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FR2743675A1 - METHOD FOR CONTROLLING THE CHARGING CIRCUIT OF THE ACCUMULATOR BATTERY OF A MOTOR VEHICLE - Google Patents

METHOD FOR CONTROLLING THE CHARGING CIRCUIT OF THE ACCUMULATOR BATTERY OF A MOTOR VEHICLE Download PDF

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FR2743675A1
FR2743675A1 FR9600309A FR9600309A FR2743675A1 FR 2743675 A1 FR2743675 A1 FR 2743675A1 FR 9600309 A FR9600309 A FR 9600309A FR 9600309 A FR9600309 A FR 9600309A FR 2743675 A1 FR2743675 A1 FR 2743675A1
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FR
France
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battery
alternator
controlling
motor vehicle
charging circuit
Prior art date
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FR9600309A
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Michel Duval
Pascal Touraine
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Renault SA
Regie Nationale des Usines Renault
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Abstract

Procédé de commande du circuit de charge de la batterie d'accumulateurs (24) d'un véhicule automobile, ledit circuit de charge comportant un alternateur (12) à courant triphasé, un pont redresseur (20) et des moyens régulateurs (28) pour réguler la tension de sortie de l'alternateur (12), caractérisé en ce que les moyens régulateurs (28) sont pilotés en permanence par un circuit électronique de commande (30) pour diminuer ou augmenter la tension de sortie de l'alternateur (12) en fonction des paramètres de contrôle suivants fournis par des moyens de mesure appropriés: - intensité du courant débité par la batterie à travers le circuit de bord du véhicule; - état de charge de la batterie.Method of controlling the charging circuit of the accumulator battery (24) of a motor vehicle, said charging circuit comprising a three-phase current alternator (12), a rectifier bridge (20) and regulating means (28) for regulating the output voltage of the alternator (12), characterized in that the regulating means (28) are continuously controlled by an electronic control circuit (30) to decrease or increase the output voltage of the alternator (12) ) as a function of the following control parameters provided by appropriate measuring means: - intensity of the current delivered by the battery through the on-board circuit of the vehicle; - state of charge of the battery.

Description

PROCEDE DE COMMANDE DU CIRCUIT DE CHARGE DE
LA BATTERIE D'ACCUMULATEURS D'UN VEHICULE
AUTOMOBILE
La présente invention concerne un perfectionnement à la commande du circuit de charge de la batterie d'accumulateurs alimentant le circuit de bord d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne. L'invention concerne plus particulièrement un procédé de commande de la tension de sortie de l'alternateur suivant les valeurs prises par des paramètres de contrôle caractéristiques du fonctionnement de la batterie et du moteur et ce, de façon à obtenir une alimentation optimale en énergie de l'installation électrique.
METHOD FOR CONTROLLING THE LOAD CIRCUIT
THE VEHICLE BATTERIES
AUTOMOTIVE
The present invention relates to an improvement in the control of the charging circuit of the accumulator battery supplying the on-board circuit of a motor vehicle equipped with an internal combustion engine. The invention relates more particularly to a method for controlling the alternator output voltage according to the values taken by control parameters characteristic of the operation of the battery and of the engine, so as to obtain an optimal supply of energy from electrical installation.

Un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne à allumage commandé ou à allumage par compression, doit être alimenté en énergie électrique pour pouvoir démarrer à tout moment et disposer d'une quantité suffisante de courant pour faire fonctionner les différents consommateurs électriques du véhicule (allumage, éclairage, ventilateur de refroidissement moteur, etc.). Pour ce faire, on équipe classiquement le véhicule d'une batterie d'accumulateurs électrochimiques. A motor vehicle equipped with an internal combustion engine with positive ignition or compression ignition, must be supplied with electrical energy to be able to start at any time and have a sufficient amount of current to operate the various electrical consumers of the vehicle (ignition, lighting, engine cooling fan, etc.). To do this, the vehicle is conventionally equipped with a battery of electrochemical accumulators.

Cette batterie d'accumulateurs est rechargée en permanence lors du fonctionnement du moteur grâce classiquement à une génératrice électrique telle qu'un alternateur à courant triphasé synchrone présentant trois enroulements induits logés dans le stator et un enroulement d'excitation logé dans le rotor entraîné au moyen d'une courroie par le moteur. Cet alternateur est alors couplé à un pont redresseur pour fournir un courant continu et à un régulateur qui a pour objet d'adapter la tension de sortie de l'alternateur afin de contrôler le chargement de la batterie. This storage battery is permanently recharged during engine operation, conventionally thanks to an electric generator such as a three-phase synchronous alternator having three induced windings housed in the stator and an excitation winding housed in the rotor driven by means of a belt by the engine. This alternator is then coupled to a rectifier bridge to provide direct current and to a regulator which has the purpose of adapting the output voltage of the alternator in order to control the charging of the battery.

Le régulateur utilisé peut être constitué, comme cela est décrit dans le document FR-A2.531.580, par un circuit intégré inclus dans le circuit de l'enroulement d'excitation de l'alternateur, entre un diviseur de tension d'entrée muni d'un condensateur de filtrage et un circuit actionneur (par exemple de type darlington) monté en série avec ledit enroulement d'excitation. The regulator used can be constituted, as described in the document FR-A2.531.580, by an integrated circuit included in the circuit of the alternator's excitation winding, between an input voltage divider provided with a filter capacitor and an actuator circuit (for example of the Darlington type) connected in series with said excitation winding.

Le rôle du régulateur de tension consiste généralement à asservir à une valeur donnée de consigne (par exemple 14,5 V pour une batterie de 12 V), l'amplitude de la tension continue délivrée par le pont redresseur et ce, quelles que soient les fortes variations de la vitesse de rotation et de la charge de l'alternateur. Pour ce faire, il fournit au rotor de l'alternateur, des courants continus pulsés périodiques, à rapport cyclique (durée/période) modulé autour d'une valeur moyenne, en fonction de l'écart entre l'amplitude de la tension continue appliquée à la batterie et la valeur de consigne de cette même tension.The role of the voltage regulator generally consists in slaving to a given setpoint value (for example 14.5 V for a 12 V battery), the amplitude of the DC voltage delivered by the rectifier bridge and this, whatever the large variations in rotation speed and alternator load. To do this, it supplies the alternator rotor with periodic pulsed direct currents, with a duty cycle (duration / period) modulated around an average value, as a function of the difference between the amplitude of the applied DC voltage. to the battery and the setpoint of this same voltage.

