ES2484816T3 - Circuito de medida de corriente y procedimiento para vigilar una capacidad funcional de un circuito de medida de corriente - Google Patents

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ES2484816T3 ES12153689.0T ES12153689T ES2484816T3 ES 2484816 T3 ES2484816 T3 ES 2484816T3 ES 12153689 T ES12153689 T ES 12153689T ES 2484816 T3 ES2484816 T3 ES 2484816T3
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Abstract

Circuito de medida de corriente (38) que comprende un grupo constructivo sensor (14) para medir una corriente eléctrica (Im) que circula por un conductor (22) por medio de la medición de una tensión de entrada (U1) entre una primera línea de entrada (55) y una segunda línea de entrada (56) del grupo constructivo sensor (14), y un órgano de control de sensor (18) para controlar el grupo constructivo sensor (14), en donde el grupo constructivo sensor (14) comprende un primer dispositivo sensor (51) para captar la intensidad de la corriente eléctrica (Im) por medio de un primer convertidor analógico-digital (41) destinado a convertir valores de medida analógicos (Ue1) en valores de medida digitalizados (U1D) y en donde el circuito de medida de corriente (38) comprende un dispositivo de influenciación (S1) para la conexión variable de una tensión de ensayo (UT) o una corriente de ensayo (IT) a una entrada (55a) del primer convertidor analógico-digital (41), caracterizado por que la entrada (55a) del primer convertidor analógico-digital (41) está unida con la primera línea de entrada (55) del grupo constructivo sensor (14) a través de una primera impedancia preconectada (Z1), estando preparado el órgano de control de sensor (18) para producir un estado de funcionamiento definido (II) en una entrada (55a) del primer convertidor analógico-digital (41) y para evaluar una capacidad funcional del circuito de medida de corriente (38) mediante una comparación de los valores de medida digitales (U1D) en el estado de funcionamiento definido (II) con resultados de medida nominales predeterminados.

Description

DESCRIPCIÓN
Circuito de medida de corriente y procedimiento para vigilar una capacidad funcional de un circuito de medida de corriente.
La invención concierne a un circuito de medida de corriente que comprende un grupo constructivo sensor para medir una corriente eléctrica que circula por un conductor por medio de la medición de una tensión de entrada entre una 5 primera y una segunda líneas de entrada del grupo constructivo sensor, y un órgano de control de sensor para controlar el grupo constructivo sensor, en donde el grupo constructivo sensor comprende un primer dispositivo sensor para captar la intensidad de la corriente eléctrica por medio de un primer convertidor analógico-digital destinado a convertir valores de medida analógicos en valores de medida digitalizados y el circuito de medida de corriente comprende un dispositivo de influenciación para conectar de manera variable una tensión de ensayo o una 10 corriente de ensayo a una entrada del primer convertidor analógico-digital. El dispositivo de influenciación para realizar una conexión variable puede ser un interruptor (por ejemplo, un relé o un interruptor analógico electrónico) con el que se pueda establecer e interrumpir una unión eléctrica de una fuente de tensión o de corriente con la entrada del primer convertidor analógico-digital. En lugar del interruptor, el dispositivo de influenciación puede comprender una fuente de tensión o de corriente que proporcione una tensión cuya magnitud varíe temporalmente 15 de una manera predeterminada (transitoria o estacionaria), o que proporcione una corriente cuya magnitud varíe temporalmente de una manera predeterminada (transitoria o estacionaria).
Además, la invención concierne a un procedimiento para vigilar una capacidad funcional de un circuito de medida de corriente.
Se conoce por el documento US 5 426 416 A un sensor de corriente sustancialmente invariante en temperatura para 20 su utilización en un vehículo automóvil, el cual está preparado para medir una corriente que se suministra a una carga desde una fuente de energía eléctrica, y está configurado para indicar un nivel máximo de corriente al presentarse defectos internos.
Se conoce por el documento US 2011/291675 A1 un dispositivo para medir una caída de tensión entre dos nudos en un circuito eléctrico, comprendiendo el sistema un condensador-integrador conectado (SCI), un circuito de mando 25 comparador y un contador.
Se conoce por el documento DE 10 2005 055 272 B4 un dispositivo de medida para captar valores de medida de tensión en un segmento de conductor que puede ser una parte integrante fija de un vehículo automóvil. El dispositivo de medida comprende un convertidor analógico-digital y el segmento de conductor está dispuesto lo más cerca posible de un borne de batería. El dispositivo de medida conocido está previsto para medir la magnitud de corrientes 30 de fuga. En un paso de procedimiento se imparte al segmento de conductor una corriente de medida de intensidad conocida proveniente de una fuente de corriente conectable y se obtiene el valor de la resistencia del segmento de conductor a través de la caída de tensión que se presenta por ello en el segmento de conductor. Se supone en este caso que la cerradura de encendido está desconectada durante la medición de la resistencia y, por tanto, unos consumidores eventualmente aún desconocidos con una pequeña corriente de fuga ocasionan en el segmento de 35 conductor una caída de tensión que es despreciable en comparación con la corriente de medida.
Con la presente invención se pretende proporcionar un circuito de medida de corriente cuya capacidad funcional pueda ser comprobada durante un funcionamiento regular de una red de a bordo. Prescindiendo de que el dispositivo de medida conocido no tiene la finalidad de resolver este problema, no sería adecuado tampoco para ello por el motivo siguiente. El segmento de conductor es tanto parte del circuito de corriente de los consumidores como 40 parte del circuito de corriente de ensayo. Por tanto, circula por él la suma de las corrientes de los dos circuitos de corriente (primera ley de Kirchhoff). Durante el funcionamiento regular, la caída de tensión que ocasiona la corriente de los consumidores en el segmento de conductor predomina sobre la caída de tensión que ocasiona la corriente de ensayo en el segmento conductor. En comparación con la corriente de los consumidores, una corriente de ensayo de intensidad aún practicable no tendría una intensidad suficiente para ocasionar una contribución aún fiablemente 45 evaluable a la caída de tensión en el segmento de conductor.
