Brevet FR2990760A1 — publié le 20131122

Procédé de détermination de la précision d'au moins un organe de mesure La présente invention concerne un procédé de détermination de la précision d'au moins un organe de mesure mis en oeuvre dans un circuit comprenant plusieurs composants électroniques sensiblement identiques, le circuit étant configuré de manière à ce que chaque composant électronique soit parcouru par un signal électrique propre. Par « composants électroniques sensiblement identiques », on désigne des composants électroniques dont les performances statiques et dynamiques sont identiques aux tolérances du composant près. On peut vérifier les performances statiques et dynamiques de ces composants électroniques en étudiant une ou plusieurs réponses de ces derniers à une même excitation électrique, en tension ou en courant. Les réponses étudiées peuvent être par exemple la réponse en tension et/ou en courant et/ou en température. On soumet par exemple deux composants électroniques à un même échelon de tension d'une valeur de 100 V et on mesure la réponse en courant de chaque composant électronique pendant une durée d'une seconde à compter de l'excitation. Pour vérifier que les deux composants électroniques sont identiques vis-à-vis de la réponse en courant à une excitation en tension, on vérifiera par exemple que : le retard pur des réponses en courant est le même pour les deux composants électroniques à 10% près, les temps de réponse à 95% de la valeur finale sont les mêmes à 10 % près, les valeurs finales des deux courants mesurés pour les deux composants électroniques au bout d'une durée de cinq fois le temps de réponse sont les mêmes à 10 % près. Par exemple si ces trois conditions sont respectées en même temps, on pourra considérer que les deux composants électroniques sont sensiblement identiques vis-à-vis de leur réponse en courant à une excitation en tension. On pourra soit déjà en conclure que les deux composants électroniques sont sensiblement identiques, soit compléter l'étude du caractère sensiblement identique de ces deux composants électroniques en déclinant également ce principe à d'autres grandeurs de réponse et/ou d'autres grandeurs d'excitation avant de conclure. Des exemples de composants sensiblement identiques sont par exemple des composants de même référence commerciale chez un fabricant. Il existe un besoin pour permettre de façon simple, rapide et efficace la détermination du caractère opérationnel d'au moins un organe de mesure. L'invention a pour but de répondre à ce besoin et elle y parvient, selon l'un de ses aspects, à l'aide d'un procédé de détermination du caractère opérationnel d'au moins un organe de mesure mis en oeuvre dans un circuit comprenant plusieurs composants sensiblement électroniques identiques, le circuit étant configuré de manière à ce que chaque composant électronique soit parcouru par un signal électrique propre, procédé dans lequel : on applique à chaque composant électronique un signal électrique d'excitation de même valeur de tension ou de courant, on lit pour chaque composant électronique la valeur d'une première grandeur liée à l'application du signal électrique d'excitation audit composant et mesurée par un premier organe de mesure et la valeur d'une deuxième grandeur liée à l'application du signal électrique d'excitation audit composant et mesurée par au moins un deuxième organe de mesure, et on compare si les valeurs mesurées par le deuxième organe de mesure présentent entre elles la même relation que celle présentée entre elles par les valeurs mesurées par le premier organe de mesure pour déterminer si l'un au moins du premier et du deuxième organe de mesure est opérationnel. On décide par exemple qu'un organe de mesure est opérationnel lorsqu'il est suffisamment précis, par exemple lorsque sa marge d'erreur est inférieure à une valeur seuil, par exemple à 10%, voire à 5% selon la tolérance propre à cet organe de mesure. Pour mettre en oeuvre le procédé, on injecte par exemple un courant d'excitation de même valeur dans chaque composant électronique. Dans une variante, on peut mettre en oeuvre le procédé en appliquant une tension d'excitation de même valeur aux bornes de chaque composant électronique. Grâce au procédé ci-dessus, par simple comparaison entre les valeurs mesurées par les organes de mesure, on détermine si l'un au moins des organes de mesure est suffisamment précis pour pouvoir être utilisé. Il