ITTO20121144A1 - ELECTRONIC LOCK OF A CLOSING DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE, PROVIDED WITH A PERFECT RESERVE ENERGY SOURCE - Google Patents
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Description
“SERRATURA ELETTRONICA DI UN DISPOSITIVO DI CHIUSURA DI UN VEICOLO A MOTORE, PROVVISTA DI UNA SORGENTE DI ENERGIA DI RISERVA PERFEZIONATA†`` ELECTRONIC LOCK OF A LOCKING DEVICE OF A MOTOR VEHICLE, EQUIPPED WITH AN IMPROVED RESERVE ENERGY SOURCE⠀
La presente invenzione à ̈ relativa ad una serratura elettronica (comunemente nota come e-latch) di un dispositivo di chiusura di un veicolo a motore, provvista di una sorgente di energia di riserva perfezionata. The present invention relates to an electronic lock (commonly known as e-latch) of a locking device of a motor vehicle, provided with an improved backup power source.
Nella descrizione che segue e nei disegni allegati, l'espressione "dispositivo di chiusura" verrà impiegata per indicare in generale qualsiasi elemento mobile tra una posizione aperta e una posizione chiusa, rispettivamente per aprire e chiudere un accesso ad un vano interno di un veicolo a motore, includendo pertanto il portabagagli, i portelloni, lo sportello del cofano o altri vani chiusi, moduli alzacristalli (window regulators), tettucci apribili, oltre alle portiere laterali di un veicolo a motore, a cui la descrizione che segue farà riferimento in modo esplicito, solamente in modo esemplificativo. In the following description and in the accompanying drawings, the expression "closing device" will be used to indicate in general any movable element between an open position and a closed position, respectively to open and close an access to an internal compartment of a vehicle. engine, thus including the trunk, doors, bonnet door or other closed compartments, window regulators, sunroofs, as well as the side doors of a motor vehicle, to which the following description will refer explicitly , by way of example only.
È noto che serrature elettriche sono previste nei veicoli a motore, ad esempio per controllare l'apertura e la chiusura delle portiere laterali. It is known that electric locks are provided in motor vehicles, for example to control the opening and closing of the side doors.
Una serratura elettrica per portiera generalmente include una forcella selettivamente girevole rispetto ad uno scontrino fissato ad un montante della portiera, per bloccare e sbloccare la portiera. La serratura elettrica per portiera include un incaglio che impegna selettivamente la forcella per impedire la rotazione della forcella. La serratura elettrica per portiera include un motore elettrico, elettricamente collegato ad una sorgente di alimentazione elettrica principale del veicolo (ad esempio alla batteria da 12 V dello stesso veicolo), per azionare direttamente o indirettamente l'incaglio, attraverso un attuatore azionato elettricamente. An electric door lock generally includes a fork selectively rotatable with respect to a striker fixed to a door pillar, for locking and unlocking the door. The electric door lock includes a latch which selectively engages the fork to prevent rotation of the fork. The electric door lock includes an electric motor, electrically connected to a main power source of the vehicle (for example to the 12 V battery of the same vehicle), to directly or indirectly operate the stop, through an electrically operated actuator.
Come à ̈ noto, un problema comune associato alle serrature elettriche à ̈ quello di controllare, così come richiesto anche dalle regolamentazioni sulla sicurezza, l'apertura e la chiusura delle portiere anche nel caso di malfunzionamento della sorgente di alimentazione elettrica principale del veicolo, o in caso di interruzioni o rottura della connessione elettrica tra la sorgente di alimentazione elettrica principale e il motore elettrico nella serratura; questo tipo di situazione può verificarsi ad esempio nel caso di incidente o collisione che coinvolga il veicolo. As is known, a common problem associated with electric locks is to check, as required by safety regulations, the opening and closing of the doors even in the event of a malfunction of the vehicle's main electrical power source, o in the event of an interruption or break in the electrical connection between the main electrical power source and the electric motor in the lock; this type of situation can occur for example in the event of an accident or collision involving the vehicle.
Una possibile soluzione a questo problema prevede l'uso di un meccanismo di rilascio meccanico nella serratura, che serve da alternativa manuale per la serratura attivata elettricamente della portiera laterale. One possible solution to this problem involves the use of a mechanical release mechanism in the lock, which serves as a manual alternative to the electrically activated side door lock.
Tuttavia, la presenza di un meccanismo meccanico ridondante comporta un ingombro superficiale maggiore e un peso superiore, nonché costi aggiuntivi, e rappresenta anche un ulteriore vincolo per la progettazione della portiera. However, the presence of a redundant mechanical mechanism results in a greater surface space and a higher weight, as well as additional costs, and also represents an additional constraint for the design of the door.
Pertanto, l'uso di una sorgente di alimentazione di riserva nella serratura elettrica à ̈ stato proposto per fornire energia elettrica al motore elettrico della serratura nel caso di malfunzionamento o interruzione della sorgente di alimentazione elettrica principale del veicolo. Therefore, the use of a backup power source in the electric lock has been proposed to provide electrical power to the electric motor of the lock in the event of a malfunction or interruption of the vehicle's main power source.
Questa sorgente di alimentazione di riserva à ̈ normalmente mantenuta in uno stato carico durante il normale funzionamento, dalla sorgente di alimentazione elettrica principale, in modo tale da essere prontamente disponibile non appena sia necessario, ad esempio nel caso di una collisione o di un incidente. This backup power source is normally kept in a charged state during normal operation, by the primary power source, so that it is readily available as soon as it is needed, such as in the event of a collision or accident.
Tuttavia, l'integrazione di una sorgente di alimentazione di riserva, e della relativa circuiteria elettronica, nell’assemblaggio della serratura elettrica, si à ̈ rivelato un compito difficoltoso, a causa dei requisiti di dimensioni, e si à ̈ rivelato difficile anche soddisfare le prestazioni elettriche desiderate, ad esempio in termini di densità di energia o uscita di corrente, in particolare nelle condizioni operative degli autoveicoli. However, the integration of a backup power source and related electronic circuitry into the electric lock assembly proved to be a difficult task, due to the size requirements, and it proved difficult to even meet. the desired electrical performance, for example in terms of energy density or current output, in particular in the operating conditions of motor vehicles.
È pertanto sentita l'esigenza nel settore per una sorgente di alimentazione di riserva ottimizzata e affidabile per una serratura elettrica in un veicolo a motore. There is therefore a need in the industry for an optimized and reliable backup power source for an electric lock in a motor vehicle.
È pertanto uno scopo di alcuni aspetti della presente invenzione dotare una serratura elettronica di una sorgente di alimentazione di riserva, progettata per soddisfare la summenzionata esigenza. It is therefore an object of some aspects of the present invention to provide an electronic lock with a backup power source, designed to satisfy the aforementioned need.
Questo scopo può essere ottenuto mediante una serratura elettronica così come definita nelle rivendicazioni allegate. This object can be achieved by means of an electronic lock as defined in the attached claims.
Una forma di realizzazione preferita non limitativa di alcuni aspetti della presente invenzione verrà descritta in modo esemplificativo facendo riferimento ai disegni allegati, nei quali: A preferred, non-limiting embodiment of some aspects of the present invention will be described by way of example with reference to the attached drawings, in which:
- la figura 1 Ã ̈ una rappresentazione schematica di un veicolo a motore con un dispositivo di chiusura ed un associato gruppo di serratura elettronica; Figure 1 is a schematic representation of a motor vehicle with a locking device and an associated electronic lock assembly;
- la figura 2 Ã ̈ un diagramma a blocchi generale di un circuito di controllo elettronico del gruppo di serratura elettronica di figura 1; Figure 2 is a general block diagram of an electronic control circuit of the electronic lock assembly of Figure 1;
- la figura 3 Ã ̈ un diagramma circuitale del circuito di controllo elettronico di figura 2; - figure 3 is a circuit diagram of the electronic control circuit of figure 2;
- la figura 4 Ã ̈ un grafico di un segnale elettrico nel circuito di controllo elettronico di figura 2; e - figure 4 is a graph of an electrical signal in the electronic control circuit of figure 2; And
- le figure 5a-5c mostrano grafici di una grandezza capacitiva nel circuito di controllo elettronico di figura 2, in diverse condizioni operative. Figures 5a-5c show graphs of a capacitive quantity in the electronic control circuit of Figure 2, in different operating conditions.
Il numero 1 in figura 1 indica nel complesso un gruppo di serratura elettronica (“e-latch assembly†), accoppiato ad una portiera laterale 2 di un veicolo a motore 3 (tuttavia si sottolinea nuovamente che il gruppo di serratura elettronica 1 può anche essere accoppiato a qualsiasi tipo di dispositivo di chiusura del veicolo a motore 3). The number 1 in figure 1 indicates as a whole an electronic lock group (â € œe-latch assemblyâ €), coupled to a side door 2 of a motor vehicle 3 (however it is emphasized again that the electronic lock group 1 can also be coupled to any type of locking device of the motor vehicle 3).
Il gruppo di serratura elettronica 1 à ̈ collegato elettricamente ad una sorgente di alimentazione principale 4 del veicolo a motore 3, ad esempio una batteria principale che fornisce una tensione di batteria Vbattdi 12 V, attraverso un elemento di connessione elettrica 5, ad esempio un cavo elettrico (la sorgente di alimentazione principale 4 può ugualmente includere una sorgente diversa di energia elettrica all'interno del veicolo a motore 3, ad esempio un alternatore). The electronic lock assembly 1 is electrically connected to a main power source 4 of the motor vehicle 3, for example a main battery which supplies a battery voltage Vbatt of 12 V, through an electrical connection element 5, for example a cable electrical (the main power source 4 may equally include a different source of electrical power within the motor vehicle 3, for example an alternator).
Il gruppo di serratura elettronica 1 include un gruppo di attuazione 6', che include un motore elettrico, azionabile per controllare l'attuazione della portiera 2 (o in generale del dispositivo di chiusura del veicolo). The electronic lock assembly 1 includes an actuation assembly 6 ', which includes an electric motor, which can be actuated to control the actuation of the door 2 (or in general of the vehicle locking device).
