BR0005686B1

BR0005686B1 - Suprimento de energia elétrica automotiva

Info

Publication number: BR0005686B1
Application number: BRPI0005686-3A
Authority: BR
Inventors: Cornelius Peter
Original assignee: Trw Automotive Electron & Comp Gmbh & Co Kg
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2014-07-15
Also published as: EP1514737A3; JP2005324784A; EP1104719B1; EP1514737A2; JP2001233146A; US6414464B2; EP1104719A2; DE50015955D1; EP2385601A2; KR20010061998A; CN1113765C; CZ300317B6; CN1297828A; DE19958098A1; CZ20004507A3; ES2159493T1; US20010038274A1; BR0005686A; DE19958098C2; EP1104719A3

Description

“SUPRIMENTO DE ENERGIA ELÉTRICA AUTOMOTIVA” [0001] A invenção refere-se a um suprimento de energia elétrica automotiva. [0002] A energia elétrica necessária em veículos para abastecer os vários consumidores elétricos é tomada de batería recarregável que é carregada por um altemador pela operação do motor de combustão interna.

Um dos terminais de batería fica diretamente conectado ao terra do veículo, o outro terminal de batería, geralmente o terminal positivo, é alimentado para vários consumidores via um distribuidor incluindo várias saídas e fusíveis integrados. [0003] A invenção provê um suprimento de energia elétrica automotiva que é inteligente no sentido de otimizar a reserva de energia tomada disponível pela batería recarregável de acordo com a demanda. De acordo com a invenção, entre a entrada para um terminal de batería e pelo menos uma das saídas do distribuidor, um interruptor de semicondutor é conectado, o qual é acionado por um controlador eletrônico; o controlador possui uma interface de entrada para sinais de sensores representando parâmetros operacionais. O controlador, desse modo, é ativo quanto ao controle do(s) consumidores conectados à saída provida com um interruptor de semicondutor. Este controle pode envolver ligar/desligar energia, conforme necessário, ou, também, modulação, mais particularmente modulação de largura de pulso. [0004] Em um modo de realização particularmente vantajoso da invenção, pelo menos a saída conectada à iluminação do veículo, formada substancialmente, por lâmpadas incandescentes, é regulada por modulação de largura de pulso para um valor de voltagem conforme definido efetivo para as lâmpadas incandescentes. Agora, a voltagem de carga suprida pelo altemador para a batería recarregável não mais precisa ser limitada a um valor, levando em conta a vida útil das lâmpadas incandescentes, que seja significativamente menor que a voltagem de carga ótima sob certas condições de operação. [0005] É adicionalmente provido, em um modo de realização preferido, gerar um parâmetro representando a condição de carga da batería recarregável pela monitoração permanente das correntes de carga/descarga e integração dos valores de corrente conforme sensoreados. Dependendo da condição de carga da batería, os vários consumidores podem então ser supridos por uma batería recarregável de acordo com um esquema de prioridade. Este conceito possibilita que funções essenciais sejam mantidas por um período de tempo maior quando a batería estiver fraca, de modo que o veículo possa permanecer mais tempo operando, por exemplo, quando o altemador estiver fora de funcionamento. [0006] Outras vantagens e características da invenção serão descritas a seguir e evidenciadas pelos desenhos referentes, nos quais: a Fig. 1 é um diagrama de bloco do suprimento de energia elétrica; a Fig. 2 é uma ilustração esquemática de um meio para sensorear a corrente por meio de elementos magnetoresistivos, a Fig. 3 é um gráfico plotando a corrente de partida com o tempo, para várias condições de operação; a Fig. 4 é um gráfico plotando a condição de carga; e a Fig. 5 é um gráfico plotando a corrente fornecida pelo altemador após retificação. [0007] Referindo-se agora à Fig. 1, é ilustrado um suprimento de energia incorporado em um alojamento 10 montado sobre a batería recarregável 12, preferencialmente, diretamente próximo ao terminal positivo. O suprimento de energia possui uma entrada 14 diretamente conectada ao termina positivo da batería. Além disso, o suprimento de energia possui uma série de saídas 16 às quais os vários consumidores são conectados. No modo de realização conforme mostrado na Fig. 1, todas as saídas 16, exceto a saída provida para o motor de partida, são protegidas por um fusível a montante. A saída identificada como 16a é provida para conectar a iluminação do veículo, compreendendo primariamente lâmpadas incandescentes. Incluído a montante desta saída 16a, está um interruptor de semicondutor 18. Este interruptor de semicondutor 18 é acionado por meio de um circuito do acionador 20 de um controlador digital 22. Pela largura de pulso