n'est ainsi pas nécessaire d'avoir recours à un dispositif additionnel pour obtenir cette information quant à la précision. Lorsque l'on détermine qu'un ou plusieurs organes de mesure n'est pas suffisamment précis, on peut ainsi agir sur cet organe pour améliorer sa précision, par exemple l'étalonner ou le remplacer. Au sens de la présente demande, un organe de mesure est étalonné lorsque sa marge d'erreur est connue comme étant inférieure à par exemple 5%. La première et la deuxième grandeur peuvent varier sensiblement de la même façon ou non lorsque le signal électrique d'excitation est appliqué au composant électronique. Ces grandeurs peuvent être choisies parmi le courant électrique, la tension électrique et la température. Les valeurs mesurées par le premier organe de mesure peuvent être égales entre elles et on peut déterminer l'état opérationnel de l'un au moins du premier et du deuxième organe de mesure en déterminant si les valeurs mesurées par le deuxième organe de mesure sont égales entre elles. Au sens de la présente demande, des valeurs mesurées par un organe de mesure sont égales entre elles lorsque, pour l'ensemble des valeurs mesurées par cet organe de mesure, l'écart entre la plus grande et la plus petite valeur mesurée est inférieur par exemple à 15%, mieux à 10%, de la valeur moyenne desdites valeurs mesurées par ledit organe de mesure. Du fait que les composants électroniques sont sensiblement identiques, si le premier organe de mesure donne des valeurs égales pour l'ensemble des composants électroniques, le caractère opérationnel du deuxième organe de mesure peut être déterminé en observant si ce dernier délivre également des valeurs égales. Selon un premier exemple de mise en oeuvre de l'invention, le premier organe de mesure a été préalablement étalonné et le procédé permet de déterminer si le deuxième organe de mesure est opérationnel, notamment si la marge d'erreur du deuxième organe de mesure est inférieure à la valeur seuil. Dans ce cas, étant donné que l'on est certain de la précision fournie par le premier organe de mesure, la cohérence entre les mesures fournies par le premier organe de mesure et celles fournies par le deuxième organe de mesure permet de déterminer si le deuxième organe de mesure est suffisamment précis. Selon un deuxième exemple de mise en oeuvre de l'invention, aucun du premier et du deuxième organe de mesure n'a été préalablement étalonné et on détermine simultanément si ces organes sont opérationnels. On peut décider dans ce cas que les organes de mesure sont opérationnels dès lors qu'ils délivrent des mesures cohérentes. Par exemple, si les mesures fournies par le premier organe de mesure sont égales entre elles et que les mesures fournies par le deuxième organe de mesure sont égales entre elles, on décide que ces deux organes de mesure sont opérationnels. Le premier et le deuxième organe de mesure peuvent être choisis parmi un organe de mesure de courant, un organe de mesure de tension et un organe de mesure de température. Selon le premier exemple de mise en oeuvre, le procédé peut être mis en oeuvre avec un organe de mesure du courant, un organe de mesure de tension et un organe de mesure de température et seul l'organe de mesure de courant peut avoir été préalablement étalonné. Chaque composant électronique peut présenter une puissance nominale comprise entre 10 mW et 1 MW, étant par exemple compris entre 1 W et 100 kW. Chaque composant électronique peut être une bobine d'un circuit électrique. En variante, chaque composant électronique peut être une phase électrique d'un circuit électrique. Les phases électriques peuvent appartenir à un enroulement électrique de stator d'une machine électrique. Il s'agit par exemple d'une machine électrique tournante. Cette dernière peut être synchrone, asynchrone, à reluctance variable ou à courant continu. Chaque phase électrique peut être formée par une bobine ou par l'assemblage de bobines. Cette machine électrique tournante peut servir à propulser un véhicule hybride ou électrique. La machine électrique tournante peut présenter une puissance nominale comprise 15 entre 10W et 10 MW, notamment comprise entre 100W et 200k W. Cet enroulement électrique de stator peut être alimenté électriquement à travers un système de commutation comprenant des cellules de commutation commandables. Dans ce cas et lorsque le signal électrique d'excitation est un courant, les cellules de commutation