ITTO980075A1 - Sistema di alimentazione di carichi eletrici a bordo di un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interno - Google Patents

Description

Descrizione dell 'invenzione industriale dal titolo:

"Sistema di alimentazione di carichi elettrici a bordo di un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interna"

DESCRIZIONE

La presente invenzione riguarda un sistema di alimentazione di carichi elettrici a bordo di un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interna, e di un circuito di accensione a scarica capacitiva accoppiato ad almeno una candela di accensione del motore.

Più specificamente l'invenzione ha per oggetto un sistema di alimentazione di tale tipo, comprendente

un generatore elettrico in corrente alternata del tipo a volano-magnete con un unico avvolgimento statorico avente un capo collegato ad un conduttore di massa,

un'unità elettronica di controllo, e

mezzi elettronici di commutazione disposti fra l'altro capo dell'avvolgimento di detto generatore ed i carichi ed il circuito di accensione; detti mezzi di commutazione essendo pilotati dall'unità di controllo per controllare secondo modalità prestabilite l'accoppiamento dei carichi e del circuito di accensione al generatore.

Lo scopo della presente invenzione è di realizzare un sistema di alimentazione atto a consentire una ripartizione equilibrata della potenza fornita dal generatore ai diversi tipi di carichi presenti sul veicolo.

Questi ed altri scopi vengono realizzati secondo 1'invenzione con un sistema di alimentazione le cui caratteristiche principali sono definite nell'annessa rivendicazione 1.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno dalla descrizione dettagliata che segue, effettuata a puro titolo di esempio non limitativo con riferimento ai disegni allegati, nei quali:

la fig. 1 è uno schema circuitale, in parte a blocchi, di un sistema di alimentazione secondo 1'invenzione; e

la fig. 2 è una serie di grafici che illustrano qualitativamente l'andamento della tensione prodotta da un generatore a volanomagnete del sistema secondo l'invenzione e corrispondenti andamenti delle correnti fornite a diversi tipi di carico nel sistema secondo 1'invenzione.

Con riferimento alla fig. 1, il sistema di alimentazione ivi raffigurato comprende un generatore elettrico in corrente alternata 1, del tipo a volano-magnete, con un unico avvolgimento statorico LI.

L'avvolgimento LI ha un capo 2 collegato ad un conduttore di massa GND . L'altro capo dell'avvolgimento LI, indicato con 3, rappresenta l'uscita del generatore 1. Tale uscita è accoppiabile, nei modi che verranno descritti nel seguito, ad una pluralità di diversi tipi di carichi elettrici.

In particolare, l'uscita 3 del generatore 1 è accoppiabile alla batteria di bordo 4 dell'autoveicolo e a carichi elettrici in corrente continua 5 tramite un SCR 6. Tale SCR è disposto in modo tale per cui esso è atto a consentire un flusso di corrente dal generatore 1 verso la batteria 4 ed i carichi in corrente continua 5 quando la tensione all'uscita del generatore 1 è positiva.

Il gate dello SCR 6, indicato con G6 è collegato ad una corrispondente uscita di un'unità elettronica di controllo ECU.

Tale unità presenta un ingresso II collegato al polo positivo della batteria 4, ed è predisposta per rilevare nel funzionamento l'entità della tensione su tale batteria e sui carichi elettrici in corrente continua 5 a questa eventualmente collegati.

L'uscita 3 del generatore 1 è collegata a carichi elettrici in corrente alternata 7 tramite un diodo 8. Tale diodo ha 1'anodo collegato ai carichi 7 e il catodo collegato all'uscita del generatore 1, cosicché una corrente può fluire verso i carichi 7 soltanto quando la tensione erogata dal generatore 1 è negativa.

Un SCR 9 è collegato in parallelo all'avvolgimento statorico LI del generatore 1, ed è disposto in modo tale per cui esso è in grado di lasciar fluire una corrente nel senso entrante nell'uscita 3 del generatore.

Il gate del SCR 9, indicato con G9, è collegato ad una corrispondente uscita dell'unità di controllo ECU.

