FR2939203A1 - Procede de controle du fonctionnement d'une installation de chauffage electrique - Google Patents
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Abstract
Procédé de contrôle du fonctionnement d'une installation électrique de chauffage (10) comportant au moins un élément PTC (13, 14), l'installation de chauffage (10) fonctionnant avec la tension de la batterie et recevant un courant. On saisit une valeur de mesure (24) représentant le courant traversant l'installation de chauffage, et on compare la valeur de mesure (24) du courant en tenant compte de la tension de la batterie, à au moins une valeur de référence (25, 26). En cas d'écart de la valeur de mesure par rapport à la valeur de référence, en tenant compte d'une largeur de tolérance prédéfinie, on conclut à un défaut.
Description
1 Domaine de l'invention La présente invention concerne un procédé de contrôle du fonctionnement d'une installation électrique de chauffage comportant au moins un élément PTC ; l'installation de chauffage fonctionnant avec la tension de la batterie et recevant un courant ; procédé selon le-quel on saisit une valeur de mesure représentant le courant traversant l'installation de chauffage. Etat de la technique Le fonctionnement de véhicule automobile nécessite différents agents de fonctionnement liquides par exemple du carburant qu'il faut stocker dans le véhicule. En particulier dans le cas de véhicule die-sel, on réduit les émissions de matières polluantes par le procédé de réduction catalytique sélective (encore appelé procédé SCR) qui nécessite comme liquide de fonctionnement une solution aqueuse d'urée (en- 15 core appelée solution HWL). La solution d'urée est utilisée comme agent réducteur pulvérisée en fonction de la demande dans la conduite des gaz d'échappement pour permettre en combinaison avec un catalyseur SCR de faire réagir les oxydes d'azote contenus dans les gaz d'échappement pour les transformer en eau et en azote, produits non 20 polluants. La solution aqueuse d'urée est stockée dans un réservoir. Toutefois le point de congélation d'une solution usuelle d'urée à 32,5 % se situe en général à -11°C de sorte que dans certaines conditions atmosphériques la solution aqueuse d'urée commence à geler en général à 25 -11°C aussi il est nécessaire de prévoir un dispositif de chauffage dans le réservoir d'urée. Un dispositif de chauffage usuel se compose d'éléments électriques chauffants, transformant un courant électrique en chaleur. On peut par exemple prévoir deux éléments chauffants, ohmiques, 30 branchés en série. Les éléments peuvent être combinés à des conducteurs froids encore appelés composants PTC. Un conducteur froid comprend des matériaux conducteurs qui sont meilleurs conducteurs aux basses températures qu'aux températures élevées. La résistance électrique augmente avec la température de sorte qu'à faible température, la 35 puissance calorifique générée diminue et assure l'autorégulation de
2 l'élément chauffant. Un dispositif de chauffage de réservoir d'urée, approprié peut par exemple se composer de deux éléments PTC branchés en parallèle, installés entre deux éléments chauffants ohmiques branchés en série.
Le post-traitement réglementaire des gaz d'échappement suppose l'utilisation d'une solution aqueuse d'urée de sorte qu'il faut garantir le fonctionnement du dispositif de chauffage installé dans le réservoir d'urée. Usuellement on effectue un diagnostic électrique ou un contrôle du fonctionnement de cette installation électrique de chauffage en commandant l'installation de chauffage par l'intermédiaire d'un commutateur de puissance, connu en soi. Ce commutateur fournit un certain courant de charge à l'installation de chauffage. Le commutateur de puissance signale à un appareil de commande, un niveau (détection de courant) du courant de charge. On contrôle l'aptitude au fonction- nement de l'installation de chauffage par ce détecteur de courant. Le diagnostic électrique des installations de chauffage est toutefois relativement imprécis et peut se traduire par des erreurs de diagnostic. En particulier dans le cas d'une détection de courant décroissante, on ne peut déterminer de manière univoque le type d'incident, par exemple la rupture du conducteur d'un composant PTC. Les raisons résident entre autres dans le branchement en parallèle ou dans le circuit des composants PTC. De plus, les différents composants PTC ont une plage de tolérances élevées de l'ordre de 30 %. La détection de courant signalé par le commutateur de puissance est entachée de tolérances importantes et d'imprécision dans le cas de petits miroirs de courant. A cela s'ajoutent les conditions d'environnement différentes du liquide contenu dans le réservoir, par exemple les différents niveaux de liquide et les pressions ainsi que le comportement dynamique des composants PTC (composant à coefficient de température positif) aux différentes températures du ré- servoir. Pour le diagnostic ou contrôle de fonctionnement d'un élément électrique chauffant d'un réservoir de carburant, le document DE 102 34 561 Al propose d'utiliser la courbe caractéristique de l'intensité d'un composant PTC ; on saisit l'intensité du courant électri- que de chauffage traversant l'élément chauffant-PTC pendant une cer-
3 taine durée et on la compare à un seuil donné pour pouvoir signaler un défaut. Toutefois ce procédé ne constitue pas une solution satisfaisante pour vérifier plus d'un seul élément chauffant c'est-à-dire notamment une combinaison d'élément chauffant car en particulier dans le cas d'éléments chauffants PTC branchés en parallèle, on ne peut obtenir d'informations univoques concernant la nature et la localisation de l'incident. De plus le courant traversant l'installation de chauffage subit des variations non négligeables de sorte que ce procédé aboutit facile-ment à des informations erronées.
