L'invention concerne un procédé et un dispositif de mesure d'une tension continue telle que la tension Vbat d'une batterie de véhicule automobile.

Les procédés usuels de mesure d'une tension continue telle que la tension Vbat d'une batterie de véhicule automobile consistent classiquement à convertir la tension continue Vbat en une valeur numérique Nbat au moyen d'un convertisseur analogique/numérique auquel on associe une tension de référence Vref.

Concernant le domaine automobile, ces procédés de mesure sont mis en œuvre au moyen de dispositifs de mesure intégrés dans un module électronique embarqué, tel que par exemple le calculateur de contrôle de l'injection, et comprenant classiquement :

• un convertisseur analogique/numérique généralement intégré dans le microcontrôleur du module électronique,

• un régulateur de tension adapté pour fournir, outre l'alimentation interne du module électronique, une tension de référence Vref au convertisseur analogique/numérique.

La précision des mesures réalisées au moyen de tels dispositifs de mesure, d'une valeur de l'ordre de ± 800 mV, est habituellement suffisante pour la majorité des applications des calculateurs automobiles.

Toutefois, certaines applications récentes telles que les applications pour des véhicules équipées d'un dispositif « stop and start » (dispositif arrêtant le fonctionnement du moteur à combustion interne propulsif lors des phases d'arrêt prolongées et le démarrant dès que le conducteur du véhicule manifeste l'intention de remettre le véhicule en mouvement) ne peuvent pas se satisfaire des précisions admises pour les usages courants de l'information concernant la valeur de la tension de la batterie. Ces applications, qui imposent de connaître l'état de charge de la batterie, nécessitent, en effet, une précision de l'ordre de ± 200 mV.

Les études menées en vue de la résolution de ce problème ont permis de révéler que la principale source d'erreur résultait de la dispersion de la tension de référence Vref du convertisseur analogique/numérique. En effet, la dispersion de cette tension de référence, de l'ordre de ± 2 % pour les régulateurs de tension usuels du domaine automobile, se retrouve intégralement reportée sur la mesure de la tension de la batterie, et se traduit par une erreur de mesure de l'ordre de ± 240 mV, supérieure à l'erreur de mesure admise pour certaines applications spécifiques. Au vu de ces constatations, les solutions étudiées actuellement visent l'amélioration des performances des régulateurs de tension concernant la précision de la tension de référence Vref fournie.

Toutefois, toutes les solutions actuelles conduisent à un surcoût important des régulateurs de tension qui impacte de façon notable le coût des modules électroniques.

Par ailleurs, notamment dans le domaine automobile, les procédés de mesure d'une tension continue imposent généralement d'adapter la tension continue aux caractéristiques de fonctionnement du convertisseur analogique/numérique au moyen d'un adaptateur de niveau possédant un gain k.

Or, cette étape d'adaptation mise en œuvre au moyen d'un adaptateur de niveau consistant généralement, dans le domaine automobile, en un pont diviseur composé de résistances électriques, constitue une source d'erreur supplémentaire ayant pour origine la dispersion des valeurs des composants de l'adaptateur de niveau.

Comme précédemment, les solutions proposées actuellement consistent, en vue de réaliser l'adaptateur de niveau, à utiliser des composants à tolérance resserrée.

Toutefois, outre l'augmentation du coût (d'un facteur supérieur à 5 pour un pont diviseur), il s'avère quasi impossible de se prémunir totalement de l'utilisation d'un composant non conforme, particulièrement vis-à-vis de son coefficient de dérive en température.

La présente invention vise à éliminer ces inconvénients et a pour objectif de fournir un procédé et un dispositif de mesure d'une tension continue conduisant à augmenter de façon notable la précision des mesures moyennant un surcoût raisonnable par rapport au coût des dispositifs de mesure actuels, et, notamment dans le domaine automobile, permettant de satisfaire aux exigences de précision (de l'ordre de ± 200 mV) requises par des applications du type « stop and start ».

