ES2247667T3 - Circuito electrico de vehiculo automovil adaptado para la alimentacion de un microcontrolador. - Google Patents

Abstract

LA INVENCION SE REFIERE A UN CIRCUITO ELECTRICO DE VEHICULO DE MOTOR QUE COMPRENDE UNA BATERIA (B) Y UN MICROCONTROLADOR (M1), CARACTERIZADO PORQUE INCLUYE UN DISPOSITIVO ELEVADOR DE TENSION (E1) DISPUESTO ENTRE UNA SALIDA DE LA BATERIA (B) Y UNA ENTRADA DEL MICROCONTROLADOR (M1).

Description

Circuito eléctrico de vehículo automóvil adaptado para la alimentación de un microcontrolador.

La presente invención se refiere a los circuitos eléctricos de vehículos automóviles, y, más específicamente, a los circuitos de este tipo que comprenden un microcontrolador.

Un circuito de este tipo que corresponde a las características del preámbulo de la reivindicación 1 es conocido por el documento US 4553196 A.

Cada vez más órganos electrónicos son introducidos en los vehículos automóviles modernos. Por ejemplo, los tableros de mandos estaban en el pasado constituidos esencialmente por órganos electromagnéticos, por logos, agujas y testigos luminosos. Actualmente los tableros de mandos comprenden unos calculadores de a bordo que permiten una gestión de la información y una visualización numérica. Los tableros de mandos modernos proporcionan así unas informaciones sobre el consumo, la autonomía, o más generalmente sobre el estado de funcionamiento de diversos órganos sensibles del vehículo. Los tableros de mandos reciben por tanto unos circuitos electrónicos cada vez más complejos, y en particular unos circuitos que comprenden uno o varios microcontroladores o microprocesadores.

De manera habitual, un controlador tiene por función determinar si un alternador debe o no cargar una o unas baterías, y desconectar la batería con la cual cuenta el conductor del vehículo para arrancar cuando resulta necesario preservar la carga de esta batería.

Un controlador o microcontrolador de tablero de mandos puede también tener por función realizar un diagnóstico del estado de funcionamiento de diferentes órganos del vehículo, de un nivel de carga de baterías o de un nivel de llenado de aceite o de carburante.

Las baterías y circuitos clásicos de alimentación de los controladores o microcontroladores no son siempre satisfactorias y necesitan una alimentación estabilizada en tensión.

Un objetivo de la presente invención es proponer un circuito eléctrico que comprende un controlador, en el cual el controlador permanece operativo para un mayor número de casos de fallos de la o de las baterías que alimentan este controlador.

Un circuito de este tipo es un circuito eléctrico de vehículo automóvil definido por las características de la reivindicación 1. Comprende entre otros una batería y un microcontrolador y un dispositivo elevador de tensión dispuesto entre una salida de la batería y una entrada del microcontrolador.

Gracias a este elevador de tensión, el controlador es alimentado con una tensión suficiente para su funcionamiento para una gama de tensiones de salida de la o de las baterías que comprende unos valores inferiores a un límite bajo de las tensiones de entrada del controlador para las cuales funciona.

Otras características, objetivos y ventajas de la presente invención aparecerán con la lectura de la descripción detallada siguiente, y con respecto al único plano anexo, dado a título de ejemplo no limitativo y en el cual está representado un esquema de montaje en forma de bloques funcionales de un circuito de alimentación de cargas de un vehículo automóvil de acuerdo con la presente invención.

Se ha representado en la única figura anexa un circuito de acuerdo con la invención que conecta una batería B a un conjunto de cargas CH de un vehículo y, en paralelo con las cargas CH, a un dispositivo de visualización A de tablero de mandos.

Recorriendo este circuito a partir de la batería B hasta las cargas CH y al dispositivo de visualización A, se encuentran sucesivamente un interruptor I1, dos ramas de circuito en paralelo entre un nudo corriente arriba N1 y un nudo corriente abajo N2, después un regulador de tensión R, un microcontrolador de tarjeta electrónica M1, y finalmente el conjunto de las cargas CH montadas en paralelo con el dispositivo de visualización A.

