Brevet FR2269796A1 — publié le 19751128

La présente invention, due à la collaboration de Monsieur Michel ETIENNE, concerne la mesure de l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs, et se rapporte plus particulièrement à une jauge de l'état de charge d'une batterie, notamment d'une batterie au plomb d'alimentation d'un véhicule électrique. La mesure de llétat de charge d'une batterie d'accumulateurs est habituellement réalisée par intégration statique du courant débité. Malheureusement, on n'obtient de cette façon qu'un renseignement très insuffisant sur l'état réel de charge de la batterie, par suite de la dépendance entre la capacité et le courant. C 'est ainsi que le nombre d'ampère-heures utilisables est d'autant plus bas que le courant aura été prélevé sous une intensité plus forte. Un tel inconvénient est particulièrement gênant sur un véhicule à traction électrique pour lequel les appels de courant peuvent être très variables suivant les conditions d'utilisation, si bien que le véhicule peut tomber en panne par décharge de la batterie sans que l'utilisateur soit préalablement avisé. L'invention se propose de remédier à cet inconvénient en créant un dispositif de contrôle d'état de charge d'une batterie dont les indications sont indépendantes du courant débité par la batterie Elle a donc pour objet un dispositif de contrôle de l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs,notamment d'une batterie de traction d'un véhicule à traction électrique, caractérisé en ce qu'il comprend une source de tension continue stabilisée, délivrant deux tensions continues stabilisées, égales et de signes contraires, la borne de sortie négative de laditesource étant connectée à la borne positive de la batterie de traction, par l'intermédiaire de deux résistances en série dont les valeurs sont calculées pour que le point de jonction entre ces résistances se trouve à une tension nulle lorsque la décharge de la batterie de traction atteint un pourcentage prédéterminé de la pleine charge, ledit point de jonction étant connecté à la sortie d'un circuit de détermination d'une tension proportionnelle au courant débité par la batterie de traction et à un voltmètre sensible à la somme de la tension audit point de jonction des deux résistances et de la tension proportionnelle au courant débité par la batterie. D'autres caractéristiques de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple la Fig. unique représente le schéma électrique d'un dispositif de contrôle de l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs suivant l'invention. Ce dispositif comprend principalement un convertisbeur de tension continue 1 alimenté par une source de tension auxiliaire telle que la batterie d'éclairage (non représentée) du véhicule et délivrant deux tensions stabilisées, égales et de signes contraires, de +15V et -15V par exemple, isolées de la masse du véhicule. La borne positive de la batterie de traction B est connectée à la sortie stabilisée négative du convertisseur 1 par l'intermédiaire de deux résistances en série R1 et R21 les valeurs de ces résistances étant telles que la tension, à leur point de jonction 2, soit nulle lorsque la batterie B est déchargée de 80%. La tension au point 2 est donc proportionnelle à UB U'B où UB est la tension de la batterie, et B est la tension de la batterie déchargée de 80%. Le point 2 est connecté, par l'intermédiaire d'une résistance R3, à une entrée d'un amplificateur 3. Cette entrée de l'amplificateur 3 est, en outre, connectée à la borne négative de la batterie B par l'intermédiaire d'une résistance réglable R4 ajustant la compensation de la chute de tension interne de la batterie B, due au courant qu'elle débite, et d'un shunt 4 ou d'un tronçon de câble présentant un échauffement négligeable. Le point de jonction des résistances R3 et R4 est connecté à la sortie de l'amplificateur 3 par l'intermédiaire d'une résistance R5 de réglage de sensibilité et d'un condensateur C1 d'élimination des composantes alternatives, branchés en parallèle. Un voltmètre 5, gradué en jauge, est connecté entre la sortie de l'amplificateur 3 et la borne négative de la batterie B. Le circuit comporte, en outre, un dispositif avertisseur destiné à prévenir l'utilisateur légèrement avant que le taux de décharge de la batterie R atteigne SQ; Ce dispositif avertisseur comprend un discriminateur de tension, constitué par un amplificateur 6 connecté à la sortie de l'amplificateur 3 par l'intermédiaire d'une résistance R6, et à la borne positive du convertisseur de tension 1 par l'intermédiaire d'une résistance R7. La sortie de l'amplificateur 6 est connectée à la base d'un transistor T1 qui fait partie d'un multivibrateur comprenant un second transistor T2. Les émetteurs des transistors T1 et T2 sont connectés à la borne négative de la batterie de traction B. Le collecteur du transistor T1 est connecté à la base du transistor T2 par l'intermédiaire d'un condensateur C2, tandis que le collecteur du transistor T2 est connecté, d'une part, a la base du transistor T1 par l'intermédiaire d'un condensateur C3 et, d'autre part, au bobinage 7 d'un relais qui commande un interrupteur 8 branché dans le circuit d'alimentation d'un voyant lumineux 9. Le dispositif qui vient d'être décrit fonctionne de la façon suivante. Lorsque la batterie B est suffisamment chargée, compte tenu du rapport entre les valeurs des résistances Rî et R2, le point 2 de jonction de ces résistances se trouve à une tension positive. La batterie B débitant dans le circuit de propulsion, une tension V4, proportionnelle au courant débité, apparaît aux bornes du shunt 4. La sommation de la tension V2 au point de jonction 