El problema (a pesar de estas dificultades) de proporcionar un circuito de medida de corriente cuya capacidad funcional pueda comprobarse durante un funcionamiento regular de una red de a bordo se resuelve con la reivindicación independiente. Perfeccionamientos ventajosos de la idea de la invención son objeto de las reivindicaciones subordinadas. 50
Según la invención, se ha perfeccionado el circuito de medida de corriente conocido haciendo que la entrada del primer convertidor analógico-digital esté unida con la primera línea de entrada del grupo constructivo sensor a través de una primera impedancia preconectada. La primera impedancia preconectada entre la primera línea de entrada del grupo constructivo sensor y la entrada del primer convertidor analógico-digital no altera en nada el hecho de que una corriente de ensayo de intensidad aún practicable no tendría una intensidad suficiente para ocasionar una influencia 55 fiablemente evaluable sobre la caída de tensión en el segmento de conductor. Sin embargo, con el circuito de medida de corriente es posible ventajosamente influir de manera deliberada sobre la tensión de entrada del primer
convertidor analógico-digital por medio de la tensión de ensayo o la corriente de ensayo. Así, el órgano de control de sensor puede sacar conclusiones sobre la capacidad funcional del circuito de medida de corriente en base a valores de medida dependientes de la influenciación. La influenciación deliberada le posibilita al órgano de control de sensor una correlación entre la influenciación deliberada y los valores de medida captados. En base a la correlación, el órgano de control de sensor puede filtrar y separar de los resultados de medida unas porciones de información que 5 representen una respuesta del sistema del circuito de medida de corriente a la influenciación deliberada de la entrada del primer convertidor analógico-digital. Para la influenciación deliberada se puede emplear como fuente de tensión de ensayo o como fuente de corriente de ensayo una fuente de tensión continua o de corriente continua. La impedancia preconectada puede ser una resistencia activa pura (es decir, una resistencia aparente sin resistencia reactiva). Como alternativa, para la influenciación deliberada se puede emplear una fuente de tensión alterna o una 10 fuente de corriente alterna cuya evolución temporal y/o cuya distribución de frecuencia estén predeterminadas (preferiblemente de manera estacionaria). Por ejemplo, la fuente de tensión alterna o de corriente alterna puede proporcionar una tensión triangular periódica. El órgano de control de sensor puede filtrar y separar de la señal de medida al final de la cadena de medida las porciones de tensión alterna a las que ha contribuido la fuente de tensión alterna o de corriente alterna en la entrada del convertidor analógico-digital. Preferiblemente, la influenciación 15 deliberada (por la fuente de tensión alterna o de corriente alterna) contiene en un intervalo de frecuencia unas porciones de frecuencia que no contiene la corriente a medir sobre el conductor o que, según las especificaciones, no tienen que ser medidas en el conductor por el circuito de medida de corriente. Para impedir que la fuente de tensión alterna o de corriente alterna ocasione sobre el conductor una tensión perturbadora inadmisible, la primera impedancia preconectada puede comprender un filtro (preferiblemente, un filtro de frecuencia, de manera 20 especialmente preferida un filtro de banda o un filtro pasabajos). En dirección contraria, el filtro puede suprimir perturbaciones indirecta de la función de autoensayo del circuito de medida de corriente por medio de porciones de tensión alterna que están por encima de la frecuencia límite a la que se deberá captar por el circuito de medida de corriente la corriente que circula por el conductor.
El órgano de control de sensor está preparado para producir en una entrada del primer convertidor analógico-digital 25 un estado de funcionamiento definido y valorar la capacidad funcional del circuito de medida de corriente por medio de una comparación de los valores de medida digitales en el estado de funcionamiento definido con resultados de medida nominales predeterminados. Por medio de una comparación con resultados de medida nominales predeterminados o precalculados se simplifica la valoración de la capacidad funcional del circuito de medida de corriente. La valoración puede efectuarse así con mayor rapidez y/o con más frecuencia y/o con mayor fiabilidad. 30
El circuito de medida de corriente puede comprender una entrada de referencia de ensayo para conectar una fuente de corriente de ensayo destinada a proporcionar la corriente de ensayo o para conectar una fuente de tensión de ensayo destinada a proporcionar la tensión de ensayo, estando especialmente un terminal de potencial de referencia de la fuente de tensión de ensayo unido eléctricamente con un terminal de potencial de referencia del primer convertidor analógico-digital. Es así posible conectar una fuente de tensión o de corriente al circuito de medida de 35 corriente como unidad constructiva separada para la comprobación funcional y/o emplear también una fuente de tensión o de corriente que esté prevista de todos modos para otros fines en el vehículo.
El circuito de medida de corriente puede comprender una unión de control por medio de la cual se pueda controlar por el órgano de control de sensor la conexión variable de la tensión de ensayo o de la corriente de ensayo. La capacidad de influenciación deliberada de la conexión variable de la tensión de ensayo o de la corriente de ensayo 40 por el órgano de control de sensor le posibilita al órgano de control de sensor una correlación temporal entre una variación de la conexión y los resultados de medida observados. En base a la correlación temporal, el órgano de control de sensor puede filtrar y separar de los resultados de medida unas partes de información que representen una respuesta del sistema del circuito de medida de corriente a la variación de la conexión. Como alternativa, se puede efectuar una variación de la conexión de la tensión de ensayo o de la corriente de ensayo haciendo que el 45 circuito de control envíe un parámetro de funcionamiento a la fuente de tensión de ensayo o de corriente de ensayo que ésta ha de emplear seguidamente.
El grupo constructivo sensor puede comprender un primer dispositivo sensor para captar la tensión de entrada y un segundo dispositivo sensor para captar la tensión de entrada, presentando ambos dispositivos sensores una zona de medida común. Es posible así en la zona de medida común una comprobación de plausibilidad entre los datos de 50 medida que son captados por el primer dispositivo sensor y los datos de medida que son captados por el segundo dispositivo sensor.
