ES2300463T3 - Disposiotivo y/o procedimiento para la determinacion de la disponibilidad de energia electrica, especialmente en la red de a bordo con varios acumuladores de energia. - Google Patents

Abstract

Dispositivo para la determinación de la disponibilidad de la energía eléctrica en una red de a bordo con, al menos, dos sistemas parciales que forman circuitos de acumulación de energía, especialmente circuitos de baterías, que están conectados entre sí a través de un convertidor de tensión y que comprende un dispositivo de control, que influye sobre el convertidor de tensión y medios de cálculo, que evalúan algoritmos específicos de la carga, caracterizado porque los algoritmos específicos de la carga comprenden, al menos, una información sobre el valor de umbral (SOCS) relativa a la disponibilidad de la energía eléctrica en, al menos, un sistema parcial y/o informaciones sobre el valor de umbral (SOHS) relativos a los errores irreversibles del sistema en, al menos, un sistema parcial, llevándose a cabo la coordinación de los algoritmos SOCS-/SOHS en función de los tipos de funcionamiento actuales.

Description

Dispositivo y/o procedimiento para la determinación de la disponibilidad de energía eléctrica, especialmente en la red de a bordo con varios acumuladores de energía.

Estado de la técnica

La invención se refiere a dispositivos o bien a dispositivos y respectivamente a procedimientos para la determinación de la disponibilidad de la energía eléctrica, basados especialmente en redes de a bordo con varios acumuladores de energía, especialmente con dos acumuladores de energía en los vehículos automóviles con las características de la reivindicación 1.

Los sistemas de dos baterías para la red de a bordo o bien las redes de a bordo con dos acumuladores de energía se conocen por ejemplo por la publicación DE-P 196 45 944. Éstos sirven, de manera usual, para la optimización de la alimentación de la energía eléctrica en los vehículos automóviles y tienen como característica principal un segundo circuito de batería o bien circuito de acumulación de energía, que presenta un acoplamiento eléctrico o bien un desacoplamiento eléctrico del circuito de la batería principal según el estado de funcionamiento. El circuito de la batería principal, que se denomina también como circuito de la batería de los consumidores, abarca en este caso la tradicional batería para los consumidores, el generador y la mayoría de los consumidores eléctricos. La conexión entre el primer circuito de batería (circuito de batería principal) y el segundo circuito de batería se establece a través de elementos de conmutación que, por ejemplo, son controlados por un dispositivo de control, especialmente por el denominado dispositivo de control de la red de a bordo. Los elementos de conmutación pueden ser en este caso también parte integrante del dispositivo de control.

El segundo circuito de batería sirve para la alimentación de los consumidores, que en principio requieren únicamente una alimentación eléctrica durante un corto período de tiempo. Tales consumidores momentáneos son, por ejemplo, los consumidores de sobreintensidad tales como el motor de puesta en marcha o un catalizador eléctricamente calentable. Mediante la absorción de la energía eléctrica para estos consumidores a partir del segundo circuito de batería no se grava adicionalmente la batería o bien el circuito de batería principal.

De igual modo, existe también la posibilidad de aprovechar la energía eléctrica de la segunda batería para la alimentación suplementaria del primer circuito de batería durante un corto período de tiempo comprendido entre algunos segundos y varios minutos. Los procesos de conmutación necesarios se llevan a cabo, en caso necesario, por parte del dispositivo de control de la red de a bordo, que emite las señales necesarias para la conmutación.

Con el sistema conocido de dos baterías para la red de a bordo es posible una concepción tal que la segunda batería sea gravada únicamente por una corriente de reposo muy pequeña, estando provocada esta corriente de reposo por las intensidades de fuga debidas a los consumidores y por los elementos de conmutación o bien por el dispositivo de control para la efectuar el desacoplamiento del primer circuito de batería o bien la autodescarga de la batería durante el tipo de funcionamiento desacoplado durante el intervalo de tiempo de funcionamiento del vehículo automóvil o bien durante el período de reposo. Este gravamen es mayor, de manera típica, en un factor entre 10 y 50 menor que el gravamen de la batería en el circuito de la batería de los consumidores.

En tales sistemas conocidos de dos baterías para la red de a bordo es usual optimizar las dos baterías en lo que se refiere a sus propiedades específicas de aplicación. La batería del segundo circuito de batería está adaptada a las necesidades esperables y puede proporcionar momentáneamente una elevada intensidad. A título de ejemplo, se optimizará la batería en el segundo circuito con respecto a la aptitud a la sobreintensidad, puesto que se utiliza, de manera preponderante, para la alimentación del motor de puesta en marcha y éste requiere una elevada intensidad. En lugar de una batería puede emplearse como segundo acumulador de energía también un condensador, por ejemplo un supecap o un elemento similar para la acumulación de energía.