modulando a saída 16a, uma voltagem de operação é fornecida, cujo valor em rms é limitado à voltagem de operação das lâmpadas incandescentes usadas no sistema de iluminação do veículo. [0008] A montante do grupo de saídas identificadas como 16b na Fig. 1, um interruptor de semicondutor 24 é inserido. Este interruptor de semicondutor 24 é acionado por um circuito acionador 26 controlado pelo controlador 22. Uma vez que o motor de partida é conectado a uma das saídas, 16b, o interruptor de semicondutor 24 é provido com uma impedância muito baixa, pela conexão de diversos elementos semicondutores em paralelo, uma impedância de menos que 0,5 mfi sendo alcançável a 25°C pela conexão de oito interruptores de semicondutor tipo MOSFET em paralelo. [0009] Na extremidade da entrada, o circuito acionador 22 possui uma pluralidade de interfaces para conectar sinais analógicos e digitais representando os vários parâmetros de operação, também pertencendo ao mesmo uma interface 30 para conectar um sistema de barramento bidirecional (CAN). [00010] Na otimização da voltagem de carga, duas variáveis precisam ser levadas em conta, ou seja, a temperatura interna da batería recarregável e sua condição de carga, a temperatura na batería recarregável diretamente adjacente ao terminal positivo sendo adequadamente representativa da temperatura interna. No suprimento de energia de acordo com a invenção, um sensor de temperatura 32, na forma de um resistor NTC, é arranjado diretamente adjacente ao terminal positivo da batería recarregável e conectado a uma entrada A/D do circuito acionador 22. A condição de carga da batería recarregável é sensoreada pela monitoração permanente das correntes de carga/descarga e integração dos valores sensoreados. O sensoreamento é feito preferencialmente em duas faixas sucessivas, cobrindo uma faixa total de 0. 1 A a 800A (80dB). Para esse propósito, dois circuitos fechados de sensoreamento 34, 36 são providos, nos quais elementos magnetoresistivos são arranjados conforme mostrado na Fig. 2. [00011] Referindo-se agora à Fig. 3, é ilustrado o modo de realização preferido empregado para sensoreamento de corrente em uma aplicação de diagnóstico pela plotagem da corrente de partida como um exemplo. [00012] Referindo-se agora à Fig. 4, é ilustrado como a condição de carga é otimizada sem necessitar levar em conta as limitações impostas pelas lâmpadas incandescentes do sistema de iluminação do veículo ou similar. [00013] Referindo-se agora à Fig. 5, é ilustrado como outro exemplo da função obtida pelo suprimento de energia de acordo com a invenção, na diagnose da condição do altemador, pela plotagem da corrente do altemador, na qual a voltagem periódica cai significativamente nos diodos retificadores defeituosos. [00014] As características de desempenho disponibilizadas pelo suprimento de energia de acordo com a invenção podem ser classificadas em quatro grupos: 1. Gerenciamento de Batería: - condição de carga pela integração de corrente; - indicação opcional de condição de carga; - voltagem de carga otimizada (temperatura, condição de carga, vida útil); e - regulação de voltagem para todas as lâmpadas incandescentes, preferencialmente pela modulação de largura de pulso em, aproximadamente, 90Hz. [00015] Este primeiro grupo de características de desempenho assegura um carregamento de batería confiável em todas as faixas de temperatura. Mais particularmente, o nível de carga de posição de atenção pode ser aumentado para baixas temperaturas, no final das contas obtendo um tempo de vida maior tanto para as lâmpadas incandescentes de iluminação do veículo, como da batería recarregável propriamente dita. 2. Gerenciamento dos Consumidores: - reduzir o consumo com controle de prioridade com base nos parâmetros de operação escolhidos via um sistema de barramento (CAN); - dois modos de saída: ignição ligada e ignição desligada; - adaptar velocidade de marcha lenta (cair na condição de carga baixa); e - limitar tempo ativo do motor de partida (prevenindo o abuso). |000I6] Essas características de desempenho melhoram os níveis de carga de posição de atenção disponíveis. 3. Funções de Segurança: - proteção de curto-circuito para o motor de partida; - desligar energia em uma emergência (situação de batida); - desligar energia quando o sistema de alarme para intruso for ativado; e - desligar energia durante o transporte. [00017] Essas características de desempenho aumentam a segurança e proteção. 4. Funções de Diagnóstico: - motor de partida bloqueado, pinhão não engrenado - regulador de alternador, diodo com defeito - correntes de dispersão 100018] Este grupo de características de desempenho provê uma ferramenta ótima para verificar o sistema elétrico do veículo.

