ES2290250T3 - Sistema y metodo para supervisar la ecualizacion de una bateria. - Google Patents
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Abstract
Un método para controlar un sistema eléctrico del vehículo para protección contra sobrecarga de la batería, incluyendo dicho método: (a) proporcionar un sistema eléctrico del vehículo incluyendo un alternador operativo para suministrar un voltaje (VSALIDA) a una serie de al menos una primera y una segunda baterías recargables conectadas en serie; (b) regular el voltaje suministrado a la serie de baterías recargables (VSALIDA) a un valor deseado (VDESEADO); (c) reducir el valor deseado (VDESEADO) cuando un primer voltaje (V1) a través de la primera batería excede de un primer valor umbral (T1); (d) reducir el valor deseado (VDESEADO) cuando un segundo voltaje (V2) a través de la segunda batería excede de un segundo valor umbral (T2); y (e) repetir al menos uno de (c) y (d) varias veces.
Description
Sistema y método para supervisar la ecualización
de una batería.
Esta invención se refiere a sistemas eléctricos
de vehículo que usan más de un voltaje operativo. Hay varios medios
de lograr múltiples voltajes en un vehículo, por ejemplo un sistema
de automóvil, y uno de ellos implica el uso de un alternador que
alimenta, entre otras cargas, un ecualizador de batería. La
finalidad del ecualizador de batería es equilibrar la carga entre
baterías conectadas en serie para asegurar una carga igual. Esto es
especialmente importante si una de las conexiones en serie entre las
baterías representa un punto donde están conectadas las cargas
eléctricas.
El voltaje de carga al potencial más alto de las
baterías conectadas en serie es controlado normalmente por un
regulador de voltaje que controla el voltaje de salida del
alternador. Todas las baterías conectadas en serie necesitan
similares características de carga si se han de recargar igualmente
en serie. Si se deriva un voltaje operativo intermedio de una
conexión en serie entre las baterías, las cargas eléctricas en ese
punto desequilibrarán la carga eléctrica que está intentando
recargar la batería al potencial más bajo. Además, si baterías con
diferentes características de carga están conectadas en serie, habrá
carga desequilibrada. En cualquier tipo de carga en serie
desequilibrada, la batería al potencial más alto tenderá a
sobrecargarse, y la batería al potencial más bajo tenderá a
infracargarse. Con el tiempo, la batería en sobrecarga se destruirá,
y todo el sistema eléctrico funcionará mal.
Un ecualizador evita el desequilibrio de carga
de la batería porque tiene la capacidad de derivar corriente del
potencial más alto al potencial más bajo con el fin de mantener un
potencial igual a través de cada una de las baterías en serie. Sin
embargo, un ecualizador es un dispositivo de régimen de corriente y
tiene normalmente un circuito protector que evita operar más allá
de su límite de régimen. Si excesivas cargas eléctricas o una
batería profundamente descargada hacen que la corriente operativa
exceda del régimen del ecualizador, el ecualizador puede funcionar
mal, pararse, o seguir operando en su límite de protección
autoimpuesto. En cada uno de estos casos el ecualizador dejará de
realizar su función ecualizadora, y la batería de potencial más
alto se sobrecargará mientras que la batería de potencial más bajo
se infracargará.
Sistemas de carga de baterías de la técnica
anterior que incluyen ecualizadores se describen en la Patente de
Estados Unidos 5.479.083 de Brainard, la Patente de Estados Unidos
6.150.795 de Kutkut, la Patente de Estados Unidos 5.666.041 de
Stuart, la Patente de Estados Unidos 5.528.122 de Sullivan, la
Patente de Estados Unidos 4.967.136 de Nofzinger, y la Patente de
Estados Unidos 4.479.083 de Sullivan.
El documento US 3.667.025 describe un método
para controlar un sistema eléctrico del vehículo para protección
contra una sobrecarga de la batería incluyendo los pasos de
proporcionar un sistema eléctrico del vehículo incluyendo un
alternador operativo para suministrar un voltaje por medio de un
convertidor CC/CC a una serie de al menos una primera y una segunda
baterías recargables conectadas en serie y regular el voltaje a un
valor deseado por medio de un convertidor CC/CC.
