Brevet FR2868844A1 — publié le 20051014

La présente invention concerne un dispositif de mesure d'un courant continu et un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une batterie de véhicule automobile. On connaît déjà dans l'état de la technique un dispositif de mesure d'un courant continu, du type comprenant un circuit électrique traversé par le courant continu, et un capteur de courant comportant un transformateur, ce dernier comprenant un bobinage primaire et un bobinage secondaire formant une première branche du circuit, couplés magnétiquement entre eux par un noyau du transformateur, le bobinage primaire imposant une excitation au noyau. Il est connu d'utiliser un dispositif du type précité pour la mesure notamment d'un courant continu de forte intensité, par exemple 100 ampères. Du fait que l'intensité est élevée et le fil transportant le courant continu est souvent de taille importante, il est nécessaire d'utiliser dans le transformateur un noyau magnétique de grande taille. Un tel noyau est généralement encombrant, fragile et cher. L'invention a pour but de mesurer des courants d'intensité élevée en utilisant un dispositif de mesure du type précité comprenant un transformateur de dimensions relativement faibles, résistant et peu coûteux. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de mesure d'un courant continu du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de répartition du courant continu en une première fraction prédéterminée passant dans la première branche du circuit et une seconde fraction passant dans au moins une seconde branche de ce circuit. Ainsi, grâce à l'invention les dimensions du bobinage secondaire sont relativement faibles car le courant qui le traverse est une fraction du courant total à mesurer. Le transformateur peut donc comporter un noyau magnétique de taille réduite. Un courant variable de forte intensité peut apparaître dans la première branche du circuit, lorsqu'elle forme notamment une boucle de courtcircuit, dont la résistivité est très faible. Un tel courant variable est susceptible d'engendrer une forte intensité dans le bobinage primaire ce qui implique un surdimensionnement coûteux pour lui permettre de délivrer la puissance nécessaire au fonctionnement du dispositif de mesure. Afin de remédier à cet inconvénient, le circuit comporte de préférence des moyens d'atténuation de courant variable. Dans un mode de réalisation préféré, les moyens d'atténuation de courant variable comprennent une inductance. Un dispositif de mesure d'un courant continu selon l'invention peut en outre comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - les moyens d'atténuation de courant variable sont placés sur la première branche du circuit; - l'inductance comporte un tore magnétique; - les moyens de répartition du courant continu et les deux branches du circuit sont formés par un seul et même élément conducteur, les branches étant séparées entre elles par une découpe ménagée dans cet élément conducteur; les moyens de répartition du courant continu et les deux branches du circuit sont formés par deux parties d'un même élément conducteur rapportées l'une sur l'autre, chaque partie formant une branche; l'élément conducteur comporte des moyens de fixation du dispositif sur un support; - la première branche et la seconde branche ont des dimensions respectives telles que la première fraction de courant est plus faible que la seconde fraction de courant, de préférence telles que la première fraction de courant est sensiblement égale à 10% du courant continu. L'invention a également pour objet un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une batterie de véhicule automobile fournissant un courant continu, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'invention pour la mesure du courant continu fourni par la batterie. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins dans lesquels: - la figure 1 est un diagramme électrique d'un dispositif de mesure de courant continu selon l'invention; et - la figure 2 est une vue d'une partie du dispositif de mesure selon l'invention. On a représenté sur la figure 1 un dispositif 10 de mesure d'un courant continu I, compris dans un dispositif de contrôle du fonctionnement d'une batterie de véhicule automobile. Le courant I est fourni par la batterie. Le dispositif 10 comprend un circuit électrique 12, dans lequel circule le courant I, comportant des première et seconde branches, référencées respectivement 14 et 16 sur la figure 1, dont les résistivités respectives sont schématisées sur la figure 1 par une résistance R sur la première branche 14 et par une résistance r sur la seconde branche 16. Le courant I est acheminé dans le circuit 12 par l'intermédiaire d'une liaison conductrice 18. Plus précisément, la liaison 18 est reliée à un noeud 20 du circuit 12. Les