La batería del primer circuito de batería, es decir el circuito de la batería de los consumidores, que sirve como batería de alimentación para los consumidores de la red de a bordo usuales, se optimiza, de manera usual, por ejemplo con respecto a la estabilidad de los ciclos.

Para la optimización del estado de carga de ambas baterías, especialmente incluso para la optimización del estado de carga de la batería en el segundo circuito de batería y, por lo tanto, para aumentar la disponibilidad de la energía eléctrica en el conjunto del sistema de la red de a bordo se emplea también un dispositivo de control en la conocida solución dada por la publicación DE-P 196 45 944. Este dispositivo de control puede presentar, también, un convertidor integrado de tipo convertidor directo/convertidor directo (DC/DC) para la adaptación de la tensión. El convertidor DC/DC se encarga, en este caso, de la recarga óptima de la segunda batería con una tensión de carga adaptada en función de la temperatura de la batería. La segunda batería presenta, por lo tanto, en el caso normal un estado de carga elevado (State of charge (SOC) >90%...95%). Un diseño del sistema de este tipo proporciona claras ventajas en el plano de los vehículos automóviles. A modo de ejemplo, se garantiza la seguridad de la puesta en marcha y, por lo tanto, la disponibilidad del vehículo automóvil. De igual modo, se asegura una elevada disponibilidad eléctrica de la red de a bordo o bien de los consumidores (de sobreintensidad).

En los sistemas de dos baterías para la red de a bordo, conocidos por ejemplo por la publicación DE-OS 196 459 44 se utilizan actualmente, de manera usual, convertidores de tensión continua (convertidores DC/DC). En este caso se presentan los problemas siguientes: la característica de carga del convertidor de tensión continua empleado (convertidor DC/DC) está subdividida en dos regiones, en función de la potencia limitada del convertidor que se encuentra comprendida de manera típica entre 100 y 500 vatios:

1.

Regulación de intensidad constante o regulación de potencia constante: cuando se alcanza la potencia máxima del convertidor se verifica una limitación de la corriente de carga o de la potencia de carga con tolerancia de una desviación de la tensión teórica. Este estado se presenta cuando la segunda batería presente un bajo estado de carga, por ejemplo después de un largo período de reposo del vehículo automóvil o cuando se presente un defecto en el segundo circuito de batería, por ejemplo un defecto de la batería, un cortocircuito del cableado o un cortocircuito de los consumidores. En el caso de un circuito de batería apto para funcionar ya no se presenta ninguna desviación de la tensión teórica en función de la temperatura de la segunda batería y del valor de la corriente de carga constante, en el peor de los casos al cabo de un período de tiempo definido. El hecho de sobrepasar el período de tiempo definido, por ejemplo el hecho de alcanzar un valor de umbral en el tiempo durante la regulación de intensidad constante, constituye una indicación de una función errónea al nivel del sistema y se utilizará de conformidad con la invención como nueva magnitud de estado sensorial.

2.

Regulación de la tensión: la regulación de la tensión de carga se lleva a cabo hasta un valor teórico predeterminado sin desviación de la tensión teórica, ajustándose libremente la corriente de carga en un circuito de batería apto para funcionar en el intervalo de valores comprendido entre 0 y la corriente de carga máxima del convertidor de tensión continua. Esta regulación se denomina regulación de la tensión.

Las dos regulaciones, precedentemente descritas, son conocidas en principio en conexión con el funcionamiento de los convertidores de tensión continua actualmente empleados (convertidores DC/DC).

En la actualidad se utilizan las baterías usuales de plomo-ácido a título de baterías en los vehículos automóviles. Estas baterías tienen una correlación directa entre el nivel de la tensión en reposo y el estado de la carga. El estado de la carga se determina en este caso, de manera usual, a partir de la tensión en reposo, pudiéndose aplicar una región lineal desde aproximadamente 11,7 voltios hasta 12,9 voltios entre la batería descargada y la batería cargada. En el caso de los sistemas de dos baterías o bien de dos acumuladores de energía para la red de a bordo, el hecho de descender por debajo de los valores de umbral de la tensión, definidos más adelante, para el segundo circuito de batería (tipo de funcionamiento: batería en estado de reposo) constituye una caracterización clara de una función errónea al nivel del sistema. Cuando se reconozca una desviación con respecto al caso normal, es decir cuando se reconozca una desviación del estado de carga elevado de la segunda batería, esto indicará una función errónea.

