Brevet FR2703515A1 — publié le 19941007

LIMITEUR DE DECHARGE ET RECHARGE NOTAMMENT POUR ACCUMULATEUR ELECTRIQUE 1 La présente invention concerne un dispositif permet- tant, dans le cas d'un accumulateur électrique ou batterie d'accumulateurs: 1.1 D'arrêter la décharge, en bloquant une des fonc- tions de l'engin sur lequel la batterie est installée dès que, compte tenu: a) De la valeur moyenne des courants de pointe b) De la tension de fonctionnement minimum admissible La quantité maximum de courant (Ah) émise par l'accumulateur ou la batterie -est atteinte; et en dessous de laquelle, il faut craindre une dégradation des récepteurs du circuit, et le vieillissement accéléré de l'accumulateur - ou de la batterie - 1.2 D'arrêter le dispositif de recharge de l'accumu- lateur ou batterie lorsque celui-ci est suf- fisamment rechargé pour de nouvelles conditions optimales d'autonomie. -2- 2 A noter que ce dispositif, comme il est expliqué en ( 1.1) et ( 1 2) est une façon différente de contrôler la décharge et la recharge d'un accumulateur ou batterie voir demande de brevet N 92 05206 du 24 04 1992, plus simple dans son principe; le résultat est similaire. 3 Actuellement, les dispositifs de contrôle de décharge d'un accumulateur ou d'une batterie sauf celui pour lequel la demande de brevet référencée ci-dessus a été déposée: 3.1 Limitent la décharge, en ne prenant en compte que la tension minimum de fonctionnement, quel que soit l'état de vieillissement de la batterie. 3.2 Ne bloquent pas le chargeur lorsque la quantité de courant (Ah) réinjectée dans l'accumulateur - ou la batterie est atteinte et ce,en fonction 3.2 1 Des Ah dépensés lors de la précéden- te décharge 3.2 2 Du coefficient de recharge dont la valeur est variable suivant le type d'accumulateur ou batterie à recharger. -3- 4 EXEMPLES DE CONTROLE DE LA DECHARGE. 4.1 Généralités. Il faut initialiser l'appareil en lui transmet- tant les données de base suivantes: 4 1 1 Tension minimum en fin de décharge, en volts; valeur qui varie suivant la vi- tesse de la décharge 4.1 2 La capacité maximum (Ah) de décharge qui dépendra a) Du régime moyen de la décharge b) De la température de l'électrolyte de l'accumulateur ou du lieu s'il s'agit d'une batterie étanche. Mais qui, par principe ne devra pas être, dans le cas d'une batterie de traction, supérieure à 80 % de la capacité nominale C 5 de l'accumulateur ou de la batterie- 4.1 3 Calcul du régime moyen C'est la valeur moyenne des courants de pointe en décharge divisée par la capa- cité nominale C 5 de l'accumulateur ou batterie - Par exemple: a) moyenne des courants de pointe moteur hydraulique 200 A moteur de direction assistée 50 A moteur de translation 140 A Total 390 A -4Moyenne = 130 A a) Capacité nominale C 5 = 450 Ah b) Régime moyen _ = 0,28 450 Ah 4. 2 Cas o le régime de décharge est faible (voir figure 1, planche 1/3) Ligne de tension minimum = 1,70 V par accumu- lateur Ligne des Ah maximum en décharge = 80 % de la ca- pacité nominale C 5 de l'accumulateur C 5 = 500 Ah Moyenne des courants de pointe = l OA A Régime de référence = 0,2 500 Ah La droite du régime de référence coupe la ligne des Ah maximum de décharge (point A) avant la li- gne de tension minimum (point B) La décharge devra donc s'arrêter à 80 % de la ca- pacité C 5 de l'accumulateur, soit 500 Ah x 0,8 = 400 Ah Il faut noter que si la limite de la décharge (Ah) se situait à la hauteur de l'intersection de la droite du régime de référence, avec la li- gne de la tension minimum (point B), la décharge atteindrait 91 % de la capacité nominale C 5 de l'accumulateur (point C) Dans ce cas la décharge serait trop profonde. 4 3 Cas o le régime de décharge est important (Voir figure 2 Planche 2/3) - Ligne de tension minimum = 1,75 V par accumula- teur Moyenne des courants de pointe = 130 A Capacité nominale C 5 de l'accumulateur ou de la batterie = 450 Ah A Régime de référence = = 0,28 450 Ah La droite du régime de référence coupe la ligne de tension minimum au point (A) A partir de ce point, la ligne des Ah maximum de décharge est tracée (Ligne A-B) La capacité maximum de décharge s'arrêtera pour 73 % de la capacité nominale C 5 de l'accumulateur (Point B); soit en valeur = 450 Ah x 0,73 = 328 Ah CONTROLE DE LA RECHARGE 5.1 Rappel Le limiteur de décharge et recharge a été initialisé pour arrêter la décharge En bloquant l'une des fonctions de l'engin sur lequel la batterie est installée - Lorsque la capacité maximum d'utilisation est atteinte. Durant la décharge, le compteur ampèreheuremètre du limiteur cumule les Ah dépensés; les mémorise et les compare aux Ah initialisés L'arrêt de la décharge interviendra avec l'égalité. Ah maxi initialisés = Ah dépensés. 