Brevet FR2765000A1 — publié le 19981224

I La présente invention concerne un procédé de com- pensation d'un régulateur de courant conçu pour régler un courant sur une valeur de consigne en tenant compte de la va- leur réelle du courant obtenue par mesure. Ce procédé est destiné à compenser un régulateur d'intensité conçu pour régler une intensité sur une valeur de consigne en tenant compte d'une valeur réelle obtenue par me- sure. Un tel procédé par exemple décrit dans le docu- ment DE-37 27 122-C2. Le document évoqué décrit un appareil de commande destiné à faire passer un courant d'intensité dé- terminé dans un actionneur comme par exemple la commande de ralenti d'un moteur à combustion interne. L'intensité de ce courant est définie par un régulateur d'intensité logé dans un appareil de commande. Ce régulateur d'intensité a pour but de régler le courant, de façon continue en tenant compte de la valeur réelle obtenue à l'aide d'une résistance de mesure pour que l'intensité correspond à la valeur de consigne res- pective. Le courant ainsi réglé diffère fréquemment de la va- leur de consigne de l'intensité notamment à cause des déviations entre la valeur de la résistance de mesure et la valeur de consigne. Pour de telles déviations, on compense (tarage) le régulateur de courant. A cet effet, sur l'appareil de commande on branche un calculateur de compensa- tion qui fixe une valeur de consigne de l'intensité pour l'appareil de commande puis détermine la déviation entre cette valeur de consigne et la grandeur de l'intensité qui se règle effectivement en réponse; l'intensité effective du courant s'obtient avec la chute de tension sur une résistance de mesure de courant, tarée, utilisée à la place de l'actionneur. La déviation obtenue par le calculateur de com- pensation est communiquée à l'appareil de commande qui l'enregistre sous la forme d'un coefficient de correction. Dans le fonctionnement " normal " de l'appareil de commande, la valeur de consigne destinée au régulateur de courant est alors multipliée par un coefficient de correction avant l'utilisation de cette valeur de consigne. La pratique a montré qu'un tel régulateur de cou- rant à compensation, n'aboutit pas toujours au résultat sou- haité. Cela signifie que même si l'on utilise un régulateur de courant compensé comme cela a été décrit, ne présente plus les différences tolérables entre la valeur de consigne et l'intensité effective du courant. Indépendamment de cela, la compensation est compliquée et sujette à erreur notamment à cause de l'existence du calculateur de compensation décrit ci-dessus. La présente invention a pour but de développer un procédé tel que celui défini ci-dessus de manière à pouvoir effectuer de manière simple une compensation fiable et exacte du régulateur de courant. A cet effet l'invention concerne un procédé ca- ractérisé en ce que la compensation se fait en tenant compte de la déviation entre la valeur réelle utilisée pour régler le courant et l'intensité effective. La déviation entre la valeur réelle utilisée pour régler le courant et l'intensité effective du courant, c'est- 2() à-dire la commande du régulateur de courant qui ne correspond pas aux données effectives, est en général l'unique raison pour laquelle l'intensité effective du courant ne correspond pas à la valeur de consigne. La prise en compte directe et en général exclusive de cette déviation pour compenser le régu- lateur de courant permet une compensation optimale. Contrai- rement à ce qui se fait jusqu'alors, il est exclu que la compensation soit influencée par des circonstances qui ne sont pas responsables d'un réglage erroné existant le cas échéant du courant ou dans tous les cas ne le sont que de fa- çon exceptionnelle et/ou provisoire. En particulier, la com- pensation n'est pas influencée par l'amplitude instantanée de la tension d'alimentation, l'algorithme de régulation du ré- gulateur de courant et/ou la valeur de la charge traversée par le courant. Indépendamment de cela, on peut également effec- tuer la compensation de manière simple. Les grandeurs abso- lues des valeurs en regard n'importent pas car seules importent leurs différences. On a ainsi trouvé un procédé qui permet d'effectuer de manière simple une compensation fiable exacte du régulateur de courant. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - la valeur réelle s'obtient en utilisant une résistance de mesure placée dans le chemin du courant si possible une ré- sistance avec des tolérances, - l'intensité effective est obtenue à l'aide d'un circuit de mesure 2 comportant une résistance de mesure tarée, - pendant la compensation du régulateur de courant, le cir- cuit de mesure 2 est monté à la place de la charge à laquelle est destiné le courant que règle le régulateur de courant, - la déviation entre l'intensité réelle utilisée pour régler le courant est l'intensité effective du courant se déter- mine pour deux ou plusieurs courants d'intensité diffé- rente, - on réalise les courants différents en réglant de manière appropriée la tension appliquée au circuit de mesure, - on règle les courants différents en insérant des résistan- ces de charge de valeur différente dans le chemin du cou- rant, - on met en mémoire dans le régulateur de courant, les dévia- tions fournies par la compensation du régulateur de cou- rant, - on combine par calcul les déviations mises en mémoire en fonction de la valeur réelle obtenue respectivement, avec celles-ci ou avec d'autres grandeurs. La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation se référant aux dessins an- nexés dans lesquels: - la figure 1 montre un premier circuit pour la mise en oeu- vre du procédé de l'invention, - la figure 2 montre un second circuit pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, Le régulateur de courant que l'on veut compenser selon le présent exemple fait partie d'un appareil de com- mande équipant un véhicule automobile. Le courant fourni par le régulateur de courant est supposé être un courant continu haché. Le consommateur électrique pour la charge alimenté par ce courant est par hypothèse dans le présent exemple un ac-5 tionneur. Il est clair que l'invention n'est pas limitée à une telle application. En principe, l'invention est destinée à compenser des régulateurs de courant fonctionnant de ma- nière quelconque, dans des installations quelconques et pour des applications quelconques.10 La description ci-dessous concerne d'abord le circuit de la figure 1 et la compensation ainsi réalisée. L'appareil de commande équipé du régulateur d'intensité qu'il faut compenser porte la référence 1 à la figure 1 et comprend entre autres un microcontrôleur 11, un15 transistor 12, une résistance de mesure 13 et un amplifica- teur de différence 14 ainsi qu'un filtre passe-bas 15 formé d'une résistance et d'un condensateur. Le microcontrôleur 11 et le transistor 12 forment par leur coopération le régula- teur de courant à compenser. L'actionneur alimenté par le courant régulé par le régulateur de courant est relié pendant le fonctionnement " normal " du circuit selon la figure 1, par un branchement 16 à l'appareil de commande 1. Comme l'actionneur n'est pas relié à l'appareil de commande 1 pendant la compensation du régulateur de courant, il n'est pas représenté à la figure 1. A la place de l'actionneur, on branche pour la compensation, un circuit de mesure 2 et un appareil de com- mande 1 comprenant une résistance ohmique de charge 21 et un ampèremètre formé d'une résistance de mesure 22 et d'un volt- mètre 23. L'intensité du courant traversant l'actionneur ou le circuit de mesure 2 est défini par le transistor 12 ou par un signal de commande appliqué à la base du transistor 12; ce signal est fourni au transistor 12 par la sortie du micro- contrôleur 11. Le chronogramme et/ou l'intensité du signal de commande sont fixés dans le microcontrôleur 11 pour que l'intensité du courant qui passe correspond à une valeur de consigne. La comparaison de la valeur de consigne et d'une valeur réelle du courant obtenue par mesure permet de véri- fier si cela est le cas. La valeur réelle du courant est obtenue en utili- sant une résistance de mesure 13 montée dans le chemin du courant; dans le présent exemple, cette résistance de mesure a une valeur de 0,3 Q; la chute de tension qui s'établit aux bornes de la résistance est amplifiée par l'amplificateur de différence 14 et le signal, lissé par le filtre passe-bas 15, est fourni comme valeur réelle du courant à l'entrée ana- logique du microcontrôleur 11. Le microcontrôleur 11 modifie le signal de com- mande fourni au transistor 12 si aussi longtemps que la va- leur de consigne du courant ne correspond pas à la valeur réelle obtenue comme décrit ci-dessus. Cela a pour but d'adapter l'intensité du courant qui passe à la valeur de consigne respective. Mais comme cela n'est en général pas le cas, même si on a fait coïncider la valeur de consigne du courant et la valeur réelle obtenue comme décrit ont été rendus égaux, on compense le régulateur de courant. Cette compensation repose dans les exemples de réalisation envisagés ici sur la compensation existant éven- tuellement entre la valeur réelle du courant, obtenue comme décrit et l'intensité effective du courant. La connaissance de cette déviation permet d'une