Brevet FR2428922A1 — publié le 19800111

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de mise à niveau automatique pour batteries d'accumulateurs. On sait que dans les installations comportant un grand nombra d'élémentsl la mise à niveau de ces derniers nécessite une main d'oeuvre non négligeable. Il est donc #apparu nécessaire de réaliser une telle opération d'une façon automatique et simple selon un prix de revient minimal. C'est donc le but de la présente invention de proposer un procédé et un dispositif, aptes à réaliser avantageusement cette opération ainsi qu'il sera explicité dans la description qui suivra. L'invention a pour objet un procédé de mise à niveau automatique de l'électrolyte pour batteries d'accumulateurs, par apport d'eau dans les éléments desdites batteries, caractérisé par le fait que ladite eau est apportée en phase vapeur. Pour cela on fait avantageusement circuler la vapeur d'eau en circuit fermé dans l'atmosphère des éléments où elle se condense par suite de la différence entre la tension de vapeur d'eau de l'électrolyte et la pression propre de la vapeur. De-préférence on prévoit des moyens pour arrêter la circulation dans un élément lorsque le niveau désiré est atteint. L'invention a également pour but un dispositif de mise en oeuvre dudit procédé caractérisé par le fait qu'il comporte pdur chaque élément une première tubulure pénétrant dans l'élément selon une longueur prédéterminée, et une deuxième tubulure, lesdites premières et deuxièmes tubulures étant dérivées respectivement d'une première et d'une deuxième canalisation communiquant toutes deux avec un appareil apte à fournir de la vapeur d'eau, une pompe étant intercalée sur ladite première canalisation, de sorte que la vapeur d'eau engendrée dans ledit appareil emprunte un circuit comprenant successivement la première canalisation, les premières tubulures, les éléments où elle se condense partiellement, la fraction non condensée empruntant les deuxièmes tubulures, la deuxième canalisation puis retournant audit appareil, l'eau condensée dans les éléments élevant progressivement le niveau de l'élec- trolyte jusqu'à ce que celui-ci atteigne l'orifice des premières tubulures interrompant de la sorte ledit circuit. L'invention sera donc décrite à titre purement illustratif mais nullement limitatif en référence à la figure annexée. La figure annexée représente une batterie de trois éléments sensiblement identiques dont le niveau d'électrolyte maximal est référencé 2. Chacun de ces éléments est relié d'une-part à une première tubulure 5 pénétrant dans l'élément selon une longueur prédéterminée et dérivée d'une première canalisation 6 et d'autre part à une deuxième tubulure 3 dérivée d'une deuxième canalisation 4. Comme illustré par la figure, dans chaque élément la tubulure 5 a son extrémité disposée au voisinage immédiat du niveau maximal 2 de 1 'élec- trolyte, tandis que la tubulure 3 débouche simplement au niveau supérieur de l'élément. Par ailleurs lesdites canalisations 4 et 6 débouchent dans un évaporateur ou un humidificateur 7 de tout type connu renfermant de l'eau, une pompe à gaz 8 étant de plus intercalée sur la canalisation 6. Un tel dispositif fonctionne de la façon suivante Lorsque le niveau de l'électrolyte se trouve au-dessous de l'ouverture de la tubulure 5, la pompe 8 achemine la vapeur d'eau de l'évaporateur ou humidificateur 7 vers les éléments par l'intermédiaire de la canalisation 6 et des tubulures 5, puis la reflue vers ledit évaporateur ou humidificateur 7 par l'intermédiaire des tubulures 3 et de la canalisation 4. Une partie de cette vapeur se condense dans les éléments des batteries et le niveau d'électrolyte s'élève. Lorsque ce niveau atteint l'orifice d'une tubulure 5 la circulation de gaz contenant la vapeur se trouve spontanément interrompue dans l'élément correspondant, et l'électrolyte rétabli à son niveau maximal 2. Il est nécessaire que la pression de refoulement de la pompe 8 soit faible sinon la circulation de gaz se ferait par passage de bulles au sein de l'électrolyte, ce que l'on préfère éviter. En outre, il est également nécessaire que la pression de vapeur d'eau dans l'évaporateur ou humidificateur soit légèrement supérieure à la tension de vapeur d'eau de l'électrolyte dans chaque élément, ce qui peut être aisément réalisé en agissant sur la température de l'humidificateur par exemple. Il faut remarquer en outre que les diverses canalisations et tubulures doivent être conçues de manière à éviter toute perturbation de la circulation de la vapeur et du gaz par des condensations parasites éventuelles. De telles solutions bien connues de l'homme de l'art ne seront pas rappelées ici. Il faut noter qu'il existe, dans le circuit de circulation de vapeur, des gaz qui servent de support ou véhicule à la vapeur d'eau tels que l'oxygène et l'hydrogène issus du processus électrochimique de la batterie, ainsi que de l'azote provenant de l'air préexistant dans les éléments. Lorsque la pression interne risque de dépasser une limite donnée, on prévoit une soupape pour l'évacuation des gaz. Les avantages principaux dq l'invention sont donc les suivants En premier lieu, la mise à