peuvent être commandées de manière à ce que le courant injecté dans l'enroulement 20 électrique de stator soit le courant homopolaire imo. Dans le cas où l'enroulement électrique de stator comprend N phases électriques, le courant homopolaire imo est défini comme suit : J MO '1=1 On excite alors les composants électroniques à l'aide du courant homopolaire. En variante, on peut utiliser la tension homopolaire pour exciter les composants 25 électroniques. L'enroulement électrique de stator est par exemple équilibré et/ou régulièrement construit. Par « équilibré », il faut comprendre que chaque phase électrique est identique, aux tolérances de fabrication près. Par « phases identiques », on désigne des phases électriques comprenant chacune le même nombre de bobines, ces dernières ayant le même nombre de 30 spires et étant réalisées en un même matériau et avec du fil de même section transversale. Par « régulièrement construit », il faut comprendre que chaque phase électrique de l'enroulement électrique est disposée dans la carcasse du stator à l'identique des autres phases électriques avec un décalage angulaire régulier entre ces phases électriques. Les phases électriques peuvent ne pas être couplées entre elles, c'est-à-dire qu'aucune phase électrique de l'enroulement électrique de stator n'a de borne reliée directement à une borne d'une autre phase de l'enroulement électrique de stator. « Les phases ne sont pas électriquement couplées entre elles » est synonyme de « les phases électriques sont indépendantes ». En variante, les phases électriques peuvent être couplées entre elles, étant alors couplées en étoile ou en polygonal, c'est-à-dire en triangle lorsque l'enroulement électrique de stator est triphasé. Dans ce cas, lorsqu'un organe de mesure de courant, respectivement de tension, est utilisé, il peut comprendre autant d'ampèremètres, respectivement de voltmètres, qu'il y a de phases électriques. Lorsqu'un organe de mesure de température est utilisé, il peut comprendre autant de capteurs qu'il y a de phases électriques et ces capteurs peuvent être disposés au niveau des têtes de bobine. Selon une autre variante, chaque composant électronique peut appartenir à un convertisseur statique, par exemple à un convertisseur de tension. Il peut s'agir de cellules entrelacées d'un convertisseur de tension continu/continu ou de bras d'un convertisseur de tension continu/alternatif. Chaque composant électronique peut former un ou plusieurs bras d'un tel convertisseur. Le circuit électrique peut comporter : une unité de stockage d'énergie électrique, et un convertisseur de tension continu/continu interposé entre l'unité de stockage d'énergie électrique et le système de commutation. Cette unité de stockage d'énergie électrique peut être celle alimentant l'enroulement électrique de stator lorsque la machine électrique tournante propulse en tout ou partie le véhicule. L'unité de stockage d'énergie électrique peut être une batterie, un super-condensateur ou tout assemblage de batteries ou de super-condensateurs. Il s'agit par exemple de plusieurs branches en parallèle de batteries en série. L'unité de stockage d'énergie électrique peut avoir une tension nominale comprise entre 60 V et 800 V, notamment entre 100 V et 400 V. L'invention pourra être mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un exemple non limitatif de mise en oeuvre de celle-ci et à l'examen du dessin annexé sur lequel : - la figure 1 représente un circuit électrique au sein duquel le procédé selon un mode de réalisation de l'invention peut être mis en oeuvre, la figure 2 représente de façon schématique un véhicule auquel le circuit électrique de la figure 1 peut être intégré, et la figure 3 représente de façon schématique un mode de réalisation du procédé. On a représenté sur la figure 1 un circuit électrique 1 comprenant des organes de mesure dont le caractère opérationnel peut être déterminé. Ce circuit 1 comprend un condensateur 2 qui présente par exemple une capacité comprise entre 100 !IF et 5000 pF. Le circuit électrique 1 comprend un enroulement électrique de stator 4 et un système de commutation 5 interposé entre le condensateur 2 et l'enroulement électrique de stator 4. Dans l'exemple considéré, le stator est triphasé, étant par exemple un stator de moteur synchrone, notamment à rotor à aimants permanents. En variante, le stator peut comporter plus de trois phases. Dans d'autres variantes, le stator