Brevet FR2565415A1 — publié le 19851206

"Détecteur de niveau et de surcharge pour batteries" La présente invention concerne un dispositif de contrôle de l'état de charge d'une batterie d'accumulateurs, en particulier du type utilisé dans l'industrie automobile. Avec le développement récent des batteries dites sans entretien, il devient difficile de vérifier I'état de charge de la batterie et le niveau d'électrolyte. En cas de défaillance du système de régulation de l'alternateur, la batterie peut subir une surcharge qui entrain - une consommation d'eau importante - une dégradation des plaques positives et une usure prématurée de la batterie. On connaît déjà des dispositifs qui détectent le niveau d'acide (électrolyte) ainsi que l'état de charge au moyen de billes de couleur, de différentes densités. Ces dispositifs sont incorporés à la batterie sous l'aspect d'un 8'oeil magique". Cependant, ils présentent l'inconvénient d'etre imprécis, et d'entre sensibles aux impuretés en suspension dans l'acide, impuretés qui viennent se coller sur les billes et gêner leur déplacement. On connaft également des dispositifs électroniques de contrôle de l'état de charge de la batterie et des surcharges éventuelles par une mesure de la tension à vide et en charge. Ces dispositifs visualisent l'état de charge au moyen de diodes luminescentes qui s'allument à partir d'un certain seuil de tension, gracie à un circuit électronique adapté. Cependant ils présentent l'inconvénient de ne pas entre fixés sur la batterie mais installés sur le tableau de bord d'un véhicule, ce qui oblige à un montage spécial. De plus, ils ne peuvent pas rester en service permanent en raison d' une consommation non négligeable (plusieurs dizaines de mA) qui accélère l'auto-décharge de la batterie. Enfin et surtout, ils ne renseignent pas sur le niveau d'électrolyte. Le but de la présente invention est de réaliser un dispositif détecteur de niveau d'électrolyte et de surcharge d'une batterie, consommant peu d'énergie, fiable et étant porté par le batterie elle-meme. L'invention propose à cet effet un détecteur de niveau et de surcharge pour batteries, caractérisé en ce qu'entre deux broches plongées dans les éléments extrêmes de la batterie on trouve un dispositif de contrôle voltmétrique avec deux bornes d'alimentation reliées aux dites broches et une pluralité de bornes de détection portées à des potentiels intermédiaires ajustables, en coopération avec une pluralité d' organes électroluminescents d'affichage, en particulier diodes électroluminescentes respectivement branchées entre l'une des dites broches et une borne de détection correspondante. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 représente une vue en perspective d'une batterie équipée d'un dispositif selon l'invention la figure 2 représente une vue en perspective du dispositif selon l'invention la figure 3 est une vue en coupe selon la ligne III-III de la figure 1 ; la figure 4 est un schéma électrique du dispositif selon l'invention. Suivant la forme de réalisation choisie et représentée à la figure 1, un détecteur de niveau et de surcharge 10 est implanté sur une batterie d'accumulateurs 11 de type couramment employé dans l'industrie automobile, par exemple batterie d'accumulateurs au plomb, de 12 volts comportant six élé- ments baignant dans une solution d'acide sulfurique. Comme il est mieux visible sur les figures 2 et 3, ce détecteur est constitué par un bottier 12 en matière plastique injectée résistante entre -200C et +850C, par exemple en polypropylène, composé de deux parties 13, 14 soudées ou collées entre elles de manière étanche. La partie supérieure 13 comporte une fenêtre transparente 15. La partie inférieure 14 comporte deux broches 16(+) et 16(-), par exemple en alliage de plomb ou en métal plombé.Ces broches sont surmoulées en partie lors de l'injection de façon à préserver l'étanchéité du bottier par des bourrelets d'étanchéité 17. A l'intérieur de la partie inférieure 14 est disposé un circuit électronique 