6 - 5.2 Pour qu'un accumulateur donne toute sa capacité le plus longtemps posssible, la recharge doit être arrêtée par l'égalité: Ah de réinjectés = Ah dépensés x coeff de recharge 5 3 Le coefficient de recharge, de valeur supérieure à l'unité tient compte: Du rendement de la recharge Du type de batterie à recharger (tradition- nelle, à faible entretien ou étanche) 5 4 La batterie ne pourra être utilisée tant qu'elle n'aura pas subit une recharge Totale ou par- tielle permettant d'effacer de la mémoire, la limite maximum des Ah dépensés. 5.5 Pratiquement, lorsque la batterie est branchée au chargeur, si la batterie est déchargée jusqu'à la limite maximum, ou partiellement, celui-ci se met en route automatiquement. Pour ce qui concerne la gestion de l'arrêt du chargeur deux possibilités: 5 5 1 Le limiteur arrête la recharge lorsque l'égalité: Ah réinjectés = Ah dépensés x coeff de recharge et décompte les Ah dépensés cumulés de la précédente décharge jusqu'à remettre son compteur Ampèreheuremètre à zéro -7- 5.5 2 Le limiteur calcule les Ah à réinjecter et envoie l'information au chargeur qui assurera lui-même son arrêt automatique. 5.6 En cas d'auto décharge de la batterie quelle qu'en soit la raison la batterie retrouvera son top niveau de charge, par la mise en route d'un programme de charge de compensation émis par le limiteur. 8 - 1 La description de la figure 3 planche 3/3 est donnée ci-dessous: Repères Désignation i Prise de tension CC batterie = tension d'alimentation 2 Shunt pour mesure du courant 3 Tension de sauvegarde 4 Convertisseur analogique numérique Micro processeur 6 Mémoire __ 7 Afficheur initialisation du limiteur 8 Sortie des informations vers l'engin de manu-tension ou le chargeur - 2 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT 2.1 La première opération consiste à initialiser la mémoire comme suit: La quantité de courant (Ah) maximum de décharge Le coefficient de recharge 2.2 Le convertisseur reçoit les informations, les transmet au micro-processeur 2.3 Par comparaison avec les limites mémorisées lors de l'initialisation, deux états sont possibles 2.3 1 La limite de la quantité de courant (Ah) n'est pas encore atteinte, la décharge continue. 9 - 2.3 2 La limite va être atteinte, une indication lumineuse apparaît pour signaler l'état de décharge à l'utilisateur. 2.3 3 La limite de la quantité de courant (Ah) est atteinte, la décharge s'arrête. 2.4 Lors du branchement de la batterie au chargeur, ce dernier se met en route automatiquement. 2.5 Pour ce qui concerne l'arrêt du chargeur pour une recharge complète, il s'effectue lorsque: Ah réinjectés = Ah dépensés x coeff de recharge commandé directement par le limiteur, ou par le chargeur qui a reçu l'information du limiteur. 2.6 Après recharge totale ou partielle une nouvelle décharge est possible si le verrouillage enregistré par le limiteur est effacé. 2.7 Dès qu'un courant de recharge apparaît au niveau de la batterie, le compteur ampère-heure-mètre du limiteur décompte les Ah dépensés lors de la, ou des précédentes décharges. - Selon figure 4 planche 3/3 l'invention concerne un dispositif permettant: D'arrêter la décharge d'un accumulateur électri- que ou batterie lorsque la limite de la quan- tité de courant (Ah) maximum est atteinte, en bloquant l'une des fonctions de l'engin sur lequel la batterie est installée. D'arrêter la recharge de l'accumulateur ou batterie lorsqu'il est rechargé. Caractérisé en ce que le dispositif ( 1) est installé sur la batterie Lorsque la prise ( 2) est branchée à celle repérée ( 3), le dispositif ( 1) stoppe la décharge dès que la limite de la quantité de courant maxi est atteinte Après la décharge, si la prise ( 2) est branchée à la prise ( 4) le limiteur permet la mise en marche automatique du chargeur et son arrêt. il - REVENDICATION Dispositif de contrôle de décharge et charge d'un accumulateur ou batterie d'accumulateur permettant: D'arrêter la décharge lorsque la quantité limite maximum de courant (Ah) est atteinte, en blo- quant l'une des fonctions de l'engin sur lequel la batterie est installée. D'arrêter la recharge par l'arrêt du chargeur, lorsque la batterie est rechargée, caractérisée en ce que, le dispositif ( 1) est installé sur la batterie Lorsque la prise ( 2) est branchée à celle repérée ( 3), le dispositif ( 1) stoppe la décharge dès que la limite citée est atteinte Après la décharge, si la prise ( 2) est branchée à la prise ( 4) le limiteur pilote la mise en route et l'arrêt automatique du chargeur (figure 4 planche 3/3)