El órgano de control de sensor puede estar preparado para realizar también la valoración de la capacidad funcional del circuito de medida de corriente teniendo en cuenta valores de medida digitales que pueden ser captados por el segundo dispositivo sensor. Cuando no coinciden suficientemente valores de medida que son emitidos por los dos 55 dispositivos sensores, el órgano de control de sensor puede deducir de ello que al menos uno de los dos canales de medida es defectuoso.
Partiendo de la consideración de que típicamente no resultan defectuosos ambos canales de medida al mismo tiempo, el órgano de control de sensor puede estar preparado para deducir, por incorporación de informaciones
adicionales, cuál de los dos canales de medida es probablemente defectuoso. Las informaciones adicionales pueden ser obtenidas, por ejemplo, por medio de la conexión selectiva anteriormente descrita de tensiones de ensayo o corrientes de ensayo a entradas de los convertidores analógicos-digitales primero y/o segundo. Depende de la aplicación el que, en caso de defecto, sea mejor realizar un funcionamiento de emergencia con un canal de medida individual presumiblemente aún apto para funcionar o bien tiene menos consecuencia una renuncia completa a 5 valores de medida de corriente.
La unión de control puede estar realizada al menos seccionalmente por un bus de datos, a través del cual se pueden transmitir valores de medida digitalizados del primer convertidor analógico-digital al órgano de control de sensor. Es así posible una transmisión normalizada fiable de los datos de control a través de un bus de vehículo, por ejemplo a través de un bus CAN. Se pueden evitar así el empleo y/o la habilitación de un segundo bus de datos para la 10 medición de la corriente.
El grupo constructivo sensor puede comprender una unidad de adaptación para preparar los valores de medida digitales proporcionados por el primer convertidor analógico-digital con miras a una transmisión de los mismos a través del bus de datos. Se puede aprovechar así un bus de datos existente de todos modos en el vehículo para transmitir al órgano de control de sensor los valores de medida proporcionados por el primer convertidor analógico-15 digital.
La unidad de adaptación puede comprender el órgano de control de sensor. Mediante la combinación de la unidad de adaptación y el órgano de control de sensor en un grupo constructivo común se puede reducir un coste de fabricación y de mantenimiento para el circuito de medida de corriente.
El grupo constructivo sensor puede comprender una unidad de adaptación para preparar los valores de medida 20 digitales proporcionados por el segundo convertidor analógico-digital con miras a una transmisión de los mismos a través del bus de datos. Un bus de datos existente de todos modos en el vehículo puede aprovecharse así para transmitir al órgano de control de sensor los valores de medida proporcionados por el segundo convertidor analógico-digital.
La unidad de adaptación puede comprender un controlador que sea utilizable para una preparación temporalmente 25 alterna de los valores de medida digitales proporcionados por el primer convertidor analógico-digital y de los valores de medida digitales proporcionados por el segundo convertidor analógico-digital. Debido a la utilización alterna del mismo controlador en el procedimiento de división de tiempo para ambos convertidores analógicos-digitales (por ejemplo, por medio de multitasking o multithreading) se puede ahorrar un controlador para preparar los valores de medida digitales proporcionados por el segundo convertidor analógico-digital. 30
El primer convertidor analógico-digital puede ser parte de un microcontrolador del grupo constructivo sensor. La materialización de la función del convertidor analógico-digital por medio de un microcontrolador puede mejorar una capacidad de adaptación a nuevos requisitos y una capacidad de incorporación de otras funcionalidades.
Según la invención, el procedimiento conocido para vigilar una capacidad funcional de un circuito de medida de corriente puede perfeccionarse haciendo que el procedimiento comprenda los pasos siguientes: habilitación de un 35 circuito de medida de corriente que comprende un primer convertidor analógico-digital para convertir valores de medida analógicos en valores de medida digitalizados, estando una entrada del primer convertidor analógico-digital unida con una primera línea de entrada del circuito de medida de corriente a través de una primera impedancia preconectada; influenciación de la entrada del primer convertidor analógico-digital por medio de la conexión de una tensión de ensayo o una corriente de ensayo a la entrada del primer convertidor analógico-digital; captación de un 40 valor de medida durante la influenciación de la entrada del primer convertidor analógico-digital; y valoración de una capacidad funcional del circuito de medida de corriente por medio de una comparación del valor de medida captado con resultados de medida nominales predeterminados. Como quiera que la entrada del primer convertidor analógico-digital está unida con una primera línea de entrada del circuito de medida de corriente a través de una primera impedancia preconectada, la tensión de entrada del primer convertidor analógico-digital puede ser deliberadamente 45 influenciada por medio de la tensión de ensayo o la corriente de ensayo. Así, se puede valorar la capacidad funcional del circuito de medida de corriente en base a valores de medida dependientes de la influenciación. La influenciación deliberada posibilita una corrección entre la influenciación deliberada y los valores de medida captados. En base a la correlación se pueden filtrar y separar de los resultados de medida unas porciones de información que representen una respuesta del sistema del circuito de medida de corriente a la influenciación 50 deliberada de la entrada del primer convertidor analógico-digital.
Se explica seguidamente la invención con más detalle ayudándose de ejemplos de realización que están representados en los dibujos esquemáticos. Muestran:
La figura 1, un diagrama esquemático de bloques de un circuito a bordo de un vehículo automóvil;
La figura 2, un diagrama esquemático de bloques de una primera forma de realización de un circuito de medida de 55 corriente que comprende un órgano de control de sensor y una unión de control para influenciar un dispositivo
sensor por medio del órgano de control de sensor;
La figura 3, un diagrama esquemático de bloques de una segunda forma de realización de un circuito de medida de corriente que comprende un órgano de control de sensor y una unión de control para influenciar un dispositivo sensor por medio del órgano de control de sensor; y
La figura 4, un diagrama esquemático de desarrollo de un procedimiento para vigilar una capacidad funcional de un 5 circuito de medida de corriente.