L'application d'une tension de sortie constante ne permettant pas d'obtenir une alimentation optimale en énergie de l'installation électrique et notamment de la batterie, de nombreuses stratégies ont été développées pour modifier la valeur de consigne de la tension de sortie de l'alternateur pilotée par le régulateur. The application of a constant output voltage does not make it possible to obtain an optimal supply of energy to the electrical installation and in particular to the battery, numerous strategies have been developed to modify the set value of the output voltage of the alternator controlled by the regulator.

Ainsi, il est connu, notamment par le document EP-A-498.727, d'ajuster la tension de consigne pour tenir compte du comportement de charge de la batterie en fonction de la température grâce à une sonde thermique qui est connectée au régulateur. De la sorte, on accroît légèrement le niveau de la tension en hiver pour améliorer la charge de la batterie qui est plus difficile à basse température et inversement on limite en été la tension du circuit de bord pour parer au danger d'une éventuelle surcharge de la batterie à la suite de la diminution normale de la puissance requise par les consommateurs électriques. Thus, it is known, in particular from document EP-A-498.727, to adjust the set voltage to take account of the charge behavior of the battery as a function of temperature by means of a thermal probe which is connected to the regulator. In this way, the voltage level is slightly increased in winter to improve the battery charge, which is more difficult at low temperatures, and conversely, the on-board circuit voltage is limited in summer to avoid the danger of possible overcharging. the battery as a result of the normal decrease in power required by electrical consumers.

Il est également connu de déconnecter le fonctionnement de l'alternateur dans des conditions prédéterminées de fonctionnement du moteur pour réduire la puissance mécanique prélevée par ce dernier sur l'arbre moteur. Ainsi, le document FR
A-92/03288, décrit un dispositif de coupure de l'alternateur pendant la phase de démarrage du moteur pour diminuer les risques de calage.
It is also known to disconnect the operation of the alternator under predetermined engine operating conditions to reduce the mechanical power drawn by the latter from the engine shaft. So the FR document
A-92/03288, describes a device for switching off the alternator during the engine starting phase to reduce the risks of stalling.

Il est encore connu d'ajuster la tension de consigne au régime de rotation de l'alternateur et donc du moteur. Le document EP-A-407.485 a ainsi trait à un procédé qui consiste à accroître le courant d'excitation par rapport au courant d'excitation hominal dans le domaine ou l'alternateur tourne à des vitesses peu élevées, à réduire ce courant d'excitation dans le domaine des vitesses moyennes et, pour les vitesses supérieures à utiliser de nouveau un courant d'excitation supérieur au courant d'excitation nominal. It is also known to adjust the setpoint voltage to the rotation speed of the alternator and therefore of the engine. The document EP-A-407,485 thus relates to a method which consists in increasing the excitation current compared to the hominal excitation current in the field where the alternator rotates at low speeds, in reducing this current excitation in the range of medium speeds and, for higher speeds, again use an excitation current greater than the nominal excitation current.

Aucun document de l'art antérieur ne divulgue toutefois une stratégie globale d'adaptation continue de la tension de sortie de l'alternateur aux conditions de fonctionnement de la batterie et du moteur et permettre ainsi d'exploiter au mieux la batterie (meilleur rendement) et de réduire la consommation en carburant du moteur. No document of the prior art discloses, however, a global strategy of continuous adaptation of the alternator output voltage to the operating conditions of the battery and of the engine and thus making it possible to make the best use of the battery (better efficiency). and reduce the fuel consumption of the engine.

Le but de l'invention est donc de perfectionner le circuit de charge d'une batterie d'accumulateurs de véhicule automobile en développant un nouveau procédé de commande de la régulation opérée sur la tension de sortie de l'alternateur qui permet d'optimiser le fonctionnement du moteur et de la batterie, ce procédé étant à la fois simple et économique à mettre en oeuvre. The object of the invention is therefore to improve the charging circuit of a motor vehicle accumulator battery by developing a new method for controlling the regulation operated on the alternator output voltage which makes it possible to optimize the operation of the engine and of the battery, this process being both simple and economical to implement.

Le procédé selon l'invention de commande du circuit de charge de la batterie d'accumulateurs alimentant le circuit de bord d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne, concerne un circuit de charge comportant un alternateur par exemple à courant triphasé synchrone présentant des enroulements induits logés dans un stator, un circuit inducteur porté par un rotor entraîné par le moteur, un pont redresseur et des moyens régulateurs pour réguler la tension de sortie de l'alternateur.  The method according to the invention for controlling the charging circuit of the storage battery supplying the on-board circuit of a motor vehicle equipped with an internal combustion engine, relates to a charging circuit comprising an alternator, for example with three-phase current synchronous having induced windings housed in a stator, an inductor circuit carried by a rotor driven by the motor, a rectifier bridge and regulating means for regulating the output voltage of the alternator.

Selon l'invention, le procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile est caractérisé en ce que l'alternateur coopère avec des moyens de contrôle pilotés en permanence par un circuit électronique de commande lors du fonctionnement du moteur pour diminuer ou augmenter la tension de sortie de l'alternateur en fonction des paramètres de contrôle suivants fournis par des moyens de mesure appropriés
- intensité du courant débité par la batterie à travers le circuit de bord du véhicule
- état de charge de la batterie.
According to the invention, the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery is characterized in that the alternator cooperates with control means permanently controlled by an electronic control circuit during engine operation to reduce or increase the alternator output voltage according to the following control parameters provided by appropriate measuring means
- intensity of current delivered by the battery through the vehicle's on-board circuit
- state of charge of the battery.

Selon une autre caractéristique du procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile objet de l'invention, ces moyens de contrôle sont constitués par les moyens régulateurs (28). According to another characteristic of the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery which is the subject of the invention, these control means are constituted by the regulating means (28).