Il terminale non a massa dei carichi 7 è altresì collegato ad un ingresso 12 dell'unità ECU, la quale è predisposta per acquisire nel funzionamento il valore efficace della tensione applicata a detti carichi 7.

Con 10 nella fig. 1 è complessivamente indicato un circuito di accensione a scarica capacitiva, di tipo per sé noto, accoppiato ad almeno una candela di accensione il del motore a combustione interna dell'autoveicolo.

Il circuito di accensione 10 comprende un condensatore di accumulo 12, avente un'armatura connessa ad un terminale di ingresso 13, e l'altra armatura collegata all'avvolgimento primario W1 di un trasformatóre di accensione 14, 1'avvolgimento secondario W2 del quale è collegato alla candela 11.

Un diodo 15 è connesso in parallelo all'avvolgimento primario W1 del trasformatore 14, ed ha il catodo connesso alla massa.

Un SCR 16 è collegato fra l'ingresso 13 del circuito di accensione 10 e la massa. Il suo gate, indicato con G16, è collegato ad una corrispondente uscita dell'unità elettronica di controllo ECU.

Il terminale 13 di ingresso del circuito di accensione 10 è inoltre collegato ad un ingresso 13 dell'unità ECU, predisposta per rilevare nel funzionamento il livello di carica del condensatore di accumulo 12. L'uscita 3 del generatore 1 è collegata al terminale di ingresso 13 del circuito di accensione 10 tramite due diodi 17 e 18 ed un (eventuale) interruttore elettronico controllato 19, indicato con G19, è collegato alla medesima uscita dell'unità ECU che è collegata al gate G16 del SCR 16.

Un ulteriore commutatore controllato 20 è disposto fra la massa e il catodo del diodo 17 ovvero l'anodo del diodo 18. L'ingresso di comando G20 di tale commutatore elettronico è collegato ad una corrispondente uscita dell'unità di controllo ECU.

All'unità di controllo ECU è inoltre collegato un sensore 21 di tipo per sé noto, quale un sensore a ruota fonica, atto a fornire a tale unità segnali indicativi della velocità di rotazione dell'albero del motore a combustione interna del veicolo, e del passaggio per il punto morto superiore dello stantuffo associato al cilindro in cui è disposta la candela 11.

L'unità di controllo ECU è predisposta per pilotare il sistema di alimentazione nel modo che verrà ora descritto.

Nella fig. 2, ed in particolare nel grafico superiore di tale figura, è mostrato un andamento esemplificativo della tensione generata a vuoto dal generatore a volano-magnete 1.

All'inizio di un ciclo di funzionamento, l'unità ECU interdice l'SCR 6, disaccoppiando la batteria 4 ed i carichi in corrente continua 5 dall'uscita del generatore 1. Nel corso di una semionda positiva della tensione prodotta dal generatore 1, l'unità ECU pilota il commutatore controllato 20 alternatamente in conduzione ed in interdizione. In questa fase, ogni volta che il commutatore 20 è conduttivo l'avvolgimento LI del generatore 1 è cortocircuitato alla massa, e nella sua induttanza si accumula energia. Ogni volta che il commutatore 20 viene interdetto, una corrente fluisce dal generatore 1 al condensatore di accumulo 12 del circuito di accensione 10, attraverso i diodi 17 e 18 e il commutatore 19, che in questa fase è mantenuto conduttivo. Le commutazioni dell'interruttore elettronico 20 proseguono sino a quando, in base al segnale fornito all'ingresso 13 l'unità ECU rileva che il condensatore 12 è sufficientemente carico per l'innesco di una scintilla nella candela 11.

Nel grafico inferiore della fig. 2 con I12 è indicata la corrente fornita al condensatore 12 del circuito di accensione nella frase iniziale di ripetuta commutazione in conduzione e in interdizione dell'interruttore elettronico 20.

E' da notare che la fase di carica del condensatore 12 può protrarsi anche per più di una semionda positiva della tensione erogata dal generatore 1.

