FR2899735A1

FR2899735A1 - Battery charging device for e.g. car, has unit piloting source to produce pulsated charging current of frequency, where current is formed during each period of intervals during which intensity of charging current has values, respectively

Info

Publication number: FR2899735A1
Application number: FR0603204A
Authority: FR
Inventors: Denis Porcellato; Eric Gimet
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2006-04-11
Filing date: 2006-04-11
Publication date: 2007-10-12
Anticipated expiration: 2026-04-11
Also published as: FR2899735B1

Abstract

The device (14) has a control unit (18) e.g. programmable electronic computer, piloting a commandable current source (16) to produce periodic pulsated charging current of frequency of one hertz, where the pulsated charging current is formed during each period of time intervals during which intensity of the charging current has high and low constant values, respectively. Gradient of the intensity of the charging current according to the time presents an extremum between the intervals. A cyclic ratio of the time intervals is equal to 0.5. An independent claim is also included for a method for charging a battery of a motor vehicle.

Description

La présente invention concerne un dispositif et un procédé de charge d'uneThe present invention relates to a device and method for charging a

batterie, un véhicule équipé de ce dispositif. Il existe des dispositifs pour charger une batterie d'un véhicule automobile comportant une source commandable de courant propre à générer un courant de charge pour charger la batterie, cette source de courant comportant un alternateur équipé d'un rotor entraîné en rotation par un moteur de propulsion du véhicule automobile. battery, a vehicle equipped with this device. There are devices for charging a battery of a motor vehicle having a controllable source of clean current to generate a charging current for charging the battery, the current source comprising an alternator equipped with a rotor rotated by a motor. propulsion of the motor vehicle.

Dans les dispositifs connus, la batterie est chargée avec un courant de charge continu. Il est souhaitable de développer des dispositifs de charge de la batterie qui prolongent la durée de vie de la batterie. In known devices, the battery is charged with a continuous charging current. It is desirable to develop battery charging devices that extend the life of the battery.

L'invention vise à satisfaire ce souhait en proposant un dispositif pour charger une batterie permettant de prolonger la durée de vie de cette batterie. L'invention a donc pour objet un dispositif pour recharger un batterie comportant une unité de commande propre à piloter la source de courant pour produire un courant de charge pulsé périodique de fréquence f, ce courant de charge pulsé étant formé pendant chaque période 1/f d'un intervalle de temps ton pendant lequel l'intensité du courant de charge a une valeur haute constante et, d'un second intervalle de temps toff pendant lequel l'intensité du courant de charge a une valeur basse constante, et dans lequel le gradient de l'intensité du courant de charge en fonction du temps présente un extremum entre l'intervalle ton et l'intervalle toff. The invention aims to satisfy this desire by proposing a device for charging a battery to extend the life of this battery. The invention therefore relates to a device for recharging a battery comprising a control unit adapted to drive the current source to produce a periodic pulsed load current of frequency f, this pulsed charge current being formed during each period 1 / f a time interval during which the intensity of the charging current has a constant high value and a second time interval toff during which the charging current intensity has a constant low value, and wherein the gradient of charge current intensity versus time has an extremum between the tone interval and the toff interval.

