Brevet FR2561391A1 — publié le 19850920

PROCEDE ET APPAREIL POUR LE CONTROLE DE L'ETAT D'UNE BATTERIE D'ACCUMULATEURS. La présente invention concerne un procédé et un appareil pour le contrôle de l'état d'une batterie d'accumulateurs. On sait que l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs au plomb peut être déterminé par la me- sure de la densité de l'électrolyte ou par la mesure de tension à vide. Avec les batteries modernes, dites "sans entretien", qui n'ont pas de bouchons, la première métho- de n'est pas applicable, c'est pourquoi on utilise main- tenant des appareils dits "testeurs de batterie" basés sur la mesure de la tension à vide. Dans certains de ces appareils connus, on a simplifié l'emploi et réduit le prix de fabrication en supprimant le voltmètre, qui est remplacé par un certain nombre de diodes électrolumines- centes (par exemple 5) dont l'allumage est commandé par un circuit électronique comparateur et dont chacune s'allume pour un seuil de tension déterminé correspondant A un état de charge déterminé (par exemple 20 %, 40 %, %, 80 %, 100% de charge). Cette seule mesure de l'état de charge ne don- ne qu'un diagnostic incomplet de l'état d'une batterie, car elle ne donne pas d'indication sur son aptitude au démarrage. Pour avoir un diagnostic complet, on doit effectuer une seconde mesure de la tension de la batterie, en décharge sous forte intensité. Il existe également des appareils pour effectuer cette mesure, la batterie étant mise en décharge sur une résistance extérieure sur les phares, ou bien débitant le courant d'appel du démarreur. Là encore, la tension mesurée sur un voltmètre, au cours de la décharge, permet, par comparaison avec des seuils de tension déterminés en fonction du courant de décharge, de connaître l'état de la batterie au point de vue de son aptitude au démarrage. Dans certains appareils sim- ples, le voltmètre est remplacé également par un certain nombre de diodes électroluminescentes (par exemple 2 ou 3), l'allumage de chacune indiquant un état déterminé de la batterie au point de vue de son aptitude au démarrage (par exemple Bonne - Défectueuse, ou Bonne - Douteuse - Défectueuse). Mais jusqu'à présent, tous les systèmes connus nécessitent deux mesures successives, parfois au moyen de deux appareils différents, et l'utilisateur doit tenir compte des deux résultats de ces mesures pour établir un diagnostic complet. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient et de permettre d'obtenir un diagnostic complet au moyen d'un seul appareil et sans que l'utilisa- teur ait à se préoccuper de prendre en compte deux résul- tats obtenus successivement. L'invention a pour objet un procédé de contrôle de l'état d'une batterie d'accumulateurs, par la mesure de sa tension à vide puis par la mesure de sa tension en décharge sous courant élevé, ledit procédé consistant: à mettre en mémoire le résultat de la mesure de la tension à vide; à comparer la tension en décharge avec au moins une tension de seuil déterminée, à introduire dans une unité de traitement, d'une part, le résultat contenu dans la mémoire et, d'autre part, le résultat de la comparaison de la tension en décharge avec la tension de seuil; à traiter ces deux informations dans l'unité de traitement; et à recueillir, à la sortie de ladite unité, une informa- tion résultante unique représentative de l'état global de la batterie. Suivant une forme préférée de l'invention, le procédé consiste également à détecter la baisse de tension brusque apparaissant au début de la décharge sous courant élevé et à utiliser cette détection comme signal de mise en route automatique de la deuxième mesu- re de tension, c'est-à- dire de la comparaison de la tension en décharge avec au moins une tension de seuil déterminée. Grâce à cette disposition, l'utilisateur n'a aucune manoeuvre de commutation à effectuer pour passer de la première mesure (mesure de tension -à vide) à la deuxième mesure (mesure de la tension en décharge), ce qui n'était pas possible avec les appareils connus jusqu'à présent, aussi bien dans le cas o les deux mesures étaient successivement effectuées