REIVINDICAÇÃO

Claims

1. Suprimento de energia elétrica automotiva, incluindo uma batería recarregável (12) e um distribuidor compreendendo uma entrada (14) para um dos dois terminais de bateria e uma pluralidade de saídas (16) fornecendo uma voltagem de bateria para uma pluralidade de consumidores diferentes, com um interruptor de semicondutor (18) sendo arranjado entre a entrada (14) para o primeiro terminal de bateria e pelo menos uma das saídas (16) e sendo acionado por um controlador eletrônico (22) que possui uma interface de entrada para sinais de sensor representando parâmetros de operação, caracterizado pelo fato de que uma das saídas (16a) é modulada em largura de pulso para acionar o interruptor de semicondutor (18). de modo a ser regulada para uma voltagem máxima de rms, e a voltagem de carga para a bateria recarregável (12) é ajustada por um controlador de carga para um valor otimizado por critérios tais como um nível de carga de posição de atenção, temperatura de operação, tempo de vida e condição de carga, mas independentemente da voltagem de suporte de um ou mais consumidores conectados à saída modulada de largura de pulso.

2. Suprimento de energia de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as lâmpadas incandescentes do sistema de iluminação do veículo estão conectadas à saída de modulação de largura de pulso (16a).

3. Suprimento de energia de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a modulação de largura de pulso possui uma frequência excedendo 50Hz, preferencial mente na faixa de 90Hz.

4. Suprimento de energia de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de incluir uma redução seletiva na corrente de consumidor de um ou mais consumidores de corrente controlados pelo controlador (22), em função dos parâmetros de operação.

5. Suprimento de energia de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que um dos parâmetros de operação considerados é a condição do interruptor de ignição.

6. Suprimento de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que por sensorear permanentemente as correntes de carga e de consumidor e integrar valores de corrente sensoreados, é gerada uma característica indicando um estado da carga.

7. Suprimento de energia de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o sensoreamento da corrente é feito diretamente seguindo o terminal de batería em uma pluralidade de faixas de corrente adjacentes.

8. Suprimento de energia de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o sensoreamento de corrente é feito por meio de elementos magnetoresistivos.

9. Suprimento de energia de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de incluir um meio para indicar a condição de carga da batería recarregável (12).

10. Suprimento de energia de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que um sistema de barramento preferencialmente bidirecional (CAN) é conectável à interface de entrada.

11. Suprimento de energia de acordo com qualquer das reivindicações 6 a 10, caracterizado pelo fato de que, quando a condição de carga estiver baixa, a velocidade de marcha lenta do motor de combustão interna que aciona o altemador e o veículo é aumentada.

12. Suprimento de energia de acordo com qualquer das reivindicações 4 a 11, caracterizado pelo fato de que a duração ligada do motor de partida é limitada por ser controlada pelo controlador (22).