L'utilisation d'un courant de charge pulsé pour charger la batterie permet d'accroître sa durée de vie. Les modes de réalisation de ce dispositif peuvent comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - la fréquence f est comprise entre 1mHz et 500Hz et le rapport ton/ ton+toff) est compris entre 0,3 et 0,7 ; - la fréquence f est comprise entre 0,1Hz et 10Hz et les intervalles ton et toff sont égaux ; - l'alternateur est un alternateur piloté en fonction d'une consigne de tension, et l'unité de commande est apte à piloter la consigne de tension de l'alternateur pour produire le courant de charge pulsé ; - la source de courant comporte un redresseur ayant des interrupteurs commandables, ce redresseur étant raccordé entre l'alternateur et la batterie pour redresser une tension alternative générée par l'alternateur, et l'unité de commande est apte à commander ces interrupteurs pour produire le courant de charge pulsé ; -il comporte un redresseur raccordé à l'alternateur pour redresser la tension alternative générée par l'alternateur et un convertisseur DC/DC ayant des interrupteurs commandables, ce convertisseur étant raccordé entre le redresseur et la batterie pour convertir la tension redressée en une tension continue de charge adaptée pour charger la batterie, et l'unité de commande est apte à commander ces interrupteurs pour produire le courant de charge pulsé. Les modes de réalisation du dispositif présentent en 25 outre les avantages suivants : - la plage de fréquence comprise entre 1mHz et 500Hz est la plage de fonctionnement qui permet d'optimiser au mieux la durée de vie de la batterie, - la plage de fréquence comprise entre 0Hz et 10Hz 30 maximise la capacité de la batterie en terme de charge et permet notamment de stocker dans la batterie une charge supérieure de 30% à celle qui aurait pu être stockée si la même batterie avait été chargée à l'aide d'un courant continu, 3 -faire varier la consigne de tension de l'alternateur pour produire le courant de charge pulsé permet de fabriquer le dispositif de charge à moindre coût, - commander les interrupteurs du redresseur ou du convertisseur DC/DC pour produire le courant de charge pulsé permet d'obtenir un courant de charge pulsé dont la fréquence f peut atteindre et même dépasser les 500Hz. L'invention a également pour objet un véhicule automobile comportant : - une batterie pour alimenter en courant continu des équipements électriques embarqués dans le véhicule automobile, et - le dispositif ci-dessus pour charger la batterie. La batterie du véhicule peut être une batterie au 15 plomb. L'invention a également pour objet un procédé de charge d'une batterie d'un véhicule automobile à l'aide du dispositif ci-dessus, ce procédé comportant une étape de pilotage de la source de courant pour produire un courant 20 de charge pulsé périodique de fréquence f, ce courant de charge pulsé étant formé pendant chaque période 1/f d'un premier intervalle de temps ton pendant lequel l'intensité du courant de charge a une valeur haute constante et, d'un second intervalle de temps toff pendant lequel l'intensité 25 du courant a une valeur basse constante, et dans lequel le gradient de l'intensité du courant en fonction du temps entre les intervalles ton et toff présentent un extremum. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre 30 d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels : - la figure 1 est une illustration schématique d'un véhicule automobile équipé d'un premier mode de réalisation d'un dispositif pour charger sa batterie, - la figure 2 est un organigramme d'un procédé de charge de la batterie à l'aide du dispositif de la figure 1, - les figures 3A et 3B sont des chronogrammes représentant respectivement l'intensité du courant pulsé et l'amplitude de la tension aux bornes de la batterie en fonction du temps, - la figure 4 est une illustration schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un dispositif pour charger 10 la batterie du véhicule de la figure 1, - la figure 5 est un organigramme d'un procédé pour charger la batterie à l'aide du dispositif de la figure 4, et - la figure 6 est une illustration schématique d'un 15 troisième mode de réalisation d'un dispositif pour charger la batterie du véhicule automobile. La figure 1 représente un véhicule automobile 2. Ce véhicule 2 est, par exemple, une voiture. Le véhicule 2 est équipé d'une batterie 4 destinée à 20 alimenter en courant continu différents équipements électriques embarqués dans ce véhicule. Ces équipements électriques sont, par exemple, un moteur électrique pour lever et descendre des vitres du véhicule, un système d'air conditionné ou autre. Sur la figure 1, ces équipements 25 électriques sont représentés par un bloc 8 raccordé en parallèle aux bornes 5, 6 de la batterie 4. Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail. 30 La batterie 4 est, par exemple, une batterie au plomb. Plus précisément, ici, la batterie 4 est une batterie plomb-acide. Ici, on suppose que la batterie 4 est régie par la formule électrique simplifiée suivante lors de sa charge : U=Ep+Rbat • -bat (1) où . -E0 est la tension à vide de la batterie, - Rbat est la résistance interne de la batterie, - U est la tension entre les bornes 5 et 6 de la batterie, et - abat est le courant entrant dans la batterie 4. Le véhicule 2 est également équipé d'un moteur 10 de propulsion de ce véhicule propre à entraîner en rotation 10 des roues motrices du véhicule 2. Le véhicule 2 a également un dispositif 14 pour charger la batterie 4. Ce dispositif 14 comprend une source commandable 16 de courant raccordée aux bornes de la batterie 4 et une unité 18 de commande de cette source 16 15 pour que celle-ci produise le courant de charge ibat de la batterie 4. La source 16 est formée d'un alternateur piloté 20 et d'un redresseur 22. Le redresseur 22 est raccordé entre la sortie de tension triphasée générée par l'alternateur 20 piloté 16 et les bornes 5 et 6 de la batterie 4. Le redresseur 22 transforme le courant alternatif généré par l'alternateur piloté 20 en un courant de charge. Ici, le redresseur 22 est un pont de diodes statiques à trois branches équipées chacune de deux diodes. Ce pont 25 redresseur est connu et ne sera donc pas décrit plus en détail. Dans le redresseur 22 les diodes commutent librement sans être commandées à partir d'une unité de commande externe et indépendante de l'alternateur piloté 20. 30 L'alternateur piloté 20 est apte à transformer l'énergie mécanique du véhicule 2 en de l'énergie électrique. Plus précisément, l'alternateur piloté 20 genere ici une tension triphasée alternative dont l'amplitude est pilotée en fonction d'une consigne Uc. A cet effet, l'alternateur piloté 20 est formé : - d'un alternateur 26 équipé d'un rotor rotatif 28 et d'un stator 30 dans lequel circule un courant Iexc 5 d'excitation, et -d'un régulateur 32 de l'intensité du courant Iexc en fonction de la consigne Uc. Le rotor 28 est ici entraîné en rotation à une vitesse angulaire S2 par le moteur 10. 10 Le circuit électrique du stator 30 de l'alternateur 26 comprend une résistance 34 raccordée en série avec une inductance 36. Le régulateur 32 est raccordé à la sortie de la source 16 pour mesurer l'intensité du courant ibat. 15 Le régulateur 32 est apte à régler l'amplitude de la tension continue U générée par la source 16 en fonction de la consigne Uc et/ou du courant ibat. L'unité 18 est apte à exécuter le procédé de charge de la batterie 4 décrit ci-dessous en regard de la figure 20 2. A cet effet, l'unité 18 est apte à faire varier la consigne Uc en fonction de la tension continue U et du courant de charge ibat. Pour mesurer la tension U et/ou le courant ibat, le dispositif 14 comporte respectivement un voltmètre 40 et un 25 ampèremètre 42. Ici, par exemple, l'unité 18 est réalisée à partir d'un calculateur électronique programmable apte à exécuter des instructions enregistrées dans un support d'enregistrement d'informations. A cet effet, le dispositif 30 14 comporte une mémoire 44 comportant des instructions pour l'exécution du procédé de la figure 2 lorsque ces instructions sont exécutées par le calculateur électronique. La mémoire 44 contient également l'ensemble des paramètres et constantes prédéfinis nécessaires pour l'exécution du procédé de la figure 2. Dans la suite de cette description, on supposera que la tension U générée aux bornes de la source 16 est définie 5 par la relation simplifiée suivante : U=K. Iexc • Q (2) où . - U est la tension aux bornes de la batterie, - K est un coefficient constant fonction des 10 caractéristiques de l'alternateur 26 et du redresseur 22, - Iexc est le courant d'excitation circulant dans le stator 30, et - S0 est la vitesse angulaire du rotor 28. Le fonctionnement du dispositif 14 va maintenant être 15 décrit en regard de la figure 2. Initialement, le procédé débute par une phase 50 de charge de la batterie 4 avec un courant de charge dont l'intensité est égale à une valeur constante Io. Lors de la phase 50, l'unité 18 agit, lors d'une étape 52, sur 20 l'alternateur piloté 20 pour maintenir l'intensité du courant ibat égale à la valeur Io. Lors de l'étape 52, l'unité 18 utilise à cet effet la valeur du courant et/ou de la tension mesurée à l'aide des capteurs 40 et 42. La phase 50 dure tant que la tension mesurée U est 25 inférieure à un seuil de tension prédéfinie Us. Pour cela, lors d'une étape 54, l'unité 18 compare la tension mesurée U au seuil Us. Si la tension mesurée U est inférieure au seuil Us, alors, le procédé retourne à l'étape 52. 