FR2816404A1 - METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE TEMPERATURE OF A CONDUCTIVE ELEMENT - Google Patents
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Abstract
Procédé de détermination de la température d'un élément conducteur pourvu de deux bornes entre lesquelles un courant électrique peut circuler, dans lequel on mesure la tension U et le courant I à la source d'énergie électrique, on calcule la résistance électrique Re dudit élément, et on calcule la température theta dudit élément avec theta = f-1 (Re ), la fonction f donnant la résistance Re en relation avec la température theta.Method for determining the temperature of a conductive element provided with two terminals between which an electric current can flow, in which the voltage U and the current I are measured at the source of electric energy, the electric resistance Re of said element is calculated , and the temperature theta of said element is calculated with theta = f-1 (Re ), the function f giving the resistance Re in relation to the temperature theta.
Description
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Procédé et dispositif de détermination de la température d'un
élément conducteur.
conductive element.
La présente invention relève du domaine de la mesure de la température. The present invention relates to the field of temperature measurement.
Sur un véhicule, les techniques de dépollution actuelles mettent en oeuvre des éléments de chauffage que l'on souhaite maintenir dans une plage de température prédéterminée pour un fonctionnement optimal du système. On a vehicle, current depollution techniques use heating elements which it is desired to maintain within a predetermined temperature range for optimal operation of the system.
A titre d'exemple, les catalyseurs de dépollution des gaz d'échappement d'un moteur à combustion thermique fonctionnent de façon satisfaisante à des températures élevées qui ne doivent toutefois pas dépasser un plafond déterminé afin d'éviter une destruction de certains éléments du catalyseur. By way of example, the exhaust gas depollution catalysts of a combustion engine operate satisfactorily at high temperatures which must not, however, exceed a determined ceiling in order to avoid destruction of certain elements of the catalyst. .
Il est donc nécessaire d'acquérir une information de température, acquisition qui est généralement réalisée par l'intermédiaire de capteurs de température. It is therefore necessary to acquire temperature information, an acquisition which is generally carried out by means of temperature sensors.
L'invention propose une mesure de température par des moyens économiques, fiables et de faible masse. The invention proposes a temperature measurement by economical, reliable and low mass means.
Le procédé de détermination de la température, selon un aspect de l'invention, est destiné à un élément conducteur pourvu de deux bornes entre lesquelles un courant électrique peut circuler, procédé dans lequel on mesure la tension U et le courant 1 à la source d'énergie électrique, on calcule la résistance électrique Re dudit élément, et on calcule la température 0 dudit élément avec 0 = 'l (Re), la fonction f donnant la résistance Re en relation avec la température 0. The method for determining the temperature, according to one aspect of the invention, is intended for a conductive element provided with two terminals between which an electric current can flow, method in which the voltage U and the current 1 are measured at the source d electrical energy, the electrical resistance Re of said element is calculated, and the temperature 0 of said element is calculated with 0 = 'l (Re), the function f giving the resistance Re in relation to the temperature 0.
De préférence, on calcule la résistance Re selon Re = U/I-R,, avec RI la résistance des lignes électriques entre la source et ledit élément Preferably, the resistance Re is calculated according to Re = U / I-R ,, with RI the resistance of the electric lines between the source and said element
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conducteur. driver.
Dans un mode de réalisation de l'invention, on alimente ledit élément conducteur par ladite source pour chauffer ledit élément conducteur. In one embodiment of the invention, said conductive element is supplied by said source to heat said conductive element.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, on alimente ledit élément conducteur par ladite source pour déterminer la température et par une autre source pour chauffer ledit élément conducteur. In another embodiment of the invention, said conductive element is supplied by said source to determine the temperature and by another source for heating said conductive element.
Dans un mode de réalisation de l'invention, ladite autre source est à impulsions. In one embodiment of the invention, said other source is pulsed.
Dans un mode de réalisation de l'invention, les deux sources sont actives alternativement. In one embodiment of the invention, the two sources are active alternately.
De préférence, des lignes électriques entre la source et ledit élément conducteur restent à température sensiblement constante. Preferably, power lines between the source and said conductive element remain at substantially constant temperature.
