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FR2482731A1 - METHOD FOR MEASURING AND CONTINUOUSLY DISPLAYING THE CHARGING STATUS OF AN ELECTRICAL ACCUMULATOR - Google Patents

METHOD FOR MEASURING AND CONTINUOUSLY DISPLAYING THE CHARGING STATUS OF AN ELECTRICAL ACCUMULATOR Download PDF

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FR2482731A1
FR2482731A1 FR8109725A FR8109725A FR2482731A1 FR 2482731 A1 FR2482731 A1 FR 2482731A1 FR 8109725 A FR8109725 A FR 8109725A FR 8109725 A FR8109725 A FR 8109725A FR 2482731 A1 FR2482731 A1 FR 2482731A1
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Abstract

LA PRESENTE INVENTION A POUR OBJET UN PROCEDE DE MESURE ET D'AFFICHAGE CONTINUS DE L'ETAT DE CHARGEMENT D'UN ACCUMULATEUR ELECTRIQUE, DANS LEQUEL ON ADDITIONNE LA TENSION AUX BORNES DE LA BATTERIE D'ACCUMULATEUR (APPRECIATION DE LA TENSION) ET UNE TENSION DE MESURE PRISE SUR UNE RESISTANCE DE SHUNTAGE CHOISIE ARBITRAIREMENT ET BRANCHEE DANS LE CIRCUIT DE DECHARGEMENT (APPRECIATION DE L'INTENSITE), LES VALEURS AINSI MESUREES ETANT, LE CAS ECHEANT, AMPLIFIEES, APRES QUOI, ON COMPARE LA SOMME DES TENSIONS AINSI ETABLIE A UNE TENSION DE REFERENCE, TOUT EN AMPLIFIANT, LE CAS ECHEANT, LA TENSION DIFFERENTIELLE AINSI ETABLIE, ET L'ON APPLIQUE LADITE TENSION DIFFERENTIELLE A UN INSTRUMENT INDICATEUR COMMANDE EN FONCTION DE CETTE DERNIERE. CE PROCEDE EST CARACTERISE EN CE QUE CHAQUE PROCESSUS DE CHARGEMENT ET DE DECHARGEMENT DE L'ACCUMULATEUR EST DETECTE PAR UNE APPRECIATION DE LA DIRECTION DU COURANT QUI MODIFIE L'APPRECIATION DE L'INTENSITE ET L'APPRECIATION DE LA TENSION EN FONCTION DU CHARGEMENT OU DU DECHARGEMENT DE LA BATTERIE, ET EN CE QUE LA SOMME DES TENSIONS EST ETABLIE PAR ADDITION OU SOUSTRACTION DE LA TENSION DE MESURE, LE CAS ECHEANT AMPLIFIEE (APPRECIATION DE L'INTENSITE), PRISE SUR LADITE RESISTANCE DE SHUNTAGE, A (OU DE) LA TENSION AUX BORNES DE LA BATTERIE, LE CAS ECHEANT AMPLIFIEE (APPRECIATION DE LA TENSION). L'INVENTION S'APPLIQUE AUX DISPOSITIFS DE CHARGEMENT ET DE SURVEILLANCE DES ACCUMULATEURS ELECTRIQUES.THE SUBJECT OF THE PRESENT INVENTION IS A PROCESS FOR CONTINUOUS MEASUREMENT AND DISPLAY OF THE STATE OF CHARGE OF AN ELECTRIC ACCUMULATOR, IN WHICH THE VOLTAGE IS ADDED AT THE TERMINALS OF THE ACCUMULATOR BATTERY (APPRAISAL OF THE VOLTAGE) AND A VOLTAGE MEASUREMENT TAKEN ON A SHUNTAGE RESISTOR CHOSEN ARBITRARILY AND CONNECTED IN THE DISCHARGE CIRCUIT (APPRAISAL OF THE INTENSITY), THE VALUES THUS MEASURED BEING, IF APPLICABLE, AMPLIFIED, AFTER WHAT, THE SUM OF THE VOLTAGES IS COMPARED WITH A VOLTAGE SUM. REFERENCE VOLTAGE, WHILE AMPLIFYING, IF NECESSARY, THE DIFFERENTIAL VOLTAGE THUS ESTABLISHED, AND THE SAID DIFFERENTIAL VOLTAGE IS APPLIED TO AN INDICATOR INSTRUMENT COMMANDED AS A FUNCTION OF THE LATTER. THIS PROCESS IS CHARACTERIZED IN THAT EACH PROCESS OF CHARGING AND DISCHARGING THE ACCUMULATOR IS DETECTED BY AN APPRAISAL OF THE DIRECTION OF THE CURRENT WHICH MODIFIES THE APPRAISAL OF THE CURRENT AND THE APPRAISAL OF THE VOLTAGE ACCORDING TO THE CHARGING OR THE DISCHARGE OF THE BATTERY, AND IN THAT THE SUM OF THE VOLTAGES IS ESTABLISHED BY ADDITION OR SUBTRACTION OF THE MEASURING VOLTAGE, IF NECESSARY AMPLIFIED (ASSESSMENT OF THE CURRENT), TAKEN ON THE SAID SHUNTAGE RESISTOR, AT (OR FROM) THE VOLTAGE AT THE BATTERY TERMINALS, IF NECESSARY AMPLIFIED (APPRAISAL OF THE VOLTAGE). THE INVENTION APPLIES TO CHARGING AND MONITORING DEVICES FOR ELECTRIC ACCUMULATORS.

