FR2482377A1 - Dispositif de stockage d'energie pour station autonome utilisant l'energie d'un generateur a debit aleatoire - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF COMPREND, EN PARALLELE, UN GENERATEUR A DEBIT EN COURANT ALEATOIRE 1, UNE PREMIERE BATTERIE D'ACCUMULATEURS 2 ET UNE CHARGE D'UTILISATION 4. LE GENERATEUR EN FONCTIONNEMENT NORMAL ALIMENTE LA PREMIERE BATTERIE ET LA CHARGE. AFIN D'ASSURER AUTONOMIE ET SECURITE DE FONCTIONNEMENT ELEVEES, CE DISPOSITIF EST CARACTERISE EN CE QU'IL COMPREND UNE SECONDE BATTERIE D'ACCUMULATEURS 3 ENTRETENUE PERIODIQUEMENT PAR LE GENERATEUR A DEBIT ALEATOIRE 1. UN CIRCUIT DE COMMUTATION 5 DETECTE LE SEUIL DE FIN DE DECHARGE DE LA PREMIERE BATTERIE AFIN QUE LA SECONDE BATTERIE ALIMENTE LA CHARGE D'UTILISATION LORSQUE LEDIT SEUIL EST ATTEINT ET QUE LA PREMIERE BATTERIE SOIT DECONNECTEE DE LA CHARGE D'UTILISATION. UNE DIODE D INTERCONNECTEE ENTRE DES BORNES DE MEME POLARITE 2, 3 DES DEUX BATTERIES PERMET LA RECHARGE DE LA PREMIERE BATTERIE 2 PAR LE GENERATEUR 1 PENDANT QUE LA SECONDE BATTERIE 3 ALIMENTE LA CHARGE D'UTILISATION 4, PUIS LA RECHARGE SIMULTANEE DES DEUX BATTERIES DES QUE LES TENSIONS AUX BORNES DES BATTERIES SONT EGALES.

Description

DISPOSITIF DE STOCKAGE D'ENERGIE POUR STATION AUTONOME UTILISANT L'ENERGIE D'UN GENERATEUR A
DE BIT ALEATOIRE
La présente invention concerne un dispositif de stockage d'énergie pour station autonome comprenant, en parallèle à un générateur à débit en courant aléatoire et à une charge d'utilisations une première batterie d'accumulateurs et un moyen de secours de restitution d'éner- gie électrique, ledit générateur en fonctionnement normal alimentant la batterie et la charge d'utilisation, ainsi qu'un premier moyen de commutation pour détecter le seuil de fin de décharge de la première batterie afin que le moyen de restitution alimente la charge d'utilisation lorsque ledit seuil est atteint et que la première batterie soit second nectée de la charge d'utilisation.

Ce type de dispositif est, par exemple, utilise pour alimenter en permanence un appareillage électronique localise dans un site isole, tel qu'un relais hertzien. Le générateur à débit aléatoire peut être un générateur éolien ou solaire et necessite une batterie pour emmagasiner l'énergie débitée et pour alimenter la charge alutilisation lorsque le générateur est insuffisamment productif.

Dans les dispositifs connus de ce Lype, le moyen de restitution de secours n'existe généralement pas. Si on désire éviter une panne dialimentation, l'exploitant doit être prévenu avant que la batterie ne soit complètement déchargée D Or Or on sait qu'il est quasiment impossi- ble d'évaluer avec précision la capacité rdsiduelle d'une batterie par une simple mesure de tension. L'état de charge de la batterie peut être évalué plus précisément en mesurant à la fois la tension et la densité de l'6lectrolyte, mais cette dernière mesure n'est pas aisée à réaliser automatiquement.

Généralement, dans les dispositifs de stockage dpénergie connus, on se contente, pour alerter l'exploitant, d'une simple mesure de la
tension de la batterie. Comme dans la plupart des cas pratiques, on
désire éviter la panne d'alimentation, l'alerte est signalée prématuré-
ment. Ces interventions inopinées pénalisent alors fortement ces dis
positifs connus au plan économîque, car ils sont implantes souvent en des lieux isolés ou difficilement accessibles.

On pourrait envisager, pour donner l'alerte à meilleur escient, de comptabiliser et de comparer les ampères - heures entrants
et les ampères - heures sortants de la batterie.

Cependant, il faudrait connaître avec précision le rendement encourant de la batterie qui varie en fonction de la température, de ltétat et de l'age de la batterie7 et trouver un ampère - heure - mètre dont les indications soient crédibles après de multiples charges et décharges .

Pour éviter ces inconvénients, on a déjà propos8 des dispositifs de stockage d'énergie du genre defini dans ltentrée en matière, qui comprennent un moyen de secours de restitution d'énergie électrique.

Sous la commande du premier moyen de commutation, le moyen de secours est introduit pour alimenter la charge lorsque la batterie atteint un seuil de fin de décharge qui est bien défini et facilement détectable .