Quando la carica del condensatore di accensione 12 ha raggiunto il livello prefissato, l'unità di controllo ECU interdice il commutatore elettronico 20 e fa passare in conduzione 1<1 >SCR 6. L'uscita 3 del generatore 1 risulta così accoppiata alla batteria 4 ed ai carichi in corrente continua 5 nelle successive semionde positive della tensione erogata dal generatore 1. L'unità ECU sorveglia la tensione sulla batteria 4, e mantiene in conduzione l'SCR 6 soltanto finché la tensione sulla batteria 4 risulta inferiore ad un valore predeterminato.

L'unità di controllo ECU consente l'alimentazione dei carichi 7 in corrente alternata soltanto in corrispondenza delle semionde negative della tensione del generatore 1, mantenendo per ogni semionda negativa 1'SCR 9 interdetto fintanto che il valore efficace della tensione sui carichi 7 è inferiore ad un valore prefissato. Al superamento di tale valore, l'unità ECU fa passare in conduzione 1'SCR 9, disaccoppiando i carichi 7 dal generatore 1.

Nel grafico inferiore della figura 2 con I7 e I9 sono indicate le correnti fluenti nei carichi in corrente alternata 7 e nell'SCR9.

Nello stesso grafico con I45 è indicato l'andamento della corrente complessivamente alimentata verso la batteria 4 e i carichi in corrente continua 5.

Lo sfasamento fra le forme d'onda presentate nel grafico superiore e nel grafico inferiore della fig. 2 è dovuto al fatto che l'avvolgimento statorico LI del generatore 1 ha un'impedenza di tipo induttivo.

L'unità ECU è predisposta per determinare 1 ' innesco di una scintilla nella candela 11 in base ai segnali fornitile dal sensore 21. Per determinare l'innesco di una scintilla l'unità ECU rende conduttivo 1'SCR 16, e allo stesso tempo interdice l'interruttore elettronico G19. L'interdizione di tale interruttore consente di evitare che il generatore 1 venga cortocircuitato alla massa tramite l'SCR 16 qualora la scarica nella candela 11 avvenga nel corso di una semionda positiva della tensione prodotta dal generatore 1.

L'unità ECU potrebbe peraltro essere predisposta per far si che la scarica nella candela 11 avvenga necessariamente durante una semionda negativa della tensione prodotta dal generatore 1. In tal caso si può fare a meno dell'interruttore elettronico 19.

Ricapitolando quanto sopra esposto, il sistema di alimentazione descritto attribuisce una priorità alla ricarica del condensatore del circuito di accensione rispetto all'alimentazione regolata della batteria 4 e dei carichi in corrente continua 5. Sia la ricarica del condensatore di accensione, sia l'alimentazione regolata della batteria dei carichi in corrente continua vengono effettuate in corrispondenza di sole semionde positive della tensione prodotta dal generatore.

