FR2994606A1 - Procede et dispositif de commande de puissance ou de tension d'un consommateur electrique - Google Patents

Abstract

Procédé de commande de puissance ou de tension dans un consommateur électrique à l'aide d'un étage de puissance, la commande de puissance ou de tension se faisant par une modulation de largeur d'impulsion (PWM) avec un rapport de travail réglable, et la période de la modulation de largeur d'impulsion se compose d'une plage de branchement , d'une plage de coupure et de deux plages de flancs. On détermine le profil de tension du consommateur électrique . A partir du profil de tension, on calcule la tension efficace réelle aux bornes du consommateur électrique, on compare la tension efficace réelle à une tension de consigne effective, et on modifie le rapport de travail de la modulation de largeur d'impulsion pour que la tension efficace réelle corresponde à la tension de consigne effective prédéfinie. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.

Description

Domaine de l'invention La présente invention se rapporte à un procédé de com- mande de puissance ou de tension d'un consommateur électrique à l'aide d'un étage de puissance, la commande de puissance ou de tension se faisant par une modulation de largeur d'impulsion avec un rapport de travail réglable, et la période de la modulation de largeur d'impulsion se compose d'une plage de branchement, d'une plage de coupure et de deux plages de flancs. L'invention se rapporte également à un dispositif de commande de puissance ou de tension d'un consommateur électrique à l'aide d'un étage de puissance, dans lequel on commande la puissance par modulation de largeur d'impulsion avec un rapport de travail réglable et on forme la période de la modulation de largeur d'impulsion par une plage de branchement, une plage de coupure et deux plages de flancs. Etat de la technique Pour régler la puissance, la tension efficace ou l'intensité efficace, il est connu de commander les consommateurs électriques par une modulation de largeur d'impulsion (encore appelée modulation PWM). Ce procédé consiste à commander par exemple la tension d'alimentation constante du consommateur électrique suivant un rapport de travail prédéfini (TV) en branchant et en coupant la tension. Le rapport du temps de branchement et du temps de coupure permet de régler la puissance électrique alimentant le consommateur, la tension efficace et l'intensité effective. L'opération de commutation peut être faite par un étage de puissance (encore appelé étage de sortie de puissance) commandé de manière approprié. Le rapport de travail est régulé ou commandé de façon prédéfinie.

