ES2202608T3 - Dispositivo para la alimentacion de tension en un automovil. - Google Patents
Dispositivo para la alimentacion de tension en un automovil.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A UN SISTEMA DE SUMINISTRO A BORDO DE UN VEHICULO MOTOR QUE TIENE DOS BATERIAS Y A UN DISPOSITIVO PARA CONTROLAR EL SISTEMA DE SUMINISTRO A BORDO DISPUESTO ENTRE LAS BATERIAS. UNA BATERIA SE USA PRIMERAMENTE PARA SUMINISTRAR A LOS ELEMENTOS CONSUMIDORES NORMALES Y EL OTRO PRIMERAMENTE PARA ALIMENTAR AL MOTOR DE ARRANQUE. EL DISPOSITIVO (16) DE CONTROL DEL SISTEMA DE SUMINISTRO A BORDO COMPRENDE UN MODULO DE SUMINISTRO A BORDO QUE LLEVA A CABO LOS PROCEDIMIENTOS DE RECARGA NECESARIOS Y TIENE OTRA CONEXION POR MEDIO DE LA CUAL LOS COMPONENTES DE SUMINISTRO A BORDO NECESARIOS PARA EL ARRANQUE Y LA OPERACION DEL VEHICULO PODRAN SER SUMINISTRADOS CON ENERGIA. DICHOS COMPONENTES DE SUMINISTRO A BORDO SE SUMINISTRAN CON MAYOR PRIORIDAD Y CON UNA MAYOR DESCARGA DE LA BATERIA CONJUNTAMENTE POR LA BATERIA DE ARRANQUE. SE ASEGURA, SIN EMBARGO QUE DURANTE EL ARRANQUE, LOS COMPONENTES DE SUMINISTRO NORMALES DE A BORDO NO ESTAN CONECTADOS CON LA BATERIA DE ARRANQUE.
Description
Dispositivo para la alimentación de tensión en un
automóvil.
La invención parte de un dispositivo para la
alimentación de tensión en un automóvil del tipo de la
reivindicación 1.
La alimentación de tensión en automóviles se ha
realizado hasta ahora habitualmente con la ayuda de una única
batería cargada por un generador. En los automóviles modernos con
una pluralidad de consumidores eléctricos, una batería no es en
parte ya suficiente para la alimentación de la tensión, por ejemplo
para asegurar el arranque, de manera que se utilizan dos baterías
separadas, que están conectadas habitualmente paralelas entre sí.
Para que las dos baterías no sean utilizadas cíclicamente y, por lo
tanto, las irrupciones de la tensión, que pueden aparecer durante
la activación del motor de arranque, son mantenidas alejadas de
componentes críticos para la tensión, en un dispositivo conocido a
partir del documento DE-PS 41 38 943 para la
alimentación de tensión en un automóvil con dos baterías, se
conecta un módulo de carga / separación entre las dos baterías, que
separa, durante el proceso de arranque, la batería asociada al
motor de arranque de la red de a bordo restante. Puesto que la
tensión nominal de la batería asociada al motor de arranque es
ligeramente menor que la tensión nominal de la batería de a bordo,
se asegura que la batería del motor de arranque esté siempre
cargada de una manera óptima.
Se conoce por la publicación
US-A-5 488 283 un dispositivo para
la alimentación de la tensión en un vehículo, en el que
conmutadores electrónicos, que comprenden por ejemplo transistores
de efecto de campo, se encuentran entre dos circuitos de
alimentación con una batería respectiva. Estos conmutadores
electrónicos, que son componente de una instalación electrónica de
control, se pueden abrir y cerrar en caso necesario por la
instalación electrónica de control. El dispositivo conocido para la
alimentación de la tensión se emplea especialmente para que, en el
caso de un defecto en el circuito de alimentación principal con la
batería principal sea posible un funcionamiento de emergencia s
través de la batería auxiliar.