Los tipos de funcionamiento del segundo circuito de batería o bien del segundo circuito de acumuladores de energía, o bien para la segunda batería pueden subdividirse de acuerdo con las explicaciones precedentes en cuatro zonas:

a.

batería en estado de reposo, desacoplada del circuito de la batería principal, durante un período de tiempo Ta, es decir que únicamente será gravada por una corriente de reposo muy pequeña durante el funcionamiento del vehículo automóvil. En este caso, el motor está en funcionamiento y, por lo tanto, también el generador está en funcionamiento y éste proporciona la potencia eléctrica necesaria para la alimentación de los consumidores en el circuito de la batería principal.

b.

batería en estado de reposo, durante un período de tiempo Tb, es decir que únicamente será gravada por una corriente de reposo muy pequeña durante el tiempo de detención del vehículo automóvil así como durante la fase de puesta en marcha previa del motor. En este estado no se encuentran en funcionamiento el motor ni el generador.

c.

carga de la batería limitada en el tiempo en el segundo circuito de batería, durante un período de tiempo Tc, esto sucede, en general, con objeto de mantener permanentemente el estado de carga elevado de la segunda batería por medio de un convertidor de tensión continua conectado aguas arriba de la segunda batería.

d.

alimentación eléctrica de los consumidores, durante un período de tiempo Td, especialmente de los consumidores de sobreintensidad o bien de la alimentación suplementaria del primer circuito de batería.

Para la distribución en el tiempo de los tipos de funcionamiento durante la duración total de vida del vehículo automóvil puede suponerse la siguiente relación:

Ta + Tb >> Tc > Td.

En los sistemas conocidos se determina la disponibilidad de la energía acumulada en las baterías por medio de complicados algoritmos de tipo estado de salud/estado de carga (State Of Health/State Of Charge) (SOH/SOC) así como por medio de sistemas costosos captadores de la intensidad, de la tensión y de la temperatura. Esto puede llevarse a cabo con una exactitud de aproximadamente +- 5% hasta 10%. El inconveniente del procedimiento conocido reside, además de en el coste para el sistema de captación y las necesidades de espacio necesarias de este sistema de captación, en una monitorización en las proximidades inmediatas de la batería, en general necesaria de manera adicional, de la vía de flujo de la energía entre la batería y el sistema parcial de los consumidores, que requiere una elevada disponibilidad de la energía eléctrica.

Se conoce por la publicación WO 99/22434 un dispositivo y un procedimiento para la determinación de la disponibilidad de la energía eléctrica en una red de a bordo con acumuladores de energía que forman, al menos, dos sistemas parciales, por ejemplo circuitos de batería, que están conectados entre sí a través de un convertidor de tensión. Un dispositivo de control influye sobre el convertidor de tensión y comprende medios de cálculo, que evalúan magnitudes específicas de la carga. Estas magnitudes son, por ejemplo, las tensiones del acumulador de energía, que se comparan con los valores de umbral de la tensión, que representan una medida del estado de carga del acumulador de energía. En función de los resultados de la comparación se llevará a cabo la influencia del convertidor de tensión o bien se utilizará el acumulador de energía adecuado para la alimentación de consumidores críticos.

Se conoce por la publicación WO 98/40951 un reconocimiento del estado de la batería para una batería, que determina el estado de la batería con procedimientos de cálculo muy engorrosos. Puede indicarse a través de una pantalla el estado de la batería que ha sido determinado.

La publicación FR 2 769 764 describe un procedimiento especial de carga para una batería, según el cual se miden permanentemente la tensión de la batería y la corriente de carga. En función de estas magnitudes se lleva a cabo, entonces, una carga óptima según dos procedimientos diferentes, con tensión constante o con intensidad constante.

Ventajas de la invención

Los dispositivos y/o los procedimientos, de conformidad con la invención, para la determinación de la disponibilidad de la energía eléctrica, especialmente en los sistemas de la red de a bordo que comprenden al menos dos acumuladores de energía o bien al menos dos baterías, con las características de la reivindicación independiente 1 para el dispositivo y 8 para el procedimiento, tienen la ventaja de que son posibles una determinación y una señalización o bien una indicación muy fiables de la energía eléctrica aún disponible. Esto se consigue de manera ventajosa en base a procedimientos en el plano del sistema. En este caso es especialmente ventajoso que se llevan a cabo evaluaciones por medio de una disposición y por medio de una aprovechamiento definidos de las magnitudes actuales del estado del sistema, preponderantemente de los valores de la tensión en los circuitos de la batería así como por medio del aprovechamiento de la característica de la carga del convertidor de tensión continua así como mediante el aprovechamiento de algoritmos del estado de carga del sistema/estado de salud del sistema (State of Charge of Systems/State of Health of Systems) (SOCS/SOHS), que permiten predicciones relativas a la disponibilidad de la energía eléctrica en el segundo circuito de batería. En este caso se evaluará el alcance de los episodios del valor de umbral que pueden ser determinados de antemano. De este modo se lleva a cabo una monitorización determinística del segundo circuito de batería con respecto a los resultados predefinidos del valor de umbral en el plano del sistema. De igual modo se señalizarán de manera ventajosa los episodios del valor de umbral predefinidos para el primer circuito de batería, es decir para el circuito de batería de los consumidores, mediante la aparición de determinados estados del sistema, que requieren como estado corolario causal, una alimentación eléctrica suplementaria para el circuito de batería de los consumidores mediante el acoplamiento con el segundo circuito de batería, emitiéndose las señales de control, que provocan la conmutación, por parte del dispositivo de control de la red de a bordo o bien por parte de un sistema electrónico encargado de ello.