L'alimentazione regolata dei carichi in corrente alternata viene attuata soltanto in corrispondenza di semionde negative della tensione del generatore.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione e i particolari di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto è stato descritto ed illustrato a puro titolo di esempio non limitativo, senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione come definito nelle annesse rivendicazioni.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di alimentazione di carichi elettrici in corrente continua (4, 5) e in corrente alternata (7) a bordo di un autoveicolo provvisto di un motore a combustione interna, e di un circuito di accensione a scarica capacitiva (10) accoppiato ad almeno una candela di accensione (11) del motore, comprendente un generatore elettrico in corrente alternata del tipo a volano-magnete (1) con un unico avvolgimento statorico (LI) avente un capo (2) collegato ad un conduttore di massa (GND), un'unità elettronica di controllo (ECU) e mezzi elettronici di commutazione (6, 9, 19, 20) disposti fra l'altro capo (3) dell'avvolgimento (LI) del generatore (1) ed i carichi (4, 5, 7) e il circuito di accensione (10); detti mezzi di commutazione essendo pilotati dall'unità di controllo (ECU) per controllare secondo modalità prestabilite l'accoppiamento dei carichi (4, 5, 7) e del circuito di accensione (10) al generatore (1); il sistema essendo caratterizzato dal fatto che l'unità elettronica di controllo (ECU) è predisposta per pilotare detti mezzi elettronici di commutazione (6, 9, 19, 20) e i carichi {4, 5; 7) sono accoppiati al generatore (1) in modo tale per cui i carichi in corrente alternata (7) vengono alimentati dal generatore (1) in corrispondenza di semionde negative della tensione da esso erogata; e il circuito di accensione (10) e i carichi in corrente continua (4, 5) vengono alimentati dal generatore (1) in corrispondenza di semionde positive della tensione del generatore (1); i carichi in corrente continua (4, 5) essendo alimentati soltanto dopo che il condensatore (12) del circuito di accensione (10) è stato caricato sufficientemente per l'innesco di una scintilla in un'associata candela (11).
2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che i carichi in corrente alternata (7) sono accoppiati a detto altro capo (3) dell'avvolgimento statorico (LI) del generatore (1) tramite un diodo (8).
3. 3. Sistema secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che fra detto altro capo (3) dell'avvolgimento (LI) del generatore (1) e la massa (GND) è disposto un primo commutatore elettronico a conduzione unidirezionale (9), e detta unità di controllo (ECU) è accoppiata ai carichi in corrente alternata (7) in modo tale da poter rilevare il valore efficace della tensione su tali carichi (7); detta unità (ECU) essendo predisposta per rendere conduttivo detto primo commutatore elettronico (9) quando, nel corso di una semionda negativa della tensione del generatore, il valore efficace della tensione su detti carichi in corrente alternata (7) supera un valore prefissato.
4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3 , caratterizzato dal fatto che detto primo commutatore elettronico (9) è un SCR od equivalente .
5. 5. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che i carichi in corrente continua (4, 5) sono accoppiati a detto altro capo (3) dell'avvolgimento (LI) del generatore (1) tramite un (secondo) commutatore elettronico a conduzione unidirezionale (6) controllato da detta unità (ECU).
6. 6 . Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta unità (ECU) è accoppiata ai carichi in corrente continua {4, 5) in modo tale da rilevare la tensione ad essi applicata, e per rendere conduttivo detto (secondo) commutatore elettronico quando la tensione su detti carichi in corrente continua (4, 5) è inferiore ad un valore prefissato.
7. 7. Sistema secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui detto circuito di accensione (10) comprende un trasformatore (14) il cui avvolgimento secondario (W2) è connesso a detta almeno una candela (11) e un condensatore di accumulo (12) collegato all'avvolgimento primario (Wl) di detto trasformatore (14); il sistema essendo caratterizzato dal fatto che comprende un terzo commutatore elettronico (20) collegato a detto altro capo (3) dell'avvolgimento (LI) del generatore tramite un primo diodo (17); il terminale non a massa di detto terzo commutatore elettronico (20) essendo collegato al condensatore (12) del circuito di accensione; l'unità elettronica di controllo (ECU) essendo predisposta per determinare la carica di detto condensatore (12) mediante una sequenza di commutazioni di detto terzo commutatore elettronico (20) nel corso di una o più semionde positive della tensione del generatore (1).
8. 8. Sistema secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che il terminale non a massa di detto terzo commutatore elettronico (20) è collegato a detto condensatore (12) tramite un secondo diodo (18) disposto in modo tale da consentire un flusso di corrente verso detto condensatore (12).
9. 9. Sistema secondo la rivendicazione 7 od 8, in cui il circuito di accensione (10) comprende un (quarto) commutatore elettronico (16) a conduzione unidirezionale, connesso fra detto condensatore (12) e la massa, in modo tale per cui quando esso è conduttivo detto condensatore (12) si scarica per determinare l'innesco di una scintilla nella candela di accensione (11); il sistema essendo caratterizzato dal fatto che fra detto terzo commutatore elettronico (20) e detto condensatore (12) è disposto un (quinto) commutatore elettronico (19); detta unità elettronica essendo predisposta per determinare il passaggio in conduzione di detto (quinto) commutatore elettronico (19) unitamente a detto quarto commutatore elettronico (16) in base a segnali forniti da mezzi sensori (21) associati al motore a combustione interna e connessi a detta unità (ECU).
10. 10. Sistema di alimentazione di carichi elettrici e di un circuito di alimentazione a scarica capacitiva, sostanzialmente secondo quanto descritto ed illustrato, e per gli scopi specificati.