Brevet FR2591822A1 — publié le 19870619

DESCRIPTION Procédé et dispositifs de charge ultra rapide pour accumulateurs nickel-cadmium. L'objet principal de l'invention est de charger en un temps très court (typiquement 1/4 d'heure) des accumulateurs au nickel-cadmium sachant qu'une surcharge importante ou une décharge totale préalable est préjudiciable à leur durée de vie. L'invention a également pour objet de commuter le courant de charge rapide à une valeur d'entretien supportable indéfiniment sur détection automatique de pleine charge. Les solutions déjà proposées à ce problème sont de deux types a) détection d'une élévation de température des accus lorsque l'effet du courant n est plus d'augmenter la charge mais de produire une réaction exothermique. b) détection d'une baisse de la tension batterie consécutive à l'effet thermique mentionné ci-dessus. L'inconvénient majeur de ce type de solutions est que la surcharge est déjà bien entamée lorsque la détection se produit. . Le procédé selon l'invention consiste à: - charger initialement la batterie par un courant important constant en moyenne. - déterminer les dérivées temporelles première et seconde de la tension batterie pendant la phase de charge rapide. - détecter le deuxième passage au-delà d'un seuil positif de la dérivée première, et/ou le deuxième passage à zéro vers des valeurs négatives de la dérivée seconde, et à titre de sécurité le premier passage à zéro vers des valeurs négatives de la dérivée première. - commuter la charge rapide en charge d'entretien dès détection de l'un des évènements ci-dessus. L'invention concerne également un dispositif analogique automatique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On trouvera en annexe (PL 1/2) le synoptique de ce dispositif. Le circuit d'initialisation manuelle ou automatique positionne le commutateur sur le courant fort. Celui-ci pilote le régulateur de courant qui charge la batterie. La tension batterie est différentiée par un premier dérivateur dont la sortie sert d'entrée à un second dérivateur. La sortie du premier dérivateur est également connectée à l'entrée de la combinaison comparateur-diviseur correspondante si elle est présente et à l'entrée du comparateur à zéro par valeurs décroissantes correspondant. La sortie du deuxième dérivateur est connectée à I'entrée de la combinaison comparateur/diviseur correspondante si elle est présente. Les résultats des tests sont soumis à une opération "ou" logique dont le résultat pilote le commutateur, décidant ainsi du maintien de la charge rapide ou du passage en charge d'entretien. Le régulateur et les comparateurs utilisent des références de tension et/ou de courant et l'ensemble du circuit dispose dune alimentation électrique par secteur ou batterie standard. L'invention concerne également un dispositif numérique automatique pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. On trouvera en annexe (PL 2/2) le synoptique de ce dispositif. Le dispositif d'initialisation demande à l'unité de calcul d'agir sur le commutateur qui commande le courant fort au régulateur qui charge la batterie. La tension batterie est numérisée par un convertisseur analogique/numérique dont la sortie est connectée à l'unité de calcul. La combinaison de cette information et de l'information de temps donnée par l'horloge électronique incorporée permet à l'unité de calcul de déterminer les dérivées temporelles de la tension par mémorisation et traitement arithmétique des valeurs de la tension enregistrées en des moments successifs. L'unité de calcul soumet les dérivées ainsi déterminées aux tests évoqués dans la description du procédé. Selon les résultats des tests l'unité de calcul pilote le commutateur pour maintenir la charge rapide ou passer en charge d'entretien. L'avantage majeur du procédé et des dispositifs selon l'invention par rapport aux procédés et dispositifs existants est de faire cesser la charge rapide dès que la pleine charge est atteinte, évitant ainsi toute surcharge susceptible de déteriorer les accumulateurs. Il va de soi que la présente invention peut recevoir tout aménagement et toutes variantes sans pour autant sortir du cadre du présent brevet. REVENDICATIONS 1- Procédé de charge rapide d'une batterie d'accumulateurs nickel-cadmium caractérisé en ce qu'il consiste: - à charger initialement la batterie par un courant important constant en valeur moyenne. - à déterminer pendant la charge rapide les dérivées temporelles première et seconde de la tension batterie. - à détecter au moins l'un des évènements suivants: 1) Deuxième passage au-delà d'un seuil positif de la dérivée première. 2) Deuxième passage à zéro par valeurs décroissantes de la dérivée seconde. - à détecter à titre de sécurité le premier passage à zéro par valeurs décroissantes de la dérivée première. - à commuter la charge rapide en charge d'entretien (courant faible supportable indéfiniment) dès détection de l'un des évènements ci-dessus. Il - Dispositif analogique automatique de charge rapide d'une batterie d'accumulateurs nickel-cadmium pour la mise en oeuvre du procédé selon I caractérisé a) en ce qu'il comporte: - un circuit d'initialisation - un commutateur de courant fort/courant d'entretien - un régulateur de courant - un premier dérivateur analogique - un deuxième dérivateur analogique - au moins l'une des deux combinaisons suivantes : 1). Un comparateur de seuil positif par valeurs croissantes de la dérivée première. Un diviseur par deux 2). Un comparateur à zéro par valeurs décroissantes de la dérivée seconde. Un diviseur par deux - un comparateur à zéro par valeurs décroissantes de la dérivée première. - un circuit réalisant le "ou" logique des sorties du ou des comparateurs-diviseurs et du comparateur non divisé. - une alimentation électrique - des références de tension et/ou de courant b) et en ce que Le circuit d'initialisation positionne le commutateur sur le courant fort. Le commutateur pilote le régulateur de courant qui charge la batterie. La tension batterie est différentiée par le premier dérivateur dont la sortie sert d'entrée au second dérivateur. La sortie du premier dérivateur est également connectée à l'entrée de la combinaison comparateur-diviseur correspondante si elle est présente et à l'entrée du comparateur à zéro par valeurs décroissantes correspondant. La sortie du deuxième dérivateur est connectée à l'entrée de la combinaison comparateur/diviseur correspondante si elle est présente. La sortie du circuit "ou" logique pilote le commutateur pour maintenir la charge rapide ou passer en charge d'entretien.Le régulateur et les comparateurs utilisent les références de tension et/ou de courant et l'ensemble du circuit dispose de l'alimentation électrique. 111 - Dispositif numérique automatique de charge rapide d'une batterie d'accumulateurs nickel-cadmium pour la mise en oeuvre du procédé selon I caractérisé a) en ce qu'il comporte - un circuit d'initialisation - une unité de calcul à horloge et à mémoire - un commutateur de courant fort/courant d'entretien - un régulateur de courant - un convertisseur analogique/numérique b) et en ce que Le dispositif d'initialisation demande à l'unité de calcul d'agir sur le commutateur qui commande le courant fort au régulateur qui charge la batterie. La tension batterie est numérisée par le convertisseur analogique numérique dont la sortie est connectée à l'unité de calcul. La combinaison de cette information et de l'information de temps donnée par l'horloge permet à l'unité calcul de déterminer les dérivées temporelles de la tension par mémorisation et traitement arithmétique des valeurs de la tension enregistrées en des moments successifs. L'unité de calcul soumet les dérivées aux tests caractéristiques du procédé selon I et pilote le commutateur en conséquence pour maintenir la charge rapide ou passer en charge d'entretien.