De igual modo, es ventajoso, frente al estado de la técnica, el que pueden hacerse predicciones definidas con respecto a la disponibilidad de la energía eléctrica para sistemas de dos baterías para la red de a bordo o bien para sistemas de la red de a bordo con varios acumuladores de energía, especialmente con dos acumuladores de energía, mediante el empleo de los dispositivos o bien de las disposiciones de conformidad con la invención así como mediante el empleo de los algoritmos SOCS/SOHS. El empleo y la propagación de los sistemas para vehículos automóviles, por ejemplo mecatrónicos, que presuponen una elevada disponibilidad de la energía eléctrica así como una señalización de las desviaciones del estado teórico, solamente es posible mediante el empleo de los procedimientos o bien de los dispositivos de conformidad con la invención. Ejemplos de tales sistemas para vehículos automóviles mecatrónicos son: los frenos o bien los sistemas de dirección y de frenos electrohidráulicos con componentes eléctricos o eléctrico-mecánicos, los sistemas para favorecer la dirección electromecánica o bien de los cambios manuales de confort, las funciones/sistemas eléctricos en el tren de tracción, los catalizadores eléctricamente calentables (E-Kat). De igual modo puede suministrarse permanentemente una información directa sobre el estado de la red de a bordo, especialmente a través de la disponibilidad de la energía eléctrica en la segunda batería y pueden señalizarse otros sistemas del vehículo automóvil así como del conductor.

Otras ventajas de la invención se consiguen por medio de las medidas indicadas en las reivindicaciones dependientes. En este caso, de manera ventajosa:

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Las baterías presentarán en el segundo circuito de batería permanentemente un estado de carga elevado en función del convertidor de tensión continua en el caso normal. Esto se favorece por medio de una estrategia de carga, que garantiza una carga preferente de la segunda batería.

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Es posible el aprovechamiento, sin coste adicional del sistema de captación de la tensión para los algoritmos SOCS/SOHS, como consecuencia del sistema captador de la tensión presente de todos modos en el convertidor de tensión continua. En este caso no se requiere un sistema captador de la intensidad adicional.

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Se posibilita la ampliación del desarrollo funcional existente mediante indicadores del valor de umbral o bien mediante valores límite así como mediante el aprovechamiento de la estrategia de carga existente con un coste mínimo.

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Se definen los episodios de valor de umbral SOCS/SOHS como serie predefinida de desviaciones del caso normal en el plano del sistema, con lo cual se posibilita una monitorización combinada de la fuente de energía y de la vía de flujo de energía en el plano del sistema en el segundo circuito de batería.

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Se emplea el aprovechamiento de la característica típica de carga teniéndose en consideración un período de tiempo máximo, que depende de la temperatura de la batería, de la regulación de intensidad constante para la monitorización SOHS de sistemas de baterías.

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Se lleva a cabo la elección de los valores de umbral de tal manera que, en general, sea posible una señalización predictiva de un estado del sistema con una disponibilidad claramente reducida de la energía eléctrica, lo cual provoca un aprovechamiento combinado y encadenado de las funciones del sistema existentes así como de indicadores del valor de umbral.

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Se obtiene la toma en consideración de todos los tipos de funcionamiento para los vehículos automóviles, lo cual posibilita una regulación ventajosa. La señalización se lleva a cabo en el dispositivo de control activado, en general, tras la conclusión de la inicialización del dispositivo de control, por ejemplo por medio de una interfaz CAN.

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Se posibilita la posibilidad de implementación sencilla de los algoritmos SOCS/SOHS en los controles del desarrollo de las funciones de los sistemas de dos baterías para la red de a bordo.

Dibujo

En las figuras 1 y 2 del dibujo se han representado ejemplos de realización de la invención y se explican con mayor detalle en la descripción que sigue.

Descripción

En la figura 1 se ha representado una disposición para la determinación de la disponibilidad de energía eléctrica en un sistema de dos baterías para la red de a bordo, que abarca un primer circuito de batería 10, que representa el circuito de batería de los consumidores, así como un segundo circuito de batería 11 para el consumidor de sobreintensidad. Se ha representado el generador 12 del primer circuito de batería 10 así como una batería 13, por ejemplo una batería con una tensión nominal de 12 voltios. El generador 12 así como la batería 13 están conectados entre sí de manera usual a través de la borna K1.30. Sobre la borna K1.30 se han conectado también los consumidores eléctricos usuales 14.