Se conoce por el documento
US-A-4 723 105 un sistema de
alimentación de tensión en una red de a bordo de dos baterías en un
automóvil, en el que se emplea un transformador de la tensión, que
garantiza de una manera fiable la altura necesaria de la tensión. A
tal fin, el transformador de la tensión, que funciona como
convertidor DC/DC, es accionado en dos tipos de funcionamiento,
donde en el primer tipo de funcionamiento se ocupa de que las dos
baterías estén cargadas aproximadamente iguales y el transformador
DC/DC en el segundo tipo de funcionamiento se ocupa de que la
tensión permanezca constante también durante la activación del
motor de arranque.
Se conoce por la publicación DE 40 28 242 A un
dispositivo para la alimentación de la tensión en un automóvil, que
presenta un circuito de alimentación, que comprende al menos un
generador regulador por el regulador de la tensión así como una
batería y primeros consumidores que se pueden conectar con esta
batería. Además, está previsto un circuito de arranque, que
comprende, además de una segunda batería, todavía un motor de
arranque así como segundos consumidores.
El motor de arranque se puede conectar con la
segunda batería, además la segunda batería se puede conectar a
través de otros conmutadores con el generador así como con la
primera batería. Los conmutadores son activados por un aparato de
control, que está en conexión a tal fin con el circuito de
alimentación y con el circuito de arranque a través de al menos una
conexión respectiva. Los conmutadores propiamente dichos no son
componentes del aparato de control.
El dispositivo según la invención para la
alimentación de tensión en un automóvil con los rasgos
característicos de la reivindicación principal tiene la ventaja de
que también en el caso de mal estado de carga de las baterías, se
asegura que el vehículo pueda ser accionado todavía durante un
cierto periodo de tiempo, que es suficiente, por ejemplo, para
conducirlo hasta el taller próximo. Esta ventaja se consigue porque
se emplea un aparato de control de la red de a bordo, que lleva a
cabo las funciones de conexión y separación, respectivamente, entre
las dos baterías y presenta una conexión adicional, a través de la
cual se puede asegurar la alimentación de la tensión para los
componentes eléctricos o electrónicos que son absolutamente
necesarios para el funcionamiento del automóvil. Esta conexión
adicional es alimentada con tensión con máxima prioridad con la
ayuda de una configuración ventajosa del circuito de carga /
separación, de manera que es posible todavía un funcionamiento de
emergencia incluso cuando la batería de alimentación está en gran
medida descargada.
Otras ventajas de la invención se consiguen con
la ayuda de las medidas indicadas en las reivindicaciones
dependientes. En este caso es especialmente ventajoso que e el caso
de utilización adicional de un transformador de la tensión
continua, que puede estar en el exterior, separado o integrado en el
aparato de control de la red de a bordo, que alimenta a los
componentes relevantes para el funcionamiento, se puede
acondicionar una tensión suficientemente alta, aunque ambas
baterías estén ampliamente descargadas. A través de la utilización
de conmutadores electrónicos analógicos así como de otros
transformadores de tensión continua se puede generar un módulo de
conmutación bidireccional, que es insensible a las interferencias y
que funciona de una manera especialmente fiable. De una manera
ventajosa, la activación de los componentes individuales se realiza
con la ayuda de una unidad de control, por ejemplo de un
microprocesador.
La invención se representa en las figuras y se
describe en detalle en la descripción siguiente. En particular, la
figura 1 muestra un diagrama de bloques de una red de a bordo de
dos baterías según la invención, la figura 2 muestra un primer
módulo de la red de a bordo y la figura 3 muestra un segundo módulo
de la red de a bordo que es componente del aparato de control de la
red de a bordo. En la figura 4 se representa un diagrama de bloques
de un módulo general de la red de a bordo las figuras 5, 6, 7 y 8
muestran configuraciones de un módulo de la red de abordo, donde,
por una parte, un módulo de la red de a bordo está constituido con
conmutador de conexión en forma de un conmutador analógico o un
módulo de la red de a bordo con función de conmutación, un módulo de
la red de a bordo con una combinación de conmutador analógico y
transformador de la tensión.
