ES2265370T3

ES2265370T3 - Red electrica de alimentacion, especialmente red de a bordo para un vehiculo y procedimiento para la deteccion de cortocircuitos en la red.

Info

Publication number: ES2265370T3
Application number: ES01109119T
Authority: ES
Inventors: Joachim Neubert
Original assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Current assignee: Leoni Bordnetz Systeme GmbH
Priority date: 2000-05-18
Filing date: 2001-04-12
Publication date: 2007-02-16
Anticipated expiration: 2021-04-12
Also published as: PT1155919E; DE10024637C1; EP1155919A3; EP1155919A2; ATE329793T1; DE50110106D1; EP1155919B1

Abstract

Red eléctrica de alimentación, especialmente red de a bordo para un vehículo con un primer circuito (1) diseñado para una tensión mayor y un segundo circuito (2) diseñado para una tensión menor, en los cuales existen sendos protectores (9, 10) y sendos consumidores (3, 4) y los cuales presentan un punto de referencia de tensión común, caracterizada por el hecho de que, para la detección de cortocircuitos entre los circuitos (1, 2), se prevé un comparador de tensión (14) capaz de extraer la tensión en la entrada y la salida (15, 16) del segundo protector (10).

Description

Red eléctrica de alimentación, especialmente red de a bordo para un vehículo y procedimiento para la detección de cortocircuitos en la red.

El invento hace referencia a una red eléctrica de alimentación, en especial a una red de a bordo para un vehículo, con un primer circuito diseñado para una tensión mayor y un segundo circuito diseñado para una tensión menor, en los cuales existen sendos consumidores, cada uno diseñado para la tensión concreta, y sendos protectores, los cuales presentan un punto de referencia de tensión común. El invento hace referencia, además, a un procedimiento para la detección de cortocircuitos en la red eléctrica de alimentación conformada como red de a bordo multitensión.

Hasta el momento, las redes de a bordo de vehículos se han constituido a partir de un único sistema de alimentación principal de 14 V. En los vehículos futuros se está planeando implantar sistemas de 42 V. Durante el periodo de transición entre los sistemas de 12 y 42 V, se espera la aplicación de sistemas de a bordo multitensión. En el documento que dio origen al tipo de sistema, el DE 197.55.050 A1, se describe una red de a bordo multitensión en la que también se alimentan consumidores del mismo tipo con tensiones diferentes.

Si ambos sistemas se encuentran en paralelo, se presentan problemas de seguridad. Es cierto que cada sistema posee su propio elemento protector, por ejemplo un fusible adaptado al tipo de tensión, que en caso de sobrecorrientes interrumpe la conexión entre la fuente de tensión y los consumidores. No obstante, existe el problema de que, al producirse un cortocircuito entre los circuitos, escaparía una corriente de cortocircuito desde el primer circuito de alta tensión al segundo circuito y, de ahí, atravesaría un consumidor pasando por el punto de tensión común a masa. Cuando el punto de cortocircuito se encuentra detrás del segundo protector, visto desde la fuente de tensión, se mantiene la alimentación del segundo circuito con una tensión mayor incluso cuando salta el segundo protector. En dicho caso, los consumidores del segundo circuito estarían expuestos a una tensión para la que no están diseñados. La consecuencia de esta situación sería un daño a los consumidores y a otros componentes eléctricos y electrónicos.

El objetivo del presente invento consiste en posibilitar la detección de cortocircuitos entre los circuitos con distintas tensiones de alimentación en un sistema eléctrico de alimentación de las características mencionadas.

Este objetivo se soluciona a partir de las características contenidas en las dos reivindicaciones independientes 1 y 5. A continuación se prevé que la tensión en la entrada y la salida del segundo protector sea extraída por un comparador de tensión.