Selon une autre caractéristique du procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile objet de l'invention, le circuit électronique de commande pilote à la fois la valeur de la tension de consigne et la rapidité de convergence de la régulation mise en oeuvre par les moyens régulateurs. According to another characteristic of the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery which is the subject of the invention, the electronic control circuit controls both the value of the reference voltage and the speed of convergence of the regulation set implemented by the regulatory means.

Selon une autre caractéristique du procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile objet de l'invention, les moyens régulateurs sont également pilotés par le circuit électronique de commande en fonction de la nature des consommateurs électriques connectés au circuit de bord.  According to another characteristic of the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery which is the subject of the invention, the regulating means are also controlled by the electronic control circuit as a function of the nature of the electrical consumers connected to the on-board circuit. .

Selon une autre caractéristique du procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile objet de l'invention, les moyens régulateurs sont également pilotés par le circuit électronique de commande suivant les conditions de fonctionnement du moteur fournies par des moyens de mesure appropriés. According to another characteristic of the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery which is the subject of the invention, the regulating means are also controlled by the electronic control circuit according to the operating conditions of the engine supplied by measuring means appropriate.

Selon une autre caractéristique du procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile objet de l'invention, les conditions de fonctionnement suivantes sont prises en compte par le circuit électronique de commande pour piloter les moyens régulateurs sont choisies parmi les conditions suivantes
- démarrage
- changement de vitesses
- accélération
- décélération
- régime stabilisé.
According to another characteristic of the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery which is the subject of the invention, the following operating conditions are taken into account by the electronic control circuit for controlling the regulating means are chosen from the conditions following
- start-up
- gear change
- acceleration
- deceleration
- stabilized regime.

Selon une autre caractéristique du procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile objet de l'invention, la tension de sortie de l'alternateur ne peut être réduite lorsque la valeur de l'intensité du courant débitée par la batterie excède une valeur de seuil prédéterminée quelles que soient les valeurs prises par les autres paramètres de contrôle. According to another characteristic of the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery which is the subject of the invention, the output voltage of the alternator cannot be reduced when the value of the intensity of the current delivered by the battery exceeds a predetermined threshold value regardless of the values taken by the other control parameters.

Selon une autre caractéristique du procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile objet de l'invention, la tension de sortie de l'alternateur est accrue lorsque le moteur est en phase de décélération quelles que soient les valeurs prises par les autres paramètres de contrôle. According to another characteristic of the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery which is the subject of the invention, the output voltage of the alternator is increased when the engine is in the deceleration phase whatever the values taken by the other control parameters.

Selon une autre caractéristique du procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile objet de l'invention, la tension de sortie de l'alternateur ne peut être réduite lorsque la valeur de l'état de charge de la batterie est inférieure à une première valeur de seuil prédéterminée. According to another characteristic of the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery which is the subject of the invention, the output voltage of the alternator cannot be reduced when the value of the state of charge of the battery is less than a first predetermined threshold value.

Selon une autre caractéristique du procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile objet de l'invention, la tension de sortie de l'alternateur est réduite lorsque la valeur de l'état de charge de la batterie est supérieure à une seconde valeur de seuil prédéterminée. According to another characteristic of the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery which is the subject of the invention, the output voltage of the alternator is reduced when the value of the state of charge of the battery is greater than a second predetermined threshold value.

Selon une autre caractéristique du procédé de commande du circuit de charge d'une batterie de véhicule automobile objet de l'invention, la tension de sortie de l'alternateur est asservie sur la force électromotrice de la batterie lorsque le régime de fonctionnement du moteur est stabilisé. According to another characteristic of the method for controlling the charging circuit of a motor vehicle battery which is the subject of the invention, the output voltage of the alternator is controlled by the electromotive force of the battery when the engine operating speed is stabilized.

On comprendra mieux les buts, aspects et avantages de la présente invention, d'après la description donnée ci-après d'un mode de réalisation de l'invention, donné à titre d'exemple non limitatif, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels
la figure 1 représente un circuit de charge de la batterie d'accumulateurs d'un véhicule automobile pour la mise en oeuvre du procédé de commande selon l'invention
la figure 2 représente les étages fonctionnels du régulateur de charge et de ses circuits annexes selon l'invention
la figure 3 est un diagramme précisant la stratégie générale d'adaptation des paramètres de régulation de la tension de sortie de l'alternateur, objet de la présente invention ;;
la figure 4 est un organigramme d'un sous programme illustrant une façon de prendre en compte le paramètre de contrôle courant batterie"
la figure 5 est un organigramme d'un sous programme illustrant une façon de prendre en compte le paramètre de contrôle changement de vitesses ;
la figure 6 est un organigramme d'un sous programme illustrant une façon de prendre en compte le paramètre de contrôle "consommateur électrique" ;
la figure 7 est un organigramme d'un sous programme illustrant une façon de prendre en compte le paramètre de contrôle "décélération" ;;
les figures 8 et 9 sont des organigrammes d'un sous programme illustrant une façon de prendre en compte le paramètre de contrôle "état de charge de la batterie"
la figure 10 est un organigramme d'un sous programme illustrant une façon de prendre en compte le paramètre de contrôle "accélération".
The aims, aspects and advantages of the present invention will be better understood from the description given below of an embodiment of the invention, given by way of non-limiting example, with reference to the accompanying drawings, wherein
FIG. 1 represents a circuit for charging the accumulator battery of a motor vehicle for implementing the control method according to the invention
FIG. 2 represents the functional stages of the charge regulator and its auxiliary circuits according to the invention
FIG. 3 is a diagram specifying the general strategy for adapting the regulating parameters of the alternator output voltage, object of the present invention;
FIG. 4 is a flow diagram of a subroutine illustrating a way of taking into account the battery current control parameter "
FIG. 5 is a flow diagram of a subroutine illustrating a way of taking into account the gear change control parameter;
FIG. 6 is a flow diagram of a subroutine illustrating a way of taking into account the "electric consumer" control parameter;
FIG. 7 is a flow diagram of a subroutine illustrating a way of taking into account the control parameter "deceleration";;
FIGS. 8 and 9 are flow diagrams of a subroutine illustrating a way of taking into account the control parameter "state of charge of the battery"
FIG. 10 is a flow diagram of a subroutine illustrating a way of taking into account the "acceleration" control parameter.