Una primera de las dos ramas en paralelo entre el nudo corriente arriba N1 y el nudo corriente abajo N2 comprende un diodo D1 montado pasante del nudo corriente arriba N1 hacia el nudo corriente abajo N2. La otra de estas dos ramas comprende sucesivamente, del nudo corriente arriba N1 hacia el nudo corriente abajo N2, un elevador E1 de tensión y después un diodo D2 montado pasante del elevador de tensión E1 hacia el nudo N2.

El elevador de tensión E1 es mandado por un detector C1 de nivel de tensión de la batería B. El detector C1 presenta dos posiciones, una estable y la otra inestable, siendo la posición inestable adoptada cuando el nivel de tensión de la batería B está por debajo de un umbral dado. En la posición estable del detector C1, el elevador de tensión E1 no funciona y constituye un cortacircuito. En posición inestable del detecto C1, el elevador de tensión E1 está operativo.

En este ejemplo de realización, la batería B es una batería que suministra entre sus bornes una tensión VB de 12 voltios cuando está en un estado de carga normal. El interruptor I1 es accionado por rotación de una llave de contacto en un conmutador de arranque del vehículo, situado en la proximidad de la posición de un conductor en el vehículo.

El microcontrolador M1 es en este modo de realización preferido un microcontrolador de tarjeta electrónica de tablero de mandos que es apto, además de las funciones habituales de gestión de la carga y de la descarga de la batería B, para efectuar un test sobre el estado de funcionamiento de diferentes elementos del vehículo, tales como un nivel de aceite, la carga de una batería, el funcionamiento o no de proyectores, o un nivel de llenado de un depósito de carburante. En función del resultado de estos diferentes tests, el microcontrolador M1 manda el encendido de diferentes diodos o de LEDs del tablero de mandos, en particular para advertir al conductor en el caso de un fallo de un elemento del vehículo. El conjunto de estos diodos o LEDs está simbolizado por un único bloque funcional referenciado A en la figura única, y que se designa de forma general como dispositivo de visualización a continuación.

El microcontrolador M1 sólo es apto para funcionar cuando es alimentado con una tensión VM igual a 5 voltios.

El regulador R tiene por función proporcionar al microcontrolador M1 una tensión VM sensiblemente igual a 5 voltios cuando una tensión VR de entrada del regulador está comprendida típicamente entre 5 y 12 voltios, según el estado de carga de la batería B. Más precisamente, la tensión VR es igual a la suma del valor 5 voltios y de una tensión de desplazamiento VD, siendo VD igual a VR-VM.

En una variante de la invención, las cargas corriente abajo del regulador R pueden variar. El regulador R tiene entonces por función suplementaria adaptarse a estas variaciones de carga de manera que proporcione una tensión VM sensiblemente constante cualesquiera que sean las cargas a alimentar corriente abajo del regulador R.

El regulador R es apto para proporcionar una tensión VM constante a pesar de las fluctuaciones de la tensión VR, pero únicamente cuando estas fluctuaciones están comprendidas en un gama de tensiones que no presentan valores inferiores a 5 V + VD. VD varía según el tipo de regulador.

Las cargas CH incluyen por ejemplo unas cargas necesarias para el arranque del vehículo tales como un motor de arranque eléctrico o un dispositivo de precalentamiento.

Cuando la tensión VB entre los bornes de la batería está comprendida entre 5 V +VD y 12 voltios, el funcionamiento del montaje de la figura única es el siguiente.

Para poner en marcha el vehículo, un conductor cierra el interruptor I1 por medio de un conmutador de arranque dispuesto por ejemplo delante de este conductor en el vehículo. La tensión VB entre los bornes de la batería B es transmitida por medio del diodo D1 al regulador R. El regulador R transmite a su vez una tensión VM sensiblemente igual a 5 voltios al microcontrolador M1, que se hace entonces operativo.

El microcontrolador transmite entonces una energía eléctrica a las cargas CH, efectúa un conjunto de tests de funcionamiento sobre diferentes órganos del vehículo y manda la visualización en el tablero de mandos de los resultados de estos tests gracias al dispositivo de visualización A.

