FR2553894A1 - Procede et circuit pour le controle de la charge de piles au ni-cd - Google Patents

Abstract

LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN PROCEDE ET UN CIRCUIT POUR LE CONTROLE DE LA CHARGE DE PILES AU NI-CD, NOTAMMENT UTILISEES SUR DES SATELLITES MIS EN ORBITE AUTOUR DE LA TERRE A BASSE ALTITUDE, SELON LAQUELLE LA CHARGE DE LA PILE B EST ARRETEE QUAND LA TEMPERATURE TH COMMENCE A AUGMENTER, FAISANT SUITE A UNE DIMINUTION A LA CHARGE. LA TEMPERATURE TH DE LA PILE B EST DETECTEE AU NIVEAU DE CHAQUE ELEMENT C DE LA PILE B A L'AIDE DE THERMISTANCES T DISPOSEES, DE PREFERENCE, SUR LE CENTRE GEOMETRIQUE DE PLAQUES METALLIQUES MINCES P DISPOSEES ENTRE LES ELEMENTS C ISOLES I DE LA PILE B, LESQUELLES PLAQUES P SONT FIXEES A UNE PLAQUE METALLIQUE DE BASE COMMUNE B. APPLICATION AU CONTROLE DE LA CHARGE DE PILES AU NI-CD.

Description

-1 La présente invention est relative à un procédé et à un circuit de

contrôle de la charge de piles au Ni-Cd utilisées dans des missions spatiales effectuées à l'aide de

satellites mis en orbite autour de la terre à basse altitu5 de.

Etant donné que la période de révolution pour de telles missions est habituellement de 1,5 heure, dont environ une heure en présence de soleil, temps pendant lequel la pile doit être chargée, et environ 0,5 heure en éclipse, 10 temps pendant lequel la pile se décharge, les cycles de

charge et décharge sont très élevés: par exemple, les piles peuvent être soumises jusqu'à 6000 cycles de décharge/charge par an, sans compter les périodes de consommation de pointe.

Les courants de charge élevés et les recharges ra15 pides demandent une électronique relativement complexe pour

contrôler la surcharge et pour empêcher une chauffe indésirée de la pile.

En ce qui concerne la surchauffe de la pile, il est difficile de définir de façon précise des contrôles de 20 température simples capables d'assurer un équilibre énergétique, de pourvoir à la protection contre la surcharge et de vérifier la dissipation thermique pendant une mission dans un environnement dont les conditions sont variables et

avec des piles dont les courbes I-V sont également varia25 bles.

Les procédés existants de contrôle de la charge des piles pour satellites sont décrits ci-dessous: le procédé de charge limitée en courant, ou à courant constant, est une technique selon laquelle un régulateur li30 mite le courant de charge à une ou à plusieurs valeurs choisies La fin de la charge est basée sur la mesure de la tension de la pile Si cette tension atteint une valeur correspondant à un rapport de recharge bien défini, la charge est commutée sur une limite de courant inférieur; le procédé de charge limitée en tension est une technique -2 selon laquelle l'allure du courant est contrôlée indirectement pendant la surcharge Un régulateur limite la tension de charge de la pile de façon à réduire le courant de charge d'une valeur initiale à une valeur inférieure correspondant à une allure de charge se terminant en pointe Egalement dans ce cas la fin de la charge dépend de l'aboutissement à une limite bien définie de la tension de la pile; le procédé de charge limitée en pression est basé sur le fait que l'oxygène se développe à une allure importante quand on se rapproche du point de pleine charge et qu'une augmentation de pression se manifeste à l'intérieur d'un élément de la pile, ce qui est du à la vitesse de recombinaison simultanée des gaz Cette augmentation de pression peut être utilisée pour générer un signal de contrôle de la 15 charge Toutefois, un désavantage de ce procédé est qu'il demande une modification des éléments de la pile de façon à détecter la pression à l'aide de manomètres ou d'une électrode auxiliaire Jusqu'ici la fiabilité de ce procédé ne s'est pas révélée très grande; le procédé de charge limitée en température est basé sur le fait que la chaleur développée à l'intérieur d'une pile augmente lorsque celle-ci s'approche de la pleine charge à courant constant La température de la pile se présente ainsi comme alternative avantageuse par rapport à la tension de 25 la pile et est utilisable comme un signal de début de surcharge L'efficacité de ce procédé dépend des propriétés thermophysiques des éléments de la pile et de son application particulière En outre, avec des cycles de courte durée et des allures de charges élevées et avec un détecteur de température appliqué au couvercle du récipient contenant les éléments de la pile, il n'y a pas de temps suffisant pour que l'électrode puisse absorber la chaleur produite et présenter une augmentation de température avant la fin de la période de charge A cause de cela, l'application de ce pro35 cédé a été limitée aux missions o l'échelle des temps -3 est plus favorable en raison des orbites à longue période de révolution De plus, un problème lié au procédé de charge limitée en température est que la température de la pile peut augmenter également à cause d'admissions de chaleur provenant de l'extérieur et non seulement à cause de la charge. Les procédés de charge décrits ci-dessus qui sont tous basés sur une allure du courant de charge qui est constante jusqu'à une valeur bien définie de tension de charge, dépendant de la température de la pile, et qui ensuite décroît graduellement, en sorte que la tension de la pile reste constante pour le reste du temps de charge présentent des inconvénients quand ils sont appliqués à des