Ainsi, en fonctionnement normal, sous des conditions météorolo- gigues favorables; le moyen de commutation relie le générateur, la batterie et la charge. Dès que le moyen de commutation a détecte le seuil de fin de décharge de la batterie, suite à une période insuffisam mentssproductive d'énergie du genérateur, la batterie et le générateur sont déconnectés de la charge et seul le moyen de restitution de secours alimente la charge.

Comme moyen de restitution, diverses solutions peuvent être envisagées:
- une batterie de piles;
- un groupe électrogène, un thermogenérateur ou analogue.

Si la solution de la batterie de piles est techniquement valable, elle est économiquen^,ent à proscrire. La batterie de piles doit en effet entre change chaque année même si elle n'a pas débité, et, en tout cas, chaque fois qu'elle a été sollicitée, même si elle a débité un faible nombre d'ampères-heures.

La solution du groupe électrogène ou du thermogénérateur suppose un approvisionnement en carburant. Un grcupe électrogène doit être démarré régulièrement pour être assuré qu'il remplira sa fonction de
secours correctement. Ceci suppose un système de télécommande ou
des visites régulières qu'il est souhaitable d'éviter, tout particulière
ment pour des sites isole's.

La présente invention a pour but de fournir un dispositif de stockage
d'4nergie du genre défini dans l'entrée en matière, dont l'autonomie et
la sécurité de fonctionnement sont plus grandes que celles selon l'art antérieur. Par suite, l'entretien du dispositif ne nécessite que des
deplacements in situ peu fréquents.

A cette fin, un dispositif de stockage d'énergie est caractérisé
en ce que le moyen de restitution est une seconde batterie d'accumula
teurs entretenue pAriodiquement par le générateur à débit aléatoire et
en ce que le dispositif comprend un circuit interconnectd entre des
bornes de même polarité des deux batteries pour permettre, en outre,
la recharge de la première batterie par le générateur pendant que la
seconde batterie alimente la charge diutilisations puis la recharge
simultané des deux batteries dès que les tensions aux bornes des
batteries sont gales.

La seconde batterie présente7 par rapport à la solution de piles
l'avantage d'être, à capacrtds en Ah égales, d'un prix voisin mais de
durer environ sept ans si elle est bien enbneterlue, tandis que les piles
sont à remplacer tous les ans.

Par rapport au groupe dlectrogène ou au thermogénérateur, la
seconde batterie a l'avantage de ne nécessiter aucun stockage de combus
tible et une maintenance bien plus réduite.

Par ailleurs, le fait que la première batterie2 puis les deux batte
ries peuvent se recharger dès que les conditions météorologiques rede
viennent favorablesS tout en alimentant la charge, permet de différer
l'intervention de l'équipe d'exploitation bien que celle-ci ait reçu un
signal d'alarme signalant la mise en service de la seconde batterie.

d'accumulateurs, dénommée batterie secours.

Selon un autre aspect de l'invention, les moyens de commutation
sont à relais et contacteurs commandés par ces relais, tels que la
consommation en énergie des moyens de commutation soit très faible
D'autres avantages de la présente invention apparaîtront plus clai
rement à la lecture de la description qui suit de plusieurs exemples de réalisation préférés et à l'examen des dessins annexés correspondants, dans lesquels - la Fig. 1 est un schéma détaillé d'un dispositif de stockage d'énergie selon l'invention, en fonctionnement normal, pour lequel les intacts des relais bistables sont au travail ; - la Fig. 2 montre les caractéristiques de déplacement du contact mobile d'un relais rnagnéttoélectrique du dispositif en fonction de la tension aux bornes de la batterie associée ; - la Fig. 3 est analogue à la Fig. 1 et montre les positions des contacts des relais après que la secondesbatterie dite de secours ait té mise en service, suite à la fin de décharge de la première batterie et - la Fig. 4 est un schema détaillé du dispositif de stockage d'énergie, correspondant à la Fig. t, selon une autre variante de l'invention.

Tel que représenté à la Fig. 1, le dispositif de stockage d'énergie pour station autonome comprend essentiellement un générateur de courant continu à débit aléatoire 1, une première batterie d'accumulateurs 2 dite normale, une seconde batterie d'accumulateurs 3 dite de secours et une charge d'utilisation 4. Le générateur 1 peut être un qénerateur hélio-électrique comprenant une batterie de photopiles qui convertit l'énergie solaire en-énergie QZectrique, ou un aérogénérateur qui convertit l'énergie éolienne en énergie électrique.Dans le cas oui le dispositif est destine à l'alimentation continue d'un relais hertzien autonomie, la charge d'utilisation 4 est représentative de l'ensemble des émetteurs et récepteurs à alimenter. En fonctionnement normal, la charge 4 est reliée aux bornes du générateur 1 sous une tension variant entre 43,9 Volts et environ 53,5 Volts et consomme une puissance de 13 Watts.