En las figuras se emplean en cada caso los mismos símbolos de referencia para componentes correspondientes. Por tanto, se considera que las explicaciones referidas a los símbolos de referencia abarcan las figuras, siempre que no resulte nada diferente atendiendo a las circunstancias.
El circuito a bordo 10 de un vehículo, especialmente un vehículo automóvil, mostrado en la figura 1, comprende una 10 fuente de corriente 12 (por ejemplo, una batería, especialmente una batería recargable y/o una batería de vehículo), un grupo constructivo sensor 14, un dispositivo seccionador 16 del suministro de corriente, un órgano de control de sensor 18 y una carga eléctrica 20. La carga eléctrica 20 puede comprender un gran número de consumidores de energía eléctrica (por ejemplo, arrancador, electrónica de motor, iluminación y sistemas de asistencia). El dispositivo seccionador 16 del suministro de corriente está intercalado bipolarmente en el circuito de corriente entre la fuente de 15 corriente 21 y la carga eléctrica 20. El grupo constructivo de sensor 14 está dispuesto en la línea positiva 22 entre el terminal positivo 24 de la fuente de corriente 12 y el terminal positivo 26 del dispositivo seccionador 16 del suministro de corriente. Como alternativa, el grupo constructivo de sensor 14 puede estar dispuesto en la línea negativo 30 entre el terminal negativo 32 de la fuente de corriente 12 y el terminal negativo 34 del dispositivo seccionador 16 del suministro de corriente. El órgano de control de sensor 18 (por ejemplo, en un aparato de control del suministro de 20 corriente o en una aparato de control de batería) está unido con la fuente de corriente 12, el grupo constructivo de sensor 14 y el dispositivo seccionador 16 del suministro de corriente a través de un bus de datos 36 (por ejemplo, a través de un bus CAN). El órgano de control de sensor 18 puede recibir datos de medida de la fuente de corriente 12 y del grupo constructivo de sensor 14 a través del bus de datos 36. El órgano de control de sensor 18 obtiene a través del bus de datos 36, por ejemplo, valores de medida de temperatura actuales provenientes de la fuente de 25 corriente 12 y valores de medida de intensidad de corriente actuales provenientes del grupo constructivo de sensor 14. En función de estos y/u otros datos, el órgano de control de sensor 18 decide si ordena al dispositivo seccionador 16 del suministro de corriente, a través del bus de datos 36, que abra o cierre el circuito de corriente entre la fuente de corriente 12 y la carga eléctrica 20.
La figura 2 muestra una primera forma de realización de un circuito de medida de corriente 38 que comprende un 30 grupo constructivo de sensor 14 y un circuito de control 18. El circuito de control 18 comprende dos dispositivos sensores 51, 52 que evalúan cada uno de ellos una caída de tensión U1 que es inducida por una corriente Im que circula por una derivación RS. El primer dispositivo sensor 51 comprende un primer convertidor analógico-digital 41 y el segundo dispositivo sensor 52 comprende un segundo convertidor analógico-digital 42.
Para preparar los valores de medida digitales U1D, U2D emitidos por los convertidores analógicos-digitales 41, 42 con 35 miras a una transmisión de los valores de medida digitales U1D, U2D a través de un bus de datos 36 hacia el órgano de control de sensor 18 se ha previsto una unidad de adaptación 90. La unidad de adaptación 90 puede comprender para cada uno de los dos convertidores analógicos-digitales 41, 42 una unidad de adaptación separada, por ejemplo un respectivo controlador. Sin embargo, puede ser también ventajoso utilizar un controlador común para ambas unidades de adaptación. El controlador puede estar preparado para la aplicación de un procedimiento de división de 40 tiempo en el que se utiliza alternativamente una potencia de procesador del controlador común para adaptar los valores de medida digitales U1D del primer convertidor analógico-digital 41 y para adaptar los valores de medida digitales U2D del segundo convertidor analógico-digital 42. Las flechas dibujadas en trazo grueso en la figura simbolizan uniones para flujos de datos.
Dado que la entrada 55a, 56 del primer convertidor analógico-digital 41 (o la entrada 255a, 56 del segundo 45 convertidor analógico-digital 42) es una entrada de medida de tensión, se tiene que, durante el funcionamiento normal (en el caso de ausencia de cortocircuito), circula por la impedancia preconectada Z1 (o Z2) tan solo una corriente de entrada con una intensidad de corriente muy pequeña Ue1/Re1 (o Ue2/Re2). Con la impedancia preconectada Z1 (o Z2) se impide, entre otras cosas, que, en caso de un cortocircuito de la entrada 55a, 56 del convertidor analógico-digital 41 (o en caso de un cortocircuito de la entrada 255a, 56 del convertidor analógico-digital 50 42), el otro de los dos convertidores analógicos-digitales 41, 42 no pueda ya medir en modo alguno una caída de tensión U1 en la derivación RS. La impedancia preconectada Z1 y/o la impedancia preconectada Z2 pueden ser una resistencia activa pura (es decir, una resistencia aparente sin resistencia reactiva).
Además, las impedancias preconectadas Z1 (o Z2) pueden cumplir la función de limitar, en caso de cortocircuito, la corriente de cortocircuito a través del dispositivo sensor 51 (o 52). A este fin, el tiempo real del valor de impedancia 55 de la impedancia preconectada Z1 (o Z2) deberá ser mayor al menos en el factor 10, en particular preferiblemente al menos en el factor 30 ó 50, que el valor de resistencia de la derivación RS.
Cuando la caída de tensión en la impedancia preconectada Z1 (o Z2) es pequeña con relación a la caída de tensión en la resistencia de entrada Re1 (o Re2) del convertidor analógico-digital 41 (o 42) la caída de tensión en la impedancia preconectada Z1 (o Z2) puede ser despreciada al evaluar los valores de tensión captados Ue1 (o Ue2). A este fin, el valor absoluto de la impedancia preconectada Z1 (o Z2) deberá ser más pequeño al menos en el factor 10, en particular preferiblemente al menos en el factor 30 ó 50, que la resistencia de entrada Re1, Re2 del respectivo 5 convertidor analógico-digital 41, 42.
