Brevet FR2695265A1 — publié le 19940304

La présente invention concerne de façon générale un dispositif de chargement de batterie et plus particulièrement, un dispositif de chargement de batterie permettant de charger une batterie alcaline5 scellée en vue de son utilisation dans des véhicules de transport sans conducteur. Dans les récentes années, les véhicules de transport sans conducteur sont devenus d'une utilisation populaire lors du nettoyage de pièces pour10 la fabrication de dispositifs semiconducteurs intégrés. Ces véhicules de transport sans conducteur sont alimentés par des batteries alcalines du type ouvert qui peuvent être rapidement chargées Récemment, un appareil de chargement automatique sans conducteur a été utilisé pour recharger ces batteries alcalines. La figure 2 représente un tel appareil de chargement de batterie Sur cette figure, un index de référence 1 indique un véhicule de transport sans conducteur; un index de référence 2 indique une batterie alcaline montée sur le véhicule; un index de référence 3 indique un couplage de réception connecté électriquement à la batterie alcaline 2; un index de référence 4 indique un contrôleur; un index de référence 5 indique un dispositif de communication de données électro optique connecté électriquement au contrôleur 4 pour une communication de données avec un environnement extérieur. Un index de référence 6 indique une station de rechargement Dans la station de rechargement 6, un index de référence 7 indique un coupleur d'alimentation qui est construit de manière à être mobile librement suivant la direction indiquée par la flèche A, lequel est connecté électriquement au coupleur de réception 3 du véhicule de transport sans conducteur 1 Un index de référence 8 indique un dispositif de communication de données électro optique de la station de rechargement 6 afin de communiquer avec le dispositif de communication de données électro optique 5 du véhicule de transport sans conducteur 1 (appelé plus brièvement véhicule 1 ci-après) Un index de référence 9 indique une source d'alimentation, celle-ci étant connectée électriquement au coupleur d'alimentation 7 et au dispositif de communication de données optiques Moyennant cette configuration de l'appareil, lorsque le véhicule 1 arrive au niveau de la station de chargement 6, le coupleur d'alimentation 7 se déplace en direction du véhicule 1, guidé en cela par les dispositifs de communication de données 5, 8, et il se connecte au coupleur de réception 3 Suite à cet évènement, le dispositif de chargement 9 commence à charger la batterie alcaline 2 Pendant la période de chargement, le contrôleur 4 surveille périodiquement la tension de sortie de la batterie 2 et les données qui indiquent la tension surveillée sont transmises au dispositif de chargement 9 via les dispositifs de communication de données 5, 8. La figure 3 est une représentation permettant d'expliquer le processus de chargement La ligne en traits pleins Ll représente la dépendance vis-à-vis du temps du courant de chargement appliqué sur la batterie 2 et la ligne en traits pleins L 2 indique les variations de la tension au niveau des bornes de la batterie 2 Comme cela est représenté sur la figure, le dispositif de chargement 9 réalise un chargement suivant un courant de charge constant Puis, après que la tension au niveau des bornes de la batterie 2 a atteint une tension spécifique Vl, le dispositif de chargement 9 réalise un chargement à une tension constante Lorsque le courant de charge atteint un certain courant A 2 (ou après un intervalle temporel fixé), l'opération de chargement est terminée. Cependant, dans certains cas, une surcharge de la batterie se produit lorsque la tension normale pour une pleine charge ne peut pas être obtenue pour une quelconque raison ou lorsque le dispositif de chargement fonctionne mal Pour cette raison, des batteries alcalines du type ouvert sont munies d'une soupape de sécurité de libération de pression pour évacuer les gaz internes à la batterie en excès (hydrogène et oxygène) provoqués par la surcharge. Cependant, lors d'opérations qui se déroulent dans des salles blanches, cette libération de gaz et de vapeurs alcalines peut provoquer un endomnmagement au niveau des produits (circuits intégrés et autres) et peut affecter défavorablement le rendement de