Le dispositif, selon un aspect de l'invention, est destiné à la détermination de la température d'un élément conducteur pourvu de deux bornes entre lesquelles un courant électrique peut circuler. Le dispositif comprend un moyen de mesure de la tension U et du courant I à la source d'énergie électrique, un moyen de calcul de la résistance électrique Re dudit élément, et un moyen de calcul de la température Q dudit élément avec 0 = f l (Re), la fonction f donnant la résistance Re en relation avec la température 0. The device, according to one aspect of the invention, is intended for determining the temperature of a conductive element provided with two terminals between which an electric current can flow. The device comprises a means for measuring the voltage U and the current I at the source of electrical energy, a means for calculating the electrical resistance Re of said element, and a means for calculating the temperature Q of said element with 0 = fl (Re), the function f giving the resistance Re in relation to the temperature 0.
Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend une seule source apte à alimenter ledit élément conducteur en le chauffant. In one embodiment of the invention, the device comprises a single source capable of supplying said conductive element by heating it.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif comprend une autre source pour chauffer ledit élément conducteur, ladite source étant destinée à la détermination de la température. In another embodiment of the invention, the device comprises another source for heating said conductive element, said source being intended for determining the temperature.
Ainsi, on utilise la variation de la résistance de l'élément chauffant pour mesurer sa température propre. On peut se passer de sonde de température, d'élément de connexion de la sonde de température, d'élément de montage mécanique de ladite sonde, d'où une réduction de masse, de coût d'achat et de montage, du risque de défaillance et une augmentation de la précision de mesure. De plus, la mesure de la résistance de l'élément chauffant permet de prendre en compte des apports calorifiques externes à l'élément chauffant, par exemple provenant Thus, the variation of the resistance of the heating element is used to measure its own temperature. We can do without temperature probe, connection element of the temperature probe, mechanical mounting element of said probe, where a reduction in mass, cost of purchase and assembly, the risk of failure and increased measurement accuracy. In addition, the measurement of the resistance of the heating element makes it possible to take into account heat inputs external to the heating element, for example coming from
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d'éléments voisins tels qu'un moteur thermique. neighboring elements such as a heat engine.
La présente invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un synoptique d'un système selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est un synoptique selon un second mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 3 est un organigramme des étapes de procédé utilisant le second mode de réalisation de l'invention. The present invention will be better understood and other advantages will appear on reading the detailed description of some embodiments taken by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which: - Figure 1 is a block diagram 'a system according to a first embodiment of the invention;
- Figure 2 is a block diagram according to a second embodiment of the invention; and - Figure 3 is a flow diagram of the process steps using the second embodiment of the invention.
Comme on peut le voir sur la figure 1, le système comprend une source de commande 1 reliée à un élément chauffant 2 dont on souhaite mesurer la température, par l'intermédiaire de lignes électriques 3 et 4 présentant chacune une résistance connue notée respectivement R3 et R4. A la sortie de la source de commande 1, sur la ligne 3, est prévu un capteur de courant 5. Un capteur de tension 6 est prévu à la sortie de la source de commande 1 entre les lignes 3 et 4. As can be seen in FIG. 1, the system comprises a control source 1 connected to a heating element 2 whose temperature it is desired to measure, by means of electrical lines 3 and 4 each having a known resistance denoted respectively R3 and R4. At the output of the control source 1, on line 3, a current sensor 5 is provided. A voltage sensor 6 is provided at the output of the control source 1 between lines 3 and 4.
Le système comprend en outre un élément de contrôle 7 relié aux capteurs 5 et 6 pour recevoir une information relative au courant 1 circulant dans la ligne 3, et une information relative à la tension U entre les lignes 3 et 4. La sortie de l'élément de contrôle 7 est reliée à la source de commande 1 qui peut également avoir d'autres entrées reliées à des interfaces avec d'autres éléments, par exemple avec un superviseur d'un moteur thermique. L'élément de contrôle 7 à partir de la tension U et du courant 1 mesuré et des valeurs des résistances R3 et R4 qui y sont stockées, effectue un calcul de la résistance électrique Redue l'élément chauffant 2. The system further comprises a control element 7 connected to the sensors 5 and 6 to receive information relating to the current 1 flowing in line 3, and information relating to the voltage U between lines 3 and 4. The output of the control element 7 is connected to the control source 1 which may also have other inputs connected to interfaces with other elements, for example with a supervisor of a heat engine. The control element 7 on the basis of the voltage U and of the current 1 measured and of the values of the resistances R3 and R4 which are stored there, performs a calculation of the electrical resistance Reduces the heating element 2.