Unicamente se ha representado la batería 15 así como un consumidor de sobreintensidad 16 pertenecientes al segundo circuito de batería 11, siendo un consumidor de sobre intensidad de este tipo, por ejemplo, el motor de puesta en marcha, un catalizador eléctricamente calentable, etc. Se ha simbolizado con 16a una alimentación suplementaria a través de la cual llega, bajo circunstancias dadas, la potencia eléctrica desde la batería 15 hasta el circuito de la batería de los consumidores. Los consumidores 14 y 16 pueden estar conectados, en caso necesario, con la batería correspondiente a través de conmutadores 17 y 18. El control de estos conmutadores es ejercido, por ejemplo, por un dispositivo de control, por ejemplo por un dispositivo de control de la red de a bordo 19.

Entre el primer circuito de batería 10 y el segundo circuito de batería 11 se encuentra un convertidor de tensión continua 20, que trabaja, por ejemplo, según las condiciones intensidad I = constante o bien tensión U = U teórica. El control del convertidor de tensión DC/DC 20 se lleva a cabo por el dispositivo de control de la red de a bordo 19 o bien por un microprocesador 21 del dispositivo de control de la red de a bordo 19, que evalúa también los algoritmos SOCS/SOHS. Además se explicará la forma exacta de proceder.

El microprocesador 21 fija al convertidor de tensión 20 las magnitudes de medición UMB1 y respectivamente UMB2, que corresponden a la tensión medida en la batería 13 y respectivamente en la batería 15. El microprocesador 21 está conectado con una unidad de señalización 23 a través de una interfaz 22. La unidad de señalización 23 indica la información SOCS/SOHS. La conexión entre la interfaz 22 y la etapa de señalización 23 se lleva a cabo bien de manera análoga o bien de manera digital, por ejemplo a través de un bus CAN. Tanto el convertidor de tensión 20 así como también el microprocesador 21 y la interfaz 22 constituyen en el ejemplo de realización parte integrante del dispositivo de control 19. El convertidor DC/DC puede estar incorporado también independientemente del dispositivo de control de la red de a bordo.

En la figura 2 se ha representado otro sistema de dos baterías para la red de a bordo con convertidor de tensión continua (convertidor DC/DC). Este sistema de dos baterías para la red de a bordo abarca a su vez un primer circuito de batería 24, que representa el circuito de los consumidores y que comprende, por lo menos, un generador 25, una batería 26, por ejemplo una batería de 12 voltios así como un consumidor eléctrico 27, que pueden estar conectados a través de un medio de conmutación 28 por medio de una borna K1.30 con el generador 25 o bien con la batería 26.

El segundo circuito de batería 29 comprende al menos una batería 30, por ejemplo una batería de 12 voltios, que debe presentar un estado de carga elevado, así como consumidores de sobreintensidad 31, por ejemplo E-Kat o motor de puesta en marcha. En caso dado el consumidor de sobreintensidad 31 puede ser también un motor de puesta en marcha/generador. Los consumidores de sobreintensidad 31 pueden estar conectados con la batería 30 a través de un conmutador de potencia 32, que está configurado como conmutador semiconductor o como relé. La activación del conmutador de potencia así como del conmutador 28 es ejercida por el dispositivo de control 33, que está dispuesto entre el primer circuito de batería 24 y el segundo circuito de batería 29.

El dispositivo de control 33 comprende en el ejemplo de realización, de conformidad con la figura 2, un convertidor DC/DC 34 así como una línea 35, que puede conectarse a través de un conmutador 36 con la batería 30 o bien con el conmutador de potencia 32 para la alimentación suplementaria. De acuerdo con la posición del conmutador 36 se establecerá la conexión entre los dos circuitos de batería a través de la alimentación suplementaria 35 o a través del convertidor DC/DC 34. El sentido de la intensidad establecida está indicado por medio de flechas.

El sistema electrónico de control 37, que forma parte integrante del dispositivo de control 33 y que abarca, al menos, un microordenador, una interfaz CAN así como un agente para la evaluación del dispositivo captador de la tensión, ejerce los necesarios cálculos o bien las necesarias señalizaciones SOCS/SOHS y las activaciones necesarias. A través de una interfaz análoga 38a o a través de una interfaz digital 38b, por ejemplo a través de una interfaz CAN se emiten las informaciones SOCS/SOHS o bien se intercambian o se influye el desarrollo de la función por ejemplo por medio de otro dispositivo de control 40. El dispositivo de control 40 puede ser, por ejemplo, el dispositivo para el control del motor.