Le réglage du rapport de travail des systèmes commandés se fait en supposant qu'il s'agit du comportement idéal des composants électroniques utilisés et qu'il en est ainsi de l'évolution chronologique de la tension alimentant le consommateur. Les écarts par rapport à ce comportement idéal, par exemple ceux liés à la pente limitée des flancs ou à la temporisation, se répercutent directement sur la puissance fournie au consommateur ou sur l'intensité efficace. Les écarts peuvent ainsi être différents du fait des tolérances des composants, du comportement en réponse des composants électroniques utilisés. La pente des flancs peut en outre être limitée du fait des règles concernant la compa- tibilité électromagnétique (encore appelé en abrégé compatibilité EMV). Les écarts par rapport au comportement idéal se répercutent particulièrement fortement dans le cas des rapports de travail réduits de la modulation de largeur d'impulsion. De petits rapports de travail peuvent par exemple résulter de ce que les consommateurs élec- triques fonctionnent avec des tensions d'alimentation différentes. C'est ainsi que le document DE 10 2010 001004 Al décrit un procédé de commande d'actionneur d'un système de réseau embarqué. Il est prévu que le ou les accumulateurs soi(en)t commandé(s) avec des signaux de mesure de commande à modulation de largeur d'impulsion différents ; la largeur de l'impulsion et la durée de la période du signal de com- mande sont réglables indépendamment l'un de l'autre et sont adaptés en fonction de la tension actuellement appliquée par le réseau embarqué. Les sondes des gaz d'échappement, par exemple les sondes lambda comme celles utilisées actuellement dans les moteurs thermiques modernes pour surveiller et réguler la composition des gaz d'échappement ont souvent un élément de chauffage électrique pour régler une température de fonctionnement prédéfinie pour la sonde des gaz d'échappement. La puissance de chauffage est réglée par modula- tion de largeur d'impulsion qui est par exemple conçue pour une ten- sion d'alimentation de 12 V. Une application possible de la sonde à gaz d'échappement à un système 24 V conduit à des rapports de travail très petits. Les écarts du comportement idéal de la modulation de largeur d'impulsion sont compensés en mode de fonctionnement régulé à partir d'une certaine température de la cellule à l'aide d'un régulateur de tem- pérature. En mode commandé, par exemple pendant qu'une grandeur de mesure de la sonde des gaz d'échappement n'est pas disponible pour le fonctionnement de la régulation, les écarts décrits peuvent différer du comportement idéal pour de forts écarts de température avec un risque augmenté d'autant de défaillances à cause d'un fonctionnement défectueux. Pour néanmoins permettre le fonctionnement en mode commandé, on utilise des étages de puissance, rapides, à tolérance étroite pour assurer la commande, ce qui se traduit par un rayonne- ment EMV de niveau inacceptable. Une autre possibilité consiste à utiliser un convertisseur continu/continu à la place de la modulation de largeur d'impulsion. Mais cette solution est trop coûteuse. D'autres inconvénients sont ceux d'un très grand encombrement ainsi que de la perte de chaleur, élevée, dégagée par le procédé. On peut également rencontrer un coût et un encombre- ment élevés pour une mise en oeuvre de moyens en circuit tout aussi élevée, lors de la mesure et du réglage d'une valeur appropriée du cou- rant. But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro- cédé permettant une commande précise et économique de la puissance d'un consommateur électrique par modulation de largeur d'impulsion, même pour de petits rapports de travail. L'invention a également pour but de développer un dispositif pour la mise en oeuvre d'un tel procédé. Exposé et avantages de l'invention A cet effet, l'invention a pour objet un procédé du type défini ci-dessus caractérisé en ce qu' on détermine le profil de tension du consommateur électrique, à partir du profil de tension, on calcule la tension efficace réelle aux bornes du consommateur électrique, on compare la tension efficace réelle à une tension de consigne ef- fective, et on modifie le rapport de travail de la modulation de largeur d'impulsion pour que la tension efficace réelle corresponde à la tension de consigne effective prédéfinie.

Le profil de tension est détecté avec une résolution pous- sée pour qu'il décrive effectivement le chronogramme de tension dans les zones des flancs des impulsions. Par le chronogramme effectif de la tension aux bornes du consommateur électrique, notamment d'un consommateur ohmique, pour une résistance de charge connue du consommateur électrique, on définit la puissance électrique effectivement fournie à ce consommateur et à partir de la valeur effective réelle obtenue ainsi par le calcul, on décrit la tension. Par la comparaison de la tension efficace, réelle avec la tension de consigne effective prédéfinie pour atteindre la puissance souhaitée on peut détecter un écart de tension lié au comportement non idéal de la modulation de largeur d'impulsion et qui est compensé par une adaptation appropriée du rapport de travail de la modulation de largeur d'impulsion.

