Brevet FR3084749A1 — publié le 20200207

Description Titre de l'invention : Installation et procédé de mesure Domaine de l'invention [0001] L'invention se rapporte à une installation de mesure de l'intensité d'un courant dans un réseau embarqué ainsi qu'un procédé de mesure de l'intensité, avec une telle installation de mesure. L'installation de mesure est appelée ci-après « installation de mesure de courant ». Etat de la technique [0002] Le réseau embarqué (ou réseau de bord) utilisé dans le domaine automobile désigne de façon globale tous les composants électriques d'un véhicule. Cela englobe ainsi à la fois les utilisateurs / consommateurs électriques et aussi les sources d'alimentation telles que les batteries. On distingue entre eux le réseau embarqué d'énergie et le réseau embarqué de communication et en particulier le réseau embarqué d'énergie qui assure l'alimentation en énergie des composants du véhicule. En général, il est prévu un microcontrôlcur pour commander le réseau embarqué ; en plus des fonctions dc commande, cc microcontrôlcur assure également des fonctions dc surveillance. [0003] Dans un véhicule automobile, il faut veiller à disposer de l'énergie électrique pour que le véhicule puisse être démarré à tout moment et qu'en fonctionnement il fournisse suffisamment dc courant. Mais également à l'arrêt, les utilisateurs électriques doivent pouvoir continuer de fonctionner pendant un certain temps sans que cela n'empêche le démarrage ultérieur. [0004] Du fait dc l'électrification croissante des éléments et modules ainsi que du déve- loppement de nouvelles fonctions dc conduite telles que, par exemple, la conduite automatique, très automatique, voire autonome, cela augmente les conditions de fiabilité imposées à l'alimentation électrique du véhicule. Il faut, notamment tenir compte du nombre de systèmes électriques de puissance en croissance continue. Si un tel système est défaillant, il peut arriver que la tension du réseau dc bord sorte de la plage dc fonctionnement normal, cc qui peut produire la défaillance de composants et ainsi réduire la sécurité des occupants du véhicule. [0005] Pour les véhicules qui permettent une conduite partiellement automatisée ou to- talement automatisée, les exigences concernant l'alimentation électrique sont particulières pour les composants relevant de la sécurité, comme, par exemple, la direction, le freinage et autre. Mais, comme d'autres composants non liés à la sécurité, utilisent la même alimentation, il faut du point de vue de la technique de sécurité, séparer les deux zones, ou surveiller les différents ensembles ou modules. La mesure de l'intensité du courant prend une importance particulière. La mesure de l'intensité du courant doit 2 garantir que les différents composants ne sont pas exposés à des courants trop forts du réseau de bord qui mettraient ainsi en danger l'alimentation des systèmes relevant de la sécurité. Pour cela, il faut s'assurer de la fiabilité des mesures de courant. [0006] Une solution connue prévoit d'utiliser deux installations de mesure de courant, indé- pendantes. Pour garantir qu'il n'y a pas de défaut systématique, on peut utiliser en outre des moyens redondants, différents. Mais l'inconvénient de cette solution réside dans son coût élevé. En effet, des moyens redondants diversifiés augmentent les coûts de développement. [0007] Exposé et avantages de l'invention [0008] Pour remédier à ces inconvénients, l'invention a pour objet une installation de mesure de l'intensité d'un courant dans un réseau embarqué dont le comportement de transfert est modifié au cours de la mesure par une première modulation, c'est-à-dire qu'il est manipulé ou modulé. [0009] En d'autres termes, l'invention a pour objet une installation de mesure de l'intensité du courant dont on modifie le comportement de transfert par différents moyens pendant la mesure ; on manipule ou on module le comportement de transfert. L'installation de mesure modifie ainsi sa