Brevet FR2720561A1 — publié le 19951201

DISPOSITIF DE LIMITATION DE DECHARGE DE BATTERIES D'ACCUMULATEURS ELECTRIQUES NOTAMMENT DE TRACTION DE VEHICULE ELECTRIQUE La présente invention a trait à un dispositif de limitation de décharge de batteries électriques et plus particulièrement, bien que non exclusivement, de batteries d'accumulateurs, notamment au plomb, utilisées sur les véhicules électriques pour leur propulsion. Au cours de son utilisation, une telle batterie d'accumulateurs se décharge et la force électromotrice disponible à ses bornes, décroît et risque, lorsque l'on approche de la limite de la capacité de restitution de la batterie, ou si l'on sollicite trop cette dernière en lui faisant débiter un courant trop intense, de descendre en dessous d'un certain niveau, appelé limite de décharge profonde, entraînant une détérioration des éléments de l'accumulateur. Cette détérioration provoque l'inversion de polarité d'un ou plusieurs éléments et est irréversible lors de la prochaine charge. La présente invention a précisément pour but de proposer un dispositif visant à préserver les batteries d'accumulateurs d'une décharge au-delà de ladite limite de décharge profonde, et tout particulièrement les batteries de traction équipant les véhicules électriques. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de limitation de décharge d'une batterie d'accumulateurs électriques, reliée à une charge par l'intermédiaire d'un moyen de commande de variation de l'intensité du courant délivré à ladite charge, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un premier circuit de détection de l'atteinte par la tension aux bornes de la batterie d'un premier seuil de chute pré-déterminé, engendrant un premier signal réduisant l'intensité dudit courant délivré à une valeur prédéterminée, jusqu'à la remontée de la tension à un premier seuil de remontée pré-déterminé et un second circuit de détection de l'atteinte par la tension de la batterie d'un second seuil de chute pré-déterminé intermédiaire entre ledit premier seuil de chute et le seuil limite de décharge profonde , engendrant un second signal arrêtant ou réduisant fortement la fourniture du courant jusqu'à la remontée de la tension à un second seuil de remontée, pré-déterminé. Dans son application plus particulière à la limitation de décharge de batteries d'accumulateurs, notamment au plomb, utilisées pour la traction de véhicules électriques, le dispositif de l'invention est agencé pour commander le variateur de vitesse interposé entre la batterie et le moteur et modifie le comportement du conducteur en intervenant sur ledit variateur de vitesse pour, lors de l'atteinte dudit premier seuil de chute de tension, réduire autoritairement l'intensité du courant envoyé au moteur, en sorte que le véhicule perd de sa puissance, sans pour autant continuer à être propulsé par le moteur. Le conducteur se rend ainsi compte qu'il a trop sollicité la batterie et "lève le pied". La limitation autoritaire de l'intensité du courant débité par la batterie provoque la remontée de la tension aux bornes qui peut ainsi remonter au-dessus dudit premier seuil de remontée au-delà duquel le dispositif de limitation "s'efface" et redonne au conducteur sa pleine capacité d'action sur l'accélérateur. On revient de la sorte à la conduite normale du véhicule. Si la sollicitation de la batterie est trop forte, entraînant la chute de la tension de la batterie au niveau dudit second seuil de chute, le dispositif intervient plus énergiquement en arrêtant ou réduisant fortement le courant envoyé au moteur, ce qui provoque la remontée très rapide de la tension audit second seuil de remontée, de préférence inférieur au premier seuil de remontée. Pendant ce temps, qui est relativement: court, le véhicule ne s'arrête pas, ni ne ralentit, brutalement, car il poursuit sur sa lancée, la situation de conduite normale revenant dès que le second seuil de remontée de la tension aux bornes de la batterie est atteint. Le dispositif de l'invention préserve ainsi efficacement la batterie et accroît sa longévité, tout en assurant au conducteur du véhicule des conditions de sécurité de circulation satisfaisantes. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre de modes de réalisation du dispositif de l'invention, description donnée à titre d'exemple uniquement et en regard des dessins annexés sur lesquels - Figure 1 est un schéma général du dispositif de l'invention - Figure 2 illustre l'application du dispositif de la figure 1 à un véhicule à traction électrique ; - Figure 3 est un schéma électrique d'un mode de réalisation d'un dispositif selon la figure 2, et - Figure 4 est un diagramme illustrant le principe de fonctionnement du dispositif de l'invention. Sur la figure 1 on a représenté le schéma général d'un dispositif selon l'invention destiné à préserver une batterie 1 d'accumulateurs électriques alimentant une charge 2 via un dispositif 3 de commande de variation d'intensité. En fonctionnement normal, l'intensité du courant envoyé par la batterie 1 à la charge 2 est commandée ou régulée par le variateur 3 sous la commande d'un ordre extérieur quelconque 4. Le dispositif de l'invention comprend un limiteur de décharge 5 connecté aux bornes de la batterie 1 et un dispositif 6 de commande du variateur 3 en superposé à la commande extérieure 4. La figure 2 illustre l'application du principe de la figure 1 au contrôle de la décharge d'une batterie, par exemple d'accumulateurs au plomb 1, alimentant un moteur électrique 2 d'un véhicule à traction électrique via un variateur de vitesse 7 commandé en régime de fonctionnement normal du véhicule par le conducteur par l'intermédiaire d'une pédale d'accélérateur 8 analogue à celle d'un véhicule à moteur thermique. Aux bornes de la batterie 1 est connecté, conformément à l'invention, un limiteur de décharge à seuils 5 agissant sur le variateur de vitesse 7 via le dispositif 6 de commande du variateur. Le circuit électrique représenté schématiquement sur la figure 3 illustre un mode de réalisation du limiteur de décharge 5. Ce circuit comprend un premier comparateur à seuil 10 et un second comparateur à seuil 11, montés en parallèle et reliés par l'une de leurs entrées à la batterie 1 via un circuit 12 de conditionnement du signal. Les secondes entrées des premier et second comparateurs 10 et 11 sont reliées à un dipositif réglable de tension de référence, respectivement 13 et 14, fournissant les seuils de chute et de remontée aux comparateurs 10 et 11. Chaque comparateur 10, 11 est relié par sa sortie à un relais, respectivement 15 et 16. Les relais 15 et 16 commandent l'envoi au dispositif 6 de commande du variateur 7 deux types de signaux comme l'on va maintenant l'expliquer en se référant à la figure 4 qui est un diagramme de la capacité en ampères heures de la batterie en fonction de la tension en volts. Si au cours de la conduite d'un véhicule électrique équipé du dispositif de l'invention (figures 2 et 3) la tension T de la batterie 1 vient à chuter à un premier seuil de chute, dénommé V1, pré-déterminé et réglable, par l'intermédiaire du circuit de référence 13 du comparateur 10, ce comparateur 10 détecte l'atteinte de ce seuil V1 et va générer, via le relais 15 et le circuit de commande 6, un premier signal R envoyé au variateur 7 et se superposant à la commande émanant de l'accélérateur 8 pour réduire l'intensité du courant envoyé par le variateur 7 au moteur 2 à une valeur prédéterminée, réglable. Cette réduction entraîne immédiatement la remontée rapide de la tension T aux bornes de la batterie 1. Lorsque la tension en remontant atteint (figure 4) un premier seuil de remontée, dénommé V2, ce seuil étant réglable et affiché par le circuit 13, le comparateur 10 détecte l'atteinte du seuil V2 et supprime l'ordre prioritaire R de réduction d'intensité en sorte que l'accélérateur 8 redevient pleinement opérationnel alors que la tension aux bornes de la batterie est normalement remontée bien au-dessus du seuil V2. Le conducteur est pendant ce temps averti de la mise en service du limiteur de décharge, car il ressent la perte de puissance du véhicule qui ralentit. La mise en service du limiteur peut être avantageusement signalée par un signal d'avertissement lumineux et/ou sonore. Le conducteur est ainsi invité à "lever le pied", ce qui aide à la remontée rapide de la tension aux bornes de la batterie bien au-dessus du seuil V2. Après retour à l'état normal de conduite (tension revenue au-dessus de V2), le conducteur retrouve sa pleine capacité d'action sur le variateur 7. Si la tension T' de la batterie vient à chuter endessous d'un second seuil de chute, dénommé V3, intermédiaire entre le premier seuil de chute V1 et le seuil limite de décharge profonde VL, ce seuil V3 étant réglable et affiché par le circuit 14, le second comparateur 11 agit sur la commande 6, via le relais 16. La commande 6 adresse au variateur 7 le signal A d'arrêt de l'envoi de courant au moteur 2. Cet arrêt entraîne une remontée encore plus rapide de la tension T' aux bornes de la batterie 1. Lorsque la tension en remontant atteint un second seuil de remontée, dénommé V4, réglable et fixé par exemple légèrement en dessous du premier seuil de remontée V2, le comparateur 11 commande la suppression de l'ordre A. Le conducteur retrouve sa pleine capacité d'action