Brevet FR2730358A1 — publié le 19960809

PROCEDE DE CHARGE RAPIDE POUR ACCUMULATEURS ETANCHES La présente invention concerne un procédé de charge rapide pour accumulateurs étanches au nickel-cadmium ou au nickel-hydrure métallique, à grande plage de température. On connaît déjà divers procédés de charge rapide, voire ultra-rapide pour des accumulateurs étanches de ce type. Les dispositifs qui ont été conçus pour mettre en oeuvre ces procédés comportent des circuits intégrés spécifiques incluant des processeurs destinés à les rendre "intelligents". On sait que les accumulateurs de ce type, notamment les accumulateurs au nickel-cadmium, peuvent présenter un effet mémoire s'ils ne sont pas complètement déchargés et rechargés selon les méthodes conventionnelles. Pour remédier à cet inconvénient, certains utilisateurs de ces accumulateurs procèdent à une décharge complète avant d'entreprendre une charge. Cette manière de procéder a deux défauts. Le premier est dû au fait que la décharge préalable constitue une perte de temps. Le second est dû au fait que les cycles de décharge complets imposés à l'accumulateur entraînent une diminution de la durée de vie de ce dernier. Un procédé de charge appelé "Reflex" décrit dans le SMPTE Journal d'avril 1977, volume 86 a été développé dans le but de pallier ces inconvénients, ce procédé étant mis en oeuvre par des circuits intégrés spécifiques commercialisés sous la dénomination Quicksave. Toutefois, ce procédé de charge ou des procédés similaires qui s'effectuent avec des courants de charge constants élevés, supérieurs à un régime de 0,2C (l'unité 1C étant le courant mesuré en ampères et correspondant à la capacité nominale en ampères/heure de l'accumulateur) ne sont pas admissibles aux basses températures, des températures limites inférieures entre + 100C et OOC étant fixées par les fabricants. Par ailleurs, la demande de brevet français publiée sous le N- 2 636 479 décrit un procédé de charge ultra-rapide à tension limitée, utilisant comme critère de fin de charge la variation du courant de charge. Selon cette publication, on utilise ce procédé pour des charges ultra-rapides avec une limitation de tension supérieure à 1 ,6 V/élément et des courants de charge de plusieurs C. Ce procédé n'est pas prévu pour opérer aux basses températures, ce qui constitue un handicap pour de nombreuses utilisations, notamment des utilisations professionnelles et militaires. La présente invention a pour but de pallier les inconvénients de l'art antérieur en offrant un procédé tel que défini en préambule, et caractérisé en ce que l'on effectue cette charge selon l'une ou l'autre de deux voies séparées, une première correspondant à une charge à courant contrôlé et la seconde correspondant à une charge à tension contrôlée, le choix de la voie s'effectuant automatiquement en fonction de la valeur de la tension de charge par rapport à une valeur seuil. De préférence, l'on effectue la charge à courant contrôlé selon ladite première voie si la tension de charge dans une première phase de charge est inférieure à ladite valeur seuil et l'on effectue la charge à tension contrôlée selon ladite seconde voie si la tension de charge dans la première phase de charge est supérieure à ladite valeur seuil. De façon avantageuse, ladite première phase de charge s'effectue à démarrage doux à courant moyen croissant, par exemple par l'utilisation d'un circuit augmentant l'angle de passage d'un courant pulsé constant. Lorsque l'angle de passage aura atteint son maximum, celui-ci se maintiendra jusqu'à la fin de cette première phase. Dans ce procédé, dans ladite première voie la détection de fin de charge s'effectue par exemple par la mesure de la dérivée de la tension dU/dt, par contrôle de la durée maximale de charge t1, par mesure de la température T ou de la pression interne de l'accumulateur, par la mesure de la dérivée dT/dt ou par tout autre moyen approprié utilisable pour détecter la fin de la charge. Dans ladite seconde voie, la détection de la fin de charge peut s'effectuer par mesure de la dérivée du courant dI/dt, par contrôle de la durée maximale de charge t2, par mesure de la température T ou de la pression interne de l'accumulateur. Après la détection de la fin de charge on peut procéder à une charge complémentaire à régime réduit. Cette charge à régime réduit s'effectue pendant une durée déterminée. Lors de la charge à régime réduit, ledit régime réduit est de l'ordre de 0,1C pendant 0,5 à 2 heures et lors du maintien en charge de l'accumulateur le régime réduit est compris entre 0,05 et 0,02C. La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un mode de réalisation préféré donné à titre d'exemple non limitatif et du dessin annexé dans lequel la figure unique représente une vue schématique des différentes étapes du procédé selon l'invention. En référence à la figure, le procédé de charge rapide tel que représenté schématiquement se compose en fait de deux systèmes de charge interdépendants qui sont commutés selon les caractéristiques et la température de l'accumulateur, et qui sont principalement illustrés par les deux voies A et B. Cette charge s'effectue à courant contrôlé. Le démarrage D, du type démarrage doux, s'effectue à courant moyen croissant par exemple par l'utilisation d'un circuit à démarrage doux augmentant l'angle de passage d'un courant pulsé constant de façon à fournir un courant moyen progressif au départ. Lorsque l'angle de passage aura atteint son maximum celui-ci se maintiendra jusqu'à la fin de cette première phase. La phase initiale 10 de la charge s'effectue donc à courant contrôlé. Dans cette phase on procède à une surveillance de la tension et on mesure la tension maximale Umaxi. Si cette tension maximale reste inférieure à