30 Si lors de l'étape 54, l'unité 18 établit que la tension U dépasse le seuil Us, alors la phase 50 s'achève et une phase 60 de charge de la batterie 4 à l'aide d'un courant pulsé débute. Using a pulsating charge current to charge the battery increases its life. The embodiments of this device may comprise one or more of the following characteristics: the frequency f is between 1mHz and 500Hz and the ratio tone / tone + toff) is between 0.3 and 0.7; the frequency f is between 0.1 Hz and 10 Hz and the intervals ton and toff are equal; the alternator is an alternator driven according to a voltage setpoint, and the control unit is able to control the voltage setpoint of the alternator to produce the pulsed charge current; the current source comprises a rectifier having controllable switches, this rectifier being connected between the alternator and the battery for rectifying an alternating voltage generated by the alternator, and the control unit is able to control these switches to produce the pulsed charge current; it comprises a rectifier connected to the alternator for rectifying the alternating voltage generated by the alternator and a DC / DC converter having controllable switches, this converter being connected between the rectifier and the battery to convert the rectified voltage into a DC voltage; load adapted to charge the battery, and the control unit is adapted to control these switches to produce the pulsating charge current. The embodiments of the device further have the following advantages: the frequency range between 1 MHz and 500 Hz is the operating range which optimizes the battery life, the frequency range being understood between 0Hz and 10Hz maximizes the capacity of the battery in terms of charge and allows in particular to store in the battery a load 30% higher than that which could have been stored if the same battery had been charged using a direct current, 3 -fay vary the voltage setpoint of the alternator to produce the pulsed load current makes it possible to manufacture the charging device at lower cost, - control the switches of the rectifier or the DC / DC converter to produce the current of pulsed load makes it possible to obtain a pulsed load current whose frequency f can reach and even exceed 500 Hz. The invention also relates to a motor vehicle comprising: - a battery for supplying DC power to electrical equipment on board the motor vehicle, and - the above device for charging the battery. The vehicle battery may be a lead battery. The invention also relates to a method of charging a battery of a motor vehicle with the aid of the above device, this method comprising a step of controlling the current source to produce a pulsed charge current 20 period of frequency f, this pulsed load current being formed during each period 1 / f of a first time interval during which the intensity of the charging current has a constant high value and a second time interval toff wherein the intensity of the current has a constant low value, and wherein the gradient of the intensity of the current as a function of time between the ton and toff intervals has an extremum. The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of nonlimiting example and with reference to the drawings in which: FIG. 1 is a schematic illustration of a motor vehicle equipped of a first embodiment of a device for charging its battery, - Figure 2 is a flowchart of a method of charging the battery with the device of Figure 1, - Figures 3A and 3B are timing diagrams respectively representing the pulsed current intensity and the amplitude of the voltage across the battery as a function of time; FIG. 4 is a schematic illustration of a second embodiment of a device for charging the battery. FIG. 5 is a flowchart of a method for charging the battery using the device of FIG. 4, and FIG. 6 is a schematic illustration of a third embodiment of FIG. realized a device for charging the battery of the motor vehicle. Figure 1 shows a motor vehicle 2. This vehicle 2 is, for example, a car. The vehicle 2 is equipped with a battery 4 for supplying DC power to various electrical equipment on board the vehicle. This electrical equipment is, for example, an electric motor for raising and lowering windows of the vehicle, an air conditioning system or the like. In FIG. 1, these electrical devices are represented by a block 8 connected in parallel with the terminals 5, 6 of the battery 4. In the remainder of this description, the characteristics and functions well known to those skilled in the art are not described in detail. Battery 4 is, for example, a lead battery. More specifically, here battery 4 is a lead-acid battery. Here, it is assumed that the battery 4 is governed by the following simplified electrical formula during its charging: U = Ep + Rbat • -bat (1) where. -E0 is the no-load voltage of the battery, - Rbat is the internal resistance of the battery, - U is the voltage between terminals 5 and 6 of the battery, and - slaughter is the current entering the battery 4. The vehicle 2 is also equipped with a propulsion motor 10 of this vehicle capable of driving the driving wheels of the vehicle 2 in rotation. The vehicle 2 also has a device 14 for charging the battery 4. This device 14 comprises a controllable source 16 of current connected to the terminals of the battery 4 and a control unit 18 of this source 16 15 so that it produces the charging current ibat battery 4. The source 16 is formed of a controlled alternator 20 and a rectifier 22. The rectifier 22 is connected between the three-phase voltage output generated by the controlled alternator 20 and the terminals 5 and 6 of the battery 4. The rectifier 22 transforms the alternating current generated by the driven alternator 20 into a current charge. Here, the rectifier 22 is a bridge of three-branched static diodes each equipped with two diodes. This bridge rectifier is known and will not be described in more detail. In the rectifier 22 the diodes freely switch without being controlled from an external control unit and independent of the controlled alternator 20. The controlled alternator 20 is able to transform the mechanical energy of the vehicle 2 into the electric energy. More precisely, the controlled alternator 20 here generates an AC three-phase voltage whose amplitude is controlled according to an instruction Uc. For this purpose, the controlled alternator 20 is formed of: - an alternator 26 equipped with a rotary rotor 28 and a stator 30 in which an excitation current Iexc 5 flows, and a regulator 32 of the intensity of the current Iexc as a function of the setpoint Uc. The rotor 28 is here rotated at an angular speed S2 by the motor 10. The electrical circuit of the stator 30 of the alternator 26 comprises a resistor 34 connected in series with an inductor 36. The regulator 32 is connected to the output from the source 16 to measure the intensity of the current ibat. The regulator 32 is able to adjust the amplitude of the DC voltage U generated by the source 16 as a function of the setpoint Uc and / or the current ibat. The unit 18 is able to execute the method of charging the battery 4 described below with reference to FIG. 2. For this purpose, the unit 18 is able to vary the setpoint Uc as a function of the DC voltage. U and ibat charging current. To measure the voltage U and / or the current ibat, the device 14 comprises respectively a voltmeter 40 and an ammeter 42. Here, for example, the unit 18 is made from a programmable electronic calculator able to execute instructions. recorded in an information recording medium. For this purpose, the device 14 comprises a memory 44 comprising instructions for executing the method of FIG. 2 when these instructions are executed by the electronic computer. The memory 44 also contains all the predefined parameters and constants necessary for the execution of the method of FIG. 2. In the remainder of this description, it will be assumed that the voltage U generated at the terminals of the source 16 is defined by the following simplified relationship: U = K. Iexc • Q (2) where. - U is the voltage across the battery, - K is a constant coefficient depending on the characteristics of the alternator 26 and the rectifier 22, - Iexc is the excitation current flowing in the stator 30, and - S0 is the angular velocity of the rotor 28. The operation of the device 14 will now be described with reference to FIG. 2. Initially, the method starts with a phase 50 of charging the battery 4 with a charging current whose intensity is equal to a constant value Io. During phase 50, the unit 18 acts, during a step 52, on the controlled alternator 20 to maintain the intensity of the current ibat equal to the value Io. In step 52, the unit 18 uses for this purpose the value of the current and / or the voltage measured using the sensors 40 and 42. The phase 50 lasts as long as the measured voltage U is less than For this purpose, during a step 54, the unit 18 compares the measured voltage U with the threshold Us. If the measured voltage U is below the threshold Us, then the process returns to the step. 52. If, during step 54, the unit 18 establishes that the voltage U exceeds the threshold Us, then the phase 50 ends and a phase 60 of charging the battery 4 by means of a current pulsed starts.