El documento US 4.238.721 describe un método y
sistema que es capaz de ecualizar la carga de cada celda individual
a un voltaje de carga plena seleccionado incluye circuitería para
regular la corriente del cargador de manera que aumente la
corriente a una tasa constante hasta que se alcance un nivel de
carga global o hasta que cualquier celda llegue a un voltaje de
referencia seguro. Un controlador de sistema comienza entonces a
disminuir la tasa de carga mientras cualquier celda excede del
voltaje de referencia hasta que se alcanza un nivel de corriente de
igualación. El controlador de sistema activa un número de módulos
shunt para permitir la derivación de corriente alrededor de
cualquier celda que tenga un voltaje superior al voltaje de
referencia. Cables que se extienden entre la batería de celdas y
módulos shunt son de tiempo compartido para permitir la derivación
alternativa de corriente y supervisión de voltaje sin la caída de
voltaje producido por la corriente de derivación. Después de que
cada celda ha superado el voltaje de referencia, la corriente de
carga se termina.
A modo de introducción general, la realización
preferida descrita a continuación pretende superar la limitación
del ecualizador descrito anteriormente introduciendo un regulador de
voltaje que supervisa el voltaje en la conexión en serie de
baterías conectadas en serie. El regulador está programado para
identificar cuándo tiene lugar sobrecarga o mal funcionamiento a
través de alguno de los voltajes de batería individuales. Si esto
sucede, el regulador de voltaje puede ajustar su posición regulada a
un voltaje que evita la sobrecarga de la batería en mal
funcionamiento. Esto puede hacer necesariamente que otras baterías
de la serie se infracarguen, pero al menos evitará el daño
permanente por sobrecarga y la operación insegura. Se facilita una
señal de fallo para alertar al operador de esta condición. Si el
mal funcionamiento o la condición de sobrecarga no pueden ser
corregidos dentro del rango programado de ajuste del voltaje de
salida, el regulador apagará el alternador. Si se corrige la
condición de sobrecarga, el regulador de voltaje puede volver a
operación normal en su posición regulada original.
Esta sección se ha facilitado a modo de
introducción general solamente, y no se ha previsto que limite el
alcance de las reivindicaciones siguientes.
La invención se define por las características
de las reivindicaciones independientes 1 y 7.
La figura 1 es un diagrama de bloques de un
sistema de carga de batería que incorpora una realización preferida
de esta invención.
La figura 2 es un diagrama de bloques más
detallado del supervisor de ecualización de la figura 1.
Las figuras 3 y 4 son diagramas de flujo de
funciones de supervisión realizadas por el supervisor de igualación
de la figura 2.
La figura 5 es un gráfico que ilustra la
operación del supervisor de la figura 1.
Pasando ahora a los dibujos, la figura 1
representa un diagrama de bloques de un sistema eléctrico de
vehículo (por ejemplo, de automóvil) 10 que incorpora una
realización preferida de esta invención. El sistema 10 incluye un
alternador 12 que tiene terminales de salida 14, 16. El alternador
12 puede ser movido, por ejemplo, por un motor de combustión
interna (no representado), y genera voltajes de salida V_{SALIDA}
y V_{TIERRA} como se representa. Un regulador de voltaje 18 está
acoplado con el alternador 12. El regulador de voltaje 18 mantiene
el voltaje de salida V_{SALIDA} a un voltaje de salida
deseado.
El alternador 12 en este ejemplo incluye un
generador CA, un elemento de control de potencia tal como una
bobina de campo o un controlador rectificador, y un convertidor CA a
CC controlado o no controlado. Se puede utilizar una amplia
variedad de dispositivos para el alternador 12, y esta invención no
se limita a ningún tipo particular de alternador. Igualmente, el
regulador de voltaje 18 se puede implementar de muchas formas como
un circuito electrónico o electromecánico que tiene la función
básica de operar el elemento de control de potencia del alternador
para mantener un voltaje de salida CC específico. El regulador de
voltaje 18 también puede realizar funciones adicionales.
