Brevet FR2375743A1 — publié le 19780721

La présente invention concerne une source d'énergie électrique pour service prolongé, comportant plusieurs batteries. Par l'expression "batteries", on entend, dans le cadre de l'invention, aussi bien des éléments primaires non rechargeables que des élélents secondaires rechargeables. La durée de fonctionnement des appareils électriques dont l'alimentation en énergie est assurée exclusivement par des batteries dépend entièrement de la capacité de ces dernières Lorsque le temps de fonctionnement donné par la capacité-de la batterie est expiré, la source d'énergie doit être soit remplacée soit rechargée. Pour prolonger le temps de fonctionnement d'une source d'éner gie, il est connu de brancher plusieurs batteries en parallèle, comme indiqué sur la figure 1 du dessin annexé. Chacune des différentes batteries 10 11, 12 est en série avec une diode 13, 14, 15 qui sert à la découpler des autres batteries. Les batteries 10, Il et 12 alimentent ensemble la charge 16, de sorte que cette der nière ne représente qu'une charge relativement légère pour chaque batterie. Ce montage de batteries en parallèle correspond à un accroissement de la capacité d'une- batterie unique.Dans certains engins explosifs alimentés par des sources dténergie électrique de grande longévité, par exemple dans le cas des mines ou des charges explosives de télédéclenchement d'avalanches, l'utilisation de batteries élémentaires ou de batteries branchées en parallèle présente l'inconvénient que ces batteries, même si la charge ne consomme pas de courant, sont le siège d'une autodécharge. Cela s'applique aussi au fonctionnement des installations de télémétrie servant à transmettre des informations, par exemple à partir de terrains impraticables.Un autre inconvénient réside dans le fait que lorsqu'on utilise des batteries, piles ou éléments anaioguesj branchés en parallèle, la défaillance d'un seul d'entre eux a pour effet de solliciter plus fortement les autres, de sorte que les pertes dans les batteries ou éléments analogues restants sont accrues. On connatt aussi des batteries à mise en action différée ou batteries amorçables qui ne sont misesen service, par un procédé d'amorçage, qu'à l'instant où lton en a besoin. Une telle batterie, lorsqu'elle est amorcée, perd également de l'énergie par-autodéchar- ge, meme si aucun courant ne lui es-t demande, mais, lorsqu'elle n'est pas-amorcée, sa longévité est exceptionnellement grande. Des batteries amorcées branchées en parallèle peuvent certes fournir momentanément un courant important, mais celui-ci n'est disponible que pendant un temps limité. La présente invention a pour but de réaliser une source d'énergie électrique pour service prolongé, notamment pour sys tèmes de mise à feu d'engins explosifs, cette source n'exigeant pendant de longues périodes ni remplacement ni recharge de batteries et n'étant sujette à l'autodécharge que dans une mesure très réduite, cela tout en excluant les accroissements de pertes par surcharge, et/ou en augmentant la fiabilité par une réalisation redondante. Pour atteindre ce but, l'invention prévoit un dispositif de commande mettant en circuit ou amorçant successivement les-batteries de la source d'énergie. Dans la source d'énergie selon l'invention, les batteries peuvent titre branchées en parallèle ou en série. La mise en circuit ou l'amorçage de l'une des differentes batteries a lieu lorsque la batterie précédente est usée au point de ne plus & re en mesure d'assurer parfaitement l'alimentation électrique. Par conséquent, les batteries sont mises en circuit ou amorcées les unes après les autres, selon un certain échelonnement dans le temps. On évite ainsi les autodécharges des batteries, non amorcées, pendant les temps d'arrêt Chaque batterie est conçue pour correspondre par elle-m & e au besoin maximal. Si l'une d'entre elles est défaillante, la suivante est mise en circuit ou amorcée, sans que cette dernière s'en trouve pour cela plus fortement sollicitée. On évite donc les surcharges et les pertes qui y sont liées. En m & e temps, la redondance accrott la fiabilité. Dans un mode de réalisation avantageux de l'invention, le dispositif de commande comporte un contrôleur de tension qui provoque la commutation d'une batterie à la suivante lorsque la tension de la batterie en circuit descend en dessous d'un seuil. On est ainsi assuré que chaque batterie ne sera utilisée que jusqu'au moment où sa tension sera descendue en dessous de la valeur admissible. Dans une forme de réalisation d l'invention, il est prévu un dispositif de commutation commandé en fonction du temps, qui provoque la commutation d'une batterie à la suivante à chaque fois qu'un temps de fonctionnement fixé à l'avance s'est écoulé. Cette deuxième variante convient en particulier dans le cas où la charge raccordée à la batterie soutire à la batterie un courant de faible intensité uniforme pendant toute la durée de son fonctionnement. Dans ce cas, la durée de fonctionnement de la batterie peut Etre estimée à l'avance avec une précision correcte. Toutefois, si la puissance demandée par la charge varie dans une mesure assez importante, il est recommandé de recourir à des contrôleurs de ten sion. Des exemples~de réalisation de l'invention sont décrits ciaprès en se référant au dessin annexé, dans lequel - la figure 1 représente le schéma d'une source d'énergie connue à plusieurs batteries en série - la-figure 2 représente le schéma d'une première forme de réalisation de la source d'énergie selon l'invention - la figure 3 représente le schéma d'une deuxième forme de réalisation de la source d'énergie selon l'invention, comportant ici des batteries amorçables; et - la figure 4 représente une troisième forme de réalisation de la source d'énergie selon l'invention, avec des batteries amorçables. Dans ltexemple de réalisation selon la figure 2, trois batteries 10, Il et 12 sont raccordées individuellement à une charge 16. Chaque batterie est branchée en série avec une diode de découplage 13, 14, 15. Le montage série constitué de la première batterie 10 et de la première diode 13 est constamment raccordé à la charge 16. Un interrupteur 17 commandé électriquement est monté en série avec la deuxième batterie Il et la deuxième diode 14. Les bornes de commande 18, 19 de l'interrupteur 17 sont reliées aux deux bornes de la première batterie 10. L'interrupteur- 17 peut etre réalisé sous la forme d'un relais ou être constitué de composants semiconducteurs. Tant que la tension de la-premiè- re batterie est supérieure au seuil de commutation, l'interrupteur 1-7 est ouvert. Toutefois, si la tension de la première batterie 10 descend en dessous du seuil decommutation, l'interrupteur 17 est fermé et la deuxième batterie 11 est raccordée, par l'intermédiaire de la diode 14, à la charge 16. La tension de la deuxième batterie est contrôlée de la meme façon par un deuxième interrupteur 20 qui est branché en série avec la troisième batterie 12, desorte que ce deuxième interrup teur 20 est fermé lorsque la tension de la deuxième batterie Il est descendue en dessous de la valeur admissible. La représenta tion en trait interrompu du conducteur de commande 21 du deuxième interrupteur 20 sert 9 indiquer que l'on peut brancher en parallèle, selon le mme principe, un nombre quelconque de montages série com- portant chacun un interrupteur-contraleur de tension et une batterie. Les figures 3 et 4 représentent des formes de réalisation de la source selon l'invention comportant des batteries amorçables. Chacune des batteries 100, 110 et 120 contient un dispositif d'amorçage 22 qui est comparable à un allumeur. Chaque dispositif d'asorcage 22 amorce la batterie correspondante lorsqu'une tension d'amorçage d'une certaine valeur lui est appliquée. Une fois amorcée, une batterie ne peut plus dtre désamorcée. Les batteries 100, 110 et 120 sont branchées chacune en série avec une diode 13, 14 et 15, et tous ces montages strie sont reliés en parallèle à la charge 16. Chaque dispositif d'amorçage 22 est branché, en série avec un interrupteur-contrôleur de tension 17, 20 et un condensateur 23, 24, entre les conducteurs d'alimentation. Chaque interrupteur-contr61eur 17, 20 est commandé par la tension de la batterie précédente. Là encore, on peut brancher en parallele un nombre quelconque de batteries avec circuits de commande as sociés. La première batterie 100 est amorcée par l'application d'une tension d'amorçage aux bornes 25, 26 du dispositif d'amorçage 20. Cette batterie assume l'alimentation de la charge 16 jusqu'à ce que sa tension soit tombée assez bas pour que l'interrupteur-con- trsleur 17 soit déclenché. Lorsque l'interrupteur 17 se ferme, un courant chargeant le condensateur 23 passe par le dispositif d'amorçage 22. Sous l'effet de ce bref courant de charge, la deuxième batterie 110 est amorcée. Lorsque la tension de cette dernière décrott aussi, la batterie suivante est amorcée et ainsi de suite. La forme de réalisation selon la figure 4 est, quant au principe identique à celle représentée sur la figure 3. La seule différence consiste en une modification du circuit d'amorçage pour le dispositif d'amorçage 22. Des montages série constitués chacun d'une résistance 27 et d'un condensateur 28 sont branchés entre les conducteurs d'alimentation. Dans chaque montage série, le point de connexion de la résistance au condensateur est, lors de la fermeture de l1interrupteur-contraieur 17, ou 20, relié par l'intermédiaire d'un conducteur 26 et du dispositif d'amorçage 22 correspondant, au conducteur d'alimentation négatif. De cette fa çon, lors de la fermeture de l'interrupteur 17 ou 20 le condensateur correspondant 28 est mis en court-circuit et se décharge dans le dispositif d'amorçage 22. Le courant de décharge est utilisé pour l'amorçage de la-batterie. Si la durée de fonctionnement d'une batterie individuelle est de deux semaines, une source d'énergie électrique équipée de cinq batteries aura une durée de fonctionnement totale de dix semaines; sans que la commutation des batteries exige des manipulations sur l'appareil. REVENDICATIONS 1.- Source d'énergie électrique pour service prolongé, comportant plusieurs batteries, caractérisée par le fait qu'elle com- prend un dispositif de commande mettant en circuit ou amorçant successivement les batteries. 2.- Source selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le dispositif de commande comporte un contrôleur de tension qui provoque la commutation d'une batterie à l'autre lorsque la tension de la batterie en circuit descend en dessous d'un seuil. 3.- Source selon la revendication 1, caractérisée par le fait qu'elle comprend un dispositif de commutation commandé en fonction du temps, pour provoquer la commutation d'une batterie à la suivante à chaque fois qu'un temps de fonctionnement fixé à l'avance s'est écoulé.