Le dispositif de stockage d'anergie comporte également un premier circuit de commutation 5 pour déconnecter la première batterie 2 de la charge 4 et pour connecter la seconde batterie 3 aux bornes de la charge 4, dès que la tension aux bornes de la première batterie a atteint un seuil de tension prédéterminé de fin de décharge, et un second circuit de commutation 6 pour deconnecter la seconde batterie 3 de la charge 4, dès que la tension aux bornes de la seconde batterie a atteint le seuil de tension de fin de décharge. D'autres composants sont également inclus dans le dispositif et seront détaillés au fur et à mesure de la description.

Sur la Fig. 1, le chemin conducteur horizontal supérieur est de polarité negative et est relié à la borne négative i du générateur 1, à la borne négative 2 de la première batterie 2, à travers un interrupteur I2 et un fusible F2 en série, à la borne négative 3de la seconde batterie 3,, à travers une diode D1, un interrupteur 13 et un fusible F3 en série, et à la borne négative 4 de la charge d'utilisation 4, à travers un contact à deux positions 55 d'un relais RB5. Par contre, le chemin conducteur horizontal inférieur est de polarité positive et relie entre elles les bornes positives 1+, 2+, 3+ et 4+ du générateur 1, des première et seconde batteries 2, 3 et de la charge d'utilisation 4, res pectivement. L'interrupteur I permet, par son ouverture, de décon- necter la seconde batterie 3 du reste du dispositif en vue de sa recharge par une équipe d'entretien. L'interrupteur 12 joue un rôle analogue vis-à-vis de la première batterie 2. En fonctionnement, les commutateurs manuels I2 et 13 sont toujours fermes.

Chacun des circuits de commutation 5 et 6 est composé principalement par un relais magnétoélectrique RM5 resp. RM6 2 à contact à deux directions avec point commun et positions intermédiaires et par un relais bistable à maintien magnétique RB5, resp. RB6 > ayant deux enroulements ET5 et ER5, resp. ET et ER6 qui sont reliés à une borne commune 50, resp. 60.

Les relais magnétoélectriques RM5, R6 présentent une faible consommation et sont sensibles aux variations de tension continue aux bornes de leurs enroulements E , E6. L'enroulement E5 du
5 relais RM5 est en parallèle aux bornes- de la première batterie à travers le fusible F2 et l'interrupteur 12 s tandis que l'enroulement E6 est directement en parallèle aux bornes de la seconde batterie 3.

Chacun de ces relais RM5, RM6 peut être du type unidirectionnel
RMV 1200, fabriqué par la firme SCHLUMBERGER, dont les caractéristiques sont publiées dans la notice technique 6300 C. Un tel relais RM5, resp. RM6 , est constitué par un élément de mesure magneto- électrique associé à un contact à deux positions et à un système permettant d'obtenir un couple antago niste. Le contact comporte un contact mobile M5, resp. M6 , relié au chemin conducteur de polarité positive, entre 1+ et 4 + et deux contacts fixes FT5 et FR5, resp.

FT6 et FR6. En se référant à la Fig.2, montrant les positions intermediaires du contact mobile M en fonction de la tension aux bornes de l'enroulement E d'un relais magnétoélectrique RM, on voit que le contact mobile M quitte le contact fixe FT pour venir progressivement contre le contact fixe FR, lorsque la tension aux bornes de l'en- roulement E décroît de 45,7 à 42,6 Volts. A l'opposé, le contact mobile M quitte le contact fixe FR pour venir progressivement contre le contact fixe FT lorsque la tension aux bornes de llenroule- ment E croit de 43,9 à 48 Volts.Ces valeurs de tensions relatives au relais hertzien précite sont choisies de sorte que le premier seuil de tension supérieur (46,7 Volts) soit en decca de quelques volts de la tension maximale de charge (53,5 V) d'une batterie 2 > 3 et que -le pre- mier seuil de tension inférieur (42,6 Volts) corresponde à la tension finale de recharge d'une batterie 2, 3 en dessous de laquelle les plaques négatives des éléments de la batterie peuvent se recouvrir, par ex,emple, de sulfate de plomb pour une batterie au plomb, qui subsistera lors d'une nouvelle charge et réduira sensiblement la capacité de la batterie.La tension maximale de charge et la tension minimale de décharge varient pour différents types de batteries et sont spécifiées par les constructeurs. Il apparait d'après la Fig 2 que, lorsque la batterie 2, 3 est chargée et a sa charge maintenue audessus de 48 Volts, le contact mobile M5, M6 est relié à travers le contact fixe FT5, FT5 et un interrupteur I5, Ig à l'autre borne 51, 61 de l'enroulement dit de travail ET5, ET6 du relais bistable
RB5, RB6. Par contre dès que la batterie 2 > 3 a atteint sa fin de décharge à 42,6 Volts, le contact mobile M 5, M6 est relié à travers le contact fixe FR5 ss FR6 et un circuit résistif et capacitif 52, 52, à l'autre borne de lsenroulement dit de repos ER5, ER du relais bis
6 table RB5, RB6. Aux positions ntermddiaires, le contact mobile M5 > M6 n'est pas au contact des contacts fixes. A une position extrême, le contact mobile M5 , M6 assure un contact franc avec le contact fixe correspondant, au moyen d'une plaquette magnétique fixée sur le contact mobile et d'un petit aimant fixé sur le contact fixe. .Il Il résulte de ces dispositions que, pour la tension de fonctionnement adoptée de 48 Volts, un ecart égal à 1,3 Volt selon la Fig. 2 est présent entre les caractéristiques à tension décroissante de recharge et à tension croissante de charge.

