Brevet FR2298194A1 — publié le 19760813

La présente invention concerne un appareil de détection du niveau d'electro- lyte dans les batteries d'accumulateurs. Il est connu depuis longtemps d'utiliser, pour détecter le niveau de l'électrolyte dans les accumulateurs, un circuit électrique, fermé par ltelectrolyte de l'accumulateur et dont l'ouverture décèle l'absence dudit électrolyte au niveau normal. Pour cela, on utilise généralement une sonde constituée par un ou deux conducteurs plongeant dans l'électrolyte jusqu'au niveau a détecter, le circuit passant par l'une des électrodes de l'accumulateur surveillé, dans le cas du conducteur unique, ou pouvant etre en relation avec une source de courant indépendante dans le cas des deux conducteurs. Un signal est déclenché lorsque le ou les conducteurs ne plongent plus dans ltelectrolyte. Ce signal peut avantageusement ëtre provoqué par la variation de la valeur du courant passant dans le circuit précité si on l'alimente sous une tension constante. Il est bien entendu que la variation de courant entre l'état ou l'electrolyte baigne encore l'extrémité des conducteurs et celui où les conducteurs ne sont plus en contact avec l'électrolyte où baigne les plaques doit tertre supérieure aux variations de courant qui se produisent pour diverses raisons avant que le niveau de l'électrolyte n'ait atteint l'extrémité des conducteurs. Il ne faut pas croire en effet que le courant cesse toujours entièrement de passer dans le circuit quand les extrémités des conducteurs ne plongent plus dans ltélectrolyte. Surtout dans le cas des électrolytes alcalins il risque de subsister entre les conducteurs une pellicule d'électrolyte qui permet le passage d'un courant de fuite faible mais décelable.Or, par raison d'économie, le lecourant que l'on fait passer dans le circuit précité doit déjà avoir une faible valeur. Un moyen d'augmenter cette valeur sans perte d'énergie est de n'envoyer le courant dans le circuit de charge que pendant une durée relativement courte et à des intervalles relativement grands. Mais dans tous les cas il est essentiel que l'intensité du courant traversant le circuit varie aussi peu que possible tant que les conducteurs sont encore en contact avec l'éiectrolyte. Il est tout d'abord préférable que la source de courant soit indépendante de l'accumulateur où lton mesure le niveau d'électrolyte, la tension de l'accumulateur pouvant varier au cours du temps et provoquant ainsi des variations inteapestives de l'intensité du courant passant dans le circuit. La présente invention a pour but de prendre les mesures supplémentaires pour rendre l'intensité du courant passant dans le circuit aussi constante que possible. Elle a pour objet un appareil de détection du niveau d'électrolyte d'un accumulateur comprenant une sonde constituée par deux conducteurs plongeant dans l'électrolyte jusqu'au niveau à détecter, une source de courant continu, des premiers moyens pour envoyer dans la sonde à partir de ladite source des impul de courant de faible durée par rapport à la longueur de l'intervalle qui les sépare et des seconds moyens pour élaborer un signal à partir du courant passant dans la sonde au cours d'une impulsion, caractérisé par le fait que lesdits conducteurs sont entourés d'une gaine isolante jusqu'à une faible distance de leur extrémité plongeant dans l'electrolyte et que l'appareil comprend en outre des troisièmes moyens pour mettre en court circuit les deux conducteurs pendant ledit intervalle entre deux impulsions. De cette manière, comme la résistance due à ltélectrolyte ne varie pas tant que le niveau de ltélectrolyte n'a pas atteint les parties dénudées des conducteurs de la sonde, l'intensité du courant reste constante jusqu'à ce moment là. Les longueurs des parties dénudées dépendent de la vitesse de variation normale du niveau d'électrolyte, et elles peuvent etre d'autant plus courtes que le niveau varie plus lentement. D'autre part, une autre cause de variation de l'intensité du courant est due à la polarisation des conducteurs sous l'influencedu passage du courant continu. La mise en court circuit de ces conducteurs pendant l'intervalle entre les impulsions permet la dépolarisation des conducteurs. Selon une réalisation avantageuse lesdits premiers moyens comprennent un dispositif inverseur qui permet de changer le sens des impulsions après chaque intervalle. La dépolarisation des conducteurs est rendue complète par le changement du sens de passage du courant d'une impulsion à l'autre. Selon une autre réalisation le sens du courant peut être inversé pendant une impulsion. Selon un mode de mise en oeuvre de la présente invention les moyens d'elabo- ration du signal consistent en des moyens pour comparer l'intensité du courant passant dans la sonde avec un courant de référence. Ce courant de référence est obtenu de préférence en appliquant une tension constante à une résistance dont le coefficient de variation en fonction de la température est analogue au coefficient thermique de variation de résistance de l'électrolyte. 