In una possibile forma di realizzazione, il gruppo di attuazione 6' include una forcella 6, che à ̈ selettivamente girevole per impegnare uno scontrino 7 (fissato al corpo del veicolo a motore 3, ad esempio al cosiddetto "montante A" o "montante B" in modo non mostrato in dettaglio). Quando la forcella 6 à ̈ ruotata in una posizione di bloccaggio rispetto allo scontrino 7, la portiera laterale 2 si trova in uno stato operativo chiuso. Un incaglio 8 impegna selettivamente la forcella 7 per impedirne la rotazione, azionato da un motore elettrico 9 in modo tale da spostarsi tra una posizione impegnata e una posizione non impegnata. In a possible embodiment, the actuation assembly 6 'includes a fork 6, which is selectively rotatable to engage a striker 7 (fixed to the body of the motor vehicle 3, for example to the so-called "A-pillar" or "B-pillar "in a way not shown in detail). When the fork 6 is rotated into a locking position with respect to the striker 7, the side door 2 is in a closed operating state. A stop 8 selectively engages the fork 7 to prevent its rotation, driven by an electric motor 9 in such a way as to move between an engaged position and a non-engaged position.
Il gruppo di serratura elettronica 1 include inoltre un circuito di controllo elettronico 10, che include ad esempio un microcontrollore o altra unità di calcolo nota, che può essere opportunamente integrato e disposto in uno stesso alloggiamento o involucro 11 (illustrato in modo schematico) con il gruppo di attuazione 6' del gruppo di serratura elettronica 1, creando in tal modo un'unità compatta e facile da assemblare. The electronic lock assembly 1 also includes an electronic control circuit 10, which includes for example a microcontroller or other known computing unit, which can be suitably integrated and arranged in the same housing or casing 11 (shown schematically) with the actuation group 6 'of the electronic lock group 1, thus creating a compact and easy-to-assemble unit.
Il circuito di controllo elettronico 10, come verrà illustrato in maggiore dettaglio nella parte che segue, à ̈ accoppiato al motore elettrico 9 e fornisce ad esso segnali di azionamento Sd. The electronic control circuit 10, as will be illustrated in greater detail in the following part, is coupled to the electric motor 9 and supplies to it actuation signals Sd.
Il circuito di controllo elettronico 10 à ̈ elettricamente accoppiato a un'unità di gestione principale del veicolo (anche nota come ECU principale o "computer del corpo veicolo") 12, che à ̈ configurata per controllare il funzionamento generale del veicolo a motore 3, attraverso un bus dati 14, in modo tale da scambiare segnali, dati, comandi e/o informazioni. The electronic control circuit 10 is electrically coupled to a vehicle main management unit (also known as the main ECU or "vehicle body computer") 12, which is configured to control the general operation of the motor vehicle 3, through a data bus 14, so as to exchange signals, data, commands and / or information.
Inoltre, come illustrato anche in figura 2, il circuito di controllo elettronico 10 Ã ̈ accoppiato a numerosi diversi sensori 15 (illustrati in modo schematico) del veicolo a motore 3, ad esempio: sensori di lettura delle maniglie 15a (che leggono l'attuazione delle maniglie esterne e/o interne 16), sensori d'urto 15b, sensori di commutazione di blocco 15c, e simili; opportunamente, il circuito di controllo elettronico 10 riceve anche informazioni di retroazione relative all'attuazione della serratura da sensori di posizione 15d, ad esempio sensori Hall, configurati per rilevare la posizione operativa ad esempio della forcella 6 e/o dell'incaglio 8. Furthermore, as also illustrated in Figure 2, the electronic control circuit 10 is coupled to numerous different sensors 15 (schematically illustrated) of the motor vehicle 3, for example: handle reading sensors 15a (which read the actuation external and / or internal handles 16), impact sensors 15b, block switching sensors 15c, and the like; suitably, the electronic control circuit 10 also receives feedback information relating to the actuation of the lock from position sensors 15d, for example Hall sensors, configured to detect the operating position for example of the fork 6 and / or of the stop 8.
Il circuito di controllo elettronico 10 à ̈ anche accoppiato alla sorgente di alimentazione principale 4 del veicolo a motore 3, in modo tale da ricevere la tensione di batteria Vbatt. Il circuito di controllo elettronico 10 à ̈ quindi in grado di verificare se il valore della tensione di batteria Vbattdiminuisce al di sotto di un valore di soglia predeterminato, determinando immediatamente se si verifica una condizione di emergenza (quando può essere necessaria una sorgente di energia di riserva). The electronic control circuit 10 is also coupled to the main power source 4 of the motor vehicle 3, so as to receive the battery voltage Vbatt. The electronic control circuit 10 is therefore able to check if the value of the battery voltage Vbatt decreases below a predetermined threshold value, immediately determining if an emergency condition occurs (when an energy source of reserve).
Come illustrato nel diagramma a blocchi schematico di figura 2, il circuito di controllo elettronico 10 include una sorgente di energia di riserva 20, integrata e incorporata, che à ̈ configurata per fornire energia elettrica al gruppo di attuazione 6' e al motore elettrico 9 della serratura, e allo stesso circuito di controllo elettronico 10 in caso di malfunzionamento o interruzione dell'alimentazione elettrica principale dalla sorgente di alimentazione principale 4 del veicolo a motore 3. As illustrated in the schematic block diagram of Figure 2, the electronic control circuit 10 includes a backup power source 20, integrated and incorporated, which is configured to supply electrical power to the actuation assembly 6 'and to the electric motor 9 of the lock, and to the same electronic control circuit 10 in the event of a malfunction or interruption of the main power supply from the main power source 4 of the motor vehicle 3.
In maggiore dettaglio, il circuito di controllo elettronico 10 include un'unità di controllo 21, ad esempio provvista di un microcontrollore, microprocessore o analogo modulo di calcolo 21a, accoppiata alla sorgente di energia di riserva 20 e al gruppo di attuazione 6' del gruppo di serratura elettronica 1, per controllarne il funzionamento. In greater detail, the electronic control circuit 10 includes a control unit 21, for example provided with a microcontroller, microprocessor or similar computing module 21a, coupled to the reserve power source 20 and to the actuation unit 6 'of the unit electronic lock 1, to check its operation.
L'unità di controllo 21 ha una memoria integrata 21b, ad esempio una memoria ad accesso casuale non volatile, accoppiata al modulo di calcolo 21a, che memorizza opportuni programmi e istruzioni per calcolatore (ad esempio sotto forma di un firmware). È noto che l'unità di controllo 21 può comprendere in alternativa un circuito logico a componenti discreti per realizzare le funzioni del modulo di calcolo 21a e della memoria 21b. The control unit 21 has an integrated memory 21b, for example a non-volatile random access memory, coupled to the computing module 21a, which stores suitable programs and instructions for a computer (for example in the form of a firmware). It is known that the control unit 21 can alternatively comprise a logic circuit with discrete components to perform the functions of the computing module 21a and of the memory 21b.
Secondo un aspetto della presente soluzione, la sorgente di energia di riserva 20 include un gruppo di supercondensatori (o supercapacitori, “supercap†) di bassa tensione 22 (di seguito definito gruppo di supercondensatori 22), anche noti come condensatori elettrolitici a doppio strato, come unità di alimentazione di energia (o serbatoio di energia) per fornire una riserva di energia al gruppo di serratura elettronica 1, anche nel caso di malfunzionamento elettrico. According to one aspect of the present solution, the backup energy source 20 includes a group of low voltage supercapacitors (or supercapacitors, `` supercaps '') 22 (hereinafter referred to as a group of supercapacitors 22), also known as double-layer electrolytic capacitors , as an energy supply unit (or energy reservoir) to supply an energy reserve to the electronic lock assembly 1, even in the event of an electrical malfunction.
I supercondensatori vantaggiosamente forniscono elevata densità di energia, elevata disponibilità di corrente di uscita e non hanno effetti di memoria; inoltre, i supercondensatori hanno dimensioni ridotte e sono facili da integrare, hanno intervalli di temperatura ampi, una durata elevata e possono resistere a un numero molto alto di cicli di carica. I supercondensatori non sono tossici e non comportano rischi di esplosione o di incendio, essendo quindi adatti a condizioni pericolose, ad esempio in applicazioni automobilistiche. Supercapacitors advantageously provide high energy density, high output current availability and have no memory effects; furthermore, supercapacitors are small in size and easy to integrate, have wide temperature ranges, a long lifespan, and can withstand a very high number of charge cycles. Supercapacitors are non-toxic and pose no risk of explosion or fire, making them suitable for hazardous conditions, for example in automotive applications.
In una possibile forma di realizzazione, così come illustrata in figura 3, il gruppo di supercondensatori 22 può includere due celle di supercondensatore 23a, 23b, collegate in serie tra un primo nodo 22a e un secondo nodo 22b (ad esempio collegato ad un potenziale di massa di riferimento) e definenti un nodo intermedio 22c, ciascuna fornendo, nello stato carico, un livello di tensione ad esempio di 2,5 V-2,7 V per fornire congiuntamente sul primo nodo 22a una tensione di supercondensatore Vsc, ad esempio nell'ordine di 3 V-5 V, che può essere usata come alimentazione elettrica di riserva, in situazioni di emergenza, quando non à ̈ disponibile l'energia della sorgente di alimentazione principale 4 del veicolo a motore 3. In a possible embodiment, as illustrated in Figure 3, the group of supercapacitors 22 can include two supercapacitor cells 23a, 23b, connected in series between a first node 22a and a second node 22b (for example connected to a potential ground reference) and defining an intermediate node 22c, each providing, in the charged state, a voltage level of for example 2.5 V-2.7 V to jointly supply on the first node 22a a supercapacitor voltage Vsc, for example in the order of 3 V-5 V, which can be used as a backup power supply, in emergency situations, when the power of the main power source 4 of the motor vehicle is not available 3.
Come verrà discusso di seguito in maggior dettaglio, la sorgente di energia di riserva 20 include inoltre un modulo di carica 24; un modulo di equalizzazione 25 e un modulo di survoltaggio (“boost†) 26. As will be discussed in greater detail below, the backup power source 20 further includes a charge module 24; an equalization module 25 and a boost module (â € œboostâ €) 26.
