortie de l'amplificateur 1 ait pour valeur Uc= -(UB/n + rI) UB désignant la tension aux bornes de la batterie èt r la résistance interne d'un de ses éléments. La tention Uc est donc égale, au signe près, à la force électro-motrice d'un des éléments de la batterie. D'autre part, une source de tensions de référence 2, alimentée par la batterie fournit sur deux sorties distinctes deux tensions de référence E1 et E2 appliquées à un sélecteur 3 commandé sur son entrée d. Dans l'exemple, s'agissant de contraler une batterie au plomb dont la force électromotrice normale est de 2,15 V par élément, les valeurs de E1 et E2 sont respectivement de 2 V et de 1,95 V. Le sélecteur 3 délivre sur sa sortie e la tension de référence qu'il choisit et l'applique, à travers une résistance R4 à entrée non-inverseuse g d'un comparateur-intégrateur 4, conjointement avec la tension Uc appliquée à travers une résistance R5. L'entrée entrés inverseuse f du comparateur-intégrateur 4 est mise au potentiel de référence représentée par la borne négative de la batterie.Le comparateur-intégrateur 4 comprend, dans sa boucle de réaction, un condensateur C. Les résistances R4 et R5 ont la même valeur, de sorte que le point de basculement du comparateur-intégrateur 4 est atteint lorsque la tension Uc est égale à la tension de référence, le potentiel en g étant alors égal au potentiel de référence. La sortie h du comparateur-intégrateur 4 attaque en parallèle l'entrée i d'un temporisateur de commande 5 dont la durée, dans l'exemple décrit, est de l'ordre de 2 à 3 secondes, et l'entrée k d'un temporisateur de déclenchement 6 dont la durée, également dans exemple décrit, est de 12 secondes. Le temporisateur 5 est agencé pour être déclenché par un signal positif sur son entrée i, alss que le temporisateur 6 est agencé pour être déclenché par un signal négatif sur son entrée h. La sortie 2 du temporisateur de commande 5 attaque en parallèle une entrée d du sélecteur 3, prévue pour commuter le choix dudit sélecteur et une entrée p d'un temporisateur de déconnexion 7 commutable sur deux durées tl et t2, l'attaque sur l'entrée p provoquant cette commutation. Dans l'exemple décrit, les durées t1 et t2 valent respectivement 30 secondes et 12 minutes. Le temporisateur 7 est agencé pour se trouver sur la durée tl lorsque la batterie est déconnectée, et pour être commuté sur la durée t2 lorsqu'il reçoit un signal sur son entrée p. La sortie s du temporisateur de déconnecion 7 attaque la gâchette d'un thyristor 8 en série avec la bobine 9 d'un relais 11 dont le contact 12 commande la connexion ou la déconnexion de la fonction principale de la batterie. La sortie 1 du temporisateur de déclenchement 6 attaque d'une part un multivibrateur astable 13 qui commande le clignotement d'un voyant lumineux 14, et d'autre part l'entrée de déclenchement m du temporisateur de déconnexion 7. L'alimentation des étages décrits s'effectue à partir des bornes +B et -B de la batterie, par l'intermédiaire d'un régulateur 15 protégé par une diode 16 et procurant sur une ligne 17 une tension continue stabilisée qui, dans l'exemple décrit, vaut +15 V. Un convertisseur de tension 18 procure en outre, pour l'alimentation négative de l'amplificateur 1 et du comparateurintégrateur 4, une tension continue de -7,5 V acheminée par une ligne 19. On va maintenant expliquer le fonctionnement du dispositif décrit, en le supposant appliqué à une batterie installée sur un chariot de levage. Avant connexion de la batterie, le sélecteur 3 délivre la tension de référence El, cette position résultant de la déconnexion antérieure de la batterie ; pour la même raison, le temporisateur de déconnexion 7 est sur sa durée courte tl. Lorsque l'on connecte la batterie normalement chargée, la tension Uc délivrée par l'amplificateur 1 est supérieure à la tension de référence L1 et le comparateur-intégrateur délivre un signal positif qui, par l'intermédiaire du temporisateur de commande 5, provoque 1'a commutation du sélecteur 3 sur la tension de référence E2 et la commutation du temporisateur de déconnexion 7 sur sa durée longue t2.Le temporisateur 6 n'est pas déclenché puisqu'il reçoit un signal positif sur son entrée k La batterie se déchargeant, lorsque sa force électromotrice par élément descend au-dessous de la valeur E2, le comparateurintégrateur 4 bascule et délivre un signal négatif auquel le temporisateur 5 est insensible mais qui provoque le déclenchement du temporisateur 6 et le clignotement du voyant 14 au bout de 12 secondes, en même temps que la déconnexion de la fonction de levage du chariot au bout de 12 minutes. L'utilisateur