Même si la résistance de charge ou fonctionnement du consommateur électrique à différentes températures et le coefficient de température correspondant du consommateur électrique sont des informations non connues en soi, cela se traduit également ici par la comparaison directe de la tension efficace réelle et de la tension de con- signe effective prédéfinie et par une adaptation correspondante du rap- port de travail de la modulation de largeur d'impulsion pour une commande significativement améliorée de la puissance fournie au consommateur électrique. L'adaptation du rapport de travail permet une commande de puissance précise ou commande de tension précise des consomma- teurs électriques, notamment pour de très petits rapports de travail. On peut utiliser des étages de puissance économiques qui n'ont pas à respecter des exigences particulières du point de vue des tolérances des composants. La pente autorisée et limitée des flancs, peut se compenser pour répondre aux exigences de la compatibilité EMV. Le procédé est économique et s'applique avec des moyens en circuit et en programme, réduits, et aussi avec un faible encombrement d'un circuit électronique approprié. Le procédé est indépendant du type d'étage de puissance utilisé (étage discret, intégré, côté haut, côté bas). Les fonctions supplé- mentaires, par exemple pour le diagnostic des étages de puissance utilisés, peuvent être remplacées par une simple extension de programme. Le profil de tension (chronogramme de tension) peut être défini au moins pendant une période de la modulation de largeur d'impulsion ou pendant au moins une impulsion de cette modulation de largeur d'impulsion ou pour au moins un flanc de l'impulsion de la modulation par largeur d'impulsion. En fonction de la précision requise de la commande de puissance, on pourra réduire les nécessaires moyens de mesure et de calcul. A titre d'exemple, pour certaines applications, on peut négliger le courant de repos de sorte qu'il n'y a pas de détermi- nation de profil de tension et uniquement le temps de coupure intervient dans le calcul de la tension efficace réelle. Les commandes de composant (montée lente, descente lente, retard, etc...) se répercutent notamment dans les plages des flancs des impulsions et peuvent être définies et corrigées par une mesure appropriée du chronogramme de tension dans les plages des flancs. On définit de manière simple et économique le profil de tension aux bornes du consommateur électrique en déterminant le profil de tension à partir du convertisseur analogique/numérique (A/N) à des instants de détection prédéfinis pour des valeurs de tension prédé- finies et on adapte les instants de détection du convertisseur analogique/numérique vers le profil de tension prévisible. Prédéfinir les instants de détection garantit une résolu- tion suffisamment poussée pour déterminer le profil de tension, no- tamment dans les plages nécessaires pour déterminer la tension efficace réelle. C'est pourquoi on utilise un taux de détection élevé dans les plages des flancs de l'impulsion de la modulation de largeur d'impulsion et en ce que dans la plage de coupure et la plage de branchement de la modulation de largeur d'impulsion, on utilise un taux réduit de détec- tion. A partir d'un nombre réduit de mesures dans la plage de coupure et dans la plage de commutation finale, on peut conclure habituellement sur le restant de ces plages. Cela permet de limiter le nombre de points de mesure à détecter sans limitation de la durée d'impulsion fortement réduite et permettant d'appliquer efficacement le procédé. Si l'intensité dans la plage de coupure est négligeable, le taux de détection dans cette plage peut être fixé à zéro. Selon une variante préférentielle du procédé, on déter- mine le profil de tension pendant chaque période ou pendant une sélec- tion prédéfinie de périodes de la modulation par largeur d'impulsion. Dans le cas des fréquences PWM caractéristiques et des commandes, une unique impulsion permet de connaître de nombreuses impulsions. Les variations de la commande se produisent relativement lentement si bien que l'exploitation d'un nombre réduit d'impulsions est suffisante.