11 peut s'agir par exemple de diodes au silicium. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description qui va suivre en regard des dessins annexés où La figure I représente une vue en coupe partielle de la partie supérieure d'un accumulateur comprenant une sonde selon l'invention. La figure 2 représente une sonde selon l'invention. La figure 3 est un schéma électrique d'une réalisation des divers moyens permettant la détection du niveau d'électrolyte selon l'invention. La figure I représente le haut d'un accumulateur I dont les bornes positive 2 et négative 3 sont reliées respectivement aux tetes de plaque 4 et 5. A l'inté rieur du bouchon de remplissage 6 on a fait passer la sonde 7 de détection de niveau qui est représentée plus en détail sur la figure 2. Sur cette figure, la référence 8 désigne un étui porte-conducteurs qui tient les conducteurs 9 et 10. Ces conducteurs sont munis sur presque toute leur longueur d'une gaine isolante qui ne laisse apparaître que leurs extrémités inférieures Il et 12 et supérieures 13 et 14. En se reportant de nouveau à la figure 1 on voit que ltétui 8 passe par l'intérieur du bouchon et comporte en 15 un passage pour la sortie des gaz dégagés. Les parties coudées supérieures des conducteurs 9 et 10 sortent du bouchon par des fentes latérales non représentées qui y sont aménagées de manière à ne pas interférer avec ltouverture et la fermeture du bouchon. L'accumulateur du présent exemple est un accumulateur alcalin dont on a représenté en 16 le niveau maximal et en 17 le niveau minimal de l'électrolyte.A titre d'indication, ces deux niveaux étant séparés par une distance de plus de 70 mm, les extrémités 11 et 12 des conducteurs ont été prévues dénudées sur 7 nin. Cela signifie que l'intensité du courant passant dans les conducteurs ne varie pratiquement pas pendant les 9/10 de la descente du niveau de l'électrolyte Le courant ne commence à décroltre que lorsque l'électrolyte atteint le bas de la gaine isolante.Les moyens de mesure du courant n'ont donc à tenir compte que de la variation de résistance de lélectrolyte correspondant à une hauteur de 7 mm au lieu d'une variation 10 fois plus grande correspondant à la variation réelle de niveau d'èlectrolyte. Dans l'exemple décrit le passage de l'électrolyte du niveau maximal au niveau minimal se fait en plusieurs mois lorsque les contrôles de charge sont bien réglés. IL n'est donc pas nécessaire de repérer les niveaux plus de deux fois par jour, meme lorsque l'électrolyte a atteint les parties dénudées, etque le courant passant dans la sonde commence à décroître.Les extrémités 11 et 12 des conducteurs, qui dans l'exemple décrit sont des fils de nickel sont écartées d'environ 6,5 mm. Lors du passage du courant dans ces fils il apparaît un noircissement surtout sur le fil polarisé négativement et, la ~résistance de polarisation augmentant, le courant décroîtrait si l'on ne prenait pas les mesures selon l'invention relatives à la partie électrique de l'appareillage. En 13 et 14 sont soudés les fils d'alimentation électrique conduisant le courant en provenance de la partie de l'appareillage dont le schéma est représenté sur la figure 3. Sur cette figure on a représenté tout à fait schématiquement l'accumulateur I et les conducteurs 9 et ro de la sonde avec leurs extrémités dénudées 11 et 12 dans l'électrolyte, et 13 et 14 recevant le courant de l'appareillage électrique. Le courant est fourni par une source alternative 18. Aux homes du secondaire dtun transformateur 19 le courant est redressé par 1tappare1 redresseur comprenant les quatre diodes 20 (a, b, c, d) et le condensateur de lissage 21. Un relais 22 actionne le dispositif d'alarme A par son contact 221 quand il est excité c'est à dire quand le transistor 23 dont la jonction émetteur collecteur est en série avec ltenroulement du relais aux bornes du redresseur, est passant. Ce relais une fois excité reste dans cet état jusqutà ce que l'on actionne manuellement le bouton poussoir 25 effacement du défaut". L'amplificateur opérationnel intégré 26 reçoit à ses entrées 