missions spatiales effectuées à l'aide de satellites mis en 15 orbite autour de la terre à basse altitude.

En fait des essais ont montré que le comportement de la pile n'est pas prévisible dans des applications à basse altitude, ce qui est attribué principalement au fait que

la fin de la charge de la pile est établie de façon incor20 recte dans les procédés de charge connus.

Un autre problème est le gaspillage de puissance de charge de la part du générateur solaire utilisé dans les procédés de charge actuellement utilisés, qui demandent une puissance supérieure de 30 % à la puissance moyenne théori25 quement nécessaire Cela est dû au fait que le courant de charge n'est pas constant pendant la totalité du temps de charge, mais il diminue quand est atteinte une limite bien définie de la tension de la pile ou une augmentation de la

pression, ou de la température, de la pile.

La présente invention a pour but de pourvoir à un procédé de contrôle de la charge pour des piles au Ni-Cd,

notamment utilisées dans des missions spatiales effectuées à l'aide de satellites mis en orbite autour de la terre à basse altitude, qui répondent mieux aux nécessités de la prati35 que que les procédés visant au même but connus antérieure-

-4 ment, notamment: en ce que la fin de la charge de la pile est établie d'une façon précise; en ce que le comportement de la pile est prévisible; en ce que la puissance de charge du dispositif solaire utilisé est approximativement de 30 % inférieure par rapport aux procédés connus; en ce que la durée de vie des piles est plus longue que celle correspondant aux procédés connus, à savoir que la pi10 le se dégrade linéairement pendant les premières centaines de cycles, jusqu'à ce qu'un état stationnaire ait été atteint, après quoi aucune dégradation supplémentaire n'est observée; en ce que la fin de la charge de la pile est pratiquement 15 indépendante des fluctuations thermiques de l'environnement, ce qui rend la mesure de la température des éléments de la pile,selon la présente invention, beaucoup plus fiable que

les mesures décrites dans l'Art Antérieur.

La présente invention a également pour but de pour20 voir à un circuit de charge permettant la mise en oeuvre du

procédé conforme à l'invention.

La présente invention a pour objet un procédé de contrôle de la charge de piles au Ni-Cd, notamment utilisées dans des satellites mis en orbite autour de la terre à basse 25 altitude, comportant des éléments isolés électriquement, chacun à l'aide d'un matériau isolant thermiquement conducteur, et des plaques métalliques minces comprises entre les éléments de la pile ainsi isolés et fixées à une plaque commune de base, lequel procédé est caractérisé en ce que la charge est arrêtée quand la température de la pile commence à augmenter faisant suite à une diminution à la fin de la charge. Selon un mode de réalisation avantageux du procédé

conforme à l'invention, la mesure de la température de la 35 pile est effectuée au niveau de chaque élément de la pile.

