ES2267610T3 - Proteccion contra sobretensiones para la derivacion de 14v de una red de a borno de 42v/14v de un automovil. - Google Patents

Abstract

Circuito protector de sobretensión para la derivación de 14V de una red de a bordo de 42V/14V de un automóvil, con una electrónica de potencia (LE) para la alimentación de la derivación de 14V, cuya entrada está conectada con la derivación de 42V, y con al menos una unidad de mando (SG) conectada a través de una línea de alimentación con la derivación de 14V, caracterizado porque la unidad de mando (SG) presenta un dispositivo de conmutación (SE) que en caso de cortocircuito conmuta entre la derivación de 14V y la derivación de 42V la línea de alimentación a masa, o presenta un dispositivo de regulación que en caso de cortocircuito regula entre la derivación de 14V y la derivación de 42V la línea de alimentación a un valor de tensión constante, y porque el dispositivo de conmutación (SE) o bien el dispositivo de regulación dispara un fusible (SI) que se encuentra en la derivación de 14V o en la derivación de 42V.

Description

Protección contra sobretensiones para la derivación de 14V de una red de a bordo de 42V/14V de un automóvil.

La invención se refiere a un circuito protector de sobretensión para la derivación de 14V de una red de a bordo de 42V/14V de un automóvil con una electrónica de potencia para la alimentación de la derivación de 14V, cuya entrada está conectada con la derivación de 42V.

Con el número cada vez mayor de consumidores eléctricos y electrónicos, entre otros motivos, para finalidades de seguridad y confort, también se ha incrementado enormemente la demanda de potencia en el automóvil, y seguirá aumentando en los próximos tiempos. Para limitar las intensidades que se han de transmitir en este caso está previsto un nuevo diseño de la red de a bordo a una tensión de carga aumentada a 42V.

Una tensión de carga elevada hace posible, con la misma transmisión de potencia, intensidades de corriente menores y, con ello, una reducción de las secciones transversales de los conductores. Por medio del ahorro del caro material de cobre se consigue una reducción considerable de peso y de costes. Además, una tensión elevada de la red de a bordo hace posible de muchas maneras un diseño más sencillo y más económico de aparatos electrónicos que trabajan con tensiones elevadas, como por ejemplo unidades de mando para lámparas de descarga de gas de alta presión.

Sin embargo, para algunos consumidores en el automóvil también se requiere la tensión de carga clásica de 14V (se corresponde con una tensión de la batería de 12V), y en concreto, en particular, para lámparas incandescentes que en el diseño para mayores tensiones reaccionan de un modo especialmente sensible a cargas mecánicas, lo que lleva a una vida útil de las lámparas fuertemente reducida.

La red de a bordo del futuro, debido a ello, presentará dos tensiones diferentes, en concreto, previsiblemente, tensiones de carga de 42V y 14V (correspondientes a tensiones de batería de 36V y 12V). Según un concepto preferido de red de a bordo, las dos derivaciones de la red son compensadas por medio de un acumulador de energía "batería". El generador del vehículo alimenta la derivación de la red de 42V para los consumidores de alta carga. La derivación de 14V es alimentada a través de una electrónica de potencia, que puede estar realizada, en particular, como convertidor DC/DC. Un sistema de conexiones de este tipo se conoce del documento US4672294. En la nueva red de a bordo concebida, sin embargo, también se producen nuevos estados de error; uno de ellos es un cortocircuito entre una línea de alimentación de 42 V y una línea de alimentación de 14V. En un cortocircuito de este tipo, sin una protección de sobretensión, la tensión en la línea de alimentación de 14V subirá, debido a lo cual se destruyen los consumidores de 14V y los componentes de 14V en unidades de control.

El objetivo de la invención es crear una protección de sobretensión sencilla y económica para el caso de error mencionado.

Este objetivo se consigue según la invención por medio de la parte caracterizadora de la reivindicación 1 independiente.