Description

PROCEDE DE MESURE ET D'AFFICHAGE CONTINUS DE L'ETAT DE CHARGEMENTMETHOD FOR CONTINUOUSLY MEASURING AND DISPLAYING THE LOADING STATE

D'UN ACCUMULATEUR ELECTRIQUE.OF AN ELECTRIC ACCUMULATOR.

La présente invention concerne un procédé de mesure et d'affichage continus de l'état de chargement d'un accumulateur électrique, dans lequel  The present invention relates to a method for continuously measuring and displaying the state of charge of an electric accumulator, in which

on additionne la tension aux bornes de la batterie d'accumulateur (apprécia-  the voltage is added to the terminals of the accumulator battery (appreciate

tion de la tension) et une tension de mesure prise sur une résistance de shuntage choisie arbitrairement et branchée dans le circuit de déchargement (appréciation de l'intensité), les valeurs ainsi mesurées étant, le cas échéant, amplifiées, après quoi, on compare la somme des tensions ainsi établie à une tension de référence, tout en amplifiant, le cas échéant, la  voltage) and a measurement voltage taken on a shunt resistor arbitrarily selected and connected in the unloading circuit (intensity evaluation), the values thus measured being, if necessary, amplified, after which, one compares the sum of the voltages thus established to a reference voltage, while amplifying, where appropriate, the

tension différentielle ainsi établie, et l'on applique ladite tension dif-  differential voltage thus established, and the said different voltage is applied.

férentielle à un instrument indicateur commandé en fonction de cette dernière.  to an indicator instrument controlled according to the latter.

Un procédé de ce genre est décrit dans la demande de brevet déposée  A method of this type is described in the patent application filed

en République Fédérale d'Allemagne sous le No. P 28 56 948.4.  in the Federal Republic of Germany under No. P 28 56 948.4.

Ce procédé connu est avantageux en ce qu'il permet un affichage con-  This known method is advantageous in that it allows a display

tinu et très précis de l'état de chargement de la batterie, pendant le dé-  tinu and very accurate the state of charge of the battery, during the de-

chargement de celle-ci. Ce.procédé permet également de tenir compte des étapes de chargement. Toutefois, le nouvel état de chargement de la batterie, qui résulte de chacune de ces étapes, n'est indiqué correctement que pendant  loading it. This method also allows for loading steps. However, the new state of charge of the battery, which results from each of these steps, is correctly indicated only during

l'étape consécutive de déchargement. Ceci constitue un inconvénient, notam-  the subsequent step of unloading. This is a disadvantage, particularly

ment dans le cas d'étapes de chargement relativement prolongées.  in the case of relatively long loading steps.

La présente invention a pour but de créer un procédé qui élimine les inconvénients du procédé connu décrit ci-dessus, de façon telle qu'il soit possible d'afficher de manière précise l'état de chargement de la batterie,  The object of the present invention is to create a method which eliminates the disadvantages of the known method described above, so that it is possible to accurately display the state of charge of the battery,

même pendant l'étape de chargement de celle-ci.  even during the loading step thereof.