-5 Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, on utilise les températures correspondant à l'emplacement desdites plaques métalliques minces pour arrêter la charge, lesquelles températures sont détectées à l'aide de détecteurs thermiques appropriés. Conformément à l'invention, lesdits détecteurs

thermiques sont des thermistances, de préférence disposées sur les centres géométriques desdites plaques métalliques minces, ces thermistances étant interconnectées selon une 10 configuration série- parallèle.

La présente invention a également pour objet un circuit permettant la charge de piles au Ni-Cd, notamment utilisées sur des satellites mis en orbite autour de la terre à basse altitude, à l'aide d'un dispositif solaire approprié pendant la période d'ensoleillement, quand l'interrupteur dudit circuit est fermé, lesdites piles comportant des éléments isolés électriquement, chacun à l'aide d'un matériau thermiquement conducteur, et des plaques métalliques minces comprises entre les éléments de la pile 20 ainsi isolés et fixées à une plaque commune de base, lequel circuit est caractérisé en ce qu'un dispositif de détection de la fin de la charge fournit, à la fin de la charge, quand la température de la pile commence à augmenter, un signal

pour ouvrir ledit interrupteur qui reste ouvert pour le 25 reste de la période d'ensoleillement.

Selon un mode de réalisation avantageux du circuit

conforme à l'invention, ledit dispositif solaire est dimensionné pour générer un courant légèrement supérieur au courant de charge moyen théoriquement nécessaire.

Selon un autre mode de réalisation avantageux conforme à la présente invention, ledit dispositif de détection de la fin de la charge comprend une pluralité de détecteurs thermiques constitués par des thermistances qui sont disposées en position appropriée, de préférence sur les cen35 tres géométriques desdites plaques métalliques minces, et

qui sont interconnectées selon une configuration sérieparallèle.

Selon encore un autre mode de réalisation avantageux du circuit conforme à l'invention, ledit dispositif de 5 détection de la fin de la charge comprend un premier amplificateur opérationnel de gain approprié, dont la borne d'entrée positive est connectée à la tension qui s'établit à travers ladite pluralité de thermistances, quand celle-ci est parcourue par un courant d'intensité prédéterminée, et 10 dont la borne d'entrée négative est connectée à une tension de référence qui est la tension de sortie d'un deuxième amplificateur opérationnel, dont la borne d'entrée négative est connectée directement à sa borne de sortie et dont la borne d'entrée positive est connectée périodiquement, à l'aide d'un interrupteur, à la borne de sortie dudit premier amplificateur opérationnel, de façon à obliger ladite tension de référence à être identique à ladite tension aux bornes des thermistances chaque fois que l'interrupteur du dispositif de détection de la fin de la charge est fermé, tan20 dis que ladite tension de référence reste constante, par l'intermédiaire d'un condensateur connecté à la masse, pendant le temps que ledit interrupteur du dispositif de détection est ouvert, et à être égale, pendant ce temps, à la valeur que la tension aux bornes des thermistances présente 25 quand cet interrupteur est fermé, la tension de sortie dudit premier amplificateur augmentant linéairement à partir de la tension aux bornes des thermistances quand la température diminue, à savoir pendant la charge de la pile, tandis qu'elle diminue linéairement à partir deladite tension aux 30 bornes des thermistances, à savoir pendant la décharge de la pile, en sorte que ledit premier amplificateur opérationnel amplifie, selon son gain prédéterminé, la différence de potentiel entre la tension aux bornes des thermistances et la tension de référence seulement pendant le temps que ledit 35 interrupteur du dispositif de détection de la fin de la -7

charge est ouvert.

Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, les tensions de sortie desdits premier et deuxième amplificateurs opérationnels sont comparées entre elles à l'aide d'un circuit logique qui détecte la fin de la charge pendant la phase d'ensoleillement d'une orbite, quand la température de la pile commence à augmenter, pour une différence entre lesdites tensions de sortie dont le module est égal à un seuil minimal préfixé auquel correspond une valeur positive également minimale de la dérivée par rapport au temps de la température de la pile, ce qui détermine l'ouverture de l'interrupteur dudit circuit de charge à

l'aide d'un relais.

Outre les dispositions qui précèdent, l'invention 15 comprend encore d'autres dispositions, qui ressortiront de

la description qui va suivre.

L'invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère aux dessins annexes dans lesquels:

les figures la et 2 a illustrent les courbes I-V, en fonction du temps, pour les procédés de charge classiques; les figures lb et 2 b illustrent les courbes I-V, en fonction du temps, pour le procédé conforme à l'invention; la figure 3 représente un circuit qui illustre le principe 25 suivant lequel un dispositif de détection de la fin de la charge met en oeuvre le procédé conforme à l'invention; la figure 4 montre un mode de réalisation du dispositif de détection de la fin de la charge comportant une pluralité de thermistances interconnectées selon une configuration serie30 parallèle (cf la figure 4 a) et distribuées entre les éléments de la pile; la figure 5 a montre l'amplificateur opérationnel AO 1 utilisé dans ledit dispositif de détection de la fin de la charge, dans lequel la tension Vth aux bornes des thermis35 tances est connectée à sa borne d'entrée positive, tandis -8 que la borne d'entrée négative est connectée à la tension de référence Vref; la figure 5 b illustre l'allure de la tension de référence Vref en fonction du temps, à laquelle on impose d'être iden5 tique à la tension Vth aux bornes des thermistances chaque fois que l'interrupteur Sl (cf la figure 4) du dispositif de détection de la fin de la charge est fermé; la figure 5 c montre l'allure de la tension de sortie Vol dudit amplificateur opérationnel AO 1 en fonction du temps: 10 on peut remarquer que celle-ci augmente linéairement à partir de la tention Vth aux bornes des thermistances quand la température de la pile diminue, tandis qu'elle diminue linéairement à partir de Vth quand la température de la pile augmente; les figures 6 a et 6 b illustrent, en vue latérale et en vue de dessus respectivement, la structure de la pile pour laquelle a été essayé le procédé selon l'invention; la figure 7 montre un modèle thermique simplifié du dispositif de détection visant à expliquer pourquoi la fin de la 20 charge de la pile est pratiquement indépendante des fluctuations thermiques de l'environnement; la figure 8 illustre la relation entre la tension, le courant et la température de la pile correspondant aux 2000- ème cycle d'un essai sur la durée de vie d'une pile au Ni-Cd utilisée sur un satellite mis en orbite autour de la terre a basse altitude et comportant 14 éléments, chacun de 35 Ah,

pour laquelle ont été exécutes plus de 7000 cycles.

Il doit être bien entendu, toutefois, que ces dessins et les parties descriptives correspondantes, sont don30 nés uniquement à titre d'illustration de l'objet de l'invention, dont ils ne constituent en aucune manière une limitation.

Les figures la et 2 a illustrent l'allure du courant de charge Ich de la pile, rapporté au courant de charge 35 moyen Iav théoriquement nécessaire, ainsi que l'allure de la tension Vbatt de la pile, en fonction du temps, pour une application typique dans une orbite autour de la terre à basse altitude correspondant aux procédés de charge classiques; ces figures montrent que les procédés connus sont tous basés comme déjà spécifié sur un courant de charge dont l'allure est constante jusqu'à un niveau bien défini de la tension de charge, qui dépend de la température de la pile, pour ensuite diminuer en maintenant constant le niveau de la

tension de charge pour le reste du temps de charge.

En particulier, la figure la montre qu'avec les procédés connus on a besoin d'un dispositif solaire dont la puissance fournie est de 30 % supérieure à celle théoriquement nécessaire, parce que le courant de charge Ich de la

pile n'est pas constant pendant la totalité du temps de 15 charge.