But de l'invention La présente invention a pour but de développer un pro-cédé permettant de contrôler de manière fiable le fonctionnement d'une installation électrique de chauffage pour assurer que par exemple dans le cas d'un réservoir contenant une solution aqueuse d'urée, on puisse fournir la puissance de chauffage nécessaire. En particulier le procédé selon l'invention doit permettre de diagnostiquer si un ou plusieurs éléments chauffants de composants PTC branchés en parallèle sont perturbés dans leur fonctionnement et sont par exemple défaillants ou court-circuités.
Exposé et avantages de l'invention A cet effet l'invention concerne un procédé de contrôle de fonctionnement d'une installation électrique de chauffage du type défini ci-dessus caractérisé en ce que tenant compte de la tension de la batte-rie, on compare la valeur de mesure du courant à au moins une valeur de référence et en cas d'écart de la valeur de mesure par rapport à la valeur de référence en tenant compte d'une largeur de tolérance prédéfinie, on conclut à un défaut. Le procédé selon l'invention permet de contrôler le fonctionnement d'une installation électrique de chauffage ayant au moins un composant PTC. L'installation électrique de chauffage utilise la tension de la batterie. Selon le procédé on applique un courant électrique ou courant de charge à l'installation de chauffage. Pour vérifier le fonctionnement on saisit au moins une valeur de mesure du courant traversant l'installation de chauffage. Selon l'invention on compare au moins une valeur de mesure du courant en tenant compte de la tension de la
4 batterie avec au moins une valeur de référence et l'écart entre la valeur de mesure et la valeur de référence permet le cas échéant de conclure à un défaut. Pour comparer la valeur de mesure et la valeur de référence on applique une bande de tolérance prédéfinie pour que de légères va- riations ne se traduisent pas par un diagnostic de défaut. Le contrôle du fonctionnement se fait à l'aide de la courbe de puissance de l'installation de chauffage en tenant compte de la tension de la batterie. L'invention est fondée sur le concept que les courbes caractéristiques d'intensité dans les composants PTC servent de fonde- ment au diagnostic d'une installation de chauffage et des différents éléments chauffants. De manière caractéristique, dans le cas d'une installation de chauffage comportant un élément PTC, le courant augmente en continu après le branchement. En même temps la température augmente sous l'effet de la chaleur dégagée par l'installation de chauffage.
Dans le composant PTC cela se traduit par le chauffage directement à l'intérieur des cristaux de l'élément ce qui augmente la résistance électrique si bien que lorsqu'on atteint une pointe de courant maximale, le courant est de nouveau régulé dans le sens décroissant. Cette courbe de courant (courbe d'intensité) caractéristique des composants PTC est utilisée selon l'invention pour contrôler le fonctionnement de l'installation de chauffage et des éléments PTC. Pour cela on compare les valeurs de mesure saisies actuellement et qui représentent le courant total traversant l'installation de chauffage ou niveau de courant à des valeurs de référence.
Comme la tension appliquée à l'installation de chauffage a une influence considérable sur le courant total et sur la puissance de chauffage maximale possible, l'invention prévoit de tenir compte de la tension par exemple fournie par la batterie dans le cas de véhicules, pour la comparaison des valeurs de mesure et des valeurs de référence.