18 équipé d'une pluralité de diodes luminescentes 19, par exemple trois. Ce circuit électronique comprend (figure 4) un circuit intégré 30 du type TCA 965 dit dispositif de contrôle voltmétrique, recevant sur ses bornes d'alimentation l'et ll'la tension établie entre les broches 16(+) et 16(-) respectivement reliées aux bornes positive et négative de ce circuit électronique 18.Entre la borne négative du circuit 18 et la borne lO'du dispositif de contrôle voltmétrique 30, on trouve deux potentiomètres P1 et P2 délivrant respectivement deux tensions intermédiaires ajustables sur la borne 6'et la borne 7'du circuit intégré 30, et un pont de résistances R3, Rq, délivrant sur les bornes 3'et 9'du circuit intégré une tension intermédiaire entre celles des bornes l'et 10'. Un autre pont de résistances R1, R2 établit de même entre les bornes l'et 8'du circuit intégré une fraction donnée de la tension captée entre les bornes 1' et 11'. Des organes d'affichage 19, ici trois diodes électroluminiscentes L1, L2, Lg, sont montés en série respectivement avec trois résistances R7, R5, R6, et sont branchés entre la borne positive du circuit électronique 18, et trois bornes de détection correspondantes Z,13',14 du dispositif de contrôle voltmétrique 30. La fenêtre transparente 15 du couvercle se trouve en regard des diodes électroluminescentes L1,L2,L3, de façon à ce que la lumière émise par ces diodes soit visible sur le dessus du bottier 12. Le détecteur de niveau et de surcharge 10 est enfiché dans le couvercle 20 d'une batterie 11 à travers deux trous 21, 22 prévus à cet effet dans ce couvercle. Par exemple, on forme dans le couvercle deux empreintes 23,24, en doigt de gant dont l'épaisseur au fond du doigt est très faible. Il suffit alors d'enfoncer le détecteur 10 pour que les deux broches 16(+) et 16(-) perforent le fond des doigts de gant et traversent le couvercle 20 de la batterie 11. Le détecteur 10 étant ainsi implanté sur une batterie d' accumulateurs au plomb de 12 V, les deux broches 16(+) et 16(-) qui traversent le couvercle de la batterie, se trouvent en face des deux éléments extrêmes I et VI de la batterie et plongent dans l'électrolyte, de sorte qu'il y a normalement au repos une tension voisine de 2,1 V X s = 10, 5 volts entre les deux broches, à condition que le niveau d'électrolyte soit suffisant, et en supposant que chaque élément fournisse 2,1 V. Suivant l'état de la batterie, la tension U relevée entre les broches va donc varier (tableau I). TABLEAU I : Etat de la batterie en fonction de la tension U relevée par les broches 16(+) et 16(-) et de la tension u par élément Etat dela batterie ti (v) u (v > a) Batterie manquant d'électrolyte . b) Batterie bien remplie au repos depuis quelque temps déchargée ou avec 1 ou des éléments défectueux c) Batterie bien remplie, au repos depuis quelque 4, bien chargée, en 1cn etat 105 'U 2,1à 2,2 d) Batterie bien remplie en cours de a faible régime ( il 11 2,2 3z3 e) Batterie bien rarplie en cours de charge a régime normal( normal 11,5 11,5 235 f) Batterie bien remplie en surcharge j > 13 | > 2, 6 NOTA: Ces valeurs sont données à titre indicatif ; elles doivent être ajustées suivant le type de batterie, la nature de l'alliage des éléments etc... Ainsi il suffit, comme on le voit sur cet exemple, de régler les seuils des différentes diodes L1,L2,L3, de manière à ce que chacune s'allume pour un état donné de la batterie. Avec trois diodes dont les couleurs diffèrent, par exemple une verte, une rouge, une jaune, (tableau II) le détecteur réalisé permet de différencier les cas suivants TABLEAU Il : diode allumée en fonction de la tension U relevée par les broches 16(+) et 16 4 diode allumée U (V) I Diagnostic aucune 1 ! 411 il manque d'électrolyte Jaune 1 I soit circuit de charge i i insuffisant (ne charge pas:: I I soit batterie défectueuse li X ( 1 ou plusieurs éléments? verte i 11,5 - il i5.