Brevet FR2317780A1 — publié le 19770204

L'invention concerte ufi dispositif de contrôle de la charge restant disponible d'un accumulateur nour v-n véhicule à traction électrique, et un véhicule comportant un tel dispositif. Pendant la décharge des éléments d'un accumulateur du type au plomb par exemple, utilisé en traction et plus particulièrement sur un véhicule e'lectriqt#e, des réactions chimiques provoquent une chute de la tension aux bornes des éléments de l'accumulateur, d'abois lente, puis pl.+ks rapide jusqu'à la valeur de tension de fin de décharge Cette chute ae tension est d'autant plus élevée que le courant débité est plus important. On désigne par capacité d'un accumulateur la quantité d'électricité en ampères heures obtenue sous courant constant jusqu'à la fin de décharge. la valeur de cette capacité dépend principalement du courant de décharge comme de sa durée. Pour ces diverses raisons la tension de l'accumulateur ne peut être à elle seule un moyen de contrôle. Selon l'art connu Je contrôle de la charge restant disponible d'un accumulateur peut s'effectuer au moyen d'un voltmètre à compensation de courant qui mesure la tension,en tenant compte du fait que la tension de décharge dépend de l'intensité du courant de décharge. Toutefois, le dispositif décrit ci-dessus ne permet pas de tenir compte de la variation de la capacité disponible de l'accumulateur aux températures ambiantes basses, variation provenant du fait que la chute de tension dans l'accumulateur est plus élevée dans ces conditions de température. A titre d'exemple si la température du composant chimique de l'accumulateur est supérieure ou inférieure à 300 C, la charge s'accroît ou s'abaisse d'environ 1 % pour chaque degré celsius de différence de température. l'es dispositifs de l'art connu n'indiquent que la fraction de charge restant encore disponible. L'invention a pour objet un dispositif de contrôle de la charge restant disponible d'un accumulateur, qui soit exempt des inconvénients qui ont été rappelés ci-dessus. Le dispositif de contrôle de la charge restant disponible d'un accumulateur, notamment pour véhicule électrique conforme à la présente invention est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de mesure de la tension disponible aux bornes dudit accumulateur ; des moyens de mesure à inertie du courant moyen susceptible titre délivré par ledit accumulateur ; un cadran de visuali sation d'informations caractérisant la valeur de la charge restant disponible d'un accumulateur en fonction de la tension à ses bornes et du courant qu'il est susceptible de délivrer sous cette tension; deux aiguilles, ou moyens analogues, dont les déplacements devant ledit cadran sont commandés respectivement par lesdits moyens de mesure de la tension et du courant, le point d' intersection de ces deux aiguilles indiquant sur ledit cadran la charge de 1' accumula- teur, restant disponible. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et caractéristiques ressortiront de la description qui suit, illustrée par les figures annexées qui représentent - la figure 1, un diagramme de la variation de la capacité d'un accumulateur avec le régime de décharge - la figure 2, un diagramme de la variation de la tension par élément d'un accumulateur en fonction du courant débité, pour différents états de décharge, - la figure 3, un diagramme électrique du dispositif de contrale de la charge restant disponible d'un accumulateur, selon l'invention, - la figure 4, un premier exemple de#réalisation du système d'affichage du dispositif de contrôle de la charge restant disponible d'un accumulateur, conforme à la présente invention, - la figure 5, un deuxième exemple de réalisation du système d'affichage du dispositif de contrôle de la charge restant dispo niable d'un accumulateur, conforme à la présente invention. La figure 1 indique sous quelle forme se traduit la variation de la capacité utilisable d'un accumulateur avec le régime de décharge. On constate le phénomène suiva#nt, la capacité utilisable Ci dont on dispose est, à la suite de réactions chimiques dans chaque élément, d'autant plus petite que le courant de décharge Ii est d'autant plus élevé. La capacité C n correspond à un débit avec un -courant -constant In pendant un temps t n -à titre d'exemple de l'ordre de 5 heures. Pour le Ir#me accumulateur si la décharge dure un temps T1 de l'ordre de une heure le courant de décharge li devrait etre cinq fois plus grand mais on constate que I1 n'est que 