Il modulo di carica 24 à ̈ elettricamente accoppiato al gruppo di supercondensatori 22 ed à ̈ configurato per ricaricare in modo continuativo, partendo dalla tensione della batteria Vbatt, quando à ̈ disponibile l'alimentazione dalla sorgente di alimentazione principale 4, il gruppo di supercondensatori 22, in modo tale che lo stesso gruppo di supercondensatori 22 possa offrire un serbatoio di energia completo per situazioni di emergenza e in modo tale che vengano compensate eventuali dispersioni di corrente. The charging module 24 is electrically coupled to the supercapacitor group 22 and is configured to continuously recharge, starting from the battery voltage Vbatt, when power is available from the main power source 4, the supercapacitor group 22 , in such a way that the same group of supercapacitors 22 can offer a complete energy reservoir for emergency situations and in such a way that any current leakage is compensated.
Il modulo di equalizzazione 25 à ̈ elettricamente accoppiato al gruppo di supercondensatori 22, ed à ̈ configurato per garantire che entrambe le celle di supercondensatore 23a, 23b abbiano un valore di tensione di cella desiderato, in particolare uno stesso valore di tensione di cella durante il funzionamento (per ottenere una condizione operativa bilanciata). Il modulo di equalizzazione 25 evita anche che le celle di supercondensatore 23a, 23b abbiano una tensione di cella superiore ad un livello di tensione di cella massimo desiderato, proteggendo i supercondensatori da sovraccarico. The equalization module 25 is electrically coupled to the supercapacitor assembly 22, and is configured to ensure that both supercapacitor cells 23a, 23b have a desired cell voltage value, in particular the same cell voltage value during the operation (to obtain a balanced operating condition). The equalization module 25 also prevents the supercapacitor cells 23a, 23b from having a cell voltage higher than a desired maximum cell voltage level, protecting the supercapacitors from overload.
Il modulo di survoltaggio 26 riceve al suo ingresso la tensione di supercondensatore Vscgenerata dal gruppo di supercondensatori 22, ed à ̈ configurato per survoltare, ovvero per aumentare, il suo valore fino alle tensioni standard per autoveicoli (ad esempio 9 V-16 V) e per fornire una capacità di corrente di uscita sufficiente per azionare i motori elettrici standard per autoveicoli, ad esempio il motore elettrico 9 del gruppo di serratura elettronica 1. Infatti, la tensione di supercondensatore Vscpuò essere troppo bassa per fornire una sorgente di alimentazione di riserva efficace ad azionare direttamente il motore elettrico 9 in situazioni di emergenza, ad esempio nel caso di una alimentazione elettrica insufficiente o assente dalla sorgente di alimentazione principale 4 del veicolo a motore 3. The boosting module 26 receives at its input the supercapacitor voltage Vsc generated by the supercapacitor group 22, and is configured to boost, i.e. to increase, its value up to the standard voltages for motor vehicles (for example 9 V-16 V) and to provide sufficient output current capacity to drive standard automotive electric motors, for example electric motor 9 of electronic lock assembly 1. Indeed, the supercapacitor voltage Vsc may be too low to provide an effective backup power source to directly operate the electric motor 9 in emergency situations, for example in the case of an insufficient or no electrical supply from the main power source 4 of the motor vehicle 3.
Il modulo di survoltaggio 26 fornisce così in corrispondenza della sua uscita (che à ̈ anche l'uscita della sorgente di energia di riserva 20) una tensione survoltata Vboost, in funzione della tensione di supercondensatore Vsc. La tensione survoltata Vboostà ̈ quindi ricevuta da un modulo di uscita del circuito di controllo elettronico 10, ad esempio includente un modulo integrato a ponte H 27, la cui uscita aziona il motore elettrico 9 dell’assemblaggio 1 del gruppo di serratura elettronica 1. The boost module 26 thus supplies at its output (which is also the output of the reserve energy source 20) a boosted voltage Vboost, as a function of the supercapacitor voltage Vsc. The boosted voltage Vboost is then received by an output module of the electronic control circuit 10, for example including an integrated bridge module H 27, whose output drives the electric motor 9 of the assembly 1 of the electronic lock group 1.
La sorgente di energia di riserva 20 include inoltre un modulo diagnostico 28, che à ̈ operativamente accoppiato al gruppo di supercondensatori 22 ed à ̈ configurato per monitorare lo stato di salute dei supercondensatori durante il processo di carica, misurando il loro valore di tensione, il loro valore di capacità , e la resistenza equivalente interna (DCR - Direct Current Resistance, resistenza in corrente continua), nuovamente come verrà discusso di seguito. The backup power source 20 further includes a diagnostic module 28, which is operatively coupled to the supercapacitor assembly 22 and is configured to monitor the health of the supercapacitors during the charging process, by measuring their voltage value, the their capacitance value, and the internal equivalent resistance (DCR - Direct Current Resistance), again as will be discussed below.
Un sensore di temperatura 29 à ̈ configurato per monitorare la temperatura operativa del gruppo di supercondensatori 22, ed à ̈ accoppiato al modulo diagnostico 28 per fornire le informazioni sulla temperatura rilevate. A temperature sensor 29 is configured to monitor the operating temperature of the supercapacitor assembly 22, and is coupled to the diagnostic module 28 to provide the sensed temperature information.
Il modulo diagnostico 28 à ̈ operativamente accoppiato all'unità di controllo 21, per fornire ad essa informazioni diagnostiche, ad esempio includenti il valore della tensione di supercondensatore Vsc. The diagnostic module 28 is operatively coupled to the control unit 21, to provide it with diagnostic information, for example including the value of the supercapacitor voltage Vsc.
In maggiore dettaglio, così come illustrato nello schema circuitale schematico di figura 3, il modulo di carica 24 della sorgente di energia di riserva 20 ha un primo ingresso 24a, che à ̈ atto a ricevere una tensione di pilotaggio Vdr, il cui valore corrisponde alla maggiore tra la tensione survoltata Vbooste la tensione di batteria Vbatt; in particolare, la tensione di pilotaggio Vdrà ̈ pari alla tensione di batteria Vbattdurante il normale funzionamento del gruppo di serratura elettronica 1, per caricare il gruppo di supercondensatori 22, ed à ̈ pari alla tensione survoltata Vboostdal modulo di survoltaggio 26 in casi di emergenza o malfunzionamento. In greater detail, as shown in the schematic circuit diagram of Figure 3, the charge module 24 of the reserve energy source 20 has a first input 24a, which is adapted to receive a driving voltage Vdr, the value of which corresponds to the greater of the boosted voltage Vbooste the battery voltage Vbatt; in particular, the driving voltage Vdrà is equal to the battery voltage Vbatt during normal operation of the electronic lock group 1, to charge the supercapacitor group 22, and is equal to the boosted voltage Vboost from the boosting module 26 in emergency cases or malfunction.
Il modulo di carica 24 ha inoltre un secondo ingresso 24b, che à ̈ atto a ricevere un segnale di abilitazione di carica En_ch dall'unità di controllo 21 del circuito di controllo elettronico 10, ossia un segnale digitale il cui valore à ̈ indicativo della necessità , determinata dalla stessa unità di controllo 21, di abilitare o interrompere la carica del gruppo di supercondensatori 22. The charge module 24 also has a second input 24b, which is adapted to receive a charge enabling signal En_ch from the control unit 21 of the electronic control circuit 10, i.e. a digital signal whose value is indicative of the need , determined by the control unit 21 itself, to enable or interrupt the charge of the supercapacitor group 22.
Il modulo di carica 24 include un interruttore di potenza 24c e un resistore di potenza 24d. The charging module 24 includes a power switch 24c and a power resistor 24d.
L’interruttore di potenza 24c, ad esempio un commutatore a stato solido come un interruttore MOSFET, à ̈ collegato tra il primo ingresso 24a e il resistore di potenza 24d, e ha un terminale di controllo accoppiato al secondo ingresso 24b, ricevendo pertanto il segnale di abilitazione di carica En_ch. The power switch 24c, for example a solid state switch such as a MOSFET switch, is connected between the first input 24a and the power resistor 24d, and has a control terminal coupled to the second input 24b, thus receiving the charge enable signal En_ch.
Il resistore di potenza 24d à ̈ accoppiato tra l’interruttore di potenza 24c e il primo nodo 22a del gruppo di supercondensatori 22. The power resistor 24d is coupled between the power switch 24c and the first node 22a of the supercapacitor group 22.
Quando abilitata dal segnale di abilitazione di carica En_ch attraverso l’interruttore di potenza 24c, la carica del gruppo di supercondensatori 22 alla tensione di batteria Vbattavviene attraverso il resistore di potenza 24d. When enabled by the charge enabling signal En_ch through the power switch 24c, the charge of the supercapacitor group 22 to the battery voltage Vbattav comes through the power resistor 24d.
In particolare, l'unità di controllo 21 del circuito di controllo elettronico 10 può generare un segnale di abilitazione di carica En_ch in PWM (con modulazione di ampiezza di impulso), durante la carica del gruppo di supercondensatori 22, collegando e scollegando pertanto in rapida successione il gruppo di supercondensatori 22 alla tensione di batteria Vbatt. In particular, the control unit 21 of the electronic control circuit 10 can generate a PWM charge enable signal En_ch (with pulse width modulation), during the charge of the supercapacitor group 22, thus connecting and disconnecting rapidly the group of supercapacitors 22 in succession at the battery voltage Vbatt.
Come indicato in precedenza, la carica del gruppo di supercondensatori 22 può essere un processo continuativo, finché l'unità di controllo 21 del circuito di controllo elettronico 10 rilevi un valore della tensione di batteria Vbattsuperiore ad una soglia preimpostata, indicativa di un possibile malfunzionamento della sorgente di alimentazione principale 4. As previously indicated, the charging of the supercapacitor group 22 can be a continuous process, as long as the control unit 21 of the electronic control circuit 10 detects a value of the battery voltage Vbatts higher than a preset threshold, indicative of a possible malfunction. main power source 4.