fabrication Par conséquent, il est nécessaire que ces évènements de surcharge soient strictement contrôlés. La présente invention a été élaborée en considération de l'arrière-plan présenté ci-avant, et un objet de l'invention consiste à proposer un appareil de chargement de batterie qui, dans le cas d'une surcharge, empêche une augmentation de la pression interne de la batterie sans activer la soupape de libération de sécurité, pour ainsi empêcher la libération dans l'environnement extérieur des gaz contenus à l'intérieur de la batterie. Cet objet est atteint au moyen d'un appareil de chargement permettant de charger automatiquement une pluralité de batteries alcalines scellées qui constituent la puissance motrice d'un véhicule de transport sans conducteur, comprenant un capteur de pression disposé à l'intérieur d'au moins une batterie alcaline de la pluralité de batteries alcalines scellées pour surveiller la pression à l'intérieur de l'au -moins une batterie alcaline et pour générer un35 signal lorsque la pression intérieure dans l'au moins une batterie excède une pression de coupure qui est inférieure à une pression prédéterminée pour empêcher une montée en pression excessive à l'intérieur de la batterie; et un dispositif connecté électriquement au capteur de pression pour arrêter la charge de la batterie suite à la réception du signal en provenance du capteur de pression. Selon l'appareil de chargement de batterie, la pression à l'intérieur de la batterie est surveillée par le capteur de pression et un signal est généré lorsque la pression interne excède une pression de coupure qui est inférieure à la pression prédéterminée pour le fonctionnement de la soupape de sécurité Le dispositif d'arrêt déconnecte la source d'alimentation vis-à-vis de la batterie lorsque le signal est reçu depuis le capteur de pression Par conséquent, l'opération de chargement est arrêtée automatiquement avant que la pression interne n'atteigne une valeur permise prédéterminée Par conséquent, il permet d'empêcher une montée en pression excessive à l'intérieur de la batterie, ceci sans activer une soupape de libération de sécurité. La présente invention ainsi que ses avantages seront mieux compris à la lumière de la description détaillée qui suit que l'on lira en relation avec les figures annexées parmi lesquelles: la figure 1 est un mode de réalisation d'un appareil de chargement permettant de charger une batterie pour un véhicule de transport sans conducteur; la figure 2 est un schéma fonctionnel pour un type classique d'appareil de chargement de batterie permettant de charger une batterie pour un véhicule de transport sans conducteur; et la figure 3 représente des variations en fonction du temps du courant et de la tension de charge. Un mode de réalisation particulier est expliqué dans ce qui suit par report aux figures. 2695265- La figure 1 est un schéma fonctionnel permettant de présenter l'application d'un dispositif de circuit pour empêcher une surcharge d'une batterie alcaline pour un véhicule de transport sans conducteur Sur cette figure, un index de référence 10 indique une batterie alcaline scellée, laquelle est connectée électriquement au coupleur de réception 3 Dans ce mode de réalisation, il y a cinq batteries alcalines 10 qui sont connectées électriquement selon un agencement série La soupape de sécurité et de libération de pression il prévue sur chaque batterie 10 est un dispositif de sécurité pour empêcher une explosion et tout autre dommage au niveau de la batterie 10, laquelle explosion et lesquels dommages pourraient être provoqués par une accumulation des gaz résultant d'une surcharge, et lorsque cette soupape 1 l est ouverte, les gaz et les vapeurs alcalines internes accumulés sont évacués à l'extérieur Un capteur de pression 12 est prévu pour déterminer la pression interne de la batterie 10 Le capteur de pression 12 constitue une alternative à la soupape de libération de sécurité 11 et il peut éventuellement remplacer la soupape de sécurité il habituellement prévue pour la batterie 10. Dans ce mode de réalisation, un capteur de pression 12 est prévu pour une batterie 10 mais il est possible de prévoir un détecteur pour n'importe quelle batterie spécifique 10 ou pour un certain nombre de batteries 10. Le commutateur Swl prévu à l'intérieur du capteur de pression 