Au début de la phase 60, lors d'une étape 62, l'unité 18 modifie la consigne Uo pour maintenir pendant un intervalle de temps toff l'intensité du courant abat égale à une valeur constante Imin • A l'issue de l'intervalle toff, lors d'une étape 64, l'unité 18 modifie la consigne U, pour maintenir l'intensité du courant ibat égale à une valeur constante Imax pendant un intervalle de temps ton. A l'expiration de l'intervalle ton, lors d'une étape 66, l'unité 18 mesure la tension U et la compare à un seuil de tension prédéfini Uf. Si la tension mesurée U est inférieure au seuil Uf, alors le procédé retourne à l'étape 62. Typiquement, les étapes 62 et 64 sont réitérées plus de cent fois. At the beginning of the phase 60, during a step 62, the unit 18 modifies the instruction Uo to maintain during a time interval toff the current intensity drops equal to a constant value Imin • At the end of the interval toff, in a step 64, the unit 18 modifies the setpoint U, to maintain the intensity of the current ibat equal to a constant value Imax during a time interval ton. At the expiration of the tone interval, during a step 66, the unit 18 measures the voltage U and compares it to a preset voltage threshold Uf. If the measured voltage U is below the threshold Uf, then the process returns to step 62. Typically, steps 62 and 64 are repeated more than a hundred times.