Chacun des relais bistables RB5 et RB6 est par exemple du type
Relais OKBi à tension nominale de 48 Volts, fabriqué par la firme française CHAUVIN ARNOUX. Il peut comporter quatre contacts, chacun à deux directions avec point commun et sans position intermédiaire. Les contacts sont au travail, c'est-à-dire leurs contacts T mobiles M sont relies à leurs contacts de travai;5orsque l'aimant du relais RB a été saturé par une tension dite de travail applique aux bornes de l'enroulement dit de travail ET. Cet aimant maintient au travail les contacts tant qu'il n'a pas té ddsaimantd par une tension applique aux bornes de l'enroulement dit de repos ER.Lorsque cette dernière tension est appliquée, le relais RB revient au repos après une durée de retombée de l'ordre de 15 ms, les contaCts mobiles M des contacts du relais RB étant alors reliés à leurs contacts de repos
R, respectivement.

En faits selon l'invention, quatre contacts 54, 55, 56 et 57 appartiennent au relais bistable RB5 et seulement deux contacts 64 -et 65 au relais bistable RB6. Les contacts 54, 64 et 65 sont utilisés comme contact à fermeture et le contact 57 comme contact à ouverture. Les contacts 55 et 56 restent utilises comme contact à deux directions.

Les paires de contacts 54, 55 et 64, 65 jouent un rôle analogue vis-à- vis des batteries2 et 3, respectivement. Les contacts 56 et 57 sont destinés à la signalisation de la mise en oeuvre des batteries 2, 3, comme on lé verra plus loin.

Le contact à fermeture 54, 64 est inséré dans le circuit résistif et capacitif 52, 62 qui comprend également un condensateur 58, 68 et une résistance 59, 69. La résistance 59, 69 est en série avec le contact 54, 64 et ces derniers sont en parallèle avec le condensateur 58, 68 entre contact fixe FR5, FR et la borne 53, 63 de ltenroule-
6 ment ER5, ER6.Le circuit 52, 62 permet d'annuler la consommation en courant du relais bistable RB5 , RB en dehors des périodes de 6 manoeuvre qui ont lieu à la fin de la décharge de la batterie 5, 6 lorsque le contact mobile M5 > M6 est attire contre le contact fixe FR5, FR6
En effet, le courant passe alors à travers le condensateur 58, 68 et l'enroulement de repos ER5, ER6 qui, enroulé en sens contraire de l'enroulement de travail ET5 > ET6 ) désaimante l'aimant du relais kB5, RB6 pour le mette au repos. Le contact 54, 64 coupe alors l'alimentatiorl du relais bistable RB5, RB6 par son ouverture au repos.

Lorsque le contact mobile M5 , M6 bascule sur le contact fixe FT5, FT6, suite à un retour de période favorable ou bien suite à une intervention de l'exploitant qui a rechargé les batteries, le contact 54, 64 se referme et le condensateur 58, 68, précédemment charge, se recharge à travers les composants 59, 69 et 54, 64. La résistance 59, 69 limite le courant de décharge et évite ainsi la détérioration du contact 54, 64.

Le contact 55 du relais bistable RB5 et l'autre contact 65 du relais bistable RB6 servent à dconnecter respectivement les batteries 2 et 3 par rapport à-la charge d'utilisation 4, lorsque celles-ci atteignent leurs fins de recharge. Le contact à deux directions sans position intermédiaire 55 permet, outre la déconnexion de la première batterie 2 par rapport à la charge 4, l'alimentation par la batterie de secours 3 de la charge 4 à la fin de la recharge de la première batterie 2. Dans les cas de fin de décharge d'une batterie, celle-ci peut Qtre toujours ré-alimentée par le genérateur à débit aléatoire 1.

Le contact 55 est inséré sur le chemin conducteur à polarité négative. L'un de ses contacts fixes T est relié à la cathode de la diode
D1 et son contact mobile M est relié la borne négative de la charge -4.