Los voltajes de salida V_{SALIDA} y
V_{TIERRA} son aplicados a través de una serie de baterías
conectadas en serie, incluyendo baterías primera y segunda 22, 24
en este ejemplo. Las baterías primera y segunda 22, 24 están
interconectadas en un nodo 26. Una amplia variedad de elementos de
almacenamiento de energía o potencia pueden ser usados para las
baterías 22, 24, incluyendo dispositivos electroquímicos tales como
celdas de electrolito y dispositivos electrostáticos tal como
condensadores.
Un ecualizador 20 está acoplado al nodo 26 y a
los voltajes de salida V_{SALIDA} y V_{TIERRA}. El ecualizador
20 puede ser implementado de muchas formas, incluyendo circuitos
electrónicos y circuitos electromecánicos que operan para mantener
cada una de las baterías 22, 24 a una proporción igual de la caída
total de voltaje a través de la serie de baterías conectadas en
serie. El ejemplo de la figura 1 incluye solamente dos baterías 22,
24 en la serie de baterías, pero realizaciones alternativas pueden
incluir tres, cuatro o más baterías conectadas en serie entre los
voltajes de salida V_{SALIDA} y V_{TIERRA}. La batería 22 está
conectada a un sistema eléctrico que tiene un voltaje nominal
inferior. En un ejemplo, la batería 22 puede ser una batería de
plomo-ácido, y el sistema de voltaje inferior puede ser un sistema
de 14V que tiene un voltaje nominal en el rango de
10-16V. Aunque se representa como una sola batería
22, el sistema de 14V puede usar dos o más baterías de 14V
conectadas en paralelo una con otra. El sistema de 14V alimenta una
carga de 14V, indicada esquemáticamente en 28.
Las baterías 22, 24 están conectadas a un
sistema de voltaje más alto. En este ejemplo, el sistema de voltaje
más alto es un sistema de 28V que tiene un voltaje nominal en el
rango de 20-32V. El sistema de 28V puede usar una o
más combinaciones paralelas de dos baterías de 14V en serie, y
alimenta una carga de 28V, indicada esquemáticamente en 30.
Naturalmente, esta invención no se limita al uso
con sistemas eléctricos de 14 y 28V. Por ejemplo, el sistema de
voltaje más alto puede ser un sistema de 42V que tiene un voltaje
nominal en el rango de 30-48V, y puede usar una o
más combinaciones paralelas de tres baterías de 14V en serie. Así,
el sistema de voltaje inferior puede estar en cualquiera de varias
fracciones del sistema de voltaje más alto, tal como fracciones de
½, ¼ u otras.
El sistema de la figura 1 es un sistema de
voltaje doble en el sentido de que la potencia eléctrica se aplica
a cargas eléctricas a dos voltajes operativos separados. Esta
invención también es útil en sistemas de voltajes múltiples que
tienen más de dos voltajes operativos independientes para cargas
eléctricas. Por ejemplo, todos los sistemas eléctricos de 42, 28, y
14V pueden estar conectados a una sola serie de tres baterías
conectadas en serie de 14V conectadas a un alternador de 42V.
El ecualizador 20 evita la carga no uniforme de
las baterías 22, 24, como, por ejemplo, la carga no uniforme
asociada con la corriente drenada por la carga 28. Tal drenaje de
corriente, sin la operación del ecualizador 20, daría lugar a una
condición de infracarga de la batería 22 y por lo tanto una
condición de sobrecarga de la batería 24. Un sistema de voltajes
múltiples incluiría normalmente un ecualizador conectado de alguna
forma a cada batería de la serie de baterías conectadas en serie. El
ecualizador evita que las cargas a voltaje inferior den lugar a una
carga no uniforme de las baterías conectadas en serie.