De manière préférentielle on saisit à cet effet une ou plu-sieurs valeurs de mesure représentant le courant total par exemple on mesure le courant de détection lui-même, la tension ou la résistance. En même temps on saisit la tension actuelle de la batterie. En fonction de la valeur de la tension actuelle de la batterie on utilise une valeur de référence appropriée que l'on compare à la valeur de mesure du courant total. En cas d'écart entre la valeur de mesure et la valeur de référence on conclut à un défaut et on les émet de préférence un signal de défaut correspondant. Cela permet de tenir compte de la puissance de chauffage maximale possible dépendant de la tension de la batterie. 5 La tension de la batterie du système peut varier et osciller très fortement en fonction de différents facteurs. Par exemple lorsque d'autres composants ou utilisateurs du système sont mis en oeuvre, par exemple dans un véhicule, le courant traversant l'installation de chauffage peut être diminué considérablement. Le fonctionnement en hiver lo ou un générateur défectueux peuvent être la cause d'une réduction de la tension de la batterie. D'autre part la tension de la batterie peut également varier en tant que telle par exemple si la batterie est insuffisamment chargée. Cela influence également le courant traversant l'installation de chauffage. 15 Selon l'invention, on saisit pour cela la tension actuelle de la batterie et on en tient compte pour obtenir des informations fiables concernant l'aptitude au fonctionnement de l'installation électrique de chauffage et notamment des composants PTC. En particulier on utilise dans le procédé de l'invention des valeurs de référence correspon- 20 dant à la tension actuelle de la batterie. Selon un développement préférentiel du procédé de l'invention on utilise la pointe de courant, maximale du courant total pour comparer la valeur de mesure et la valeur de référence. L'utilisation de la pointe de courant maximale (pointe d'intensité maxi- 25 male) comme valeur de mesure est particulièrement appropriée car cette valeur s'obtient d'une façon, très simple et sans défaut. Par exemple après l'instant de branchement de l'installation de chauffage ou après application du courant de charge à l'installation de chauffage on pourra lire en continu un courant de détection représentant le courant total 30 traversant l'installation de chauffage. La valeur lue est toujours comparée à la valeur lue la plus proche. Si la valeur actuelle est supérieure à la valeur précédente on remplace l'ancienne valeur. Cette procédure est répétée jusqu'à ce que l'on atteigne la pointe maximale de courant. La pointe de courant est obtenue si la valeur précédente est supérieure à la
6 valeur actuelle mesurée. Cela permet de détecter la pointe maximale de courant et de l'utiliser pour la comparer à une valeur de référence. La valeur de référence représente dans une certaine plage de tolérance, le courant traversant l'installation de chauffage dans le cas d'une installation fonctionnant correctement. La valeur de référence peut se rapporter par exemple à la pointe maximale du courant total. Dans d'autres formes de réalisation on enregistre comme valeurs de référence, les courbes de courant en fonction du temps avec des bandes de tolérance appropriées qui représentent la courbe de courant caracté- ristique d'installations de chauffage fonctionnant correctement ou de composants PTC fonctionnant correctement. D'une manière particulièrement avantageuse l'installation de chauffage est l'installation de chauffage d'un réservoir, par exemple du réservoir d'agent réducteur notamment d'une solution aqueuse d'urée (solution HWL). En particulier dans le cas de véhicule diesel il est possible de réduire l'émission des oxydes d'azote par une réduction catalytique sélective dans un catalyseur appelé catalyseur SCR installé dans la veine des gaz d'échappement. Comme agent réducteur on utilise en général une solution aqueuse d'urée (solution HWL) stockée et transportée dans un réservoir appelé réservoir HWL. Comme les solutions aqueuses usuelles d'urée gèlent à environ -11°C il faut équiper ce réservoir d'une installation de chauffage. De telles installations de chauffage comportent en général des composants PTC notamment une combinaison de composants PTC. Le procédé selon l'invention permet d'une manière particulièrement avantageuse de diagnostiquer ou de contrôler le bon fonctionnement de telles installations électriques de chauffage car ce procédé permet de diagnostiquer des composants PTC branchés en parallèle. Le procédé selon l'invention tient compte de la tension du réseau embarqué ou tension actuelle de la batterie appliquée à l'installation électrique de chauffage pour l'alimenter. Comme la tension de batterie influence considérablement le courant total traversant l'élément chauffant et ainsi la puissance de chauffage, le procédé selon l'invention permet d'améliorer considérablement la fiabilité du contrôle de bon fonctionnement et ainsi la sécurité du post-traitement des gaz d'échappement.
7 Selon un développement particulièrement avantageux du procédé de l'invention, on utilise différentes valeurs de référence pour différentes températures du réservoir. Les composants PTC présentent un comportement dynamique différent aux différentes températures.