En la figura 1 se representa un diagrama de
bloques de una red de a bordo de dos baterías según la invención,
que comprende en particular los siguientes componentes: un circuito
de alimentación 10, que está constituido por el generador 11 junto
con el regulador de la tensión 12, la batería de alimentación 13,
los consumidores 14 y 15. Los componentes del circuito de
alimentación 10 están conectados con el aparato de control 16 de la
red de a bordo a través de una conexión KI.30. El aparato de
control 16 de la red de a bordo está conectado con el motor de
arranque 17 y la batería de arranque 18 a través de otra conexión
KI.30a. El motor de arranque 17 así como la batería de arranque 18 y
un sensor de temperatura 19, que determina la temperatura de la
batería de arranque y la suministra al aparato de control 16 de la
red de a bordo, forman el circuito de arranque 20.
El aparato de control 16 de la red de a bordo
presenta otra conexión KI.30b, que sirve para la alimentación de
componentes que son absolutamente necesarios para el arranque y el
funcionamiento del vehículo. En la figura 1, estos componentes
están representados como bloque 21. Los componentes relevantes, que
no sólo deben ser alimentados en el caso de funcionamiento habitual,
sino también en el funcionamiento de emergencia necesariamente con
tensión, se pueden agrupar como componentes de arranque y de
funcionamiento de substitución, a los que pertenece también aquí el
regulador del generador, con la conexión D+. El regulador del
generador puede ser alimentado también desde el exterior a través
de un transformador DC/DC adicional, por ejemplo para la excitación
del generador.
Los datos de los componentes mencionados
anteriormente, que no están en conexión, respectivamente, con el
aparato de control de la red de a bordo se encuentra de la manera
habitual en cada caso en masa. La configuración del aparato de
control de la red de a bordo o bien las partes del circuito que son
necesarios para la comprensión de la invención se explican en
detalle en las figuras siguientes.
En la figura 2 se representa un primer módulo de
la red de a bordo como diagrama de bloques. Este módulo es
componente del aparato de control 16 de la red de a bordo o
corresponde a este aparato de control. El módulo de la red de a
bordo según la figura 2 presenta las conexiones KI.30 y KI.30a, a
través de las cuales se puede alimentar el módulo BN desde el
circuito de alimentación 10 o el circuito de arranque 20 así como
la conexión KI.30b a través de la cual son alimentados los
componentes 21 relevantes desde el módulo con tensión. Además, está
presente un conmutador 23, por ejemplo un relé así como un
interruptor electrónico o eléctrico 24. A través del conmutador 23
así como a través del interruptor electrónico 24 se pueden
establecer e interrumpir conexiones entre los bornes KI.30, KI.30a
y KI.30b. Con la ayuda de una unidad de control, por ejemplo de un
micro conmutador 25 se determina qué comunicaciones se establecen y
cuáles se interrumpen. La unidad de control 25 evalúa en este caso
informaciones que le son alimentadas con la ayuda de otros grupos
estructurales. Está en comunicación a tal fin con todos los grupos
estructurales del módulo de la red de a bordo 22, comprendiendo
estas comunicaciones líneas de activación y/o líneas de
información.
Para la activación del interruptor electrónico 24
así como del conmutador 23 se evalúan informaciones especiales en
la unidad de control. Una de estas informaciones es la información
en el sentido de si el motor de arranque 17 está activado o no. Es
alimentada a través del borne KIU.50 al módulo de la red de a
bordo, siendo realizada la evaluación en un conmutador de valor
umbral representado como bloque 26 en el ejemplo de realización. El
bloque 26 puede ser evidentemente componente de la unidad de
control 25 o puede estar constituido como circuito separado, siendo
esencial que en la salida del bloque 26 aparezca una señal que
permite reconocer si se activa o bien está o no activado el motor
de arranque. Si se lleva a cabo una activación del motor de
arranque, entonces se activa el interruptor electrónico 24 en
función de la señal de salida del bloque, donde el interruptor
electrónico 24 se abre tan pronto como se activa el motor de
arranque. De esta manera, debe asegurarse que no se transmita desde
el circuito de arranque 20 ninguna irrupción de la tensión sobre la
red de a bordo restante.