Los elementos 12-30 descritos
anteriormente pueden ser totalmente convencionales, y se pueden
implementar de muchas formas. La presente invención se adapta
fácilmente al uso con la variedad más amplia de alternadores,
reguladores de voltaje, ecualizadores, baterías y cargas.
Como se representa en la figura 1, el sistema 10
también incluye un supervisor de igualación 40 que está acoplado a
los voltajes de salida V_{SALIDA} y V_{TIERRA} así como al
voltaje V_{NODO \ del} nodo 26. Como se describe más adelante,
el supervisor de igualación 40 genera un voltaje deseado
V_{DESEADO} que se aplica al regulador de voltaje 18 y que pone
el valor deseado para el voltaje de salida V_{SALIDA}.
V_{DESEADO} también puede ser una señal lógica, por ejemplo, un
estado lógico de incremento/decremento de voltaje. El supervisor de
igualación 40 también genera una señal de salida S_{AVISO} que
controla la operación de una lámpara de aviso 42. El supervisor de
igualación 40, aunque se representa como un bloque separado en la
figura 1, puede estar integrado en la práctica con el regulador de
voltaje 18.
La figura 2 proporciona un diagrama de bloques
más detallado del supervisor de igualación 40, y las figuras 3, 4 y
5 ilustran la operación del supervisor de igualación 40.
Como se representa en la figura 2, el supervisor
40 incluye sumadores primero y segundo 44, 46 que están conectados
a comparadores primero y segundo 48 y 50. El primer sumador 44
genera una señal de salida V_{1} que es igual a la diferencia
entre V_{NODO} y V_{TIERRA}. Así, la señal de salida V_{1} es
igual a la caída de voltaje a través de la batería 22. El
comparador 48 compara la señal V_{1} con un umbral T_{1} y
genera una señal de salida que ordena la operación de un
decrementador 54 cuando el voltaje V_{1} excede del umbral T1.
Igualmente, el sumador 46 genera una señal de
salida V_{2} igual a la diferencia entre V_{SALIDA} y
V_{NODO}. La señal de salida V_{2} es indicativa de la caída de
voltaje a través de la batería 24. La señal V_{2} se aplica al
comparador 50, que compara la señal V_{2} con un umbral T_{2} y
genera una señal de salida que ordena la operación del
decrementador 54 cuando el voltaje V_{2} excede del umbral
T_{2}.
Las señales salidas de los comparadores 48, 50
son aplicadas a una puerta O 52 que controla la operación del
decrementador 54. El decrementador 54 reduce o decrementa el valor
deseado V_{DESEADO} en respuesta a órdenes de cualquiera de los
comparadores 48, 50.
El supervisor 40 también incluye un generador de
señal de aviso 56 que genera la señal de aviso S_{AVISO} como se
describe más adelante en unión con la figura 4.
La figura 2 ilustra esquemáticamente componentes
del supervisor de igualación 40. Se deberá entender que el
supervisor de igualación 40 puede ser implementado de muchas formas,
incluyendo electrónica analógica, electrónica digital, y
procesadores programados. Las figuras 3 y 4 ilustran la operación
del supervisor 40 de la figura 2.
La figura 3 ilustra en diagrama de flujo la
operación de los elementos 44-54 de la figura 2. En
el bloque 70 de la figura 3, el supervisor mide V_{SALIDA} y
V_{NODO}. En el bloque 72, V_{1} se pone igual a V_{NODO}
menos V_{TIERRA} y V_{2} se pone igual a V_{SALIDA} menos
V_{NODO}. Como se ha mencionado anteriormente, V_{1} representa
la caída de voltaje a través de la batería 22 y V_{2} representa
la caída de voltaje a través de la batería 24.