Observando la regla del divisor de tensión se puede tener en cuenta en la evaluación la caída de tensión en la impedancia preconectada Z1 (o Z2):
U1 = Ue1 (Z1 + Re1) / Re1 o U1 = Ue2 (Z2 + Re2) / Re2 (Ecuación 1).
Condición previa para ello es que se pueda obtener U1 con una precisión suficiente para que sean conocidos con 10 precisión suficiente tanto el valor absoluto de la impedancia preconectada Z1 (o Z2) como el valor óhmico de la resistencia de entrada Re1 (o Re2).
El circuito de medida de corriente 38 comprende una entrada de referencia de ensayo 94 para aplicar un potencial de tensión de ensayo predefinido UT proveniente de una fuente de tensión de ensayo, no representada en la figura, y/o para impartir una corriente de ensayo predefinida IT proveniente de una fuente de corriente de ensayo 95. Como 15 opción, el circuito de medida de corriente 38 comprende una segunda entrada de referencia de ensayo 294 para aplicar un potencial de tensión de ensayo predefinido UT2 proveniente de una segunda fuente de tensión de ensayo, no representada en la figura, y/o para impartir una corriente de ensayo predefinida IT2 proveniente de una segunda fuente de corriente de ensayo 295. El potencial de tensión de ensayo UT (o UT2) puede ser en cada caso un potencial de tensión constante o un potencial de tensión alterna. De manera correspondiente, la corriente de ensayo 20 IT (o IT2) puede ser en cada caso una corriente constante o una corriente alterna.
La entrada 55a del primer convertidor analógico-digital 41 del primer dispositivo sensor 51 está unida con la entrada de referencia de ensayo 94 a través de un circuito en serie constituido por una impedancia de conexión ZT y un primer interruptor S1. Cuando el primer interruptor S1 está conectado a paso de corriente, circula la corriente de entrada siguiente Ie1 por la entrada del primer convertidor analógico-digital 41: 25
Ie1 = U1 / (Z1 + Re1) + UT / (ZT + Re1) (Ecuación 2).
Se supone en este caso que la línea 56 proporciona el potencial de referencia para la tensión UT.
Por tanto, la tensión de entrada Ue1 del primer convertidor analógico-digital 41 vale:
Ue1 = Re1 (U1 / (Z1 + Re1) + UT / (ZT + Re1)) = U1 / (1 + Z1 / Re1) + UT / (1 + ZT / Re1).
Cuando la tensión de ensayo UT y los absolutos valores de las impedancias Re1, Z1 y ZT son conocidos con 30 suficiente precisión, el órgano de control 18 puede recalcular la caída de tensión U1 en la derivación RS por medio de la aplicación de la ecuación siguiente:
U1 = (Ue1 – UT / (1 + ZT / Re1)) / (1 + Z1 / Re1) (Ecuación 3).
Cuando se emplea una fuente de corriente de ensayo 95 en lugar de una fuente de tensión de ensayo, la relación correspondiente se expresa como sigue: 35
U1 = Ue1 (1 + Z1 / Re1) – Z1 * IT (Ecuación 4).
El empleo de una fuente de corriente de ensayo 95 simplifica el autoensayo del circuito de medida de corriente 38 por cuanto que, al emplear una fuente de corriente de ensayo 95, no tiene que ser exactamente conocido el valor de la impedancia de conexión ZT. Puede apreciarse por la ecuación 3 ó 4 que la tensión recalculada U1 depende de la tensión de ensayo UT o de la corriente de ensayo IT cuando el primer interruptor S1 está conectado a paso de 40 corriente. La impedancia de conexión ZT puede ser una resistencia activa pura (es decir, una resistencia aparente sin resistencia reactiva).
Entre el órgano de control de sensor 18 y el primer interruptor S1 está prevista una unión de control 96 por medio de la cual el órgano de control de sensor 18 puede maniobrar el primer interruptor S1. El órgano de control de sensor 18 puede provocar así un estado de funcionamiento definido II en la entrada 55a del primer convertidor analógico-45 digital 41 y, mediante una comparación de los resultados de medida en el estado de funcionamiento II con resultados de medida predeterminados, puede deducir la capacidad funcional de los dispositivos sensores 51, 52. El estado de funcionamiento I designa un estado de funcionamiento sin conexión de ensayo. El órgano de control de sensor 18 puede filtrar y separar de los resultados de medida U1D unas porciones de información que representen una respuesta del sistema del circuito de medida de corriente 38 a la influenciación deliberada de la entrada 55a del 50 primer convertidor analógico-digital 41.
Para la influenciación deliberada se puede emplear como fuente 95 de tensión de ensayo o de corriente de ensayo una fuente de tensión continua o de corriente continua. Como alternativa, para la influenciación deliberada se puede emplear como fuente 95 de tensión de ensayo o de corriente de ensayo una fuente de tensión alterna o de corriente alterna cuya evolución temporal de tensión o de corriente y/o cuyo espectro de frecuencia estén predeterminados (preferiblemente de manera estacionaria). Por ejemplo, la fuente de tensión alterna o de corriente alterna puede 5 proporcionar una tensión periódica UT (preferiblemente sin punto cero) o una corriente periódica IT (preferiblemente sin punto cero). La tensión UT puede ser, por ejemplo, una tensión triangular o una tensión sinusoidal; y la corriente IT puede ser, por ejemplo, una corriente cuya amplitud evolucione temporalmente en forma sinusoidal o triangular. El órgano de control de sensor 18 puede filtrar y separar de la señal de medida U1D, al final de la cadena de medida 51, 90, 36, 18, las porciones de tensión alterna a las que ha contribuido la fuente 95 de tensión de ensayo o de corriente 10 de ensayo en la entrada 55a del primer convertidor analógico-digital 41. Preferiblemente, la influenciación deliberada (por la fuente 95 de tensión de ensayo o de corriente de ensayo) contiene en un intervalo de frecuencia unas porciones de frecuencia que no contiene la corriente Im a medir sobre el conductor 22 o que, según las especificaciones, no deben ser medidas por el circuito de medida de corriente 38.
