Brevet FR2754951A1 — publié le 19980424

Description Les batteries de démarrage dans les véhicules à moteur, en général des accumulateurs au plomb, sont chargées par la dynamo d'éclairage en tant que générateur dont la ten-5 sion est limitée à une valeur maximale prédéfinie par un ré- gulateur. Le régulateur doit limiter la tension de chargement appliquée à la batterie du véhicule si possible à une valeur qui se trouve en dessous de la tension du début de dégagement gazeux, afin d'éviter la décomposition de l'électrolyte de la10 batterie qui se produit lors du dépassement de la tension du début de dégagement gazeux et afin de cette façon d'éviter des pertes d'eau et la corrosion par une surcharge dommagea- ble. Pour le fonctionnement sans maintenance de batteries d'automobiles il est nécessaire que l'amenée de l'énergie électrique lors de la charge soit réalisée à une tension qui se trouve si possible en dessous de la tension de début de dégagement gazeux. On doit toutefois obtenir dans tous les cas une recharge aussi rapide que possible de la batterie. De façon habituelle on règle le régulateur de telle sorte que la tension de charge soit en permanence limi- tée à une valeur maximale fixe. Comme cependant la tension de début de dégagement gazeux des batteries au plomb qui* sont normalement prévues comme batteries de démarrage, dépend de la température et comme la température de la batterie peut osciller selon la saison et l'état de fonctionnement du véhi- cule entre de larges limites, on n'a pas l'assurance d'avoir par une valeur maximale prédéfinie de façon fixe de la ten- sion de charge une recharge dans le temps le plus court sans dégagement gazeux dans toutes les conditions de température. On a en conséquence, pour compenser l'influence de la tempé- rature, déjà branché des circuits électroniques sensibles à la température entre la batterie et la dynamo d'éclairage dans le circuit de chargement. Une telle disposition ressort par exemple du do- cument DE-20 56 045. Ces méthodes habituelles de régulation ne conviennent pas par ailleurs pour garantir un état de charge aussi élevé que possible de la batterie d'accumula- teur. On a déjà proposé en conséquence des dispositifs très variés servant à contrôler l'état de la charge d'une batterie de démarrage, par exemple on peut trouver dans le document DE-33 30 953 un dispositif dans lequel un bilan du courant est établi dans tout le système et avec lequel on peut de5 cette façon régler exactement l'état de la charge de l'accu- mulateur. Ce dispositif connu est par ailleurs coûteux et n'a pas en conséquence réussi pratiquement à s'introduire dans les véhicules automobiles habituels. L'invention a en conséquence pour objet de propo- ser un procédé simple de chargement qui permette d'accentuer l'état moyen de la charge de la batterie, en rendant possible une économie de poids par l'utilisation d'une batterie plus petite, en allongeant la durée de vie de la batterie et en améliorant le rendement du générateur. On résout ce problème selon l'invention dans le cas d'un procédé du type mentionné au début en réglant la tension du générateur, commandée par l'état de charge de l'accumulateur, l'état de charge étant prélevé par une mesure de la tension de marche à vide de l'accumulateur à l'instant du passage par zéro de l'intensité qui s'écoule dans l'accu- mulateur. Selon l'invention on détermine l'état de charge sans avoir à procéder à des mesures coûteuses de l'intensité et en fait en mesurant la tension de la batterie de marche à vide au moment o l'intensité de la batterie passe par zéro. Ceci est en opposition avec la commande habi- tuelle jusqu'à présent de la tension de charge du générateur dont la valeur maximale est influencée jusqu'à présent dans tous les cas par la température, en comprenant par tempéra- ture en général uniquement la température ambiante du généra- teur et seulement dans les cas les plus rares la température de la batterie. Selon l'invention on détermine lors des processus cycliques de charge et de décharge la tension de la batterie sans l'influence de la résistance intérieure de la batterie. On procède en effet à une mesure quand I=0, c'est-à-dire quand l'intensité passe par zéro ou à un intervalle de temps très bref après le passage par zéro. La tension de marche à vide ainsi déterminée se différencie nettement de la tension au repos d'un accumulateur car ce qu'on appelle la tension au repos s'établit seulement au bout d'un temps plus long, par exemple au bout de quelques heures, quand les processus de5 diffusion, c'est-à-dire les processus d'équilibrage de la concentration de l'électrolyte, sont terminés. La tension de marche à vide est déterminée pen- dant le passage par zéro ou pendant un temps court après le passage par zéro de l'intensité, par exemple à l'intérieur d'un intervalle de temps de 0,1 ms à 1 ms. La tension de mar- che à vide ainsi déterminée représente en première approxima- tion l'état de charge de la batterie et peut de cette façon servir selon l'invention à commander la tension du généra- teur. Il est avantageux de mesurer aussi bien la ten- sion de marche à vide quand a lieu un passage par zéro de l'intensité après une charge précédente que la valeur de la tension lors d'un passage par zéro de l'intensité après une décharge précédente. On met en mémoire ces différentes va- leurs de la tension et on peut retraiter un certain nombre de valeurs de la tension, ainsi mises en mémoire, pour obtenir une valeur moyenne. Dans le cas o il n'y pas de passage de l'intensité par zéro sur un intervalle de temps assez long, par exemple parce que la batterie est chargée en permanence ou est déchargée en permanence, on réalise de façon forcée à des intervalles caractéristiques de par exemple 0,1 min. à min., et de préférence d'environ 1 