En el bloque 74 se compara V_{1} con el umbral
T_{1}. En caso de que V_{1} exceda de T1, el valor deseado
V_{DESEADO} se reduce en el bloque 76 y el control vuelve al
bloque 74. Este procedimiento continúa hasta que V_{1} ya no es
más grande que T_{1}. El control se transfiere entonces al bloque
78, donde se compara V_{2} con el umbral T_{2}. En caso de que
V_{2} sea mayor que T_{2}, el valor deseado V_{DESEADO} se
reduce en el bloque 80 y el control vuelve al bloque 78. Este bucle
se repite hasta que V_{2} ya no es mayor que T_{2}. En este
punto la ejecución se retarda en el bloque 82, y el control vuelve
entonces al bloque 70. En un ejemplo, T_{1} se pone igual al
voltaje nominal para la batería 22 más 0,5V, y T_{2} se pone
igual al voltaje nominal de la batería 24 más 0,5V. En este ejemplo,
V_{1} y V_{2} deben exceder de los umbrales respectivos
T_{1}, T_{2} durante un período de tiempo prolongado (por
ejemplo, 3 segundos) antes de que el control sea transferido al
bloque 76 o 80.
El método ilustrado en la figura 2 protege las
baterías contra sobrecarga en caso de fallo del ecualizador o en el
caso de que una carga excesiva reduzca excesivamente el voltaje en
el nodo 26.
La figura 4 proporciona un diagrama de flujo de
un método implementado por el generador de señal de aviso 56 de la
figura 2. Como se representa en la figura 4, el generador de señal
de aviso 56 mide primero (V_{1} + V_{2}) y V_{1}. V_{1} +
V_{2} es igual a la diferencia entre V_{SALIDA} y V_{TIERRA},
y V_{1} es igual a la diferencia entre V_{NODO} y V_{TIERRA}.
En el bloque 92, V_{1} es comparado con un valor igual a (V_{1}
+ V_{2})/2 menos un umbral. Por ejemplo, el umbral puede ser 0,2V.
Si V_{1} es menor que este valor, el control se transfiere al
bloque 72 donde la señal de aviso S_{AVISO} se pone a estado
A.
En el bloque 96 se compara V_{1} con un
segundo valor igual a (V_{1} + V_{2})/2 más un umbral. De nuevo,
el umbral puede ser igual a 0,2V. En el caso de que V_{1} exceda
de este valor, el control es transferido al bloque 98, donde la
señal de aviso S_{AVISO} se pone a estado A. El control es
transferido posteriormente al bloque 100, que impone un retardo en
la ejecución, y el control vuelve entonces al bloque 93. En este
ejemplo, la lámpara de aviso 42 de la figura 1 se ilumina cuando la
señal de aviso S_{AVISO} se pone igual a estado A.
Las figuras 3 y 4 incluyen bloques de retardo,
que son normalmente apropiados para implementaciones digitales y en
especial de microprocesador programado. Las funciones analógicas
pueden ser realizadas en forma analógica, en cuyo caso los bloques
de retardo pueden no ser necesarios.
Volviendo a la figura 1, el regulador de voltaje
18 está conectado al elemento de control de potencia del alternador
12, que puede ser, por ejemplo, una bobina de campo. El regulador 18
controla la cantidad de corriente de campo que fluye en la bobina
de campo para mantener el voltaje de salida del alternador
V_{SALIDA} a un valor seleccionado, igual a V_{DESEADO} en este
ejemplo. La corriente que fluye a la bobina de campo se
incrementará y decrementará según sea necesario para mantener
V_{SALIDA} al nivel deseado cuando se añadan o quiten cargas
eléctricas. El regulador 18 también puede cortar la corriente de
bobina de campo cuando el alternador 12 no gira o cuando se ha
perdido el control de regulación de voltaje debido a fallo de
componentes en el circuito de conmutación de corriente de campo.