avec un meme appareil que dans le cas o les deux mesures étaient effectuées avec deux appareils distincts. L'invention a également pour objet un appareil pour le contrôle de l'état d'une batterie d'accumulateurs qui comprend un circuit électronique de comparaison de la tension à vide Vo de la batterie avec une pluralité de seuils de tension déterminés et un tableau d'affi- chage du pourcentage de charge de la batterie en fonction de sa tension à vide Vo? ledit appareil comprenant éga- lement: une mémoire de stockage de l'information repré-- sentetive de tension vide V un deuxiéme circuit conmparteur!lectronique temporisé pour comparer la tension en dêcharge v de la batterie avec au moins une tninde seui - s'c i- î apres un temps déterminé i de décharge t, ; ufe unit- dJe traitement recevant à la fois 'informrat' n coï-tenue dans 1a mémoire et 1 'infor- mat on reorsen nta-ive de la tension V2 en provenance du deuxième circuit comparateur; et un deuxième tableau d'affichage recevant l'information résultante sur l'état de la batterie recueillie & la sortie de l'unité de traitement. L'invention sera mieux comprise à la lectu- re de la description détaillée qui va suivre et à l'examen.des dessins annexés qui représentent, à titre d'exemples non limitatifs un mode de réalisation de l'invention. La Figure 1, est une vue en perspective d'un appareil suivant l'invention. La Figure 2, est une représentation schémati- que des différents circuits du même appareil. La Figure 3, illustre les variations de ten- sion de la batterie en décharge sur le démarreur. La Figure 4, illustre les variations de ten- sion de la batterie en décharge sur résistance extérieure. L'appareil représenté sur la figure 1 comprend un boitier 1 dont la face supérieure forme un tableau général 2, et d'o sort un câble 3 pourvus de pinces 4-4' pour le raccordement aux bornes + et - d'une batterie. Le tableau général 2 est subdivisé en trois ta- bleaux individuels 5-7-9 qui comportent chacun un certain nombre de diodes électro-luminescentes (LED) ou voyants lumineux analogues. Le tableau 5 comporte par exemple six voyants 11, répertoriés 0-20-40-6080-100 %, le voyant allumé indiquant le pourcentage de charge de la batterie lors- que les pinces 4-4' sont raccordées aux bornes de la batterie à vide. Il est inutile de décrire plus longuement cette partie de l'appareil qui est identique à des appa- reils de contrôle connus et couramment vendus dans le commerce. il suffit de rappeler que la tension à vide V o mesurée est appliquée à un circuit électronique compa- rateur 13 (Fig. 2) o cette tension est comparée à des tensions de seuil déterminées (par exemple 11,7 - 11,9 - 12,l - 12,3 - 12,5 - 12,7 volts) correspondant aux états de charge 0, 20, 40, 60, 80, 100 % de la batterie, le circuit 13 commandant l'allumage du voyant 11 correspondant. Pour la simplification de l'exposé, on par- lera seulement ici de l'essai d'une batterie-12v mais il est bien évident que les tensions de seuils sont moitié pour une batterie 6v et qu'un commutateur F, sur le tableau 3, permet de régler l'appareil pour les tensions de 6v ou 12v comme il est bien connu. Le deuxième tableau individuel 7, intitulé "TEST' concerne l'essai de la batterie en décharge sous courant fort. Ce tableau 7 comporte trois voyants LED 151 - 152 153. Le voyant 151, intitulé "Test im- possible" est raccordé (voir Fig. 2), par l'intermé- diaire du circuit comparateur 13, de la même façon que les deux voyants 11 - 0 % et 11 - 20 %, de manière à s'allumer en même temps que l'un ou l'autre de ces deux derniers voyants. De même, sur le troisième tableau individuel 9, intitulé "Résultat", qui comporte quatre voyants LED 2 171 - 172 - 173 - 174, le voyant 174 "A charger" est raccordé, comme le voyant 151, de façon à s'allumer lorsque l'un ou l'autre des voyants 11 - 0 % ou 11 - 20 % s'allume (Fig. 2). On voit donc dés maintenant que, dans le cas d'une batterie profondément déchargée (état de charge 0 ou 20 Z), le résultat est immédiatement affiché ("Batterie à charger" - voyant 174), l'utilisateur étant en même temps informé ("Test impossible" - voyant 151) qu'il