3,25. La valeur In de la capacité C1 de l'accumulateur ne représente en pratique pour un tel courant de décharge I1 que 65% de C . De ce fait, un dispositif de type ampère-heure-mètre qui ne prendrait en compte que l'intensité du courant et le temps, donnerait des indications inexactes de la charge restant disponible de 11 accumulateur. le courant débité par chaque élément de l'accumulateur pouvant varier, celui-ci donne lieu à des variations dans le même sens de la chute de tension par élément. On considèrera alors de façon plus détaillée, le diagramme de la variation de la tension V aux bornes de chaque élément de l'accumulateur en fonction du courant débité et pour différents ni veaux de charge restant disponible D1 , D2 , D3 , D4 , tel que représenté figure 2. Les niveaux de charge restant disponible dans l'accumulateur 1 > j S D2 , D3 , 94 sont,dans 11 exemple décrit, respectivement 75%, 50% , 25% , 0% de la capacité initiale. Pour une même tension d'un élément d'accumulateur de 1,9 V par exemple, on obtient une valeur de courant de Tordre de 4,5 In pour un niveau de charge restant disponible de 75% ou -on obtient une valeur de courant de 2,5 In pour un niveau de charge restant disponible de 50%. La mesure des différentes valeurs du courant et de la tension, caractéristiques de la décharge de l'accumulateur constitué de n éléments peut être réu ée selon le disposi.tif de contrtle de la charge restant disponible, illustré schématiquement, par le diagramme électrique de la figure 3. La figure 3 représente un accumulateur électrique 1 de faible résistance interne dont les bornes A et B sont connectées au dispositif de contrôle de la charge restant disponible 2 qui est monté en dérivation aux bornes d'une impédance d'utilisation Zou.'. Le dispositif 2 comprend un ampèremètre thermique 3 connecté d'une part à la borne B et d'autre part à un système 4 de mesure de la tension aux bornes de l'accumulateur 1. Le système 4 comprend une diode Zener 5 dont une électrode est reliée à la borne A de l'accumulateur et dont l'autre électrode est connectée à une résistance de charge R1 . Un voltmètre 6 est monté en dérivation sur R1 Quand l'accumulateur débite un courant de décharge celui-ci est mesuré au moyen de 1' ampèremètre 3. Ba diode Zener se comporte comme un court-circuit tant que la tension aux bornes de l'accumulateur 1 reste supérieure à la tension de référence de la diode Zener 5 , tension qui dans l'exemple décrit est de 11 ordre de 75% de la tension initiale de l'accumulateur. Dans ces conditions, le voltmètre 6 mesure la différence entre la tension aux bornes de l'accumulateur 1 et la tension de référence de la diode Zener 5. Quand la tension aux bornes de l'accumulateur t devient inférieure à la tension de référence de la diode Zener 5, celle-ci se comporte comme un circuit ouvert, le voltmètre ne fonctionne pas. La diode Zener permet ainsi d'une manière connue, d'élargir, sur un système d'affichage représenté en figure 4, ltéchelle des tensions entre 75% et 110% de la tension aux bornes de l'accumulateur. Le dispositif 2 de contrôle de la charge restant disponible comprend en outre un système d'affichage qui visualise au moins le niveau de charge restant disponible dans l'accumulateur. Dans un premier exemple de réalisation représenté sur la figure 4, le dispositif de contrôle de la charge restant disponible, comprend le système d'affichage 7, un ampéremètre 3, un voltmètre 6. Le système d'affichage 7 comporte un cadran 23, une première aiguille 8 connectée à l'ampèremètre thermique 3, se déplaçant devant une graduation 9 en unité de courant, allant de I de o l'ordre de 50 A à Ik de l'ordre de 500 A , une deuxième aiguille 10 connectée au voltmètre 6, se déplaçant devant une graduation 11 indiquant l'échelle élargie de tension entre VO de l'ordre de 80 volts à Vk de l'ordre de 100 volts. Les graduations 9 et Il sont disposées sur le cadran 23 suivant les deux côtés d'un triangle curviligne. Les axes de rotation des 2 aiguilles 8 et 10 sont situés respectivement aux angles de base de ce triangle curviligne. Dans la zone centrale de ce triangle curviligne sont tracées plusieurs courbes C1 , C2 , C3 s C4, établies à partir des dia- grammes de la figure 2. des courbes indiquent des niveaux de charge restant disponible dudit accumulateur. Dans l'exemple décrit C1 , C2 , C3 , C4 peuvent représenter respectivement des valeurs de 75% , 50% , 25% , 0% de la capacité initiale dudit accumulateur. L'aiguille 8 qui ne se déplace