L'autre contact fixe R du contact 55 est relié au contact T du contact à fermeture 65 dont le contact mobile M est relié au point de connexion qui est commun à l'anode de la diode D1 et à une borne de l'interrupteur 13.

Le dispositif de stockage d'6nergie comprend également un circuit de limitation de tension 7 et un circuit de signalisation 8.

Le circuit de limitation de tension 7 est inséré en parallèlesur les bornes 1 , 1+ du générateur 1 et limite la tension maximale de charge des batteries 2 et 3 à 53,5 Volts. Il comporte classiquement des transistors et relais et ne sera pas décrit en détail. Il permet, en fonctionnement normal, d'éviter la surcharge des batteries 2 et 3 afin de leur assurer une plus grande longévité.

Le circuit de signalisation 8 comprend des lampes de signalisation 80 (non représentées) susceptibles d'erre alimentées par le contact 56. Un interrupteur 14 est interconnecté entre les lampes de signalisation 80 et le fil du conducteur de polarité négative. Sa fermeture temporaire provoque l'allumage de l'une des lampes 80 qui indique l'un des defauts éventuels. En fonctionnement normal l'interrupteur 14 est ouvert afin d'éviter toute consommation au niveau de la signalisation.

Dès que la batterie 2 a atteint son seuil de fin de recharge, correspondant à l'application du contact M5 sur le contact fixe FR5 du relais
RM5, le contact à ouverture 57 se referme et commande l'envoi d'une alarme à l'exploitant(par lintermédiaire du faisceau hertzien pour une station hertzienne) Le circuit de signalisation 8 peut comporter egale- ment, en série sur le chemin conducteur de polarité négative, un ampèremètre 81 et, en parallèle avec les bornes de la charge dXutilisa- tion 4, un voltmètre 82.

On durit maintenant te fonctionnement du dispositif relativement aux trois cas principaux où le générateur 1 est assez productif pour que la batterie 2 reste chargée au-dessus de 46,7 Volts, od le généra- teur est improductif, ce qui provoque l'alimentation de la charge 4 par la batterie de secours 3 et ob, après passage sur secours généra- teur devient à nouveau productif et recharge les batteries 2 et 3.

Lors de la mise en service du dispositif, les batteries 2 et3 sont charges à la tension maximum de 53 > 5 Volts. selon une realisation préférée, la capacité de la batterie 2 est égale à deux fois celle de la batterie de secours 3, de sorte que la mise en service de la batterie de secours est effectuée au tiers de la capacité totale du dispositif de stockage d'énergie. Les interrupteurs 12 et 13 sont fermés. Les contacts mobiles M5 , M6 des relais magnétoelectriques RM5, RM6 sont plaqués contre les contacts fixes de travail respectifs FT5, FT6.

Les aimants des relais bistables RB5 et RB6 sont magnétisés par fermeture brève de leurs circuits de travail pendant une durè quelque peu supérieure à 35 ms, en enfonçant puis relâchant les boutons poussoirs à rappei élastique commandant les interrupteurs I et I6. Les contacts des relais RB et RB sont en position de 5 6 5 6 travail telle que montrée à la Fig. 1. Les contacte à fermeture 54 et 64 sont fermées .Le contact mobile M du contact à deux directions 55 relie la borne négative 4 aux bornes négatives 1 et 2 ce qui permet d'alimenter la charge 4 tant que la batterie 2 n'a pas une tension in fdrieure à 42,6 Volts (Fig. 2), quel que soit le débit aléatoire du géné- rateur i. Cependant ceci correspond, relativement au générateur 1, à des periodes alternées d'absence et de présence de vent pour un ro- générateur ou de soleil pour un générateur hélio-électrique. Du fait de la déconnexion du contact mobile M du contact 55 d'avec le contact à fermeture 65 qui est ferme et de la présence de la diode D1 > la batterie de secours 3 né peut se décharger ni dans la batterie 2, ni dans la charge 4.

Par contre cette diode D1 permet la compensation du courant d'autodécharge de la batterie 3, clest-à-dire son entretien, chaque fois que la batterie 2 présente une tension supérieure à celle de la batterie 3, ce qui se produit par circonstances atmosphériques favorabless c'est-à- dire en présence de vent ou de soleil.

Après des conditions météorologiques défavorables, telles qu'une période prolongée sans vent au soleil correspondant à un débit insuffisant du générateur 1 et à une sollicitation quasi-permanente de la batterie 2, la tension aux bornes de celle-ci peut descendre à sa tension de fin de décharge de 42,6 Volts. Cependant, en pratique, on notera que les capacités des batteries sont calculées pour qu'une telle condition survienne rarement.