Au contraire, la figure lb montre que le courant de charge Ich de la pile, conformément au procédé de contrôle de la charge selon l'invention, est constant pendant la totalité du temps de charge, le dispositif solaire étant di20 mensionné pour générer uniquement un courant légèrement supérieur au courant de charge moyen théoriquement nécessaire, en sorte que la puissance dudit dispositif solaire est approximativement de 30 % inférieure à celle demandée par les

procédés connus.

Cette condition est due au fait que l'invention fait usage d'une propriété inconnue des piles au Ni-Cd, qui probablement s'applique également aux autres types de piles, selon laquelle la température des piles au Ni-Cd augmente pendant la décharge et diminue pendant la charge jusqu'à la 30 fin de la charge, quand la température augmente, cet effet étant beaucoup plus marqué dans les applications selon des

orbites autour de la terre à basse altitude à cause des cycles de charge et décharge très élevés.

Selon cette propriété, la charge de la batterie

est arrêtée quand la température de la pile commence à aug-

-10

menter faisant suite à une diminution à la fin de la charge.

La fin de la charge est basée, conformément au procédé de l'invention, sur la mesure de température au niveau de chaque élément de la pile, ce qui est considéré comme étant plus fiable par rapport aux techniques de l'Art Antérieur basées sur la mesure de température au niveau de

la pile prise dans son ensemble.

L'invention fait également usage d'une propriété thermique généralement valable pour les structures (cf les 10 figures 6 a et 6 b) utilisées dans les applications selon des

orbites autour de la terre à basse altitude, pour lesquelles chacun des éléments 1 à 14 de la pile est isolé électriquement à l'aide d'un matériau isolant i thermiquement conducteur, et les plaques métalliques minces p des éléments de la 15 pile sont fixées à une plaque de base métallique commune b.

Le procédé de contrôle de la charge selon l'invention profite de cette propriété thermique en mesurant les températures qui existent en correspondance de l'emplacement des plaques métalliques minces p. Dans ce but, l'invention fait usage d'une pluralité de thermistances qui sont disposées en position appropriée entre les éléments de la pile, par exemple dans les points définis par les petites croix Pl et P 2 de la figure 6 a, ou de préférence sur le centre géométrique des plaques 25 métalliques minces p, ainsi que montré par la petite croix

P 3 dans ladite figure 6 a.

Ces thermistances sont interconnectées selon une

configuration série-parallèle (cf la figure 4 a).

Des essais ont montré que les fluctuations thermi30 ques de l'environnement en correspondance de l'emplacement des plaques métalliques minces p, disposées entre les éléments de la pile mutuellement isolés, sont inférieures de certains ordres de grandeur par rapport aux fluctuations de"

la plaque de base b.

En conséquence, la fin de la charge est pratique-

-11

-ment indépendante des fluctuations thermiques de l'environnement.

Cette indépendance est expliquée à l'aide du modèle thermique simplifié représenté à la figure 7.

Etant donné que la résistance thermique R entre la plaque de base b et la thermistance T (disposée sur une plaque métallique mince p) est beaucoup plus grande que la résistance thermique r entre l'élément c de la pile et la thermistance T, les fluctuations thermiques en correspondan10 ce de l'emplacement de la thermistance T sont presque complètement déterminées par la puissance thermique Pc produite par l'élément c de la pile et, donc, indépendantes de la puissance thermique de l'environnement Pe: à la figure 7,

Cb et Cc représentent les capacités thermiques de la plaque 15 de base b et de l'élément c de la pile.

Il va de soi que la puissance Pc est positive pendant la décharge, quand la température de la pile augmente

(réchauffement), mais elle est négative pendant la charge quand la température de la pile diminue (refroidissement) 20 jusqu'à la fin de la charge, quand commence le réchauffement.

Le circuit représenté à la figure 3 illustre le

principe de mise en oeuvre du procédé selon l'invention.