manière très simple, d'exclure des régulations erronées qui reposent sur la comparaison de la valeur de consigne du cou- rant à une valeur réelle, et qui (par exemple parce que la valeur de la résistance de mesure 13 ne correspond pas à la valeur de consigne de la résistance) ne représente pas la grandeur effective du courant qui passe. En éliminant cette source d'erreur, on élimine la cause principale de régulation erronée existant le cas échéant dans le régulateur de courant. La grandeur effective du courant qui passe est fournie par le circuit de mesure 2 qui comme déjà indiqué, est raccordé à l'appareil de commande, pendant l'opération de compensation, à la place de l'actionneur à commander. Selon la figure 1, le circuit de mesure 2 déter- mine à l'aide du voltmètre 23, la chute de tension qui s'établit aux bornes de la résistance de mesure 22. La résis- tance de mesure 22 a dans l'exemple considéré une valeur de 1 Q mais elle peut avoir n'importe quelle autre valeur tarée de manière exacte. La chute de tension détectée aux bornes de cette résistance par le voltmètre 23 représente ainsi exacte- ment l'intensité effective du courant. En série sur la résistance de mesure 22, on a la résistance de charge 21 déjà évoquée, et qui dans l'exemple considéré, a une valeur de 22 Q et peut recevoir une puis- sance de 50 W. Cette résistance de charge est prévue pour que lorsque le circuit de mesure est raccordé à l'appareil de commande et lors du branchement de la charge " normal " sur l'appareil de commande, on rencontre sensiblement les mêmes conditions. Comme la compensation du régulateur de courant ne se fait toutefois que " seulement " en tenant compte de la déviation entre la valeur réelle de l'intensité obtenue dans l'appareil de commande (en utilisant la résistance de mesure 13) et l'intensité effective du courant (obtenue par le cir- cuit de mesure 2), c'est-à-dire indépendamment des valeurs absolues mesurées, le circuit de mesure peut avoir des pro- priétés électriques qui diffèrent plus ou moins fortement des propriétés électriques de la charge " normales ", c'est-à- dire de l'actionneur. Comme déjà indiqué, l'actionneur est commandé dans l'exemple envisagé par un courant haché. Cela signifie que le courant est commuté de manière répétée, selon un sché- ma prédéterminé, régulier ou irrégulier, entre deux ou plu- sieurs niveaux. Dans les descriptions suivantes, on suppose qu'en fonctionnement normal, la commutation du courant se fait en- tre une valeur minimale de 0 A et une valeur maximale de 500 mA; la valeur minimale et/ou la valeur maximale évoquée ci-dessus peuvent être des valeurs variables. Indépendamment de cela, la compensation se fait toutefois lorsque le régulateur de courant fonctionne de ma- nière stationnaire, c'est-à-dire de façon non hachée. Cela supprime la nécessité de soumettre la compensation à une chronologie adaptée au chronogramme du courant. De plus, la compensation peut être faite d'une manière extrêmement ra- pide. Dans l'exemple envisagé, la compensation n'est effectuée que pour deux intensités différentes; l'une des intensités est proche de la valeur minimale (0 A) évoquée ci- dessus et l'autre intensité est proche de la valeur maximale évoquée (500 mA). Plus précisément, la déviation entre la va- leur réelle de l'intensité obtenue par l'appareil de commande 1 (en utilisant la résistance de mesure 13) et la valeur ef- fective de l'intensité (obtenue par le circuit de mesure 2) correspond à environ 90 % de la valeur maximale, c'est-à-dire pour une intensité d'environ 450 mA et à environ 5 % de la valeur maximale, c'est-à-dire une intensité d'environ 25 mA. Il suffit de déterminer la déviation pour seule- ment deux valeurs de l'intensité aussi longtemps que le cou- rant ne prend que des valeurs correspondant à celles-ci ou proche de celles-ci. La même remarque s'applique si l'on peut avoir un profil linéaire de la déviation prévisible entre les points de mesure (ou un profil non linéaire mais connu); en effet, on peut alors définir les déviations pour d'autres points (situées entre les deux points ou à proximité de ceux- ci) en procédant par des interpolations. Lorsque l'évolution des déviations n'est pas con- nue on peut (il faut) prévoir un nombre approprié de points 3( de mesure supplémentaires. Le nombre de ces points est choisi pour qu'entre deux points de mesure voisins, on a au moins par approximation un tracé linéaire ou un tracé différent mais connu. Le fait d'exécuter la compensation avec un nombre réduit de points permet d'effectuer l'ensemble de l'opération de compensation en un temps très court. Les courants d'intensité différente