Brevet FR2713344A1 — publié le 19950609

" Procédé pour déterminer le courant traversant une charge d'un véhicule automobile ". L'invention concerne un procédé pour déterminer la valeur de mesure UM représentant l'intensité I du cou- rant traversant une charge d'un véhicule automobile, procé- dé selon lequel on amplifie la chute de tension R_M.I aux bornes d'une résistance de mesure R_M placée dans le cir- cuit de charge. En général on détermine l'intensité du courant traversant une charge dans un véhicule automobile, en am- plifiant la chute de tension aux bornes d'une résistance de mesure placée dans le circuit du courant de charge et, à l'aide de cette amplification connue et de la valeur connue de la résistance, on calcule l'intensité. Toutefois avant ce calcul on corrige la valeur de mesure de la tension, am- plifiée. La raison en sera donnée à l'aide d'un circuit d'exploitation connu comme celui représenté à la figure 4. Le circuit d'exploitation 10 ainsi représenté comprend deux sorties de charge LA1 et LA2 entre lesquelles se branche une charge L ainsi que deux entrées de signaux SEl et SE2 et deux sorties de signaux SAl, SA2. Il est en outre prévu un branchement pour la tension de batterie U_BATT et un branchement pour un potentiel de référence BP. D'autres branchements, comme par exemple pour l'alimen- tation en tension des composants actifs du circuit d'exploitation 10, ne sont pas représentés car ils ne pré- sentent pas d'intérêt particulier pour la présente descrip- tion. Le circuit du courant de charge s'étend à par- tir du branchement de la tension de batterie U_BATT, à tra- vers un interrupteur, une résistance de mesure R_M (dont la valeur de la résistance est R_M), le branchement de charge LA1, la charge L, le branchement de charge LA2, un transis- tor de puissance T, jusqu'au potentiel de référence. Le transistor de puissance T est commandé par un circuit de puissance il qui reçoit son signal de commande de l'entrée de signal SE2. L'interrupteur S est ouvert et fermé par un signal de commande appliqué à l'entrée de signal SEl. La tension aux bornes de la résistance de me- sure R_M est fournie à un amplificateur opérationnel OP dont la sortie est reliée à la borne de sortie de signal SA2. La tension au point de jonction entre l'interrupteur S et la résistance de mesure R_M est appliquée à l'autre sor- tie de signal SAl. Le potentiel de l'amplificateur opéra- tionnel OP est réglable globalement par une source de polarisation U_BIAS (donnant la tension UBIAS). L'am- plificateur opérationnel présente un coefficient d'am- plification G. Pour la tension entre le potentiel de réfé- rence et la sortie SA2 de l'amplificateur opérationnel, on a la relation suivante: UA = G.RM.I+[ ]ARCM.UBATT+(l+G). [ ]UOFF+UBIAS = G.RM.I+U-_KORR = U M+U KORR (1) Dans cette équation, la valeur A_CM.U_BATT re- présente une erreur de tension provenant d'une compensation insuffisante de synchronisme de l'amplificateur opération- nel. Cette insuffisance de compensation dépend de la tempé- rature et du vieillissement. Pour calibrer le circuit selon la figure 4, on applique usuellement un signal de forme donnée à l'amplificateur opérationnel OP et on règle au moins une résistance du circuit extérieur pour que le signal de sor- tie offre une compensation aussi complète que possible du synchronisme. De ce fait, le terme qui dépend de la tension de la batterie dans l'équation (1) ci-dessus est nul. On règle ainsi la tension de polarisation U_BIAS pour que mal- gré la tension de décalage et pour une éventuelle tension dépendant de la température et du vieillissement par suite d'une compensation insuffisante du synchronisme, pour un courant nul et pour des courants très faibles, on a une tension de sortie positive mais petite de l'amplificateur opérationnel. Cela permet d'utiliser toute la plage d'un convertisseur analogique/numérique branché en aval. L'inconvénient de ce procédé est que la compen- sation de synchronisme effectuée par calibrage se dérègle à cause de la température et/ou du vieillissement, et la ten- sion de batterie faussera la valeur de mesure. De plus, il faut régler au moins deux résistances, à savoir l'une pour la compensation du synchronisme et l'autre pour régler la tension de polarisation. La présente invention a pour but de créer un procédé permettant de déterminer une valeur de mesure