Il modulo di equalizzazione 25, in una possibile forma di realizzazione passiva, include un primo e un secondo resistore di equalizzazione 25a, 25b aventi lo stesso valore di resistenza. Il primo resistore di equalizzazione 25a à ̈ collegato tra il nodo intermedio 22c e il primo nodo 22a del gruppo di supercondensatori 22, attraverso l'interposizione di un primo interruttore di equalizzazione 25c, essendo quindi selettivamente collegabile in parallelo alla prima cella di supercondensatore 23a; il secondo resistore di equalizzazione 25b à ̈ collegato tra il nodo intermedio 22c e il secondo nodo 22b del gruppo di supercondensatori 22, attraverso l'interposizione di un secondo interruttore di equalizzazione 25d, essendo quindi selettivamente collegabile in parallelo alla seconda cella di supercondensatore 23b. The equalization module 25, in a possible passive embodiment, includes a first and a second equalization resistor 25a, 25b having the same resistance value. The first equalization resistor 25a is connected between the intermediate node 22c and the first node 22a of the supercapacitor group 22, through the interposition of a first equalization switch 25c, thus being selectively connectable in parallel to the first supercapacitor cell 23a; the second equalization resistor 25b is connected between the intermediate node 22c and the second node 22b of the supercapacitor group 22, through the interposition of a second equalization switch 25d, thus being selectively connectable in parallel to the second supercapacitor cell 23b.
Il primo e il secondo interruttore di equalizzazione 25c, 25d sono commutatori a stato solido, ad esempio includenti un rispettivo transistore MOSFET, entrambi controllati da un segnale di abilitazione di equalizzazione EN_eq ricevuto dall'unità di controllo 21 del circuito di controllo elettronico 10 in corrispondenza di un ingresso di controllo 25e del modulo di equalizzazione 25. The first and second equalization switches 25c, 25d are solid state switches, for example including a respective MOSFET transistor, both controlled by an equalization enable signal EN_eq received by the control unit 21 of the electronic control circuit 10 at of a control input 25e of the equalization module 25.
In particolare, il segnale di abilitazione di equalizzazione EN_eq controlla il primo e il secondo interruttore di equalizzazione 25c, 25d per abilitare o disabilitare il processo di equalizzazione, per risparmiare l'energia conservata nel gruppo di supercondensatori 22, quando lo stesso gruppo di supercondensatori 22 non à ̈ utilizzato come sorgente di alimentazione di riserva. In particular, the equalization enable signal EN_eq controls the first and second equalization switches 25c, 25d to enable or disable the equalization process, to save the energy stored in the group of supercapacitors 22, when the same group of supercapacitors 22 It is not used as a backup power source.
Il modulo di survoltaggio 26 à ̈ implementato, in una possibile forma di realizzazione, da un convertitore boost PWM (o convertitore elevatore di tensione cc-cc) e include un interruttore di abilitazione 26a, ad esempio un commutatore a stato solido MOSFET, collegato tra il primo nodo 22a del gruppo di supercondensatori 22, ricevendo così la tensione di supercondensatore Vsc, e un primo nodo intermedio 26b. The boost module 26 is implemented, in one possible embodiment, by a PWM boost converter (or dc-dc voltage boost converter) and includes an enable switch 26a, such as a MOSFET solid-state switch, connected between the first node 22a of the group of supercapacitors 22, thus receiving the supercapacitor voltage Vsc, and a first intermediate node 26b.
Un condensatore di accumulo 26b' à ̈ accoppiato al primo nodo intermedio 26b, ed à ̈ caricato alla tensione di supercondensatore Vscquando l’interruttore di abilitazione 26a à ̈ chiuso, definendo sullo stesso nodo intermedio 26b un segnale di auto-attivazione S_ON avente un valore di tensione elevato. A storage capacitor 26b 'is coupled to the first intermediate node 26b, and is charged to the supercapacitor voltage Vsc when the enabling switch 26a is closed, defining on the same intermediate node 26b a self-activation signal S_ON having a high voltage value.
L’interruttore di abilitazione 26a ha un terminale di controllo che riceve un segnale di disabilitazione di survoltaggio boost_OFF dall'unità di controllo 21 del circuito di controllo elettronico 10; durante il normale funzionamento, quando la sorgente di alimentazione principale 4 à ̈ disponibile, il segnale di disabilitazione di survoltaggio boost_OFF disabilita, e mantiene nello stato spento (OFF), il convertitore boost PWM, poiché la tensione di batteria Vbattrilevata non à ̈ critica. The enabling switch 26a has a control terminal which receives a boost OFF disable signal from the control unit 21 of the electronic control circuit 10; during normal operation, when the main power source 4 is available, the boost_OFF boost deactivation signal disables the PWM boost converter and keeps it in the OFF state, since the battery voltage Vbattracted is not critical .
Il terminale di controllo dell’interruttore di abilitazione 26a riceve anche un segnale di abilitazione di survoltaggio boost_ON, il cui valore à ̈ determinato da eventi esterni (ossia non à ̈ generato dall'unità di controllo 21, internamente al circuito di controllo elettronico 10), ed il segnale di attivazione S_ON. The control terminal of the enabling switch 26a also receives a boost_ON enabling signal, the value of which is determined by external events (i.e. it is not generated by the control unit 21, inside the electronic control circuit 10 ), and the activation signal S_ON.
Il modulo di survoltaggio 26, dopo essere stato attivato, si mantiene automaticamente in uno stato acceso (ON), in particolare in virtù del valore alto del segnale di attivazione S_ON, finché non viene spento dall'unità di controllo 21 del circuito di controllo elettronico 10, quando l'energia di riserva non à ̈ più necessaria o quando deve essere accumulata energia nel gruppo di supercondensatori 22. The boost module 26, after being activated, automatically maintains itself in an ON state, in particular due to the high value of the activation signal S_ON, until it is switched off by the control unit 21 of the control circuit. electronic 10, when the reserve energy is no longer needed or when energy needs to be accumulated in the supercapacitor group 22.
Secondo una possibile forma di realizzazione, il segnale di abilitazione di survoltaggio boost_ON viene commutato allo stato ON, abilitando in tal modo il convertitore boost PWM, non appena i sensori di lettura delle maniglie 15a rilevano l'attivazione da parte dell'utilizzatore delle maniglie interne o esterne 16 di una portiera laterale 2 del veicolo a motore 3; pertanto, in caso di emergenza, quando si verifica un malfunzionamento nella sorgente di alimentazione principale 4, la sorgente di energia di riserva 20 Ã ̈ subito disponibile per alimentare il gruppo di serratura elettronica 1. According to a possible embodiment, the boost_ON boost enabling signal is switched to the ON state, thus enabling the PWM boost converter, as soon as the handle reading sensors 15a detect the activation by the user of the internal handles. or external 16 of a side door 2 of the motor vehicle 3; therefore, in the event of an emergency, when a malfunction occurs in the main power source 4, the reserve power source 20 is immediately available to power the electronic lock unit 1.
In particolare, il modulo di survoltaggio 26 include: un elemento induttore di survoltaggio 26c collegato tra il primo nodo intermedio 26b e un secondo nodo intermedio 26d; un interruttore di survoltaggio 26e, ad esempio un commutatore a stato solido come un interruttore MOSFET, collegato tra il secondo nodo intermedio 26d e il potenziale di riferimento di massa e avente un terminale di controllo; e un elemento a diodo di survoltaggio 26f, collegato tra il secondo nodo intermedio 26d e un nodo di uscita 26g (rappresentante anche un terminale di uscita OUT per la sorgente di energia di riserva 20 nel suo complesso), su cui à ̈ selettivamente prevista la tensione survoltata Vboost. In particular, the boost module 26 includes: a boost inductor element 26c connected between the first intermediate node 26b and a second intermediate node 26d; a boost switch 26e, for example a solid state switch such as a MOSFET switch, connected between the second intermediate node 26d and the ground reference potential and having a control terminal; and a boosting diode element 26f, connected between the second intermediate node 26d and an output node 26g (also representing an output terminal OUT for the reserve energy source 20 as a whole), on which the boosted voltage Vboost.
Secondo un aspetto della presente soluzione il modulo di survoltaggio 26 include inoltre un controllore interno 26h, in particolare un controllore PWM, che à ̈ configurato per fornire un segnale di controllo PWM al terminale di controllo dell’interruttore di survoltaggio 26e, in modo tale da controllare la sua operazione di survoltaggio (in una modalità nota qui non discussa in dettaglio). According to an aspect of the present solution, the boost module 26 further includes an internal controller 26h, in particular a PWM controller, which is configured to supply a PWM control signal to the control terminal of the boost switch 26e, in such a way to check its boost operation (in a known mode not discussed in detail here).
Il controllore interno 26h à ̈ accoppiato al primo nodo intermedio 26b, per ricevere la tensione di supercondensatore Vsc, ed à ̈ in grado di gestire autonomamente l'attivazione e la disattivazione del survoltaggio, permettendo di abilitare la sorgente di energia di riserva 20 anche senza nessun'altra azione da parte dell'unità di controllo 21 del circuito di controllo elettronico 10. The internal controller 26h is coupled to the first intermediate node 26b, to receive the supercapacitor voltage Vsc, and is able to independently manage the activation and deactivation of the boosting, allowing to enable the reserve energy source 20 even without no other action by the control unit 21 of the electronic control circuit 10.
Un interruttore di retroazione 26i à ̈ collegato tra il nodo di uscita 26g e il controllore interno 26h per fornire una retroazione sul valore della tensione survoltata Vboost. A feedback switch 26i is connected between the output node 26g and the internal controller 26h to provide feedback on the value of the boosted voltage Vboost.
Il terminale di controllo dell’interruttore di retroazione 26i à ̈ anche accoppiato al primo nodo intermedio 26b, per ricevere il segnale di attivazione S_ON, quando l’interruttore di abilitazione 26a à ̈ chiuso. The control terminal of the feedback switch 26i is also coupled to the first intermediate node 26b, to receive the activation signal S_ON, when the enabling switch 26a is closed.
