ES2222646T3 - Red de a bordo para un vehiculo automovil. - Google Patents

Abstract

Red de a bordo en un vehículo automóvil, que comprende: un sistema primario (20) que comprende un generador (G), una batería de red de a bordo (B) y, al menos, un consumidor (L), conectados en paralelo, y un sistema secundario (30), conectado en paralelo con respecto al sistema primario (20) y que presenta un supercondensador (K), caracterizado porque presenta, además, un convertidor CC/CC (W), unido al supercondensador (K) y que puede ser mandado de manera que el supercondensador (K) se carga mientras que el vehículo automóvil rueda lanzado.

Description

Red de abordo para un vehículo automóvil.

La invención se refiere a una red de a bordo para en un vehículo automóvil, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, así como a un procedimiento de mando de una red de a bordo para un vehículo automóvil, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 2.

Para la alimentación de energía de una red de a bordo de un vehículo automóvil, se utiliza, en general, un generador accionado por el motor de combustión del vehículo. Además del generador que hace la función de alimentador de energía, hay que tener una batería de red de a bordo, como acumulador de energía suplementario. Esta batería de red de a bordo es solicitada, principalmente, durante el proceso de arranque del motor de combustión.

En los vehículos automóviles actuales, el número de consumidores eléctricos en el vehículo aumenta cada vez más. Además de los consumidores eléctricos clásicos, tales como, por ejemplo, los inyectores, los faros de iluminación, la radio, etc, se verán aparecer en el futuro la televisión, el fax, etc y, además, el número de componentes electrónicos (aparatos de mando) aumenta, también, cada vez más. Para conservar la alimentación de energía de estos consumidores, es necesario que el generador, así como la batería de red de a bordo, sean de concepción correspondiente. Como se sabe, el suministro de potencia del generador depende de la velocidad de rotación del motor de combustión. Cuando la velocidad de rotación del generador es baja y hay un gran número de consumidores conectados, el generador solo no es suficiente para la alimentación de energía, siendo solicitada la batería de la red de a bordo que, entonces, se descarga.

Cuanto más tiempo duren tales condiciones desfavorables de funcionamiento, más baja sea la velocidad de rotación del generador, y mayor sea el número de consumidores conectados, mayor será la descarga de la batería de la red de a bordo, lo que tiene un efecto perjudicial, entre otras cosas, sobre la duración de la vida de útil de la batería de la red de a bordo, debido a que el número de los procesos de carga y descarga (resistencia a los ciclos) es limitado en las baterías de red de a bordo conocidas. En particular, en circulación por carretera (aparada y arranque), hay más fases de condiciones de funcionamiento desfavorables, en las cuales la velocidad de rotación del generador es baja.

En principio, es posible concebir el generador de manera que esté asegurada una alimentación de energía suficiente cuando las condiciones sean desfavorables. Esto significaría un aumento no deseable del peso y un encarecimiento del vehículo, debido a que las dos magnitudes son proporcionales a la capacidad de suministro de potencia del generador.

Por el documento EP 0 533 037 A1, que ha sido utilizado para formular los preámbulos de las reivindicaciones independientes, se conoce la utilización de un supercondensador en una red de a bordo. Una carga se efectúa por intermedio de un diodo, desde la batería del vehículo, por cierre de un interruptor.

Por el documento DE 197 09 298 A1, se conoce un sistema de arranque para un motor de combustión, en el cual el condensador se carga a partir de la batería, o bien por intermedio del generador del vehículo, utilizando un elevador.

Debido a esto, el objeto de la presente invención es perfeccionar una red de a bordo del tipo del preámbulo, respectivamente, un procedimiento del tipo del preámbulo, para el mando de una red de a bordo, de manera que se evite ampliamente solicitar la batería de la red de a bordo por descargas y cargas cíclicas.

Este problema se resuelve por una red de a bordo de acuerdo con la reivindicación 1 de la patente, así como por un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2 de la patente.

La idea esencial de la invención consiste en ampliar una red de a bordo clásica para un vehículo automóvil, añadiendo un convertidor CC/CC, aguas abajo del cual está conectado un supercondensador. Tales supercondensadores son conocidos, también, como condensadores de doble capa (condensadores double-layer) o ultracondensadores.

En lo que se refiere al convertidor CC/CC, se trata de un convertidor variable bidireccional, es decir, que las dos tensiones de salida pueden ser reguladas de modo variable. Por una elección apropiada de las tensiones de salida, puede mandarse el hecho de que se cargue o se descargue el supercondensador. El mando del condensador está asegurado por un aparato de mando correspondiente. Mandando el convertidor CC/CC, el supercondensador se carga, preferentemente, cuando se está en funcionamiento con el vehículo lanzado.

En determinadas condiciones desfavorables de funcionamiento, esta energía almacenada en el supercondensador puede ser puesta, entonces, a disposición de la red de bordo. Así, en estas fases, no se descarga la batería de la red de a bordo, sino que la energía necesaria se toma del supercondensador.