Como se ha explicado anteriormente, el
supervisor de igualación 40 genera una señal de aviso S_{AVISO}
que tiene dos estados posibles. En un ejemplo el estado de fallo es
una señal 0V indicativa de un fallo en el sistema eléctrico o un
alternador que no produce potencia. El estado normal es una señal de
voltaje CC positivo cuando el alternador 12 está produciendo
potencia y no hay fallos detectables en el sistema. La lógica de
los dos estados puede ser conmutada o configurada a corriente de
disipación, pero se usan estados claramente diferentes para
representar los dos casos. Cuando el regulador de voltaje 18 está
operando, el supervisor de igualación 40 comprueba rutinariamente
el voltaje en cada terminal del ecualizador 20. Si alguno de estos
voltajes difiere del respectivo valor proporcional en menos que un
umbral preestablecido (por ejemplo \pm 0,2V), la señal de aviso
S_{AVISO} se pone en el estado normal. En un ejemplo, cuando la
batería 22 es una batería de 14V, la señal de aviso S_{AVISO} se
pondrá en el estado normal cuando el voltaje V_{NODO} sea igual a
14,2V \pm 0,2V. El umbral acomoda desviaciones de voltaje para la
operación normal del ecualizador que pueden incluir caídas de
voltaje a lo largo de cables usados en el sistema eléctrico.
Si el supervisor de igualación 40 (en particular
el generador de señal de aviso 56) detecta que un voltaje de
sistema inferior, tal como el voltaje V_{NODO}, está operando
fuera de los límites umbral durante un período de tiempo designado,
determina que el ecualizador 20 ha fallado o que el voltaje de
sistema inferior está sobrecargado. En este caso, la señal de aviso
S_{AVISO} se pone en el estado de fallo, haciendo que la lámpara
42 se ilumine. El fallo también puede ser indicado a través de otros
circuitos de control del vehículo, tal como un bus digital, por
ejemplo. En una implementación analógica de esta función, el voltaje
o voltajes de sistema inferiores pueden ser supervisados de forma
continua, mientras que en una implementación digital tal
supervisión puede ser realizada periódicamente. En un ejemplo, se
habilita un circuito de iluminación de carga-bien
en el estado normal y se inhabilita el circuito de iluminación de
carga-bien en el estado de fallo de la señal de
aviso S_{AVISO}. Alternativamente, un circuito de iluminación
sin-carga puede ser habilitado cuando la señal de
aviso S_{AVISO} esté en el estado de fallo, o de forma continua, o
intermitentemente para indicar que el supervisor de igualación 40
está activo.
El supervisor de igualación 40 también realiza
protección automática de la batería. Un fallo del ecualizador o una
sobrecarga pueden hacer que uno de los sistemas de voltaje más bajo
opere fuera del umbral programado, y debajo de su respectiva
proporción del voltaje del sistema. Para algunos casos de fallo del
ecualizador, uno de los sistemas de voltaje más bajo puede operar
fuera de su umbral programado y encima de su proporción respectiva
del voltaje del sistema. Ambas situaciones producen una carga no
uniforme de la batería que puede degradar las baterías y poner en
peligro todo el sistema eléctrico. La sobrecarga de una batería de
automóvil puede disipar el electrolito hasta el punto de dañar la
batería sin que sea posible repararla. Cualquier tipo de fallo pone
la señal de aviso S_{AVISO} en la condición de fallo como se ha
descrito anteriormente.
El supervisor de igualación 40 también responde
a un problema de este tipo alterando el valor de V_{DESEADO}. Si
V_{1} o V_{2} es mayor que el respectivo valor máximo
permisible, el supervisor de igualación 40 reduce V_{DESEADO}.
Esto permite al alternador 12 seguir operando mientras que también
protege las baterías del sistema. Por ejemplo, en un sistema de
voltaje doble 14V/28V, si el sistema de 14V cae a 10V, el supervisor
de igualación 40 reducirá V_{DESEADO} de 28V a 24V, evitando por
ello que la batería superior 24 se cargue a 18V
(28V-10V). Como se ha descrito anteriormente, el
supervisor de igualación 40 limita el voltaje máximo a través de
cada batería a un límite definido respectivo, y evita que el voltaje
a través de cada batería supere el límite respectivo.