En este caso, en el que la batería B presenta una tensión entre sus bornes que es superior a 5 V + VD, el detector C1 de nivel de tensión en los bornes de la batería B no detecta tensión inferior a 5 V + VD y por tanto queda en su posición estable. El elevador de tensión E1 permanece por tanto equivalente a un cortacircuito durante toda la fase de arranque.

Cuando la batería B falla, es decir cuando presenta una tensión entre sus bornes que es inferior a 5 V + VD, el funcionamiento del dispositivo representado en la figura única es el siguiente.

El conductor cierra el interruptor I1 para poner en marcha el vehículo. El detector C1 de nivel de tensión de salida de la batería B detecta una tensión inferior a 5 V +VD y manda la puesta en funcionamiento del elevador de tensión E1.

La tensión recibida en la entrada del elevador de tensión E1 es igual a la tensión VB entre los bornes de la batería B. Si esta tensión no es demasiado baja, el elevador de tensión E1 produce a su salida una tensión VD superior a 5 V + VD que se transmite por medio del diodo D2 al regulador R.

Siendo la tensión en el nudo N2 entonces superior a 5 V + VD mientras que la tensión en el nudo N1 es inferior a 5 V + VD, el diodo D1 es por tanto bloqueante.

El regulador R es por tanto capaz de transmitir una tensión igual a 5 voltios al microcontrolador M1, que entra entonces en funcionamiento, efectúa un diagnóstico del estado de funcionamiento de diferentes órganos del vehículo, manda la visualización por el dispositivo A de los resultados de este diagnóstico en el tablero de mandos y transmite energía eléctrica a las cargas CH si la potencia de la batería lo permite.

Cuando la batería B no es capaz de proporcionar entre sus bornes una tensión VB superior a 5 V + VD, pero conserva una energía eléctrica almacenada suficiente para alimentar el conjunto microcontrolador M1/cargas CH/dispositivo de visualización A por una duración no despreciable, la puesta en marcha del elevador E1 permite por tanto alimentar el microcontrolador M1 con una tensión superior a una tensión umbral necesaria para su funcionamiento.

Las cargas CH pueden incluir un motor de arranque eléctrico que tiene necesidad, para poner en marcha el vehículo, de una cantidad de energía eléctrica que la batería B es apta para proporcionar, incluso para unos estados de carga en que la tensión entre sus bornes es netamente inferior a 5 V + VD.

En el modo de realización de la invención representado en la figura única, la suma de las energías necesarias por una parte al microcontrolador para efectuar un diagnóstico sobre diferentes órganos del vehículo, y por otra parte al dispositivo de visualización A para visualizar unas informaciones es el tablero de mandos, es inferior a la energía de la cual tienen necesidad las cargas CH para funcionar correctamente. En ciertos casos, la batería B presenta un estado de descarga particularmente avanzado, de manera que no es capaz de proporcionar suficiente energía a las cargas CH para que éstas puedan funcionar correctamente, por ejemplo para poner en marcha el vehículo en el caso en que las cargas CH comprenden un motor de arranque o un dispositivo de precalentamiento. En este tipo de casos la misma puede en contrapartida ser capaz de proporcionar suficiente energía para que el microcontrolador M1 efectúe un test de funcionamiento sobre diferentes órganos del vehículo, y para que este diagnóstico sea visualizado en el tablero de mandos por el dispositivo de visualización A.

Se prevé entonces en el marco de la invención que el circuito esté provisto de medios de diagnóstico aptos para identificar dichos estados de fallo de la batería B de manera que el microcontrolador M1 alimente entonces el dispositivo de visualización A en prioridad con respecto a las cargas de puesta en marcha CH.

Así, la energía restante almacenada en la batería B es entonces reservada para la visualización de los tests de funcionamiento por el dispositivo A, siendo esta visualización de una importancia considerable por ejemplo cuando la descarga de la batería ha sido causada por el mal funcionamiento de uno de los órganos comprobados por el microcontrolador M1. En este caso, en efecto, el conductor puede tener conocimiento del mal funcionamiento que es el origen de la descarga de la batería y evitar este mal funcionamiento antes de recargar la batería, o eventualmente desconectar un órgano que consume energía eléctrica de manera anormal, para deslastrar la batería B y permitir la puesta en marcha del vehículo.