-13. charge normale et batterie I I en état !l t rouge J 713 I circuit de charge défec l t tueux (surcharge) Ces valeurs ne sont bien sflr données qu'à titre d'exemple. Il est à noter que la consommation du détecteur est nulle lorsque le moteur est arrêté, car la tension aux broches ne dépasse pas le seuil de 11 V. Le détecteur ne consomme que si le circuit de charge fonctionne. Sa consommation, de l'ordre de 20 à 50 mA, est pratiquement négligeable. De plus, ce détecteur n'est alimenté que lorsque le niveau d'électrolyte est suffisant. En effet si le niveau d' électrolyte est insuffisant les broches 16(+) et 16(-) ne sont plus plongées dans l'électrolyte et ne peuvent, de ce fait, plus fournir de tension U au détecteur 10. On évite ainsi de faire débiter, pour son contrôle, une batterie qui présente déjà par ailleurs des signes de faiblesse. De nombreuses variantes sont possibles comme par exemple, utiliser non pas trois diodes mais deux avec une de ces deux diodes capable de s'allumer soit continuellement, soit de façon clignotante. On peut également utiliser plus de trois diodes. Il est possible au lieu de prévoir une fenêtre transparente 15 sur la partie supérieure 13 du boitier, de remplacer cette fenêtre par une feuille adhésive de PVC transparent sur laquelle peuvent figurer des indications d'emploi. Selon une autre variante, il est possible d'incorporer le boitier dans une rampe de bouchons, et d'utiliser les deux orifices de remplissage extrêmes pour faire passer les deux broches de mesure sans avoir besoin de percer deux trous supplémentaires dans le couvercle de la batterie. Selon une autre variante on peut aussi prévoir un interrupteur à bouton poussoir 31 (figure 4) sur le circuit de façon à ne l'alimenter qu'au moment de la mesure. En temps normal, le circuit serait coupé et la consommation nulle. Dans ce cas, on pourrait créer des seuils inférieurs à 11 V (10 V par exemple) et allumer une diode lorsque la batterie est au repos (10,5 V) et bien chargée, sans risque de décharge de la batterie puisque le circuit ne fonctionnerait que pour la mesure. De même il est possible de réaliser plusieurs seuils correspondant à divers degrés de charge de la batterie : 100%; 75%, 50%; 25% par exemple, restant entendu qu'une réponse nulle peut indiquer soit une décharge complète de la batterie, soit un manque électrolyte. Selon une autre variante, on peut aussi intégrer le dispositif dans le couvercle (20) de la batterie en supprimant la partie inférieure (14) du boiter. Dans ce cas, les broches (16) seraient surmoulées directement au moment de l'injection du couvercle (comme on le fait habituellement pour les tiges polaires) et la partie supérieure (15) du boîtier serait soudée à meme le couvercle (20). REVENDICATIONS 1. Détecteur de niveau et de surcharge (10) pour batteries (11), caractérisé en ce que un boitier (12) enfichable dans la batterie comporte entre deux broches (16t+) et 16(-) plongées dans les éléments extrêmes de la batterie un dispositif de contrôle voltmétrique (30) avec deux bornes d'alimentation (1',11') reliées aux dites broches et une pluralité de bornes de détection (2',l3',14') portées à des potentiels intermédiaires ajustables, en coopération avec une pluralité d'organes d'affichage (19), en particulier diodes électroluminiscentes (L1,L2,L3) respectivement branchées entre l'une desdites broches et une borne de détection correspondante (2', 13', 14'). 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que des couleurs distinctes sont affectées à chacun des organes d'affichage (19). 3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les broches sont adaptées à percer des empreintes en doigt de gant (23,24) ménagées dans le couvercle (20) de la batterie en regard des éléments extrêmes. 4. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le bottier (12) est incorporé dans une rampe de bouchons les broches (16(+) et l6(-))traversant les bouchons extrêmes. 5. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il est prévu un interrupteur à bouton poussoir (31) permettant d'alimenter un circuit électronique (18) au moment de la mesure seulement.