un seuil fixé entre 1,4 et 1,8 V/élément on peut admettre que la température de l'accumulateur est telle que la charge pourra se poursuivre à courant constant à un régime de préférence situé entre 0,5 et 2 C.Dans le cas où U est inférieur à Umaxi, le procédé de charge s'effectue donc selon la voie A. La phase 11 représente cette charge forte à courant contrôlé. La détection 12 de la fin de charge forte s'effectue soit selon des algorithmes employés par des circuits intégrés appropriés couramment commercialisés (par exemple ICS1700 ou ICS1702, Benchmarq ou autres microcontrôleurs), soit par des algorithmes exécutés par des microcontrôleurs, soit par la limitation du temps de charge maximal tl, soit par la mesure de la température T, soit par la mesure de la pression ou par tout autre moyen approprié. On notera que, si au cours de la phase de charge forte 11 la tension atteint ou dépasse la valeur seuil Umaxl s le circuit de charge commute sur la voie B (flèche C). Après la détection de fin de charge 12 sur la voie A, on commute sur une charge complémentaire 13 à régime réduit, de préférence de l'ordre de 0,1 C pendant 0,5 à 2 heures qui permet d'assurer un remplissage complet de l'accumulateur. Par la suite, l'accumulateur peut être considéré comme prêt à l'emploi en 14 (flèche D). Il peut également être maintenu en charge permanente à un régime réduit 15, ce régime étant situé entre 0,05 et 0,02 C et ayant pour objectif le maintien en charge maximale par compensation des pertes naturelles de l'accumulateur. Si au démarrage D, ou dans la phase initiale de charge 10 à courant constant, l'accumulateur atteint le seuil de tension fixé Umaxi, on admet que la charge ne peut pas être poursuivie à courant constant, donc selon la voie A, et on met en oeuvre le second système de charge selon la voie B, qui correspond à une charge pour les basses températures. Ce second système de charge convient pour les basses températures et fonctionne à tension constante. Cette phase de charge à tension constante 16 limite la tension à une valeur Umax2 comprise sensiblement entre 1,4 et 1 , 6 V/élément. Pour contrôler cette charge, le circuit de charge procède à une surveillance du courant et de sa dérivee. La fin de charge 17 est détectée sur base des critères suivants: le passage de la dérivée du courant dI/dt d'une valeur négative à une valeur positive, ou le temps de charge maximal t2. Dans le cas de très basses températures, le courant peut diminuer de manière asymptotique et pourra être maintenu très longtemps. Après la fin de la charge à tension constante, il est également possible, comme le montre la flèche E, en trait interrompu, d'assurer un maintien en charge de l'accumulateur par charge permanente à courant constant. Le procédé de charge tel que décrit ci-dessus permet de couvrir une plage très étendue de températures en combinant deux méthodes de charge distinctes: l'une à courant constant, l'autre à tension constante, le passage dans l'une ou l'autre voie s'effectuant sur la base d'un contrôle de la tension au début de la mise en charge et pendant la première phase de charge. Ce procédé de charge est destiné à des applications professionnelles exigeant une très grande plage de température, ces températures allant par exemple de -40 C à +500C. La présente invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites ci-dessus, mais peut subir différentes modifications et se présenter sous diverses variantes évidentes pour un homme du métier. REVENDICATIONS 1. Procédé de charge rapide pour un accumulateur étanche au nickelcadmium ou au nickel-hydrure métallique, à grande plage de température, caractérisé en ce que l'on effectue cette charge selon l'une ou l'autre de deux voies séparées (A, B) une première (A) correspondant à une charge à courant contrôlé et la seconde (B) correspondant à une charge à tension contrôlée, le choix de la voie s'effectuant automatiquement en fonction de la valeur de la tension de charge par rapport à une valeur seuil (Umaxi). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue la charge à courant contrôlé selon ladite première voie (A) si la tension de charge dans une première phase de charge est inférieure à ladite valeur seuil (Umaxl) et l'on effectue la charge à tension contrôlée selon ladite seconde voie (B) si la tension de charge dans la première phase de charge est supérieure à ladite valeur seuil (Umaxl)* 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite première phase de charge (10) s'effectue à démarrage doux à courant moyen croissant. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans ladite première voie (A) la détection de fin de charge s'effectue par mesure de la dérivée de la tension dU/dt, par contrôle de la durée maximale de charge t1, ou par mesure de la température T ou de la pression interne de l'accumulateur, ou par la mesure de la dérivée dT/dt. 5. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans ladite seconde voie (B) la détection de la fin de charge s'effectue par mesure de la dérivée du courant dI/dt, par contrôle de la durée maximale de charge tv, ou par mesure de la température T ou de la pression interne de l'accumulateur. 6. Procédé selon les revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'après la détection de la fin de charge on procède à une charge complémentaire à régime réduit. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la charge à régime réduit s'effectue pendant une durée déterminée (t3). 8. Procédé selon les revendications 6 et 7, caractérisé en ce que ledit régime réduit est de l'ordre de 0,1C pendant 0,5 à 2 heures. 9. Procédé selon les revendication 6 et 7, caractérisé en ce que lors du maintien en charge de l'accumulateur le régime réduit est compris entre 0,05 et 0,02C.