FR2967824A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE LOAD OF A LEAD STARTER BATTERY, WHOSE REGULATION VALUE CORRESPONDS TO A PARTIAL LOAD - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de pilotage de la charge d'une batterie de démarrage au plomb d'un véhicule automobile comportant un moteur à combustion, dont la valeur de régulation de charge correspond à une charge partielle. Selon l'invention, quand le moteur à combustion est en marche, une tension de charge poussée est appliquée à la batterie de façon à la charger à une valeur de charge poussée supérieure à la valeur de régulation de charge, la valeur de la tension de charge poussée dépendant d'au moins l'un des deux paramètres entre la température et de l'état de charge de la batterie à l'initiation du processus de charge poussée.The invention relates to a method for controlling the charge of a lead-acid starter battery of a motor vehicle comprising a combustion engine, whose charge regulation value corresponds to a partial charge. According to the invention, when the combustion engine is running, a high charging voltage is applied to the battery so as to charge it to a higher charge value than the charge control value, the voltage value of thrust load dependent on at least one of the two parameters between the temperature and the state of charge of the battery at the initiation of the charging process thrust.
Description
PROCEDE DE PILOTAGE DE LA CHARGE D'UNE BATTERIE DE DEMARRAGE AU PLOMB, DONT LA VALEUR DE REGULATION CORRESPOND A UNE CHARGE PARTIELLE [001] L'invention concerne un procédé de pilotage de la charge d'une batterie de démarrage au plomb, dont la valeur de régulation de charge correspond à une charge partielle. Un tel procédé est utilisé en liaison avec un alternateur piloté rechargeant la batterie lors des phases de décélération du véhicule. [002] De façon classique, une batterie de démarrage (typiquement, une batterie au plomb) est une batterie qui est adaptée à délivrer une tension relativement basse, usuellement 12 V. De telles batteries sont utilisées d'une part pour le démarrage du moteur du véhicule automobile, et d'autre part pour l'alimentation des différents organes consommateurs d'électricité embarqués à bord du véhicule. Leur recharge est classiquement réalisée par un alternateur qui est entraîné par le moteur du véhicule. [3] Afin de limiter la consommation de carburant et donc l'émission de dioxyde de carbone, dans certains véhicules, l'alternateur du véhicule est piloté de façon à permettre l'optimisation de la charge de la batterie en fonction de son état (et donc une récupération d'énergie) lors des phases de décélération, puis d'utiliser ensuite l'énergie électrique dans le réseau de bord pour soulager l'alternateur. Afin de favoriser la récupération d'énergie, la valeur de régulation de la charge de la batterie correspond à une charge partielle suffisante pour garantir un démarrage du moteur dans toutes les conditions climatiques. Cette valeur de régulation est un compromis entre un gain de consommation et un vieillissement de la batterie selon sa technologie. De façon classique la valeur de régulation est comprise entre 60 °/O et 90 °/O de la charge complète. [4] L'utilisation de la batterie en charge partielle entraîne son vieillissement prématuré. Ce vieillissement est lié essentiellement, d'une part, à la stratification de l'acide sulfurique pouvant entrainer une stratification de la matière active, et, d'autre part, à l'apparition sur les électrodes de sulfate de plomb stable à gros cristaux difficilement dissoluble. Ces deux phénomènes entraînent une perte de la capacité et de la puissance de la batterie, et, en conséquence, une dégradation des performances de la récupération d'énergie par le système de pilotage de l'alternateur, et une diminution de l'aptitude de la batterie à démarrer le moteur du véhicule en toute condition. [5] L'invention vise à limiter le vieillissement prématuré d'une batterie malgré son utilisation à un état partiel. [6] L'invention porte ainsi sur un procédé de pilotage de la charge d'une batterie de démarrage au plomb d'un véhicule automobile comportant un moteur à combustion, la valeur de régulation de charge correspondant à une charge partielle de la batterie, le procédé étant caractérisé en ce que, quand le moteur à combustion est en marche, une tension de charge poussée est appliquée à la batterie de façon à la charger à une valeur de charge poussée supérieure à la valeur de régulation de charge, la valeur de la tension de charge poussée dépendant d'au moins l'un des deux paramètres entre la température et de l'état de charge de la batterie à l'initiation du processus de charge poussée. [7] La charge poussée permet d'avoir une batterie ayant régulièrement