Le procédé faisant l'objet de l'invention, qui permet d'atteindre ce but, est remarquable notamment en ce que chaque processus de chargement et de  The method which is the subject of the invention, which makes it possible to achieve this goal, is remarkable in that each process of loading and

déchargement de l'accumulateur est détecté par une appréciation de la direc-  discharge of the accumulator is detected by an assessment of the

tion du courant qui modifie l'appréciation de l'intensité et l'appréciation de la tension en fonction du chargement ou du déchargement de la batterie,  current which modifies the intensity evaluation and the evaluation of the voltage according to the charging or discharging of the battery,

2'4827312'482731

et en ce que la somme des tensions est établie par addition ou soustraction de la tension de mesure, le cas échéant amplifiée (appréciation de l'intensité) prise sur ladite résistance de shuntage, à (ou de) la tension aux bornes de la  and in that the sum of the voltages is established by addition or subtraction of the measurement voltage, if necessary amplified (intensity evaluation) taken on said shunt resistor, at (or from) the voltage across the

batterie, le cas échéant amplifiée (appréciation de la tension).  battery, if necessary amplified (appreciation of the voltage).

Dans un mode de mise en oeuvre avantageux, l'appréciation de la direction du courant est effectuée par une appréciation de la polarité de la tension de  In an advantageous embodiment, the evaluation of the direction of the current is carried out by an evaluation of the polarity of the voltage of the

mesure prise sur la résistance de shuntage.  measurement taken on the shunt resistance.

Dans une variante avantageuse, l'appréciation de la direction du courant est effectuée par la mesure de la tension aux bornes de la batterie, qui varie  In an advantageous variant, the evaluation of the direction of the current is carried out by measuring the voltage at the terminals of the battery, which varies

dans le temps, dans le sens positif ou négatif.  in time, in the positive or negative direction.

Les signaux de tension positifs ou négatifs d'appréciation de la direction du courant sont, le cas échéant, amplifiés et sont utilisés aux fins d'une commutation de l'appréciation de l'intensité et de l'appréciation de la tension  The positive or negative voltage signals for evaluating the direction of the current are, if necessary, amplified and are used for the purpose of switching the evaluation of the intensity and the appreciation of the voltage.

aux bornes de la batterie.at the battery terminals.

Dans un mode d'exécution particulier du procédé selon l'invention, on  In a particular embodiment of the method according to the invention,

peut effectuer l'appréciation de l'intensité en fonction du résultat de l'ap-  can assess the intensity according to the result of the app-

préciation de la direction du courant en modifiant le facteur d'amplification d'un amplificateur opérationnel qui reçoit la tension de mesure prise sur  precirculating the current direction by modifying the amplification factor of an operational amplifier which receives the measurement voltage taken from

ladite résistance de shuntage.said shunt resistor.

Dans un autre mode de mise en oeuvre avantageux de l'invention, on ef-  In another advantageous embodiment of the invention, it is possible to

fectue l'appréciation de la tension aux bornes de la batterie en fonction du  make an assessment of the voltage across the battery according to the

résultat de l'appréciation de la direction du courant en modifiant d'une va-  result of the assessment of the direction of the current by modifying a

leur déterminée AU la valeur de la tension aux bornes de la batterie, la modi-  determined by the value of the voltage at the battery terminals, the

fication de ladite valeur étant appréciée d'une manière analogique tenant compte de la caractéristique de polarisation de la batterie en fonction des variations de la tension dans la temps. A cette fin, on peut prendre, sur  said value being evaluated in an analog manner taking into account the polarization characteristic of the battery as a function of the variations of the voltage over time. To this end, we can take, on

un diviseur de tension à résistance variable, une valeur de mesure propor-  a variable resistance voltage divider, a proportionally

tionnelle à la tension aux bornes de la batterie. On fait varier la résistance  tional to the voltage across the battery. The resistance is varied

variable d'une manière analogique tenant compte de la caractéristique de pola-  variable in an analog way taking into account the characteristic of

risation de la batterie.the battery.

L'invention sera décrite ci-dessous de manière plus détaillée en référence  The invention will be described below in more detail with reference

au dessin annexé qui est donné à titre d'illustration, mais non de limitation.  in the accompanying drawing which is given by way of illustration, but not limitation.

La Figure unique du dessin représente un schéma de branchement simplifié  The single figure in the drawing represents a simplified branch diagram

illustrant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.  illustrating the implementation of the method according to the invention.

Le courant de déchargement ou de chargement produit, dans le circuit de charge 1 comportant une charge 2 et la batterie 3, un gradient de tension à  The discharging or charging current produces, in the charge circuit 1 comprising a charge 2 and the battery 3, a voltage gradient at

travers la résistance de shuntage 4.  through the shunt resistor 4.