première 14 et seconde 16 branches sont, elles aussi, reliées au noeud 20, qui forme par conséquent des moyens de répartition du courant continu I en une première fraction prédéterminée If passant dans la première branche 14 du circuit 12 et une seconde fraction IF passant dans la seconde branche 16 de ce circuit 12. La répartition du courant I entre les première et seconde fractions dépend de la valeur des résistances R et r, c'est-à-dire des résistivités des première 14 et seconde 16 branches. De préférence, on choisira R et r de telle manière que le rapport R/r soit sensiblement égal à 9, par exemple R = 450 micro Ohms et r = 50 micro Ohms. Ce rapport forme une relation connue entre I et If, déterminée par exemple par calibrage du dispositif 10. Le dispositif 10 comprend en outre un capteur de courant classique 22, mesurant la première fraction If du courant I. Dans l'exemple de la figure, le capteur 22 est un capteur classique dit "par mesure du flux alterné". Le capteur 22 comporte un transformateur 24 muni d'un noyau magnétique 25 couplant entre eux au moins deux bobinages, par exemple trois bobinages suivants: - un bobinage primaire 26 relié à un générateur de tension alternative UE et parcouru par un courant IE, imposant une excitation au noyau 25, - un bobinage secondaire 28 formant la première branche 14 du circuit 12 et parcouru par un courant lm, et - un bobinage tertiaire 30 parcouru par un courant Ic. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le bobinage primaire 26 comporte NE spires, le bobinage secondaire 28 comporte une spire, et le bobinage tertiaire 30 comporte N spires. Le bobinage primaire 26 comporte une borne de référence qui, dans l'exemple illustré, est reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance RE. Les résistances R et r étant très faibles, le bobinage secondaire 28 et les deux branches 14, 16 forment une boucle de court-circuit susceptible d'être parcourue par un courant variable de court-circuit i. Afin de limiter ce courant variable de court-circuit i à une quantité négligeable ou nulle et ainsi éviter des effets indésirables sur le générateur de tension (relié au bobinage primaire 26), le circuit 12 comporte une inductance L dite de choc, formant des moyens d'atténuation du courant variable de court-circuit, permettant par exemple de limiter la valeur variable à 10% de la valeur moyenne de If. Ces moyens L d'atténuation de courant variable sont placés sur la première branche du circuit 14 et sont sans effet sur la fraction If de courant continu. Ainsi, la valeur moyenne du courant lm passant dans la première branche 14 et parcourant le bobinage secondaire 28 est égale à la fraction de courant If. Conformément à ce qui est représenté sur la figure 2, les moyens de répartition 20 et les deux branches 14, 16 sont formés par exemple par un seul et même élément conducteur 40, ou bien par deux parties de ce même élément conducteur 40 rapportées l'une sur l'autre. Ainsi, les transferts thermiques entre les deux branches 14, 16 sont facilités, ceci d'autant plus que ces branches 14, 16 s'étendent à proximité l'une de l'autre. Les deux branches 14, 16 parcourues par les fractions de courant respectives sont sensiblement à la même température, de manière que la dérive en température ne crée pas de disparités de résistivité dans les deux branches modifiant de façon significative le rapport IF sur If. L'élément conducteur 40 est par exemple une plaque métallique conductrice de forme rectangulaire allongée. Si les moyens de répartition 20 et les deux branches 14, 16 sont formés par un seul et même élément conducteur 40, les branches 14, 16 sont séparées entre elles par une découpe 42 ménagée dans la longueur de cet élément conducteur 40. La découpe 42 est effectuée de manière excentrée dans la largeur de l'élément conducteur, de manière que la première branche 14 et la seconde branche 16 ont des dimensions respectives telles que la première fraction de courant If est plus faible que la seconde fraction de courant IF, de préférence telles que la première fraction If de courant est sensiblement égale à 10% du courant continu I. La résistance d'une branche est approximativement donnée par la relation P l, où p correspond à la résistivité du métal, 1 à la longueur de la branche et S à la S section de la branche. La longueur et l'épaisseur de la branche 14 étant les mêmes que celles de la branche 16, on choisit des largeurs Lf et LF des première 14 et seconde 16 branches telles que le rapport LF/Lf soit de préférence sensiblement égal à 9. Ainsi la première fraction If de courant est sensiblement égale à 10% du courant I. Si les moyens de répartition 20 et les deux branches 14, 16 sont formés par deux parties de ce même élément conducteur 40 rapportées l'une sur l'autre, chaque partie forme une branche 14, 16. L'élément