ES2249491T3 - Caja de fusibles inteligente para el sistema de distribucion de corriente de un vehiculo. - Google Patents
Caja de fusibles inteligente para el sistema de distribucion de corriente de un vehiculo.Info
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Abstract
Una caja de fusibles inteligente (1) para el sistema de distribución de corriente múltiplex de un vehículo, incluyendo la caja de fusibles salidas (3) para los componentes/actuadores funcionales del vehículo y/o cables tipo bus (11-13) del vehículo equipados con nodos inteligentes (14), teniendo estos últimos salidas para alimentar a los componentes/actuadores funcionales (15), e incluyendo además medios que desempeñan funciones tipo fusible entre las salidas (3, 11-13) y el bus de la fuente de alimentación del vehículo (2), caracterizada por el hecho de que dichos medios de función tipo fusible son interruptores de estado sólido (4) controlados y que dicha caja de fusibles (1) además incluye entradas (5) para recibir mensajes que controlan el estado ON/OFF de los interruptores de estado sólido (4), datos de configuración (8) que incluyen los límites de una ventana de corriente normal para las salidas (3, 11-13), y un microprocesador (6), controlando este último los interruptores de estadosólido (4) basándose en un programa almacenado en la memoria del microprocesador (7) y en los límites de corriente predeterminados en los datos de configuración (8), contribuyendo los datos de configuración (8) en alterar los límites de corriente a través de control externo.
Description
Caja de fusibles inteligente para el sistema de
distribución de corriente de un vehículo.
La presente invención se refiere a una caja de
fusibles para el sistema de distribución de corriente múltiplex de
un vehículo, de manera que la caja de fusibles incluye salidas para
alimentar a los componentes/actuadores funcionales y/o a los cables
tipo bus del vehículo equipados con nodos inteligentes, teniendo
estos últimos a su vez salidas para alimentar a los
componentes/actuadores funcionales, y además incluye medios para
implementar funciones tipo fusible entre las salidas y el bus de la
fuente de alimentación del vehículo.
De la publicación de la patente EP529650 se
conoce un sistema de distribución de corriente múltiplex de un
vehículo, en el cual los buses salientes del punto de distribución
de la fuente de alimentación hacia los nodos inteligentes son
protegidos individualmente por fusibles que dan protección a la vez
contra situaciones de sobrecorriente y cortocircuito. Estos
fusibles no están implementados con interruptores de estado
sólido.
De la patente US4575673 se conoce un sistema de
distribución de corriente múltiplex de un vehículo, cuyos nodos
inteligentes incluyen medios electrónicos para controlar la
corriente de carga y desconectar la alimentación del vehículo hacia
la carga si se excede un nivel de corriente de referencia dado
teniendo en cuenta un cierto margen debido a la posible irrupción de
transitorios. En vez de estar concentrados en una única caja de
fusibles del sistema, los interruptores de estado sólido están
incorporados en los módulos de control que están situados de una
manera distribuida. Por lo tanto, el sistema descrito en la patente
US4575673 requiere una caja de fusibles (convencional) aparte entre
la fuente de alimentación del vehículo y las salidas de bus para
proteger los buses y los nodos inteligentes situados a lo largo de
los
buses.
buses.
Es un objetivo de la presente invención el
proveer una caja de fusibles inteligente del tipo de las descritas
anteriormente que está adaptada para su uso como unidad intermedia
entre la fuente de alimentación principal y el sistema de
distribución de corriente múltiplex para vehículos.
Las cajas de fusibles convencionales presentan
varios problemas como el que:
- -
- debido a sus funciones de disparo mecánicas o térmicas, los elementos fusibles no pueden ser ajustados para diferentes niveles de sobrecorriente,
- -
- los elementos fusibles son del tipo fusión-lenta, lo que inherentemente supone un riesgo de incendio en una situación de cortocircuito o sobrecarga,
- -
- los niveles de disparo de los elementos fusibles son siempre no programables, de manera que, es imposible satisfacer la necesidad de reducir el nivel de disparo de un elemento fusible en estado de reposo, por ejemplo, sin manipular los elementos fusibles mecánicos,
- -
- el elemento fusible no puede filtrar ningún tipo de interferencia, y
- -
- por último pero no menos importante, la duración de los elementos protectores de disparo mecánico es siempre limitada.
Estos problemas y limitaciones pueden ser
superados gracias a las ventajas que ofrece la caja de fusibles
inteligente según la invención, cuyas características están
especificadas en la reivindicación 1. Los detalles de las
realizaciones preferidas de la invención están descritos en las
reivindicaciones dependientes.
Seguidamente, la invención será examinada en
mayor detalle con la ayuda de una realización como ejemplo haciendo
referencia al dibujo adjunto que ilustra una caja de fusibles
inteligente según la invención en un diagrama de bloques.