La invención puede emplearse también, debidamente adaptada, en general para las redes de a bordo con varias baterías o bien para las redes de a bordo con varios acumuladores de carga o bien varios acumuladores de energía. Como acumuladores de carga entran en consideración las baterías, los condensadores, los supecaps, etc.

Para la descripción detallada, que sigue ahora, de los sistemas de dos baterías para la red de a bordo, representados en los dos ejemplos de realización, se requieren las definiciones y respectivamente las abreviaturas siguientes:

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EHB:

freno electrohidráulico

E-KAT:

sistema catalizador eléctrico (calentable)

KSG:

cambio manual de confort

SOC:

estado de carga de una batería (State Of Charge)

SOH:

estado de envejecimiento/caída de una batería (State Of Health).

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SOCS (State Of Charge of Systems): información sobre el valor de umbral para la disponibilidad de la energía eléctrica en sistemas (parciales) con batería. Los valores de umbral SOCS se ajustan al estado de carga de la batería 15, 30 en el segundo circuito de batería 11, 29. El estado de carga típico para la señalización de los valores de umbral SOCS es SOC = 60%...75%. Con los algoritmos empleados pueden alcanzarse una exactitud del orden de magnitud de un 5 hasta un 10%.

SOHS (State Of Health of Systems): información sobre el valor de umbral para los errores irreversibles del sistema, que tienen como consecuencia una reducción permanente de la disponibilidad de la energía eléctrica hasta una posible caída ulterior de la alimentación de con energía eléctrica en los sistemas (parciales) con batería. Se lleva a cabo una subdivisión en error en un primer circuito de batería (SOHS1) así como en un segundo circuito de batería (SOHS2) circuito de batería. Los estados de error que corresponden a SOHS1 se caracterizan, en general, por la necesidad de una frecuente alimentación suplementaria para el primer circuito de batería 10, 24 por parte de la batería 15, 30 en el segundo circuito de batería 11, 29. Los estados de error que corresponden a SOHS2 se caracterizan por una reducción de la disponibilidad de la energía eléctrica hasta una posible caída ulterior de la alimentación con energía eléctrica en el segundo circuito de batería 11, 29.

La coordinación de los algoritmos SOCS/SOHS se lleva a cabo de acuerdo con los tipos de funcionamiento a hasta d precedentemente citados. En los tipos individuales de funcionamiento se tomarán en consideración por lo tanto los algoritmos siguientes:

a)

si la tensión, una vez concluido con éxito el proceso de carga, es decir que se espera un estado de carga mayor de la batería 15, 30 en el segundo circuito de batería 11, 29 en la forma de funcionamiento desacoplada, durante el funcionamiento del vehículo automóvil con el motor y con el generador en funcionamiento, en el segundo circuito de batería 11, 29 por debajo de un valor definido de umbral de la tensión, se verificará una señalización SOCS y una señalización SOHS2. Cuando la disponibilidad de la energía eléctrica sea suficiente en el primer circuito de batería 10, 24 se llevará a cabo un intento para la compensación de este estado del sistema en general a continuación por medio de una nueva carga de la batería en el segundo circuito de batería 11, 29 ("carga de mantenimiento"). Si se verifica por medio de los algoritmos especiales un reconocimiento de la puesta en marcha externa, se llevará a cabo una señalización SOCS en el caso en que se reconozca la puesta en marcha externa y el motor esté en marcha, puesto que ha tenido lugar un consumo de carga/un aporte de carga no definido en el segundo circuito de batería 11, 29. El estado "motor en marcha" se evalúa en este caso como criterio para una cantidad mínima de energía disponible en el segundo circuito de batería 11, 29.

b)

si se desciende por debajo de un valor de umbral definido de la tensión en el segundo circuito de batería 11, 29 en el momento de la inicialización del dispositivo de control 19, 33, por ejemplo al cabo de un tiempo prolongado de detención del vehículo automóvil, en la fase de puesta en marcha previa del motor, se verificará una señalización SOCS. Mediante el recuento y la evaluación de los procesos de puesta en marcha fallidos con una absorción de energía correspondientemente definida a partir de la batería 15, 30 en el segundo circuito de batería 11, 29 se lleva a cabo, igualmente, una señalización SOCS, es decir que en este caso el número de los intentos de puesta en marcha fallidos es mayor que un valor de umbral que puede ser fijado de antemano.

c)

en el caso de la regulación de intensidad constante en el convertidor DC/DC 20, 34 se lleva a cabo una señalización SOCS y una señalización SOCS2 cuando se sobrepase un período de tiempo definido que puede ser establecido de antemano o bien por debajo de un valor de umbral en el tiempo. En lugar de una regulación de intensidad constante puede llevarse a cabo una regulación de potencia constante, correspondientemente adaptada.

d)

en el caso de una alimentación suplementaria del primer circuito de batería 10, 24 por medio de la segunda batería 15, 30 se lleva a cabo una señalización SOCS en la fase de puesta en marcha previa del motor así como cuando el motor se encuentre en funcionamiento.