une charge élevée (la plus élevée possible, si possible 100 °/O) dont la valeur dépend de la température et de l'état de charge de la batterie lors de l'initiation de la charge poussée, de la tension de charge poussée et de la durée de cette charge poussée. [8] Ainsi, en chargeant la batterie à près de 100 °/O (si possible à 100 °/O), les inconvénients liés à une charge partielle sont fortement diminués, voire annulés. Ainsi, la charge poussée permet de dissoudre le sulfate de plomb avant qu'il ne prenne la forme de gros cristaux et limite la stratification d'acide sulfurique. En résumé, ce procédé permet d'avoir une batterie utilisée à charge partielle présentant un vieillissement proche (éventuellement identique) à celui d'une batterie utilisée à charge complète. [9] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - La figure 1 représente différentes zones de charge d'une batterie au plomb sur un schéma de tension de charge en fonction de la température de la batterie ; - La figure 2 illustre la détermination de la tension de charge poussée d'une batterie au plomb en fonction de la température et de l'état de charge de la batterie ; - La figure 3 illustre, en fonction du temps, l'état de charge d'une batterie dont la charge est pilotée selon un procédé de pilotage classique dont la valeur de régulation de charge correspond à une charge partielle ; ^ La figure 4 illustre, en fonction du temps, l'état de charge d'une batterie dont la charge est pilotée selon le procédé de la présente invention dont la valeur de régulation de charge correspond à une charge partielle ; et - La figure 5 est un agrandissement de la zone V de la figure 4. [0010] Une batterie de démarrage au plomb (ici, de 12 V) utilisée pour le démarrage du moteur à combustion d'un véhicule est associée à un alternateur piloté (ici, selon la stratégie « Volt contrai » du déposant) permettant de charger la batterie pendant les phases de décélération du véhicule. De façon plus précise, la valeur de régulation de charge du procédé de pilotage de la charge de la batterie correspond à une charge partielle (SOC régul). [0011] La figure 3 illustre schématiquement l'état de charge d'une batterie dans le temps. La charge de la batterie est pilotée selon un procédé de pilotage classique à une valeur de régulation de charge SOC régul. Cette valeur de régulation SOC régul permet de garantir un démarrage du moteur dans toutes les conditions climatiques. Conformément au procédé de pilotage classique, la charge de la batterie fluctue constamment autour de la valeur de régulation : la batterie est chargée dés que le véhicule est en phase de décélération et déchargée selon les besoins électriques du réseau de bord, Cela est représenté par les portions croissantes et décroissantes de la courbe d'état de charge (la courbe correspond à des conditions théoriques où s'alternent de façon régulière les périodes de charge et de décharge). [0012] Selon l'invention, quand le moteur à combustion est en marche, une tension de charge poussée est appliquée à la batterie de façon à charger la batterie à une valeur de charge poussée supérieure à la valeur de régulation de charge. De préférence, cette valeur est la plus élevée possible compte tenu des circonstances de charge, au moins égale à 95 °/O, de préférence au moins égale à 98 °/O, et si possible égale à 100 °/O (comme dans le présent exemple, tel qu'illustré à la figure 4). [0013] La tension de charge poussée est appliquée à la batterie de façon à charger cette dernière sans la dégrader. Ainsi, la valeur de la tension de charge poussée dépend de l'état de charge de la batterie et de sa température. [0014] La figure 1 représente les courbes minimale Vm;n et maximale Vmax de la tension de charge d'une batterie au plomb de 12 V en fonction de la température de cette dernière délimitant une zone de charge optimale. Ces deux courbes Vmin, Vmax et trois valeurs V;nf, Vsup et T,;m délimitent le plan en six zones A, B, C, D, E, F. La zone A située au-dessus de Vsup correspond à une zone de surcharge où la tension de charge est trop élevée. La zone B située en dessous de Vinf correspond à une zone de sous charge où la tension de charge est trop faible. La zone C située entre les deux valeurs V;nf, Vsup, à gauche de la courbe minimale Vm;n correspond à une zone de sous charge où l'acceptance de la batterie est trop faible ; et la zone D située entre les deux valeurs V;nf, Vsup, à droite de la courbe maximale Vmax correspond à une zone de surcharge où le courant de charge de la batterie est élevé et peut entrainer de la corrosion. Les zones A et D correspondent à une zone de surcharge pouvant entrainer une surconsommation de carburant non souhaité. Enfin, les zones E et F situées entre, d'une part, les