Para impedir que la fuente 95 de tensión de ensayo o de corriente de ensayo induzca una tensión perturbadora 15 inadmisible sobre el conductor 22 la primera impedancia preconectada Z1 puede comprender un filtro (preferiblemente un filtro de frecuencia, en particular preferiblemente un filtro de banda o un filtro pasabajos). Como alternativa o adicionalmente, la función de medida de corriente del circuito de medida de corriente 38 puede desacoplarse de la función de autoensayo del circuito de medida de corriente 38 realizando el autoensayo solamente en estados de funcionamiento de la electrónica del vehículo en los que no resulta perjudicado por ello el 20 funcionamiento de dicha electrónica del vehículo.
Un perfeccionamiento prevé que la valoración de la capacidad funcional del circuito de medida de corriente 38 pueda realizarse también teniendo en cuenta valores de medida U2D que puedan ser captados por el segundo dispositivo sensor 52. Cuando no coinciden suficientemente los valores de medida digitalizados U1D, U2D que se emiten por los dos dispositivos sensores 51, 52, el órgano de control de sensor 18 puede deducir de ello que al menos uno de los 25 dos canales de medida es defectuoso. Partiendo de la consideración de que típicamente no resultan defectuosos ambos canales de medida al mismo tiempo, el órgano de control de sensor 18 puede estar preparado para deducir, por incorporación de informaciones adicionales, cuál de los dos canales de medida es probablemente defectuoso. Las informaciones adicionales pueden obtenerse, por ejemplo, por medio de la conexión selectiva anteriormente descrita de tensiones de ensayo UT, UT2 o corrientes de ensayo IT, IT2 a entradas de los convertidores analógicos-30 digitales primero 41 y/o segundo 42. Depende de la aplicación si, en caso de defecto, es mejor realizar un funcionamiento de emergencia solamente con un canal de medida individual presumiblemente aún capaz de funcionar o si una renuncia completa a valores de medida U1D, U2D tiene menos consecuencias para la corriente Im que se debe medir.
En caso de que el circuito de medida de corriente 38 comprenda una segunda entrada de referencia de ensayo 294, 35 la entrada 255a del segundo convertidor analógico-digital 42 del segundo dispositivo sensor 52 está unida con la entrada de referencia de ensayo 294 a través de un circuito en serie constituido por una impedancia de conexión ZT2 y un segundo interruptor S2. Entre el órgano de control de sensor 18 y el segundo interruptor S2 está prevista entonces una unión de control 296 por medio de la cual el órgano de control de sensor 18 puede maniobrar el segundo interruptor S2. El órgano de control de sensor 18 puede provocar así también un estado de funcionamiento 40 definido II en la entrada 255a del segundo convertidor analógico-digital 41 y, mediante una comparación de los resultados de medida en el estado de funcionamiento II con resultados de medida predeterminados, puede deducir la capacidad funcional de los dispositivos sensores 51, 52. El órgano de control de sensor 18 puede filtrar y separar de los resultados de medida U2D unas porciones de información que representen una respuesta del sistema del circuito de medida de corriente 38 a la influenciación deliberada de la entrada 255a del segundo convertidor 45 analógico-digital 42. La impedancia de conexión ZT2 puede ser una resistencia activa pura (es decir, una resistencia aparente sin resistencia reactiva).
Para la influenciación deliberada puede emplearse como fuente 95 de tensión de ensayo o de corriente de ensayo una fuente de tensión continua o de corriente continua. Como alternativa, para la influenciación deliberada puede emplearse como fuente 95 de tensión de ensayo o de corriente de ensayo una fuente de tensión alterna o de 50 corriente alterna, cuya evolución temporal de tensión o de corriente y/o cuyo espectro de frecuencia están predeterminados (preferiblemente de manera estacionaria). Por ejemplo, la fuente de tensión alterna o de corriente alterna puede proporcionar una tensión periódica UT (preferiblemente sin punto cero) o una corriente periódica IT (preferiblemente sin punto cero). La tensión UT puede ser, por ejemplo, una tensión triangular o una tensión sinusoidal; y la corriente IT puede ser, por ejemplo, una corriente cuya amplitud evolucione temporalmente en forma 55 sinusoidal o triangular. El órgano de control de sensor 18 puede filtrar y separar de la señal de medida U1D, al final de la cadena de medida 51, 90, 36, 18, las porciones de tensión alterna a las que ha contribuido la fuente 95 de tensión de ensayo o de corriente de ensayo en la entrada 55a del primer convertidor analógico-digital 41. Preferiblemente, la influenciación deliberada (por la fuente 95 de tensión de ensayo o de corriente de ensayo) contiene en un intervalo de frecuencia unas porciones de frecuencia que no contiene la corriente Im a medir sobre el 60
conductor 22 o que, según las especificaciones, no deben ser medidas por el circuito de medida de corriente 38.
Para impedir que la fuente 95 de tensión de ensayo o de corriente de ensayo induzca una tensión perturbadora inadmisible sobre el conductor 22, la primera impedancia preconectada Z1 puede comprender un filtro (preferiblemente un filtro de frecuencia, en particular preferiblemente un filtro de banda o un filtro pasabajos). Como alternativa o adicionalmente, la función de medida de corriente del circuito de medida de corriente 38 puede ser 5 desacoplada de la función de autoensayo del circuito de medida de corriente 38 realizando el autoensayo solamente en estados de funcionamiento de la electrónica del vehículo en los que no resulte perjudicada por ello la función de dicha electrónica del vehículo.