Dans le cas contraire, la phase 60 s'achève et l'unité 18 procède à une étape 68 d'arrêt de la charge de la batterie 4. La figure 3A représente l'intensité du courant abat en fonction du temps lors de l'exécution du procédé de la figure 2. De l'instant to à l'instant ti la phase 50 est exécutée de sorte que l'intensité du courant abat est constante. A l'instant t1, l'unité 18 détermine que la tension U mesurée est supérieure au seuil Us. Alors, la phase 50 25 s'achève et la phase 60 débute. Dès lors, à partir de l'instant t1, l'intensité du courant ibat est périodiquement commutée entre la valeur Imin et la valeur Imax (imax sur la figure 3A). Ici, la valeur Imax est égale à la valeur Io et la valeur Imin est, de 30 préférence, égale à zéro. Pendant la phase 60, le courant ibat est formé d'une succession d'impulsions rectangulaires de durée ton pendant lesquels l'intensité du courant lbat est égale à la valeur Imax (imax sur la figure 3A). A l'issue de l'intervalle ton, l'intensité du courant ibat chute brutalement pour atteindre la valeur Imin• A l'issue de l'intervalle toff, l'intensité du courant ibat croît brusquement pour atteindre la valeur Imax• Ainsi, le gradient de l'intensité du courant ibat par rapport au temps présente un extremum entre les intervalles ton et toff et entre les intervalles toff et ton. Pendant la phase 60, le courant ibat forme un signal périodique de périodes T=1/f, où f est la fréquence du signal. La période T est donnée par la relation suivante : T=ton+t0ff (3) où les intervalles ton et toff sont les intervalles définis en regard des étapes 62 et 64 de la figure 2. A partir des intervalles ton et toff on définit le rapport cyclique r à l'aide de la relation suivante : r=ton/ (ton+toff) (4) Dans le mode de réalisation décrit ici, la fréquence f est comprise entre 1mHz et 500Hz et le rapport cyclique r est compris entre 0,3 et 0,7. De préférence, pour une batterie au plomb, la fréquence f est comprise entre 0,1Hz et 10Hz. Dans le cas particulier de la batterie plomb-acide 4, ici, la fréquence f est égale à 1Hz et le rapport cyclique r est égal à 0,5. En effet, il a été détermine que pour une batterie plomb-acide, ce sont ces deux dernières valeurs de la fréquence et du rapport cyclique qui permettent de prolonger au maximum la durée de vie de la batterie. La figure 3B représente l'amplitude de la tension U en fonction du temps. Entre les instants to et t1, la tension U croît jusqu'à atteindre le seuil Us. A partir de l'instant tl, la batterie est chargée à l'aide du courant de charge pulsé représenté sur la figure 3A. Dès lors, pendant les intervalles ton, l'amplitude de la tension U croît à partir d'un niveau Uini jusqu'à un niveau maximum Umax. Ensuite, pendant l'intervalle toff suivant, l'amplitude U décroît du niveau Umax jusqu'à un nouveau niveau Uini'. Ce qui vient d'être décrit pour une période T se reproduit ensuite sur chacune des périodes T. Le niveau Uini' est strictement supérieur au niveau de sorte que l'amplitude de la tension U croît progressivement au fur et à mesure que la batterie est chargée à l'aide du courant de charge pulsé jusqu'à ce qu'à l'expiration d'une étape 66, Umax soit supérieur à une tension seuil prédéfinie Uf (visualiser en ordonnée Uf). In the opposite case, the phase 60 is completed and the unit 18 proceeds to a step 68 of stopping the charge of the battery 4. FIG. 3A represents the intensity of the current falling as a function of time during the The process of FIG. 2 is executed. From instant to instant ti phase 50 is executed so that the intensity of the current fade is constant. At time t1, the unit 18 determines that the measured voltage U is greater than the threshold Us. Then, the phase 50 ends and the phase 60 begins. From then on, from the moment t1, the intensity of the current ibat is periodically switched between the value Imin and the value Imax (imax in FIG. 3A). Here, the value Imax is equal to the value Io and the value Imin is preferably zero. During phase 60, the ibat current is formed of a succession of rectangular pulses of tone duration during which the intensity of the current lbat is equal to the value Imax (imax in FIG. 3A). At the end of the ton interval, the intensity of the ibat current drops sharply to reach the Imin value. • At the end of the toff interval, the intensity of the ibat current increases abruptly to reach the Imax value. the gradient of the intensity of the current ibat with respect to time presents an extremum between the intervals ton and toff and between the intervals toff and tone. During phase 60, the ibat current forms a periodic signal of periods T = 1 / f, where f is the frequency of the signal. The period T is given by the following relation: T = ton + t0ff (3) where the intervals ton and toff are the intervals defined with regard to steps 62 and 64 of FIG. 2. From the intervals ton and toff we define the cyclic ratio r using the following relation: r = ton / (ton + toff) (4) In the embodiment described here, the frequency f is between 1mHz and 500Hz and the duty cycle r is between 0 , 3 and 0.7. Preferably, for a lead battery, the frequency f is between 0.1Hz and 10Hz. In the particular case of the lead-acid battery 4, here the frequency f is equal to 1 Hz and the duty ratio r is equal to 0.5. Indeed, it has been determined that for a lead-acid battery, it is these two last values of the frequency and the duty cycle that make it possible to extend the battery life as much as possible. FIG. 3B represents the amplitude of the voltage U as a function of time. Between times t1 and t1, the voltage U increases until reaching the threshold Us. From time t1, the battery is charged using the pulsed charge current shown in FIG. 3A. Therefore, during the intervals ton, the amplitude of the voltage U increases from a level Uini up to a maximum level Umax. Then, during the next toff interval, the amplitude U decreases from the level Umax to a new level Uini '. What has just been described for a period T is then repeated on each of the periods T. The level Uini 'is strictly greater than the level so that the amplitude of the voltage U increases gradually as the battery is charged with the pulsed charge current until at the expiration of a step 66, Umax is greater than a predefined threshold voltage Uf (see ordinate Uf).