Cuando se sobrepase una frecuencia determinada de la alimentación suplementaria, que está fijada bien por medio de un valor absoluto o con relación a un período de tiempo determinado, se lleva a cabo una señalización SOHS1. En este caso una frecuente aparición de la alimentación suplementaria constituye una característica evidente de una función errónea en el primer circuito de batería 10, 24, por ejemplo en el caso en que la batería 13, 26 esté envejecida o sea defectuosa o en el caso de la conexión interrumpida con la batería o en el caso de un menor suministro de potencia, erróneo, del generador 12, 25 así como en el caso de cortocircuitos entre los consumidores o en el cableado.

Durante una alimentación momentánea de los consumidores de sobreintensidad 16, 31 no se lleva a cabo una monitorización del segundo circuito de batería 11, 29.

La señalización SOCS se lleva a cabo de manera temporal, es decir que se restablece una vez que se haya vuelto a alcanzar un estado de carga elevado de la segunda batería 15, 30, de manera usual a partir de una transición desde la regulación de intensidad constante hasta la regulación de la tensión en el caso del funcionamiento del convertidor de tensión continua o cuando se finalice un denominado ciclo de borna K1.15, es decir una vez que se haya finalizado un ciclo de carga que puede ser fijado de antemano.

La señalización SOHS, que se refiere tanto a la señalización SOHS1 así como también a la señalización SOHS2, se lleva a cabo tras la primera aparición permanente es decir incluso más allá de un ciclo de borna 15, hasta un restablecimiento intencionado, por ejemplo, en el ámbito de una eliminación en un taller del motivo causante del fallo.

Claims (20)

1. Dispositivo para la determinación de la disponibilidad de la energía eléctrica en una red de a bordo con, al menos, dos sistemas parciales que forman circuitos de acumulación de energía, especialmente circuitos de baterías, que están conectados entre sí a través de un convertidor de tensión y que comprende un dispositivo de control, que influye sobre el convertidor de tensión y medios de cálculo, que evalúan algoritmos específicos de la carga, caracterizado porque los algoritmos específicos de la carga comprenden, al menos, una información sobre el valor de umbral (SOCS) relativa a la disponibilidad de la energía eléctrica en, al menos, un sistema parcial y/o informaciones sobre el valor de umbral (SOHS) relativos a los errores irreversibles del sistema en, al menos, un sistema parcial, llevándose a cabo la coordinación de los algoritmos SOCS-/SOHS en función de los tipos de funcionamiento actuales.

2. Dispositivo para la determinación de la disponibilidad de la energía eléctrica en una red de a bordo, según la reivindicación 1, caracterizado porque están presentes medios para la señalización o bien para la indicación de la disponibilidad de la energía eléctrica y/o de una función errónea.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque las informaciones sobre el valor de umbral relativas a las funciones erróneas están subdivididas en, al menos, un sistema parcial (SOHS) en informaciones sobre el valor de umbral (SOHS1) relativas a las funciones erróneas en un primer circuito de batería (10, 24) y en informaciones sobre el valor de umbral (SOHS2) relativas a las funciones erróneas en un segundo circuito de batería (11, 29).

4. Dispositivo según la reivindicación 1, 2 o 3, caracterizado porque el convertidor de tensión (20, 34) es un convertidor directo/directo DC/DC, que forma parte integrante del dispositivo de control (19, 35) y que es controlado por la misma de tal manera que se cumplan criterios que pueden ser establecidos de antemano.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de control (19, 35) comprende una conexión adicional, a través de la cual puede establecerse una conexión entre los dos circuitos de batería cuando el convertidor de tensión (34) esté desconectado.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la batería (13, 26) del primer circuito de batería (10, 24) está optimizada en cuanto a la estabilidad de los ciclos y la batería (15, 30) del segundo circuito de batería (11, 29) está optimizada en cuanto a la aptitud a la sobreintensidad y/o a la autodescarga mínima.

7. Dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el dispositivo de control abarca, al menos, medios de cálculo y de memorización, medios de recuento, interfases análogas y/o digitales, medios para el reconocimiento de la puesta en marcha externa y sistema de captación de la tensión.