On calcule tout d'abord la résistance de l'élément chauffant par :
Re =1 U/1-R3-R4. Par ailleurs, la loi f de variation de la résistance Re de l'élément chauffant 2 en fonction de la température 9 est connue de par la construction de l'élément chauffant 2 et peut donc être stockée dans une mémoire de l'élément de contrôle 7, par exemple sous forme d'une table.
Connaissant la résistance R, on peut donc en déduire la température 6 en inversant ladite loi f avec : 9 = f'1 (Re). The resistance of the heating element is first calculated by:
Re = 1 U / 1-R3-R4. Furthermore, the law f of variation of the resistance Re of the heating element 2 as a function of the temperature 9 is known from the construction of the heating element 2 and can therefore be stored in a memory of the control element 7, for example in the form of a table.
Knowing the resistance R, we can therefore deduce the temperature 6 by reversing said law f with: 9 = f'1 (Re).
Il est également possible de stocker dans une mémoire une table It is also possible to store in a memory a table
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donnant la température en fonction du rapport tension/courant, sachant que les valeurs des résistances R3 et R4 sont constantes. On notera ici qu'on considère que les lignes 3 et 4 ne subissent pas d'élévation de température susceptible de modifier leur résistance électrique. On considérera donc que R3 et R4 sont constantes et on pourra noter RI = R3 + R4. Dans ce cas, on a : 0 = f' (U/I-R. giving the temperature as a function of the voltage / current ratio, knowing that the values of the resistors R3 and R4 are constant. Note here that we consider that lines 3 and 4 do not undergo a temperature rise capable of modifying their electrical resistance. We will therefore consider that R3 and R4 are constant and we can denote RI = R3 + R4. In this case, we have: 0 = f '(U / I-R.
Sur la figure 2, est illustré un mode de réalisation légèrement différent du précédent, dans lequel est prévu un commutateur de mesure 8 disposé en sortie de la source de commande 1, une source de mesure 9 reliée au commutateur de mesure 8, et un élément de contrôle 10 relié, d'une part au commutateur de mesure 8 et, d'autre part à la source de commande 1. In FIG. 2, an embodiment slightly different from the previous one is illustrated, in which a measurement switch 8 provided at the output of the control source 1 is provided, a measurement source 9 connected to the measurement switch 8, and an element control 10 connected, on the one hand to the measurement switch 8 and, on the other hand to the control source 1.
L'élément de contrôle 10 reçoit du commutateur de mesure 8 la valeur de la résistance apparente Ra vue en sortie du commutateur de mesure 5 et égale à la somme R3 + Re + R4. L'élément de contrôle 10 possède une sortie de commande reliée au commutateur de mesure 8 et également une sortie de commande reliée à la source de commande 1. The control element 10 receives from the measurement switch 8 the value of the apparent resistance Ra seen at the output of the measurement switch 5 and equal to the sum R3 + Re + R4. The control element 10 has a control output connected to the measurement switch 8 and also a control output connected to the control source 1.
Le système illustré sur la figure 2 permet de réaliser une mesure dite"décalée". Le commutateur de mesure 8 permet d'effectuer alternativement le pilotage de l'élément chauffant 2 par la source de commande 1 et par la source de mesure 9. Lors d'une phase de mesure, la résistance apparente Ra est mesurée grâce à la source de mesure 9. Pendant la phase de commande, le pilotage de l'élément chauffant 2 est réalisé grâce à la source de commande 1. Le calcul de la température 6 est similaire à celui exposé en référence à la figure 1. The system illustrated in FIG. 2 makes it possible to carry out a so-called "offset" measurement. The measurement switch 8 makes it possible to alternately control the heating element 2 by the control source 1 and by the measurement source 9. During a measurement phase, the apparent resistance Ra is measured using the source measurement 9. During the control phase, the heating element 2 is controlled by the control source 1. The calculation of the temperature 6 is similar to that described with reference to FIG. 1.
Le commutateur de mesure 8 peut se présenter sous la forme d'un module ou au contraire être intégré à la source de commande 1 dans le cas où le pilotage de l'élément chauffant 2 est réalisé par commande pulsée. The measurement switch 8 may be in the form of a module or, on the contrary, be integrated into the control source 1 in the case where the control of the heating element 2 is carried out by pulsed control.