Conformément aux figures, seules les parties constitutives nécessaires à la compréhension de l'invention ont été représentées. In accordance with the figures, only the constituent parts necessary for understanding the invention have been shown.

De plus pour simplifier la lecture des dessins, les mêmes éléments portent les mêmes références d'une figure à l'autre.In addition to simplify the reading of the drawings, the same elements have the same references from one figure to another.

Selon la figure 1, on a représenté en 10, le bâti d'un alternateur triphasé 12 servant à la charge d'une batterie d'accumulateurs électrochimiques 24 utilisée pour alimenter le circuit de bord d'un véhicule automobile. According to Figure 1, there is shown at 10, the frame of a three-phase alternator 12 for charging a battery of electrochemical accumulators 24 used to supply the on-board circuit of a motor vehicle.

Cet alternateur 12 est du type comprenant un inducteur tournant (rotor) 14 entraîné par le moteur à combustion interne d'un véhicule automobile, au moyen d'une courroie non représentée et un induit fixe (stator) 16 à trois enroulements tels que 18, disposés en étoile. Dans le bâti 10 est monté fixe un pont redresseur 20 à six bras, les diodes de ces bras étant deux à deux connectées à l'un des enroulements du stator 16. This alternator 12 is of the type comprising a rotating inductor (rotor) 14 driven by the internal combustion engine of a motor vehicle, by means of a belt not shown and a fixed armature (stator) 16 with three windings such as 18, arranged in a star. In the frame 10 is fixedly mounted a rectifier bridge 20 with six arms, the diodes of these arms being two by two connected to one of the windings of the stator 16.

Les bornes positive et négative de sortie du pont redresseur 20 sont reliées à deux bornes fixes sur le bâti 10 : une borne isolée (B+) et une borne nue (B-) . La borne (B+) est reliée par un connecteur court 22 pourvu de cosses à vis, à la borne (+) d'une batterie d'accumulateurs 24. La borne (B-) et le bâti 10 sont directement reliés à la masse générale du châssis du véhicule. La borne (-) de la batterie 24 est reliée à cette masse générale par un connecteur 26, pourvu d'une cosse à vis. The positive and negative output terminals of the rectifier bridge 20 are connected to two fixed terminals on the frame 10: an isolated terminal (B +) and a bare terminal (B-). The terminal (B +) is connected by a short connector 22 provided with screw lugs, to the terminal (+) of a storage battery 24. The terminal (B-) and the frame 10 are directly connected to the general ground of the vehicle chassis. The terminal (-) of the battery 24 is connected to this general ground by a connector 26, provided with a screw terminal.

L'inducteur tournant 14 de l'alternateur 12 possède deux balais respectivement connectés à une borne isolée (I+) monté sur le bâti 10 et à la borne nue (B-) solidaire du bâti 10. La borne isolée (I+) est reliée à la sortie d'un régulateur de charge 28 connecté conformément à l'invention à un système électronique de commande qui peut être par exemple le système électronique de contrôle 30 de l'injection et/ou d'allumage du moteur à combustion interne. L'étage de sortie du régulateur de charge 28 est un interrupteur électronique de puissance 32, connecté à la borne (+) de la batterie 24 à travers l'interrupteur électromécanique 34 associé à la clef de contact du véhicule. Cet interrupteur de puissance 32 est constitué par le transistor de sortie d'un circuit darlington PNP 36 et par une diode 38, dite de roue libre, montée conductrice de la masse vers le collecteur sur ce transistor. La sortie de l'interrupteur 34, associé à la clef de contact, est appliquée aux circuits consommateurs 40 du véhicule. The rotating inductor 14 of the alternator 12 has two brushes respectively connected to an insulated terminal (I +) mounted on the frame 10 and to the bare terminal (B-) secured to the frame 10. The insulated terminal (I +) is connected to the output of a charge regulator 28 connected in accordance with the invention to an electronic control system which may for example be the electronic system 30 for controlling the injection and / or ignition of the internal combustion engine. The output stage of the charge regulator 28 is an electronic power switch 32, connected to the (+) terminal of the battery 24 through the electromechanical switch 34 associated with the vehicle ignition key. This power switch 32 is constituted by the output transistor of a PNP darlington circuit 36 and by a diode 38, known as a freewheel, mounted conductively from ground to the collector on this transistor. The output of the switch 34, associated with the ignition key, is applied to the consumer circuits 40 of the vehicle.

Selon la figure 2, le pont redresseur 20 est relié à la batterie 24 par le connecteur 22 et tous les deux sont connectés à l'entrée du régulateur de charge 28 (à travers l'interrupteur 34 de la clé de contact, non représenté ici pour ne pas surcharger le dessin). Plus précisément, la tension brute produite par le pont redresseur 20 est dans le régulateur 28, appliquée à l'entrée d'un filtre passe-bas 44 qui transmet à la première entrée d'un amplificateur différentiel 46, une tension continue filtrée. La seconde entrée de l'amplificateur 46 est reliée à la sortie d'un étage 48 établissant une valeur de consigne, placée sous la dépendance d'une sonde thermique 50, incorporée au régulateur 28. La sortie de l'amplificateur 46 est appliquée à un étage modulateur 52 recevant un signal de fréquence sensiblement constante, (de 10 kilohertz par exemple), produite par un oscillateur 54.L'étage modulateur 52 est adapté à délivrer des impulsions rectangulaires à la fréquence d'entrée, leur rapport cyclique (durée/période) variant linéairement autour d'une valeur moyenne, en fonction de l'amplitude et du signal de sortie de l'amplificateur 46. Le signal de sortie du modulateur 52 est appliqué en commande d'entrée de l'interrupteur de puissance 32, c'est-à-dire (en référence à la figure 1) à la base du transistor d'entrée du circuit darlington PNP 36 ; la tension de la batterie 24 étant appliquée à l'émetteur du transistor de la sortie de ce circuit 36, son collecteur et la cathode de la diode roue libre 38 étant reliés à l'un des balais du rotor 14. According to Figure 2, the rectifier bridge 20 is connected to the battery 24 by the connector 22 and both are connected to the input of the charge controller 28 (through the switch 34 of the ignition key, not shown here so as not to overload the drawing). More specifically, the raw voltage produced by the rectifier bridge 20 is in the regulator 28, applied to the input of a low-pass filter 44 which transmits to the first input of a differential amplifier 46, a filtered DC voltage. The second input of the amplifier 46 is connected to the output of a stage 48 establishing a set value, placed under the dependence of a thermal probe 50, incorporated in the regulator 28. The output of the amplifier 46 is applied to a modulator stage 52 receiving a signal of substantially constant frequency, (of 10 kilohertz for example), produced by an oscillator 54. The modulator stage 52 is adapted to deliver rectangular pulses at the input frequency, their duty cycle (duration / period) varying linearly around an average value, as a function of the amplitude and of the output signal of the amplifier 46. The output signal of the modulator 52 is applied as an input command to the power switch 32 , that is to say (with reference to FIG. 1) at the base of the input transistor of the PNP darlington circuit 36; the voltage of the battery 24 being applied to the emitter of the transistor of the output of this circuit 36, its collector and the cathode of the freewheeling diode 38 being connected to one of the brushes of the rotor 14.