La fréquence des impulsions exploitées dépend de la précision recher- chée pour la commande de puissance. Le nombre réduit de périodes à exploiter permet de réduire significativement les exigences relatives à la capacité de calcul d'une unité CPU. La détermination de la tension efficace réelle aux bornes du consommateur peut consister à élever au carré les valeurs de la ten- sion aux bornes du consommateur électrique aux instants de détection appropriés de façon que le carré des valeurs de la tension divisé par le taux de détection actuel et la durée de la période la modulation de largeur d'impulsion peut être additionné et la tension efficace réelle est la racine carrée de la somme ainsi obtenue. En variante, on utilise un taux de détection variable, on élève au carré les valeurs de tension aux bornes du consommateur électrique à chaque point de détection, on forme la somme et à partir des produits des carrés des valeurs de tension divisés par la différence de temps chaque fois entre deux instants de détection et la durée de la pé- riode de la modulation de largeur d'impulsion, on détermine la tension efficace réelle comme racine de la somme ainsi obtenue. Il est avantageux dans ces conditions de tenir compte d'un taux de détection variable par exemple sur une impulsion de la modulation de largeur d'impulsion pour déterminer les valeurs de la tension. Une correction simple du rapport de travail consiste à former un coefficient à partir du rapport entre la tension efficace réelle et la tension efficace de consigne prédéfinie et de corriger le rapport de travail de la modulation à largeur d'impulsion par ce coefficient ou à partir de l'écart entre la tension efficace réelle et la tension efficace pré- définie en formant un décalage et en corrigeant le rapport de travail de la modulation à largeur d'impulsion par le décalage considéré chaque fois séparément ou en combinaison du procédé. La correction peut se faire par itération sur plusieurs impulsions successives. Avant une première correction, on fixe le coefficient par exemple à la valeur un et le décalage à la valeur zéro. La plage autorisée du coefficient peut être limitée en fonction de l'étage de puissance utilisé. Selon une variante de développement particulièrement préférentielle de l'invention, pour déterminer une valeur de tension aux bornes du consommateur électrique, on définit une tension de référence de l'étage de puissance dans une plage de coupure et on définit la valeur de la tension à partir de la différence de la tension de référence et d'une tension de mesure définie pendant une plage de flanc ou une plage de branchement par rapport à une tension de mesure aux bornes de l'étage de puissance. Dans le cas d'un montage en série du consom- mateur électrique et de l'étage de puissance, ce dernier étant relié par un côté à la masse, la tension de référence correspond à la tension d'alimentation. La différence entre la tension de référence et la tension appliquée actuellement aux bornes de l'étage de puissance correspond à la chute de tension aux bornes du consommateur électrique aux points de mesure respectifs. Des variations de la tension d'alimentation peuvent ainsi être prises en compte pour déterminer la courbe de tension aux bornes du consommateur électrique. Dans le cas d'un étage de puissance relié d'un côté à une tension de fonctionnement, l'exploitation se fait de manière analogue. Si la tension d'alimentation dépasse la plage de mesure du convertisseur analogique/numérique utilisé, on peut déterminer la tension aux bornes de l'étage de puissance à l'aide d'un diviseur de tension pour s'adapter à la plage de mesure du convertisseur analo- gigue/ numérique. Le problème de l'invention est également résolu par un dispositif du type défini ci-dessus caractérisé en ce que - le dispositif comporte des moyens pour déterminer un profil de tension aux bornes du consommateur électrique, le dispositif exécute un programme pour calculer la tension efficace réelle aux bornes du consommateur électrique à partir du profil de tension, le dispositif comporte un comparateur pour comparer la tension efficace réelle à une tension de consigne efficace prédéfinie, et le dispositif modifie le rapport de travail de la modulation de largeur d'impulsion pour que la tension efficace réelle corresponde à la tension efficace de consigne, prédéfinie. Ainsi, le dispositif permet d'exécuter le procédé décrit ci-dessus.

Une commande de puissance ou de tension facile à appli- quer concerne un consommateur électrique comme consommateur ohmique. Le procédé et le dispositif peuvent s'appliquer avantageu- sement à la commande de puissance ou à la commande de tension d'un dispositif de chauffage électrique d'une sonde de gaz d'échappement installée dans le canal des gaz d'échappement d'un moteur thermique. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de procédé et de dispositif de com- mande de puissance ou de tension d'un consommateur électrique re- présentés dans les dessins annexés dans lesquels : la figure 1 montre un premier montage électrique de commande de puissance d'un consommateur électrique, la figure 2 montre la courbe de tension de l'étage de puissance, la figure 3 montre la courbe de tension du dispositif de chauffage, la figure 4 montre un appareil de commande avec un diviseur de tension, la figure 5 montre un second montage électrique de commande de puissance d'un consommateur électrique.

Description de modes de réalisation de l'invention La figure 1 montre un premier montage électrique de commande de puissance d'un consommateur électrique. L'exemple de réalisation se rapporte à la commande de puissance d'un dispositif de chauffage électrique 14 d'une sonde lambda installée dans le canal des gaz d'échappement d'un moteur Diesel.