pour lesquels on compense le régulateur de courant sont fournis dans le circuit de la figure 1 par une commutation appropriée de la valeur de la tension (auxiliaire UH figure 1) avec laquelle le circuit de mesure 2 est alimenté comme cela est indiqué à la figure par une source de tension extérieure à l'appareil de commande 1. Dans l'exemple envisagé, le courant souhaité de 450 mA correspond à une tension UH = 10,3 V, et le courant souhaité de 25 mA correspond à une tension UH = 0,57 V. Pour les déviations obtenues pour de tels cou- rants, entre l'intensité réelle obtenue dans l'appareil de commande (en utilisant la résistance de mesure 13) et l'intensité effective (obtenue par le circuit de mesure 2) ou les grandeurs représentant les déviations, on enregistre ces valeurs dans l'appareil de commande 1 plus précisément dans le microcontrôleur 11 de cet appareil et on les utilise en fonctionnement " normal " pour éliminer la déviation. Dans le cas le plus simple, on élimine cette dé- viation en utilisant les déviations obtenues par la compensa- tion calculée par interpolation et les valeurs réelles fournies par l'appareil de commande 1 (en utilisant la résis- tance de mesure 13) avant leur traitement; le choix des dé- viations utilisées pour le calcul dépend de l'amplitude de la valeur réelle correspondante. Il est inutile d'énoncer le nombre de variantes utilisables pour les déviations obtenues lors de la compensa- tion. Un autre circuit pour la mise en oeuvre d'une compensation de régulateur de courant en tenant compte de la déviation entre la valeur réelle utilisée pour régler le cou- rant et la grandeur effective du courant est donnée à la fi- gure 2. Le circuit de la figure 2 correspond en grande partie à celui de la figure 1 et les éléments correspondants portent les mêmes références. Le circuit de la figure 2 comprend également un appareil de commande 1 qui commande le courant alimentant un actionneur non représenté. L'appareil de commande 1 comprend entre autres un microcontrôleur 11, un circuit pilote 17 (dont le fonctionne- ment correspond à celui du transistor 12) une résistance de mesure 13, un amplificateur de différence 14 et un filtre5 passe-bas 15 formé d'une résistance et d'un condensateur. Le microcontrôleur 11 et le pilote 17 forment par leur coopéra- tion, le régulateur de courant à compenser. L'actionneur alimenté par le courant régulé par le régulateur de courant est relié pendant le fonctionnement " normal " du circuit de la figure 2 à l'appareil de commande 1 par branchement 16. Comme pendant la compensation du régu- lateur de courant, l'actionneur n'est pas relié à l'appareil de commande 1, il n'est pas représenté à la figure 2. Un circuit de mesure 2 est relié à l'appareil de commande 1 à la place de l'actionneur pendant la compensa- tion. Ce circuit comprend des résistances de charge 24, 25 de valeurs différentes (remplaçant la résistance de charge ohmi- que 21 de la figure 1), une installation de commutation 26 pour commuter entre les résistances de charge 24, 25 et un ampèremètre composé d'une résistance de mesure 22 et d'un voltmètre 23. L'intensité du courant traversant de l'actionneur du circuit de mesure 2 est définie par le pilote 17 au signal de commande qui lui est fourni par la sortie du microcontrô- leur 11. Le chronogramme et/ou l'intensité du signal de commande est fixé par le microcontrôleur 11 pour que l'intensité du courant correspond à une valeur de consigne. Bien que cela soit le cas, la comparaison de la valeur de consigne est constatée par l'intensité réelle du courant ob- tenu par une mesure. Cette intensité réelle est déterminée de nouveau en utilisant la résistance de mesure 13 placée dans le chemin du courant; la chute de tension qui s'établit aux bornes de cette résistance est amplifiée par l'amplificateur de diffé- rence 14 est fournie après le lissage par le filtre passe-bas , comme intensité réelle évoquée ci-dessus, à l'entrée ana- logique du microcontrôleur 11. Le microcontrôleur 11 modifie le signal de com- mande qu'il fournit au transistor 12 aussi longtemps que la valeur de consigne de l'intensité ne correspond pas à la va- leur réelle de l'intensité, obtenue comme décrit ci-dessus.5 Cela à pour but de faire correspondre l'intensité du courant à la valeur de consigne de celle-ci. Pour les raisons évoquées dans la description de la figure 1, il faut également dans ce cas compenser le régu- lateur de courant; cette compensation repose comme à la fi- gure 1, sur d'éventuelles déviations entre les valeurs réelles obtenues et correspondant à des intensités différen- tes et les intensités effectives des courants. Les valeurs