2 et de la tension V4 est effectuée par le circuit de mesure cons titué par l'amplificateur 3, la résistance R3, la résistance réglable R4 et la resistance R5. La tension V3 de sortie de l'amplificateur 3 est donnée par la relation Le terme assure la compensation de la chute de tension due à la résistance interne de la batterie B. La résistance R4 est réglée pour assurer cette- compensation pour la valeur de la résistance interne de la batterie déchargée de 80%. La tension V3 est donc proportionnelle à UB - U'B + ri 1B UB est la tension aux bornes de la batterie UtB est la tension aux bornes de la batterie déchargée de 80% r. est la résistance interne de la batterie à 80% de décharge - 1B est le courant débité par la batterie. Dans le cas présent, la tension au point de jonction des deux résistances R6 et R7 étant supérieure à un niveau déterminé, le discriminateur ne bascule pas, de sorte que le multivibrateur T1, T2 est bloqué. Lorsque la charge de la batterie diminue et atteint une valeur voisine de la décharge à 80%, la tension au point 2 devient voisine de zéro. Simultanément, la tension à l'entrée de l'amplificateur 6 devient suffisamment faible pour faire basculer le discriminateur qui déclenche le multivibrateur T1,T2, ce qui provoque l'actionnement du relais 7,8 et le clignotement du voyant lumineux 9. Le conducteur du véhicule est ainsi prévenu de l'imminence de l'épuisement de la batterie B, mais il sait qu'il peut encore parcourir une certaine distance avant la décharge complète. Le dispositif suivant l'invention permet d'indiquer l'état de charge de la batterie de traction d'un véhicule à traction électrique, indépendamment du courant débité par la batterie. Tout se passe, en fait, comme si la mesure de la tension aux bornes de la batterie était effectuée à vide. Or, la tension à vide de la batterie est liée à la concentration de son électrolyte et, par conséquent, à son état de charge. I1 y a lieu de remarquer que le temps de stabilisation est relativement long lorsque la batterie est en pleine charge. Cependant, ce temps de stabilisation décrolt rapidement avec la décharge de la batterie, ce qui permet de donner à l'utilisateur une indication précise de la charge de la batterie lorsque la réserve de charge est relativement faible. On comprendra que, pour l'utilisateur, c'est cette dernière information qui est la plus importante. Dans l'exemple qui vient.d'être décrit, le dispositif de contrôle comprend un dispositif avertisseur. Cependant, le dispositif avertisseur n'est pas indispensable et ne fait qu'offrir une sécurité supplémentaire à l'utilisateur. REVEND ICAT IONS 1. Dispositif de contrôle de l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs, notamment d'une batterie de traction d'un véhicule à traction électrique, caractérisé en ce qu'il comprend une source (1) de tension continue stabilisée, délivrant deux tensions continues stabilisées, égales et de signes contraires, la borne de sortie négative de ladite source (1) étant connectée à la borne positive de la batterie de traction (B) par l'intermédiaire de deux résistances en série (R1,R2) dont les valeurs sont calculées pour que le point de jonction (2) entre ces résistances se trouve à une tension nulle lorsque la décharge de la batterie de traction (B) atteint un pourcentage prédéterminé de la pleine charge, ledit point de jonction (2) étant connecté à la sortie d'un circuit (4,R4) de détermination d'une tension proportionnelle au courant débité par la batterie de traction (B) et à un voltmètre sensible à la somme (V3) de la tension audit point de jonction des deux résistances et de la tension proportionnelle au courant débité par la batterie (B). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit circuit de détermination de la tension proportionnelle au courant de ladite batterie (B) est constitué par un shunt (4) branché à la borne négative de la batterie (B) en série avec une résistance réglable (R4), ledit point de jonction (2) des deux résistances (Ri,R2) étant connecté à la résistance réglable (R4) par l'intermédiaire d'une troisième résistance (R3). 3. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le point commun à ladite résistance réglable (R4) et à la troisième résistance (R3) est con necté audit voltmètre (5) par l'intermédiaire d'un amplificateur (3), l'entrée de l'amplificateur connectée à ladite troisième résistance et sa sortie étant connectées entre elles par l'intermédiaire d'une quatrième résistance (R5) de réglage de sensi bilité, branchée en parallèle avec un condensateur (C1) d'elimi- nation des composantes alternatives de la tension appliquée audit voltmètre. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, cnractDrise o.n ce que ts e scurc2 de tension stabilisée est un convertisseur de tension continue alimenté par la batterie d'éclairage du véhicule. 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un dispositif avertisseur de l'état de décharge de la batterie, comprenant un discriminateur de tension (6) connecté, d'une part1 au voltmètre (5) par l'intermédiaire d'une cinquième résistance (R6) et, d'autre part, à la borne positive de ladite source (1) de tension stabilisée, par l'intermédiaire d'une-sixième résistance (R7), la sortie du discriminateur de tension étant connectée à l'entrée d'un multivibrateur (T1,T2) de commande d'un voyant lumineux (9). 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce que le multivibrateur (T1 ,T2) assure la commande du voyant lumineux (9) par l'intermédiaire d'un interrupteur (8) branché dans le circuit d'alimentation du voyant (9) et actionné par un bobinage de relais (7), branché à la sortie du multivibrateur (T1,T2).