Un perfeccionamiento prevé que la valoración de la capacidad funcional del circuito de medida de corriente 38 pueda realizarse también teniendo en cuenta valores de medida U2D que puedan ser captados por el segundo dispositivo 10 sensor 52.
Una utilización de la segunda entrada de referencia de ensayo opcional 294 puede contribuir a mejorar una disponibilidad de la vigilancia del circuito de medida de corriente 38 para el caso de que falle una función de la primera entrada de referencia de ensayo 94. Independientemente de esto, una utilización de la segunda entrada de referencia de ensayo opcional 294 puede contribuir a aumentar una fiabilidad y/o una fuerza expresiva de la 15 vigilancia de la capacidad funcional del circuito de medida de corriente 38. Mediante la segunda entrada de referencia de ensayo opcional 294 se puede ensayar y reconocer una diafonía (crosstalk) de la entrada de medida de tensión 255a del segundo convertidor analógico-digital 42 a la entrada de medida de tensión 55a del primer convertidor analógico-digital 41.
El procedimiento 100 representado en la figura 4 para vigilar una capacidad funcional de un circuito de medida de 20 corriente 38 comprende los pasos 110, 120, 130, 140 siguientes. En un primer paso 110 se habilita un circuito de medida de corriente 38 que comprende un primer convertidor analógico-digital 41 para convertir valores de medida analógicos en valores de medida digitalizados U1D. En este caso, una entrada 55a del primer convertidor analógico-digital 41 está unida con una primera línea de entrada 55 del circuito de medida de corriente 14 a través de una primera impedancia preconectada Z1. En un segundo paso 120 se influye sobre una entrada 55a del primer 25 convertidor analógico-digital 41 por medio de la conexión de una tensión de ensayo UT o una corriente de ensayo IT a la entrada 55a del primer convertidor analógico-digital 41. En un tercer paso 130 se capta un valor de medida digital U1D durante la influenciación de la entrada 55a del primer convertidor analógico-digital 41. En un cuarto paso 140 se valora una capacidad funcional del circuito de medida de corriente 38 mediante una comparación del valor de medida digital captado U1D con resultados de medida nominales predeterminados. 30
Los principios del circuito descrito pueden aplicarse también con polaridad invertida. Las señales eléctricas analógicas y/o digitales, que en los ejemplos de realización se han representado en forma de tensiones, pueden representarse alternativa o adicionalmente también como corrientes (impartidas). Mediante amplificadores o convertidores, las tensiones o corrientes mencionadas en la descripción pueden ser cambiadas de escala en el recorrido desde su respectiva fuente hasta su respectivo sumidero. Las señales analógicas o digitales, que se han 35 representado en forma de tensiones o corrientes, pueden estar codificadas lineal o no linealmente según un procedimiento conocido o según un procedimiento aún no conocido hoy en día. Ejemplo de procedimientos de codificación aplicables son la modulación por ancho de impulso y la modulación por código de impulso. Las señales analógicas y/o digitales pueden transmitirse por vía eléctrica, óptica o de radio. Las señales analógicas y/o digitales pueden transmitirse en modo múltiplex en espacio (es decir, por medio de líneas diferentes), en modo múltiplex en 40 tiempo o en modo múltiplex en código. La transmisión de las señales analógicas y digitales puede efectuarse a través de uno o varios sistemas de bus.
Símbolos de referencia
10 Circuito a bordo
12 Fuente de corriente; batería de vehículo 45
14 Grupo constructivo sensor
16 Dispositivo seccionador del suministro de corriente
18 Órgano de control de sensor
20 Carga eléctrica
22 Conductor; línea positiva 50
24 Terminal positivo de la fuente de corriente
26 Terminal positivo del dispositivo seccionador del suministro de corriente
30 Línea negativa
32 Terminal negativo de la fuente de corriente
34 Terminal negativo del dispositivo seccionador del suministro de corriente 55
36 Línea de datos; bus de datos; bus CAN
38 Circuito de medida de corriente
41 Primer convertidor analógico-digital
42 Segundo convertidor analógico-digital
51 Primer dispositivo sensor
52 Segundo dispositivo sensor
55 Primera toma en la línea positiva
55a Entrada de medida de tensión del primer convertidor analógico-digital 5
56 Segunda toma en la línea positiva
90 Unidad de adaptación
94 Entrada de referencia de ensayo
95 Fuente de corriente de ensayo
96 Unión de control 10
100 Procedimiento para vigilar una capacidad funcional de un circuito de medida de corriente
110 Habilitación de un circuito de medida de corriente
120 Influenciación de una entrada del primer convertidor A/D
130 Captación de un valor de medida
140 Valoración de una capacidad funcional del circuito de medida de corriente 15
236 Línea de datos; bus de datos para el segundo convertidor analógico-digital
255a Entrada de medida de tensión del segundo convertidor analógico-digital
294 Segunda entrada de referencia de ensayo
295 Segunda fuente de corriente de ensayo
296 Segunda unión de control 20
I Estado de funcionamiento sin conexión de ensayo
II Estado de funcionamiento con conexión de ensayo
Im Corriente a medir
IT Corriente de ensayo a través de la primera entrada de referencia de ensayo
IT2 Corriente de ensayo a través de la segunda entrada de referencia de ensayo 25
Re1 Resistencia de entrada del primer convertidor analógico-digital
Re2 Resistencia de entrada del segundo convertidor analógico-digital
RS Derivación
S1 Primer interruptor; primer dispositivo de influenciación
S2 Segundo interruptor; segundo dispositivo de influenciación 30
U1 Tensión de entrada
U1D Valor de medida digitalizado del primer dispositivo sensor
U2D Valor de medida digitalizado del segundo dispositivo sensor
Ue1 Valor de medida analógico; tensión de entrada del primer convertidor analógico-digital 41
Ue2 Tensión de entrada del segundo convertidor analógico-digital 42 35
UT Tensión de ensayo en la primera entrada de referencia de ensayo
UT2 Tensión de ensayo en la segunda entrada de referencia de ensayo
Z1 Primera impedancia preconectada
Z2 Segunda impedancia preconectada
ZT Impedancia de conexión de la primera entrada de referencia de ensayo 40
ZT2 Impedancia de conexión de la segunda entrada de referencia de ensayo

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Circuito de medida de corriente (38) que comprende un grupo constructivo sensor (14) para medir una corriente eléctrica (Im) que circula por un conductor (22) por medio de la medición de una tensión de entrada (U1) entre una primera línea de entrada (55) y una segunda línea de entrada (56) del grupo constructivo sensor (14), y un órgano de control de sensor (18) para controlar el grupo constructivo sensor (14), en donde el grupo constructivo sensor 5 (14) comprende un primer dispositivo sensor (51) para captar la intensidad de la corriente eléctrica (Im) por medio de un primer convertidor analógico-digital (41) destinado a convertir valores de medida analógicos (Ue1) en valores de medida digitalizados (U1D) y en donde el circuito de medida de corriente (38) comprende un dispositivo de influenciación (S1) para la conexión variable de una tensión de ensayo (UT) o una corriente de ensayo (IT) a una entrada (55a) del primer convertidor analógico-digital (41), caracterizado por que la entrada (55a) del primer 10 convertidor analógico-digital (41) está unida con la primera línea de entrada (55) del grupo constructivo sensor (14) a través de una primera impedancia preconectada (Z1), estando preparado el órgano de control de sensor (18) para producir un estado de funcionamiento definido (II) en una entrada (55a) del primer convertidor analógico-digital (41) y para evaluar una capacidad funcional del circuito de medida de corriente (38) mediante una comparación de los valores de medida digitales (U1D) en el estado de funcionamiento definido (II) con resultados de medida nominales 15 predeterminados.
