Brevet FR2627593A1 — publié le 19890825

La présente invention se rapporte à un appareil pour diagnostiquer la charge résiduelle d'une batterie, par exemple, montée dans un véhicule tel qu'une automobile. Dans les techniques conventionnelles pour déter- miner la charge résiduelle d'une batterie montée dans un véhicule, on mesure la tension aux bornes, la résistance interne ou le poids spécifique de l'électrolyte de la batterie, et la valeur mesurée de l'un de ces facteurs est utilisée pour déterminer la charge résiduelle de la batterie. De telles techniques conventionnelles pour déterminer la charge résiduelle sont révélées par exemple dans la description de la divulgation de brevet au Japon NO 55-58739. Cependant, comme la résistance interne de la batterie et le poids spécifique de '1électrolyte changent avec le temps, les résultats obtenus en utilisant l'un de ces facteurs peuvent varier du fait du temps pendant lequel la batterie a été utilisée ou la condition dans laquelle la batterie est utilisée. La charge résiduelle d'une batterie peut être relativement facilement et précisément déterminée en mesurant la tension aux bornes de la batterie. Cependant, la tension aux bornes de la batterie peut être mise précisément en corrélation avec la charge résiduelle uniquement dans des états o la batterie n'a pas été affectée par la charge ou décharge et o un temps suffi- sant s'est écoulé depuis la dernière charge ou décharge de façon que l'on puisse ignorer l'effet de l'action chimique de l'électrolyte dû à la charge ou à la décharge de la batterie. Ainsi, la tension aux bornes de la batterie doit être mesurée uniquement après un certain temps à partir du moment o le fonctionnement du moteur s'est arrêté et o la batterie a été déconnectée de la charge. Cependant, il est fastidieux,pour un conducteur,de mesurer l'écoule- ment d'un certain temps, de mesur.er la tension aux bornes de la batterie après qu'un certain temps se soit écoulé, et de déterminer la charge résiduelle de la batterie en utilisant la valeur mesurée. Par ailleurs, si la tension aux bornes de la batterie est mesurée immédiatement après redémarrage du moteur, il peut être impossible d'obtenir un résultat précis de la détermination de la charge résiduelle de la batterie parce que le moment o le moteur a été arrêté peut varier et que la batterie peut être encore sous l'influence de l'action chimique de l'électrolyte. La présente invention a pour but d'éviter les problèmes ci-dessus décrits des techniques conventionnelles pour faire le diagnostic d'une batterie et a pour objet un appareil diagnostiquant une batterie qui est capable de diagnostiquer facilement la charge résiduelle d'une batterie avec un degré élevé de précision. A cette fin, la présente invention offre un appareil pour faire le diagnostic de la charge résiduelle d'une batterie à utiliser avec un moteur,.l'appareil comprenant: un moyen de comparaison pour comparer la tension aux bornes de la batterie à une tension de réfé- rence; un moyen de détection d'arrêt pour détecter que le fonctionnement du moteur s'est arrêté; un moyen temporisateur pour déterminer qu'un temps prédéterminé s'est écoulé depuis que le moyen de détection d'arrêt a détecté que le fonctionnement du moteur s'est arrêté; et un moyen de détermination pour déterminer la charge résiduelle de la batterie à partir du résultat de la comparaison donné par le moyen de comparaison au moment o le moyen temporisateur a déterminé que le temps pré- déterminé s'était écoulé. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence au dessin schématique annexé donné uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lequel: - la figure unique montre un schéma de circuit d'un appareil diagnostiquant une batterie montée sur un véhicule, montrant un mode de réalisation de la présente invention. Un mode de réalisation de la présente invention sera décrit ci-dessous en se référant au dessin joint. Sur la figure, un générateur de courant alterna- tif 2 est connecté en parallèle à une batterie 1 montée sur le véhicule pour charger cette batterie 1 et fournir du courant à une charge électrique dans le véhicule (non représenté). Le générateur de courant alternatif 2 a une borne de sortie redresseuse principale 21, une borne de sortie auxiliaire 22 et une borne de terre 23. Une borne hors circuit d'un interrupteur de contact 3 est connectée à la borne positive de la batterie 1 montée sur le véhicule. Une borne d'entrée d'un inverseur 41 et une extrémité d'une résistance 42 sont connectées à une borne ACC de l'interrupteur de contact 3. Une borne de sortie de l'inverseur 41 et l'autre extrémité de la résistance 42 sont connectées à des'première et seconde bornes d'entrée d'une porte NON-ET 44,respectivement. De même, l'autre extrémité de la résistance 42 est mise à la masse à travers un condensateur 43. L'inverseur 41, la résistance 42, le condensateur 43 et la porte NON-ET 44 forment en combinaison un circuit 4 de détection d'arrêt. Ce circuit 4 de détection d'arrêt est une bascule mono- stable qui produit un signal de déclenchement quand l'interrupteur de contact 3 passe de la borne ACC à la - borne hors circuit. Une borne d'entrée d'un inverseur 51 et une première borne d'entrée d'une porte NON-ET 54 sont reliées à la borne de sortie auxiliaire 22 du générateur 2 de courant alternatif, et une borne de sortie de l'inverseur 51 est reliée à une seconde borne d'entrée de la porte NON-ET 54 par une résistance 52. De même, la seconde borne d'entrée de la porte 54 est mise à la masse à travers un condensateur 53. L'inverseur 51, la résistance 52, le condensateur 53 et la porte NON-ET 54 forment ensemble un circuit 5 de détection de redémarrage. Ce circuit 5 de détection de redémarrage est une bascule monostable, comme le circuit de détection d'arrêt 4 et produit un signal de déclenchement lorsque la borne de sortie auxiliaire 22. du générateur 2 passe du niveau bas au niveau haut. Une borne de sortie de la porte NON-ET 44 du circuit de détection d'arrêt 4 et celle de la porte NON-ET 54 du circuit de détection de redémarrage 5 sont respectivement connectées aux première et seconde bornes d'entrée d'une porte ET 6. Une borne de sortie de la porte ET 6 est reliée à une borne T6 d'un circuit intégré 81 incorporé dans un circuit temporisateur 8. Le circuit intégré 81 est un circuit intégré programmable CR temporisateur/diviseur dans lequel est incorporée une diode Zener pour lui fournir du courant, qui peut être TC5043P fabriquée par Toshiba Corporation. Une résistance 82 pour fournir un courant de polarisation à la diode Zener dans le circuit intégré 81 et une résistance 83 utilisée pour ajuster précisément la fréquence d'oscillation sont connectées en série entre la borne positive de la batterie 1 montée sur le véhicule et la terre. Le point de connexion des résistances 82 et 83 est connecté aux bornes T9, T15 et T16 du circuit intégré 81 et à une borne T14 du circuit intégré 81 par une résistance d'entrainement vers le haut 12. Une borne T1 du circuit intégré 81 est mise à la masse et une borne T2 est connectée à une borne mobile de la résistance 83. Par ailleurs, une résistance 84 est reliée entre les bornes T3 et T4 du circuit intégré 81 et la borne T3 est mise à la masse à travers un condensateur 85. Les bornes T10 et Tll du circuit intégré 81 sont reliées à la borne de sortie auxiliaire 22 du générateur 2 par un inver- seur 7. La borne T6 du circuit intégré 81 est une borne de remise à zéro et de démarrage. Lorsqu'un signal de déclenchement est introduit à cette borne T6, un compteur dans le circuit intégré 81 est remis à zéro et la mesure de la durée commence. Les bornes T9 à Tll sont des bornes utilisées pour établir le rapport de division du circuit intégré 81, c'est-à-dire la durée mesurée par le temporisateur. Une durée maximale qui peut être mesurée par le temporisateur est établie lorsque des signaux auniveau haut sont introduits à ces trois bornes T9 à Tll. Lorsque la durée