Brevet FR2722336A1 — publié le 19960112

La présente invention concerne un procédé pour maintenir la charge d'un accumulateur ainsi qu'un procédé pour surveiller sa capacité résiduelle, son état de charge et son vieillissement. Les accumulateurs, notamment ceux utilisés dans les alimentations sans coupure, sont maintenus à l'état chargé durant toute leur durée d'utilisation. Ils demeurent donc en état de surcharge quasi-permanente. La présente invention vise à fournir un procédé qui permet de maintenir la charge d'un accumulateur tout en ménageant cet accumulateur de manière à lui conférer une durée de vie plus importante. La présente invention a pour objet un procédé pour maintenir la charge d'un accumulateur à un niveau minimal prédéterminé, qui est caractérisé par le fait qu'il consiste à soumettre l'accumulateur à une succession de périodes alternées de charge et de repos, le passage d'une période de charge à une période de repos étant déclenché par le franchissement, par un paramètre lié à l'accumulateur, d'une première grandeur limite prédéterminée et le passage d'une période de repos à une période de charge étant déclenché par le franchissement, par le même paramètre lié à l'accumulateur, d'une seconde grandeur limite prédéterminée. Dans un premier mode de mise en oeuvre de ce procédé, on choisit comme paramètre lié à l'accumulateur la durée de chaque période de charge et de repos de l'accumulateur. On fixe à cet effet comme première grandeur limite une durée maximale prédéterminée de charge et comme seconde grandeur limite prédéterminée une durée maximale de repos. Le choix de la durée maximale de chaque période de charge et de repos est déterminé en fonction notamment du type d'accumulateur à charger, de la puissance de la source électrique effectuant la charge et de la durée minimale pendant laquelle on désire que l'accumulateur fournisse de l'énergie. Dans ce cas, la charge de l'accumulateur s'effectue avantageusement à tension constante ou à courant constant ou à puissance constante ou à tout autre mode combinant ces derniers. Pour déterminer le mode de charge, on tient compte de la plage préférentielle de fonctionnement de l'accumulateur. Dans un second mode de mise en oeuvre du procédé de l'invention, on choisit comme paramètre lié à l'accumulateur la tension présente aux bornes de ce dernier lors de la charge et lors du repos. On fixe à cet effet comme première grandeur limite prédéterminée une valeur limite haute de la tension et comme seconde grandeur limite prédéterminée une valeur limite basse de ladite tension. Selon ce mode de mise en oeuvre, on effectue la charge avantageusement à courant constant ou à puissance constante ou tout autre mode combinant ces derniers et l'on mesure en permanence la tension présente aux bornes de l'accumulateur. En période de charge, lorsque cette tension atteint la valeur limite haute, on passe en période de repos tout en continuant de mesurer la tension aux bornes de l'accumulateur. Au cours de la période de repos, quand la tension mesurée atteint la valeur limite basse, on passe à nouveau en période de charge de 1 ' accumulateur. Dans ce mode de réalisation, on observe que la durée des périodes de repos évolue, au cours de la vie de l'accumulateur, corrélativement à l'état de charge de ce dernier. En d'autres termes, plus la période de repos entre deux périodes de charge est courte, plus la durée pendant laquelle l'accumulateur est susceptible de fournir un courant électrique diminue. I1 existe donc une corrélation entre la durée des périodes de repos et le'vieillissement de l'accumulateur. La présente invention a également pour objet un procédé pour surveiller l'état de charge d'un accumulateur, qui est caractérisé par le fait qu'il consiste à maintenir la charge de l'accumulateur par mise en oeuvre du procédé de maintien de charge décrit ci-dessus en choisissant comme paramètre lié à l'accumulateur la tension présente aux bornes de ce dernier, et à comparer la durée de chaque période de repos à une valeur de durée limite prédéterminée, l'accumulateur étant considéré comme hors d'usage lorsque la durée d'une période de repos devient inférieure a ladite valeur de durée limite prédéterminée. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant plusieurs modes de mise en oeuvre donnés à titre d'exemples non limitatifs en référence au dessin annexé dans lequel - la figure 1 est un diagramme représentant la variation de la tension aux bornes d'un accumulateur dont la charge est maintenue par mise en oeuvre du procédé de maintien de charge de l'invention, - la figure 2 est un diagramme analogue à celui de la figure l, illustrant un second mode de mise en oeuvre du procédé de maintien de charge de l'invention, - la figure 3 est un diagramme représentant l'évolution du pourcentage de capacité défini comme étant le rapport de la capacité mesurée sur la capacité nominale de l'accumulateur au cours de la vie de cet accumulateur, soumis à quatre essais différents au cours desquels la charge est maintenue par mise en oeuvre du procédé de maintien de charge de l invention, - la figure 4 est un diagramme représentant la durée des périodes de repos et le pourcentage de capacité d'un accumulateur soumis au procédé de maintien de charge illustré à la figure 2, - la figure 5 est une vue analogue à la figure 4 pour un autre accumulateur. Sur la figure 1, on a représenté l'évolution au cours du temps de la tension aux bornes d'un accumulateur dont la charge est maintenue par mise en oeuvre du procédé de maintien de charge de l'invention. Les paramètres retenus pour déterminer le moment où l'on doit passer d'une période de repos à une période de charge, et inversement, sont les durées des périodes de repos et de charge. Dans l'exemple illustré, on a fixé à l'avance la durée de la période de repos t R et la durée de la période de charge tc. Dans le cas présent, t R et tç sont égales. On observe, sur cette figure 1, que durant la succession de phases alternées de repos et de charge, la tension aux bornes de l'accumulateur demeure dans un intervalle donné. La figure 2 illustre un autre mode de mise en oeuvre du procédé de maintien de charge de l'invention. Dans ce cas, le paramètre retenu pour déterminer le changement de période est la tension aux bornes de l'accumulateur. A cet effet, on fixe à l'avance une valeur de tension limite basse U1 et une valeur de tension limite haute U2. On passe alors d'une période de repos à une période de charge lorsque la tension U aux bornes de l'accumulateur, qui est une fonction décroissante du temps, atteint la valeur basse U1. L'accumulateur est alors mis en charge jusqu'a ce que la tension U à ses bornes, qui est dans ce cas une fonction croissante du temps, atteigne la valeur haute U2. A ce moment, l'accumulateur passe à nouveau en période de repos. Dans ce mode de mise en oeuvre, la durée des périodes de repos t R et de charge t0 varie tout au long de la vie de l'accumulateur. I1 faut noter que l'échelle des temps de la figure 2 est environ 10 fois plus grande que celle de la figure 1, ce qui explique que la courbe de tension fait apparaitre des pics aux périodes de charge alors que l'évolution de la tension lors de cette période est similaire à celle représentée sur la figure 1. L'ordre de grandeur de t R est d'une dizaine de minutes tandis que l'ordre de grandeur de t est de quelques secondes. C Sur le diagramme de la figure 3, on a reporté, pour quatre essais définis ci-après, l'évolution, au cours de la vie de l'accumulateur, du pourcentage de capacité correspondant au ratio de la capacité mesurée sur la capacité nominale qui est définie dans des conditions de références spécifiques par le fabricant, la capacité étant une quantité d'électricité exprimée en ampères-heures qu'un accumulateur peut débiter. Ce pourcentage de capacité est caractéristique de la capacité de l'accumulateur à restituer l'énergie électrique qu'il a emmagasinée. Trois des quatre essais (20s/20s);24h/24h;lh/5h) ont été réalisés avec les durées choisies pour la période de repos et pour la période de charge résumées dans le tableau suivant tR tC R C Essai 1 20 secondes 20 secondes Essai 2 24 heures 24 heures Essai 3 5 heures 1 heure Le quatrième essai a été réalisé selon le mode illustré par la figure 2 de seuil de tension (UlSUSU2). La figure 3 fait apparaître clairement que, grâce au procédé selon l'invention, les accumulateurs dont la charge est maintenue par mise en oeuvre du procédé selon l'invention ont une durée de vie au moins égale à 6 ans, ce qui est environ 20 % de