min., un passage par zéro de l'intensité en mettant en court-circuit l'appareil consommateur d'électricité ou du générateur, par exemple pen- dant une durée de 1 ms. On obtient ainsi une valeur moyenne supérieure (Mesures de la tension en marche à vide lors du passage par zéro après la charge) et une valeur moyenne inférieure (Mesures de la tension de marche à vide lors du passage par zéro après la décharge). On influence la tension de régulation avec les valeurs ainsi déterminées de la tension de marche à vide, et en fait la tension de régulation est augmentée quand aussi bien la valeur moyenne supérieure que la valeur moyenne infé- rieure baisse, ou la tension de régulation est abaissée quand aussi bien la valeur moyenne supérieure que la valeur moyenne inférieure de la tension de charge augmente. Dans ce cas une5 valeur supérieure, fonction de la température, de la tension du régulateur n'est toutefois jamais dépassée. Au cas o la valeur moyenne supérieure et la va- leur moyenne inférieure de la tension de marche à vide font preuve d'un comportement différent, il ne se produit aucun10 changement de la tension du régulateur. La valeur moyenne de la variation de la tension peut par exemple être choisie comme la valeur moyenne d'environ les dix derniers interval- les de mesure. A partir de la tension de marche à vide supé- rieure et de la tension de marche à vide inférieure on peut conclure par la formation de la valeur moyenne glissante à l'état de repos proprement dit de la batterie qui représente l'état de charge d'une batterie. La formation courante de la valeur moyenne à partir de la tension de marche à vide supé- rieure et de la tension de marche à vide inférieure a l'avan- tage qu'en cas d'arrêt insuffisamment long du véhicule on mesure automatiquement la véritable tension de repos (tension supérieure de marche à vide égale à tension inférieure de marche à vide) que de cette façon le système ait un point de référence dépourvu d'erreur. Il est avantageux de soumettre à une correction les signaux qui sont répartis de façon statistique d'une ma- nière aléatoire en fonction du profil de la marche. On peut avec une telle correction compenser l'influence des concen- trations différentes de l'acide pendant les états de charge et de décharge dans l'empilement des plaques. Pour cela on forme tout d'abord la moyenne sur une période de temps d'observation assez longue (par exemple mesures) des temps des demipériodes (charge, décharge), ainsi que des valeurs maximales ou des valeurs minimales des amplitudes de tension. La moyenne des intervalles de temps de charge ou de décharge ainsi obtenue, ainsi que la moyenne des amplitudes de tension maximales ou minimales forment la base de la valeur à attendre en moyenne de la surconcentration ou de la sousconcentration en acide dans le jeu de plaques. A partir des valeurs individuelles, mesurées pour chaque période, de la durée des demi-cycles, ainsi qu'à par- tir de l'amplitude correspondante de la tension on peut alors, avec l'aide des valeurs moyennes qui en font partie, en les prélevant sur une période d'observation assez longue, former les facteurs de correction pour la tension de régula- tion. L'invention permet, d'une manière simple, à sa- voir uniquement par une mesure de tension, d'influencer le régulateur de tension du générateur dans un véhicule à moteur en fonction de l'état de charge ou de la variation de l'état de charge de la batterie. De cette façon on arrive à ce que l'accumulateur se trouve en permanence dans un bon état de charge, de telle sorte qu'il soit possible de construire et d'utiliser une batterie plus petite quant à sa capacité, ce qui d'une part conduit à réduire son poids et d'autre part à réduire son coût. Grâce au meilleur maintien d'un bon état de charge de l'accumulateur, sans que soit dépassé dans ce cas la tension de début de dégagement gazeux, on améliore aussi sensiblement sa durée de vie. Finalement le générateur lui- même est mieux utilisé, de telle sorte que l'on obtient un rendement plus élevé de celui-ci. R E V E N D ICATIONS ) Procédé de chargement d'un accumulateur électrique, en particulier d'un accumulateur au plomb, en tant que batterie de démarrage d'un véhicule à moteur, caractérisé en ce qu' on règle la tension du générateur, commandée par l'état de charge de l'accumulateur, l'état de charge étant prélevé par une mesure de la tension de marche à vide de l'accumulateur à l'instant du passage par zéro de l'intensité qui s'écoule dans l'accumulateur. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mesure de la tension de marche à vide a lieu à l'intérieur d'une période de temps de 0,1 ms à 1 ms après un passage par zéro de l'intensité dans l'accumulateur. 3 ) Procédé selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que - la tension de marche à vide est mesurée respectivement après le débranchement de la charge et après le débranche- ment d'une décharge, - les valeurs mesurées sont mises en mémoire et on retraite un certain nombre des valeurs mesurées mises en mémoire pour former une valeur moyenne, - on augmente alors la tension du régulateur quand la valeur moyenne des tensions de marche à vide baisse, - on abaisse la tension du régulateur quand la valeur moyenne de la tension de marche à vide augmente, et - en cas de comportement différent des valeurs moyennes des tensions de marche à vide il n'y a pas de modification de la tension de régulation. 4 ) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que - les mesures de la tension de marche à vide ont lieu à des intervalles de 0,1 à 10 min., en particulier à des inter- vailes d'environ 1 min. et - la valeur moyenne servant à calculer les modifications de la tension du régulateur sont formées respectivement à par- tir d'environ 10 à 20 intervalles de mesure.