Brevet FR2879041A1 — publié le 20060609

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de commande d'une interface de puissance d'un groupe d'appareils électroménagers, notamment d'un appareil de cuisson à plusieurs foyers, ou plus généralement un groupe d'éléments de puissance, susceptibles de fonctionner simultanément. Etat de la technique La multiplication des consommateurs électriques domestiques complique leur utilisation simultanée ou quasi- simultanée et peut provoquer des coupures involontaires du circuit ou d'une partie d'un circuit domestique à cause d'une surcharge. Ces coupures intempestives peuvent être gênantes si les différents consommateurs doivent nécessairement continuer à fonctionner. Il en est ainsi des appareils de cuisson. But de l'invention La présente invention a pour but de développer une installation de commande de l'interface de puissance d'un groupe d'appareils électroménagers susceptibles de fonctionner simultanément à des puissances constantes ou variables et notamment d'un appareil de cuisson à plusieurs foyers ou combiné à un four ou un autre appareil électrique pour gérer et surveiller le fonctionnement et la puissance consommée en fonction des impératifs imposés par l'alimentation électrique du réseau. Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne une installation du type dé-25 fini ci-dessus caractérisée en ce qu'elle comprend: - une branche d'alimentation associée à chaque élément de puissance, équipée d'un commutateur commandé et d'un capteur d'intensité entre le commutateur et l'élément de puissance, - un circuit de traitement, - une mémoire de consignes contenant les conditions de gestion imposées aux éléments de puissance, un poste d'entrée pour commander le fonctionnement des éléments de puissance, le circuit de traitement étant relié aux capteurs pour recevoir les si- gnaux d'intensité, aux commutateurs commandés pour agir sur leur fonctionnement (marche/arrêt) et au poste d'entrée pour recevoir les instructions de fonctionnement et comparer les signaux des capteurs d'intensité aux conditions imposées et commander chaque commutateur en fonction des consignes de gestion imposées. Le retour d'informations des puissances par les signaux des capteurs d'intensité permet d'optimiser les commutations et de reconnaî- tre les éléments de puissance. Cela permet de déterminer, en fonction des charges, une intelligence de commande dépendant des résultats obtenus par ce retour d'informations. Cela permet de gérer, de manière optimale, le fonctionne-ment simultané de plusieurs appareils tels que plusieurs foyers électri- I o ques ou une combinaison d'appareils tels que des foyers électriques, un chauffe-eau, un lave vaisselle et autres en laissant le fonctionnement prioritaire à tel ou tel appareil suivant les consignes introduites dans l'installation. Cela permet également de déceler des éléments défectueux, en particulier des commutateurs de puissance collés. On peut ainsi établir un diagnostic et un état précis de chaque élément de puissance à commander pour assurer les sécurités nécessaires. De façon avantageuse, chaque branche d'alimentation comprend un commutateur de sécurité normalement fermé, relié au circuit de traitement pour être ouvert en cas de dysfonctionnement du commutateur commandé. Ainsi, en cas de défaillance d'un commutateur de puissance, le circuit de commande peut couper l'alimentation de cette branche en ouvrant le commutateur de sécurité. Suivant une autre caractéristique avantageuse, elle comporte un afficheur relié au circuit de traitement pour afficher le fonctionnement d'un élément chauffant. Cet afficheur pet met de contrôler les entrées d'informations par le circuit d'entrée ou les informations instantanées de fonctionnement des différents appareils ou parties d'un même appareil fonctionnant indépendamment comme plusieurs appareils. Il est également possible d'attirer l'attention de l'utilisateur sur un état de fonctionnement ou un dysfonctionnement et, à cet effet, l'invention comporte avantageusement un organe avertisseur sonore et/ou optique relié au circuit de traitement pour émettre un signal avertisseur. Ce signal avertisseur peut être un signal simple indiquant la fin d'un pro- gramme exécuté par l'un des éléments de puissance branché sur l'alimentation. Il peut également s'agir d'un signal de sécurité nécessitant une intervention, par exemple, la coupure de l'appareil. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans l'unique figure annexée qui est un schéma d'une installation de commande associée à différents éléments de cuisson. Description du mode de réalisation Selon la figure, l'invention concerne une installation de commande d'une interface de puissance d'un groupe d'appareils électroménagers susceptibles de fonctionner simultanément tels qu'une plaque de cuisson à plusieurs foyers, une plaque électrique et un four électrique, un appareil de cuisson et un lave vaisselle ou un lave linge ou un ballon d'eau chaude. Dans le présent exemple, cette combinaison d'appareils est constituée par une plaque chauffante électrique à quatre éléments chauffants ou quatre foyers constituant chaque fois un élément de puissance. L'élément de puissance peut être un foyer halogène, un foyer radiant, une résistance chauffante, une lampe. L'alimentation du groupe d'appareils assurée par le réseau électrique est soumise à des conditions imposées telles qu'une limite de puissance suivant les jours de l'année ou les heures de la journée, pour des raisons de tarification. Chaque élément chauffant est alimenté par une branche d'alimentation reliée au réseau et comprenant un commutateur commandé et un commutateur de sécurité. Chaque élément chauffant est commandé indépendamment mais en tenant compte de certains impératifs tels que la puissance totale disponible ou le dysfonctionnement d'un commutateur de puissance. Par convention, dans les dessins, on utilisera un tracé par un seul trait représentant la liaison électrique entre les différents élé- ments. En fait, la liaison est réalisée par un câble bifilaire (phase et neutre) et les moyens de coupure et de protection décrits ci-après sont des moyens bipolaires. Enfin, il y a une mise à la masse des équipements. Celle-ci n'est pas représentée. Pour la suite de la description, les différentes branches d'alimentation des éléments de puissance EC1... EC4 seront décrites de manière générale avec l'indice (i) associé à la branche de l'élément ECi. Ainsi dans chaque branche, l'installation comprend un capteur Di associé à l'élément ECi. Le capteur est installé sur l'alimentation en aval du commutateur commandé Ci de manière à détecter l'intensité du courant alimentant l'élément de puissance ECi en for- mant un signal Si. Cette branche est également protégée par un commutateur de sécurité CSi. Le commutateur de sécurité CSi est en permanence fermé alors que le commutateur de puissance Ci est fermé/ouvert suivant l'état de fonctionnement commandé de l'élément de puissance ECi. Le commutateur de puissance est notamment un relais, I o un triac, un composant IGBT. Le capteur Di est relié à un circuit de traitement CT qui reçoit les signaux d'intensité Si. Le circuit de traitement CT est un microcontrôleur ou, plus généralement, un organe de traitement ou d'analyse numérique ou analogique qui constitue le coeur de l'installation. Il est relié à une mémoire de consignes MC contenant les consignes de fonctionnement de tous les éléments de puissance ECi ainsi qu'à un poste d'entrée CE pour commander les éléments de puissance et à un afficheur AF et, éventuellement, à un avertisseur sonore et/ou lumineux AV. La mémoire de consignes MC contient les consigne de fonc- tionnement du groupe d'appareils ou des éléments de puissance ECi. Les consignes sont les conditions de fonctionnement imposées par le fabricant, telles que la puissance autorisée pour chaque élément de puissance, une nécessité telle qu'une durée de fonctionnement maximale ou encore la puissance totale instantanée consommée par l'appareil, limites imposées par le fournisseur d'électricité. Le poste d'entrée CE comporte un clavier et des boutons de commande permettant à l'utilisateur de sélectionner l'un ou plusieurs des éléments de puissance qui, dans le présent exemple, sont des points de cuisson ou éléments chauffants et le programme de fonctionnement tel que la puissance (température) et le profil de l'évolution de la puissance en fonction du temps ou encore de l'heure de mise en marche des éléments chauffants. Le poste d'entrée CE peut comporter des moyens de com- mande et d'entrée d'informations communs à tous les éléments chauffants ou des moyens de commande distincts pour chaque élément chauffant. Il permet d'utiliser les programmes enregistrés dans le circuit de traitement, dès l'origine, ou chargés par l'utilisateur en fonction de ses besoins ou ha- bitudes de cuisson ou, plus généralement, de ses choix de fonctionnement et d'utilisation. Les programmes peuvent également être téléchargés. L'afficheur AF relié au circuit de traitement CT affiche des informations pendant l'utilisation du poste d'entrée CE ou les informa- s tions relatives à l'état de fonctionnement du ou des éléments chauffants ECi. Un avertisseur sonore et/ou lumineux associé à l'installation est géré par le circuit de traitement CT pour émettre un signal sonore ou lumineux indiquant un état de fonctionnement anormal