La figure 4 représente un deuxième mode de réalisation d'un dispositif 80 pour charger la batterie 4 du véhicule 2. Sur cette figure 4, les éléments déjà décrits en regard de la figure 1 portent les mêmes références numériques. FIG. 4 shows a second embodiment of a device 80 for charging the battery 4 of the vehicle 2. In this FIG. 4, the elements already described with reference to FIG. 1 bear the same reference numerals.

Dans le dispositif 80, la source 16 est remplacée par une source commandable 82 de courant et l'unité 18 de commande est remplacée par une unité 84 de commande de la source 82. La source 82 comprend, par exemple, le même alternateur piloté 20 que la source 16. Toutefois, celui-ci est raccordé par l'intermédiaire d'un onduleur-redresseur 88 aux bornes 5 et 6 de la batterie 4. Contrairement au mode de réalisation de la figure 1, la consigne U, du régulateur piloté 32 n'est pas modifiable 25 par l'unité de commande 84. L'onduleur-redresseur 88 permet de transformer la tension triphasée alternative générée par l'alternateur 20 en une tension continue U. Cet onduleur-redresseur 88 est conventionnel, on mentionnera ici simplement le fait que 30 contrairement au redresseur 22, chaque branche de l'onduleur-redresseur 88 comporte des interrupteurs commandables permettant de forcer la commutation de tension. Dans l'onduleurredresseur 88, les diodes de chaque branche sont des diodes de roues libres et sont raccordées aux bornes de chacun des interrupteurs commandables. Les interrupteurs commandables sont, par exemple, réalisés à l'aide de transistors IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). In the device 80, the source 16 is replaced by a controllable source 82 of current and the control unit 18 is replaced by a control unit 84 of the source 82. The source 82 comprises, for example, the same driven alternator 20 that the source 16. However, it is connected via an inverter-rectifier 88 to the terminals 5 and 6 of the battery 4. Unlike the embodiment of Figure 1, the instruction U, the controller controlled 32 is not modifiable by the control unit 84. The inverter-rectifier 88 makes it possible to transform the alternating three-phase voltage generated by the alternator 20 into a DC voltage U. This inverter-rectifier 88 is conventional, it will be mentioned Here simply the fact that unlike the rectifier 22, each branch of the inverter-rectifier 88 includes controllable switches for forcing the voltage switching. In the inverter rectifier 88, the diodes of each branch are free wheel diodes and are connected to the terminals of each of the controllable switches. The controllable switches are, for example, made using IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) transistors.

Ici, contrairement au redresseur 22, l'onduleur-redresseur 88 est apte à transformer un courant continu généré par la batterie 4 en un courant alternatif permettant d'entraîner en rotation le rotor 28 et vice-versa. Dans les véhicules automobiles, la source 82 est connue sous le terme de alterno-démarreur . L'unité 84 est apte à commander la commutation des interrupteurs de l'onduleur-redresseur 88 pour produire un courant de charge pulsé à partir du courant alternatif généré par l'alternateur piloté 20. Plus précisément, l'unité 84 est apte à commander l'ouverture et la fermeture des interrupteurs en fonction de la position angulaire du rotor 28. A cet effet, le dispositif 80 comporte un capteur 90 de la position angulaire du rotor 28, ce capteur étant raccordé à l'unité 84. Here, unlike the rectifier 22, the inverter-rectifier 88 is able to transform a direct current generated by the battery 4 into an alternating current for rotating the rotor 28 and vice versa. In motor vehicles, the source 82 is known as the alternator-starter. The unit 84 is able to control the switching of the switches of the inverter-rectifier 88 to produce a pulsed load current from the alternating current generated by the controlled alternator 20. More specifically, the unit 84 is able to control the opening and closing of the switches according to the angular position of the rotor 28. For this purpose, the device 80 comprises a sensor 90 of the angular position of the rotor 28, this sensor being connected to the unit 84.