Le dispositif de chauffage électrique 14 est relié à une source de tension 10 et par un appareil de commande 12 il est relié à la masse 17. Les résistances des lignes d'alimentation reliées au dispositif de chauffage électrique 14 sont regroupées dans cette figure sous la forme d'une première résistance de lignes d'alimentation 13. L'appareil de commande 12 est l'unité de commande du moteur ou unité de gestion du moteur (unité appelée en abrégé unité ECU). Les résistances des lignes d'alimentation sont regroupées en une seconde résistance de lignes d'alimentation 11. L'appareil de commande 12 est relié à la source de tension 10 par la seconde résistance de lignes d'alimentation 11 et par la masse. Entre le dispositif de chauffage électrique 14 et l'appareil de commande 12, il y a un premier branchement de mesure 15. Pour compenser les pertes dans la première résistance des lignes d'alimentation 13, en variante on peut avoir en plus un branchement de mesure non représenté entre la première résistance 13 des lignes d'alimentation et le dispositif de chauffage 14. La représentation de l'appareil de commande 12 est limi- tée aux composants essentiels pour la description de l'invention. Il est prévu un étage de sortie de puissance 16 (encore appelé étage de puis- sance) sous la forme d'un transistor à effet de champ (FET) avec une borne de drain 16.2, une borne de porte 16.1 et une borne de masse 16.3 ainsi qu'une borne de source 16.4. La borne de masse 16.3 et la borne de source 16.4 sont reliées à la masse 17 ; la borne de drain 16.2 est reliée au dispositif de chauffage électrique 14.