de I o l'appareil ou de l'un de ses éléments chauffants ou la fin d'une étape de programme de cuisson nécessitant une intervention ou encore la fin globale d'un programme de cuisson. Le retour d'information par le signal Si permet de déterminer la conformité de l'élément de puissance ECi commuté afin de prévenir l'utilisateur d'une détérioration de cet élément commuté ou du commutateur Ci (mauvais câblage, élément hors service , commutateur de puissance hors service , court circuit ou circuit ouvert). Cette détérioration sera traitée et mettra en place des sécurités afin de protéger et d'informer le système de l'utilisateur. Par exemple dans le cas d'un court circuit d'un commutateur Ci (relais collé), le deuxième commutateur CSi (coupure bipolaire) coupera la zone en défaut. Un signalement du défaut sera alors effectif pour l'afficheur AF et/ou l'avertisseur AV. Aussi, lors de la mise en place du système de commande dans un appareil de cuisson, un diagnostique des éléments de commande peut être établi par ce même principe de retour de l'information de courant Si. Pour définir la conformité de tous les éléments de puis- sance ECi, chaque commutateur Ci est commandé individuellement et le retour de courant informe le circuit de traitement CT des informations qui déterminent la conformité de l'élément ECi à commander. Ces principes peuvent être intégrés sur un système de commande uniquement pas ce retour d'information de courant. Le fonctionnement de chaque élément chauffant ECi et celui simultané de plusieurs éléments chauffants est géré par le circuit de traitement CT selon les instructions introduites par le poste d'entrée CE, les consignes de fonctionnement de la mémoire de consignes MC et des pro- grammes de fonctionnement et de cuisson. Le circuit de traitement CT en- voie les signaux de commande SCi aux commutateurs Ci pour les ouvrir/fermer. En d'autres termes, la gestion de la puissance est établie par une partie logiciel. Cette gestion peut être calculée par le retour de l'information de courant pour ne jamais dépasser une puissance défi-nie (délestage). Suivant la puissance déterminée pour tous les éléments commutés, un cycle est calculé (fenêtre de temps durant laquelle un On et Off de l'élément est autorisé) pour chaque élément. Ce cycle dépend donc de la puissance de chaque élément. Cette fenêtre peut varier de 60 10 secondes suivant la charge commandée. Cette gestion autorise par exemple le fonctionnement prioritaire d'un élément chauffant selon son programme choisi en tenant compte du programme des autres éléments, des possibilités d'interruption de tel ou tel programme, de la reprise d'un programme, par exemple pour respecter les limites de puissance totale disponible. Dans d'autres exemples de groupes d'appareils, par exemple d'une plaque de cuisson et d'un chauffe-eau électrique, la priorité sera 20 donnée à l'alimentation de l'appareil de cuisson. REVENDICATIONS 1 ) Installation de commande d'une interface de puissance d'un groupe d'appareils électroménagers, notamment d'un appareil de cuisson à plu-sieurs foyers, ou plus généralement un groupe d'éléments de puissance, s susceptibles de fonctionner simultanément, caractérisée en ce qu' elle comprend: - une branche d'alimentation associée à chaque élément de puissance (ECi), équipée d'un commutateur commandé (Ci) et d'un capteur Io d'intensité (Di) entre le commutateur (Ci) et l'élément de puissance (ECi), un circuit de traitement (CT), - une mémoire de consignes (MC) contenant les conditions de gestion imposées aux éléments de puissance (ECi), un poste d'entrée (CE) pour commander le fonctionnement des éléments de puissance (ECi), - le circuit de traitement (CT) étant relié aux capteurs (Di) pour recevoir les signaux d'intensité (Si), aux commutateurs commandés (Ci) pour agir sur leur fonctionnement (marche/arrêt) et au poste d'entrée (CE) pour recevoir les instructions de fonctionnement et comparer les signaux des capteurs d'intensité (Di) aux conditions imposées et commander chaque commutateur (Ci) en fonction des consignes de gestion imposées. 2 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que chaque branche d'alimentation comprend un commutateur de sécurité normalement fermé, relié au circuit de traitement (CT) pour être ouvert en cas de dysfonctionnement du commutateur commandé (Ci). 3 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comporte un afficheur (AF) relié au circuit de traitement (CT) pour afficher le fonctionnement d'un élément chauffant (CEi). 4 ) Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce qu' elle comporte un avertisseur sonore et/ou optique (AV) relié au circuit de traitement (CT) pour émettre un signal avertisseur.