27 et 28 des signaux respectivement proportionnels au courant passant dans la sonde en provenance de la résistance 34 et à un courant de référence en provenance du potentiomètre 3h et de la résistance 35 et par sa sortie 29 normalement négative alimente la base du transistor 23 par les résistances 30, 31 et la diode Zéner 32 de telle sorte que le transistor 23 soit rendu passant lorsque le courant de la sonde a une intensité inférieure à un seuil donné. Lorsque le relais 22 est actionné son contact 222 en série avec la résistance 24 et menant à l'entrée 28 se ferme, et confirme l'état de l'amplificateur opérationnel 26. Celui-ci est conçu pour que sa sortie 29 passe de la polarité négative à la polarité positive par une rampe linéaire d'une durée de 2 secondes.Le condensateur 33 est un accessoire de l'amplificateur 26. Un pont situé aux bornes du redresseur et constitué par les résistances 37 et 38 et les diodes au silicium 39 constitue une source de tension constante pour une température donnée. Le circuit résistance 35, potentiomètre 36 aux bornes des diodes 39 est traversé par le courant de référence. Egalement aux bornes des diodes 39 se trouve un circuit constitué par la résistance 34, les conducteurs menant par le contact 401 du relais 40 à l'extremite 13 de la sonde, ou par le contact 411 du relais 41 à l'extrémité 14 de la sonde, la sonde, l'extrémité 14 et le contact 402, ou l'extrémité 13 et le contact 412, la résistance 42 qui peut ëtre court-circuitée par l'un des contacts 403 et 413 des relais 40 et 41.Ce dernier circuit, suivant la position des contacts, c'est à dire l'excitation des relais 40 et 41 est traversé par le courant de la sonde lors des impulsions. Ces impulsions sont commandées par un combinateur à cames entraîné par un moteur synchrone 43 alimenté par le secteur alternatif 18. Les cames 44 et 45 permettent alternativement l'excitation des relais 40 et 41 par leurs contacts 441 et 442, 451 et 452. Dans l'exemple décrit, on a choisi une durée d'impulsion de 5 secondes se produisant deux fois par jour. La durée minimale de fermeture des contacts du combinateur étant très supérieure à cette durée d'impulsion, l'excitation des relais est commandée par un temporisateur électronique constitué par le transistor 46 polarisé à l'aide du condensateur réservoir 47 par tuédiaire des résistances 48 et 49.Ce condensateur normalement charge par l'inter- médiaire de la résistance 50 se décharge quand ltun des contacts du combinateur s'ouvre sous l'action de la came correspondante. Le relais correspondant est excité pendant le temps de décharge du condensateur. Le fonctionnement du dispositif électrique va maintenant être décrit en détail. Le schéma représente l'état de l'appareil dans l'intervalle entre les impulsions. Comme on le voit les contacts 441 et 451 des cames 44 et 45 sont fermés tandis que les contacts 442 et 452 restent ouverts. Les relais 40 et 41 ne sont pas excités et leurs contacts 401 et 402, 411 et 412 sont fermés tandis que les contacts 403 et 413 son ouverts. Les conducteurs 9 et 10 de la sonde sont en court-circuit, par les contacts 401, 412, 402 et 411, et la résistance 42 est insérée dans le circuit de la résistance 34 et des contacts 401, 412, 402 et 411 pour limiter le courant. La sortie 29 de l'amplificateur 26 est négative, le transistor 23 est bloqué et le relais 22 non excité. Ses contacts 221 et 222 sont ouverts. Au moment d'une impulsion donnée par exemple par la came 44 le contact 441 ouvre tandis que le contact 442 se ferme. Le condensateur 47 se décharge, polarisant le transistor 46 qui devient passant. Le relais 40 est excité. Les contacts 401 et 402 s'ouvrent et le contact 403 se ferme, court-circuitant la résistance 42. Le courant passe dans la sonde par la résistance 34, le contact 411 l'extrémité 14, l'extrémité 12, l'extrémité 11, l'extrémité 13, le contact 412 et le contact 403. Si les extrémités 11 et 12 baignent dans l'électrolyte le courant qui passe dans ce circuit reste au dessus du seuil déterminé par le circuit 35-36. La sortie 29 de l'amplificateur 26 reste négative et le relais 22 n'est pas excité.Les extrémités Il et 12 des fils de nickel 9 et 10 se polarisent par suite du passage du courant,mais dans le temps de l'impulsion la polarisation n'est pas suffisante pour faire decreître ce courant dans le circuit de la sonde au dessous de la valeur de seuil. Lorsque le condensateur 47 est déchargé le transistot 46 se bloque, le relais 40 n'est plus excité, 401 et 402 se ferment et 403 s'ouvre. Les conducteurs de la sonde sont mis en