Como ilustra el dibujo, una caja de fusibles 1
proporciona las salidas 3 para alimentar componentes/actuadores
funcionales y/o buses 11-13 que tienen acoplados
nodos inteligentes 14 los cuales tienen salidas para alimentar
componentes/actuadores funcionales 15. Así, la caja de fusibles 1 en
una aplicación convencional puede tener las salidas 3 separadas para
cada componente/actuador funcional del vehículo. Además, la caja de
fusibles puede tener acoplados uno o más buses 11-13
formados por conductores de corriente complementados con conductores
de datos sobre los que la información es transmitida usando algunos
de los protocolos de transmisión de datos estandarizados (CAN, LIN,
IWS). CAN (Controller Area Network) es un protocolo usado
convencionalmente por fabricantes de vehículos de automoción. IWS
(Intelligent Wiring System) es una versión simplificada del
protocolo CAN adaptado por el solicitante. LIN es un protocolo del
tipo maestro/esclavo. En cuanto a la caja de fusibles 1, los buses
mencionados anteriormente 11-13 representan una
única carga protegida cuyo nivel de disparo de sobrecorriente es
determinado por la suma de las corrientes máximas nominales de las
cargas conectadas a un cable tipo bus determinado. El control de la
corriente de sobrecarga de las cargas 15 acopladas a los buses
11-13 se realiza con la ayuda de los nodos
inteligentes 14.
Las funciones de disparo de sobrecorriente se
llevan a cabo por medio de interruptores de estado sólido 4 que
están conectados entre la fuente de alimentación del vehículo 2 y
las salidas de la carga 3 o las salidas de los buses
11-13. Además de las funciones de disparo de
sobrecorriente convencionales, los interruptores 4 pueden ser
empleados para llevar a cabo otras funciones flexibles que serán
descritas en detalle más adelante.
La caja de fusibles 1 también incluye entradas 5
para recibir mensajes de control seleccionando el estado ON/OFF
(conectado/desconectado) del interruptor de estado sólido 4. Estos
mensajes de control son enviados, por ejemplo, desde las palancas de
control de los intermitentes y los limpiaparabrisas, los
conmutadores de luces y los conmutadores de control similares del
salpicadero, así como desde los sensores de los
componentes/actuadores funcionales.
La invención está caracterizada por el hecho de
que se emplea un microprocesador 6 para controlar los interruptores
de estado sólido 4 a través de un programa almacenado en memoria que
utiliza los límites de corriente de los datos de configuración 8.
Los datos de configuración incluyen los límites de una ventana de
corriente normal para cada una de las salidas 3 o
11-13 y un límite de disparo que es
considerablemente más alto que el límite superior de la ventana de
corriente normal. Si la corriente de carga cae por debajo del límite
inferior de la ventana de corriente normal, una alarma indicadora de
fallo es presentada en la pantalla 9. Respectivamente, si se excede
el límite superior de la ventana de corriente normal, se corta
temporalmente el flujo de corriente, basándose en los datos de
configuración 8, el programa almacenado en memoria 7 decide si
continuar o no con la inyección de corriente hacia la carga. De
todos modos, si se excede el límite de disparo de la corriente de
salida, el interruptor 4 es siempre puesto en estado OFF para cortar
el flujo de corriente hacia la
carga.
carga.
Las funciones de control de corriente tanto para
la ventana de corriente normal como para el límite de disparo se
basan en medir el voltaje sobre el interruptor de estado sólido 4
y/o la carga, de manera que el valor medido se compara con un valor
de referencia del respectivo límite de corriente almacenado en
memoria en los datos de configuración. Esta comparación se puede
llevar a cabo usando, por ejemplo, un circuito de control descrito
en la solicitud de patente internacional WO 00/69043 que ofrece una
función dual al eliminar los transitorios de voltaje y corriente que
ocurren al cerrar o abrir los interruptores. Como es sabido en
general, conectar la carga a través de los interruptores 4 implica
un súbito transitorio de corriente que ahora puede ser eliminado
gracias a las ventajas de la caja de fusibles inteligentes según la
invención. Más concretamente, el control apropiado del interruptor 4
hace posible la inhibición de un pico de sobrecorriente transitorio
o, alternativamente, permite un pico de sobrecorriente de corta
duración a un nivel de corriente limitada sin desconectar la fuente
de la carga en el instante en que el interruptor de estado sólido 4
es controlado del estado OFF (abierto) al estado ON (cerrado). Como
se ha observado anteriormente, estos límites de corrientes están
predeterminados con la ayuda de los datos de configuración 8. Un
beneficio adicional de la invención es que los datos de
configuración son re-programables por medio de un
interfaz de servicio
10.
10.
La capacidad de controlar los interruptores 4 de
una manera programable según los datos de configuración almacenados
puede además ser utilizada para implementar funciones tipo fusible
dinámicas como aquellas, por ejemplo, que permiten a
componentes/actuadores funcionales y/o cables tipo bus dados ser
alimentados con corriente reducida cuando el vehículo está
aparcado.