qu'en fonction des valeurs moyennes des variations instantanées du courant débité par l'accu- mulateur, et l'aiguille 10 qui se déplace en fonction des valeurs de tension V aux bornes de l'accumulateur, supérieures à un seuil déterminé par la tension de la diode Zener 5, sont disposées de telle sorte qu'elles se croisent. Leur point d'intersection représente un niveau de la charge restant disponible de l'accumulateur. ss titre d'exemple, l'intersection des aiguilles 8 et 10 indique que l'on dispose encore d'environ 30 % de la capacité initiale de l'accumulateur (figure 4). Dans un deuxième exemple de réalisation représenté sur la figure 5, le dispositif de contrôle de la charge restant disponible, comprend un système d'affichage 12, un ampémètre thermique 3, et un voltmètre 6. Le système d'affichage 12 comporte un premier secteur circu laire 13, avec une fente radiale ou zone d##oupée 15, commandé par lfampèremètre 3, un deuxième secteur circulaire 14 avec une fente radiale ou zone découpée 16, commandé par le voltmètre 6. Le secteur circulaire 13 et 14 sont disposés de telle sorte que lorsque l'ampèremètre 3 et le voltmètre 6 fonctionnent, leurs fentes radiales respectives 15 et 16 se croisent. L'ouverture 17 représentant la zone commune des deux fentes radiales 15 et 16 en intersection, laisse apparaître une indicatioh du niveau de la charge restant disponible dudit accumulateur. Les secteurs circulaires 13 et 14 du système d'affichage 12 se déplacent sur un cadran 18 sur lequel des zones colorées 19, 20, 21, 22 sont tracées. Ces zones colorées sont délimitées par des traits mixtes qui représentent respectivement des valeurs de 75% , 50%, 25%, 0% de la capacité initiale de l'accumulateur'. On a ainsi décrit un dispositif indiquant le niveau de charge restant disponible de 11 accumulateur à tout moment durant son fonctionnement en décharge. Ce dispositif est notamment adapté à un accumulateur de faible résistance interne, disposant d'une capacité initiale de l'ordre de 300 Ampères-heure , pouvant débiter par exemple un courant constant de tordre de 60 Ampères. L'invention rapplique aux véhicules à traction électrique. .REVENDICA?IONS 1, Dispositif de contrôle de la charge restant disponible d'un accumulateur, notamment pour véhi.cSSe électrique, caractérisé en ce owu'il comporte des moyens de mesure de la tension disponible aux bornes dudit accumulateur ; des moyens de mesure à inertie du courant moyen susceptible drStre déliv-ré par ledit accumulateur ; un cadran de visualisation dtinformations caractérisant la valeur de la charge restant disponible d'un accumulateur en fonction de la tension à ses bornes et du courant qu'il est susceptible de délivrer sous cette tension ; deux aiguilles, ou moyens analogues, dont les déplacements devant ledit cadran sont commandés respectivement par lesdits moyens de mesure de la tension et du courant,' le point dtintersection de ces deux aiguilles indiquant sur ledit cadran la charge de l1accumu- laveur, restant disponible. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de mesure de la tension sont montés en série avec une diode de type Zener qui au dessus d'une certaine tension de référence commande la mise en fonctionnement desdits moyens de mesure de la tension. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ledit cadran comporte, en combinaison, une première graduation en Ampères dudit courant moyen, une deuxième graduation en Volts de ladite tension, les deux dites graduations étant disposées suivant les deux côtés d'un triangle curviligne, et plusieurs courbes r#eprésentant des niveaux de charge restant disponible tracées dans la zone centrale du triangle curviligne du cadran. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications i et 2, caractérisé en ce que ledit cadran comporte des zones colorées représentant respectivement des niveaux de charge restant disponible , et en ce que lesdits moyens analogues sont respectivement ; un premier secteur circulaire commandé par lesdits moyens de mesure du courant, et un deuxième secteur circulaire commandé par lesdits moyens de mesure de la tension, lesdits secteurs comportant chacun une fente radiale et se déplaçant en recouvrement partiel sur ce cadran, par pivotement autour de deux axes situés respectivement sur les deux côtés dudit cadran, avec leurs fentes radiales se croisant sur lesdites zones colorées du cadran, l'intersection desdites fentes indiquant sur le cadran la charge de l'accumulateur, restant disponible.