Pendant la période d'ensoleillement du satellite en orbite autour de la terre, l'interrupteur 5 est fermé, ce qui permet à la pile B d'être chargée par le dispositif solaire SA qui est dimensionné comme déjà décrit pour générer un courant légèrement supérieur au courant de charge moyen théoriquement nécessaire A la fin de la charge, quand 30 la température de la pile commence à augmenter faisant suite à une diminution (à savoir quand la valeur de la dérivée de la température O de la pile par rapport au temps est supérieure à zéro:d B > O), le dispositif de fin de la chardt ge D, qui reçoit des signaux à partir des thermistances T

disposées en position appropriée, fournit un signal d'ouver-

-12 -ture de l'interrupteur S qui reste ouvert pour le reste de

la période d'ensoleillement ts.

Un mode de réalisation du dispositif de détection

D de la fin de la charge est montré à la figure 4.

On fait circuler un courant de 1 m A à travers l'ensemble ST des thermistances T, qui sont interconnectées selon une configuration sérieparallèle (cf la figure 4 a) et qui sont disposées de préférence sur les centres géométriques desdites plaques métalliques minces p. La tension Vth aux bornes de l'ensemble ST des thermistances T est connectée à la borne d'entrée positive d'un premier amplificateur opérationnel AO 1, qui a un gain G

de 2700.

La borne d'entrée négative de ce premier amplifi15 cateur opérationnel AO 1 est connectée à une tension de référence Vref, qui est la tension de sortie d'un deuxième amplificateur opérationel AO 2, dont la borne d'entrée négative est connectée directement à sa borne de sortie et dont la borne d'entrée positive est connectée périodiquement à la borne de sortie dudit premier amplificateur opérationnel AO 1 par l'interrupteur 51, qui est ouvert pendant 30 secondes et fermé pendant 1 seconde; de cette manière, ladite tension de référence Vref est obligée d'être identique à Vth chaque

fois que l'interrupteur 51 est fermé, ainsi que le montre la 25 courbe de figure 5 b.

Pendant le temps que ledit interrupteur 51 est ouvert, Vref reste constante et égale à la valeur que Vth a quand l'interrupteur 51 est fermé, parce que la borne d'entrée positive du deuxième amplificateur opérationnel AO 2 est 30 maintenue à une tension constante à l'aide du condensateur C. En conséquence, le premier amplificateur opérationnel AO 1 amplifie 2700 fois la différence entre la tension Vth et la tension Vref existant à ses bornes d'entrée 35 positive et négative, respectivement, pendant le temps que -13

l'interrupteur 51 est ouvert.

L'allure de la tension de sortie Vol de l'amplificateur opérationnel AO 1 en fonction du temps est montrée à la figure 5 c: cette tension Vol augmente linéairement à partir de Vth, quand la température 8 de la pile diminue, à savoir pendant la charge, tandis qu'elle diminue linéairement à partir de ladite tension Vth quand la température de la pile augmente, à savoir pendant la décharge (en fait,

la résistance d'une thermistance diminue quand la températu10 re augmente et vice versa).

Les tensions de sortie Vol et Vo 2 desdits premier et deuxième amplificateurs opérationnels AO 1 et AO 2 sont comparées entre elles à l'aide d'un circuit logique L qui détecte la fin de la charge pendant la période d'ensoleille15 ment d'une orbite, quand la température de la pile commence à augmenter, pour une difference Vol Vo 2 entre ces tensions de sortie dont le module est égal à un seuil minimal préfixeré, par exemple Vol Vo 2 0,5 volt, auquel correspond une valeur minimale positive de la dérivée d de la tempédt rature 8 de la pile par rapport au temps, ce qui assure l'ouverture dudit interrupteur S à l'aide d'un relais R,

laquelle valeur est calculée comme indiqué ci-après.