A cet effet l'invention vise, en premier lieu, un procédé de mesure d'une tension continue telle que la tension Vbat d'une batterie de véhicule automobile, selon lequel on convertit la tension Vbat en une valeur numérique Nbat au moyen d'un convertisseur analogique/numérique auquel on associe une tension de référence Vref, ledit procédé de mesure consistant, selon l'invention :

• à délivrer vers le convertisseur analogique/numérique une tension étalon Vo issue d'une source de tension étalon, et à convertir la tension Vo en une valeur numérique Nvo,

• à calculer une valeur numérique Ncor représentative de la valeur numérique de la tension Vbat, telle que :

Ncor = Co x (Nbat / Nvo),

Co consistant en une constante telle que : Co = Ncor_max x (2N / Nbat_max) x (Vo / Vref), avec :

Ncor_max valeur sélectionnée pour le codage de la valeur maximale de Ncor,

Nbat_max valeur numérique résultant de la conversion de la tension continue maximale Vbat_max à mesurer,

N nombre de bits du convertisseur analogique/numérique. L'invention a donc consisté, en vue de l'obtention de valeurs numériques Ncor constituant des valeurs numériques de la tension Vbat corrigées des variations de la tension de référence Vref du convertisseur analogique/numérique :

« à adjoindre aux dispositifs actuels de mesure, un étalon de tension constitué d'une source de tension précise de valeur Vo, et

• à combiner les résultats des conversions analogiques/numériques de la tension continue Vbat, et de la tension étalon Vo, en utilisant un facteur de proportionnalité consistant en une constante spécifique Co de mise à l'échelle des valeurs Ncor.

Dans la pratique, cette solution conduit à fournir une image numérique de la tension continue corrigée et donc indépendante des variations de la tension de référence Vref du convertisseur analogique/numérique, s'avérant satisfaire notamment, dans le domaine automobile, aux exigences qui imposent une précision de l'ordre de ± 200 mV.

De plus, une telle solution impose simplement l'adjonction d'un composant destiné à réaliser l'étalon de tension, dont le coût est modéré en comparaison du surcoût engendré par le remplacement d'un régulateur de tension classique par un régulateur de tension de précision.

De plus, notamment dans le domaine automobile, la présence de cet étalon de tension étant spécifiquement liée à l'exigence de précision accrue des mesures de la tension de la batterie, son adjonction et donc son coût, ne sont à considérer que dans le cadre d'applications nécessitant cette précision accrue.

Selon un mode de mise en œuvre avantageux de l'invention, la constante Co est telle que Co = Ncorjnax x (Vo / Vref).

Cette valeur de la constante Co conduit, en effet, à utiliser toute la dynamique du convertisseur analogique/numérique (Nbat_max = 2N) pour la valeur maximale Vbat_max de la tension à mesurer.

Selon un autre mode de mise en œuvre avantageux de l'invention : · dans une phase préalable, on effectue une procédure d'étalonnage numérique consistant : - à simuler une tension Vbat et à acquérir la valeur numérique Nbat_test correspondante,

- à acquérir la valeur numérique Nvo_test correspondant à la tension Vo,

- à déduire de ces valeurs acquises une valeur numérique Ncor_test telle que Ncor_test = Co x (Nbat_test / Nvo_test),

- à calculer la valeur théorique idéale Ncor_th de la valeur numérique Ncor_test, et à déterminer et à mémoriser un coefficient d'ajustage Baj tel que Baj = Ncor_th / Ncor_test,

• lors des opérations de mesure, on calcule des valeurs numériques Ncor représentatives des valeurs de la tension Vbat, telles que : Ncor = Baj x Co x (Nbat / Nvo).

Cette étape préliminaire permet, en effet, de corriger les imperfections, en termes de tolérances initiales, de l'étalon de tension par la mise en œuvre d'un procédé d'étalonnage numérique lors du processus de fabrication du dispositif de mesure selon l'invention.

Par ailleurs, de façon usuelle, les procédés de mesure d'une tension continue nécessitent d'adapter la tension Vbat aux caractéristiques de fonctionnement du convertisseur analogique/numérique au moyen d'un adaptateur de niveau possédant un gain k, avec k≥ 1 ou k < 1 selon la valeur de Vbat, conduisant ainsi à convertir, en une valeur numérique, une tension (k x Vbat).

Dans ce cas, le procédé de mesure selon l'invention consiste avantageusement :

• à délivrer régulièrement la tension de référence Vref vers l'adaptateur de niveau, et à convertir ladite tension de référence Vref en une valeur numérique Nr = 2N x k, et

• à calculer une valeur numérique Ncor représentative de la valeur de la tension Vbat, telle que :

Ncor = Nbat x (Nro / Nr) x (Co / Nvo), avec

Nro = 2N x ko où ko consiste en la valeur idéale du gain k.

II est à noter que, selon l'invention, on entend de façon usuelle, par valeur idéale ko du gain k, la valeur du gain correspondant aux valeurs nominales des composants de l'adaptateur de niveau.

Un tel procédé de mesure conduit, en effet, à calculer, en temps réel, une valeur du résultat de la conversion analogique/numérique de la tension continue à mesurer, corrigée des variations de l'adaptateur de niveau.