  2. 2. Circuito de medida de corriente (38) según la reivindicación 1, caracterizado por que el circuito de medida de corriente (38) comprende una entrada de referencia de ensayo (94) para conectar una fuente de corriente de ensayo (95) destinada a proporcionar la corriente de ensayo (IT) o para conectar una fuente de tensión de ensayo destinada a proporcionar la tensión de ensayo (UT), estando en particular un terminal de potencial de referencia (56) de la 20 fuente de tensión de ensayo unido eléctricamente con un terminal de potencial de referencia del primer convertidor analógico-digital (41).
  3. 3. Circuito de medida de corriente (38) según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el circuito de medida de corriente (38) comprende una unión de control (96) por medio de la cual se puede controlar por el órgano de control de sensor (18) la conexión variable de la tensión de ensayo (UT) o la corriente de ensayo (IT). 25
  4. 4. Circuito de medida de corriente (38) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que el grupo constructivo sensor (14) comprende un primer dispositivo sensor (51) para captar la tensión de entrada (U1) y un segundo dispositivo sensor (52) para captar la tensión de entrada (U1), presentando ambos dispositivos sensores (51, 52) una zona de medida común.
  5. 5. Circuito de medida de corriente (38) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por que el 30 órgano de control de sensor (18) está preparado para realizar también la valoración de la capacidad funcional del circuito de medida de corriente (38) teniendo en cuenta valores de medida digitales (U2D) que pueden ser captados por el segundo dispositivo sensor (52).
  6. 6. Circuito de medida de corriente (38) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado por que la unión de control (96) está realizada al menos seccionalmente por un bus de datos (36) a través del cual se pueden 35 transmitir valores de medida digitalizados (U1D) del primer convertidor analógico-digital (41) al órgano de control de sensor (18).
  7. 7. Circuito de medida de corriente (38) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que el grupo constructivo sensor (14) comprende una unidad de adaptación (90) para preparar los valores de medida digitales (U1D) proporcionados por el primer convertidor analógico-digital (41) con miras a una transmisión de los 40 mismos a través del bus de datos (36).
  8. 8. Circuito de medida de corriente (38) según la reivindicación 7, caracterizado por que la unidad de adaptación (90) comprende el órgano de control de sensor (18).
  9. 9. Circuito de medida de corriente (38) según la reivindicación 7 u 8, caracterizado por que el grupo constructivo sensor (14) comprende una unidad de adaptación (90) para preparar los valores de medida digitales (U2D) 45 proporcionados por el segundo convertidor analógico-digital (42) con miras a una transmisión de los mismos a través del bus de datos (36).
  10. 10. Circuito de medida de corriente (38) según la reivindicación 9, caracterizado por que la unidad de adaptación (90) comprende un controlador que puede utilizarse para una preparación temporalmente alterna de los valores de medida digitales (U1D) proporcionados por el primer convertidor analógico-digital (41) y los valores de medida 50 digitales (U2D) proporcionados por el segundo convertidor analógico-digital (42).
  11. 11. Circuito de medida de corriente (38) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por que el primer convertidor analógico-digital (41) es parte de un microcontrolador del grupo constructivo sensor (14).
  12. 12. Procedimiento (100) para vigilar una capacidad funcional de un circuito de medida de corriente (38), en el que el
    procedimiento (100) comprende los pasos (110, 120, 130) siguientes:
    - habilitación (110) de un circuito de medida de corriente (38) que comprende un primer convertidor analógico-digital (41) para convertir valores de medida analógicos en valores de medida digitalizados (U1D), estando unida una entrada (55a) del primer convertidor analógico-digital (41) con una primera línea de entrada (55) del circuito de medida de corriente (14) a través de una primera impedancia preconectada (Z1); 5
    - influenciación (120) de la entrada (55a) del primer convertidor analógico-digital (41) mediante la conexión de una tensión de ensayo (UT) o una corriente de ensayo (IT) a la entrada (55a) del primer convertidor analógico-digital (41);
    - captación (130) de un valor de medida (U1D) durante la influenciación de la entrada (55a) del primer convertidor analógico-digital (41); y
    - valoración (140) de una capacidad funcional del circuito de medida de corriente (38) mediante una comparación del 10 valor de medida captado (U1D) con resultados de medida nominales predeterminados.
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