re- présentant l'intensité d'un courant traversant une charge dans un véhicule automobile, et qui permet, même avec l'apparition de phénomènes dépendants de la température et du vieillissement, de déterminer cette valeur de mesure de manière précise. A cet effet l'invention concerne un procédé ca- ractérisé en ce que: - par une opération de calibrage exécutée de manière répé- tée on procède comme suit: -- on applique la résistance de mesure, globalement au po- tentiel de référence et on détecte la tension de sortie U_A de l'amplificateur opérationnel comme tension de correction de référence U KORRB et, -- on applique à la résistance de mesure, le potentiel haut de la batterie et on mesure la tension de la batterie comme tension de calibrage de batterie U_BATT_K, et on mesure la tension de sortie U_A de l'amplificateur opé- rationnel comme tension de correction de calibrage U KORR K et, - pour une opération de mesure on procède comme suit: -- on mesure la tension de sortie U_ A de l'amplificateur opérationnel, -- on mesure la tension de la batterie U_BATT, -- on définit la valeur de mesure U_M par la relation sui- vante: UM = UA- [ (U_KORR_K-U_KORR_B) /U_BATT_K]. U_BATT]. Ce procédé se distingue en ce que, dans la phase de calibrage, il détecte la compensation insuffisante du synchronisme dépendant de la tension de la batterie. Au cours des opérations de mesure suivantes, on détecte outre la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel, éga- lement la tension de la batterie. En fonction de cette ten- sion de la batterie, on corrige la tension de sortie de l'amplificateur opérationnel pour déterminer la tension de mesure effective. En outre, il ne faut aucun réglage méca- nique d'une résistance même si cela n'est pas exclu, pour atteindre en plus des effets évoqués, une précision encore plus grande. Ainsi, le procédé selon l'invention peut égale- ment s'appliquer en combinaison avec le procédé connu de façon que, pour le premier calibrage, on procède comme jus- qu'à présent; le calibrage selon l'invention est effectué de manière répétée pendant l'utilisation du véhicule, pour compenser les effets conditionnés par la température et/ou le vieillissement. Le procédé selon l'invention permet néanmoins sans difficulté de renoncer à une compensation de synchro- nisme et de ne faire que le réglage beaucoup moins compli- qué de la tension de polarisation U_BIAS. Si par exemple la résistance de mesure R_M est traversée par un courant don- nant une tension de consigne de 2 V à la sortie de l'amplificateur opérationnel, mais si à cause d'un défaut important de compensation de synchronisme on a une tension de 3,5 V, on pourrait régler grossièrement la tension de polarisation sensiblement sur -1,5 V pour pouvoir utiliser la totalité de la plage de conversion d'un convertisseur analogique/numérique en aval pour le signal de mesure pro- prement dit. Puis on pourra effectuer l'opération de cali- brage selon le procédé de l'invention pour corriger les variations dépendant de la tension de la batterie à cause du défaut de compensation de synchronisme. Enfin, il est possible de renoncer à toute com- pensation, ce qui est préférable car cela permet d'écono- miser le coût élevé de la compensation des circuits. Si par exemple, dans un cas extrême, il est à prévoir que l'on ob- tient une tension de -2 V résultant de l'absence de compen- sation de synchronisme, on règle en principe la polarisation U_BIAS sur +2 V (en plus de la tension de dé- calage, maximale prévisible). Il suffit alors d'effectuer le procédé de calibrage selon l'invention qui repose uni- quement sur la détection de valeurs de mesure et sur le calcul de valeurs de correction sans aucun réglage des ré- sistances. Une telle procédure ne permet certes pas d'utiliser toute la plage d'un convertisseur analogi- que/numérique raccordé à l'amplificateur opérationnel, mais on arrive à une économie considérable. Pendant l'opération de calibrage, on peut enre- gistrer différentes valeurs de mesure qui pourront servir à la correction ultérieure de la valeur de mesure représen- tant l'intensité. Il est toutefois plus avantageux de cal- culer en même temps une valeur de correction à partir des valeurs de mesure de calibrage et de n'enregistrer que celle-ci pour son utilisation ultérieure. Il est avantageux d'effectuer l'opération de calibrage dans