niveau de nombreux éléments et batteries se trouve donc centraliséetau niveau de l'évaporateur ou humidificateur 7 il suffit donc d'approvisionner celui-ci en eau, ce qui peut être très aisément automatisé. De plus, un tel dispositif présente une très grande simplicité et un prix modique tout en assurant une grande f-iabilité. Par ailleurs, dans le cas de certaines batteries notamment du type cadmium-nickel, le dispositif selon l'invention permet de ne pas exclure la mise en pression des éléments. L'invention permet alors de ne prévoir éventuellement qutune seule soupape pour toute la batterie, au lieu de disposer une soupape sur chaque élément comme dans les batteries classiques. En outre, l'évaporateur ou humidificateur 7 peut être disposé à n'importe quel endroit par rapport aux batteries, et en conséquence, on peut très aisément l'intégrer à un véhicule. On peut par ailleurs intégrer l'évaporateur ou humidificateur 7 et la pompe 8 à un dispositif chargeur électrique et les connecter aux éléments de la ou des batteries uniquement au moment de la charge réalisant ainsi simultanément les deux opérations. A ce titre, le dispositif selon l'invention constitue un outillage de maintenance périodique. On notera également que la température de fonctionnement du dispositif peut être égale ou voisine de celle des éléments de la batterie dans le cas de l'évaporateur intégré à la batterie ; or la consommation d'énergie thermique nécessaire à l'évaporation étant peu élevée vis à vis des calories produites par la batterie, une telle énergie thermique est donc disponible en grand excès et à la température nécessaire à l'évaporation de l'eau. Le dispositif peut donc être conçu de sorte qu'il n'exige pas d'apport d'énergie externe pour assurer son fonctionnement. Cependant on peut utiliser une source thermique extérieure pour vaporiser l'eau. On notera enfin que très peu d'air vient au contact de l'électrolyte des éléments, ce qui, contrairement aux dispositifs conventionnels de remise à zéro, permet d'éviter la carbonation de l'électrolyte des éléments. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et représenté, mais elle en couvre au contraire toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Procédé de mise à niveau automatique de l'électrolyte pour batteries d'accumulateurs par apport d'eau dans les éléments desdites batteries, caractérisé par le fait que ladite eau est apportée en phase vapeur. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite mise à niveau automatique est effectuée par condensation d'une partie de ladite vapeur circulant en circuit fermé dans l'atmosphère desdits éléments. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que des moyens sont prévus pour arrêter la circulation de vapeur dans chaque élément lorsque le niveau désiré d'électrolyte est atteint dans ledit élément. 4. Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait qu'il comporte pour chaque élément une première tubulure pénétrant dans l'élément selon une longueur prédéterminée, et une deuxième tubulure, lesdites premières et deuxièmes tubulures étant dérivées respectivement d'une première et d'une deuxième canalisation communiquant toutes deux avec un appareil apte à fournir de la vapeur d'eau, une pompe étant intercalée sur ladite première canalisation, de sorte que la vapeur d'eau engendrée dans ledit appareil emprunte un circuit comprenant successivement la première canalisation, les premières tubulures, les éléments où elle se condense partiellement, la fraction non condensée empruntant les deuxièmes tubulures, la deuxième canalisation puis retournant audit appareil, l'eau condensée dans les éléments élevant progressivement le niveau de ltélec- trolyte jusqu'à ce que celui-ci atteigne l'orifice des premières tubulures, interrompant de la sorte ledit circuit. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit appareil apte à fournir de la vapeur d'eau comporte un évaporateur. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que ledit appareil apte à fournir de la vapeur d'eau comporte un humidificateur. 7. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé par le fait que la pression partielle de la vapeur d'eau fournie par ledit appareil apte à fournir de la vapeur d'eau présente une valeur supérieure à la tension de la vapeur d'eau de l'électrolyte dans les éléments. 8. Dispositif selon l'une des revendications If à 7, caractér#isé par le fait que la pression de refoulement de ladite pompe est suffisamment faible pour que la circulation de gaz soit interrompue lorsque le niveau de l'électrolyte atteint ltorifice desdites premières tubulures. 9. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que la vaporisation de l'eau dudit évaporateur ou humidificateur est assurée au moyen d'énergie thermique extérieure. 10. Dispositif selon l'une des revendications 4 à 8, caractérisé par le fait que la vaporisation de l'eau dudit évaporateur ou humidificateur est effectuée par les calories résultant du fonctionnement des batteries. 11. Installation mettant en oeuvre le procédé selon l'une des revendications 1 à 3. 12. Installation comportant un dispositif selon l'une des revendications 4 à 10.