ne doit pas effectuer la deuxième partie de l'essai, c'est-à-dire la mesure de tension en décharge. Le circuit comparateur 13 est raccordé à une mémoire 21 de façon à y stocker l'indication de la ten- sion à vide VO c'est-à-dire celle des informations (40 % - 60 % - 80 % - 100 %) rendue visible par l'allu- mage du voyant correspondant 11 sur le tableau 5, les informations correspondant aux états-de charge O et 20 % (dont il a été question précédemment) n'étant pas intro- duites dans la mémoire et déclenchant au contraire l'allumage du voyant 151 On va examiner maintenant les composants de l'appareil assurant la deuxième mesure de tension (en décharge). La mesure en décharge peut être effectuée, comme il est classique, par décharge sur le démarreur ou sur une résistance extérieure, la sélection se fai- sant au moyen du commutateur F, respectivement sur les positions F1 - F'1 ou F - F'2, suivant qu'il s'agit 2'2 d'une batterie 12v ou 6.On supposera dans ce qui suit que la décharge est faite sur le démarreur. Dans le cas o l'état de charge est 40, 60, ou 100 %, le voyant 151 ("Test impossible") ne s'allume pas. L'utilisateur sait donc que le deuxième essai peut être normalement effectué. Il actionne alors éventuellement le démarreur, après avoir/déconnecté le fil haute ten- sion venant de la bobine du véhicule, pour empêcher le démarrage du moteur. Ainsi qu'il est bien connu, l'appel de courant du démarreur provoque une brusque baisse de la tension de la batterie, depuis la tension à vide Vo, précédemment mesurée (par exemple 12,5 volts) jusqu'à une tension V1 (par exemple 11 volts), comme il est représenté sur la figure 3. L'appareil est pourvu d'un circuit électroni- que détecteur de baisse brusque de tension 23 (Fig. 2) dont l'entrée est raccordée aux câbles 3 de l'appareil. A la détection d'une baisse brusque de tension de, par exemple, 1 volt, un signal à la sortie du cir- cuit 23 commande l'allumage du deuxième voyant LED 152 du tableau 7, intitulé "Test en cours", qui indique le début de l'essai en décharge. Le même signal établit le raccordement des câbles 3 de l'appareil avec un cir- cuit électronique comparateur temporisé 13' (qui, dans la pratique peut être combiné avec le circuit compara- teur 13). Apres un laps de temps t1 déterminé (par exemple de l 'ordre de 1 à 2 sec. après l'apparition du signal precité), la tension V2 de la batterie (Fig. 3) est comparée, dans le circuit 13' à deux seuils de tension S1 et S2' par exemple respectivement de l'ordre de 10,5v et 10 volts. Le deuxième circuit comparateur temporisé-13' délivre l'une des trois informations: V2> S1; S2 dont une autre entrée reçoit l'information Vo préala- blement stockee dans la mémoire 21. L'unité de traitement 25 prend en compte les deux informations reçues Vo0 et V2 et les traite suivant le tableau I ci-dessous pour commander l'allumage de l'un ou plusieurs des voyants 171 à 174 du tableau 9 intitulé "Résultat'" (Batterie: Bonne, Douteuse, Défec- tueuse, A changer) ainsi, éventuellement, que l'allumage du voyant 151 "Test impossible". Le tableau I indique l'allumage des différents voyants en fonction desJtensions mesurées TABLEAU I Etat de charge de la batterie Tension en en Z d'après la tension à vide Vo décharge V2 40 > 60 % i 17+ 7 (Batte rie bonn 171 (Battrrie 0 9 1 1 -1 bonne) + Batterie à charger) S2 charger + test--impossible) teuse) V2 charger- + testimpâssibl) fectueuse) En même temps que le circuit comparateur- temporisateur 13' transmet l'information de tension V2 à]'unité de traitement 25, il commande l'allumage du voyant 153 (Test terminé) du tableau 7 ce qui indique à l'utilisateur qu'il peut faire cesser l'essai en décharge, c'est-à-dire, dans le cas considére, qu'il peut cesser d'actionner le démarreur. Apres lecture du résultat affiché sur les tableaux 7 et 9, tous les circuits sont remis à zéro par débranchement des pinces 4-4' de la batterie. Il ressort bien de ce qui précède que l'uti- lisateur obtient un diagnostic complet de l'état de la batterie d'une façon beaucoup plus simple, pl.us sûre et plus rapide qu'avec les appareils de contrôle connus jusqu'à