effectives des intensités s'obtiennent de nouveau à l'aide du circuit de mesure 2 qui comme indiqué, est relié à l'appareil de commande pendant la compensation, en remplacement de l'actionneur que commande l'appareil de commande. La mesure des intensités effectives, obtention des déviations entre celles-ci et les intensités réelles 2(0 (obtenues en utilisant la résistance de mesure 13) et l'exploitation en fonctionnement " normal " du circuit de la figure 2 ne se distingue pas des opérations à effectuer dans le circuit de la figure 1 ou du moins n'ont pas à différer de ces opérations. La compensation se fait de nouveau à l'aide de deux intensités différentes (ou d'un nombre aussi réduit que possible d'intensités différentes). Contrairement au circuit de mesure de la figure 1, les intensités différentes s'obtiennent non par la commutation de la tension d'alimentation, mais par la mise en circuit de résistances de charge différentes dans le chemin du courant. La commutation dans l'exemple de réalisation en- visagé est assurée par l'installation de commutation 26 qui permet de brancher dans le chemin du courant soit la résis- tance de charge 24 soit la résistance de charge 25. Les valeurs des résistances de charge 24, 25 sont choisies pour avoir dans un cas un courant d'environ 25 mA et dans l'autre cas un courant d'environ 450 mA. i! Les déviations obtenues pour de tels courants en- tre l'intensité réelle fournie par l'appareil de commande 1 (utilisant la résistance de mesure 13) et l'intensité effec- tive (obtenue par le circuit de mesure 2) ou pour les gran- deurs représentant les déviations de ces intensités, sont enregistrées dans l'appareil de commande 1 plus précisément dans le microcontrôleur 11 et sont utilisées pendant le fonc- tionnement " normal " pour éliminer les déviations évoquées ci-dessus. La compensation du régulateur d'intensité dans le circuit de la figure 1 ou celle du circuit de la figure 2 conduisent de manière différente au même résultat. La compensation du régulateur de courant du cir- cuit de la figure 2 est d'application universelle car on n'intervient pas sur la tension appliquée pendant la compen- sation au circuit de mesure 2. Cela est notamment avantageux si comme indiqué à la figure 2, le circuit de mesure 2 est relié par l'appareil de commande au pôle de la tension d'alimentation " batterie " non mis à la masse. Les circuits décrits ou les procédés qu'ils ap- pliquent pour la compensation du régulateur de courant ont en commun de permettre d'une manière extrêmement simple et très rapide d'assurer une compensation fiable et exacte du régula- teur de courant. R E V E N D I C A T I 0 N S 1 ) Procédé de compensation d'un régulateur de courant (11, 12; 11, 17) conçu pour régler un courant sur une valeur de consigne en tenant compte de la valeur réelle du courant ob- tenue par mesure, caractérisé en ce que la compensation se fait en tenant compte de la déviation en- tre la valeur réelle utilisée pour régler le courant et l'intensité effective. 2 ) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur réelle s'obtient en utilisant une résistance de me- sure (13) placée dans le chemin du courant si possible une résistance avec des tolérances. 3 ) Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'intensité effective est obtenue à l'aide d'un circuit de mesure 2 comportant une résistance de mesure (22) tarée. 4 ) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que pendant la compensation du régulateur de courant, le circuit de mesure 2 est monté à la place de la charge à laquelle est destiné le courant que règle le régulateur de courant (12, 11, 17). ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la déviation entre l'intensité réelle utilisée pour régler le courant est l'intensité effective du courant se détermine pour deux ou plusieurs courants d'intensité différente. 6 ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on réalise les courants différents en réglant de manière ap- propriée la tension appliquée au circuit de mesure (2). ) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu' on règle les courants différents en insérant des résistances de charge (24, 25) de valeur différente dans le chemin du courant. 8 ) Procédé selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce qu' on met en mémoire dans le régulateur de courant (11, 12; 11, 17), les déviations fournies par la compensation du régula- teur de courant. 9 ) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'on combine par calcul les déviations mises en mémoire en fonction de la valeur réelle obtenue respectivement, avec celles-ci ou avec d'autres grandeurs.