La « qualité » de cette correction peut, en outre, être améliorée moyennant une augmentation du nombre de bits du convertisseur analogique/numérique, et à cet effet, de façon avantageuse selon l'invention, on augmente de façon artificielle ce nombre de bits par la mise en œuvre de techniques de sur-échantillonnage et de moyenne glissante lors de l'acquisition des tensions Vbat et de la tension de référence Vref.

En cumulant la mise en œuvre de l'étape préliminaire d'étalonnage numérique, et les étapes respectives de réduction de l'erreur liée à la dispersion de la tension de référence Vref et de réduction de l'erreur liée à l'adaptateur de niveau, le procédé de mesure selon l'invention conduit donc, avantageusement à calculer des valeurs numériques Ncor telles que :

Ncor = Nbat x (Nro / Nr) x Baj x (Co / Nvo).

II est à noter que, dans cette expression, la constante (Co x Nro x Baj) étant spécifique à chaque unité de mesure, cette dernière est, avantageusement selon l'invention, mémorisée dans des moyens de mémorisation.

Par ailleurs, selon un mode de mise en œuvre avantageux concernant plus spécifiquement la nature des moyens de mesure mis en œuvre selon l'invention, on délivre la tension Vbat et la tension Vo vers deux entrées distinctes d'un multiplexeur adapté pour permettre d'aiguiller l'une puis l'autre desdites tensions vers le convertisseur analogique/numérique.

Un tel multiplexeur est notamment requis lorsque le convertisseur analogique/numérique ne possède pas de canal disponible pour la mesure de la tension étalon Vo. Dans ce cas, ce multiplexeur permet, en effet, de sélectionner alternativement soit le signal issu de la source de tension continue, soit le signal issu de la source de tension étalon, en vue de les aiguiller vers le canal du convertisseur analogique/numérique dédié à la mesure de la tension de la batterie.

Selon un autre mode de mise en œuvre avantageux concernant plus spécifiquement la nature des moyens de mesure mis en œuvre selon l'invention, on délivre la tension Vbat et la tension de référence Vref vers deux entrées distinctes d'un multiplexeur adapté pour permettre d'aiguiller l'une puis l'autre desdites tensions vers l'adaptateur de niveau.

Par ailleurs, on produit, avantageusement selon l'invention, la tension de référence Vref au moyen d'un régulateur de tension.

De plus, on alimente, avantageusement selon l'invention, la source de tension étalon au moyen du régulateur de tension.

L'invention s'étend à un dispositif de mesure d'une tension continue Vbat produite par une source de tension continue telle qu'une batterie de véhicule automobile, comportant un convertisseur analogique/numérique adapté pour convertir la tension Vbat en une valeur numérique Nbat, et une source de tension adaptée pour fournir une tension de référence Vref audit convertisseur analogique/numérique. Selon l'invention ce dispositif de mesure comporte :

• un étalon de tension consistant en une source de tension étalon connectée au convertisseur analogique/numérique de façon à fournir à ce dernier une tension étalon Vo,

• une unité de calcul programmée pour calculer une valeur numérique Ncor représentative de la valeur numérique de la tension Vbat, telle que :

Ncor = Co x (Nbat / Nvo),

Co consistant en une constante telle que :

Co = Ncor_max x (2N / Nbat_max) x (Vo / Vref), avec :

Nvo valeur numérique résultant de la conversion de la tension étalon Vo,

Ncor_max valeur sélectionnée pour le codage de la valeur maximale de Ncor,

Nbat_max valeur numérique résultant de la conversion de la tension maximale Vbat_max à mesurer,

N nombre de bits du convertisseur analogique/numérique.

De plus, de façon usuelle, ce dispositif de mesure comporte un adaptateur de niveau possédant un gain k, destiné à l'adaptation de la tension Vbat aux caractéristiques de fonctionnement du convertisseur analogique/numérique, et dans ce cas, en outre, de façon avantageuse selon l'invention :

• il comprend un multiplexeur comportant deux entrées connectées respectivement à la source de tension continue et à la source de tension de référence, et une sortie connectée à l'adaptateur de niveau,

· l'unité de calcul est programmée, d'une part, pour piloter le multiplexeur en vue de la sélection de l'entrée reliée à la sortie, et d'autre part, pour calculer une valeur numérique Ncor représentative de la valeur de la tension Vbat, telle que :

Ncor = Nbat x (Nro / Nr) x (Co / Nvo), avec :

Nro = 2N x ko où ko consiste en la valeur idéale du gain k.