Quando commutato nello stato chiuso da parte della tensione di supercondensatore Vsc, viene definito un percorso di retroazione che consente la regolazione di tensione ad anello chiuso da parte del controllore interno 26h (un divisore di tensione, non illustrato, implementato attraverso resistori di partizione, può essere presente per fornire la retroazione di tensione a partire dalla tensione survoltata Vboost). When switched to the closed state by the supercapacitor voltage Vsc, a feedback path is defined which allows closed-loop voltage regulation by the internal controller 26h (a voltage divider, not shown, implemented through partition resistors, can be present to provide the voltage feedback starting from the boosted voltage Vboost).
L’interruttore di retroazione 26i ritorna nello stato aperto, non appena il modulo di survoltaggio 26 à ̈ disattivato, per ridurre il consumo di potenza sul percorso di retroazione, che à ̈ di fatto interrotto. The feedback switch 26i returns to the open state, as soon as the boost module 26 is deactivated, to reduce the power consumption on the feedback path, which is effectively interrupted.
Il modulo di survoltaggio 26 include inoltre un diodo di selezione 26j, avente il proprio terminale di catodo collegato al nodo di uscita 26g e il proprio terminale di anodo ricevente la tensione di batteria Vbatt. The boosting module 26 further includes a selection diode 26j, having its cathode terminal connected to the output node 26g and its own anode terminal receiving the battery voltage Vbatt.
Di conseguenza sul terminale di uscita OUT della sorgente di energia di riserva 20 à ̈ fornita la maggiore tra la tensione di batteria Vbatte la tensione survoltata Vboost, come tensione di pilotaggio Vdr, che piloterà quindi il motore elettrico 9 del gruppo di serratura elettronica 1 (e caricherà anche il gruppo di supercondensatori 22). Consequently, on the output terminal OUT of the reserve energy source 20, the higher of the battery voltage V beats the boosted voltage Vboost, as the driving voltage Vdr, which will then drive the electric motor 9 of the electronic lock unit 1 ( and will also charge the supercapacitor group 22).
Viene ora discusso in maggiore dettaglio il funzionamento del modulo diagnostico 28 della sorgente di energia di riserva 20. The operation of the diagnostic module 28 of the backup power source 20 is now discussed in greater detail.
In una possibile forma di realizzazione, il modulo diagnostico 28 può essere implementato nell'unità di controllo 21 del circuito di controllo elettronico 10, come una routine diagnostica eseguita dal microprocessore o microcontrollore del modulo di calcolo 21a; l'unità di controllo 21 può monitorare per questo motivo il valore della tensione di supercondensatore Vsce/o il valore di tensione nel nodo intermedio 22c tra le celle di supercondensatore 23a, 23b. In a possible embodiment, the diagnostic module 28 can be implemented in the control unit 21 of the electronic control circuit 10, as a diagnostic routine performed by the microprocessor or microcontroller of the computing module 21a; the control unit 21 can monitor for this reason the value of the supercapacitor voltage Vsce / or the voltage value in the intermediate node 22c between the supercapacitor cells 23a, 23b.
In una possibile forma di realizzazione, anche il sensore di temperatura 29 può essere integrato all'interno dell'unità di controllo 21. In a possible embodiment, the temperature sensor 29 can also be integrated inside the control unit 21.
Possibili modalità di malfunzionamento, che vengono monitorate dal modulo diagnostico 28 e possono colpire una qualsiasi o entrambe le celle di supercondensatore 23a, 23b, sono: Possible malfunction modes, which are monitored by the diagnostic module 28 and can affect any or both of the supercapacitor cells 23a, 23b, are:
- malfunzionamento di circuito aperto; - open circuit malfunction;
- malfunzionamento di cortocircuito; - short circuit malfunction;
- aumento della corrente di dispersione; - increased leakage current;
- aumento della resistenza serie equivalente; - increase of the equivalent series resistance;
- riduzione del valore di capacità . - reduction of the value of capacity.
Queste modalità di malfunzionamento possono essere rilevate in tempo reale durante il funzionamento del gruppo di serratura elettronica 1, usando una particolare logica e particolari algoritmi previsti dalla routine diagnostica. These malfunctioning modes can be detected in real time during the operation of the electronic lock unit 1, using a particular logic and particular algorithms provided by the diagnostic routine.
In particolare, un malfunzionamento di "circuito aperto" per una qualsiasi delle due celle di supercondensatore 23a, 23b genera un corrispondente malfunzionamento nell'intera serie, che può essere rilevato ogni qualvolta sia presente una tensione sostanzialmente nulla sulla serie di supercondensatori, anche se carichi. In particular, an "open circuit" malfunction for any of the two supercapacitor cells 23a, 23b generates a corresponding malfunction in the entire series, which can be detected whenever there is substantially zero voltage on the supercapacitor series, even if charged. .
Un malfunzionamento di "cortocircuito" di una cella di supercondensatore 23a, 23b della serie genera il raddoppio della capacità della serie, e una corrispondente riduzione del valore della tensione di supercondensatore Vsc; il valore della tensione completamene carica può non essere raggiunto e/o può non essere mantenuto nel tempo. A "short-circuit" malfunction of a supercapacitor cell 23a, 23b of the series generates a doubling of the series capacitance, and a corresponding reduction in the value of the supercapacitor voltage Vsc; the fully charged voltage value may not be reached and / or may not be maintained over time.
Un aumento della "corrente di dispersione" può essere rilevato quando lo stato carico delle celle di supercondensatore 23a, 23b (il cui valore può essere impostato, come una soglia predefinita) non viene ottenuto, nemmeno dopo un lungo tempo di carica, o quando il valore della tensione di supercondensatore Vscsulla serie subisce una variazione imprevista (ad esempio una variazione non compatibile con il processo di carica che viene applicato al gruppo di supercondensatori 22). An increase in the "leakage current" can be detected when the charged state of the supercapacitor cells 23a, 23b (whose value can be set as a predefined threshold) is not obtained, even after a long charging time, or when the the value of the supercapacitor voltage Vsc on the series undergoes an unexpected variation (for example a variation not compatible with the charging process that is applied to the group of supercapacitors 22).
L'aumento della "resistenza serie equivalente" di una qualsiasi delle celle di supercondensatore 23a, 23b determina un aumento della resistenza dell'intera serie, mentre la riduzione della "capacità " di una qualsiasi delle celle di supercondensatori 23a, 23b determina un aumento della capacità dell'intera serie. The increase in the "equivalent series resistance" of any of the supercapacitor cells 23a, 23b determines an increase in the resistance of the entire series, while the reduction of the "capacity" of any of the supercapacitor cells 23a, 23b determines an increase in the capacity of the entire series.
I malfunzionamenti di circuito aperto e cortocircuito determinano un completo malfunzionamento della sorgente di energia di riserva 20, poiché la funzione di accumulo di energia delle celle di supercondensatore 23a, 23b à ̈ invalidata; in altri termini, il gruppo di serratura elettronica 1 può operare in modo appropriato solo quando alimentato dalla sorgente di alimentazione principale 4 del veicolo a motore 3. The open circuit and short circuit malfunctions cause a complete malfunction of the reserve energy source 20, since the energy storage function of the supercapacitor cells 23a, 23b is invalidated; in other words, the electronic lock unit 1 can operate appropriately only when powered by the main power source 4 of the motor vehicle 3.
Al contrario, gli altri malfunzionamenti sopra elencati sono progressivi; in particolare, quando i valori misurati (ad esempio la capacità o i valori di resistenza) raggiungono una prima soglia di allarme, che può essere opportunamente predeterminata, il modulo diagnostico 28 à ̈ in grado di generare un pre-allarme indicativo dell'imminente malfunzionamento all'utilizzatore/conducente o al personale in servizio, anche quando le celle di supercondensatore 23a, 23b sono ancora in uno stato funzionante. On the contrary, the other malfunctions listed above are progressive; in particular, when the measured values (for example the capacitance or the resistance values) reach a first alarm threshold, which can be suitably predetermined, the diagnostic module 28 is able to generate a pre-alarm indicating the imminent malfunction at the user / driver or to the staff on duty, even when the supercapacitor cells 23a, 23b are still in a working state.
Quando il malfunzionamento raggiunge poi un valore limite (e i valori misurati raggiungono una seconda soglia di allarme predeterminata), il modulo diagnostico 28 può segnalare il malfunzionamento completo della sorgente di energia di riserva 20 e che il gruppo di serratura elettronica 1 può funzionare solo se collegato alla sorgente di alimentazione principale 4 del veicolo a motore 3. When the malfunction then reaches a limit value (and the measured values reach a second predetermined alarm threshold), the diagnostic module 28 can signal the complete malfunction of the backup energy source 20 and that the electronic lock unit 1 can only operate if connected to the main power source 4 of the motor vehicle 3.
Secondo un aspetto della presente soluzione la capacità delle celle di supercondensatore 23a, 23b à ̈ stimata durante il loro ciclo di vita dal modulo diagnostico 28, misurando il tempo necessario affinché i supercondensatori si carichino da una tensione parzialmente carica ad una tensione completamente carica, quando la carica à ̈ implementata attraverso un resistore in serie (il resistore di potenza 24d del modulo di carica 24) direttamente dalla tensione di alimentazione elettrica (la tensione di batteria Vbattdella sorgente di alimentazione principale 4). According to an aspect of the present solution, the capacity of the supercapacitor cells 23a, 23b is estimated during their life cycle by the diagnostic module 28, measuring the time necessary for the supercapacitors to charge from a partially charged voltage to a fully charged voltage, when charging is implemented through a series resistor (the power resistor 24d of the charging module 24) directly from the power supply voltage (the battery voltage Vbatt of the main power source 4).