courbes minimale Vm;n et maximale Vmax et, d'autre part, les deux valeurs V;nf, Vsup correspondent aux zones de charge. De préférence, la tension de charge poussée est déterminée en fonction de la température de la batterie de façon à être dans l'une des zones E et F. [0015] Dans le présent exemple, étant donné que la capacité d'absorption de la batterie est d'autant plus faible que la température est basse et afin d'éviter une surconsommation de carburant, la tension de charge poussée n'est initiée que si la température de la batterie est supérieure à une température minimale T,;m. Cette condition supplémentaire de charge est illustrée à la figure 1 par le segment correspondant à cette température minimale T,;m séparant la zone E de la zone F. Ainsi, dans le présent exemple, la tension de charge poussée est déterminée de façon à se trouver dans la seule zone F de la figure 1. [0016] De façon plus précise, dans le présent exemple, la tension de charge poussée est déterminée en fonction de la température et de l'état de charge de la batterie, par la figure 2. Cette figure comprend ici cinq courbes C,, C2, C3, C4, C5 (à titre d'exemple) donnant chacune une valeur de charge poussée en fonction de la température de la batterie, chaque courbe correspondant à un état de charge particulier au moment de l'initiation du processus de charge poussée (C,, C2, C3, C4 et C5 correspondent à une charge de 90 %, 80 %, 70 %, 60 % et 50 %, respectivement à titre d'exemple). Dans le cadre de cette application de cette stratégie, des point d'état de charge complémentaires ont été ajoutés pour garantir le compromis entre le gain de consommation et le vieillissement de la batterie. [0017] La tension de charge poussée est appliquée pendant une durée de charge poussée Tc. Cette durée Tc est suffisamment importante pour que la charge de la batterie avoisine (voire atteigne) les 1000/0. Elle ne doit pas non plus être trop longue afin que la valeur de régulation de charge du procédé de pilotage reste une charge partielle adaptée à un alternateur piloté. De préférence, cette durée Tc est comprise entre 1 et 8 heures (4 heures à la figure 5). [0018] La charge poussée est initiée à une fréquence permettant une recharge du sulfate de plomb (avant que ce dernier ne se présente sous la forme de gros cristaux) et une limitation de la stratification d'acide. Cette fréquence peut dépendre d'un paramètre temporel (dans le cas d'un véhicule peu utilisé), d'un paramètre kilométrique (dans le cas d'un véhicule souvent utilisé), ou de ces deux paramètres (afin de couvrir les deux cas). De préférence, la charge poussée de la batterie est initiée dès qu'un des deux paramètres temporel Tp et kilométrique est atteint. [0019] Le paramètre temporel Tp, correspond à une période de temps espaçant deux charges poussées successives. Il est de préférence compris entre 2 et 12 semaines. Le paramètre kilométrique correspond à une distance parcourue par le véhicule entre deux charges poussées successives. Cette grandeur est calibrable et dépend du véhicule. Il est de préférence compris entre 4 000 et 150 000 km. [0020] Si le véhicule est équipé d'un système d'arrêt et de redémarrage automatique du moteur (par exemple, le système « Stop and Start » du déposant), le déclenchement de la charge poussée ne dégradera pas ce système. De même, la durée de charge poussée Tc peut être indépendante de la fréquence d'utilisation de ce système. The invention relates to a method for controlling the charge of a lead-acid starter battery, the amount of which is determined by the method described in US Pat. load control value corresponds to a partial load. Such a method is used in conjunction with a controlled alternator recharging the battery during deceleration phases of the vehicle. [002] Conventionally, a starter battery (typically a lead-acid battery) is a battery that is adapted to deliver a relatively low voltage, usually 12 V. Such batteries are used on the one hand for starting the engine of the motor vehicle, and secondly for the power of the various power consuming organs on board the vehicle. Their recharging is conventionally performed by an alternator that is driven by the engine of the vehicle. [3] In order to limit fuel consumption and therefore carbon dioxide emissions, in certain vehicles, the vehicle's alternator is controlled so as to optimize the charging of the battery according to its state ( and therefore energy recovery) during the deceleration phases, and then use the electrical energy in the onboard network to relieve the alternator. In order to promote energy recovery, the regulating value of the battery charge corresponds to a partial charge sufficient to guarantee a starting of the engine in all climatic conditions. This regulation value