Pour commander la puissance électrique fournie au dis- positif de chauffage électrique 14, on applique un signal à modulation de largeur d'impulsion (signal PWM) à la borne de porte 16.1 (cette borne est également appelée borne de grille). Pendant le temps de branchement du signal PWM, le transistor à effet de champ se débloque et est traversé par un courant allant de la source de tension 10 à travers le dispositif de chauffage électrique 14 et l'étage de puissance 16 pour retourner à la masse 17. Pendant les temps de coupure, le courant est coupé. Le rapport de travail du signal PWM définit la puissance transformée par le dispositif de chauffage électrique 14. Suivant la structure représentée du premier circuit électrique, l'étage de puissance 16 est relié à la masse 17 par le côté bas. La figure 2 montre la courbe de tension de l'étage de puissance 21 qui se produit pendant une impulsion de la modulation à largeur d'impulsion entre le premier branchement de mesure 15 et la masse 17. La courbe de tension de l'étage de puissance 21 est représentée dans un système de coordonnées composé de l'axe de tension 20 et de l'axe du temps 22. La figure 3 montre la courbe de tension du dispositif de chauffage 23. La courbe de tension ou profil de tension du dispositif de chauffage 23 est représentée en regard de l'axe de tension 20 et de l'axe de temps 22 de la figure 2. La tension d'alimentation 24 fournie par la source de tension 10 est représentée par un trait en pointillés. La courbe du dispositif de chauffage 23 représente la tension aux bornes du dispositif de chauffage 14. Elle correspond à la différence de la ten- sion d'alimentation 24 et de la courbe de tension de l'étage de puissance 21 telle que représentée à la figure 2. Comme les composants commandés n'ont pas un com- portement idéal, par exemple à cause de la pente limitée des flancs ou à cause des temps de retard, la courbe de tension du dispositif de chauf- fage 23 diffère d'une évolution idéale de la tension avec des impulsions rectangulaires. La dispersion des caractéristiques des composants fait que cet écart sera différent d'un étage de puissance 16 à l'autre. La pente des flancs est en outre limitée par les exigences relatives à la compatibilité électromagnétique (compatibilité EMV). Du fait de la résis- tance interne de l'étage de puissance 16, à l'état branché, on ne dispose pas de toute la tension d'alimentation 24 aux bornes du dispositif de chauffage électrique 14. Les écarts par rapport à cette courbe idéale de la tension se traduisent directement par un écart entre la puissance électrique transformée par le dispositif de chauffage électrique 14 et la valeur de consigne prédéfinie. Cela se répercute particulièrement fortement sur des petits rapports de travail de la modulation à largeur d'impulsion. Pour l'exemple de réalisation représenté, la sonde lambda fonctionne avec la tension de bord pour des tensions d'alimentation 24 de système de tension nominale de 12 V ou de 24 V. Dans le cas d'un fonctionnement avec 24 V, le rapport de travail sera égal à 1/4 de la valeur par comparaison avec le fonctionnement alimenté par une tension de 12 V. En particulier, dans la zone dite de chauffage de protection de la sonde lambda pour des puissances réglées, commandées à un niveau très faible, on aura ainsi des rapports de temps de détection très petits dans une plage caractéristique inférieure à 1 %. Les flancs de commutation du signal de chauffage ont ici une influence particulièrement grande sur la puissance transformée effectivement par le dispositif de chauffage électrique 14. La pente des flancs de commutation est limitée par les composants utilisés mais aussi par le rayonnement électromagnétique augmenté pour une tension de 24 V. L'écart entre la puissance de chauffage transformée effectivement par rapport à la consigne se traduit par un risque élevé de défaillance de champ lié à un fonction- nement défectueux. Selon l'invention, on détermine la courbe de tension effective par l'utilisateur électrique qui, dans le présent exemple de réalisation, est définie par un dispositif de chauffage 14 avec une courbe de tension prédéfinie pour la comparaison et pour compenser l'écart du rapport de travail de la modulation à largeur d'impulsion correspondant à l'adaptation. Par comparaison, à partir de la courbe de tension effective du dispositif de chauffage 23, on détermine une tension efficace que l'on compare à une tension de consigne efficace prédéfinie. Suivant le montage ou circuit représenté à la figure 1, dans l'exemple de réalisation, on détermine la courbe de tension effec- tive 23 du dispositif de chauffage à partir de la différence entre la tension d'alimentation 24 et la courbe de tension de l'étage de puissance 21 mesurée sur la première borne de mesure 15 sur l'étage de puissance 16. Dans la suite, on décrira le déroulement possible et une va- riante de déroulement pour l'exploitation. 1 Détermination de la tension de mesure U mes i dans l'étage de puissance 16 pour un transistor FET bloqué et sur un nombre prédéfini de points de mesure. 2. Calcul de la valeur moyenne des valeurs de mesure U mes i, déterminée comme tension de référence U ref. La tension de référence U ref correspond à la tension d'alimentation 24. 3. Mesure de la courbe de tension de l'étage de puissance 21 à des instants de détection prédéfinis U mes i. Ensuite, pour chaque point de détection : * Calcul de la chute de tension U chauff i aux bornes du dispositif de chauffage 14 comme différence entre la tension de référence et la tension respective U mes : (U chauff i = U ref - U mes i) * Elévation du carré de U chauff i. 4. On forme la somme des carrés de U chauff i aux points de détection. 5. Sur la période de la modulation de largeur d'impulsion : * Signal _1 = somme ((U chauff i)2/(durée de la période PWM x f échantillon)), * Relation dans laquelle f échantillon représente le taux de détection. 6. Déterminer la tension efficace U heff aux bornes du dispositif de chauffage 14 comme racine carrée du signal 1. La tension efficace caractérise la propriété actuelle de la courbe de tension du dispositif de chauffage 23, y compris des tolérances des flancs, des temps de retard, des limitations de courant et de la résistance interne de l'étage de puissance 16. 7. Comparer à une tension de consigne, efficace, prédéfinie U hcons en formant le coefficient F : F = U heff/U hcons 8. Corriger le rapport de travail de la modulation à largeur d'impulsion en se fondant sur le coefficient F.

En variante, à la place des points 4 et 5 ci-dessus, on peut utiliser la procédure suivante qui a l'avantage de la détection variable par l'intermédiaire de l'impulsion : 4a. Calculer le carré de U chauff. 5a. Calculer la somme en tenant compte de la détection du convertis- seur A/N, Signal _1 = somme ((U chauff i)2*At AN i/durée de la période PWM) dans laquelle At AN i représente la durée du segment de signal respectif. La figure 4 montre l'appareil de commande 12 selon la fi- gure 1 avec en plus un diviseur de tension aux bornes de l'étage de puissance 16. Le diviseur de tension se compose d'une première résistance 30 et d'une seconde résistance 32. Une seconde borne de mesure 31 est installée entre les résistances 30, 32. La courbe de tension ou profil de tension de l'étage de puissance 21 et ainsi celle du dispositif de chauffage 23 se mesurent de préférence à l'aide d'un convertisseur analogique/numérique (convertisseur A/N) non représenté. Le diviseur de tension permet d'adapter la mesure de la tension à la plage de mesure du convertisseur analogique/hydraulique. Un tel convertisseur analogique/numérique existe déjà dans les unités centrales de gestion de moteurs (unités ECU) cons- tituant les appareils de commande 12. Par une simple extension de l'appareil de commande 12 avec un diviseur de tension, on utilise le convertisseur analogique/numérique pour déterminer la courbe de tension aux bornes de l'étage de puissance 21.