D'autres caractéristiques buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence au dessin annexé qui en représente à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ce dessin, la figure 1 représente un module électronique intégrant un dispositif de mesure conforme à l'invention.

Le module électronique représenté à la figure 1 consiste en un calculateur 1 , tel qu'un calculateur de contrôle de l'injection, destiné à être embarqué dans un véhicule automobile, et intégrant un dispositif de mesure de la tension de la batterie 5 dudit véhicule.

Ce calculateur 1 comporte, en premier lieu :

• un microcontrôleur 2 intégrant, notamment, une mémoire 15, par exemple de type EEPROM (« Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory » en anglais, soit une mémoire morte effaçable électriquement et programmable) ou flash EPROM, apte à conserver des données de manière permanente, et un convertisseur analogique/numérique 3 comportant notamment un canal 3a dédié à la mesure de la tension de la batterie 5, et un canal 3b de réception de la tension de référence Vref de ce convertisseur analogique/numérique 3,

• un régulateur de tension 4 destiné à l'alimentation de tous les composants électroniques du calculateur 1 , et notamment adapté pour délivrer une tension de référence Vref égale à 5 V vers le canal 3b du convertisseur analogique/numérique 3,

« un adaptateur de niveau 7 possédant un gain k et consistant en l'exemple en un pont diviseur résistif destiné à l'adaptation de la tension Vbat de la batterie 5 aux caractéristiques de fonctionnement du convertisseur analogique/numérique 3.

Ce pont diviseur comporte, en outre, de façon classique, deux résistances en série 8, 9 et une capacité 10.

De plus, selon l'invention, ce calculateur 1 intègre, en premier lieu, un premier multiplexeur 6 interposé entre la batterie 5 et l'adaptateur de niveau 7, comportant deux entrées 6a, 6b connectées respectivement à la batterie 5 et au régulateur de tension 4, et une sortie 6c connectée à l'entrée de l'adaptateur de niveau 7.

Ce multiplexeur 6 permet de sélectionner soit le signal Vbat issu de la batterie 5, soit le signal Vref fourni par le régulateur de tension 4, pour les aiguiller vers l'entrée de l'adaptateur de niveau 7, la sélection du signal délivré vers la sortie 6c étant contrôlée par le microcontrôleur 2 au moyen d'un port logique 2b configuré en sortie.

Selon l'invention, le calculateur 1 intègre également un étalon de tension consistant en une source de tension étalon 1 1 reliée, d'une part, au régulateur de tension 4, avec interposition d'un résistance de polarisation 12, de façon à être alimentée par ce dernier, et d'autre part, au canal 3a du convertisseur analogique/numérique 3, avec interposition d'une capacité 13, de façon à fournir une tension étalon Vo audit convertisseur analogique/numérique 3.

Le calculateur 1 intègre, enfin, selon l'invention, un multiplexeur 14 interposé entre, d'une part l'adaptateur de niveau 7 et la source de tension étalon 1 1 , et d'autre part, le canal 3a du convertisseur analogique/numérique 3. Ce multiplexeur 14 comporte deux entrées 14a, 14b reliées respectivement à l'adaptateur de niveau 7 et à la source de tension étalon 11 , et une sortie 14c reliée au canal 3a du convertisseur analogique/numérique 3.

Ce multiplexeur 14 permet de sélectionner alternativement soit le signal k x Vbat issu de l'adaptateur de niveau 7, soit le signal Vo issu de la source de tension étalon 11 , pour les aiguiller vers le canal 3a du convertisseur analogique/numérique 3, la sélection du signal à mesurer étant contrôlée par le microcontrôleur 2 au moyen d'un port logique 2a configuré en sortie.

Selon l'invention, et en premier lieu, le signal reçu sur le canal 3a du convertisseur analogique/numérique 3 consiste, de façon alternée, soit dans la tension étalon Vo, soit dans le signal issu de l'adaptateur de niveau 7 constitué, de façon alternée, soit du signal (k x Vbat) soit du signal (k x Vref).

Les valeurs numériques résultant de la conversion analogique/numérique de ces signaux sont les suivantes :

• signal (k x Vref) servant de tension de référence au convertisseur analogique/numérique 3 : Nr = 2N x k,

• signal (k x Vbat) : Nbat = 2N x (k x Vbat) / Vref,

• signal Vo : Nvo = 2N x Vo / Vref.

Sur la base de ces données, et en premier lieu, le principe de la correction de la tension Vbat destinée à réduire l'erreur liée à la dispersion de la valeur de la tension de référence Vref consiste à poser par définition que : Ncor(ref) = Co x (k x Vbat) / Vo, avec Ncor(ref) valeur corrigée de l'acquisition analogique/numérique de la tension Vbat.