Le contact mobile M5 du relais RM5 a alors progressivement tourné pour atteindre le contact fixe de repos FR5. Il ferme ainsi le circuit de repos du relais bistable RB5 et provoque la mise au repos des contacts 54, 55, 56 et 57 dans des positions telles que montrées à la
Fig. 3. Le contact à fermeture 54s'ouvre afin que le relais RB5 ne consomme pas de courant. Le contact à deux directions 55 a son contact mobile M relié au contact fermez 65, ce qui permet la miseen service de la batterie de secours 3 pour alimenter la charge 4. Dans le circuit de signalisation 8, les contacte 56 et 57 passent également au repos afin de signaler localement et à distance, par la transmission d'un signal adéquat, le passage sur secours.

Deux éventualités sont à considérer à la suite de la mise en oeuvre de la batterie de secours 3.

Une première éventualité se rapporte au maintien des conditions météorologiques défavorables. Si l'exploitant n'intervient pas pour recharger les batteries, ia batterie de secours 3 continue à débiter et le contact mobile M6 du relais magnétoélectique RM6 tourne progressivement à partir du contact de travail fixe FT6. Dès que la batterie de secours 3 a atteint son seuil de fin de décharge à 42 > 6 Volts (Fig.2), le contact mobile RM6 est plaque contre le contact de repos fixe FR6 > ce qui désaimante l'aimant du relais bistable RB6.Les contacts 64 et 65 du relais RB6 sont mis au repos, ce qui stoppe la consomrnation en courant du relais RB6 et déconnecte la batterie de secours 3 . ha charge 4 n'est alors plus alimente.

Si, par la suite, les conditions météorologiques redeviennent favorables, le générateur I recharge la batterie 2 puis simulténément les batteries 2 et 3, mais de toute façon la remise en service du dispo sitif implique une intervention manuelle. En effet, il faut procéder à la vérification de la tension et de la densité de ltélectrolyte des batteries avant d'appuyer sur les boutons-poussoirs commandant les interrupteurs 15 et 16 afin de remettre au travail les relais RB5 et RB6, c'est-å-dire tous les contacts aux positions montrées à la Fig. 1.

La seconde éventualité, après le passage en secours concerne le retour à des conditions météorologiques favorables pour lesquelles le générateur 1 débite à nouveau. Dans ce cas, la batterie de secours 3 continue à se décharger dans la charge d'utilisation 4 tandis que grâce à la diode bloquée D1 > la batterie 2 se recharge et le contact mobile M5 du relais RM5 se déplace selon la caractéristique à tension croissante de la Fig.-2, à partir de la tension de 42,6 Volts. Dès que les tensions des batteries 2 et 3 deviennent égales, la diode D1 devient passante et le courant produit par le générateur 1 se répartit entre la charge d'utilisation et les batteries 2 et 3.Pendant les périodes où le générateur 1 ne débite pas, il y a alors transfert des ampèreheures stockés dans les.c batteries vers la charge d'utilisation 4. Si le genérateur i continue à débiter, les batteries 2 et 3 se rechargent simultanement.

On voit que, contrairement à l'art antérieur, le deplacement de l'èquîpe d'entretien peut être différé après la réception du signal de secours. En effet, par exemple pour le cas d'une station autonome en visibilité directe avec le poste d'entretien éloigne, comme pour -un re
faixs hertzien sur le sommet d'une montagne en visibilité directe de la vallée où se trouve le poste d'entrètien, lléquipe d'entretien ne se placera pas nécessairement immédiatement après la réception du signal de secours si elle constate que le vent ou le soleil est revenu au sommet de la montagne.

En se référant maintenant à la Fig. 4, on-a représenté une seconde variante du dispositifdesockage d'énergie selon l'invention. Elle a trait à l'inhibition des effets néfastes dus à la coupure d'alimentation brève'de la charge 4, lorsque le contact à deux directions 55 a son contact mobile M- qui bascule de son contact de travail T (Fig.i) vers son contact de repos R (Fig .3), correspondant au passage sur secours Pendant cette coupure brève, la charge n'est pas alimentes ce qui est inadmissible pour certaines applications telles que l'alimentation dtun faisceau hertzien numérique transmettant des données.

Dans la Fig. 4, on voit que le contact 55 joue le rôle d'un contact à fermeture et que le contact à fermeture 65 a son contact de travail T qui est relié directement au contact mobile M du contact 55 et à la borne négative 4 de la charge d'utilisation 4. Le dispositif comprend en plus un programmateur 9 commandant à des instants prédéterminés un contact à deux directions sans positions intermédiaires 90 et deux contacts à fermeture 91 et 92.

Les bornes d'alimentation 93, 94 du programmateur 9 sont reliées respectivement au contact de repos FR5 du relais magnétoélectrique
RM5 et à la borne négative 3 de la batterie de secours 3. Le contact à fermeture 91 est interconnecté entre le contact de repos FR5 et la
borne commune au condensateur 58 et à la résistance 59. Le contact à
fermeture 92 est en parallèle avec une résistance 95 et est interconnec
té entre l'interrupteur . 13 et les bornes communes 50 et 60 des circuits
de commutation 5 et 6.Le contact à deux directions 90 a son contact
mobile relié aux bornes communes 50 et 60, son contact de travail T
relié au contact mobile M du contact 65 et son contact de repos R
relié directement à l'interrupteur 13 , c'est-à-dire à l'autre borne
commune de la résistance 95 et du contact 92.