Debido a esto, disminuye notablemente la carga cíclica de la batería de la red de bordo. En particular, en las fases de rodaje con el vehículo lanzado, la energía cinética del vehículo, tal como ya se ha mencionado, puede ser convertida de modo simple en energía eléctrica. Durante el proceso de carga del supercondensador, el generador está mucho más solicitado y, debido a esto, la resistencia en el cigüeñal aumenta. Se amplifica, así, por una parte, el efecto de frenado del vehículo, y se efectúa una conversión eficaz de la energía de frenado.

La invención va a explicarse ahora más en detalle, con la ayuda de un ejemplo de realización ilustrado en el dibujo.

La figura única representada muestra una red de a bordo de un vehículo automóvil, ilustrada esquemáticamente.

La red de a bordo 10 de un vehículo automóvil, no representada en detalle, está subdividida en un sistema primario 20 y un sistema secundario 30. El sistema primario 20 está formado, esencialmente, por componentes conocidos de una red de a bordo clásica. Un generador G, accionado por el motor del vehículo, está unido a una carga L y a una batería de red de a bordo B. Todos los consumidores que hay dentro del vehículo están reagrupados esquemáticamente en la carga L.

El sistema secundario 30 está formado, esencialmente, por un convertidor CC/CC y un supercondensador K conectado. Una salida A1 del convertidor CC/CC W está unida al polo más (borne 30) de la red de a bordo clásica (sistema primario 20). La salida A2 del convertidor CC/CC W está unida por un conducto L1 a un polo del supercondensador K. El otro polo del supercondensador K está conectado a masa. Las dos salidas del convertidor CC/CC, A1, respectivamente A2, están unidas ambas a un aparato de mando S por líneas LU1, respectivamente LU2.

El aparato de mando S está unido, además, al generador G por una línea L2 (línea de señalización o de mando). Esta línea está dibujada en líneas de puntos, debido a que no es absolutamente necesaria. Esto es la salida DF en el caso de los generadores clásicos.

Para efectuar el mando del convertidor CC/CC, se utiliza una línea de mando S1 que une el aparato de mando S al convertidor CC/CC W.

Se va a describir ahora con más detalle el modo de funcionamiento de la invención. En el aparato de mando S, es posible tener una subdivisión entre el funcionamiento con el vehículo lanzado y el funcionamiento en tracción del motor de combustión interna. Las señales de información necesarias con este fin son facilitadas por un aparato de mando del motor, no representado, pero que, sin embargo, está unido al aparato de mando S. Si el vehículo automóvil se encuentra en rodaje lanzado, el convertidor CC/CC W es mandado de manera que el supercondensador K sea cargado. Para esto, la tensión de salida U2 del convertidor CC/CC es regulada de manera correspondiente. Si el supercondensador K está completamente cargado, no es posible proceder a una carga suplementaria.

La energía eléctrica almacenada en el supercondensador K puede ser facilitada, independientemente del estado de carga del supercondensador K, por un mando correspondiente de la tensión U1 aplicada a la salida A1. En particular, en las fases en las cuales el generador K no puede facilitar el conjunto de la alimentación de energía de la red de a bordo, el convertidor CC/CC W es mandado por el aparato de mando S, de manera que el supercondensador K sea descargado. Debido a esto, se impide ampliamente que la batería de la red de a bordo B sea solicitada. La utilización del generador G es identificada en el aparato de mando S por la señal aplicada a la línea L2. Si esta línea L2 no existiera, la utilización puede determinarse, como variante, por la tensión U1 aplicada a la línea LU1.

Otra situación en la cual la carga del supercondensador K es de una gran ventaja, está constituida por el funcionamiento del motor de combustión interna en invierno. Debido a que, en estas condiciones invernales, en funcionamiento en frío, directamente después del arranque del motor, la capacidad de carga de la batería a bordo B está muy limitada, se carga, en este caso, preferentemente, el supercondensador K, para tomar la energía almacenada en un momento posterior, y suministrarla a la batería de la red de a bordo B que, ahora, está calentada por el calor de disipación del motor. Esto permite obtener una carga eficaz de la batería de la red de a bordo B, sin grandes pérdidas. El supercondensador K sirve, entonces, de acumulador intermedio de energía. Debido a que un supercondensador puede almacenar energía únicamente durante un período de tiempo breve (algunos días), la descarga del supercondensador K en el sistema primario 20, o en la batería B, es siempre pertinente si el vehículo ha sido inmovilizado una vez que se ha parado el motor.

Otra posibilidad consiste en cargar el supercondensador K en función del campo de características. Es decir, que en el momento en que el motor de combustión interna se encuentre en un estado de funcionamiento desventajoso desde el punto de vista del rendimiento y del comportamiento de los gases de escape, se proceda a la carga del supercondensador K. Gracias a la carga suplementaria del motor de combustión interna, el punto de funcionamiento del motor de combustión interna puede ser desplazado en el sentido de un punto de funcionamiento mejorado. Debido a esto, se influye, también, de modo decisivo sobre el comportamiento de los gases de escape del motor de combustión interna, por intermedio de la carga del supercondensador. El proceso de carga es regulado, aquí de nuevo, por el aparato de mando S que recibe informaciones correspondientes por parte del aparato de mando del motor.