La tension prise sur la résistance de shuntage 4 est appliquée, d'une part, à un amplificateur opérationnel OV-1 et est soumise, d'autre part, à  The voltage taken on the shunt resistor 4 is applied, on the one hand, to an operational amplifier OV-1 and is subject, on the other hand, to

une appréciation de sa polarité. Cette appréciation de la polarité est ef-  an appreciation of its polarity. This appreciation of the polarity is ef-

fectuée à l'aide d'un comparateur 7. Le signal de tension résultant est, le cas échéant, amplifié, et est utilisé en vue de l'actionnement d'un relais 8. Lorsque le relais 8 est enclenché, le facteur d'amplification auquel l'amplificateur opérationnel OV-1 est réglé est modifié de telle sorte que le facteur ainsi modifié corresponde au facteur d'amplification prévu pour  7. The resulting voltage signal is, if necessary, amplified, and is used for the actuation of a relay 8. When the relay 8 is engaged, the factor of the amplification at which the operational amplifier OV-1 is set is modified so that the factor thus modified corresponds to the amplification factor provided for

le processus de chargement. En même temps, la valeur de mesure, proportion-  the loading process. At the same time, the measurement value, proportion

nelle à la tension aux bornes de la batterie, appliquée par l'intermédiaire du diviseur de tension R8/R9 à un amplificateur opérationnel OV-2 est modifiée grâce à une modification de la résistance R9 d'une valeur AR déterminée d'une manière analogique à partir de la polarisation de la batterie en fonction de la caractéristique tension/temps, c'est-à-dire à partir de la caractéristique  the voltage across the battery, applied via the voltage divider R8 / R9 to an operational amplifier OV-2, is modified by a modification of the resistor R9 of a value AR determined in an analog way from the polarization of the battery according to the characteristic voltage / time, that is to say from the characteristic

de charge de la batterie, cette valeur étant obtenue dans un organe de com-  of charge of the battery, this value being obtained in a communication device

mande 9.order 9.

La somme des tensions fournie par les amplificateurs opérationnels OV-1  The sum of the voltages provided by the OV-1 operational amplifiers

et OV-2 est comparée directement à une tension négative de référence corres-  and OV-2 is compared directly to a negative reference voltage corresponding to

pondant au réglage d'un amplificateur opérationnel OV-4. En fonction de l'ap-  when setting an OV-4 operational amplifier. Depending on the

préciation de la direction du courant et/ou du mode d'actionnement du relais 8,  Precision of the direction of the current and / or the mode of actuation of the relay 8,

la tension de mesure prise sur la résistance de shuntage 4 est alors addition-  the measurement voltage taken on the shunt resistor 4 is then added

née ou soustraite à (ou de) la tension aux bornes de la batterie, de sorte que la tension différentielle résultante représente toujours l'état exact de chargement de la batterie, tant pendant les étapes de déchargement que pendant les étapes de chargement. La tension différentielle ainsi obtenue est ensuite amplifiée dans un amplificateur opérationnel OV-3 et appliquée à un composant  The result is that the resulting differential voltage always represents the exact state of charge of the battery, both during the unloading steps and during the charging steps. The differential voltage thus obtained is then amplified in an operational amplifier OV-3 and applied to a component

de commande à point lumineux 6 ou composant voltmétrique analogue qui trans-  control device 6 or analog voltmetric component which transmits

forme la tension reçue en une valeur déterminée correspondant à l'état de  form the received voltage into a determined value corresponding to the state of

chargement de la batterie.charging the battery.

Ainsi qu'il est déjà décrit dans la demande de brevet en République Fédérale d'Allemagne citée ci-dessus, la somme des tensions fournie par les amplificateurs opérationnels OV-1 et OV-2 peut, en outre, être soumise à des  As already described in the patent application in the Federal Republic of Germany cited above, the sum of the voltages provided by the operational amplifiers OV-1 and OV-2 may, in addition, be subjected to

corrections à l'aide des tensions fournies respectivement par des amplifica-  corrections using the voltages provided respectively by amplifiers

teurs opérationnels OV-7 et OV-8, ce qui permet d'effectuer une appréciation  Operators OV-7 and OV-8, allowing for an assessment

de la température et de l'âge.temperature and age.

Bien entendu, la présente invention n'est nullement limitée aux modes de  Of course, the present invention is not limited to the modes of

réalisation décrits et représentés; elle est susceptible de nombreuses va-  described and illustrated embodiments; it is capable of many

riantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées  rants accessible to those skilled in the art, depending on the intended applications

et sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.  and without departing from the spirit of the invention.