Les autres connexions et éléments du dispositif de stockage d'ener- gie sont identiques à ceux décrits précédemment. Sur la Fig. 4, on 'a représenté que les composants nécessaires d la compréhension du fonctionnement du programmateur 9 décrit ci-après. Les contacts
de la Fig. 4 sont représentés à des positions correspondant au fonc
tionnement normal, d'une matière analogue à La Fig. 1.

Au moment ob la tension de la batterie 2 atteint sa tension de fin de
décharge, le contact mobile M5 vient en contact avec le contact de
repos FR5 ce qui permet l'alimentation du programmateur 9 par la
batterie de secours 3.

Les trois contacts 90, 91 et 92 du programmateur 9 passent
successivement sur la position travail.

Le contact mobile M du contact à fermeture 90 bascule sur son
contact de travail T. A cet instant, les deux batteries 2 et 3 alimen
tent en parallè-le la charge 4. La résistance 95 dont la valeur rèsistive est de l'ordre de quelques dixièmes d'ohms à quelques ohms selon les
caractéristiques des deux batteries, évite qu'un courant prohibitif ne
circule de la batterie 3 vers la batterie 2 au moment de la mise en
parallèle. Une seconde plus tard, le contact à fermeture 91 se ferme
et permet ainsi l'alimentation de l'enroulement de repos ER5 du relais
bistable RB5. Le contact à fermeture 55 s'ouvre et coupe la liaison
entre les bornes négatives de la batterie normale 2 et de la charge 4.

Puis deux secondes après 11établissement du contact franc M5 - FR5,
le contact mobile M du contact à fermeture 92 vient en contact avec son contact fixe T et court-circuite ainsi la résistance 95. La batterie de secours 3 est ainsi connectée à la charge 4 sans qu'il y ait eu coupure de son alimentation.

A la fin de ce cycle, l'alimentation du moteur du programmateur 9 est automatiquement coupe. Ainsi sa consommation en énergie est réduite à celle nécessaire pour faire passer successivement les trois contacts 90, 91 et 92 sur la position travail. Cette consommation est de l'ordre de 10 mWh pour des contacts de 10A.

La remise du programmateur 9 dans son état initial nécessite une intervention manuelle après vdirification et ventuellement recharge des batteries 2 et 3.

Bien que le dispositif de stockage d'énergie décrit comprenne des moyens de détection des seuils de fin de charge et des moyens de commutation du genre à relais et-contacts, les derniers peuvent être réali sés par des transistors, bascules de Schmitt et portes logiques à condition qu' ils aient une tonsommation permanente faible et une tenue aux surtensions atmosphériques comparable à celles des relais électromagnG tiques spécifiés plus haut.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS

   1 - Dispositif de stockage d'énergie par station autonome comprenant, en parallèle à un générateur à débit en courant aléatoire (1) et a une charge d'utilisation (4), une première batterie d'accumulateurs (2) et un moyen de secours de restitution d'énergie électrique (3), ledit générateur en fonctionnement normal alimentant la première batterie et la charge d'utilisation, ainsi qu'un premier moyen de commutation (5) pour detec- ter le seuil de fin de décharge de la première batterie afin que le moyen de restitution alimente la charge d'utilisation lorsque ledit seuil est atteint et que la première batterie soit déconnectée de la charge d'utili- sation, caractérisé en ce que le moyen de restitution est une seconde batterie d'accumulateurs (3) entretenue périodiquement par le générateur à débit aléatoire (1) et en ce qu'il comprend un circuit (D1) interconnecté entre des bornes de meme poleLritd (2 , 3 ) des deux batteries (2,3) pour permettre, en outre, la recharge de la première batterie (2) par le générateur (1) pendant que la seconde batterie (3) alimente la charge d'utilisation (4), puis la recharge simultané des deux batteries (2,3) dès que les tensions aux bornes des batteries sont égales.
2. 2 - Dispositif conforme à la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de recharge comprend une diode (D1 )-.
3. 3 - Dispositif conforme à la revendication 1 ou a, caractérisé en ce qu'il comprend un second moyen de commutation (6) pour détecter le seuil de fin de recharge de la seconde batterie Ç3) afin que les deux batteries (2) et (3) soient déconnectées de la charge d'utilisation (4) et ne se déchargent pas au delà dudit seuil de fin de recharge.
4. 4 - Dispositif conforme à l'une des revendications 1 à 3, caracté- risé en ce qu'un moyen de commutation (5 ; 6) comprend un premier relais (RM5 ; RM6 muni d'un enroulement (E5 ; E6) en parallèle avec la batterie associée (2 ; 3) et un contact mobile à deux directions avec positions intermédiaires (M ;M6) relié à une première borne (2 3+)