En una variante de la invención no representada, el microcontrolador M1 no está conectado a ninguna carga de puesta en marcha y sólo tiene una función de diagnóstico y/o visualización sobre el tablero de mandos. Según otra variante, el microcontrolador M1 sólo tiene por función conectar de manera selectiva unas cargas tales como cargas de puesta en marcha al regulador R o a cualquier otro circuito de alimentación eléctrica.

En un modo de realización preferido de la invención, el elevador de tensión E1 es un generador de tensión con recortado, del cual se encontrará un ejemplo de realización en la solicitud de patente francesa FR 2 757 706 A presentada por el solicitante, y más específicamente un generador de tensión del tipo con recorte por resonancia.

Un generador de este tipo podrá comprender un circuito resonante del cual un elemento puede ser cortocircuitado para interrumpir las oscilaciones o liberado para permitir estas oscilaciones, por un interruptor electrónico de tipo compatible metal-óxido semiconductor CMOS por ejemplo, mandado por un monoestable a su vez mandado por un oscilador mandado por la tensión de salida del elevador de manera que se obtenga un control de la relación duración de cierre/duración de apertura del interruptor CMOS y por tanto un controlador de la relación duración de las oscilaciones/duración de bloqueo de las oscilaciones y permitir así una regulación de la tensión de salida del elevador de tensión.

Un generador de este tipo estará preferentemente provisto de un condicionado apto para disminuir las perturbaciones electromagnéticas emitidas.

Claims (9)

1. Circuito eléctrico de vehículo automóvil que comprende una batería (B), un microcontrolador (M1) y un elevador de tensión (E1) dispuesto entre una salida de la batería (B) y una entrada del microcontrolador (M1), comprendiendo además un dispositivo de mando (C1) apto para poner en funcionamiento el elevador de tensión (E1) en función de la tensión (VB) disponible en los bornes de la batería (B), caracterizado porque el dispositivo de mando (C1) es un dispositivo de diagnóstico de fallo de batería por medición de la tensión (VB) en los bornes de la batería (B), que pone el elevador de tensión en funcionamiento en caso de dicho fallo de la batería.

2. Circuito según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios de diagnóstico de fallo de la batería (B) están previstos para mandar una alimentación de un dispositivo de visualización (A) con prioridad con respecto a unas cargas de puesta en marcha (CH).

3. Circuito según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el microcontrolador (M1) comprende unos medios destinados a comprobar si algunos elementos del vehículo presentan fallos.

4. Circuito según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el dispositivo de visualización (A) de tableros de mandos es apto para ser mandado por el microcontrolador.

5. Circuito según la reivindicación 3 en combinación con la reivindicación 4, caracterizado porque comprende unos medios de diagnóstico aptos para identificar unos estados de fallo de la batería de manera que el microcontrolador (M1) reserve en estos estados de fallo la energía restante de la batería (B) para la visualización de los tests de funcionamiento.

6. Circuito según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elevador de tensión (E1) es un generador de tensión con recortado.

7. Circuito según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el elevador de tensión (E1) está dispuesto en paralelo con una rama que comprende un diodo de transmisión directa (D1) montado pasante de la batería (B) hacia el microcontrolador (M1).

8. Circuito según la reivindicación 7, caracterizado porque el elevador de tensión (E1) está montado en serie con un diodo (D2) montado pasante de la batería (B) hacia el microcontrolador (M1) y corriente arriba de éste con respecto a un sentido que va de la batería (B) hacia el microcontrolador (M1), estando el elevador de tensión (E1) y este diodo (D2) sobre una rama paralela a la rama que comprende el diodo de transmisión directa (D1).

9. Circuito según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque un regulador de tensión (R) está dispuesto entre el elevador de tensión (E1) y el microcontrolador (M1).