Igualmente, si un fallo del ecualizador 20
permite que el sistema de voltaje 14V suba por encima de 14V, el
supervisor de igualación 40 reducirá V_{DESEADO}, reduciendo por
ello V_{SALIDA \ al} punto donde el voltaje de salida del
ecualizador V_{NODO} cae por debajo del límite máximo programado
para el sistema de 14V. Por ejemplo, en un sistema de voltaje doble
de 14V/28V, si el sistema de 14V sube a 16V, una reducción de
V_{DESEADO} para bajar V_{SALIDA} de 28V a 26V deberá retornar
el sistema de 14V a aproximadamente 14V. El alternador seguirá
produciendo potencia mientras que el sistema de voltaje inferior
esté regulado a 12V y el sistema de voltaje superior se regula a
26V. Como antes, la señal de aviso S_{AVISO} se pone en el estado
de fallo para indicar que el sistema se ha degradado aunque el
alternador siga produciendo potencia.
\newpage
Si una sobrecarga o el mal funcionamiento del
sistema hacen que la compensación de voltaje exceda de un voltaje
diferente programado, por ejemplo 4V, entonces el regulador apagará
la corriente de campo. Tal condición puede tener lugar con un corto
en uno de los sistemas eléctricos o con un corto en el ecualizador
entre 28V y 14V. Esto hace que el alternador deje de producir
potencia, y se activa el circuito de iluminación
sin-carga.
La figura 5 proporciona una representación
esquemática de la operación del sistema de las figuras
1-5, con referencia al voltaje V_{1} a través de
la batería más baja 22. En la figura 5 la línea de puntos se usa
para indicar el voltaje nominal del sistema de 14V. Mientras el
voltaje más bajo V_{1} permanece por debajo de un umbral superior
Número 1 y por encima de un umbral inferior Número 1, se indica
operación normal, el valor V_{DESEADO} permanece en su nivel
nominal, y la señal de aviso S_{AVISO} está en el estado normal.
En el caso de que el evento V_{1} exceda del umbral superior
número 1 o caiga por debajo del umbral inferior número 1, la señal
de aviso S_{AVISO} se cambia al estado de fallo para indicar que
el sistema no está operando normalmente. En el caso de que V_{1}
exceda del umbral superior número 2 (igual a T_{1} en la
descripción anterior), el supervisor 40 comienza a reducir el valor
de V_{DESEADO}, reduciendo por ello V_{SALIDA} y protegiendo la
batería más baja 22. Aunque no se representa en la figura 5, se usa
un conjunto similar de umbrales para proteger la batería 24.
Se puede hacer muchos cambios en el sistema de
supervisión descrito anteriormente. Por ejemplo, el supervisor 40
puede ser usado en sistemas eléctricos que no incluyan un
ecualizador, por ejemplo para supervisar la carga no uniforme
producida por conexión de una carga al nodo 26. El supervisor 40
también se puede usar en sistemas eléctricos que no incluyen una o
ambas cargas 28, 30.
En el sentido en que se usa aquí, se ha previsto
que el término "alternador" abarque ampliamente un amplio
rango de dispositivos para generar potencia CC, incluyendo
alternadores, generadores y otros dispositivos. También se ha
previsto que el término "comparador" abarque ampliamente
implementaciones analógicas, digitales y con procesador programado.
El término "conjunto" se usa para indicar uno o más. Así, un
conjunto de baterías puede incluir una, dos o más baterías.
La descripción anterior detallada ha descrito
solamente unas pocas de las muchas formas que esta invención puede
tomar. Se pretende que solamente las reivindicaciones siguientes
definan el alcance de esta invención.
Claims (12)
1. Un método para controlar un sistema eléctrico
del vehículo para protección contra sobrecarga de la batería,
incluyendo dicho método:
- (a)
- proporcionar un sistema eléctrico del vehículo incluyendo un alternador operativo para suministrar un voltaje (V_{SALIDA}) a una serie de al menos una primera y una segunda baterías recargables conectadas en serie;
- (b)
- regular el voltaje suministrado a la serie de baterías recargables (V_{SALIDA}) a un valor deseado (V_{DESEADO});
- (c)
- reducir el valor deseado (V_{DESEADO}) cuando un primer voltaje (V_{1}) a través de la primera batería excede de un primer valor umbral (T_{1});
- (d)
- reducir el valor deseado (V_{DESEADO}) cuando un segundo voltaje (V_{2}) a través de la segunda batería excede de un segundo valor umbral (T_{2}); y
- (e)
- repetir al menos uno de (c) y (d) varias veces.