caractéristique pendant la mesure et permet de le prouver. [0010] La variation ou la modulation est faite par un commutateur électrique dans le chemin de mesure. La modulation du comportement de transfert peut se faire, par exemple, à haute fréquence, mais également dans la plage de transfert de l'installation de mesure. Cela permet une seconde modulation qui s'oppose à la première modulation dont elle est fonctionnellement différente, c'est-à-dire qu'elle est en relation fonctionnelle dans le temps de celle-ci. [0011] Les deux modulations peuvent s'éliminer à au moins un point de fonctionnement. [0012] L'installation de mesure permet, en plus d'utiliser plusieurs canaux de mesure. [0013] L'installation de mesure comporte un élément de mesure, par exemple, une résistance de mesure ou un shunt ou un chemin à semi-conducteur. De plus, la ou les chaîne(s) de mesure peuvent être dans un composant intégré, par exemple, dans un circuit de commutation intégré selon l'invention (circuit ASIC). De plus, l'effet de la modulation sur le système est exploité de manière statistique, ce qui permet de vérifier la fonctionnalité de la chaîne de mesure. [0014] Il faut veiller à ce que la solution proposée n'utilise qu'un unique chemin de mesure par signal de mesure pour éviter les coûts. La solution proposée utilise dans sa réalisation, un autocontrôle continu de l'installation de mesure pour atteindre un niveau de sécurité élevé. [0015] L'invention à également pour objet un procédé de mesure de l'intensité d'un courant dans un réseau embarqué à l'aide d'une installation de mesure dont le comportement 3 de transfert est modifié pendant la mesure par une première modulation, c'est-à-dire une manipulation ou une modulation. [0016] Le procédé tel que présenté sert à mesurer un courant dans un réseau de bord, de façon caractéristique, le réseau de bord d'un véhicule automobile. Ce procédé est appliqué à l'aide d'une installation de mesure, notamment d'une installation de mesure du type décrit ici. Pendant la mesure, on manipule ou on module le procédé pour changer son comportement de transfert. Présentation des dessins [0017] La présente invention sera décrite ci-après, de manière plus détaillée à l'aide de modes de réalisation représentés schématiquement dans les dessins clans lesquels les mêmes éléments portent les mêmes références dans les différentes figures. [0018] Ainsi : [0019] [fig.1] schéma par blocs d'un mode de réalisation de l'installation de mesure décrite, [0020] W8.21 graphe comme exemple d'exploitation d'un signal de mesure dans un signal de bruit. [0021] Description du mode de réalisation de l'invention [0022] La figure 1 montre un mode de réalisation d'une installation de mesure de l'intensité d'un courant. Cette installation porte globalement la référence 10 ; elle est modulée en différents points pour permettre de vérifier le fonctionnement correct. [0023] La représentation montre une réalisation possible de l'installation de mesure d'intensité de courant. De la droite à la gauche on commence par la plage d'alimentation à protéger qui est ici représentée par une batterie 12. Ensuite, d y a les deux éléments consommateurs 14 et le capteur de mesure de courant 16 réalisé ici comme commutateur de puissance. Les autres éléments (OPI) 20 et (0P2) 22 servent de miroir de courant (OPI) et de tampon (0P2). [0024] Tout à gauche, on a un élément (0P3) 30 qui est une source de courant et un élément (0P2) 32 qui est une source de tension. Fonctionnellement, le bloc 40 est responsable de l'alimentation de l'installation de mesure 10 ; le bloc intermédiaire 50 est en liaison avec l'élément de mesure ou capteur de mesure d'intensité 16 ; dans le cas présent, le commutateur de puissance constitue l'installation de mesure proprement dite. [0025] Les éléments OP1, DP2, OP3, OP4 sont des amplificateurs opérationnels. [0026] En commençant du côté gauche de la figure 1, l'élément (0P3) 30 constitue la source de courant qui applique un courant