In particolare, partendo da uno stato completamente scarico, il tempo T1necessario per raggiungere una tensione parzialmente carica V1Ã ̈: In particular, starting from a completely discharged state, the time T1 required to reach a partially charged voltage V1Ã ̈:
− T 1 ∠’T 1
V 1 =Vbatt(1 − eR<â‹…>C ) V 1 = Vbatt (1 ∠’eR <â‹…> C)
mentre il tempo T2necessario per raggiungere una tensione completamente carica V2Ã ̈: while the time T2 needed to reach a fully charged voltage V2Ã ̈:
− T 2 ∠’T 2
V 2 =Vbatt(1 − eR<â‹…>C ) V 2 = Vbatt (1 ∠’eR <â‹…> C)
in cui C à ̈ la capacità dei supercondensatori (dell'intera serie, se si considera la tensione di supercondensatore Vsc, o di una prima delle celle di supercondensatore 23a, 23b, se si considera la tensione sul nodo intermedio 22c), e R à ̈ la resistenza del resistore di potenza 24d. where C is the capacitance of the supercapacitors (of the entire series, if we consider the supercapacitor voltage Vsc, or of a first of the supercapacitor cells 23a, 23b, if we consider the voltage on the intermediate node 22c), and R à ̈ the resistance of the power resistor 24d.
Ne consegue che: It follows that:
T1=−Râ‹…Câ‹…ln(1 −<V 1>) T1 = âˆ'Râ ‹… Câ‹… ln (1 ∠’<V 1>)
VbattVbatt
e: And:
T2=−Râ‹…Câ‹…ln(1 −<V 2>) T2 = âˆ'Râ ‹... Câ‹ ... ln (1 ∠’<V 2>)
VbattVbatt
Il tempo di carica ∆T necessario per la carica dalla tensione parzialmente carica V1alla tensione completamente carica V à ̈: <V1>V  The charging time ∠† T required for charging from partially charged voltage V1 to fully charged voltage V à ̈: ï £ «<V1> V ï £ ¶
∆T2∠† T2
=T2−T1=Râ‹…C⋅ln(1− )−ln(1 −<2>) = T2−T1 = Râ ‹... Câ‹ ... ï £ ¬ï £ ¬ln (1∠’) −ln (1 − <2>) ï £ ·
ï£ VbattVbatt ï£·ï £ VbattVbatt ï £ ·
ï£ ̧ ï £ ̧
∆T =Râ‹…C â‹…ln(<V>batt −<V>2 ) ∠† T = Râ ‹… C â‹… ln (<V> batt ∠’<V> 2)
V batt − V 1 V batt ∠’V 1
o: or:
∆T =Câ‹…(Râ‹…(ln(Vbatt−V2)−ln(Vbatt− V1))) ∠† T = Câ ‹... (Râ‹ ... (ln (Vbatt−V2) −ln (Vbatt∠’V1)))
e il valore della capacità C può essere espresso come: and the value of the capacity C can be expressed as:
C =∆T/(Râ‹…(ln(Vbatt−V2)−ln(Vbatt− V1))) C = ∠† T / (Râ ‹... (ln (Vbatt−V2) −ln (Vbatt− V1)))
o: or:
∆ T ∠† T
C =C =
K(Vbatt) K (Vbatt)
in cui: in which:
K(Vbatt)=(R⋅(ln(Vbatt−V2)−ln(Vbatt− V1)) K (Vbatt) = (R⠋... (ln (Vbatt−V2) −ln (Vbatt− V1))
In particolare, poiché R, V1e V2hanno valori prestabiliti e noti, à ̈ possibile evitare calcoli logaritmici complessi durante il tempo di esecuzione (runtime), se i valori di K alle possibili diverse tensioni di batteria sono pre-calcolati e memorizzati in una tabella (che può essere inclusa nella memoria integrata 21b dell'unità di controllo 21). In particular, since R, V1 and V2 have predetermined and known values, it is possible to avoid complex logarithmic calculations during the runtime, if the values of K at the possible different battery voltages are pre-calculated and stored in a table (which can be included in the integrated memory 21b of the control unit 21).
Per quanto concerne la precisione della stima della capacità da parte del modulo diagnostico 28 à ̈ possibile fare le seguenti considerazioni, facendo riferimento ad un caso esemplificativo e a valori esemplificativi. As far as the accuracy of the capacity estimation by the diagnostic module 28 is concerned, it is possible to make the following considerations, referring to an example case and to exemplary values.
La resistenza R può avere una precisione assoluta del 5%; in questo caso la resistenza dell’interruttore di potenza 24c, ad esempio pari a 100 mΩ (che dovrebbe essere sommata alla resistenza R) à ̈ nettamente inferiore rispetto al valore del 5%. Resistance R can have an absolute accuracy of 5%; in this case the resistance of the power switch 24c, for example equal to 100 mâ „¦ (which should be added to the resistance R) is significantly lower than the value of 5%.
Il tempo ∆T può avere una precisione assoluta del 2%, a causa della tolleranza dell'oscillatore interno sull'intero intervallo di temperatura (l'oscillatore essendo controllato e verificato dall'unità di controllo 21, in una modalità nota, qui non discussa in dettaglio). Se la carica del gruppo di supercondensatori 22 à ̈ controllata in PWM attraverso l’interruttore di potenza 24c, il tempo di carica ∆T à ̈ corretto moltiplicandolo per il duty cycle del PWM. The time ∠† T can have an absolute accuracy of 2%, due to the tolerance of the internal oscillator over the entire temperature range (the oscillator being controlled and verified by the control unit 21, in a known mode, here not discussed in detail). If the charge of the supercapacitor group 22 is controlled in PWM through the power switch 24c, the charging time ∠† T is correct by multiplying it by the duty cycle of the PWM.
I valori di tensione appaiono come rapporti e non sono valori assoluti, per cui la precisione assoluta delle misure di tensione non influenza la precisione della stima della capacità . The voltage values appear as ratios and are not absolute values, so the absolute accuracy of the voltage measurements does not affect the accuracy of the capacitance estimate.
La tensione di batteria Vbattdeve essere ridotta dalla caduta di tensione sul diodo di selezione 26j; questa tensione à ̈ bassa, in termini di valore assoluto, e varia in un intervallo di /-100 mV per una data corrente. Una precisione assoluta del 3% può essere associata alla misura della tensione di batteria Vbatt, prendendo in considerazione anche gli errori di discretizzazione (dovuti alla conversione analogico/digitale nell'unità di controllo 21 del circuito di controllo elettronico 10). The battery voltage Vbatt must be reduced by the voltage drop on the selection diode 26j; this voltage is low, in terms of absolute value, and varies in a range of +/- 100 mV for a given current. An absolute accuracy of 3% can be associated with the measurement of the battery voltage Vbatt, also taking into account the discretization errors (due to the analog / digital conversion in the control unit 21 of the electronic control circuit 10).
La precisione finale nella misura del valore di capacità à ̈ pertanto di circa il 10%, sommando il 5% per la misura della resistenza, il 2% per la misura del tempo e il 3% per la misura della tensione e l'errore di discretizzazione. The final precision in the measurement of the capacitance value is therefore about 10%, adding 5% for the resistance measurement, 2% for the time measurement and 3% for the voltage measurement and the error of discretization.
Il valore della tensione di batteria Vbatt, sebbene ritenuto costante, durante il normale funzionamento à ̈ soggetto a variazioni, durante la carica del gruppo di supercondensatori 22. The value of the battery voltage Vbatt, although considered constant, during normal operation is subject to variations during the charging of the supercapacitor group 22.
Per considerare anche questo aspetto, il modulo diagnostico 28 à ̈ configurato per misurare la variazione della tensione di batteria Vbatte per arrestare o cancellare la misura della capacità C, se una varianza della tensione di batteria Vbattdurante un dato periodo di tempo à ̈ superiore ad un valore di soglia determinato. To consider this aspect as well, the diagnostic module 28 is configured to measure the variation of the battery voltage Vbatte to stop or cancel the measurement of the capacitance C, if a variance of the battery voltage Vbatt during a given period of time is greater than a threshold value determined.
Per valori di varianza bassi della tensione di batteria Vbatt, à ̈ possibile ancora eseguire un calcolo usando il minore tra i valori di Vbatt(tra quelli rilevati nel periodo di tempo considerato) in modo tale da ottenere una stima di capacità inferiore. For low variance values of the battery voltage Vbatt, it is still possible to perform a calculation using the lower of the Vbatt values (among those detected in the period of time considered) in order to obtain a lower capacity estimate.
Secondo un altro aspetto della presente soluzione, la resistenza serie equivalente (ESR) del gruppo di supercondensatori 22 à ̈ stimata, durante il funzionamento, dal modulo diagnostico 28, in particolare per controllare se à ̈ inferiore ad un valore massimo richiesto. According to another aspect of the present solution, the equivalent series resistance (ESR) of the supercapacitor group 22 is estimated, during operation, by the diagnostic module 28, in particular to check if it is lower than a maximum required value.
Quando si applica una corrente di carica la tensione nel gruppo di supercondensatori 22 à ̈ aumentata dal prodotto della corrente di carica per la resistenza serie equivalente. In particolare, quando la corrente di carica à ̈ azzerata, il valore della tensione di supercondensatore Vscdiminuisce immediatamente con una caduta di tensione sul resistore serie equivalente. When a charge current is applied the voltage in the supercapacitor group 22 is increased by the product of the charge current times the equivalent series resistance. In particular, when the charging current is zeroed, the value of the supercapacitor voltage Vsc immediately decreases with a voltage drop across the equivalent series resistor.
Usando un convertitore analogico/digitale con una risoluzione di n bit, per esempio 10 bit e una tensione di fondo scala (FS) per esempio di 5 V, la risoluzione dV per la misura della tensione di supercondensatore Vscà ̈: Using an analog / digital converter with a resolution of n bits, for example 10 bits and a full scale voltage (FS) of for example 5 V, the resolution dV for the measurement of the supercapacitor voltage Vscà ̈:
<FS>5 <FS> 5
dV = n = V 5 mV dV = n = V 5 mV
2 2<10>= 2 2 <10> =
Il summenzionato convertitore AD può essere implementato all'interno dell'unità di controllo 21, in particolare dal modulo di calcolo 21a. The aforementioned AD converter can be implemented inside the control unit 21, in particular by the computing module 21a.