Si la fin de la charge est détectée quand Vo 1 Vo 2 = 0,5 volt cela signifie que: d Vth dt 30 sec 2700 =-0,5 volt, ainsi: d Vth -6

( 1) dt = _ 6,17 10 volt/sec.

dt Si les limites inférieure et supérieure de la résistance Rth des thermistances, pour une variation de 2 C à 200 C, sont égales à 2384 ohm et 2608 ohm, respectivement, cela signifie que: -14 ld Rth ( 2384 2608) ohm = 112 ohm/ C e = 200 C ainsi: ( 2) Vth Rt

( 2) tj = lm A = 0,112 volt/ C.

e = 20 o C = 200 C En conséquence, en combinant les relations ( 1) et 10 ( 2), la valeur de la dérivée de la température 6 par rapport au temps qui correspond à la fin de la charge est: d 8 d 1 Vth d= ae d îo 1-6 volt (_ 1

_ _ _ _ =

dt dt d Vth =sec O,112 volt

= 55 p C/sec = 0,2 C/heure.

Il a été démontré expérimentalement que le nouveau procédé de charge assure une durée de vie des piles plus

longue qu'avec les procédés connus.

Avec le nouveau procédé les piles se dégradent linéairement pendant les premières centaines de cycles jusqu'à 20 ce qu'un état stationnaire ait été atteint, après quoi aucune dégradation supplémentaire n'a été observée.

En particulier, un essai sur la durée de vie de piles mises en orbite autour de la terre à basse altitude a été exécuté en utilisant -la technique de charge selon l'in25 vention L'échantillon de l'essai consistait en une pile au Ni-Cd avec 14 éléments de 35 Ah chacun Plus de 7000 cycles ont été exécutés avec une décharge de 27 % et un courant de décharge constant La tension de la pile s'est dégradée

pendant les premiers 600 cycles, après quoi aucune dégrada30 tion ultérieure n'a été observée.

La figure 8 illustre la relation entre la tension

Vbatt, le courant Ich et la température e de la pile pour le 2000-ème cycle Chaque cycle comporte une décharge d'environ 0,5 heure à 19 A suivie d'une charge à 14 A jusqu'à ce 35 que la température commence à augmenter à la fin de la char-

-15 ge, comme détecté par le dispositif de détection selon l'invention, qui arrête la charge jusqu'à ce que la période

d'ensoleillement se termine (environ 1 heure).

Des résultats analogues ont été obtenus pour une pile au Ni-Cd avec 4 éléments de 24 Ah et une décharge de %, ainsi que pour une combinaison de 3 piles au Ni-Cd

comportant chacune 14 éléments de 35 Ah avec 27 % de décharge.

Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'inven10 tion ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite; elle en embrasse au

contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de 15 la portée, de la présente invention.

-16

Claims (9)

REVENDICATIONS

1. Procédé de contrôle de la charge de piles au Ni-Cd, notamment utilisées dans des satellites mis en orbite autour de la terre à basse altitude, comportant des é 145 ments isolés électriquement, chacun à l'aide d'un matériau isolant thermiquement conducteur, et des plaques métalliques minces comprises entre les éléments de la pile ainsi isolés et fixées à une plaque commune de base, lequel procédé est caractérisé en ce que la charge est arrêtée quand la tempé10 rature (<) de la pile (B) commence à augmenter faisant suite

à une diminution à la fin de la charge.

2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la mesure de la température (<) de la pile (B) est

effectuée au niveau de chaque élément (c) de la pile (B).

3 Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'on utilise les températures ( 8) correspondant à

l'emplacement desdites plaques métalliques minces (p) pour arrêter la charge, lesquelles températures ( 8) sont détectées à l'aide de détecteurs thermiques appropriés.

4 Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits détecteurs thermiques sont des thermistances (T) de préférence disposées sur les centres géométriques desdites plaques métalliques minces (p), ces thermistances

(T) étant interconnectées selon une configuration série25 parallèle.