conducteur 40 comporte en outre des moyens de fixation du dispositif sur un support (non représenté), formés par deux trous de boulonnage ménagés à chaque extrémité de l'élément conducteur 40. L'inductance L comporte un tore magnétique 46 entourant la première branche 14. Afin que la première branche 14 forme le bobinage secondaire 28 à une spire, le noyau 25 du transformateur 24 entoure lui aussi la première branche 14. Le fonctionnement du capteur de courant 22 est classique. La tension UE est par exemple sensiblement carrée et choisie de façon qu'à valeur moyenne de courant Im nulle, le courant IE soit lui aussi de valeur moyenne nulle. lm est déduit de façon connue en soi à partir du courant lc. Ce courant le est généré à partir du courant IE à l'aide de moyens classiques 34. Ces moyens de génération de courant 34 comprennent un moyenneur 36 muni d'une entrée d'impédance infinie reliée à la borne de référence du bobinage primaire 26. Les moyens de génération de courant 34 comprennent également un comparateur 38 comportant deux entrées, l'une reliée au moyenneur 36 et l'autre à la masse. Les moyens de génération de courant 34 comprennent enfin un convertisseur tension-courant 39 comportant une entrée, reliée à une sortie du comparateur 38, et une sortie, reliée à une borne du bobinage tertiaire 30. La mesure de le est déduite d'une mesure de la tension aux bornes d'une résistance RS reliée au bobinage tertiaire 30 et à la masse. La mesure de Ic permet de déduire lm (comme précisé plus haut) et donc I. On notera que l'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit. En particulier, les bobinages primaire 26 et tertiaire 30 peuvent être formés par un seul bobinage, la sortie du convertisseur tension-courant 39 étant raccordée directement au bobinage 26 pour faire circuler le courant le dans le bobinage 26. REVENDICATIONS 1. Dispositif de mesure d'un courant continu (I), du type comprenant un circuit électrique (12) traversé par le courant continu (I), et un capteur de courant (22) comportant un transformateur (24), ce dernier comprenant un bobinage primaire (26) et un bobinage secondaire (28) formant une première branche (14) du circuit (12), couplés magnétiquement entre eux par un noyau (25) du transformateur (24), le bobinage primaire (26) imposant une excitation au noyau (25), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de répartition (20) du courant continu (I) en une première fraction (If) prédéterminée passant dans la première branche (14) du circuit (12) et une seconde fraction (IF) passant dans au moins une seconde branche (16) de ce circuit (12). 2. Dispositif (10) de mesure d'un courant continu (I) selon la revendication 1, dans lequel le circuit (12) comporte des moyens (L) d'atténuation de courant variable. 3. Dispositif (10) de mesure d'un courant continu (I) selon la revendication 2, dans lequel les moyens (L) d'atténuation de courant variable sont placés sur la première branche (14) du circuit (12). 4. Dispositif (10) de mesure d'un courant continu (I) selon la revendication 2 ou 3, dans lequel les moyens d'atténuation (L) de courant variable comprennent une inductance (L). 5. Dispositif (10) de mesure d'un courant continu (I) selon la revendication 4, dans lequel l'inductance (L) comporte un tore magnétique (46). 6. Dispositif (10) de mesure d'un courant continu (I) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de répartition (20) du courant continu (I) et les deux branches (14, 16) du circuit (12) sont formés par un seul et même élément conducteur (40), les branches (14, 16) étant séparées entre elles par une découpe (42) ménagée dans cet élément conducteur (40). 7. Dispositif (10) de mesure d'un courant continu (I) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel les moyens de répartition (20) du courant continu (I) et les deux branches (14, 16) du circuit (12) sont formés par deux parties d'un même élément conducteur rapportées l'une sur l'autre, chaque partie formant une branche (14, 16). 8. Dispositif (10) de mesure d'un courant continu (I) selon la revendication 6 ou 7, dans lequel l'élément conducteur (40) comporte des moyens de fixation (44) du dispositif (10) sur un support. 9. Dispositif (10) de mesure d'un courant continu (I) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la première branche (14) et la seconde branche (16) ont des dimensions respectives telles que la première fraction de courant (If) est plus faible que la seconde fraction de courant (IF), de préférence telles que la première fraction (If) de courant est sensiblement égale à 10% du courant continu (I). 10. Dispositif de contrôle du fonctionnement d'une batterie de véhicule automobile fournissant un courant continu (I), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9 pour la mesure du courant continu (I) fourni par la batterie.