peut être un stator de machine à réluctance variable ou de machine asynchrone. Le stator peut faire partie d'une machine électrique tournante configurée pour que la force électromotrice induite dans chaque phase du stator soit sinusoïdale ou ne comprenne pas d'harmonique de rang 3 ou de rang multiple de 3 lorsque le stator est alimenté en courant homopolaire. L'enroulement électrique de stator 4 est dans l'exemple considéré formé par trois phases 6, respectivement désignées phase électrique u, y et w du stator. Dans ce qui suit, v' et i' désignent respectivement la tension aux bornes de la phase u et le courant parcourant celle-ci, v, et i, désignent respectivement la tension aux bornes de la phase y et le courant parcourant celle-ci, et vw et iw désignent respectivement la tension aux bornes de la phase w et le courant parcourant celle-ci. Dans l'exemple représenté, le système de commutation 5 comprend une pluralité de bras 8, chaque bras étant monté en parallèle du condensateur 2. Chaque bras 8 comprend dans cet exemple deux cellules de commutation 10 commandables. Chaque cellule de commutation 10 est par exemple formée par un interrupteur commandable 11 en anti-parallèle duquel est montée une diode 12. L'interrupteur 11 peut être un transistor, notamment un transistor à effet de champ, bipolaire ou de type IGBT. Une unité de contrôle centralisée 13 comprenant des moyens de traitement numérique ou non peut piloter l'ensemble des transistors 11. L'unité de contrôle 13 comprend dans l'exemple considéré un ou plusieurs microcontrôleurs et/ou un ou plusieurs circuits logiques programmables (FPGA en anglais). Chaque bras 8 comprend un point milieu 15 entre les deux cellules de commutation 10 et chaque point milieu 15 d'un bras 8 est dans l'exemple décrit relié à une borne d'une des phases 6. Chaque phase électrique 6 peut ainsi être disposée entre deux points milieu 15 de deux bras distincts, ces deux bras 8 formant alors un pont en H 19. Chaque pont en H 19 peut être dédié à une phase spécifique 6 de l'enroulement électrique de stator 4. Comme on peut le voir, les phases 6 ne sont pas couplées entre elles. En effet, dans l'exemple de la figure 1, chaque phase 6 a ses bornes directement reliées à des éléments autres, ici des cellules de commutation 10, que des autres phases 6, contrairement à ce qui serait le cas si l'enroulement électrique de stator 4 était connecté en étoile ou en triangle. Comme représenté schématiquement sur la figure 1, des organes de mesure de grandeurs liées au passage de courant électrique dans l'enroulement électrique de stator 4 sont prévus. Dans l'exemple considéré, un organe 16 de mesure du courant dans chaque phase 6, un organe 17 de mesure de la tension aux bornes de chaque phase 6 et un organe 18 de mesure de la température dans chaque phase 6 sont prévus. L'organe 16 de mesure du courant dans chaque phase comprend par exemple un ampèremètre monté en série avec chaque phase 6 tandis que l'organe 17 de mesure de la tension aux bornes de chaque phase comprend un voltmètre monté en parallèle de chaque phase 6 et tandis que l'organe 18 de mesure de température comprend un capteur de température associé à chaque phase 6, ce capteur de température étant par exemple disposé à un point chaud du bobinage, par exemple dans un des chignons de tête de bobines. L'invention n'est pas limitée à la présence simultanée des exemples d'organes de mesure 16, 17 et 18 ci-dessus. Dans des variantes non illustrées, un nombre différent d'organes de mesure peut être utilisé et la nature de ces organes de mesure peut être différente. Le circuit électrique 1 décrit en référence à la figure 1 peut être intégré au système de charge et de traction d'un véhicule 20 qui est par exemple une automobile à propulsion hybride ou exclusivement électrique. Le circuit 1 peut alors, comme représenté sur la figure 2, comprendre : - un connecteur 23 destiné à être branché à un réseau électrique 24 via un connecteur d'un moyen de charge en énergie électrique 25, et une unité de stockage d'énergie électrique 30. L'unité de stockage d'énergie électrique 30 peut être une batterie ou une association en parallèle et/ou en série de batteries. Le réseau électrique 24 est dans cet exemple un réseau triphasé mais l'invention s'applique à des réseaux polyphasés autres que triphasés ou à des réseaux monophasés. Il s'agit par exemple d'un réseau industriel géré par un opérateur et déployé à une échelle