C'est pourquoi dans ce mode de réalisation du procédé de l'invention il est possible d'éviter les erreurs de diagnostic qui pourraient en résulter. De manière préférentielle on enregistre une certaine valeur de référence pour la pointe de courant maximale aux différentes températures possibles du réservoir. Par exemple on pourra enregistrer sous la forme d'un champ de caractéristiques, des valeurs correspondant à toutes les températures envisageables du réservoir. Dans d'autres développements on peut enregistrer des valeurs de référence discrètes, distinctes pour des températures déterminées et qui seront utilisées pour des plages de températures prédéfinies dans lesquelles tombe chaque fois la tempéra- ture actuellement mesurée du réservoir. Dans l'exécution du procédé de l'invention selon ce mode de réalisation, on saisit la température actuelle du réservoir par exemple en la mesurant à l'aide d'un capteur de températures approprié installé dans ou sur le réservoir ou encore en utilisant d'autres paramètres tels que la température extérieure ou la période de l'année. Ensuite on applique une valeur de référence correspondante et on la compare à la valeur de mesure. Selon un autre développement préférentiel du procédé de l'invention on utilise les valeurs de mesure saisies qui se situent dans la plage de tolérance ou dans les bandes de tolérance de la ou des valeurs de référence et qui impliquent ainsi un diagnostic (correspondant à un fonctionnement sans défaut) pour actualiser les valeurs de référence. On évite ainsi que par exemple de légers effets d'usure liés au vieillissement de l'installation de chauffage et qui se traduisent par une puissance légèrement diminuée mais assurent néanmoins un bon fonctionnement, ne se traduisent par une répétition de diagnostics signalant un défaut. Ainsi le procédé selon l'invention s'adapte à des phénomènes de vieillissement de l'installation de chauffage se produisant de manière régulière dans la mesure où l'aptitude au fonctionne-ment de l'installation de chauffage n'est pas réduite pour autant.
8 L'invention concerne également un programme d'ordinateur qui exécute toutes les étapes du procédé de l'invention lorsque le programme est appliqué par un calculateur ou un appareil de commande. L'invention concerne également un produit de programme d'ordinateur avec un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour exécuter le procédé décrit lorsque le programme est appliqué par un calculateur ou un appareil de commande. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide des dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 montre un circuit de chauffage d'une installation électrique de chauffage, - la figure 2 montre le chronogramme du courant de détection d'une installation de chauffage fonctionnant normalement, - la figure 3 montre des chronogrammes du courant de détection d'installation de chauffage fonctionnant normalement. Description de modes de réalisation l'invention La figure 1 montre un circuit d'une installation électrique de chauffage 10. Cette installation de chauffage comprend deux élé- ments ohmiques de chauffage 11, 12 branchés en série ainsi que deux composants PTC, 13, 14 branchés en parallèle entre les éléments de chauffage ohmiques 11, 12. Un commutateur de puissance (composant BTS) 15 alimenté par une batterie 16 fournit le courant de charge à l'installation de chauffage 10. Le commutateur de puissance 15 signale à l'appareil de commande (celui-ci n'est pas représenté) un niveau de courant ou courant représentant le courant de charge. Ce niveau de courant ou courant de détection peut être un courant d'une intensité de 1 mA pour un courant de charge correspondant par exemple à 10 A. Les propriétés caractéristiques des composants PTC 13 et 14 qui sont des conducteurs froids, assurent une autorégulation de l'installation de chauffage 10 en ce que pour une température croissante, la résistance des composants PTC 13, 14 augmente de sorte qu'après une pointe maximale de courant, le courant diminue de nouveau. La puissance de l'installation de chauffage 10 dépend non seulement de l'intensité du courant mais également de la tension
9 appliquée. La tension appliquée est donnée par la tension effective de la batterie 16. Selon l'invention il est prévu de tenir compte de la tension effective de la batterie pour contrôler le fonctionnement électrique de l'installation de chauffage 10.
Selon l'invention, le contrôle du fonctionnement de l'installation électrique de chauffage consiste à appliquer à l'installation de chauffage 10 un courant de charge et à saisir le courant de détection. Le courant de détection ou la valeur de mesure saisie sont comparés à des valeurs de référence en tenant compte de la tension de batterie ; ces valeurs de référence correspondent à des valeurs de courant (ou d'intensité) prévisibles correspondant à une tension déterminée de la batterie pour une installation de chauffage fonctionnant correcte-ment. On utilise la courbe de courant caractéristique des composants PTC pour le diagnostic.