établie par les bornes T9 à Tll s'est écoulée, un signal de temps terminé est délivré par une borne T12. Après avoir introduit le signal de remise à zéro à la borne T6, le circuit intégré 81 délivre à la borne T14 un signal rectangulaire qui prend alternativement des niveaux haut et bas pendant le temps déterminé par le rapport de division établi jusqu'à ce que le temps établi pour le temporisateur se soit écoulé. Le circuit intégré 81, les résistances 82 à 84 et le condensateur 85 forment en combinaison un circuit temporisateur 8 o est incorporé un circuit d'alimentation en courant. La borne positive de la batterie 1 montée sur le véhicule est connectée à une borne d'entrée négative d'un comparateur 9 et une source de puissance de référence 10 est connectée à une borne d'entrée positive du compara- teur 9. Le comparateur 9 compare une tension V de la batterie 1 montée sur le véhicule à une tension V0 de la source de puissance de référence 10 et produit un signal au niveau bas quand V > V0 et un signal au niveau haut quand V, VO. La borne de sortie de l'inverseur 7, la borne de sortie T12 de temps atteint du circuit intégré 81 et la borne de sortie du comparateur 9 sont respectivement connectées à des première, seconde et troisième bornes d'entrée 111, 112 et 113 d'une bascule 11 du type D. Cette bascule 11 maintient le niveau du signal existant à la troisième borne d'entrée 113 lorsque des signaux au niveau haut sont respectivement appliqués aux première et seconde bornes d'entrée 111 et 112, et délivre ce signal. La borne T14 du circuit intégré 81, la borne de sortie de la bascule Il et la borne de sortie auxiliaire 22 du générateur 2 de courant alternatif sont respectivement connectées à des première, seconde et troisième bornes d'entrée 131, 132 et 133 d'une porte NON-ET 13. Un circuit d'indication d'urgence 14 comprenant une combinaison en série d'une résistance 141 et d'une diode photo-émettrice 142 est connecté entre une borne"en circuit"de l'interrup- teur de contact 3 et une borne de sortie de la porte NON-ET 13. Le fonctionnement de ce mode de réalisation sera maintenant décrit. D'abord, pendant le fonctionnement du moteur (non représenté) du véhicule, l'interrupteur de contact 3 est à la borne"en circuit"et la borne de sortie auxiliaire 22 du générateur de courant alternatif 2 mené par le moteur est au niveau logique haut. Lorsque l'interrupteur de contact 3 est tourné à la position ACC, le fonctionnement du moteur s'arrête puis le fonctionnement du générateur 2 s'arrête également. Cela force la valeur de tension de la borne de sortie auxiliaire 22 du générateur 2 à être réduite au potentiel de la terre ou niveau bas. Lorsque l'interrupteur de contact 3 est encore tourné de la borne ACC à la borne"hors circuit"et que la borne ACC est ainsi déconnectée de la batterie 1 montée sur le véhicule, le circuit 4 de détection d'arrêt délivre un signal de déclenchement à la porte ET 6. A la réception de ce signal à la borne T6 du circuit intégré 81, de la porte ET 6, le compteur dans le circuit intégré 81 est remis à zéro et la mesure de la durée débute. Comme la borne de sortie auxiliaire 22 du générateur 2 est à un niveau logique bas à ce moment, les bornes T10 et T11 du circuit intégré 81 relié à la borne de sortie de l'inver- seur 7 sont au niveau logique haut. Par ailleurs, comme la borne T9 du circuit intégré 81 est connectée au pâle positif de la batterie 1 montée sur le véhicule par la résistance 82, elle est également au niveau logique haut. Cela force la durée maximale à être établie dans le circuit intégré 81. Après que la durée établie pour le temporisateur se soit écoulée, le circuit intégré 81 délivre un signal de temps écoulé à un niveau haut à la seconde borne d'entrée 112 de la bascule 11 à la borne T12. Comme la première borne d'entrée 111 de la bascule 11 connectée à la borne de sortie de l'inverseur 7 est à un niveau logique haut à ce moment, le niveau du signal à la sortie du comparateur 9 à la troisième borne