8. Procedimiento para la determinación de la disponibilidad de la energía eléctrica en una red de a bordo con dos sistemas parciales que forman circuitos de acumulación de energía, especialmente circuitos de batería, especialmente con un dispositivo según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se evalúan algoritmos específicos de la carga con, al menos, una información sobre el valor de umbral relativo a la disponibilidad de la energía eléctrica en, al menos, un sistema parcial (SOCS) y algoritmos con informaciones sobre el valor de umbral relativos a los errores irreversibles del sistema en, al menos, un sistema parcial (SOHS, SOHS1, SOHS2), llevándose a cabo la coordinación de los algoritmos SOCS-/SOHS en función de los tipos de funcionamiento actuales.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado porque se definen tipos de funcionamiento diferentes para los circuitos de batería (10, 11, 24, 29) y porque la coordinación de los algoritmos se lleva a cabo en función del tipo de funcionamiento reconocido.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque los tipos de funcionamiento para el primer circuito de batería se eligen y estos tipos de funcionamiento se definen de la manera siguiente:

a)

regulación de intensidad constante o regulación de potencia constante en el convertidor de tensión,

b)

regulación de la tensión en el convertidor de tensión.

11. Procedimiento según la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque los tipos de funcionamiento para los segundos acumuladores de energía o bien circuitos de batería se eligen y se definen estos tipos de funcionamiento de la manera siguiente:

a)

batería en estado de reposo durante el funcionamiento del vehículo automóvil con el motor y con el generador en funcionamiento,

b)

batería en estado de reposo durante el tiempo de detención del vehículo automóvil así como en la fase de puesta en marcha previa con el motor detenido y con el generador detenido,

c)

carga de la batería en el segundo circuito de batería por medio del convertidor de tensión continua con objeto de mantener el estado de carga elevado,

d)

alimentación eléctrica de los consumidores, especialmente de los consumidores de sobreintensidad a partir de la segunda batería y/o alimentación complementaria del primer circuito de batería.

12. Procedimiento según la reivindicación 11, caracterizado porque en el tipo de funcionamiento a) se lleva a cabo un reconocimiento (SOCS) y un reconocimiento (SOHS2) y una señalización, una vez concluido con éxito el proceso de carga, cuando la tensión en el segundo circuito de batería descienda por debajo de un valor definido de umbral de la tensión.

13. Procedimiento según la reivindicación 11 o 12, caracterizado porque en el tipo de funcionamiento a) se lleva a cabo un reconocimiento de la puesta en marcha externa, adicional, una vez concluido con éxito el proceso de carga, llevándose a cabo un procesamiento de algoritmos especiales y un reconocimiento (SOCS) y señalización cuando se reconozca una puesta en marcha externa, evaluándose el estado "motor en marcha" como criterio para una cantidad mínima de energía disponible en el segundo circuito de batería (11, 29).

14. Procedimiento según la reivindicación 11 o 12, caracterizado porque en el tipo de funcionamiento b) se verifica, durante la inicialización del dispositivo de control (19, 33), si se desciende, después de un tiempo de detención prolongado del vehículo automóvil, en la fase de puesta en marcha previa del motor por debajo de un valor definido de umbral de la tensión en el segundo circuito de batería (11, 29) y si se verifica, de manera correspondiente, una señalización SOCS.

15. Procedimiento según la reivindicación 14, caracterizado porque se lleva a cabo un recuento y una evaluación de los procesos de puesta en marcha fallidos, para la señalización SOCS, con una absorción de energía definida correspondiente a partir de la batería (15, 30) en el segundo circuito de batería (11, 29) y la señalización SOCS, cuando el número de los intentos fallidos de puesta en marcha sea mayor que un valor de umbral que puede ser establecido de antemano.

16. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el estado de funcionamiento c) con regulación de intensidad constante o regulación de potencia constante en el convertidor DC/DC (20, 34) se verifica una señalización SOCS y una señalización SOHS2 cuando se reconozca que se sobrepasa un período de tiempo definido que puede ser establecido de antemano, o bien cuando se reconozca un valor de umbral temporal.

17. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque en el estado de funcionamiento d) se lleva a cabo una señalización SOCS, cuando se reconozca una alimentación suplementaria del primer circuito de batería (10, 24) por parte de la segunda batería (15, 30) en la fase de puesta en marcha previa del motor así como cuando el motor esté en funcionamiento.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque se lleva a cabo una señalización SOHS1, cuando se reconozca que se sobrepasa una frecuencia determinada de la alimentación suplementaria, que está definida bien por un valor absoluto o que está relacionada con un período de tiempo determinado.

19. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la señalización SOCS se verifica de manera temporal y se retrotrae cuando se alcance de nuevo un estado de carga elevado de la segunda batería (15, 30), especialmente a partir de que se verifique la transición desde la regulación de intensidad constante o bien desde la regulación de potencia constante hasta la regulación de la tensión durante el funcionamiento del convertidor de tensión continua o cunado se finalice un ciclo de borna Kl.15.

20. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque tanto la señalización SOHS1 así como, también, la señalización SOHS2 se lleva a cabo de manera permanente tras la primera aparición, incluso más allá de un ciclo de borna K1.15, hasta un restablecimiento intencionado, especialmente en el ámbito de una eliminación en un taller de los motivos causante del error.