En caso de funcionamiento normal, la tensión en la entrada del segundo protector es algo mayor o igual a la tensión en la salida. Ahora bien, cuando el segundo circuito se conecta al primer circuito a través de un cortocircuito en un punto situado detrás del protector, visto desde la fuente de tensión del segundo circuito, cambia la relación de tensiones en el segundo protector. Ahora, la tensión en la salida es mayor a la tensión de la entrada. Este cambio repentino en la relación de tensiones en el segundo protector se soluciona por medio del comparador de tensiones. De este modo, puede detectarse inmediatamente de la manera aquí expuesta un cortocircuito entre los dos sistemas, incluso en el caso de corrientes de cortocircuito muy bajas, y tomar medidas para proteger los consumidores y los componentes del segundo circuito.

Para garantizar una detección segura de los cortocircuitos, es preferible que en la salida del comparador de tensión se produzca una conmutación digital, es decir, una inversión de la tensión. Ésta se origina al intercambiarse las relaciones de tensión en las entradas del comparador de tensión en caso de cortocircuito. Es decir, la entrada que en circunstancias normales recibe una tensión más baja, al producirse un cortocircuito, recibe una tensión mayor que la segunda entrada del comparador de tensión. Ante estas circunstancias se produce la conmutación digital, que permite una detección segura de los cortocircuitos en cuanto una corriente de cortocircuito excede la corriente del consumidor para la que está diseñado el segundo circuito.

Para proteger los consumidores de forma segura, se prevé oportunamente que se produzca el disparo del primer protector y, con ello, la desconexión del primer circuito. Así pues, se interrumpe la conexión entre el circuito diseñado para una tensión mayor y su fuente de tensión, por ejemplo, una batería de 42 V. El comparador de tensión detecta, a raíz de esta inversión de la tensión en el protector con tensión menor, un cambio de dirección de la corriente que fluye a través del protector. Esto tiene la ventaja determinante de que pueden aplicarse elementos de conmutación sencillos para la detección. Además no se necesita ninguna tensión de referencia para realizar la comparación. De ahí que la conexión aquí presentada destaque por su sencilla estructura, la cual posibilita una detección fiable de los cortocircuitos.

En caso de que el primero protector sea un fusible, es ventajoso que se cree el cortocircuito, que provoque el disparo de dicho fusible, entre el primer circuito y el punto de masa a través de un elemento de conmutación, preferiblemente un tiristor, activado por el comparador de tensión. El elemento de protección del circuito de mayor tensión puede ser también, como alternativa al fusible, un conmutador, por ejemplo, un conmutador semiconductor o similar, que esté controlado por una electrónica de evaluación y pueda desconectarse en caso de cortocircuito.

El invento se describe con mayor detalle con ayuda de un ejemplo de realización representado en el dibujo adjunto.

La figura muestra un circuito simplificado para una red de a bordo de un vehículo que está compuesta por un primer circuito y un segundo circuito 1 y 2. Cada circuito 1 y 2 comprende como mínimo un consumidor eléctrico 3 y 4. Los circuitos 1 y 2 están conectados formando un circuito cerrado, por un lado, al polo positivo 6 y 7 de sendas baterías independientes (no mostradas) y, por otro lado, a un punto de masa 8 del vehículo, que a su vez está conectado con el polo negativo de las baterías. El circuito 1 está alimentado por una batería de 42 V y el circuito 2, por una batería de 12 V.

Ambos circuitos 1 y 2 está protegidos ante sobrecorrientes elevadas no admitidas por sendos protectores 9 y 10 preferentemente situados en la zona de las baterías. Los protectores pueden ser, en términos muy generales, fusibles o conmutadores que separan la conexión entre las baterías y los consumidores en caso de cortocircuito. En el ejemplo de realización mostrado en la figura, el protector 9 es un fusible y el protector 10 es un transistor interruptor con un diodo inverso 11. El control del transistor interruptor 10 se consigue por medio de una unidad electrónica 12. Los protectores 9 y 10 protegen los circuitos 1 y 2 frente a cortocircuitos contra la masa 8.

De todos modos, un cortocircuito 13 entre los circuitos 1 y 2 en un punto posterior a uno de los protectores 9 y 10, es decir, situado entre éstos y los consumidores, actúa de tal forma que el protector 10 interrumpe la conexión con la batería de 12 V, o lo que es lo mismo, con el polo positivo 7. Pese a todo, el circuito 2 sigue alimentado por una tensión de
42 V.