L'exemple présente un circuit formé de deux composants PTC branchés en parallèle. Il est également possible d'appliquer le pro-cédé selon l'invention à une installation de chauffage ne comportant qu'un composant PTC ou plusieurs composants PTC branchés en parallèle.
La figure 2 montre une courbe caractéristique 22 du courant de détection en fonction du temps (chronogramme) prévisionnelle d'une installation de chauffage fonctionnant correctement. Après le dé-but de la commande de l'installation de chauffage, c'est-à-dire l'alimentation par le courant de charge de l'installation de chauffage à l'instant 21 on détermine le courant de détection. Aux instants 23 suivants, on saisit des valeurs de mesure du courant de détection. Pour cela on compare de préférence la valeur actuelle saisie à la valeur précédente. Cette opération est répétée aussi longtemps que la valeur actuelle de mesure dépasse la valeur antérieure de mesure. Cela permet de saisir la pointe maximale de courant 24. La ou les valeurs de référence sont représentées par une bande supérieure de tolérance 25 et une bande inférieure de tolérance 26. Si les valeurs de mesure 22 aux instants 23 et/ou la pointe maximale de courant 24 se situent dans les bandes de tolérance 25 et 26 on peut supposer que les composants PTC et l'installation de chauffage fonctionnent correctement.
10 Le figure 3 montre les chronogrammes du courant de détection permettant de tirer des conclusions concernant le nonfonctionnementt de l'installation de chauffage. L'instant 21 correspond à l'application du courant de charge à l'installation de chauffage. Les bandes supérieures et inférieures de tolérance 25, 26 désignent les zones des valeurs de référence. Aux instants 23 on saisit le courant de détection. Les différentes courbes de courant détecté 31, 32, 33, ou les pointes de courant, maximales respectives, qui en partie ne se détectent pas, se situent à l'extérieur des bandes de tolérance 25 et 26 ce qui permet de conclure à un défaut de fonctionnement de l'installation. En particulier la courbe de courant 31 indique que la ligne a été coupée. La courbe de courant 32 indique qu'un composant PTC est en panne. La courbe de courant 33 indique que l'un ou les deux composants PTC sont en court-circuit. Cette courbe de courant 33 peut indiquer que le courant de détection, représentatif a été court-circuité. Pour de telles courbes de courant de détection situées totalement ou partiellement à l'extérieur des bandes de tolérance 25, 26 ou pour différentes valeurs de mesure du courant de détection par exemple une valeur de mesure pour la pointe maximale du courant qui s'écarte de la valeur de référence d'une largeur de tolérance, on diagnostique l'installation de chauffage comme étant défectueuse et on émet un signal de défaut correspondant Un avantage particulier est que l'écart de la courbe de courant permet de déterminer le type d'incident.25
Claims (1)
- REVENDICATIONS1 °) Procédé de contrôle du fonctionnement d'une installation électrique de chauffage (10) comportant au moins un élément PTC (13, 14), l'installation de chauffage (10) fonctionnant avec la tension de la batte- rie et recevant un courant, procédé selon lequel on saisit une valeur de mesure (24) représentant le courant traversant l'installation de chauffage, caractérisé en ce que - tenant compte de la tension de la batterie, on compare la valeur de mesure (24) du courant à au moins une valeur de référence (25, 26), et - en cas d'écart de la valeur de mesure par rapport à la valeur de référence en tenant compte d'une largeur de tolérance prédéfinie, on conclut à un défaut. 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on utilise la pointe de courant maximale du courant total pour comparer la valeur de mesure (24) et la valeur de référence (25, 26). 3°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que - l'installation de chauffage (10) est une installation de chauffage d'un réservoir, - le réservoir étant prévu de préférence pour stocker un agent réducteur notamment une solution aqueuse d'urée. 4°) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'on tient compte de différentes valeurs de référence pour différentes températures du réservoir. 5°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'12 en cas d'un diagnostic ne signalant pas de défaut on utilise la valeur de mesure pour actualiser les valeurs de référence. 6°) Programme d'ordinateur exécutant toutes les étapes du procédé se-5 lon l'une des revendications 1 à 5, lorsqu'il est effectué par un calculateur ou un appareil de commande. 7°) Produit de programme d'ordinateur comportant un code programme enregistré sur un support lisible par une machine pour exécuter le prolo cédé selon l'une des revendications 1 à 5, lorsque le programme est effectué par un calculateur ou un appareil de commande. 15
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