El bloque 27 representa una fase de valor umbral,
a la que se alimentan informaciones externas a través de una
conexión KI.15X, por ejemplo desde una cerradura de encendido, que
conectan la alimentación del aparato de control BN o eventualmente
hace necesaria una activación del interruptor electrónico 24 o del
conmutador 23. El bloque 27 puede estar constituido igualmente como
circuito separado o puede estar integrado en la unidad de
control.
Con el módulo de la red de a bordo 22 se puede
constituir una red de a bordo de dos baterías, en la que el
circuito de arranque y el circuito de alimentación se encuentran en
la misma tensión o también en tensión diferente en una medida
limitada, habitualmente 12 V. Esta tensión es puesta entonces
también a la disposición de componentes de arranque y de componentes
de funcionamiento de substitución 21. Los procesos de conmutación
individuales, que son necesarios para la alimentación óptima de la
tensión, se explican a continuación todavía con la ayuda de los
ejemplos representados en los circuitos según las figuras 5 a 8. En
principio, la activación del interruptor electrónico así como del
conmutador 23 se realiza de tal manera que consumidores relevantes
para el funcionamiento, que se pueden conectar en el borne KI.30b,
son alimentados con tensión también en el caso de mal estado de
carga de las baterías y, cuando el motor de arranque está activado,
se impide una irrupción de la tensión al menos en estos
componentes.
En la figura 3 se representa un módulo ampliado
de la red de a bordo como diagrama de bornes. Este módulo presenta
las mismas conexiones que el módulo según la figura 2. También una
parte de los componentes restantes corresponde a los del módulo
según la figura 2. Adicionalmente, entre el interruptor electrónico
24 y el conmutador 23 se encuentra un transformador DC/DC 28.
Además, a través de una conexión KI.30c adicional se alimenta la
señal medida con la ayuda del sensor de temperatura 18, que
corresponde a la temperatura de la batería de arranque. Esta
temperatura es alimentada a la unidad de control a través de un
circuito de acondicionamiento de la señal 29. Sobre todo en
función de esta señal se regula el transformador de la tensión
DC/DC 28.
Con el módulo de la red de a bordo representado
en la figura 3 se puede elevar, por una parte, la tensión en la
batería de arranque 18 con respecto a la tensión en la batería de
alimentación. En este caso, son posibles tensiones en la batería de
arranque de hasta 17 V, dependiendo la altura real de la tensión,
que es generada con la ayuda del transformador DC/DC, de la
temperatura del acumulador de arranque, siendo generada la tensión
más elevada a bajas temperaturas. Para la carga óptima de la
batería de arranque, a temperatura conocida, se puede seleccionar
la tensión de carga de tal forma que la carga se lleva a cabo cerca
del límite de gasificación. Se consigue un tiempo de carga corto a
través del empleo de un transformador de tensión de potencia fuerte.
De esta manera se garantiza una potencia de arranque máxima también
a temperaturas muy bajas. Dado el caso, se puede emplear un
transformador de tensión, que trabaja también en sentido opuesto y
que acondiciona la tensión preparada por la batería de arranque de
tal forma que los componentes de arranque y los componentes de
funcionamiento de substitución pueden ser alimentados con la tensión
necesaria suficiente, estando realizado el conmutador entonces sólo
como simple abridor entre KI.30 y KI.30b.
Tanto el módulo de la red de a bordo representado
en la figura 2 como también el representado en la figura 3 pueden
estar realizados de forma discrecional, por ejemplo como lógica,
ASIC y/o con microprocesadores y, dado el caso, pueden estar
ampliados con funciones adicionales. También es posible una
configuración de varios canales del módulo de la red de a bordo. En
el módulo de la red de a bordo representado en la figura 2 se puede
emplear una solución de un chip de coste favorable con corriente de
carga limitada con necesidad de espacio y peso mínimos, para
garantizar la función de separación del circuito de arranque y del
circuito de alimentación así como la conmutación de la alimentación
de los componentes para el arranque de emergencia y el
funcionamiento de substitución del vehículo.
En las figuras 4 a 8 se representan varios
módulos de la red de a bordo 22c a g, que pueden estar montados en
los aparatos de control 16 de la red de a bordo y que pueden
substituirlos. Puesto que también es concebible un empleo en otras
redes de dos tensiones, se designan las conexiones en las figuras 4
a 8 con KI.A, KI.B y KI.C.