Otra posibilidad consiste en cargar el supercondensador en el momento en que el generador G no es descargado.

Ventajosamente, la carga del motor de combustión puede ser disminuida por el generador G en las fases de aceleración, para obtener, debido a esto, una mejor aceleración por parte del vehículo. Con este fin, el convertidor CC/CC W es mandado por el aparato de mando S, de manera que se descargue el supercondensador K. Según la cantidad de energía almacenada en el supercondensador K, éste puede asegurar brevemente el conjunto de la alimentación de energía del sistema primario 20. Debido a esto, el generador G no se carga y no se pierde, así, ninguna potencia del motor para asegurar el arrastre del generador G.

Las informaciones necesarias en el aparato de mando S pueden ser facilitadas, igualmente, por el aparato de mando del motor.

En un ejemplo de realización, no representado aquí, se prevé un convertidor continua-alterna, unido al generador G y que permite que el generador G funcione también como motor eléctrico. Las disposiciones necesarias para esto son conocidas por el experto en la técnica. Debido a la potencia del motor, es posible, aquí, reforzar todavía la potencia del vehículo con el valor de una potencia adicional, a consecuencia del funcionamiento del generador G como motor eléctrico. La energía necesaria para esto es tomada de manera simple del supercondensador K, de acuerdo con el procedimiento descrito anteriormente.

El estado de carga (contenido de energía) del supercondensador se determina por medio de la tensión U2 aplicada a la salida A2. Así, por ejemplo, durante el arranque del motor, la energía almacenada todavía en el supercondensador K puede ser utilizada para explotar el calentamiento eléctrico de un catalizador. Debido a esto, el proceso de calentamiento del catalizador mejora. Bien porque disminuya la solicitación del motor por el generador G, o porque, cuando la energía almacenada esté, además, "calentada", se alcanza más rápidamente la temperatura de entrada en funcionamiento (light-off) del catalizador. En los dos casos, esto actúa favorablemente sobre la emisión de substancias nocivas por el motor.

La ventaja esencial de la invención consiste en que el supercondensador K, en principio, puede efectuar ciclos de carga y de descarga cualesquiera y que puede asegurarse de manera simple la alimentación suficiente de energía del sistema primario.

Claims (9)

1. Red de a bordo en un vehículo automóvil, que comprende:

un sistema primario (20) que comprende un generador (G), una batería de red de a bordo (B) y, al menos, un consumidor (L), conectados en paralelo, y

un sistema secundario (30), conectado en paralelo con respecto al sistema primario (20) y que presenta un supercondensador (K),

caracterizado porque

presenta, además, un convertidor CC/CC (W), unido al supercondensador (K) y que puede ser mandado de manera que el supercondensador (K) se carga mientras que el vehículo automóvil rueda lanzado.

2. Procedimiento de mando de una red de a bordo en un vehículo automóvil, que comprende un sistema primario (20) con un generador (G), una batería de red de a bordo (B) y, al menos, un consumidor (L), conectados en paralelo, así como un sistema secundario (30), conectado en paralelo con el sistema primario (20) y que presenta un supercondensador (K),

caracterizado por la etapa siguiente:

la carga del supercondensador (K) por un mando correspondiente de un convertidor CC/CC (W), unido al supercondensador (K) cuando el vehículo automóvil rueda lanzado.

3. Procedimiento de mando de una red de a bordo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el supercondensador (K) se descarga cuando la batería de la red de a bordo (B) es solicitada, después del arranque del motor.

4. Procedimiento de mando de una red de a bordo de acuerdo con la reivindicación 2 o la reivindicación 3, caracterizado porque el supercondensador (K), en condiciones invernales, se carga directamente después del arranque del motor, y porque esta energía acumulada es suministrada en un momento posterior, a la batería de la red de a bordo (B).

5. Procedimiento de mando de una red de a bordo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el supercondensador (K) se descarga después de una parada del motor, para conservar en el sistema primario (20) la alimentación de energía de los consumidores (L) que no han sido desconectados.

6. Procedimiento de mando de una red de a bordo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque el supercondensador (K) es cargado de acuerdo con un campo de características, de manera que, por una solicitación suplementaria, se alcanza un punto de funcionamiento más favorable del motor de combustión del vehículo automóvil.

7. Procedimiento de mando de una red de a bordo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 6, caracterizado porque el supercondensador (K) se descarga durante las fases de aceleración del vehículo, de manera que, de este modo, se disminuye la solicitación del motor de combustión por el generador (G).

8. Procedimiento de mando de una red de a bordo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque en el sistema primario (20) está previsto un convertidor continua-alterna, unido al generador (G) y cooperando con él, de manera que, durante las fases de aceleración del vehículo, el generador (G) es explotado como motor eléctrico, para aumentar el rendimiento del vehículo.

9. Procedimiento de mando de una red de a bordo de acuerdo con una de las reivindicaciones 2 a 8, caracterizado porque el supercondensador (K) se descarga durante la fase de puesta en funcionamiento del motor de combustión, a fin de calentar un catalizador eléctrico.