dispose donc de 12 minutes pour achever son travail en cours. La déconnexion automatique ou volontaire qui s'ensuit provoque le retour du sélecteur 3 sur la tension de référence E1, légèrement supérieure à E2, et le retour du temporisateur 7 sur sa durée courte t1 Si å cet instant on reconnecte la batterie, le comparateurintégrateur 4 délivre immédiatement un signal négatif. Le sélecteur 3 délivre donc toujours la tension E1 et le temporisateur 7 reste sur sa durée courte tl. La déconnexion automatique intervient au bout de 30 secondes et interdit pratiquement tout usage du chariot. En particulier, il est impossible de répéter plusieurs fois le délai de 12 minutes précité par déconnexions et reconnexions successives de la batterie. De toutes façons, la déconnexion ne s'appliquant qucà la fonction de levage, l'utilisateur conserve toujours la possibilité de ramener son chariot au parc. Ltinvention décrite procure ainsi d'une part une très grande sécurité de fonctionnement relativement aux fraudes possibles du personnel utilisateur, tout en procurant une souplesse d'exploitation suffisante. En outre, son mode de réalisation, utilisant exclusivement des circuits statiques, et donnant une image exacte de la force électromotrice de la batterie, procure une excellente fiabilité de fonctionnement. L'invention ne se limite pas à l'exemple décrit, et l'on pourrait concevoir de nombreuses variantes. On pourrait par exemple utiliser des durées de temporisation différentes, ou doubler la signalisation lumineuse dune signalisation sonore. REVENDICATIONS 1. Limiteur de décharge pour batterie d'accumulateurs comprenant des moyens pour produire une tension représentative de la force électromotrice de la batterie, une source de tensions de référence, des moyens pour comparer ces deux tensions et pour former un signal de comparaison, positif ou négatif selon que la tension produite est supérieure ou inférieure à la tension de référence, et des moyens sensibles d la polarité du signal de comparaison pour actionner des moyens de commande, caractérisé en ce que les moyens pour produire une tension représentative de la force électromotrice de la batterie comprennent un amplificateur opérationnel monté en additionneur attaqué d'une part par la tension aux bornes dtun élément de la batterie et d'autre part par une tension proportionnelle au courant de décharge dudit élément. 2. Limiteur de décharge conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de commande comprennent d'une part des moyens de signalisation actionnés par l'intermédiaire dtun temporisateur de déclenchement sensible au signal négatif des moyens de comparaison et d'autre part des moyens pour déconnecter automatiquement la fonction principale de la batterie, ces derniers moyens étant également actionnés par l'intermédiaire d'un temporisateur de déclenchement précité et en outre par l'intermédiaire d'un temporisateur de déconnexion monté en série. 3. Limiteur de décharge conforme å la revendication 2, caractérisé en ce que le temporisateur de déconnexion est commutable sur une durée tl et sur une durée t2 notablement supérieure à tl, des moyens sensibles au signal positif des moyens de comparaison étant prévus pour commuter ledit temporisateur de déconnexion sur la durée t2. 4. Limiteur de décharge conforme à la revendication 3 caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour élaborer deux tensions de référence E1 et E2, E2 étant inférieure à E1, et un sélecteur, sensible au signal positif des moyens dè comparaison, pour commuter le sélecteur sur la valeur E2. 5. Limiteur de décharge conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que le temporisateur de déconnexion est agencé pour être placé automatiquement sur sa durée tl lorsque la fonction principale de -la batterie est déconnectée, et en ce que le sélecteur est agencé pour délivrer la tension E1 lorsque la fonction principale de la batterie est déconnectée. 6. Application d'un limiteur de décharge conforme à l'une des revendications 2 à 5 à un chariot de manutention comprenant un dispositif de levage et un dispositif de circulation. 7. Chariot de manutention comprenant un dispositif de levage et un dispositif de manutention, équipé d'un limiteur de décharge conforme à l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que les organes de déconnexion de la batterie actionnés par le limiteur de décharge sont insérés exclusivement dans la branche du circuit servant à l'alimentation électrique du dispositif de levage, le dispositif de circulation restant alimenté lorsque le dispositif de levage est déconnecté.