régionale, nationale ou internationale. Le réseau délivre par exemple une tension de fréquence égale à 50 Hz ou 60 Hz. Dans l'exemple de la figure 2, le connecteur 23 comprend quatre contacts. Trois contacts principaux 32 présentent chacun une extrémité libre destinée à être branchée au contact de type complémentaire du connecteur du moyen de charge 25. Le quatrième contact 34 du connecteur 23 est relié à la carrosserie 39 du véhicule 1 et destiné à être branché à la terre du réseau électrique 24. Comme on peut le voir, chaque contact principal 32 peut avoir une autre extrémité reliée à une phase électrique 6. Dans l'exemple de la figure 2, cette extrémité est reliée à un point milieu 35 d'une phase électrique 6, c'est-à-dire que la liaison avec le contact 32 sépare la phase électrique 6 en un nombre exactement égal de spires lorsque la phase est formée par une seule bobine. Dans une variante, chaque phase peut comprendre deux bobines identiques montées en série et la liaison avec le contact 32 peut être ménagée entre ces deux bobines. Chacune des phases 6 est ainsi partagée en deux demi-phases parcourues par des courants opposés d'une demi-phase à l'autre lorsque du courant va du réseau électrique 24 vers l'unité de stockage d'énergie électrique 30 via le système de commutation 5 et les phases 6. Le circuit 1 comprend encore dans l'exemple considéré un convertisseur de tension continu/continu 41. Le condensateur 2 est interposé entre le système de commutation 5 et le convertisseur de tension continu/continu 41 dont il forme une entrée. L'unité de stockage d'énergie électrique 30 est montée en sortie du convertisseur 41. Le convertisseur 41 est dans l'exemple représenté un hacheur série délivrant à l'unité de stockage d'énergie électrique 30 une tension de sortie obtenue par dévoltage de la tension d'entrée aux bornes de chaque bras 8. De façon connue, ce hacheur série 41 comprend deux cellules de commutation 44, identiques ou non aux cellules de commutation 10 du système de commutation 5 et séparées par un point médian 45. Les cellules 44 peuvent être pilotées par l'unité de commande 13. Chacune de ces cellules 44 est dans l'exemple considéré réversible, comprenant en antiparallèle un interrupteur commandable et une diode. Une inductance 47 est interposée entre ce point médian 45 et l'unité de stockage d'énergie électrique 30. L'unité de commande 13 peut être configurée pour commander les interrupteurs des cellules de commutation 10 et 44 ci-dessus en ouverture et en fermeture de manière à ce que : l'unité de stockage d'énergie électrique 30 soit chargée par le réseau électrique 24 auquel est branché le connecteur 23 selon un mode de fonctionnement, et l'unité de stockage d'énergie électrique 30 alimente les phases électriques 6 de l'enroulement électrique de stator 4 de manière à générer un couple moteur entraînant le véhicule 20 selon un autre mode de fonctionnement. En particulier, le connecteur 23 et la commande des cellules de commutations 10 et/ou 44 peuvent être tels qu'exposé dans la demande déposée en France le 21 décembre 2011 sous le numéro 11 62140 par la Déposante, pour permettre la charge de l'unité de stockage d'énergie électrique 30 depuis tout type de réseau électrique 24. On va maintenant décrire en référence à la figure 3 un exemple de mise en oeuvre du procédé pour déterminer si l'organe 17 de mesure de tension est opérationnel. L'organe 16 de mesure de courant a par exemple préalablement été étalonné, de sorte que 20 sa marge d'erreur est connue comme étant inférieure à 10%, notamment inférieure à 5%. Lors d'une étape 100, on commande les cellules de commutation 10 de manière à ce que l'enroulement électrique de stator soit parcouru par le courant homopolaire imo comme signal électrique d'excitation, ce courant imo étant défini comme suit : imo =('+'+iw )/ 3 25 L'intérêt d'utiliser le courant homopolaire est qu'il ne crée pas (ou seulement peu) de couple global dans l'entrefer de la machine tournant à la vitesse de synchronisme et susceptible de mettre le rotor en rotation. Lors de l'étape 110, on lit la valeur de tension et de courant fournie pour chaque phase électrique 6 par l'organe 17 de mesure de tension et par l'organe 16 de mesure de courant 30 Lors de l'étape 120, on détermine si une relation est établie entre les valeurs de courant mesurées dans l'enroulement électrique de stator et si cette même relation est établie entre les valeurs de