L'unité 84 est, par exemple, réalisée à partir d'un calculateur électronique programmable apte à exécuter des instructions enregistrées dans une mémoire 92. A cet effet la mémoire 92 comporte des instructions pour l'exécution du procédé de la figure 5 lorsque celles-ci sont exécutées par le calculateur électronique. Le fonctionnement du dispositif 80 va maintenant être décrit en regard du procédé de la figure 5. Dans le mode de réalisation de la figure 4, la consigne U, du régulateur 32 ne peut pas être modifiée par l'unité 84. Dans ces conditions, le régulateur 32 procède à une phase 94 de régulation de l'amplitude de la tension U en fonction de la consigne constante Uc qui peut, elle-même, varier en fonction des besoins du réseau de bord du véhicule 2 au moyen d'une unité indépendante. A cet effet, le régulateur 32 mesure la tension U lors d'une étape 96, puis modifie l'intensité du courant Iexc en fonction de la différence entre la tension U mesurée et la valeur de la consigne Uc de manière à rapprocher l'amplitude de la tension U de la consigne Uc, lors d'une étape 98. Les étapes 96 et 98 sont réitérées tant que l'alternateur 20 fonctionne. En parallèle, lors d'une étape 100, l'unité 84 commande les interrupteurs de l'onduleur-redresseur 88 en fonction de la position angulaire mesurée par le capteur 90 pour produire un courant de charge pulsé. Par exemple, le courant de charge pulsé produit à l'aide du dispositif 80 est identique à celui décrit en regard de la figure 3A. La figure 6 représente un troisième mode de réalisation d'un dispositif 110 pour charger la batterie 4 du véhicule 2. Sur la figure 6, les éléments déjà décrits en regard de la figure 1 portent les mêmes références numériques. Dans le dispositif 110, la source 16 est remplacée par une source commandable 112 de courant de charge et l'unité 18 est remplacée par une unité 114 de commande de la source 112. La source 112 comporte l'alternateur piloté 20 et le redresseur 22. Comme pour le dispositif 80, la consigne Uc du régulateur 32 ne peut pas être modifiée par l'unité 114. La source 112 comporte également un convertisseur DC/DC commandable 116 électriquement raccordé entre le redresseur 22 et les bornes 5 et 6 de la batterie 4. Le convertisseur 116 est apte à transformer la tension continue en sortie du redresseur 22 de manière à obtenir la tension U aux bornes de la batterie 4. Par exemple, le convertisseur 116 est apte à élever la tension continue générée par le redresseur 22 ou au contraire à abaisser cette tension de manière à obtenir la tension U souhaitée. Un tel convertisseur 116 commandable est réalisé à partir d'interrupteurs commandables. The unit 84 is, for example, made from a programmable electronic computer capable of executing instructions stored in a memory 92. For this purpose the memory 92 includes instructions for executing the method of FIG. These are executed by the electronic calculator. The operation of the device 80 will now be described with regard to the method of FIG. 5. In the embodiment of FIG. 4, the setpoint U, of the regulator 32 can not be modified by the unit 84. Under these conditions, the regulator 32 carries out a phase 94 for regulating the amplitude of the voltage U as a function of the constant setpoint Uc which can itself vary according to the needs of the vehicle's onboard network 2 by means of a unit independent. For this purpose, the regulator 32 measures the voltage U during a step 96, then modifies the intensity of the current Iexc as a function of the difference between the measured voltage U and the value of the setpoint Uc so as to bring the amplitude closer together. the voltage U of the setpoint Uc, during a step 98. The steps 96 and 98 are repeated as the alternator 20 operates. In parallel, during a step 100, the unit 84 controls the switches of the inverter-rectifier 88 as a function of the angular position measured by the sensor 90 to produce a pulsed load current. For example, the pulsed charge current produced using device 80 is identical to that described with reference to FIG. 3A. FIG. 6 shows a third embodiment of a device 110 for charging the battery 4 of the vehicle 2. In FIG. 6, the elements already described with reference to FIG. 1 bear the same reference numerals. In the device 110, the source 16 is replaced by a controllable source 112 of charging current and the unit 18 is replaced by a control unit 114 of the source 112. The source 112 comprises the controlled alternator 20 and the rectifier 22 As for the device 80, the instruction Uc of the regulator 32 can not be modified by the unit 114. The source 112 also comprises a controllable DC / DC converter 116 electrically connected between the rectifier 22 and the terminals 5 and 6 of the battery 4. The converter 116 is able to transform the DC voltage at the output of the rectifier 22 so as to obtain the voltage U at the terminals of the battery 4. For example, the converter 116 is able to raise the DC voltage generated by the rectifier 22 or on the contrary to lower this voltage so as to obtain the desired voltage U. Such a controllable converter 116 is made from controllable switches.

L'unité 114 est apte à commander la commutation des interrupteurs commandables du convertisseur 116 de manière à produire un courant de charge pulsé propre à charger la batterie 4. Par exemple, le courant de charge pulsé produit est identique à celui décrit en regard de la figure 3A. The unit 114 is able to control the switching of the controllable switches of the converter 116 so as to produce a pulsating charge current suitable for charging the battery 4. For example, the pulsed charge current produced is identical to that described with respect to the Figure 3A.