5. Circuit de mise en oeuvre du procédé selon les

revendications 1 à 4, permettant la charge de piles au

Ni-Cd, notamment utilisées sur des satellites mis en orbite autour de la terre à basse altitude, à l'aide d'un disposi30 tif solaire approprié pendant la période d'ensoleillement, quand l'interrupteur dudit circuit est fermé, lesdites piles comportant des éléments isolés électriquement, chacun à l'aide d'un matériau thermiquement conducteur, et des plaques métalliques minces comprises entre les éléments de la 35 pile ainsi isolés et fixées à une plaque commune de base, -17 lequel circuit est caractérisé en ce qu'un dispositif (D) de détection de la fin de la charge fournit, à la fin de la charge, quand la température ( 8) de la pile (B) commence à augmenter, un signal pour ouvrir ledit interrupteur (S) qui reste ouvert pour le reste de la période d'ensoleillement (ts).

6. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif solaire (SA) est dimensionné pour

générer un courant (Ich) légèrement supérieur au courant de 10 charge moyen (Iav) théoriquement nécessaire.

7. Circuit selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif (D) de détection de la fin de la charge comprend une pluralité de détecteurs thermiques constitués par des thermistances (T) qui sont disposées en posi15 tion appropriée, de préférence sur les centres géométriques

desdites plaques métalliques minces (p), et qui sont interconnectées selon une configuration série-parallèle.

8. Circuit selon l'une quelconque des revendications 5 et 7, caractérisé en ce que ledit dispositif (D) de 20 détection de la fin de la charge comprend un premier amplificateur opérationnel (A 01) de gain (G) approprié, dont la

borne d'entrée positive est connectée à la tension (Vth) qui s'établit à travers ladite pluralité de thermistances (T), quand celle-ci est parcoutue par un courant d'intensité pré25 déterminée, et dont la borne d'entrée négative est connectée à une tension de référence (Vref) qui est la tension de sortie d'un deuxième amplificateur opérationnel (A 02), dont la borne d'entrée négative est connectée directement à sa borne de sortie et dont la borne d'entrée positive est connectée 30 périodiquement, à l'aide d'un interrupteur (Sl), à la borne de sortie dudit premier amplificateur opérationnel (AO 1), de façon à obliger ladite tension de référence (Vref) a être identique à ladite tension (Vth) aux bornes des thermistances chaque fois que l'interrupteur ( 51) du dispositif (D) de 35 détection de la fin de la charge est fermé, tandis que -18 ladite tension de référence (Vref) reste constante, par l'intermédiaire d'un condensateur (C) connecté à la masse, pendant le temps que ledit interrupteur ( 51) du dispositif (D) de détection est ouvert, et égale, pendant ce temps, à la valeur que la tension (Vth) aux bornes des thermistances présente quand cet interrupteur ( 51) est fermé, la tension de sortie (Vol) dudit premier amplificateur opérationnel (A 01) augmentant linéairement à partir de la tension (Vth) aux bornes des thermistances (T) quand la température ( 8) 10 diminue, à savoir pendant la charge de la pile (B), tandis qu'elle diminue linéairement à partir de ladite tension (Vth) aux bornes des thermistances (T), à savoir pendant la décharge de la pile (B), en sorte que ledit premier amplificateur opérationnel (AO 1) amplifie, selon son gain prédéter15 miné (G), la différence de potentiel entre la tension (Vth) aux bornes des thermistances (T) et la tension de référence (Vref) seulement pendant le temps que ledit interrupteur ( 51) du dispositif (D) de détection de la fin de la charge

est ouvert.

9 Circuit selon la revendication 8, caractérisé en ce que les tensions de sortie (Vol, Vo 2) desdits premier et deuxième amplificateurs opérationnels (AO 1, A 02) sont comparées entre elles à l'aide d'un circuit logique (L) qui détecte la fin de la charge pendant la phase d'ensoleille25 ment d'une orbite, quand la température ( 8) de la pile (B) commence à augmenter, pour une différence entre lesdites tensions de sortie (Vol, Vo 2) dont le module est égal à un seuil minimal préfixé auquel correspond une valeur positive de également minimale de la dérivée par rapport au temps (dt) de la température ( 8) de la pile (B), ce qui détermine l'ouverture de l'interrupteur (S) dudit circuit de charge à

l'aide d'un relais (R).