En el módulo de la red de a bordo general
representado en la figura 4, por medio de un conmutador 30 se puede
conectar el borne KI.C opcionalmente con el borne KI.A o con el
borne KI.B. Entre el borne KI.A y el borne KI.C se encuentra un
conmutador analógico 31 y un transformador de la tensión 32 con las
tensiones U1, U2. Entre el borne KI.C y el borne KI.B están
conectados un conmutador analógico 33 y un transformador de la
tensión 34 con U3, U4. Con esta disposición se puede llevar a cabo
una conmutación electromecánicamente con un circuito de conmutación
o dos relés de cierre / apertura o de forma electrónica con
conmutadores analógicos. Con este módulo se pueden realizar las
siguientes funciones básicas:
1. Conmutación de la conexión KI.C desde la
conexión KI.A a la conexión KI.B
Las cargas, que se encuentran en la conexión
KI.C, pueden ser alimentadas o bien desde la conexión KI.B o,
cuando el relé está activado, desde la conexión KI.A. Para evitar
una irrupción de la alimentación y para la descarga de los
contactos de relé se puede conectar durante la conmutación uno o
ambos conmutadores analógicos 31, 33.
Con la disposición según la figura 4 se puede
realizar, además, un control o regulación unidireccional o
bidireccional del flujo de corriente entre las conexiones KI.A y
KI.B, KI.A y KI.C así como KI.B y KI.C y KI.C y KI.A. Es igualmente
posible una transformación de la tensión unidireccional o
bidireccional entre KI.A y KI.B, KI.A y KI.C así como KI.B y KI.C.
La condición previa es el empleo de transformadores de tensión
adecuados, pudiendo estar diseñados éstos para que los lados de los
transformadores de tensión, que están en conexión con KI.C,
alimenten siempre una tensión de 12 V.
El módulo de la red de a bordo representado en la
figura 4 se puede emplear, por ejemplo, en una red de a bordo de
dos baterías según la figura 1. Entonces se conecta en la conexión
KI.A la batería 18, que sirve solamente para la alimentación del
motor de arranque 17 o bien para la alimentación de otro circuito
de corriente especial, por ejemplo para cargas de alta corriente,
como catalizador eléctrico, calefacción de los cristales delanteros
y similares. La conexión KI.B está conectada con los restantes
componentes de la red de a bordo, como generador 11, batería de
alimentación 13 y consumidores 14, 15 no específicos del arranque
así como otros. A través de la conexión KI.C se pueden conectar
entonces componentes de la red de a bordo específicos del arranque o
bien componentes de la red de a bordo, para cuya alimentación es
absolutamente necesario un funcionamiento con batería. Estos
componentes comprenden, por ejemplo, la instalación eléctrica del
motor, las bombas eléctricas de combustible, la excitación del
generador, etc.
Si en el estado de funcionamiento "encendido
conectado" no se alcanza, por ejemplo, un umbral de tensión en
la conexión KI.B, entonces está presente un proceso de arranque y
se activa el conmutador 30.De esta manera, se conmutan todos los
componentes necesarios para el arranque a la conexión KI.A. De esta
manera, es posible un arranque también con la batería de
alimentación vacía, si se asegura que la batería de arranque 18
está siempre suficientemente cargada. En el supuesto de que la
batería de arranque 18 sea sometida a carga solamente durante el
arranque t a continuación sea cargada de nuevo lo más rápidamente
posible, se garantiza un estado de carga suficiente. También se
puede garantizar un estado de carga suficiente cuando existe una
tensión suficientemente alta en la red de corriente de la red de a
bordo del lado del generador, conectando el conmutador analógico 31
solamente cuando esta tensión del generador es mayor que la tensión
del circuito de arranque (función de los diodos con caída reducida
de la tensión). Si debe asegurarse una carga rápida, o bien hay que
seleccionar o dimensionar un generador 11 con suficiente intensidad
de potencia (para el aseguramiento de una tensión de carga
suficientemente alta) o hay que prever un transformador de tensión,
por ejemplo un transformador DC/DC, que posibilite en cualquier
situación de funcionamiento del vehículo y cuanto el vehículo está
parado una carga de la batería de arranque en la conexión KI.A.