Grâce à l'invention, on obtient une information de température d'un élément résistif ou plus généralement d'un ensemble pourvu d'un tel élément résistif et ce sans prévoir de capteur ou de sonde de température spécifique. On met à profit les caractéristiques intrinsèques de l'élément résistif, à savoir l'évolution de sa résistance électrique en fonction de sa température pour en calculer ladite température. Thanks to the invention, information on the temperature of a resistive element or more generally of an assembly provided with such a resistive element is obtained without providing a specific temperature sensor or probe. The intrinsic characteristics of the resistive element, namely the evolution of its electrical resistance as a function of its temperature, are used to calculate said temperature.
Au cas où une mesure très précise de température est In case a very precise temperature measurement is
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souhaitable, on pourrait envisager de tenir compte de la variation de température OR des lignes 3 et 4 et donc de la variation des résistances R3 et R4 qui en découle. On pourrait avantageusement utiliser à cette fin un capteur de température ambiante ou plus généralement un autre capteur de température déjà prévu par ailleurs, par exemple au sein du véhicule dans lequel le système est embarqué. Une table de l'élément de contrôle 10 pourrait stocker les valeurs de la résistance R1 en fonction de la température OR'
Un exemple de procédé de mesure est illustré sur la figure 3. desirable, one could consider taking into account the variation in temperature OR of lines 3 and 4 and therefore the variation in resistances R3 and R4 which results therefrom. One could advantageously use for this purpose an ambient temperature sensor or more generally another temperature sensor already provided elsewhere, for example in the vehicle in which the system is on board. A table of the control element 10 could store the values of the resistance R1 as a function of the temperature OR '
An example of a measurement method is illustrated in Figure 3.
Dans une première étape, on applique la source de mesure 9 sur l'élément chauffant 2. Cette commande est effectuée par l'élément de contrôle 10 du commutateur de mesure 8. La source de mesure 9 est appliquée à l'élément chauffant 2 par l'intermédiaire des liaisons 3 et 4. Dans une deuxième étape, on mesure la résistance totale. On mesure la tension U et le courant I par l'élément de contrôle 10 et on en déduit la résistance totale des liaisons 3 et 4 et des éléments chauffants 2. Dans une troisième étape, on effectue le calcul de la résistance de l'élément chauffant 2 au moyen de l'élément de contrôle 10 qui compense la résistance des liaisons 3 et 4. Dans une quatrième étape, on détermine la température de l'élément chauffant au moyen de l'élément de contrôle 10 et à partir de la valeur de sa résistance. Dans une cinquième étape, l'élément de contrôle 10 calcule la correction de température à apporter par rapport à une consigne. On peut mettre en oeuvre un correcteur de type PID. In a first step, the measurement source 9 is applied to the heating element 2. This control is carried out by the control element 10 of the measurement switch 8. The measurement source 9 is applied to the heating element 2 by via links 3 and 4. In a second step, the total resistance is measured. The voltage U and the current I are measured by the control element 10 and the total resistance of the connections 3 and 4 and of the heating elements 2 is deduced therefrom. In a third step, the resistance of the element is calculated heating 2 by means of the control element 10 which compensates for the resistance of the connections 3 and 4. In a fourth step, the temperature of the heating element is determined by means of the control element 10 and from the value of its resistance. In a fifth step, the control element 10 calculates the temperature correction to be made with respect to a set point. A PID type corrector can be used.
Dans une sixième étape, l'élément de contrôle 10 pilote la source de commande 1 en fonction du résultat précédent, la source de commande 1 ayant été appliquée sur l'élément chauffant 2 au préalable lors des troisième, quatrième ou cinquième étapes. La reconnexion de la source de commande 1 à l'élément chauffant 2 étant effectuée sur ordre de l'élément de contrôle 10. A l'issue de la sixième étape, une temporisation peut être mise en oeuvre puis lors d'une septième étape, l'élément de contrôle 10 coupe la source de commande 1 pour limiter les risques de perturbation de la mesure et on peut alors commencer une nouvelle mesure en retournant à la première étape. In a sixth step, the control element 10 controls the control source 1 as a function of the preceding result, the control source 1 having been applied to the heating element 2 beforehand during the third, fourth or fifth steps. The reconnection of the control source 1 to the heating element 2 being carried out on the order of the control element 10. At the end of the sixth step, a time delay can be implemented then during a seventh step, the control element 10 cuts off the control source 1 to limit the risk of measurement disturbance and a new measurement can then be started by returning to the first step.
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- 2000-11-09 FR FR0014395A patent/FR2816404B1/en not_active Expired - Fee Related
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Effective date: 20160729 |