La figure 5 montre un second circuit ou montage élec- trique pour commander la puissance d'un consommateur électrique. Pour cette figure, on a utilisé les mêmes références qu'à la figure 1. Au contraire du premier montage électrique, l'étage de puissance 16 est réalisé comme commutateur côté haut et il est relié par la première ré- sistance de ligne d'alimentation 13 à la source de tension 12. Le dispo- sitif de chauffage 14 constitue le consommateur électrique installé entre l'étage de puissance 16 et la masse 17. La première borne de mesure 15 mesure la courbe de tension du dispositif de chauffage 23 directement par le dispositif de chauffage 14 par rapport à la masse. On utilise ce diviseur de tension pour adapter la tension de mesure à la plage de me- sure d'un convertisseur analogique/numérique. Le procédé peut également s'appliquer avec une mise en oeuvre de moyens plus réduits avec une surface plus réduite dans l'appareil de commande 12. L'utilisation n'est pas limitée à des applica- tions ou sondes de gaz d'échappement et le procédé et le dispositif selon l'invention peuvent s'appliquer à de nombreux autres consommateurs électriques et servir indépendamment du type d'étage de puissance 16, utilisé. On pourra utiliser des étages de puissance avec des tolérances élevées se traduisant par des économies. La courbe de tension aux bornes de l'étage de puissance 16 peut en outre s'utiliser pour le dia- gnostic de l'étage de puissance 16 et des utilisateurs. Pour économiser de la puissance de calcul, il est avanta- geux d'adapter les points de détection à la courbe de tension prévisible ou de l'étage de puissance 21. Par exemple, pour un étage de puissance 16, bloqué, on négligera le courant de sorte qu'il n'y a pas lieu de saisir à cet endroit des points de mesure. La dispersion des composants est accentuée en particu- lier dans la région des flancs des impulsions de sorte que des coefficients de détection élevés sont intéressants ici.

Dans le cas des fréquences PWM caractéristiques et des commandes, l'exploitation peut conclure à une impulsion unique ou quelques impulsions ou de nombreuses impulsions de sorte qu'il suffit de mesurer et d'exploiter une fraction prédéfinie des impulsions. Pour une sonde lambda à bande large, caractéristique, la fréquence de la modulation à largeur d'impulsion se situe à environ 100 Hz. Il peut dans ces conditions être suffisant de n'exploiter que chaque centième impulsion, ce qui se traduit par une réduction significative des moyens de mesure et de calcul.25 NOMENCLATURE 10 Source de tension 11 Résistance des lignes d'alimentation 12 Appareil de commande 13 Résistance des lignes d'alimentation 14 Dispositif de chauffage électrique 15 Branchement de mesure 16 Etage de puissance/transistor à effet de champ FET 16.1 Branchement de porte/branchement de grille 16.2 Branchement de drain 16.3 Branchement de masse 16.4 Borne de la source 17 Masse 20 Axe de tension 21 Etage de puissance 22 Axe du temps 23 Dispositif de chauffage 24 Tension d'alimentation20

Claims (3)