Il valore nominale di ESR può essere pari o inferiore a 100 mΩ per cui, per ottenere una risoluzione di resistenza dR ad esempio di 10 mΩ (un decimo del valore medio), la corrente di carica minima Ichà ̈: The nominal value of ESR can be equal to or less than 100 mâ „¦ therefore, to obtain a resistance resolution dR of for example 10 mâ„ ¦ (one tenth of the average value), the minimum charge current Ichà ̈:
<dV>5 <dV> 5
<I>ch= = =<500>mA <I> ch = = = <500> mA
dR10dR10
La resistenza R del resistore di potenza 24d à ̈ calcolata come segue: The resistance R of the power resistor 24d is calculated as follows:
V V.
= batt<−>V sc 12V<−>5 V = batt <∠’> V sc 12V <−> 5 V
R = = 14 Ω R = = 14 â „¦
I ch 500 mA I ch 500 mA
considerando un valore minimo per il rilevamento di ESR per la tensione di batteria Vbatte un valore massimo per la tensione di supercondensatore Vsc. considering a minimum value for ESR detection for the battery voltage V, it beats a maximum value for the supercapacitor voltage Vsc.
Come sopra discusso, il commutatore di potenza 24c nel modulo di carica 24 può essere opportunamente controllato attraverso uno schema di modulazione PWM, per ridurre la dissipazione di potenza sul resistore di potenza 24d. As discussed above, the power switch 24c in the charge module 24 can be suitably controlled through a PWM modulation scheme, to reduce the power dissipation on the power resistor 24d.
A questo proposito, la figura 4 mostra un possibile andamento PWM della tensione di supercondensatore Vsc, durante la carica del gruppo di supercondensatori 22 avente, per ciascun periodo, una fase ON seguita da una fase OFF, la cui rispettiva durata à ̈ determinata dal duty cycle del segnale di abilitazione di carica En_ch. In this regard, figure 4 shows a possible PWM trend of the supercapacitor voltage Vsc, during the charging of the supercapacitor group 22 having, for each period, an ON phase followed by an OFF phase, whose respective duration is determined by the duty cycle of the charge enable signal En_ch.
In questa situazione, vantaggiosamente, la misura di resistenza può essere eseguita in ciascun periodo del segnale di abilitazione di carica En_ch nella fase OFF del duty cycle (ossia quando la corrente di carica si annulla a causa dell'apertura dell’interruttore di potenza 24c). Una opportuna media delle diverse misure può essere implementata per ottenere un valore medio risultante. In this situation, advantageously, the resistance measurement can be performed in each period of the charge enabling signal En_ch in the OFF phase of the duty cycle (i.e. when the charging current is canceled due to the opening of the power switch 24c ). A suitable average of the different measures can be implemented to obtain a resulting average value.
Sulla base di quando precede, la ESR può essere stimata con la seguente espressione: On the basis of the above, the ESR can be estimated with the following expression:
∆ V ∠† V
ESR = R sc ESR = R sc
Vbatt − V sc Vbatt ∠’V sc
in cui ∆Vscà ̈ la caduta di tensione sul gruppo di supercondensatori 22 dovuta alla corrente di carica Ich. where ∠† Vscà ̈ the voltage drop across the supercapacitor group 22 due to the charging current Ich.
Le tensioni sono usate come rapporti, per cui la corrispondente accuratezza del convertitore AD non à ̈ rilevante per la precisione complessiva della misura. Voltages are used as ratios, so the corresponding accuracy of the AD converter is not relevant to the overall accuracy of the measurement.
La tolleranza di misura su R Ã ̈ di circa il 5% e si riflette invece sulla misura di ESR. The measurement tolerance on R is about 5% and is reflected instead on the ESR measurement.
Se la precisione della tensione à ̈ dello 0,5%, l'errore di stima totale à ̈ previsto inferiore al 10%. If the voltage accuracy is 0.5%, the total estimation error is expected to be less than 10%.
Secondo un ulteriore aspetto della presente soluzione, il modulo diagnostico 28 Ã ̈ inoltre configurato per considerare le condizioni di temperatura in cui operano il gruppo di serratura elettronica 1 e il gruppo di supercondensatori 22. Queste condizioni di temperatura sono monitorate dal sensore di temperatura 29. According to a further aspect of the present solution, the diagnostic module 28 is also configured to consider the temperature conditions in which the electronic lock group 1 and the supercapacitor group 22 operate. These temperature conditions are monitored by the temperature sensor 29.
Infatti, le prestazioni di un supercondensatore sono direttamente influenzate dalle condizioni della temperatura e dalla vita operativa. In fact, the performance of a supercapacitor is directly affected by temperature conditions and operating life.
Come illustrato nelle figure 5a-5c, la capacità di un supercondensatore à ̈ direttamente correlata alla sua durata di vita, mostrando una diminuzione nel tempo (viene illustrato il rapporto tra un valore finale Cfe un valore iniziale Ci); inoltre, il tasso di questa diminuzione à ̈ influenzato dalla temperatura operativa e dal valore di tensione iniziale Vinello stesso supercondensatore. As illustrated in figures 5a-5c, the capacity of a supercapacitor is directly related to its life span, showing a decrease over time (the relationship between a final value Cf and an initial value Ci is shown); furthermore, the rate of this decrease is influenced by the operating temperature and by the initial voltage value of Vinello itself as supercapacitor.
I sistemi per autoveicoli devono essere in grado di resistere a temperature molto elevate (ad esempio fino a 70°C-100°C), garantendo comunque un corretto funzionamento, o almeno evitando malfunzionamenti. Automotive systems must be able to withstand very high temperatures (for example up to 70 ° C-100 ° C), while ensuring correct operation, or at least avoiding malfunctions.
Nella presente soluzione, il gruppo di supercondensatori 22 deve assicurare una riserva di energia per permettere all'utilizzatore di uscire dal veicolo in caso di malfunzionamento (ad esempio malfunzionamento della batteria, dei fusibili o dei cablaggi elettrici); a temperatura elevate, ad esempio di 70°C-100°C, l'utilizzatore non può rimanere intrappolato all'interno del veicolo a motore 3. In the present solution, the group of supercapacitors 22 must ensure a reserve of energy to allow the user to exit the vehicle in the event of a malfunction (for example, malfunction of the battery, fuses or electrical wiring); at high temperatures, for example 70 ° C-100 ° C, the user cannot be trapped inside the motor vehicle 3.
Per consentire un utilizzo appropriato del gruppo di supercondensatori 22 anche ad alte temperature, il modulo diagnostico 26 à ̈ quindi configurato per implementare una opportuna strategia di riduzione del valore della tensione di supercondensatore Vsc, all’aumentare della temperatura (questo valore essendo controllato da una opportuna modifica del processo di carica attraverso il modulo di carica 24). To allow an appropriate use of the supercapacitor group 22 even at high temperatures, the diagnostic module 26 is therefore configured to implement a suitable strategy for reducing the value of the supercapacitor voltage Vsc, as the temperature increases (this value being controlled by an appropriate modification of the charging process through the charging module 24).
In particolare la strategia implementata dal modulo diagnostico 28 prevede tre diverse condizioni operative, in rispettivi intervalli di temperatura; In particular, the strategy implemented by the diagnostic module 28 provides for three different operating conditions, in respective temperature ranges;
- per temperature comprese tra -Temp1e Temp1, in cui Temp1à ̈ una prima soglia di temperatura, il cui valore assoluto à ̈ di circa 38°C-42°C, ad esempio 40°C, il gruppo di supercondensatori 22 à ̈ mantenuto completamente carico (ad esempio con un livello di tensione di ciascuna cella di supercondensatore 23a, 23b nell'intervallo 2,5 V-2,7 V); - for temperatures between -Temp1 and Temp1, in which Temp1 is a first temperature threshold, whose absolute value is about 38 ° C-42 ° C, for example 40 ° C, the group of supercapacitors 22 is fully maintained load (e.g. with a voltage level of each supercapacitor cell 23a, 23b in the range 2.5V-2.7V);
- per temperature comprese tra Temp1e Temp2, in cui Temp2à ̈ una seconda soglia di temperatura, il cui valore assoluto à ̈ di circa 85°C-90°C, ad esempio 85°C, una diminuzione di tensione, ad esempio di tipo lineare tra un primo valore (ad esempio 2,5 V) e un secondo valore inferiore al primo (ad esempio 2,1 V) viene applicata alla tensione di supercondensatore Vsc; e - for temperatures between Temp1 and Temp2, in which Temp2 is a second temperature threshold, whose absolute value is approximately 85 ° C-90 ° C, for example 85 ° C, a voltage decrease, for example of a linear type between a first value (for example 2.5 V) and a second value lower than the first (for example 2.1 V) it is applied to the supercapacitor voltage Vsc; And
- per temperature superiori a Temp2, il gruppo di supercondensatori 22 Ã ̈ scaricato fino ad una tensione di supercondensatore Vscavente un terzo valore, inferiore al secondo valore (ad esempio 1 V per ciascuna cella di supercondensatore 23a, 23b). - for temperatures higher than Temp2, the group of supercapacitors 22 is discharged up to a supercapacitor voltage Vscaving a third value, lower than the second value (for example 1 V for each supercapacitor cell 23a, 23b).
Secondo la suddetta strategia di temperatura, la diminuzione della tensione di supercondensatore Vsca temperature maggiori permette di ridurre l'effetto delle variazioni di capacità nel tempo, migliorando così l'affidabilità del gruppo di supercondensatori 22, ad esempio quando usato nella sorgente di energia di riserva 20. Inoltre viene prolungata la durata dello stesso gruppo di supercondensatori 22. According to the aforementioned temperature strategy, the decrease of the supercapacitor voltage Vsca at higher temperatures allows to reduce the effect of the capacity variations over time, thus improving the reliability of the supercapacitor group 22, for example when used in the energy source of reserve 20. Furthermore, the life span of the same group of supercapacitors 22 is extended.