Para evitar esto, se extrae la tensión de la entrada y la salida del protector 10 con ayuda de un comparador de tensión 14. En caso de funcionamiento sin incidencias, la tensión de la entrada 15 es mayor o igual a la tensión de la salida 16. No obstante, cuando se produce un cortocircuito en la salida 16 existe una tensión de 42 V. Este cambio radical de las relaciones de tensión o de la inversión de tensión en el protector 10 lo transforma el comparador de tensión 14 en una señal de salida que puede ser extraída a través de una línea de señal 17 y transmitida, por ejemplo, a una electrónica de evaluación 18. La electrónica de evaluación 18 puede desencadenar distintas reacciones sobre el cortocircuito, como, por ejemplo, abrir el protector 9 en forma de conmutador. Asimismo, la electrónica 18 puede formar una conexión con el sistema informático interno del vehículo y, por ejemplo, activar una señal de advertencia en el tablero de mandos. En el caso de que el protector 9 del circuito 1 de 42 V sea un fusible, puede existir un tiristor (no representado) que se active por la señal de salida del comparador de tensión 14 y que cree un cortocircuito entre el segundo circuito 2 y la masa 8 haciendo saltar el fusible 9. Con ayuda del comparador de tensión 14 o un componente similar, puede detectarse inmediatamente un cortocircuito entre los circuitos 1 y 2 y tomarse las medidas correspondientes, por ejemplo, las descritas anteriormente. De esta manera se evitan de forma efectiva los daños al consumidor 3, o a otros componentes, conectados en el circuito 2.

Lista de números de referencia

1: primer circuito

2: segundo circuito

3: consumidor

4: consumidor

6: polo positivo

7: polo positivo

8: punto de masa

9: protector

10: protector

11: diodo inverso

12: unidad electrónica

13: cortocircuito

14: comparador de tensión

15: entrada

16: salida

17: línea de transmisión de señales

18: electrónica de evaluación.

Claims

1. Red eléctrica de alimentación, especialmente red de a bordo para un vehículo con un primer circuito (1) diseñado para una tensión mayor y un segundo circuito (2) diseñado para una tensión menor, en los cuales existen sendos protectores (9, 10) y sendos consumidores (3, 4) y los cuales presentan un punto de referencia de tensión común, caracterizada por el hecho de que, para la detección de cortocircuitos entre los circuitos (1, 2), se prevé un comparador de tensión (14) capaz de extraer la tensión en la entrada y la salida (15, 16) del segundo protector (10).

2. Red de alimentación según la reivindicación 1 caracterizada por una electrónica de evaluación (18) que procesa la señal de salida del comparador de tensión (14).

3. Red de alimentación según la reivindicación 1 caracterizada por un elemento conmutador activado por la señal de salida del comparador de tensión (14), con el cual se puede cortocircuitar el primer circuito (1) contra la masa.

4. Red de alimentación según la reivindicación 3 caracterizada por poseer un tiristor como elemento conmutador.

5. Procedimiento para la detección de cortocircuitos en una red eléctrica de alimentación, especialmente una red de a bordo para un vehículo, con un primer circuito (1) diseñado para una tensión mayor y un segundo circuito (2) diseñado para una tensión menor, en los cuales se encuentran, respectivamente, un primer y un segundo protector (9, 10) y sendos consumidores eléctricos (3, 4) y los cuales presentan un punto de referencia de tensión común, caracterizado por el hecho de que se detecta un cortocircuito entre los circuitos (1, 2) por medio de un comparador de tensión (14) que extrae la tensión a la entrada y la salida (15, 16) del segundo protector.

6. Procedimiento según la reivindicación 5 caracterizado por el hecho de que se produce una inversión de la tensión en la salida del comparador de tensión (14) al generarse un cortocircuito.

7. Procedimiento según las reivindicaciones 5 o 6 caracterizado por el hecho de que, en caso de cortocircuito, se genera el salto del primer protector (9) y, con ello, la desconexión del primer circuito (1).