présent. Bien entendu, le deuxième essai, c'est-à-dire la mesure de la tension en décharge, peut être faite aussi par décharge sur une résistance extérieure. L'ap- pareil comporte dans ce cas un commutateur C (Fig. 1) permettant d'adapter les circuits à la capacité de la batterie, l'utilisateur affichant sur le commutateur C la capacité nominale de la batterie essayée. De même l'utilisateur met le commutateur F sur il'une des posi- tions F2 ou F'2 adaptant les circuits au régime de dé- charge imposé à la batterie par la valeur de la résis- tance extérieure utilisée et f2xant la temporisation du circuit 13'. Comme dans l'essai sur le démarreur, le bran- chement de la résistance extérieure provoque une descen- te brutale de la tension batterie (voir Fig. 4) qui est interprétee par les circuits 23 et 13' comme début du test de décharge (allumage du voyant 152 (Test en cours) et du début du temps de comptage t2 de la temporisation du circuit 13'. A l'issue du temps t2 (ordre de grandeur 256139t sec), la tension batterie V'2 est mesurée et com- parée à des seuils S3 et S4 dépendant de la capacité v v de la batterie (par exemple llv,3 et 11v,1 pour une batterie de 70 à 100 Ah). Le résultat de cette comparaison (V'2 > S3; S4 l'unité de traitement 25, en combinaison avec le résul- tat V0 de la première mesure, de la même façon que dans le cas décrit précédemment, avec affichage du résultat sur les tableaux 9 et 7. Pendant le temps t2, d'environ 10 sec, la tension de batterie peut être comparée toutes les se- condes au seuil S4. Dans le cas de tension trouvée le résultat peut être affiché immédiatement, sans atten- dre la fin du temps t2o Suivant la valeur de la tension initiale, cet affichage indique "Batterie à charger + Test impossible" (voyants 174 + 15.) ou "Batterie dé- fectueuse" (voyant 173) en même temps que le voyant 153 ("Test terminé"), s'allume pour avertir l'utilisateur d'avoir à débrancher la résistance de charge. L'appareil peut comporter également ainsi qcu'il est connu un commutateurO (Fig. 1) de correction de température, ainsi qu'un voyant 27 (intitulé "Pile bonne") de contrôle de l'état de la pile d'alimentation des circuits de l'appareil. Bien entendu, l'invention n'est nullement li- mitée au mode de réalisation décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. C'est ainsi que l'introduction dans la mérnoire 21 de l'indication de la tension à vide V à partir du circuit comparateur 13 est de préférence faite avec une temporisation, par exemple de l'ordre de 1 sec. à 1,5 sec. Ceci évite l'introduction d'une valeur erronée au cas o l'opérateur tâtonne pour bran- cher les pinces 4-4' sur la batterie. Suivant encore une autre variante, on peut prévoir dans le programme de l'unité de traitement 25 une consigne supplémentaire commandant l'allumage du voyant 151 "Test Impossible" dans le cas o le débit de la batterie est arrêté avant le délai t1 (essai sur le démarreur fig. 3) ou avant le temps t2 (essai sur résistance extérieure). Ceci peut arriver accidentellement si l'opérateur relâche trop trt la clef du démarreur ou si l'une des pinces est débranchée intempestivement. Dans ce cas, l'appareil montre, par l'allumage du voyant "Test Impossible", qu'il ne peut fournir de diagnostic sur l'état de la batterie. R E V E N D I C A T I 0 N S 1. Procédé de contrôle de l'état d'une batterie d'accumulateurs par la mesure de sa tension à vide puis par la mesure de sa tension en décharge sous courant élevé, ledit procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste: à mettre en mémoire le résultat de la mesure de la tension à vide Vo; à comparer la ten- sion en décharge V2 avec au moins une tension de seuil déterminé S1 - S2; à introduire dans une unité de trai- tement, d'une part, le résultat V0 contenu dans la mé- moire et, d'autre part, le résultat V2 de la comparai- son de la tension en décharge avec la tension de seuil; à traiter ces deux informations dans l'unité de traite- ment; et à recueillir, à la sortie de ladite unité, une information résultante unique représentative de l'état de la batterie. 