tous les cas après chaque mise en route de l'allumage du véhicule, que cela soit directement après la fermeture du contact ou d'une manière légèrement retardée par rapport à la fermeture du contact, à la fin de l'exécu- tion d'autres fonctions de contrôle de base du fonctionne- ment par exemple du moteur du véhicule. Il est en outre avantageux de faire l'opération de calibrage à des inter- valles fixes ou à des intervalles pour lesquels on peut supposer que les caractéristiques de l'amplificateur opéra- tionnel se sont modifiées à cause d'éventuelles variations de température, et qu'un nouveau calibrage soit souhaitable pour l'application respective. Si l'amplificateur opéra- tionnel est par exemple logé dans un appareil de commande qui se trouve sous le capot du véhicule, il peut être avan- tageux d'effectuer de temps à autre l'opération de cali- brage aussi longtemps que le moteur chauffe après son lancement. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un diagramme servant à ex- pliquer le calcul d'une valeur de correction dépendant de la tension de la batterie. - la figure 2 montre un ordinogramme d'une opé- ration de calibrage, - la figure 3 montre un ordinogramme d'une opé- ration de mesure. - la figure 4 montre un circuit d'exploitation connu permettant d'exécuter le procédé selon l'invention. Description des exemples de réalisation. Pour l'équation (1) donnée ci-dessus en liaison avec la description de la figure 4, on décrira tout d'abord le diagramme de la figure 1. Ce diagramme montre le tracé de la tension de correction appelée par convention U_KORR et utilisée selon l'équation (1) pour corriger la tension de sortie U A et obtenir la tension de mesure UM en fonc- tion de la tension de batterie U BATT. Cette tension de correction peut être mesurée directement comme tension de sortie U_A de l'amplificateur opérationnel si l'intensité à mesurer I est ainsi réglée sur zéro, ce qui commande le blocage du transistor T (en supposant que R_M soit très in- férieure à toutes les résistances du montage de diffé- rence). Du fait que dans l'équation U_KORR, il n'y ait que des tensions fixes (l+G). [ ]UOFF et U_BIAS, en plus de la tension, dépendant de la tension de batterie du fait de l'absence de compensation de synchronisme, la relation en- tre U_KORR et U_BATT est représentée par une droite. A par- tir de celle-ci, pour une tension de batterie nulle, on obtient la tension de correction de référence U_ KORR B sui- vante: U KORR B = (1+G). [ ]U OFF + U BIAS (2). On peut mesurer cette valeur en ouvrant l'interrupteur S et en débloquant le transistor T, si bien que le potentiel de référence considéré comme nul est ap- pliqué à la charge et à la résistance de mesure R_M. On obtient un second point de la droite repré- sentant la relation entre la tension de correction U KORR et la tension de batterie U_BATT, en mesurant la tension de sortie U_A de l'amplificateur opérationnel pour la tension de batterie U_BATTK appliquée à ce moment pour l'opération de calibrage (SEl est commandé, T est bloqué). Cette tension de sortie est appelée tension U_KORR_K, c'est-à-dire la tension de sortie que l'on mesure au moment de l'opération de calibrage. On obtient les relations suivantes: UKORR = UKORRB+ [ (UKORRK-UKORRB)/UBATTK].UBATT = UKORRB+ARCM.UBATT (3) avec AR_CM = (U_KORR_K-U_KORR_B)/U_BATT-K (4) Pour la ligne représentée en trait plein à la figure 1, le nombre de la relation du défaut de synchro- nisme AR_CM est positif; pour la ligne en trait mixte ce nombre est nul et pour la ligne en trait interrompu ce nom- bre est négatif. Il s'agit d'exemples de valeurs que peut donner en pratique le circuit de compensation 10 représen- té. Il faut toutefois savoir que la valeur AR_CM peut va- rier avec la température et le vieillissement du circuit de différence. La figure 2 illustre le procédé décrit ci- dessus à l'aide de la figure 1 pour déterminer les paramè- tres U_KORR_B et AR_CM dans l'équation (3) pour obtenir la tension de correction respective U_KORR. Selon la figure 2, après le démarrage du procé- dé de calibrage, on ouvre l'interrupteur S et on ferme le transistor T, c'est-à-dire qu'on le rend passant (étape sl), pour détecter (étape s2) comme tension de sortie U_A, la tension de correction de référence UKORRB selon l'équation (2). Ensuite, on ferme l'interrupteur S et on ouvre le