Une combinaison de cette valeur Ncor(ref) avec les valeurs Nbat et Nvo ci- dessus définies conduit à une valeur corrigée Ncor(ref) telle que : Ncor(ref) = Co x Nbat / Nvo

Dans cette expression, Co représente la constante de mise à l'échelle da la valeur Ncor(ref), et sa détermination est fonction de la valeur choisie pour le codage de la valeur maximale de Ncor(ref), à savoir Ncor_max.

Selon l'invention, la valeur de Co est ainsi la suivante :

Co = Ncorjnax x (2N / Nbat_max) x (Vo / Vref) avec :

Nbatjnax valeur numérique résultant de la conversion de la tension maximale Vbat_max à mesurer,

N nombre de bits du convertisseur analogique/numérique 3.

De plus, le gain k choisi, selon l'invention, pour l'adaptateur de niveau 7 est tel que toute la dynamique du convertisseur analogique/numérique 3 est utilisée pour Vbat_max, et par conséquent Nbatjnax = 2N.

De ce fait, les deux formules équivalentes suivantes peuvent être utilisées pour le calcul de Co : • Co = Ncor_max x (Vo / Vref).

• Co = Ncor_max x (Vo / (k x Vbatjnax)).

En second lieu, ie principe de la correction de la tension Vbat destinée à réduire l'erreur liée à l'adaptateur de niveau 7 consiste, quant à elle, à attribuer à la valeur corrigée Ncor(ad) la valeur idéale de Nbat correspondant à la valeur obtenue pour un gain idéal ko de l'adaptateur de niveau 7.

Par conséquent Ncor(ad) = 2N x (ko x Vbat) / Vref.

Par combinaison de cette équation avec les équations suivantes :

• k = ko x (Nr / Nro), avec Nro résultat idéal de Nr,

· Nro = 2N x ko, avec ko valeur idéale du gain k,

il s'ensuit que Ncor(ad) = Nbat x Nro / Nr.

Par conséquent, en cumulant les deux principes de correction de la tension Vbat ci-dessus décrits, le procédé selon l'invention conduit à définir une valeur corrigée Ncor de l'acquisition analogique/numérique de la tension Vbat obtenue par combinaison des valeurs corrigées Ncor(ref) et Ncor(ad) et telle que : Ncor = Nbat x (Nro / Nr) x (Co / Nvo)

Par ailleurs, afin de remédier aux imperfections, en termes de tolérances initiales, de l'étalon de tension 1 1 , et accessoirement de l'adaptateur de niveau 7, l'invention consiste à mettre en œuvre un procédé d'étalonnage numérique lors du processus de fabrication du calculateur 1 , consistant, en premier lieu, dans une phase préalable réalisée lors du test de chaque calculateur 1 :

• à injecter un stimulus de précision pour simuler une tension Vbat, et à acquérir la valeur numérique Nbat_test correspondant à cette tension Vbat, et la valeur numérique Nvo_test correspondant à la tension Vo,

· à déduire de ces valeurs acquises des valeurs numériques Ncor_test telles que Ncor_test = Co x (Nbat_test / Nvo_test),

• à calculer la valeur théorique idéale Ncorjh des valeurs numériques Ncorjest, et à déterminer et à mémoriser un coefficient d'ajustage Baj tel que Baj = Ncor_th / Ncor_test.

Ce procédé d'étalonnage numérique conduit, lors de l'utilisation du calculateur 1 , à tenir compte du coefficient d'ajustage Baj, de façon à définir une valeur corrigée globale Ncor telle que : Ncor = Nbat x (Nro / Nr) x Baj x (Co / Nvo), dans laquelle (Co x Nro x Baj) constitue une constante spécifique à chaque calculateur 1 qui est mise en mémoire dans la mémoire 15 de chacun desdits calculateurs 1.

En dernier lieu, la « qualité » de la correction peut également être améliorée moyennant une augmentation du nombre de bits du convertisseur analogique/numérique 3, et à cet effet, on augmente de façon artificielle ce nombre de bits par la mise en œuvre de techniques de sur-échantillonnage et de moyenne glissante lors de l'acquisition des tensions Vbat et de la tension de référence Vref.

Ainsi, le procédé et le dispositif de mesure d'une tension continue selon l'invention conduisent, moyennant le simple ajout d'une source de tension étalon 11 de faible coût et de deux multiplexeurs 6, 14, de satisfaire aux exigences de précision requises par certaines applications actuelles qui imposent, par exemple une précision de mesure de l'ordre de ± 200 mV.