is a compromise between a gain in consumption and an aging of the battery according to its technology. Conventionally, the control value is between 60 ° / 0 and 90 ° / 0 of the complete charge. [4] Using the battery in partial charge causes premature aging. This aging is essentially linked, on the one hand, to the stratification of sulfuric acid which may lead to stratification of the active ingredient, and, on the other hand, to the appearance on the electrodes of stable lead sulfate with large crystals. difficult to dissolve. Both of these phenomena result in a loss of battery capacity and power, and consequently a deterioration of the performance of energy recovery by the alternator control system, and a decrease in the ability of the battery to start the engine of the vehicle in any condition. [5] The invention aims to limit the premature aging of a battery despite its use in a partial state. [6] The invention thus relates to a method for controlling the charge of a lead-acid starter battery of a motor vehicle comprising a combustion engine, the charge regulation value corresponding to a partial charge of the battery, the method being characterized in that, when the combustion engine is running, a charging charge voltage is applied to the battery so as to charge it to a higher charge value than the charge control value, the value of the boost charging voltage depending on at least one of the two parameters between the temperature and the state of charge of the battery at the initiation of the charging process. [7] The boosted load makes it possible to have a battery which regularly has a high charge (the highest possible, if possible 100 ° / o) whose value depends on the temperature and the state of charge of the battery when the battery is charged. initiation of the boosted load, the boosted charging voltage and the duration of this charge. [8] Thus, by charging the battery close to 100 ° / o (if possible at 100 ° / o), the disadvantages related to a partial charge are greatly reduced or even canceled. Thus, the boosted charge dissolves the lead sulfate before it takes the form of large crystals and limits the stratification of sulfuric acid. In summary, this method makes it possible to have a battery used at partial charge having a near aging (possibly identical) to that of a battery used at full charge. [9] Other features and advantages of the invention will become apparent from the description which is given below, for information only and in no way limitative, with reference to the accompanying drawings, in which: - Figure 1 shows different areas of charging a lead-acid battery on a charging voltage diagram according to the battery temperature; FIG. 2 illustrates the determination of the charge charge voltage of a lead-acid battery as a function of the temperature and the state of charge of the battery; FIG. 3 illustrates, as a function of time, the state of charge of a battery whose charge is controlled according to a conventional control method whose charge regulation value corresponds to a partial charge; FIG. 4 illustrates, as a function of time, the state of charge of a battery whose charge is controlled according to the method of the present invention whose charge regulation value corresponds to a partial charge; and FIG. 5 is an enlargement of the zone V of FIG. 4. [0010] A lead-acid starter battery (here of 12 V) used for starting the combustion engine of a vehicle is associated with an alternator. driven (here, according to the "Volt contrai" strategy of the applicant) for charging the battery during the deceleration phases of the vehicle. More specifically, the charge regulation value of the battery charge control method corresponds to a partial charge (SOC regul). Figure 3 schematically illustrates the state of charge of a battery in time. The charge of the battery is controlled according to a conventional control method at a regulated SOC charge regulation value. This regulated SOC regulation value ensures that the engine starts in all climatic conditions. According to the conventional control method, the charge of the battery constantly fluctuates around the regulation value: the battery is charged as soon as the vehicle is in the deceleration phase and discharged according to the electrical needs of the on-board electrical system, This is represented by the increasing and decreasing portions of the state of charge curve (the curve corresponds to theoretical conditions in which charge and discharge periods alternate on a regular basis). According to the invention, when the combustion engine is running, a high charge voltage is applied to the battery so as to charge the battery at a higher charge value than the charge control value. Preferably, this value is as high as