Un ejemplo de realización del circuito protector de sobretensión conforme a la invención está representado en la Figura 2, y se explica a continuación con más detalle a partir del dibujo.

Las figuras muestran cada una de ellas, de modo esquemático, un corte de una red de a bordo de un automóvil de 42V/14V. No están representados el generador del vehículo ni los acumuladores de energía ("baterías") en ninguna de las dos derivaciones de la red de a bordo.

La Figura 1 muestra un circuito protector de sobretensión según el estado de la técnica, en el que la protección de sobretensión es una pieza constituyente de la generación de tensión de 14V, y está integrada en la electrónica de potencia, es decir, por ejemplo, en el convertidor DC/DC. En caso de un cortocircuito entre la línea de alimentación de 42V y la línea de alimentación de 14V, se reconoce el incremento de tensión en la línea de alimentación de 14V, y se desconecta la electrónica de potencia (LE). Por medio de un conmutador, que preferentemente está diseñado como conmutador semiconductor o como relé, se crea una conexión a través de un fusible (SI) que se encuentra en la derivación de 14V desde la alimentación de 14V a masa. El fusible de 14V se dispara rápidamente, ya que está diseñado para una corriente reducida. A continuación se vuelve a conectar la alimentación de 14V.

A diferencia de la "protección de sobretensión central" representada en la Figura 1, la Figura 2 muestra un circuito conforme a la invención con una "protección de sobretensión descentralizada": En este caso, el dispositivo de conmutación (SE) que conmuta la línea de 14V a masa está montado en una unidad de mando. El modo de funcionamiento se corresponde, por lo demás, con la realización representada en la Figura 1.

Los ejemplos de realización referidos a los circuitos definidos en la segunda alternativa de la reivindicación 1 no están representados explícitamente en las figuras. Este tipo de ejemplos de realización, sin embargo, resultan, sencillamente, si se piensa en sustituir en la Figura 2 el dispositivo de conmutación, respectivamente, por un dispositivo de regulación (realizable, por ejemplo, fundamentalmente por medio de un transistor de potencia), que en caso de cortocircuito regule la línea de salida de la electrónica de potencia, o la línea de alimentación de la unidad de mando a un valor de tensión constante, que preferentemente está en el orden de magnitud de 12-14V. También gracias a ello se puede evitar de un modo sencillo la sobrecarga de los consumidores de 14V, y se puede disparar el fusible.

La disposición representada en las figuras del fusible que elimina el estado de error en la derivación de 14V representa, asímismo, una simplificación, ya que naturalmente, en la práctica también la derivación de 42V está protegida por medio de al menos un fusible. Dependiendo del diseño de los fusibles, por medio del circuito de supervisión conforme a la invención también se puede disparar en primer lugar el fusible en la derivación de 42V, gracias a lo cual también se elimina el cortocircuito entre la derivación de 14V y la derivación de 42V.

Claims (3)

1. Circuito protector de sobretensión para la derivación de 14V de una red de a bordo de 42V/14V de un automóvil, con una electrónica de potencia (LE) para la alimentación de la derivación de 14V, cuya entrada está conectada con la derivación de 42V, y con al menos una unidad de mando (SG) conectada a través de una línea de alimentación con la derivación de 14V, caracterizado porque la unidad de mando (SG) presenta un dispositivo de conmutación (SE) que en caso de cortocircuito conmuta entre la derivación de 14V y la derivación de 42V la línea de alimentación a masa, o presenta un dispositivo de regulación que en caso de cortocircuito regula entre la derivación de 14V y la derivación de 42V la línea de alimentación a un valor de tensión constante, y porque el dispositivo de conmutación (SE) o bien el dispositivo de regulación dispara un fusible (SI) que se encuentra en la derivación de 14V o en la derivación de 42V.

2. Circuito protector de sobretensión según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de conmutación (SE) está conformado como conmutador semiconductor.

3. Circuito protector de sobretensión según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de conmutación (SE) está conformado como relé.