12 est à l'état passant lorsqu'il est normalement fermé; lorsque la pression interne de la batterie excède une pression spécifique A, le commutateur Swl passe à l'état coupé du fait qu'il est ouvert Une bande d'extrémité de commutateur Swl est connectée électriquement à une bobine du relais Ryl et l'autre borne d'extrémité est reliée à la masse comme représenté en OV Le relais Ryl est connecté électromagnétiquement à un contact de relais Ryl' disposé entre la batterie 10 et le coupleur de réception 3 Pendant le fonctionnement normal de l'appareil de chargement, c'est-à-dire lorsque la pression interne est inférieure à la pression spécifique A, le contact de relais Ryl' est fermé dans le champ magnétique excité généré par la bobine du relais Ryl. Moyennant cette construction de l'appareil de chargement de batterie, si B est la pression prédéterminée à laquelle la soupape de sécurité il de la batterie 10 fonctionne (s'ouvre), la relation qui lie la pression spécifique A et la pression prédéterminée B est la suivante A Par ailleurs, il est connu qu'il existe un retard temporel entre la détection de la pression spécifique A par le capteur de pression 12 et la cessation des réactions électrochimiques à l'intérieur de la batterie 10 Par conséquent, même après que l'opération de chargement est arrêtée, la pression à l'intérieur de la batterie 10 continue à croître quelque peu, ce qui crée une pression excessive a au-delà de la pression spécifique A, la pression interne totale devenant égale à A + a. En d'autres termes, si la charge est commandée à la valeur de A pour satisfaire l'équation mentionnée ci-avant ( 1), il y a un danger qui consiste en ce que la pression interne de la batterie 10 monte jusqu'à une valeur de A + a, valeur qui peut excéder la pression prédéterminée B Si A + a > B, les gaz et les vapeurs alcalines sont évacués depuis la soupape de sécurité 11. Il est par conséquent nécessaire que le capteur de pression 12 puisse être commandé à la pression de coupure A' de manière à maintenir la relation suivante: A' moyennant les établissements des pressions définies ci- avant Si une surcharge se produit, il y a une augmentation de la pression interne de la batterie 10 et lorsque la pression interne excède la pression de coupure A', le commutateur Swl du capteur de pression 12 s'ouvre (état bloqué) La bobine du relais Ryl est désexcitée et le contact de relais Ryl' du relais Ryl s'ouvre (état bloqué) et la circulation du courant de charge jusqu'à la batterie 10 est coupée Après que le courant est coupé, même si la pression interne de la batterie 10 croît jusqu'à la valeur a, la relation mentionnée ci- avant qui est exprimée par l'équation ( 2) est maintenue et la soupape de sécurité il ne s'ouvre pas. Comme expliqué ci-avant, le chargement de la batterie 10 est arrêté (moyen d'arrêt de charge) lorsque la pression interne de la batterie atteint la pression de coupure A' Cette pression de coupure A' est choisie de telle sorte qu'après la fin des réactions électrochimiques suivant l'arrêt du chargement de la batterie 10, la pression interne de la batterie 10 soit encore inférieure à la pression prédéterminée B à laquelle la soupape il devient activée Par conséquent, la soupape 11 est empêchée de fonctionner. Dans le mode de réalisation présenté ci-avant, la pression spécifique A est détectée et le contact de relais Ryl' du relais Ryl est ouvert de manière à déconnecter la batterie 10 dans le véhicule 1 vis-à-vis du coupleur de réception 3 Il est également possible d'agencer l'appareil de chargement de telle sorte que l'appareil de chargement soit activé par l'intermédiaire d'un dispositif de communication de données, lequel peut inclure des dispositifs électro optiques pour convertir des données électriques en signaux électriques et vice versa La station de chargement inclut une source d'alimentation, un contrôleur, un dispositif de communication et un commutateur Swl pour couper l'alimentation arrivant sur la batterie Le véhicule de transport sans conducteur est muni d'une batterie qui doit être chargée, d'un dispositif de communication permettant de communiquer avec le dispositif de communication de données disposé dans la station de chargement et d'un capteur de10 pression Le capteur de pression génère un signal de coupure lorsqu'une pression prédéterminée