En la figura 5 se representa otra configuración
de un módulo de la red de a bordo 22d. Esta variante contiene un
interruptor electrónico, que puede conectar las conexiones KI.A y
KI.B entre sí. Esta conexión se puede realizar de forma automática,
por ejemplo en el caso de una diferencia de la tensión entre los
bornes o en virtud de una señal externa, que es alimentada a través
de KI.X. El módulo de la red de a bordo según la figura 5, que se
compone de dos transistores de efecto de campo 35, 36, un
comparador 37 y una alimentación de tensión 18, se caracteriza por
una caída de la tensión bidireccional mínima, en función de la
corriente, en comparación con un diodo. Otra posibilidad es la
utilización del conmutador analógico como regulador longitudinal a
través de la variación de las tensiones de puerta. Es igualmente
posible una modulación de la anchura del impulso de la corriente
con el conmutador analógico. El conmutador analógico puede estar
diseñado también en una forma protegida contra sobrecarga, con lo
que es posible un incremento adicional de la fiabilidad.
El módulo de la red de a bordo según la figura 5
se puede emplear en combinación con una red de a bordo de dos
baterías según la figura 1. Es adecuado para la conexión de
derivaciones de la red de a bordo con y sin acumuladores
intermedios propios, por lo tanto es adecuado, en principio,
también para la conexión de derivaciones de la red de a bordo sin
baterías o acumuladores o condensadores propios. El empleo de un
módulo de la red de a bordo de este tipo garantiza un flujo de
corriente bidireccional desde la conexión KI.A a la conexión KI.B y
a la inversa. Éste no sería el caso si se emplean diodos,
transistores bipolares o tiristores. Puesto que la caída de la
tensión se reduce en el caso de corrientes menores, por ejemplo en
el caso de la carga de una batería a través del conmutador se pueden
aprovechar también las diferencias pequeñas de la tensión para la
carga. A través del empleo de conmutadores analógicos protegidos
contra sobrecarga es posible también la conexión de derivaciones de
la corriente con altas corrientes punta sin el empleo de
semiconductores de potencia dimensionados de forma adecuada.
En la figura 6 se representa otro módulo de la
red de a bordo 22e, que presenta una función de conmutación. Este
módulo comprende un relé 39, un comparador 40, a cuya entrada
inversora se alimenta una tensión de referencia, mientras que su
entrada no inversora está conectada con la conexión KI.B y se puede
conmutar a través del relé 39 a la conexión KI.A. La alimentación de
la tensión está designada en este caso con 41.
La variante representada en la figura 6 de un
módulo de la red de a bordo representa un conmutador mecánico o
electrónico, que se conmuta, por ejemplo, cuando no se alcanza una
tensión mínima en la conexión KI.C, desde la conexión KI.B a la
conexión KI.A. También esta variante se puede emplear en conexión
con una red de a bordo de dos baterías. Entonces se conectan los
consumidores relevantes para el funcionamiento en la conexión KI.C.
En el caso de que esté descargada una batería de alimentación 14,
que está conectada en KI.B, y que se puede reconocen porque no se
alcanza una tensión mínima durante la carga o bien a través de una
señal de control externa o en virtud de otro parámetro, se conmuta
KI.C desde KI.B hacia KI.A. La alimentación de la tensión de los
componentes relevantes para el funcionamiento es asumida entonces
por la batería de arranque 18. A través del reconocimiento de la
caída de la tensión en la batería de alimentación se dispara, por
lo tanto, una conmutación y de esta manera se asegura que los
consumidores relevantes son alimentados en una medida
suficiente.