Le régulateur 28 pilote donc la tension de sortie de l'alternateur 12 à travers la tension de consigne encore appelé ci-après taux de hachage et la rapidité de convergence de la tension de sortie de l'alternateur 12 vers la valeur de consigne encore appelée ci-après pente et ce, en pilotant le rapport cyclique du modulateur 52. The regulator 28 therefore controls the output voltage of the alternator 12 through the reference voltage also called hereinafter chopping rate and the speed of convergence of the output voltage of the alternator 12 towards the reference value also called below slope and this, by controlling the duty cycle of the modulator 52.

Conformément à l'invention le taux de hachage et la pente du régulateur 28 sont ajustés en permanence par le système électronique de commande 30 à partir de valeurs prises par des paramètres de contrôle spécifiques représentatifs du fonctionnement de la batterie et du moteur. In accordance with the invention, the chopping rate and the slope of the regulator 28 are continuously adjusted by the electronic control system 30 from values taken by specific control parameters representative of the operation of the battery and the engine.

Le système électronique 30 comprend classiquement une unité centrale, une mémoire vive, une mémoire morte, des convertisseurs analogiquesnumériques, et différentes interfaces d'entrées et de sorties. Le système électronique 30 reçoit des signaux d'entrée, produits par des capteurs appropriés 58, relatifs au fonctionnement du moteur et des organes interagissant avec ce dernier parmi lesquels figurent le signal de vitesse du moteur et/ou un signal représentatif de la position de la pédale d'accélération, et dans le cadre de la présente invention des signaux d'entrée, produits par des capteurs appropriés 82, relatifs au fonctionnement de la batterie 24 et du réseau de bord du véhicule. The electronic system 30 conventionally comprises a central processing unit, a random access memory, a read-only memory, analog-to-digital converters, and various input and output interfaces. The electronic system 30 receives input signals, produced by appropriate sensors 58, relating to the operation of the engine and of the organs interacting with the latter, among which are the engine speed signal and / or a signal representative of the position of the accelerator pedal, and in the context of the present invention, input signals, produced by appropriate sensors 82, relating to the operation of the battery 24 and of the vehicle on-board network.

En fonctionnement usuel, le système électronique 30 effectue des opérations et génère des signaux de sortie à des étages de puissance 84 pour commander l'ouverture des injecteurs 88 et éventuellement l'allumage des bougies 86. Les différentes stratégies de commande du moteur, formules et calibrations, ajustées au préalable par des mesures au banc d'essai, sont stockées dans la mémoire morte. En plus de ses fonctions usuelles, le calculateur d'injection 30 est, selon l'invention, adapté à générer des signaux de sortie à destination du régulateur de charge 28 de façon à ajuster le taux de hachage et la pente à partir de valeurs prises par des paramètres de contrôle spécifiques représentatifs du fonctionnement de la batterie et du moteur. In normal operation, the electronic system 30 performs operations and generates output signals at power stages 84 to control the opening of the injectors 88 and possibly the ignition of the spark plugs 86. The different engine control strategies, formulas and calibrations, previously adjusted by test bench measurements, are stored in the ROM. In addition to its usual functions, the injection computer 30 is, according to the invention, suitable for generating output signals to the charge controller 28 so as to adjust the chopping rate and the slope from values taken by specific control parameters representative of the operation of the battery and the engine.

Les paramètres de contrôle retenus visent à rendre compte le plus exactement possible des conditions de fonctionnement de la batterie 24 et du moteur et à permettre ainsi d'adapter en conséquence la tension de sortie de l'alternateur de façon à exploiter au mieux la batterie et à réduire la consommation en carburant du moteur. Ces paramètres de contrôle sont d'une part, le courant et l'état de charge de la batterie 24, et d'autre part, la charge, le régime et tout autre paramètre caractéristique du fonctionnement du moteur permettant d'identifier les phases de démarrage, changement de vitesses, accélération, décélération et régime stabilisé pour le moteur. The control parameters used are intended to give the most accurate account of the operating conditions of the battery 24 and of the engine and thus allow the alternator output voltage to be adapted accordingly so as to make the best use of the battery and reduce engine fuel consumption. These control parameters are on the one hand, the current and the state of charge of the battery 24, and on the other hand, the load, the speed and any other parameter characteristic of the operation of the engine making it possible to identify the phases of starting, shifting, acceleration, deceleration and stabilized engine speed.

Les paramètres caractéristiques du fonctionnement du moteur nécessaires à la mise en oeuvre du procédé de commande du circuit de charge de la batterie 24 étant déjà utilisés pour commander l'ouverture des injecteurs, il n'est donc pas requis d'installer des capteurs et des connexions supplémentaires sur le moteur. Since the characteristic parameters of the engine operation necessary for the implementation of the method for controlling the charge circuit of the battery 24 are already used to control the opening of the injectors, it is therefore not necessary to install sensors and additional connections on the motor.