possible in view of the charging circumstances, at least 95 ° / 0, preferably at least 98 ° / 0, and if possible equal to 100 ° / 0 (as in FIG. this example, as shown in Figure 4). The boosted charging voltage is applied to the battery so as to charge the battery without degrading it. Thus, the value of the boosted charging voltage depends on the state of charge of the battery and its temperature. FIG. 1 represents the minimum curves Vm, n and maximum Vmax of the charge voltage of a lead-acid battery of 12 V as a function of the temperature of the latter delimiting an optimum charging zone. These two curves Vmin, Vmax and three values V; nf, Vsup and T, m define the plane in six zones A, B, C, D, E, F. The zone A situated above Vsup corresponds to a zone overload where the charging voltage is too high. Zone B below Vinf corresponds to a zone of underload where the charging voltage is too low. Zone C situated between the two values V; nf, Vsup, to the left of the minimum curve Vm; n corresponds to a zone of under load where the acceptance of the battery is too low; and the zone D situated between the two values V; nf, Vsup, to the right of the maximum curve Vmax corresponds to an overload zone where the charge current of the battery is high and may cause corrosion. Zones A and D correspond to an overload zone that can lead to unwanted fuel consumption. Finally, the zones E and F located between, on the one hand, the minimum curves Vm; n and maximum Vmax and, on the other hand, the two values V; nf, Vsup correspond to the charging zones. Preferably, the boost charging voltage is determined as a function of battery temperature so as to be in one of the zones E and F. [0015] In the present example, since the absorption capacity of the battery is lower when the temperature is low and to avoid overconsumption of fuel, the charging charge voltage is initiated only if the temperature of the battery is higher than a minimum temperature T, m. This additional load condition is illustrated in FIG. 1 by the segment corresponding to this minimum temperature T, m separating the zone E from the zone F. Thus, in the present example, the boosted charging voltage is determined so as to be find in the only zone F of Figure 1. [0016] More specifically, in the present example, the charging charge voltage is determined according to the temperature and state of charge of the battery, by the figure 2. This figure here comprises five curves C 1, C 2, C 3, C 4, C 5 (by way of example) each giving a charge value as a function of the temperature of the battery, each curve corresponding to a particular state of charge at the time of initiation of the boost charging process (C 1, C 2, C 3, C 4 and C 5 correspond to a charge of 90%, 80%, 70%, 60% and 50%, respectively by way of example). As part of this application of this strategy, additional state of charge points have been added to guarantee the trade-off between the consumption gain and the aging of the battery. The boosted charging voltage is applied during a long charging time Tc. This duration Tc is large enough for the battery charge to approach (or even reach) 1000/0. It must also not be too long so that the charge control value of the control method remains a partial load adapted to a controlled alternator. Preferably, this duration Tc is between 1 and 8 hours (4 hours in Figure 5). The boost charge is initiated at a frequency allowing a recharge of the lead sulfate (before the latter is in the form of large crystals) and a limitation of the acid stratification. This frequency may depend on a time parameter (in the case of a vehicle used little), a kilometer parameter (in the case of a vehicle often used), or both parameters (to cover both cases ). Preferably, the boosted charge of the battery is initiated as soon as one of the two time parameters Tp and kilometer is reached. The temporal parameter Tp, corresponds to a period of time spacing two successive pushed loads. It is preferably between 2 and 12 weeks. The kilometric parameter corresponds to a distance traveled by the vehicle between two successive pushed loads. This quantity is calibrated and depends on the vehicle. It is preferably between 4,000 and 150,000 km. If the vehicle is equipped with a system for stopping and restarting the engine automatically (for example, the "Stop and Start" system of the applicant), the triggering of the thrust will not degrade this system. Similarly, the charging duration Tc can be independent of the frequency of use of this system.
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CD | Change of name or company name |
Owner name: PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA, FR Effective date: 20180312 |
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