tension mesurées dans l'enroulement électrique de stator. Il s'agit par exemple d'une relation d'égalité. Lors de l'étape 130, on compare les résultats obtenus lors de l'étape précédente. Selon que ces résultats correspondent ou non, on en déduit que l'organe 17 de mesure de tension est suffisamment précis. Lorsque l'on arrive à la conclusion que l'organe 17 de mesure de tension n'est pas suffisamment précis, on peut l'étalonner ou le remplacer lors d'une étape 140. Dans un autre exemple, on détermine simultanément le caractère opérationnel de plusieurs organes de mesure. Par exemple, seul l'organe 16 de mesure de courant a été préalablement étalonné et l'on détermine si les organes 17 de mesure de tension et 18 de mesure de température sont suffisamment précis. Lors de l'étape 120, on détermine si une même relation est vérifiée entre les valeurs de courant mesurées dans l'enroulement électrique de stator d'une part, entre les valeurs de tension mesurées dans l'enroulement électrique de stator d'autre part et entre les valeurs de température mesurées dans l'enroulement électrique de stator d'autre part. Ces résultats sont comparés lors de l'étape 130 pour déterminer si les organes 17 et 18 sont suffisamment précis. Dans une autre variante, aucun organe de mesure n'a été préalablement étalonné mais si l'étape 130 permet d'établir que ces organes de mesure fournissent des mesures cohérentes, on décide qu'ils sont suffisamment précis. L'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. L'expression « comportant un » doit être comprise comme signifiant « comportant au moins un », sauf lorsque le contraire est spécifié.25 REVENDICATIONS1. Procédé de la détermination du caractère opérationnel d'au moins un organe de mesure (16, 17, 18), mis en oeuvre dans un circuit (1) comprenant plusieurs composants électroniques sensiblement identiques (6), le circuit (1) étant configuré de manière à ce que chaque composant électronique (6) soit parcouru par un signal électrique propre, procédé dans lequel : on applique à chaque composant électronique (6) un signal électrique d'excitation de même valeur de tension ou de courant, on lit pour chaque composant électronique (6) la valeur d'une première grandeur liée à l'application du signal électrique d'excitation audit composant (6) et mesurée par un premier organe de mesure (16, 17, 18) et la valeur d'une deuxième grandeur liée à l'application du signal électrique d'excitation audit composant (6) et mesurée par un deuxième organe de mesure (16, 17, 18), et on compare si les valeurs mesurées par le deuxième organe de mesure (16, 17, 18) présentent entre elles la même relation que celle présentées entre elles par les valeurs mesurées par le premier organe de mesure (16, 17, 18) pour déterminer si l'un au moins du premier et du deuxième organe de mesure est opérationnel. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les valeurs mesurées par le premier organe de mesure sont égales entre elles et dans lequel on détermine si l'un au moins du premier et du deuxième organe de mesure est opérationnel en déterminant si les valeurs mesurées par le deuxième organe de mesure sont égales entre elles. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le premier organe de mesure a été préalablement étalonné et dans lequel le procédé permet de déterminer si le deuxième organe de mesure est opérationnel. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel aucun du premier et du deuxième organe de mesure n'a été préalablement étalonné et dans lequel on détermine simultanément si le premier et le deuxième organe de mesure sont opérationnels. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier et le deuxième organe de mesure sont choisis parmi un organe de mesure de courant, un organe de mesure de tension et un organe de mesure de température. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque composant électronique présente une puissance nominale comprise entre 10 mW et 1 MW. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel chaque composant électronique est une phase électrique d'un circuit électrique. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le circuit électrique est un enroulement électrique de stator d'une machine électrique tournante. 9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel chaque composant électronique forme un ou plusieurs bras d'un convertisseur statique, 10 notamment d'un convertisseur de tension.