La medida de la corriente total de carga del
sistema de distribución de corriente múltiplex de un vehículo se
puede llevar a cabo, por ejemplo, a través de las caídas de voltaje
sobre los interruptores, siempre que estas señales se puedan obtener
en seguida desde el control de sobrecorriente de los interruptores
de estado sólido 4.
El estado, la corriente y los datos de
diagnóstico del elemento protector ejerciendo de fusible puede ser
almacenado en la memoria del sistema para las necesidades de futuros
servicios y, respectivamente, los datos pueden ser transmitidos a
una pantalla o a un terminal de servicio remoto. Un enlace de
radiofrecuencia bidireccional optativo entre el vehículo y el
emplazamiento del servicio es también factible mediante la
información almacenada en la caja de fusibles inteligentes.
Además de los beneficios descritos anteriormente,
la invención ofrece una mayor seguridad y fiabilidad del sistema,
así como una duración más larga de la electrónica del vehículo y los
componentes/actuadores funcionales gracias a las ventajas de
controlar más suavemente la alimentación de las cargas. Por otra
parte, se reducen los niveles de interferencia por acoplamiento
electromagnético.
La caja de fusibles que contiene los circuitos
electrónicos que cumplen con las funciones mencionadas anteriormente
puede ser diseñada para tener un tamaño y unas dimensiones similares
a las de una caja de fusibles convencional, de manera que la
adopción de la nueva caja de fusibles no obligue a rediseñar el
sistema de cableado del vehículo.
Claims (7)
1. Una caja de fusibles inteligente (1) para el
sistema de distribución de corriente múltiplex de un vehículo,
incluyendo la caja de fusibles salidas (3) para los
componentes/actuadores funcionales del vehículo y/o cables tipo bus
(11-13) del vehículo equipados con nodos
inteligentes (14), teniendo estos últimos salidas para alimentar a
los componentes/actuadores funcionales (15), e incluyendo además
medios que desempeñan funciones tipo fusible entre las salidas (3,
11-13) y el bus de la fuente de alimentación del
vehículo (2), caracterizada por el hecho de que dichos medios
de función tipo fusible son interruptores de estado sólido (4)
controlados y que dicha caja de fusibles (1) además incluye entradas
(5) para recibir mensajes que controlan el estado ON/OFF de los
interruptores de estado sólido (4), datos de configuración (8) que
incluyen los límites de una ventana de corriente normal para las
salidas (3, 11-13), y un microprocesador (6),
controlando este último los interruptores de estado sólido (4)
basándose en un programa almacenado en la memoria del
microprocesador (7) y en los límites de corriente predeterminados en
los datos de configuración (8), contribuyendo los datos de
configuración (8) en alterar los límites de corriente a través de
control externo.
2. La caja de fusibles según la reivindicación 1,
caracterizada por el hecho de que la función de limitación de
corriente de la misma es controlable mediante la comparación del
voltaje medido sobre dicho interruptor de estado sólido (4) y/o la
carga con un valor de voltaje respectivo de los datos de
configuración que están almacenados en la memoria (8) y que
corresponde con el límite de corriente deseado.
3. La caja de fusibles según la reivindicación 1
o 2, caracterizada por el hecho de que el control de conexión
de dichos interruptores de estado sólido (4) está complementado con
una función de limitación de corriente conocida como "conexión
blanda" que es capaz de inhibir un pico de sobrecorriente
transitorio o, alternativamente, permitir un pico de sobrecorriente
de corta duración a un nivel de corriente limitada sin desconectar
la fuente de la carga en el instante que el interruptor de estado
sólido (4) es controlado del estado OFF al estado ON.
4. La caja de fusibles según las reivindicaciones
1-3, caracterizada por el hecho de que los
datos de configuración (8) son re-programables a
través de un interfaz de servicio (10) para alterar los límites de
corriente predeterminados.
5. La caja de fusibles según las reivindicaciones
1-4, caracterizada por el hecho de que los
límites de corriente incluyen los límites de una ventana de
corriente normal con un límite inferior y un límite superior, de
manera que la violación del límite inferior dispara un mensaje de
fallo mientras que la violación del límite superior causa que el
flujo de corriente hacia la carga sea cortado temporalmente por un
intervalo de tiempo predeterminado en los datos de configuración, y
que en los datos de configuración está también almacenado un límite
de corriente de disparo que es considerablemente mayor que el límite
superior de la ventana de corriente normal y durante el cual el
flujo de corriente hacia la carga es cortado permanentemente.
6. La caja de fusibles según las reivindicaciones
1-5, caracterizada por el hecho de que dichos
interruptores de estado sólido (4) están controlados para alimentar
con corriente reducida unos componentes/actuadores funcionales y/o
cables tipo bus dados cuando el vehículo está aparcado.
7. La caja de fusibles según las reivindicaciones
1-6, caracterizada por el hecho de que la
medida de la corriente de carga total del sistema de distribución de
potencia múltiplex del vehículo se calcula a través de las caídas de
voltaje sobre los interruptores de estado sólido que son medidas
para controlar a los interruptores en su función tipo fusible.
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