2. El método de la reivindicación 1
donde el alternador suministra el voltaje
(V_{SALIDA}) a la serie de baterías recargables a través de una
salida y un terminal de tierra
donde la serie de baterías incluye un nodo entre
las baterías primera y segunda a un voltaje dado (V_{NODO});
donde el primer voltaje a través de la primera
batería (V_{1}) es igual al voltaje entre el nodo y el terminal
de tierra (V_{NODO}, V_{TIERRA}); y
donde el segundo voltaje a través de la segunda
batería (V_{2}) es igual al voltaje entre la salida terminal y el
nodo (V_{SALIDA}, V_{NODO}).
3. El método de la reivindicación 1 incluyendo
además:
- (f)
- generar una señal de aviso cuando al menos uno de los voltajes primero y segundo a través de las baterías (V_{1}, V_{2}) se desvía excesivamente de respectivos valores nominales.
4. El método de la reivindicación 1, donde el
primer valor umbral (T_{1}) es igual al segundo valor umbral
(T_{2}).
5. El método de la reivindicación 1, donde el
sistema eléctrico del vehículo también suministra al menos una
carga de voltaje superior y una carga de voltaje inferior conectadas
a través de respectivos conjuntos de baterías de la serie.
6. El método de la reivindicación 5 incluyendo
además:
proporcionar un ecualizador acoplado a al menos
las baterías primera y segunda de la serie.
7. Un sistema eléctrico del vehículo
incluyendo:
una serie de al menos una primera y una segunda
baterías recargables conectadas en serie;
un alternador operativo para suministrar un
voltaje (V_{SALIDA}) a la serie de baterías recargables;
un regulador de voltaje operativo para regular
el voltaje suministrado a la serie de baterías recargables
(V_{SALIDA}) a un valor deseado (V_{DESEADO});
un primer comparador en respuesta a un primer
voltaje (V_{1}) a través de la primera batería y un primer valor
umbral (T_{1}), siendo operativo dicho primer comparador para
ordenar una reducción en el valor deseado (V_{DESEADO}) cuando el
primer voltaje a través de la primera batería (V_{1}) excede del
primer valor umbral (T_{1});
un segundo comparador en respuesta a un segundo
voltaje (V_{2}) a través de la segunda batería y un segundo valor
umbral (T_{2}), siendo operativo dicho segundo comparador para
ordenar una reducción en el valor deseado (V_{DESEADO}) cuando el
segundo voltaje a través de la segunda batería (V_{2}) excede del
segundo valor umbral (T_{2}).
8. El sistema de la reivindicación 7, donde la
serie de baterías incluye un nodo entre las baterías primera y
segunda a un voltaje dado (V_{NODO}); donde el primer voltaje a
través de la primera batería (V_{1}) es igual al voltaje entre el
nodo y el terminal de tierra (V_{NODO}, V_{TIERRA}); y donde el
segundo voltaje a través de la segunda batería (V_{2}) es igual
al voltaje entre la salida terminal y el nodo
(V_{SALIDA}-V_{NODO}).
9. El sistema de la reivindicación 7, incluyendo
además:
un generador de señal de aviso operativo para
generar una señal de aviso cuando al menos uno de los voltajes
primero y segundo a través de las baterías (V_{1}, V_{2}) se
desvía excesivamente de respectivos valores nominales.
10. El sistema de la reivindicación 7, donde el
primer valor umbral (T_{1}) es igual al segundo valor umbral
(T_{2}).
11. El sistema de la reivindicación 7,
incluyendo además:
al menos una carga de voltaje superior y una
carga de voltaje inferior conectadas a través de respectivos
conjuntos de baterías de la serie.
12. El sistema de la reivindicación 11,
incluyendo además:
un ecualizador conectado a través de al menos
las baterías primera y segunda de la serie.
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