Le fonctionnement du dispositif 110 se déduit du fonctionnement des dispositifs 14 et 80 décrits précédemment et ne sera donc pas décrit ici. De nombreux autres modes de réalisation sont possibles. Par exemple, l'unité de commande de la source de courant peut être implantée à l'intérieur du régulateur 32 de l'alternateur piloté. L'alternateur piloté a été décrit ici comme étant piloté à partir du stator. En variante, il peut être piloté à partir du rotor. The operation of the device 110 is deduced from the operation of the devices 14 and 80 described above and will therefore not be described here. Many other embodiments are possible. For example, the control unit of the current source can be located inside the regulator 32 of the driven alternator. The piloted alternator has been described here as being driven from the stator. Alternatively, it can be controlled from the rotor.

Dans le mode de réalisation de la figure 1, l'unité de commande peut directement calculer l'intensité du courant Iexc à appliquer au stator 30 à partir des relations (1) et (2) afin de régler l'intensité du courant abat. Dans ces conditions, la consigne Uc est remplacée par une consigne d'intensité pour le courant Iexc• Dans le procédé de la figure 2, la phase 60 peut être arrêtée en fonction de la quantité d'ampères-heure envoyés à la batterie depuis le début de cette phase 60 et d'un seuil pour cette quantité d'ampères-heure. Ce seuil est, par exemple, proportionnel à la quantité d'ampères-heure envoyés à la batterie 4 pendant la phase 50 ou encore proportionnelle à la capacité initiale de la batterie 4. La phase 50 décrite en regard de la figure 2 peut être omise. In the embodiment of FIG. 1, the control unit can directly calculate the intensity of the current Iexc to be applied to the stator 30 from relations (1) and (2) in order to adjust the intensity of the current fired. Under these conditions, the setpoint Uc is replaced by an intensity setpoint for the Iexc current. In the process of FIG. 2, the phase 60 can be stopped depending on the quantity of ampere hours sent to the battery since beginning of this phase 60 and a threshold for this amount of amperes-hour. This threshold is, for example, proportional to the quantity of ampere hours sent to the battery 4 during the phase 50 or proportional to the initial capacity of the battery 4. The phase 50 described with reference to FIG. 2 can be omitted. .

Il est également possible d'adapter l'unité de commande pour que lorsque le véhicule est à l'arrêt et que le régime du moteur est au ralentit, c'est-à-dire inférieur à 1 000 tours par minute, la charge de la batterie 4 à l'aide d'un courant pulsé est inhibée et seule la charge de la batterie à l'aide d'un courant continu est autorisée. It is also possible to adapt the control unit so that when the vehicle is stopped and the engine speed is slowing down, that is to say less than 1000 revolutions per minute, the load of the battery 4 with a pulsating current is inhibited and only the charging of the battery with a direct current is allowed.

Claims

1. Device for charging a battery of a motor vehicle, this device comprising a controllable source (16; 82; 112) of current capable of generating a charge current for charging the battery, this current source comprising an alternator (20) equipped with a rotor rotated by a propulsion motor of the motor vehicle, characterized in that the device comprises a control unit (18; 84; 114) adapted to drive the current source to produce a periodic pulsed load current of frequency f, said pulsed charging current being formed during each period 1 / f of a tone time interval during which the charging current intensity has a constant high value and a second toff time interval during which the intensity of the charging current has a constant low value, and in which the gradient of the charging current intensity as a function of time has an extremum between the tone interval and the interval t off

2. Device according to claim 1, characterized in that the frequency f is between 1mHz and 500Hz and in that the ratio ton / (ton + toff) is between 0.3 and 0.7.

3. Device according to claim 2, characterized in that the frequency f is between 0.1Hz and 10Hz and the intervals ton and toff are equal.

4. Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the alternator (20) is an alternator controlled according to a voltage setpoint, and in that the control unit (18) is adapted to control the voltage setpoint of the alternator to produce the pulsating load current.

5. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the current source comprises a rectifier (88) having controllable switches, the rectifier being connected between the alternator (20) and the battery for rectifying a alternator voltage generated by the alternator, and in that the control unit is adapted to control these switches to produce the pulsed load current.

6. Device according to any one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises a rectifier (22) connected to the alternator for rectifying the alternating voltage generated by the alternator and a DC / DC converter (116). having controllable switches, this converter being connected between the rectifier and the battery for converting the rectified voltage into a DC voltage suitable for charging the battery, and in that the control unit (114) is adapted to control these switches to produce the pulsed charge current.

7. Motor vehicle comprising a battery (4) for supplying direct current to electrical equipment on board the vehicle, characterized in that the vehicle comprises a device (14; 80; 110) for charging the battery according to any one of the preceding claims.

8. Vehicle according to claim 7, characterized in that the battery is a lead battery.

9. A method of charging a battery of a motor vehicle with a device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the method comprises a step (60; 100) of driving of the current source for producing a periodic pulsed load current of frequency f, said pulsed charging current being formed during each period 1 / f of a first time interval during which the charging current intensity has a high value constant and of a second time interval toff during which the intensity of the current has a constant low value, and in which the gradient of the intensity of the current as a function of time between the intervals ton and toff have an extremum.

10. The method of claim 9, characterized in that it also comprises a step (50) for controlling the current source to produce a continuous and constant charging current for a period of time greater than at least ten times the period. pulsed charge current.