transistor, c'est-à-dire qu'on le bloque (étape s3), puis on mesure la tension de batterie comme tension de batterie de calibrage U_BATT_K, et la tension de sortie U_A de l'amplificateur opérationnel comme tension de correction de calibrage UKORR_K (étape s4). Dans une étape finale s5, avant la fin du procédé de calibrage, on calcule à partir de ces valeurs de mesure, la pente AR_CM des droites de correction de l'équation (4). La tension de sortie U_ KORRB ainsi déterminée et la pente AR_CM ainsi obtenue pour les droites de correc- tion serviront alors, à chaque détection d'une valeur de mesure pour donner le courant traversant la charge L. Pour cela, selon la figure 3, dans l'étape s6 on ferme l'inter- rupteur S et on débloque le transistor T (état passant). Dans étape s7 on mesure la tension instantanée U_BATT de la batterie et la tension de sortie instantanée UA de l'amplificateur opérationnel OP. Dans l'étape s8, on appuie la tension de correction U KORR sur la tension de batterie mesurée U_BATT et on calcule les paramètres de correction UKORRB et ARCM. Puis, avant la fin du procédé de mesure selon la figure 3, on détermine la valeur de la mesure à l'aide de l'équation (1). Comme cela a été indiqué dans l'exposé de l'invention, le procédé de calibrage peut être plus dé- taillé si on ne souhaite pas supprimer toute opération de compensation des résistances. Dans la description ci-dessus on a suppose, dans un but de simplification, qu'une valeur de mesure qui représente l'intensité d'un courant traversant une charge ne doit être mesurée que pour une charge L. Dans la prati- que, on utilise un circuit d'exploitation analogue à celui de la figure 4 pour traiter plusieurs charges en mode mul- tiplex. On a alors chaque fois un transistor par charge. Cela n'a toutefois aucune influence sur le procédé selon l'invention pour déterminer la valeur de mesure indiquée. R EV E N D I C A T I ONS 1) Procédé pour déterminer la valeur de mesure U_M représentant l'intensité I du courant traversant une charge d'un véhicule automobile, procédé selon lequel on amplifie la chute de tension R_M.I aux bornes d'une résis- tance de mesure RM placée dans le circuit de charge, caractérisé en ce que, - par une opération de calibrage exécutée de manière répé- tée on procède comme suit: -- on applique la résistance de mesure, globalement au po- tentiel de référence et on détecte la tension de sortie U_A de l'amplificateur opérationnel comme tension de correction de référence U KORRB et, -- on applique à la résistance de mesure, le potentiel haut de la batterie et on mesure la tension de la batterie comme tension de calibrage de batterie U_BATT_K, et on mesure la tension de sortie U A de l'amplificateur opé- rationnel comme tension de correction de calibrage U KORR K et, - pour une opération de mesure on procède comme suit: -- on mesure la tension de sortie UA de l'amplificateur opérationnel, - on mesure la tension de la batterie U_BATT, - on définit la valeur de mesure U_M par la relation sui- vante: U_M = UA-[(U_KORR_K-U_KORR_B)/U_BATT_K].U_BATTI. 2) Procédé selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que, - à la fin de l'opération de calibrage on forme comme suit un coefficient de correction AR_ CM: AR_CM = (U_KORR_K-U_KORR_B)/U_BATT-K - pour l'opération de mesure on définit la valeur de mesure comme suit: U M = U A-F KORR.UBATT. Il 3) Procédé selon la revendication 1 ou 2, ca- ractérisé en ce qu'on effectue l'opération de calibrage lors du branchement de l'allumage du véhicule. 4) Procédé selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce qu'on effectue l'opération de calibrage à des intervalles pour lesquels il est à prévoir que les caractéristiques de l'amplificateur opérationnel et de son circuit se sont modifiées à cause des variations de température et/ou du vieillissement, et qu'il est souhaita- ble d'effectuer un nouveau calibrage pour l'application respective. ) Procédé selon l'une des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que pour l'opération de cali- brage on fait tout d'abord passer une intensité prédéter- minée dans la résistance de mesure et on règle la tension de polarisation U_BIAS qui déplace le potentiel de l'en- semble de l'amplificateur opérationnel pour obtenir, comme tension de sortie UA essentiellement la tension de mesure de consigne associée au courant de calibrage.