Les paramètres de contrôle caractéristiques du fonctionnement de la batterie 24 sont l'intensité du courant débité ainsi que l'état de charge qui décrit la charge restant dans la batterie ou encore la profondeur de décharge de la batterie. The control parameters characteristic of the operation of the battery 24 are the intensity of the current delivered as well as the state of charge which describes the charge remaining in the battery or also the depth of discharge of the battery.

Ces paramètres de contrôle sont suivis en permanence par le microprocesseur de contrôle 30 à partir des mesures du courant, de la tension et de la température de la batterie opérées par les capteurs appropriés 82. These control parameters are continuously monitored by the control microprocessor 30 on the basis of the measurements of the current, the voltage and the temperature of the battery carried out by the appropriate sensors 82.

On connaît diverses méthodes de détermination de la charge d'une batterie (cf. le document 92/13231), parmi lesquelles on distingue les méthodes coulométriques, basées sur une mesure de la quantité d'électricité débitée par la batterie, et les méthodes estimatives. Various methods are known for determining the charge of a battery (cf. document 92/13231), among which a distinction is made between coulometric methods, based on a measurement of the quantity of electricity delivered by the battery, and the estimated methods. .

Essentiellement, une méthode coulométrique consiste à faire le décompte des quantités d'électricité délivrées par la batterie afin de suivre l'évolution de sa charge électrique. Ce décompte est effectué en référence à une valeur nominale de charge qui représente la quantité d'électricité optimale que peut débiter la batterie lorsqu'elle fonctionne selon un régime de décharge de référence réalisé avec des impulsions de courant calibrées en durée et en intensité et présentant un gabarit (ou profil d'impulsion) déterminé, et dans des conditions climatiques déterminées (température, etc.).Essentially, a coulometric method consists in counting the quantities of electricity delivered by the battery in order to follow the evolution of its electric charge. This calculation is made with reference to a nominal charge value which represents the optimal quantity of electricity that the battery can discharge when it operates according to a reference discharge regime produced with current pulses calibrated in duration and intensity and having a determined template (or pulse profile), and under determined climatic conditions (temperature, etc.).

Les méthodes estimatives de l'état de charge consistent à évaluer l'état de charge de la batterie à partir d'une mesure de la tension aux bornes de la batterie et du courant la traversant. State of charge estimation methods consist in evaluating the state of charge of the battery from a measurement of the voltage at the terminals of the battery and of the current passing through it.

En effet, comme cela est bien connu de l'homme de l'art, il existe un lien entre la profondeur de décharge PDD, la tension U aux bornes de la batterie et le courant I délivré. Ainsi, on peut établir expérimentalement un ensemble de courbes caractérisant la batterie, dite courbes de polarisation, du type U = f(I,PDD) exprimant la relation existant entre les paramètres U, I et PDD.Indeed, as is well known to those skilled in the art, there is a link between the depth of discharge PDD, the voltage U at the terminals of the battery and the current I delivered. Thus, one can experimentally establish a set of curves characterizing the battery, called polarization curves, of the type U = f (I, PDD) expressing the relationship existing between the parameters U, I and PDD.

Conformément à la description qui précède et aux figures 3 à 10, le procédé de commande du circuit de charge de la batterie 24 va maintenant être précisé. Le principe du procédé est présenté à la figure 3. Tout d'abord, au lancement du moteur on opère une gestion de la phase de démarrage, c'est-à-dire que tant que le démarreur est activé et pendant un certain temps prédéterminé après, le taux de hachage est ajusté à une valeur prédéfinie (de préférence 0). La batterie fournit alors seule tout le courant nécessaire au circuit de bord. Une fois cette temporisation écoulée, on opère alors la stratégie appropriée à l'état du système en fonction des paramètres de contrôle évoqués cidessus. Il est à noter, que lorsque le véhicule est dans une phase de vitesse stabilisée (vitesse évoluant autour d'un seuil depuis plus d'un certain temps), la stratégie Iso-SOC mise en oeuvre consiste alors à asservir la tension de l'alternateur directement sur la force électromotrice de la batterie. Ainsi, l'état de charge de la batterie ne varie plus et l'alternateur fournit en permanence l'énergie nécessaire au circuit de bord du véhicule. In accordance with the above description and in FIGS. 3 to 10, the method for controlling the charging circuit of the battery 24 will now be specified. The principle of the method is presented in FIG. 3. First of all, when the engine is started, the starting phase is managed, that is to say that as long as the starter is activated and for a certain predetermined time. afterwards, the hash rate is adjusted to a predefined value (preferably 0). The battery then alone supplies all the current necessary for the on-board circuit. Once this time has elapsed, the strategy appropriate to the state of the system is then operated according to the control parameters mentioned above. It should be noted that when the vehicle is in a stabilized speed phase (speed evolving around a threshold for more than a certain time), the Iso-SOC strategy implemented then consists in controlling the voltage of the alternator directly on the electromotive force of the battery. Thus, the state of charge of the battery no longer varies and the alternator continuously supplies the energy necessary for the vehicle's on-board circuit.

Les stratégies développées ci-dessous sont classées dans l'ordre de priorité de prise en compte du système. The strategies developed below are ranked in order of priority for taking the system into account.

La stratégie de la figure 4 est mise en oeuvre lorsque le courant batterie dépasse une valeur de seuil Imax. Dans ces conditions, on considère que quel que soit l'état du système il faut que l'alternateur 12 participe à la génération du courant débité à travers le circuit de bord. On interdit toute réduction de la tension de sortie de l'alternateur quelles que soient les conditions de fonctionnement du véhicule et notamment en phase d'accélération. The strategy of FIG. 4 is implemented when the battery current exceeds a threshold value Imax. Under these conditions, it is considered that whatever the state of the system, the alternator 12 must participate in the generation of the current supplied through the on-board circuit. Any reduction in the alternator output voltage is prohibited regardless of the operating conditions of the vehicle and in particular during the acceleration phase.