Claims (6)

REVENDICATIONS 1.- Procédé de mesure et d'affichage continus de l'état de chargement d'un accumulateur électrique, dans lequel on additionne la tension aux bornes de la batterie d'accumulateur (appréciation de la tension) et une tension de mesure prise sur une résistance de shuntage choisie arbitrairement et branchée dans le circuit de déchargement (appréciation de l'intensité), les valeurs ainsi mesurées étant, le cas échéant, amplifiées, après quoi, on compare la  1.- A method for continuously measuring and displaying the charging status of an electric accumulator, in which the voltage is added to the terminals of the accumulator battery (evaluation of the voltage) and a measurement voltage taken from a shunt resistor chosen arbitrarily and connected in the unloading circuit (intensity evaluation), the values thus measured being, if necessary, amplified, after which the somme des tensions ainsi établie à une tension de référence, tout en ampli-  sum of the voltages thus established to a reference voltage, while amplifying fiant, lc cas échéant, la tension différentielle ainsi établie, et l'on appli-  if applicable, the differential voltage thus established, and que ladite tension différentielle à un instrument indicateur commandé en fonc-  that said differential voltage to an indicating instrument controlled in function tion de cette dernière, caractérisé en ce que chaque processus de chargement et de déchargement de l'accumulateur est détecté par une appréciation de la  of the latter, characterized in that each process of charging and discharging the accumulator is detected by an evaluation of the direction du courant qui modifie l'appréciation de l'intensité et l'apprécia-  direction of the current which modifies the appreciation of intensity and the appreciation tion de la tension en fonction du chargement ou du déchargement de la batterie, et en ce que la somme des tensions est établie par addition ou soustraction de la tension de mesure, le cas échéant amplifiée (appréciation de l'intensité), prise sur ladite résistance de shuntage, à (ou de) la tension aux bornes de  the voltage as a function of the charging or discharging of the battery, and in that the sum of the voltages is established by addition or subtraction of the measurement voltage, where appropriate amplified (intensity evaluation), taken on the said shunt resistance, at (or from) the voltage across la batterie, le cas échéant amplifiée (appréciation de la tension).  the battery, if necessary amplified (appreciation of the voltage). 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appré-  2. A process according to claim 1, characterized in that the appraisal ciation de la direction du courant est effectuée par la mesure de la tension aux bornes de la batterie, qui varie dans le temps, dans le sens positif ou négatif.  The direction of the current is determined by measuring the voltage across the battery, which varies over time, in the positive or negative direction. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'appré-  3. A process according to claim 1, characterized in that the appraisal ciation de la direction du courant est effectuée par la mesure de la polarité  the direction of the current is carried out by measuring the polarity de la tension de mesure prise sur ladite résistance de shuntage.  the measurement voltage taken on said shunt resistor. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caracté-  4. Process according to any one of claims 1 to 3, characterized risé en ce qu'on effectue l'appréciation de la tension aux bornes de la bat-  rised by assessing the voltage at the terminals of the battery. terie en fonction de l'appréciation de la direction du courant en modifiant d'une valeur déterminée la valeur de la tension aux bornes de la batterie,  based on the appreciation of the direction of the current by modifying by a determined value the value of the voltage at the terminals of the battery, cette modification de la valeur précitée étant appréciée d'une manière ana-  this modification of the above-mentioned value being appreciated in a manner logique tenant compte de la caractéristique de polarisation de la batterie  logic taking into account the polarization characteristic of the battery en fonction des variations de la tension dans le temps.  depending on the variations of the voltage over time. 5.- Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'une va-  5. A process according to claim 4, characterized in that leur de mesure proportionnelle à la tension aux bornes de la batterie est prise sur un diviseur de tension à résistance variable, cette valeur de  their measurement proportional to the voltage across the battery is taken on a variable resistance voltage divider, this value of mesure étant modifiée de manière analogique tenant compte de la caractéris-  measurement being modified analogically taking into account the tique de polarisation de la batterie en fonction des variations de la tension  polarization of the battery according to the variations of the voltage dans le temps.in time. 6.- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caracté-  6. A process according to any one of claims 1 to 5, characterized risé en ce que l'appréciation de l'intensité est effectuée en fonction du résultat de l'appréciation de la direction du courant par modification du facteur d'amplification d'un amplificateur opérationnel auquel est appliquée la tension de mesure prise sur ladite résistance de shuntage.  in that the evaluation of the intensity is carried out according to the result of the evaluation of the direction of the current by modifying the amplification factor of an operational amplifier to which the measurement voltage taken on said resistance of shunting.
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