A' est dépassée dans la batterie Le signal de coupure est transmis depuis le véhicule de transport sans conducteur jusqu'à la station de chargement par15 l'intermédiaire des dispositifs de communication électro optiques 5, 8 en tant que signal d'arrêt Lors de la réception du signal d'arrêt, le contrôleur déconnecte la source d'alimentation vis-à-vis de la batterie en ouvrant le commutateur Swl. REVENDICATIONS 1 Appareil de chargement permettant de charger automatiquement une batterie alcaline ( 10) qui produit une puissance motrice pour un véhicule de transport sans conducteur ( 1), ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: un capteur de pression ( 12) associé à l'intérieur de ladite batterie alcaline ( 10) pour surveiller la pression dans l'intérieur de ladite batterie alcaline ( 10) et pour générer un signal lorsque la pression intérieure dans ladite batterie alcaline ( 10) excède une pression de coupure (A') qui est inférieure à une pression prédéterminée (B) pour empêcher une montée en pression excessive à l'intérieur de la batterie ( 10); et un moyen d'arrêt de charge pour arrêter la charge de ladite batterie alcaline ( 10) suite à la réception dudit signal en provenance dudit capteur de pression ( 12). 2 Appareil de chargement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit moyen d'arrêt de charge comprend: un commutateur (Swl) disposé entre une source de chargement et une batterie alcaline scellée ( 10); et un moyen de circuit pour déconnecter ledit commutateur (Swl) suite à la réception dudit signal en provenance dudit capteur de pression ( 12). 3 Appareil de chargement selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit appareil permet de charger une pluralité de batteries alcalines scellées ( 10) simultanément et ledit détecteur ( 12) surveille une pression interne d'au moins l'une de ladite pluralité de batteries alcalines scellées ( 10). 4 Appareil de chargement permettant de charger automatiquement une batterie alcaline scellée ( 10) qui produit une force motrice pour un véhicule de transport sans conducteur ( 1), ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif de station de chargement ( 6) comportant une source d'alimentation ( 9) pour charger ladite batterie alcaline scellée ( 10) au moyen d'une communication électrique avec ledit véhicule de transport sans conducteur ( 1); et un moyen de commande de chargement disposé dans ledit véhicule de transport sans conducteur ( 1) comprenant ladite batterie alcaline scellée ( 10) connectée à un capteur de pression ( 12), incluant un moyen de commutateur (Swl) pour déconnecter ladite source d'alimentation ( 9) de ladite batterie alcaline scellée ( 10) en réponse à un signal de pression de coupure généré par ledit capteur de pression ( 12). Appareil de chargement permettant de charger automatiquement une batterie alcaline scellée ( 10) qui produit une puissance motrice pour un véhicule de transport sans conducteur ( 1), ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: un dispositif de station de chargement ( 6) comportant une source de puissance ( 9) pour charger ladite batterie alcaline scellée ( 10), un contrôleur ( 4) pour commander le chargement de ladite batterie ( 10), un moyen de communication de données ( 8), incluant des dispositifs électro optiques, pour communiquer des données avec ledit véhicule de transport sans conducteur ( 1) et un moyen de commutation (Swl) pour déconnecter ladite source d'alimentation ( 9) de ladite batterie alcaline scellée ( 10) lors de la réception d'un signal d'arrêt par l'intermédiaire dudit moyen de communication de données ( 5); et un moyen de communication ( 5) incluant des dispositifs électro optiques, disposé dans ledit véhicule de transport sans conducteur ( 1) pour communiquer des données avec ledit moyen de communication de données ( 8) disposé dans ledit dispositif de station de chargement ( 6), dans lequel ledit moyen de communication ( 5) surveille une pression interne de ladite batterie alcaline scellée ( 10) par l'intermédiaire d'un capteur de pression ( 12), génère ledit signal d'arrêt et transmet ledit signal d'arrêt5 audit moyen de commutation (Swl) pour déconnecter ladite source d'alimentation ( 9) de ladite batterie alcaline scellée ( 10) disposée dans ledit dispositif de station de chargement ( 6).