La stratégie de la figure 5 est mise en oeuvre lorsque l'on a détecté un changement de vitesses en cours. Pendant cette phase aucune modification des paramètres de la régulation n'est autorisée. The strategy of FIG. 5 is implemented when a change in speed has been detected in progress. During this phase, no modification of the regulation parameters is authorized.

La stratégie de la figure 6 consiste à adapter la régulation aux consommateurs électriques 40 connectés au circuit de bord du véhicule. A chaque consommateur électrique ou à chaque variation de courant quantifiée (dans un sens comme dans l'autre) peut être attribué un couple de paramètres taux de hachage et pente. L'alternateur 12 est alors piloté avec ces paramètres tant que le système ne détecte pas de changement d'état conduisant à une nouvelle stratégie. The strategy of FIG. 6 consists in adapting the regulation to the electric consumers 40 connected to the on-board circuit of the vehicle. A pair of chopping rate and slope parameters can be assigned to each electrical consumer or to each quantified current variation (in one direction or the other). The alternator 12 is then controlled with these parameters as long as the system does not detect a change of state leading to a new strategy.

La stratégie de la figure 7 concerne l'adaptation de la régulation lors d'une phase de décélération du moteur. Cette stratégie consiste à piloter l'alternateur avec une surtension à la batterie pour permettre sa recharge plus rapidement. The strategy of FIG. 7 relates to the adaptation of the regulation during a phase of deceleration of the engine. This strategy consists of driving the alternator with an overvoltage on the battery to allow it to recharge more quickly.

La stratégie présentée sur les figures 8 et 9 concerne l'adaptation de la régulation en fonction de l'état de charge de la batterie 24.  The strategy presented in FIGS. 8 and 9 concerns the adaptation of the regulation as a function of the state of charge of the battery 24.

Conformément à la figure 8, on considère que lorsque l'état de charge de la batterie 24 dépasse une valeur maximale SOCmax, le circuit de bord peut être alimenté avec la seule énergie de la batterie 24 et que cette dernière n'a pas besoin d'être rechargée par l'alternateur 14. Pour éviter d'osciller (fonctionnement instable) autour de cette valeur, on ressortira de ce mode de fonctionnement lorsque l'état de charge de la batterie 24 passera en dessous d'une valeur inférieure à SOCmax (SOCmax - hystérésis), alors à nouveau l'alternateur 12 recharge la batterie 24.In accordance with FIG. 8, it is considered that when the state of charge of the battery 24 exceeds a maximum value SOCmax, the on-board circuit can be supplied with the sole energy of the battery 24 and that the latter does not need d '' to be recharged by the alternator 14. To avoid oscillating (unstable operation) around this value, this mode of operation will emerge when the state of charge of the battery 24 drops below a value lower than SOCmax (SOCmax - hysteresis), then again the alternator 12 recharges the battery 24.

Pendant ce fonctionnement, les stratégies courant batterie important et changement de vitesses restent prioritaires, de plus les surtensions en phase de décélération et les coupures alternateur pendant les phases d'accélération sont autorisées.During this operation, the high battery current and gear change strategies remain priority, moreover overvoltages during deceleration phase and alternator cuts during acceleration phases are authorized.

Conformément à la figure 9, on considère que lorsque l'état de charge de la batterie passe en dessous d'une valeur minimale SOCmin, le pilotage de l'alternateur 12 doit être forcé. Ceci évite de décharger trop la batterie 24. Pour éviter d'osciller (fonctionnement instable) autour de cette valeur, on ressortira de ce mode de fonctionnement lorsque l'état de charge de la batterie passera au-dessus d'une valeur supérieure à SOCmin (SOCmin + hystérésis). Pendant ce fonctionnement, les stratégies courant batterie important et changement de vitesse restent prioritaires. De plus les surtensions en phase de décélération sont autorisées. In accordance with FIG. 9, it is considered that when the state of charge of the battery drops below a minimum value SOCmin, the control of the alternator 12 must be forced. This avoids overcharging the battery 24. To avoid oscillating (unstable operation) around this value, we will emerge from this operating mode when the state of charge of the battery goes above a value greater than SOCmin (SOCmin + hysteresis). During this operation, the high battery current and speed change strategies remain priority. In addition, overvoltages during the deceleration phase are authorized.

Quant à la stratégie de la figure 10, elle concerne l'adaptation de la régulation lors d'une phase d'accélération du moteur. Pendant cette phase, l'alternateur est coupé (taux de hachage au minimum (éventuellement à 0) ou consigne inférieure à la valeur du réseau) pour que le moteur puisse fournir toute sa puissance. As for the strategy of FIG. 10, it relates to the adaptation of the regulation during a motor acceleration phase. During this phase, the alternator is cut (minimum chopping rate (possibly at 0) or setpoint lower than the network value) so that the engine can supply all its power.

Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated, which has been given only by way of example.

Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.

Ainsi, la présente invention s'applique à tous les types d'alternateurs utilisés pour la charge des batteries équipant les véhicules automobiles ou routiers : alternateurs à rotor à griffes, alternateurs à pôles saillants, alternateurs à rotor à pièce conductrice, etc. Thus, the present invention applies to all types of alternators used for charging batteries fitted to motor or road vehicles: claw rotor alternators, salient pole alternators, rotor alternators with conductive part, etc.

Ainsi, la présente invention qui vise principalement à réduire la puissance mécanique prélevée par l'alternateur sur l'arbre moteur suivant les conditions de fonctionnement du moteur et de la batterie, peut être mise en oeuvre par d'autres moyens de contrôle que la commande du courant d'excitation et donc du régulateur ; on peut par exemple commander le rapport d'entraînement de l'alternateur ou encore le désaccouplement de ce dernier.  Thus, the present invention which mainly aims to reduce the mechanical power drawn by the alternator from the engine shaft according to the operating conditions of the engine and of the battery, can be implemented by means of control other than control. the excitation current and therefore the regulator; one can for example order the drive ratio of the alternator or even the uncoupling of the latter.

