La mesure de courant par shunt : comment le calculateur voit ce qu’il commande

Commander une sortie, c'est la moitié du travail. L'autre moitié, c'est savoir qu'elle a obéi. Le calculateur ne fait pas confiance au fil : il mesure le courant qui passe réellement. Et le capteur de courant le plus simple, le plus honnête, c'est un bout de résistance.

La loi d'Ohm, retournée

• On place une petite résistance de précision — un shunt, quelques milliohms — en série avec la charge. Le courant qui la traverse y crée une tension minuscule : U égale R fois I. On mesure cette tension, on divise par R, on a le courant.
• La chute est volontairement minuscule, quelques millivolts, pour que le shunt ne vole pas de tension à la charge. Il faut donc un amplificateur de mesure pour agrandir ce millivolt jusqu'à ce que le convertisseur puisse le lire.
• Le shunt n'est qu'une résistance de plus, choisie et posée avec soin : voir résistance, condensateur, diode.

Côté bas ou côté haut

• Shunt côté bas, dans le retour de masse de la charge : facile, la tension est proche de la masse, un amplificateur ordinaire suffit. Mais un court de la charge au châssis contourne le shunt, et on ne mesure plus rien.
• Shunt côté haut, dans la ligne d'alimentation : il voit le défaut que le côté bas rate, mais l'amplificateur doit travailler avec ses entrées proches de la tension batterie, en fort mode commun. Plus exigeant, plus capable.

Les pièges de la mesure : parasite, offset, ondulation

• Un shunt de quelques milliohms est si petit que la résistance des pistes de cuivre qui y mènent devient comparable. On mesure aux bornes des pastilles, pas au bout des pistes : c'est la connexion à quatre fils, dite de Kelvin.
• Ratez ça, et votre courant dérive avec la température et le routage. Le shunt est précis ; le câblage qui y mène ne l'est pas.
• Un shunt renvoie quelques millivolts ; l'offset et la dérive de l'amplificateur, c'est aussi quelques millivolts. À faible courant, l'erreur peut dépasser la mesure. C'est là que se joue la qualité d'une mesure de courant.
• Le shunt lui-même chauffe : le courant au carré fois sa résistance part en chaleur, et sa valeur dérive avec la température. On choisit un alliage à faible coefficient thermique pour que le milliohm reste un milliohm à chaud.
• En commande PWM, le courant n'est pas continu : il ondule au rythme du découpage. On l'échantillonne au bon instant, ou on moyenne sur toute la période, sinon on lit une valeur qui dépend du hasard du timing.

Sans shunt : le transistor qui se mesure

• Les interrupteurs high-side intelligents intègrent souvent la mesure : une fraction connue du courant de charge est recopiée sur une broche de mesure. Pas de shunt externe, mais moins précis.
• Pour les gros courants — démarreur, bougies de préchauffage, onduleurs d'hybride — un capteur à effet Hall lit le courant sans aucune chute, magnétiquement.

À quoi ça sert vraiment

• Vérifier que l'actionneur tire bien du courant : un injecteur qui lit zéro est ouvert, un injecteur qui lit trop est en court.
• Réguler directement le courant : beaucoup de vannes — EGR, régulateurs de pression, géométrie variable — se pilotent en courant, pas en tension. Le calculateur ajuste le rapport cyclique jusqu'à ce que le courant mesuré atteigne la cible.
• Diagnostiquer sans fil supplémentaire : la mesure qui régule est aussi celle qui signale le défaut.

Le calculateur ne croit pas la commande, il croit le courant. Quelques milliohms de résistance, c'est sa façon de rester honnête avec lui-même.

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