   5 6 de la batterie (2 ; 3) et un second relais bistable (RB5 ; RB6), ayant deux enroulements (ET5, ER5 ; ET6, ER6) à borne commune (50 ; 60) reliée à l'autre borne (2 -; 3- ) de la batterie par l'intermédiaire du circuit de recharge (D1) et ayant un premier contact (55 ; 65) 65) dUconnec- tant la batterie associée (a ; 3) de la charge d'utilisation (4) lorsque le contact mobile (M5 ;M6) du premier relais a atteint un premier contact fixe (FR5 ; FR6) relié à l'enroulement dit de repos (ER5 ; ER6) du second relais (RB5 RB6), par suite de la fin de recharge de ladite batterie associe (2 ; 3).
5. 5 - Dispositif conforme à la revendication 4, caractérisé en ce que l'autre borne (51 ; 52) de l'enroulement dit de travail (ET5 ET) du second relais (RB5 ; RB6) est reliée au second contact fixe (FT5 ; FT6) correspondant à une position extrême du contact mobile (M5 ; M6) du premier relais (RM5 ; RM6) pour laquelle la batterie associée (2 ; 3) a atteint sa tension de fin de charge.
6. 6 - Dispositif conforme à la revendication 5, caractérisé en ce qu'un interrupteur à fermeture brève (I5 16) est interconnecté entre l'autre borne (51 > 61) de l'enroulement dit de travail (ET5 ; ET6) et le

   s 6) second contact fixe (FT5 ;FT6) du premier relais (RM5 RM6)
7. 7 - Dispositif d'alimentation continue conforme à l'une des revendications 4 à 6, caractérisé en ce qu'un condensateur (58 ; 68) et un contact à ouverture (54 ; 64) du second relais (RB5 ; RB6) relié en serie avec u'ne résistance (59 ;- 69) sont en parallèle entre le premier contact fixe (FR5 FR6) du premier relais (RM5 RM6) et l'autre borne (53 63) de l'enroulement dit de repos (ER5; ER6).
8. 8 - Dispositif d'alimentation continue conforme à l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le premier contact (55) du second relais (RB5) du premier moyen de commutation (5)-est un contact à deux directions (55) dont le contact mobile (M) est relié à la borne (4 ) de la charge d'utilisation (4) et dont les contacts fixes (T, R) sont reliés

   recharge respectivement à ure irre cb circuit de / (D 1) et au contact de travail (T) du premier contact (65) du second moyen de commutation (6), et en ce que le premier contact (65) du second relais (RB6) du second moyen de commutation (6) est un contact à ouverture (65) dont le contact mobile (M) est relié à la première borne (3 ) de la seconde batterie (3).-
9. 9 - Dispositif conforme à l'une des revendications 4 à 7, caractérise en ce qu'il comprend des moyens ( pour inhiber la coupure brève de l'alimentation de la charge (4) lorsque le premier contact (55) du premier moyen de commutation (5) déconnecte la première batterie (2) de la charge (4).
10. 10 - Dispositif conforme à la revendication 9, caractérisé en ce que les moyens dinhibition de la coupure brève comprennent un programmateur (9) dont les bornes d'alimentation (93, 94) sont reliées au premier contact fixe (FR5) du premier relais (RM5) du premier moyen de commutation (5) et à l'une des bornes (3 ) de la seconde batterie et qui commande un contact à deux directions (90) et des premier et second contacts à fermeture (91, 92), le contact à deux directions (90) étant au repos bouclé sur une résistance (95) interconnectée entre ladite borne (3 ) de la seconde batterie (3) et la borne commune (50 > 60) aux enroulements des seconds relais (RB5 > RB6) et étant au travail en série avec la résistance (95) et le premier contact (65) des seconds moyens de commutation (6), ledit premier contact à fermeture (91) reliant au travail l'enroulement de repos (ER5) du second relais (R B5) du premier moyen de commutation (tri) et le premier contact fixe (FR5) du premier relais (RM5) du premier moyen de commutation (5) tandis que le second contact à fermeture (92) est au travail en parallèle avec ladite résistance (95), et le programmateur commandant, -dès sa mise sous tension, à des instants prédéterminés, le basculement du contact à deux directions (90), puis les fermetures successives des premier et second contacts à fermeture (91, 92).

    Il - Dispositif conforme à l'une des revendications 4 à 1 0 > caracté- risé en ce que le second relais (R B5) des premiers moyens de commuta- tion (5) comprend également un second contact à deux directions (56) pour commander l'illumination de moyens d'affichage locaux (80) et un autre contact (57) pour exciter des moyens d'alarme à distance dès que la première batterie (2) a atteint son seuil de fin de de charge.