court-circuit ce qui amène la dépolarisation au moins partielle des extrémités Il et 12. L'impulsion suivante est-commandée par la came 45. Le contact 451 s'ouvre et le contact 452 se ferme. Le condensateur 47 se décharge et le transistor 46 devient passant. Cette fois le relais 41 est excité, les contacts 411 et 412 s'ouvrent et le contact 413 se ferme. Tout se passe exactement comme avant à part que les contacts 401 et 402 sont dans le circuit de la sonde qui est par conséquent alimentée en sens contraire du cas précédent. Cette inversion du courant contribue à la dépolarisation des extrémités 11 et 12. De plus le courant qui traverse la sonde étant prélevé aux bornes des diodes 39 dont la résistance évolue avec la température de la même façon que la résistance de ltelectrolyte de l'accumulateur i, le courant sondé se maintient suffisamment constant pour permettre une mesure, même en cas de variations importantes de la temperature ambiante, puisque le courant de référence change aussi dans le meme sens. Par contre si lors dune impulsion, quel que soit son sens, les extrémités 11 et 12 de la sonde ne trempent plus dans l'électrolyte le courant qui passe dans le circuit de la sonde étant devenu inférieur au seuil minimal, la sortie de l'amplificateur 29 va passer à une valeur positive par une évolution linéaire d'une durée de 2 secondes. Si par hasard l'absence d'électrolyte ne se maintient pas pendant 2 secondes (ce qui peut arriver dans un accumulateur "embarque" où l'électrolyte est violemment agité) l'alarme ne sera pas déclenchée, la sortie 29 redevenant négative avant d'avoir atteint la valeur de polarisation du transistor 23. Mais si le niveau d'électrolyte est vraiment au-dessous des extrémités 11 et 12 la sortie 29 devient positive, le transistor 23 devient passant, le relais 22 est excité et les contacts 221 et 222 se ferment. L'alarme est déclenchée et reste déclenchée du fait de la fermeture de 22 qui confirme l'état de l'amplifi cateur. Pour l'arrêter, on interrompt l'alimentation du relais 22 par le bouton poussoir 25. il est bien entendu que lton peut, en jouant sur les cames, ou sur le temporisateur électronique, faire en sorte que ce ne soit plus deux impulsions consécutives qui sont en sens inverse, mais que l'inversion du courant se produise au cours de l'impulsion, au moins une fois. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit et représenté. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention, remplacer certains moyens par des moyens équivalents. REVENDICATIONS il Appareil de détection du niveau d'electrolyte d'un accumulateur comprenant une sonde constituée par deux conducteurs plongeant dans l'électrolyte jusqu'au niveau à détecter, une source de courant continu, des premiers moyens pour envoyer dans la sonde à partir de ladite source des impulsions de courant de faible durée par rapport à la longueur de l'intervalle qui les sépare et des seconds moyens pour élaborer un signal à partir du courant passant dans la sonde au cours d'une impulsion, caractérisé par le fait que lesdits conducteurs sont entourés d'une gaine isolante jusqu'à une faible distance de leur extrémité plongeant dans l'électrolyte et que l'appareil comprend en outre des troisièmes moyens pour mettre en court-circuit les deux conducteurs pendant ledit intervalle entre deux impulsions. 2/ Appareil selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits premiers moyens comprennent un dispositif inverseur qui permet de changer le sens des impulsions après chaque intervalle. 3/ Appareil selon la revendication T, caractérisé par le fait que lesdits premiers moyens comprennent un dispositif inverseur qui permet de changer le sens du courant au cours d'une impulsion. 4/ Appareil selon ltune des revendications précédentes, caractérisé par le fait que lesdits seconds moyens consistent en des moyens pour comparer l'intensite du courant passant dans la sonde avec un courant de référence. 5/ Appareil selon la revendication 4, caractérisé par le fait que des quatrièmes moyens sont prévus pour faire varier le courant de référence en fonction de la température de manière analogue à la variation due à la température du courant passant dans la sonde. 6/ Appareil selon la revendication 5, caractérisé par le fait que lesdits quatrièmes moyens comprennent des diodes au silicium traversées par le courant de référence. 7/ Appareil selon ltune des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'accumulateur est un accumulateur à électrolyte alcalin et que les conducteurs de la sonde sont en nickel.