In generale, i supercondensatori sono disponibili quando di fatto necessari ed à ̈ possibile ottenere una durata migliorata; a tale proposito à ̈ stato dimostrato, con una simulazione, che questa strategia di controllo permette di ottenere una durata affidabile di almeno 15 anni per il gruppo di supercondensatori 22. In general, supercapacitors are available when actually needed and it is possible to obtain an improved life; in this regard it has been demonstrated, with a simulation, that this control strategy allows to obtain a reliable duration of at least 15 years for the group of supercapacitors 22.
I vantaggi della soluzione discussa emergono chiaramente dalla suddetta descrizione. The advantages of the solution discussed clearly emerge from the above description.
In particolare, una affidabile sorgente di energia di riserva 20 Ã ̈ fornita per applicazioni per autoveicoli, ad esempio per alimentare il gruppo di serratura elettronica 1 nel caso di malfunzionamento della sorgente di alimentazione principale 4 del veicolo a motore 3, e/o nel caso di disconnessione del gruppo di serratura elettronica 1 dalla stessa sorgente di alimentazione principale 4. In particular, a reliable backup power source 20 is provided for automotive applications, for example to power the electronic lock assembly 1 in the event of a malfunction of the main power source 4 of the motor vehicle 3, and / or in the case disconnection of the electronic lock group 1 from the same main power source 4.
La sorgente di energia di riserva 20 può essere controllata indipendentemente dall'unità di controllo interna 21, e può anche essere attivata e disattivata senza alcuna azione da parte dell'unità di gestione principale 12 del veicolo e dal software di controllo associato. The backup power source 20 can be independently controlled by the internal control unit 21, and can also be turned on and off without any action by the vehicle's main management unit 12 and associated control software.
L'uso dei supercondensatori permette di realizzare la sorgente di energia di riserva 20 in un contenitore poco costoso, leggero e piccolo; la dimensione e il fattore di forma risultanti della sorgente di energia di riserva 20 sono tali da permetterne l'integrazione all'interno dello stesso involucro 11 del gruppo di serratura elettronica 1. The use of supercapacitors allows to realize the reserve energy source 20 in an inexpensive, light and small container; the resulting size and form factor of the reserve power source 20 are such as to allow its integration within the same enclosure 11 of the electronic lock assembly 1.
L'uso dei supercondensatori permette anche di ottenere una densità di energia elevata, una capacità di corrente di uscita elevata, e evita gli effetti di memoria minimizzando i consumi e il tempo di ricarica. The use of supercapacitors also allows to obtain a high energy density, a high output current capacity, and avoids memory effects by minimizing consumption and recharging time.
Inoltre la presente soluzione permette di diagnosticare tempestivamente qualsiasi guasto delle celle di supercondensatore 23a, 23b nel gruppo di supercondensatori 22, ad esempio condizioni di circuito aperto o cortocircuito, aumento della corrente di dispersione, aumento della resistenza serie equivalente e/o diminuzione del valore di capacità . Furthermore, the present solution allows to promptly diagnose any failure of the supercapacitor cells 23a, 23b in the supercapacitor group 22, for example open or short circuit conditions, increase in the leakage current, increase in the equivalent series resistance and / or decrease in the value of capacity .
La discussa strategia di controllo della temperatura permette di utilizzare in modo affidabile i supercondensatori come sorgente di energia di riserva 20 anche a temperature molto elevate, in modo tale da soddisfare i requisiti in materia di sicurezza, in particolare associati alle applicazioni per autoveicoli. The discussed temperature control strategy allows the supercapacitors to be used reliably as a backup energy source 20 even at very high temperatures, so as to satisfy the safety requirements, in particular associated with automotive applications.
Chiaramente à ̈ possibile apportare delle modifiche a quanto descritto e illustrato nella presente senza tuttavia allontanarsi dall’ambito di tutela definito nelle rivendicazioni allegate. Clearly it is possible to make changes to what is described and illustrated herein without however departing from the scope of protection defined in the attached claims.
In particolare, la connessione elettrica delle celle di supercondensatore 23a, 23b potrebbe essere una connessione in parallelo, piuttosto che una connessione in serie, per fornire la tensione di supercondensatore Vsc, richiesta come tensione di alimentazione di riserva per il gruppo di attuazione 6' del veicolo a motore 3. Il numero delle celle di supercondensatore può anche essere diverso. In particular, the electrical connection of the supercapacitor cells 23a, 23b could be a parallel connection, rather than a series connection, to provide the supercapacitor voltage Vsc, required as a backup supply voltage for the actuation assembly 6 'of the motor vehicle 3. The number of supercapacitor cells can also be different.
Inoltre, si sottolinea nuovamente che il gruppo di serratura elettronica 1 può azionare qualsiasi tipo di dispositivo di chiusura differente all'interno del veicolo a motore 3. Furthermore, it is again emphasized that the electronic lock assembly 1 can operate any type of different locking device inside the motor vehicle 3.
In generale, la sorgente di energia di riserva 20, e gli algoritmi di controllo e diagnostica discussi per verificare lo stato delle celle di supercondensatore 23a, 23b possono anche essere usati per altri scopi, all'interno del veicolo a motore 3, per diverse applicazioni automobilistiche. In general, the backup power source 20, and the control and diagnostic algorithms discussed for checking the state of the supercapacitor cells 23a, 23b can also be used for other purposes, inside the motor vehicle 3, for different applications. automotive.
Claims (19)
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| DE112013006191.0T DE112013006191T5 (en) | 2012-12-24 | 2013-12-24 | Electronic lock of a motor vehicle locking device equipped with an improved auxiliary power source |
| CN201810361582.4A CN108708636B (en) | 2012-12-24 | 2013-12-24 | Collision management system and method in an electronic latch of a motor vehicle closing device |
| US14/653,235 US10378251B2 (en) | 2012-12-24 | 2013-12-24 | Electronic latch of a motor-vehicle closure device, provided with an improved backup energy source |
| JP2015550075A JP6675874B2 (en) | 2012-12-24 | 2013-12-24 | Backup energy source and associated control method for automotive systems |
| JP2015550073A JP6526567B2 (en) | 2012-12-24 | 2013-12-24 | Collision management system and method in electronic latch of automobile closure device |
| DE112013006192.9T DE112013006192T5 (en) | 2012-12-24 | 2013-12-24 | Auxiliary power source for vehicle systems and associated control method |
| CN201380067601.8A CN104956565B (en) | 2012-12-24 | 2013-12-24 | Backup energy source for automotive system and related control method |
| CN201910340008.5A CN110259293A (en) | 2012-12-24 | 2013-12-24 | Method for controlling the electronics latch assembly of the closing device of motor vehicles |
| JP2018158406A JP2018191513A (en) | 2012-12-24 | 2018-08-27 | Backup energy source for vehicle system and related control method |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4254715A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-04 | Kiekert AG | Method and system for fast charging at least one supercapacitor |
| WO2023187178A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | Kiekert Ag | Method and system for fast charging at least one supercapacitor |
| EP4311902A1 (en) * | 2022-07-28 | 2024-01-31 | Kiekert AG | Emergency unlocking device |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0694664A1 (en) * | 1994-07-27 | 1996-01-31 | Ymos France | Arrangement comprising an electric door lock with an electrical emergency function and its control and supply means |
| EP0856625A1 (en) * | 1997-02-04 | 1998-08-05 | Valeo Systèmes de Fermetures | Electric lock for a motor vehicle door comprising an emergency battery with controlled discharge |
| EP1335087A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-13 | Arvinmeritor Light Vehicle Systems-France | Motor vehicle lock |
| DE20121915U1 (en) * | 2000-03-03 | 2003-10-23 | Valeo Sécurité Habitacle, Créteil | Locking system, for motor vehicle doors, comprises electric locking module connected to interior and exterior door handles and equipped with a super capacitance to provide energy in emergency |
| FR2857399A1 (en) * | 2003-07-10 | 2005-01-14 | Valeo Securite Habitacle | Lock arrangement for door of motor vehicle, has electric energy reserve connected to super-capacitor, where connection is controlled such that reserve supplies super-capacitor when user identification is carried out and authorized |
| WO2005047628A1 (en) * | 2003-11-13 | 2005-05-26 | Intier Automotive Closures Inc. | E-latch with microcontroller onboard latch and integrated backup energy |
| EP2112739A1 (en) * | 2008-04-23 | 2009-10-28 | Peugeot Citroën Automobiles S.A. | Method for limiting the internal heating of an ultracapacitor. |
-
2012
- 2012-12-24 IT IT001144A patent/ITTO20121144A1/en unknown
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0694664A1 (en) * | 1994-07-27 | 1996-01-31 | Ymos France | Arrangement comprising an electric door lock with an electrical emergency function and its control and supply means |
| EP0856625A1 (en) * | 1997-02-04 | 1998-08-05 | Valeo Systèmes de Fermetures | Electric lock for a motor vehicle door comprising an emergency battery with controlled discharge |
| DE20121915U1 (en) * | 2000-03-03 | 2003-10-23 | Valeo Sécurité Habitacle, Créteil | Locking system, for motor vehicle doors, comprises electric locking module connected to interior and exterior door handles and equipped with a super capacitance to provide energy in emergency |
| EP1335087A1 (en) * | 2002-02-12 | 2003-08-13 | Arvinmeritor Light Vehicle Systems-France | Motor vehicle lock |
| FR2857399A1 (en) * | 2003-07-10 | 2005-01-14 | Valeo Securite Habitacle | Lock arrangement for door of motor vehicle, has electric energy reserve connected to super-capacitor, where connection is controlled such that reserve supplies super-capacitor when user identification is carried out and authorized |
| WO2005047628A1 (en) * | 2003-11-13 | 2005-05-26 | Intier Automotive Closures Inc. | E-latch with microcontroller onboard latch and integrated backup energy |
| EP2112739A1 (en) * | 2008-04-23 | 2009-10-28 | Peugeot Citroën Automobiles S.A. | Method for limiting the internal heating of an ultracapacitor. |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4254715A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-04 | Kiekert AG | Method and system for fast charging at least one supercapacitor |
| WO2023187178A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | Kiekert Ag | Method and system for fast charging at least one supercapacitor |
| EP4311902A1 (en) * | 2022-07-28 | 2024-01-31 | Kiekert AG | Emergency unlocking device |
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