d'entrée 113 de la bascule 11 est maintenu dans la bascule 11 et est délivré à la porte NON-ET 13. Plus particulièrement, quand la tension aux bornes V de la batterie 1 montée sur le véhicule,obtenue quand la durée établie pour le temporisa- teur s'est écoulée,est supérieure à la tension V0 de la source de puissance de référence 10, la bascule 11 délivre un signal à un niveau logique bas à la seconde borne d'entrée 132 de la porte NON-ET 13. Elle délivre un signal logique au niveau haut quand la tension aux bornes V est égale à ou plus faible que la tension VO. Cependant, comme la troisième borne d'entrée 133 de la porte NON-ET 13 connectée à la borne de sortie auxiliaire 22 du généra- teur 2 est au niveau logique bas, la porte 13 produit - un niveau logique haut-quel que soit le niveau du signal présent à la seconde borne d'entrée 132 de la porte NON-ET 13. Quand l'interrupteur de contact 3 est passé de la borne"hors circuit' à la borne"en circuit" 'en passant par la borne ACC, afin de redémarrer le moteur, le 'niveau de la borne de sortie auxiliaire 22 du générateur 2 entraîné par le moteur augmente. Cela force le circuit de détection de redémarrage 5 à délivrer un signal de déclenchement à la porte ET 6. A la réception de ce signal de déclenche- ment à la borne T6 du circuit intégré 81 par la porte ET 6, le compteur dans le circuit 81 est remis à zéro et la mesure de la durée débute. Il faut noter que comme la borne de sortie auxiliaire 22 du générateur 2 est à un niveau logique haut à ce moment, des signaux à un niveau bas sont fournis aux bornes T10 et Tii du circuit intégré 81 connecté à la borne de sortie de l'inverseur 7 pour réduire le rapport de division du circuit intégré 81 et réduire la durée établie pour le temporisateur à plusieurs minutes. Tandis que la mesure du temps débute dans le circuit intégré 81, il délivre un signal rectangulaire à la première borne d'entrée 131 de la porte NON-ET 13, à partir de la borne T14. A ce moment, un signal à un niveau logique haut est fourni de la borne de sortie auxiliaire 22 du généra- teur 2 à la troisième borne d'entrée 133 de la porte NON-ET 13. Par conséquent, si le signal délivré par la bascule 11 à la seconde borne d'entrée 132 de la porte NON-ET 13 est à niveau logique-haut, c'est-àdire si la tension V aux bornes de la batterie 1 montée sur le véhicule est égale à ou plus faible que la tension V0 de la source de puissance de référence 10, la porte NON-ET 13 produit un signal qui prend alternativement l'un des états haut et bas à des intervalles de temps correspondant à la période du signal rectangulaire à la sortie de la borne T14 du circuit intégré 81. Comme le courant s'écoule du pâle positif de la batterie 1 montée sur le véhicule à la diode photo- émettrice 142 du circuit d'indication d'urgence 14. à travers la résistance 141 uniquement lorsque le signal à la sortie de la porte NON- ET 13 prend un niveau logique bas, la diode photo-émettrice 142 s'allume et s'éteint aux intervalles ci-dessus mentionnés de temps afin d'avertir le conducteur du véhicule que la charge résiduelle de la batterie 1 est faible. Les éclairs de la diode photo-émettrice 142 continuent jusqu'à ce que la durée établie dans le circuit intégré 81 se soit écoulée et que la sortie du signal rectangulaire à la borne T14 s'arrête. Si le signal délivré par la bascule 11 à la seconde borne d'entrée 132-de la porte NON-ET 13 est un signal logique au niveau bas, c'est-à-dire si la-tension V aux bornes de la batterie 1 est plus importante que la tension V0 de la source de puissance de référence 10, la porte NON-ET 13 produit un signal.qui prend constamment un niveau logique haut, donc la diode photo-émettrice 142 ne s'allume pas. Ainsi, dans ce mode de réalisation, la tension aux bornes de la batterie 1 est mesurée à l'état o le temps prédéterminé s'est écoulé depuis l'arrêt du moteur et o l'effet de l'action chimique de la batterie 1 peut être ignoré, et une alarme est émise pour le conducteur si la