plus que ce que l'on constate sur les accumulateurs connus qui sont soumis à une surcharge permanente, notamment ceux utilisés dans les alimentations sans interruption. Le procédé de maintien de charge selon l'invention permet donc d'allonger la durée de vie des accumulateurs. De surcroit, on remarque que le mode de mise en oeuvre dans lequei le passage d'une période de repos à une période de charge, et inversement, s'effectue en fonction de l'évolution de la tension aux bornes de l'accumulateur, permet d'obtenir une durée de vie supérieure à 7 ans, soit plus de 40 % de ce que l'on constate sur les applications connues. En outre, ce mode de mise en oeuvre du procédé de maintien de charge permet de surveiller l'état de charge de l'accumulateur en mesurant la durée de chaque période de repos, ainsi qu'il va étre expliqué ci-après. La figure 4 est un diagramme représentant, d'une part, l'évolution de la durée de repos tR et, d'autre part, l'évolution du pourcentage de capacité d'un accumulateur au cours de sa vie. I1 est clairement visible sur cette figure 4 qu'il existe une corrélation entre la grandeur tiret le pourcentage de capacité. En d'autres termes, en surveillant la durée des périodes de repos tR, on peut contrôler le vieillissement de l'accumulateur et décider son remplacement lorsque la durée de la période de repos t R devient inférieure à une valeur limite donnée. La figure 5 est analogue à la figure 4 mais relate les résultats d'essais effectués sur un autre accumulateur du même type que précédemment. Les courbes décrites ci-dessus sont corrigées en fonction de la température. Au vu des figures 4 et 5 de la présente description, il apparait clairement que, conformément à l'invention, le contrôle de l'état de charge de la capacité résiduelle et du vieillissement de l'accumulateur peut être effectué en surveillant l'évolution des périodes de repos de cet accumulateur, lorsqu'il est soumis au procédé de maintien de charge illustré à la figure 2. I1 est bien entendu que les modes de mise en oeuvre qui viennent d'être décrits ne présentent aucun caractère limitatif et qu'ils pourront recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour maintenir la charge d'un accumulateur à un niveau minimal prédéterminé, caractérisé par le fait qu'il consiste à soumettre l'accumulateur à une succession de périodes alternées de charge et de repos, le passage d'une période de charge à une période de repos étant déclenché par le franchissement, par un paramètre (t,U) lié à l'accumulateur, d'une première grandeur limite (toc, U2) prédéterminée et le passage d'une période de repos à une période de charge étant déclenché par le franchissement, par le même paramètre (t,U) lié à l'accumulateur, d'une seconde grandeur limite (tR U1) prédéterminée. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on choisit comme paramètre lié à l'accumulateur la durée (t) de chaque période de charge et de repos de l'accumulateur et que l'on fixe comme première grandeur limite prédéterminée une durée maximale de charge (toc) et comme seconde grandeur limite prédéterminée une durée maximale de repos (tR) 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on choisit comme paramètre lié à l'accumulateur la tension (U) présente aux bornes de ce dernier lors de la charge et lors de la décharge et que l'on fixe comme première grandeur limite prédéterminée une valeur limite haute (U2) de la tension et comme seconde grandeur limite prédéterminée une valeur limite basse (U1) de ladite tension. 4 - Procédé pour surveiller l'état de charge, la capacité résiduelle et le vieillissement d'un accumulateur, caractérisé par le fait qu'il consiste à maintenir la charge de l'accumulateur par mise en oeuvre du procédé de maintien de charge selon la revendication 3, et à comparer la durée (t) de chaque période de repos à une valeur de durée limite prédéterminée, l'accumulateur étant considéré comme hors d'usage lorsque la durée (t) d'une période de repos devient inférieure à ladite valeur de durée limite prédéterminée. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'on corrige la durée de chaque période de repos en fonction de la température de fonctionnement de l'accumulateur avant de comparer cette durée à ladite valeur de durée limite prédéterminée.