Claims (10)

REVENDICATIONS - état de charge de la batterie. véhicule batterie à travers le circuit de bord du - intensité du courant débité par laCLAIMS - state of charge of the battery. vehicle battery through the on-board circuit of the - intensity of the current delivered by the [1] Procédé de commande du circuit de charge de la batterie d'accumulateurs (24) alimentant le circuit de bord d'un véhicule automobile équipé d'un moteur à combustion interne, ledit circuit de charge comportant un alternateur (12) par exemple à courant triphasé présentant des enroulements induits logés dans un stator (16), un circuit inducteur porté par un rotor (14) entraîné par le moteur, un pont redresseur (20) et des moyens régulateurs (28) pour réguler la tension de sortie de l'alternateur (12), caractérisé en ce que l'alternateur (12) coopère avec des moyens de contrôle (28) pilotés en permanence par un circuit électronique de commande (30) lors du fonctionnement du moteur pour diminuer ou augmenter la tension de sortie de l'alternateur (12) en fonction des paramètres de contrôle suivants fournis par des moyens de mesure appropriés (82)[1] Method for controlling the charging circuit of the storage battery (24) supplying the on-board circuit of a motor vehicle equipped with an internal combustion engine, said charging circuit comprising an alternator (12) for example three-phase current having induced windings housed in a stator (16), an inductor circuit carried by a rotor (14) driven by the motor, a rectifier bridge (20) and regulating means (28) for regulating the output voltage of the alternator (12), characterized in that the alternator (12) cooperates with control means (28) permanently controlled by an electronic control circuit (30) during the operation of the engine to decrease or increase the voltage of alternator output (12) according to the following control parameters provided by appropriate measurement means (82) [2] Procédé de commande du circuit de charge d'une batterie (24) de véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle sont constitués par lesdits moyens régulateurs (28).[2] Method for controlling the charging circuit of a battery (24) of a motor vehicle according to claim 1, characterized in that said control means are constituted by said regulating means (28). [3] Procédé de commande du circuit de charge d'une batterie (24) de véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que le circuit électronique de commande (30) pilote à la fois la valeur de la tension de consigne et la rapidité de convergence de la régulation mise en oeuvre par lesdits moyens régulateurs (28).[3] Method for controlling the charging circuit of a battery (24) of a motor vehicle according to claim 2, characterized in that the electronic control circuit (30) controls both the value of the set voltage and the speed of convergence of the regulation implemented by said regulating means (28). [4] Procédé de commande du circuit de charge d'une batterie (24) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens régulateurs (28) sont également pilotés par le circuit électronique de commande (30) en fonction de la nature des consommateurs électriques (40) connectés au circuit de bord et/ou suivant les conditions de fonctionnement du moteur fournies par des moyens de mesure appropriés (58).[4] Method for controlling the charging circuit of a battery (24) of a motor vehicle according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the regulating means (28) are also controlled by the electronic control circuit (30) depending on the nature of the electrical consumers (40) connected to the on-board circuit and / or according to the engine operating conditions provided by appropriate measuring means (58). - régime stabilisé. - stabilized regime. - décélération - deceleration - accélération - acceleration - changement de vitesses ; - gear change; - démarrage - start-up [5] Procédé de commande du circuit de charge d'une batterie (24) de véhicule automobile selon la revendication 4, caractérisé en ce que les conditions de fonctionnement du moteur prises en compte par le circuit électronique de commande (30) pour piloter les moyens régulateurs (28) sont choisies parmi les conditions suivantes[5] Method for controlling the charging circuit of a battery (24) of a motor vehicle according to claim 4, characterized in that the operating conditions of the engine taken into account by the electronic control circuit (30) for controlling the regulating means (28) are chosen from the following conditions [6] Procédé de commande du circuit de charge d'une batterie (24) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la tension de sortie de l'alternateur (12) ne peut être réduite lorsque la valeur de l'intensité du courant débitée par la batterie (24) excède une valeur de seuil prédéterminée (Imax) quelles que soient les valeurs prises par les autres paramètres de contrôle.[6] Method for controlling the charging circuit of a battery (24) of a motor vehicle according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the output voltage of the alternator (12) cannot be reduced when the value of the current intensity supplied by the battery (24) exceeds a predetermined threshold value (Imax) whatever the values taken by the other control parameters. [7] Procédé de commande du circuit de charge d'une batterie (24) de véhicule automobile selon les revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la tension de sortie de l'alternateur (12) est accrue lorsque le moteur est en phase de décélération quelles que soient les valeurs prises par les autres paramètres de contrôle.[7] Method for controlling the charging circuit of a battery (24) of a motor vehicle according to claims 5 and 6, characterized in that the output voltage of the alternator (12) is increased when the engine is in phase deceleration regardless of the values taken by the other control parameters. [8] Procédé de commande du circuit de charge d'une batterie (24) de véhicule automobile selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tension de sortie de l'alternateur (12) ne peut être réduite lorsque la valeur de l'état de charge de la batterie (24) est inférieure à une première valeur de seuil prédéterminée (SOCmin).[8] A method of controlling the charging circuit of a battery (24) of a motor vehicle according to claim 7, characterized in that the output voltage of the alternator (12) cannot be reduced when the value of the state of charge of the battery (24) is less than a first predetermined threshold value (SOCmin). [9] Procédé de commande du circuit de charge d'une batterie (24) de véhicule automobile selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tension de sortie de l'alternateur (12) est réduite lorsque la valeur de l'état de charge de la batterie (24) est supérieure à une seconde valeur de seuil prédéterminée (SOCmax).[9] Method for controlling the charging circuit of a battery (24) of a motor vehicle according to claim 8, characterized in that the output voltage of the alternator (12) is reduced when the value of the state of battery charge (24) is greater than a second predetermined threshold value (SOCmax). [10] Procédé de commande du circuit de charge d'une batterie (24) de véhicule automobile selon l'une quelconque des revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la tension de sortie de l'alternateur (12) est asservie sur la force électromotrice de la batterie (24) lorsque le régime de fonctionnement du moteur est stabilisé. [10] Method for controlling the charging circuit of a battery (24) of a motor vehicle according to any one of claims 6 to 9, characterized in that the output voltage of the alternator (12) is controlled on the electromotive force of the battery (24) when the engine operating speed is stabilized.
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