En la figura 7 se representa un módulo de red de
a bordo 22f con una combinación de conmutador analógico y
transformador de la tensión. Este ejemplo de realización
corresponde al mostrado en la figura 5, completado con un
transformador de la tensión 42, que está conectado, por una parte,
con la conexión KI.B así como con la alimentación de la tensión así
como, por otra parte, con el conmutador analógico y adicionalmente
está conducido a la conexión KI.C. Con esta variante se realiza un
interruptor electrónico con un transformador de la tensión
intercalado para tensiones más elevadas así como para tensiones más
bajas. El transformador de la tensión puede estar realizado de
múltiples formas, por ejemplo capacitado o inductivo así como
unidireccional o bidireccional. En este caso sería ventajosa una
distribución de los transistores de efecto de campo (MOSFET) del
conmutador analógico sobre el lado KI.A y el lado KI.B del
transformador de la tensión. Los transistores de efecto de campo se
pueden conectar en este caso con bornes en el lado del drenaje, para
que en el caso de una diferencia de la tensión entre la salida del
transformador de tensión y los bornes, la corriente pueda fluir
desde el transformador a través del diodo del transistor de efecto
de campo. En este caso, es conveniente una conmutación adicional de
los transistores de efecto de campo en estas fases por razones de
la potencia de pérdida.
En el caso de la combinación de transformadores
de la tensión y de conmutadores analógicos, es posible el empleo
del diodo de salida del transformador de la tensión a través del
transformador de efecto de campo respectivo. En este caso, el diodo
inverso es utilizado en el transistor de efecto de campo para esta
función o bien se conmuta el transistor de efecto de campo a las
fases respectivas. De esta manera se puede conseguir una reducción
de la potencia de pérdida. Además, se puede realizar también un
transformador de tensión bidireccional a través de un conmutador
adicional de lado bajo, con respecto a masa (por ejemplo MOSFET) y
un conmutador analógico dividido, de manera que el transistor de
efecto de campo respectivo substituye al diodo de partida. De
acuerdo con la dirección de transformación se puede conmutar un
transistor de efecto de campo y se puede utilizar el otro como
diodo.
En la figura 8 se representa otro módulo de la
red de a bordo 22g, en el que el transformador de la tensión 43
está dispuesto entre los dos transistores de efecto de campo 44, 45
y una instalación para el control o regulación 46 está conectada,
respectivamente, con las conexiones KI.A, KI.B y KI.C y, además, con
los transistores de efecto de campo. Con una dispositivo de este
tipo es posible una conexión de derivaciones de la red de a bordo
con y sin acumuladores intermedios propios (batería, acumulador,
condensador). Se puede conducir un flujo de corriente
bidireccional, se produce una caída reducida de la tensión y se
puede realizar una conmutación con tensiones discrecionales. Puesto
que la caída de la tensión se reduce con tensiones bajas, durante
la carga de una batería a través del conmutador se puede aprovechar
una diferencia pequeña de la tensión para la carga. Por medio de un
transformador DC/DC se puede poner a disposición una tensión más
elevada o una tensión más reducida en los bornes. Esta tensión se
puede controlar o regular por los más diferentes parámetros de una
manera específica de la función, por ejemplo en combinación con una
medición de la temperatura de funcionamiento para la carga óptima
de la batería.
Son concebibles otras configuraciones con
circuitos en serie y en paralelo de los módulos parciales
conmutador analógico, conmutador y transformador DC/DC. En el caso
de utilización de convertidores de tensión bidireccionales en el
aparato de control de la red de a bordo es posible una
configuración que posibilita el funcionamiento de los componentes
relevantes para el funcionamiento también durante el arranque desde
la batería del motor de arranque, donde el transformador de la
tensión eleva entonces la tensión caída condicionada por el
arranque a una tensión más elevada, por ejemplo a la tensión
nominal. De esta manera, los componentes relevantes para el
funcionamiento se pueden colocar en un intervalo más reducido de la
tensión de trabajo, en lugar de 6 a 16 V, de 10 a 16 V.