valeur mesurée est plus faible que la valeur de référence, ce qui signifie que la charge résiduelle de la batterie 1 est faible. Dans le mode de réalisation ci-dessus décrit, le circuit 14 d'indication d'urgence envoie une alarme au conducteur en provoquant des éclairs de la diode photo- émettrice 142. Cependant, l'alarme peut s'effectuer par l'éclairement de la diode photo-émettrice 142 pendant un temps prédéterminé, elle peut également s'effectuer par un son d'alarme. Par ailleurs, dans le mode de réalisation ci- dessus mentionné, la durée pendant laquelle la diode photo-émettrice 142 est mise en circuit et hors circuit est contrôlée par le circuit intégré 81. Cependant, des moyens pour mesurer le temps pendant lequel l'alarme doit être émise peuvent être incorporés dans le circuit d'indication d'urgence 14. Dans ce mode de réalisation, comme la mesure de la tension aux bornes de la batterie 1 montée sur le véhicule est entreprise dans un état o l'effet de la charge ou de la décharge de la batterie 1 ou l'effet de l'action chimique de la batterie 1 peuvent être ignorés, la puissance est directement fournie à l'appareil de diagnostic, par la batterie I montée sur le véhicule. Un diagnostic plus précis de la charge résiduelle de la batterie 1 est par conséquent possible si la consommation de courant de l'appareil de diagnostic est réduite par la construction de cet appareil avec un circuit intégré métal-oxyde semiconducteur complémentaire. R E V EN D I C A T I 0 N S 1.- Appareil pour diagnostiquer la charge rési- duelle d'une batterie à utiliser avec un moteur, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen de comparaison (9) pour comparer la tension aux bornes d'une batterie avec une tension de référence; un moyen (4) de détection d'arrêt pour détecter que le fonctionnement d'un moteur s'est arrêté; un moyen temporisateur (8) pour déterminer qu'un temps prédéterminé s'est écoulé depuis que ledit moyen de détection d'arrêt a détecté que le fonctionnement du moteur s'était arrêté; et un moyen de détermination (11) pour déterminer la charge résiduelle de la batterie à partir du résultat de la comparaison produite par le moyen de comparaison quand le moyen temporisateur a déterminé que le temps pré- déterminé s'était écoulé. 2.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le temps prédéterminé déterminé par le moyen temporisateur (8) est un temps requis pour que la batterie devienne stable de manière que l'on puisse ignorer l'effet de son action chimique. 3.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus un interrupteur de contact (3) connecté à la batterie, ledit interrupteur étant utilisé pour démarrer et arrêter le fonctionnement du moteur, ledit moyen de détection d'arrêt détectant que ledit moteur s'est arrêté sur la base de l'état dudit interrupteur. 4.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen temporisateur est un circuit intégré (81). 5.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de comparaison (9) est un comparateur. 6.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de détermination (11) est une bascule du type D. 7.- Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend de plus: un moyen de maintien ( il) pour maintenir le résultat de la détermination dudit moyen de détermination; un moyen (5) de détection de redémarrage pour détecter que ledit moteur a redémarré; et un moyen (142) émettant le résultat de la déter- mination pour émettre le résultat de la détermination, maintenu dans ledit moyen de maintien,quand ledit moyen de détection de redémarrage détecte que ledit moteur a redémarré. 8.- Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moyen (142) émettant le résultat de la détermination émet une alarme pour un opérateur du moteur quand le résultat de la détermination indique que ladite charge résiduelle de la batterie est faible. 9.- Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le moyen (142) émettant le résultat de la détermination clignote pour alarmer.