1. REVENDICATIONS1°) Procédé de commande de puissance ou de tension d'un consommateur électrique à l'aide d'un étage de puissance (16), la commande de puissance ou de tension se faisant par une modu- lation de largeur d'impulsion (PWM) avec un rapport de travail ré- glable, et - la période de la modulation de largeur d'impulsion se composant d'une plage de branchement, d'une plage de coupure et de deux plages de flancs, procédé caractérisé en ce que - on détermine le profil de tension du consommateur électrique, - on calcule la tension efficace réelle aux bornes du consommateur électrique à partir du profil de tension, - on compare la tension efficace réelle à une tension efficace de con- signe, et - on modifie le rapport de travail de la modulation de largeur d'impulsion pour que la tension efficace réelle corresponde à la tension efficace de consigne prédéfinie.
2. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le profil de tension sur au moins une période de modulation de largeur d'impulsion ou sur au moins une impulsion de modulation de largeur d'impulsion ou sur au moins un flanc de l'impulsion de la modulation de largeur d'impulsion.
3. 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' - on détermine le profil de tension à partir des valeurs de tension définies à des instants de détection prédéfinis d'un convertisseur analogique/ numérique (A/ N), et - on adapte les points de détection du convertisseur analogique/numérique au profil de tension prévisible.354°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - on relève le taux de détection dans les plages de flancs de l'impulsion de la modulation de largeur d'impulsion, et - on réduit le taux de détection dans la plage de coupure et dans la plage de branchement de la modulation de largeur d'impulsion. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine le profil de tension au cours de chaque période ou pen- dant une sélection prédéfinie de périodes de la modulation de largeur d'impulsion. 6°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' - on élève au carré les valeurs de tension aux bornes du consommateur électrique aux points de détection respectifs, - on rapporte les carrés des valeurs de tension au taux de détection actuel et à la durée de la période de la modulation de largeur d'impulsion et on fait la somme, et - on détermine la tension efficace réelle comme racine carrée de cette somme obtenue. 7°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' - on utilise un taux de détection variable, - on élève au carré les valeurs de la tension aux bornes du consommateur électrique aux points de détection respectifs, - on forme la somme des produits des carrés des valeurs de tension avec les quotients des différences de temps entre chaque fois deux instants de détection et la durée de la période de la modulation de largeur d'impulsion, et - on obtient la tension efficace réelle comme racine de la somme ainsi calculée.358°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' - on forme un facteur à partir du rapport entre la tension efficace réelle et la tension efficace de consigne, prédéfinies, et - on corrige le rapport de travail de la modulation de largeur d'impulsion par un coefficient ou à partir de l'écart entre la tension efficace réelle et la tension de consigne efficace prédéfinie pour former un décalage, et - on corrige le rapport de travail de la modulation de largeur d'impulsion avec le décalage chaque fois pris séparément ou en combinaison des procédés. 9°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - pour déterminer une valeur de la tension aux bornes du consom- mateur électrique, on définit une tension de référence aux bornes de l'étage de puissance (16) dans la plage de coupure, et - on détermine la valeur de la tension comme différence entre la tension de référence et une tension mesurée, déterminée, aux bornes de l'étage de puissance (16) pendant la plage de flanc ou la plage de branchement. 10°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' on détermine la tension aux bornes de l'étage de puissance (16) à l'aide d'un diviseur de tension pour l'adapter à la plage de mesure du convertisseur analogique! numérique. 11°) Dispositif de commande de puissance ou de tension d'un consom- mateur électrique à l'aide d'un étage de puissance (16), dans lequel la commande de puissance se fait par modulation de largeur d'impulsion (PWM) avec un rapport de travail réglable, et on forme la période de la modulation de largeur d'impulsion par une plage de branchement, une plage de coupure et deux plages de flancs, dispositif caractérisé en ce qu'- le dispositif comporte des moyens pour déterminer un profil de tension aux bornes du consommateur électrique, - le dispositif exécute un programme pour calculer la tension efficace réelle aux bornes du consommateur électrique à partir du profil de tension, - le dispositif comporte un comparateur pour comparer la tension efficace réelle à une tension de consigne effective prédéfinie, et - le dispositif modifie le rapport de travail de la modulation de largeur d'impulsion pour que la tension efficace réelle corresponde à la tension efficace de consigne, prédéfinie. 12°) Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que le consommateur électrique est un consommateur ohmique. 13°) Application du procédé et du dispositif selon l'une des revendications 1 à 11 pour commander la puissance ou la tension d'un dispositif de chauffage électrique (14) d'une sonde de gaz d'échappement dans le canal des gaz d'échappement d'un moteur thermique.20