2. Procédé suivant la revendication 1, ca- ractérisé en ce qu'il consiste à détecter la baisse de tension brusque V0 - V1 apparaissant au début de la décharge sous courant élevé et à utiliser cette détec- tion comme signal de mise en route automatique de la deuxième mesure de tension, par comparaison de la ten- sign en décharge avec au moins une tension de seuil déterminée S! - S2. 3. Appareil pour le contrôle de l'état d'une batterie d'accumulateurs qui comprend un circuit élec- tronique 13 de comparaison de la tension à vide VY de o D bUCtterie avec une pluralité de seuils de tension déterminés e% un tablesu d'affichage 5 du pourcentage de carge die la batterie en fonction de sa tension à vicie i', ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: une mémoire 21 de stockage de l'information représentative de la tension à vide V; un deuxième o circuit comparateur électronique (13 ou 13') temporisé pour comparer la tension en décharge V2 de la batterie avec au moins une tension de seuil S1 - S2 après un temps déterminé de décharge t1; une unité de traite- ment 25 recevant d'une part l'information contenue dans la mémoire 21 et d'autre part l'information re- présentative de la tension V2 en provenance du deu- xième circuit comparateur 13 - 13', et un deuxième tableau d'affichage 9 revevant l'information résul- tante sur l'état de la batterie recueillie à la sortie de l'unité de traitement 25. 4. Appareil suivant la revendication 3 carac- térisé en ce que le deuxième tableau d'affichage 9 comporte quatre diodes électroluminescentes 171 - 172 - 173- 174 correspondant chacune à un état déterminé de la batterie. 5. Appareil suivant l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce qu'il comprend un circuit électronique 23 détecteur de la baisse de tension brusque de la batterie, en décharge, ledit circuit 23 commandant, lorsqu'il est excité, la mise en route du -20 comptage de la temporisation du deuxième circuit com- parateur 13'. 6. Appareil suivant la revendication 5 carac- térisé en ce que le circuit 23 détecteur de baisse de tension brusque commande aussi, lorsqu'il est excité, l'allumage d'une diode électroluminescente 152, indi- quant le début de l'essai en décharge sur un troisième tableau d'affichage 7. 7. Appareil suivant l'une quelconque des re- vendications 3 à 6, caractérisé en ce que l'information représentative de la tension à vide V0 de la batterie, fournie par le circuit comparateur 13, est transmise à la mémoire 21 seulement lorsque cette information correspond à un pourcentage de charge de la batterie supérieur à un pourcentage déterminé, par exemple 40%. 8. Appareil suivant la revendication 7 caracté- risé en ce que l'information représentative de la ten- sion à vide V de la batterie, lorsqu'elle est infé- rieure à un pourcentage de charge déterminée, par exemple 40 %, est transmise à une diode électro-lumi- nescente 151, faisant partie du troisième tableau d'affichage 7, pour en commander l'allumage. 9. Appareil suivant l'une des revendications 6 à 8 caractérisé en ce que la temporisation du deu- xième circuit comparateur 13' commande à l'expiration du temps tl, l'allumage d'une troisième diode électro- luminescente 153 sur le troisième tableau d'afficha- ge 7. 10. Appareil suivant l'une des revendications 3 à 9 caractérisé en ce que le deuxième circuit compa- rateur 13' compare la tension V2 de la batterie en dé- charge à deux seuils de tension déterminés S1 - S2. 11. Appareil suivant l'une des revendications 3 à 10 caractérisé en ce que les deux circuits compara- teurs 13 - 13' sont combinés en un seul circuit. 12. Appareil suivant l'une des revendications 3 à 11, caractérisé en ce qu'il comporte une tempori- sation d'environ 1 sec à 1,5 sec de l'introduction dans la nmémoire 21 de l'information représentative de la tension à vide Vo o 13. Appareil suivant l'une des revendica- tions 3 à 12, caractérisé en ce que l'unité de trai- tement 25 est programmée pour commander l'allumage d'une diode électroluminescente 151 indiquant, sur le troisième tableau 7, que l'essai est impossible, lorsque le courant de décharge est interromnu avant l'expiration du temps déterminé de décharge (ti-t2)o