Claims (9)
1. Dispositivo para la alimentación de la
tensión en un automóvil con un circuito de alimentación (10), que
comprende al menos un generador (11), cuya tensión de salida es
regulada por medio de un regulador de la tensión (12), una primera
batería (13) y consumidores (14), que están conectados con el
generador (11), y con un circuito de arranque (20), que comprende
al menos una segunda batería (18), que está asociada al motor de
arranque (17) y que se puede conectar a través de medios de
conmutación de un aparato de control (16) de la red de a bordo con
el generador (11) así como con la primera batería (13), donde el
aparato de control (16) de la red de a bordo está conectado con el
circuito de alimentación (10) y con el circuito de arranque (20) a
través de al menos una conexión (KI.30, KI.30a) respectiva y los
procesos de conmutación son controlados por medio de una unidad de
control del aparato de control (16) de la red de a bordo,
especialmente de un microprocesador y los medios de conmutación son
componente de un módulo de la red de a bordo (22) del aparato de
control (16) de la red de a bordo, caracterizado porque el
módulo de la red de a bordo (22) presenta otra conexión (KI.30b), a
través de la cual se pueden conectar los componentes (21)
relevantes para el funcionamiento con el circuito de alimentación
(10) o con el circuito de arranque (20) y los medios de conmutación
del módulo de la red de a bordo son activados de tal forma que los
componentes (21) relevantes para el funcionamiento son alimentados
de una manera fiable con tensión también en mal estado de carga de
una de las baterías.
2. Dispositivo para la alimentación de la tensión
según la reivindicación 1, caracterizado porque los
componentes (21) relevantes para el funcionamiento comprenden todos
los componentes que deben ser alimentados con tensión de manera
absoluta en el funcionamiento habitual y en el funcionamiento de
emergencia y que posibilitan el funcionamiento del vehículo al menos
durante un cierto tiempo.
3. Dispositivo para la alimentación de la tensión
según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque se
emplea un módulo de la red de a bordo (22a, 22d, 22e) sin
transformador de la tensión, porque las dos baterías (13), (18)
presentan la misma tensión nominal y los procesos de conmutación
para el aseguramiento de la alimentación de los componentes (21)
relevantes para el funcionamiento se realizan de tal forma, que la
alimentación se lleva a cabo desde la batería mejor cargada.
4. Dispositivo para la alimentación de la tensión
según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque está
presente al menos un transformador de la tensión (32), (34), (42),
(43), especialmente un transformador DC/DC, uno de cuyos lados
está conectado con el circuito de alimentación (10) y con la
alimentación de tensión para los componentes (21) relevantes para
el funcionamiento y cuyo otro lado está conectado con la batería de
arranque (18).
5. Dispositivo para la alimentación de la tensión
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque al menos un interruptor electrónico y un conmutador (23),
especialmente un relé, están dispuestos entre el circuito de
alimentación (10) y el circuito de arranque (20), estando la
conexión (KI.30b) para los componentes (21) relevantes para el
funcionamiento entre el interruptor electrónico (24) y el
conmutador (23).
6. Dispositivo para la alimentación de la tensión
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque al menos una señal, que permite especialmente la detección
de la temperatura del acumulador de arranque, es alimentada al
módulo de la red de a bordo (22) y es tenida en cuenta por éste o
bien por el microprocesador correspondiente durante la regulación de
la tensión de carga de la batería y del transformador de la
tensión.
7. Dispositivo para la alimentación de la tensión
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque está presente otra conexión (KI.15x) en el módulo de la red
de a bordo (22), a través de la cual se puede alimentar una señal
de activación externa, que es tenida en cuenta durante la
activación del interruptor electrónico (22) o bien del relé
(23).
8. Dispositivo para la alimentación de la tensión
según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado
porque los transformadores de la tensión (32), (34), (42), (43)
están realizados bidireccionales, de manera que los componentes
(21) relevantes para el funcionamiento pueden ser alimentados por
el acumulador de arranque (18) también durante el arranque, donde el
transformador de la tensión (32), (34), (42), (43) respectivo eleva
entonces la tensión caída condicionada por el arranque a una
tensión más elevada, especialmente a tensión nominal.
9. Dispositivo para la alimentación de la tensión
según la reivindicación 8, caracterizado porque los
transformadores de la tensión y los componentes (21) relevantes
para el funcionamiento son diseñados para un intervalo reducido de
la tensión de trabajo de 10 a 16 voltios.
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