sur le variateur 7, alors que la tension aux bornes de la batterie est normalement remontée bien audessus du seuil V4. L'arrêt de l'envoi de courant au moteur 2 ne se traduit pas par un arrêt ni même un ralentissement brutal du véhicule qui continue sur sa lancée et la remontée de la tension audelà du seuil V4 étant très rapide, les conditions de circulation en sécurité sont sauvegardées et le conducteur n'est pas privé très longtemps de sa capacité d'action. Dans une telle situtation, le conducteur ressent l'intervention du limiteur et aide à la remontée de la tension en "levant le pied" de l'accélérateur. Cette situation peut être bien entendu signalée par un signal d'avertissement lumineux et/ou sonore, éventuellement distinct du signal informant de la mise en service du circuit (10, 13) affecté au premier seuil de chute V1. Il est à noter que dans le cas où les conditions de sursollicitation de la batterie 1 (conducteur ne relachant pas l'accélérateur, ou pente trop forte par exemple) n'ont pas disparu lorsque la tension (T, T') est remontée de V1 à V2 ou de V3 à V4, le limiteur de décharge (5, 6) se réenclenche aussitôt en sorte que la courbe de tension va évoluer suivant un profil hâché entre les seuils V1 et V2 ou entre les seuils V3 et V4, simulant la "panne d'essence", comme illustré en tiretés sur la figure 4. Si le seuil V4 est fixé en dessous du seuil V2, durant tout le temps où la tension en remontant sera entre V4 et V2, le signal de réduction d'intensité R sera appliqué au variateur 7, en substitution au signal A, jusqu'à l'atteinte du seuil V2. Au lieu d'un arrêt total de fourniture de courant au moteur, on pourrait prévoir une réduction très forte bien entendu supérieure à celle provoquée par l'atteinte du seuil V1, afin d'atténuer les effets de perte de puissance. Le principe de limitation de décharge de l'invention s'applique d'une manière générale (figure 1) à tout dispositif d'alimentation, via un variateur d'intensité 3, d'une charge quelconque 2 par une batterie d'accumulateurs 1, quels que soient leurs types, le variateur d'intensité 3 étant supplanté, comme le variateur de vitesse 7, par le dispositif de l'invention (5, 6), dans les mêmes conditions lorsque surviennent de semblables chutes de tension aux bornes de la batterie. Enfin, l'invention n'est évidemment pas limitée aux modes de mise en oeuvre représentés et décrits ci-dessus, mais en couvre au contraire toutes les variantes notamment en ce qui concerne la nature et l'agencement des moyens de détection de seuils de tension et des moyens d'action sur le dispositif (3, 7) de contrôle de l'envoi de courant à la charge 2. REVENDICATIONS =+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+=+= 1. Dispositif de limitation de décharge d'une batterie d'accumulateurs électriques (1), reliée à une charge (2) par l'intermédiaire d'un moyen (3, 7) de commande de variation de l'intensité du courant délivré à ladite charge, caractérisé en ce qu'il est constitué d'un premier circuit (10, 13) de détection de l'atteinte par la tension aux bornes de la batterie (1) d'un premier seuil de chute pré-déterminé (V1), engendrant un premier signal (R) réduisant l'intensité dudit courant délivré à une valeur pré-déterminée, jusqu'à la remontée de la tension à un premier seuil de remontée prédéterminé (V2) et un second circuit (11, 14) de détection de l'atteinte par la tension de la batterie d'un second seuil de chute pré-déterminé (V3), intermédiaire entre ledit premier seuil de chute (V1) et le seuil limite de décharge profonde (VL), engendrant un second signal (A) arrêtant ou réduisant fortement la fourniture de courant jusqu'à la remontée de la tension à un second seuil de remontée pré-déterminé (V4). 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit second seuil de remontée (V4) est en deçà dudit premier seuil de remontée (V2). 3. Dispositif suivant la revendication 1 ou 2, plus particulièrement destiné à la limitation de la décharge d'une batterie d'accumulateurs notamment au plomb d'alimentation d'un moteur (2) de véhicule à traction électrique, caractérisé en ce que lesdits signaux de réduction (R) ou de suppression ou forte réduction (A) de l'intensité du courant delivré au moteur (2) sont envoyés sur le variateur de vitesse (7) du véhicule via un circuit (6) de commande dudit variateur approprié. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdits circuits de détection d'atteinte de seuils de tension sont des comparateurs à seuil (10, 11) associés à des circuits à seuils de référence réglables ou pré-déterminés (13, 14), lesdits circuits de détection délivrant lesdits signaux (R, A) via des relaisFappropriés (15, 16).