constant à la branche comprenant la résistance (RD 33, le transistor (Tl) 35, la résistance (R3) 37, et le transistor (T2) 39. Le niveau du courant se détermine à partir de la tension de référence à l'entrée positive de l'élément (0P3) 30 et de l'importance de résistance (R1) 33. [0027] L'entrée positive de l'élément (0P2) 32 reçoit une tension qui est ici la tension d'alimentation. Cela garantit qu'il y a la même tension à la base de la résistance (R3) 37. Ainsi, le courant à travers la résistance (R3) 37 est le même que celui que l'on a constaté dans l'élément (0P3) 30 et ainsi on connaît également la tension au point haut de la résistance (R3) 37. [0028] Dans le chemin de mesure (Bloc 50) on utilise la tension qui a été détectée dans le chemin d'alimentation (Bloc 40), pour générer ainsi le signal de mesure. La base de la résistance (R8) 41 est au même potentiel que la base du capteur de courant 16. Lorsqu'aucun courant passe par le capteur 16, on a U DS=0. Ainsi, l'élément (OH) 20 est à la tension d'alimentation. [0029] Globalement, on a le courant à mesurer comme suit : [0030] F1) I mess= (1 load*RdsOn+Vref*R3/R1)/R8 [0031] Ou comme autre tension, plus intéressante pour le traitement [0032] F2) Umess=(I Ioad*RdsOn+Vref*R3/R1)/*R9/R8 [0033] Du point de vue de la technique des circuits, il existe un grand nombre de possibilités pour influencer cette mesure, par exemple, à la figure 1 on a représenté les interrupteurs (Testi) 70, (Test2) 72 et (Test3) 74. [0034] Il est proposé, par exemple, une variation qui de façon idéale ne produit au point de mesure choisi, aucune modification de la valeur de sortie, par exemple l'interrupteur (52) 72. Si, dans ce cas, on mesure au point zéro de l'intensité (1 load=0), le résultat dépend exclusivement du niveau de la tension de référence Vref ainsi que du rapport des résistances R3*R9/(Ri*R8). [0035] Cela signifie qu'à ce point de fonctionnement on peut avoir une augmentation de la tension Vref, par exemple, en ouvrant l'interrupteur (S2) 72 que l'on compense avec une réduction de la résistance (R9) 57 et le chemin de l'interrupteur (S3) 74 que l'on ferme. Comme toute mesure simple pourrait conduire à une falsification du résultat de mesure conserver le résultat tout en utilisant les deux moyens appliqués de force à la fonction correcte de l'ensemble de l'installation de mesure en est la conséquence. [0036] Comme le procédé doit pouvoir se faire avec des mesures actives qui sont corrigées par le calcul pour les effets correspondants on ne s'attend toutefois pas à ce que pendant la manipulation, le courant de charge reste toujours constant ou reste nul. Ainsi, avec une seule mesure simple on ne peut confirmer l'exactitude de l'information ci-dessus. [0037] Dans l'exemple présenté on utilise ainsi une installation de mesure de courant dont l'élément de mesure est un Shunt ou résistance de mesure ou chemin semi-conducteur dans un commutateur de puissance. De telles installations de mesure sont habituelles et elles dépendent de l'application en étant économiques. L'intégration de l'élément de mesure se fait pour des raisons fonctionnelles dans le chemin côté haut, ce qui rend l'installation de mesure plus coûteuse. [0038] La figure 2 montre un graphique 100 d'un signal de modulation 102, le bruit cor- respondant à savoir la modification du courant d'entrée pendant la modulation, le signal de sortie combiné, par exemple Umcss 104, et le signal de sortie 106 obtenu par exploitation statistique, c'est-à-dire le signal de sortie 104 recombiné n fois, en synchronisme avec l'exploitation 106 obtenue pour le signal d'entrée. Le signal se détecte dans ce contexte exactement par rapport au signal d'entrée 102, c'est-à-dire discret dans le temps et dans sa valeur, ici avec un déphasage de 180n. [0039] L'invention propose, pour cette raison, toujours l'exploitation de l'effet des modi- fications proposées ici dans la chaîne de mesures avec les procédés statistiques dans la chaîne de mesure. 6