ES2286610T3 - Procedimiento para medir la intesidad de corriente consumida por un radiador electrico de un aparato de ventilacion, de calefacion y/o de climatizacion de vehiculo. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para medir la intensidad de la corriente total It consumida por un radiador eléctrico (10) de un aparato de ventilación, de calefacción y/o de climatización para cabina de vehículo automóvil, estando dicho radiador constituido por unos elementos calefactores (12) conectados cada uno a un interruptor (13) y que comprende un anillo magnético (20) dispuesto alrededor de una toma de alimentación (15) común a los elementos calefactores (12), caracterizado por el hecho de que: - en la etapa a), uno o varios elementos calefactores (12) son alimentados con corriente encendiendo el interruptor (13), - en la etapa b), la alimentación eléctrica de todos los elementos calefactores (12) encendidos en la etapa a) es interrumpida apagando el interruptor (13), para descargar la energía almacenada por el anillo magnético (20), - en la etapa c), un elemento calefactor (12) es alimentado de nuevo con corriente encendiendo el interruptor (13), la intensidad Ii de la corriente inducida generada por el anillo magnético (20) cuando es atravesado por la corriente consumida por el elemento calefactor (12) es medida, filtrada y amplificada para ser tratada en un micro-controlador para medir la intensidad I12 de la corriente consumida por el elemento calefactor (12), - en la etapa d), las etapas a) a c) se reiteran sucesivamente con el anillo (20) y cada elemento calefactor (12) que no ha sido encendido después de haber sido apagado es, a continuación, sucesivamente alimentado de nuevo con corriente encendiendo el interruptor (13) correspondiente, - en la etapa e), la suma de las intensidades Ii de la corriente inducida por cada elemento calefactor (12) es calculada por un micro-controlador (30) para determinar la intensidad total It de la corriente consumida por el radiador eléctrico (10).
Description
Procedimiento para medir la intensidad de
corriente consumida por un radiador eléctrico de un aparato de
ventilación, de calefacción y/o de climatización de vehículo.
La invención se refiere a un procedimiento para
medir la intensidad de la corriente consumida por un radiador
eléctrico de un aparato de ventilación, de calefacción y/o de
climatización de vehículo.
Actualmente, ciertos elementos eléctricos de
calefacción para aparatos de ventilación, de calefacción y/o de
climatización de cabina de vehículo automóvil, como los radiadores
eléctricos, están provistos de medios de medida del consumo de la
corriente usada por cada uno de sus elementos calefactores, también
llamados fases. Estos medios son especialmente útiles para la
gestión de la energía del vehículo. Luego, la precisión de la
medida es importante para suministrar una información de retorno
representativa del funcionamiento del radiador.
Entre las técnicas usadas, se puede citar el
documento DE 100 61 458 o la utilización de un transistor que
incluye en sus funcionalidades la posibilidad de indicar
directamente la intensidad de la corriente que lo atraviesa, y por
lo tanto la corriente consumida por el radiador. El transistor está
dispuesto en el flujo de aire, ya sea cerca de los elementos
calefactores, o fuera del flujo de aire, por ejemplo próximo a un
circuito de mando del radiador. También es posible utilizar un
elemento de medida añadido directamente a la fuente de corriente.
En estos dos casos, se utiliza un micro-controlador
para sumar el consumo de cada elemento calefactor con el fin de
deducir el consumo total de corriente del radiador.
Sin embargo, estas técnicas presentan
limitaciones e inconvenientes. En primer lugar, la precisión de las
medidas es pobre, a no ser que se prevea una fase de calibrado en el
momento de la fabricación del producto, ya que este no proporciona,
en general, resultados suficientemente fiables a largo plazo.
Asimismo, en ciertos casos, el coste es prohibitivo, especialmente
debido a la utilización de un transistor que incluye en sus
funcionalidades la posibilidad de indicar directamente la
intensidad.
Para resolver estos problemas, la invención
propone integrar un captador en el elemento de calefacción
eléctrico de manera no intrusiva, sin colocar dicho captador en
serie con la corriente medida, y, por lo tanto, sin disipación de
potencia ni pérdida de corriente.
Más concretamente, la invención se refiere a un
procedimiento para medir la intensidad total de la corriente
consumida por al menos un elemento calefactor de un radiador
eléctrico de un aparato de ventilación, de calefacción y/o de
climatización para cabina de vehículo automóvil, caracterizado por
el hecho de que comprende las etapas siguientes:
- a)
- alimentar con corriente dicho al menos un elemento calefactor para hacerlo funcionar al máximo de su potencia encendiendo un interruptor,
- b)
- interrumpir la alimentación eléctrica de dicho al menos un elemento calefactor puesto en funcionamiento en la etapa a) apagando el interruptor,
- c)
- alimentar eléctricamente de nuevo dicho al menos un elemento calefactor y medir una magnitud física eléctrica de dicho elemento calefactor relacionada directamente o indirectamente con la intensidad total de la corriente consumida por este elemento calefactor.
Según un primer modo de realización de la
invención, en la etapa c), la medida de la magnitud eléctrica es
una medida de la intensidad de la corriente consumida por el
elemento calefactor realizada disponiendo un anillo magnético
alrededor de la toma de alimentación de dicho elemento calefactor, y
midiendo la intensidad de la corriente inducida generada por dicho
anillo cuando es atravesado por la corriente consumida por el
elemento calefactor.
Ventajosamente, como un flujo de aire llega al
elemento calefactor para atravesarlo y ser recalentado, el anillo
está dimensionado para poder medir una intensidad de la corriente
que circula por el elemento calefactor correspondiente a una
temperatura mínima del flujo de aire y a un caudal de aire
máximo.
Preferentemente:
en la etapa a), los elementos calefactores son
alimentados sucesivamente con corriente encendiendo el
interruptor,
en la etapa b), la alimentación eléctrica de
todos los elementos calefactores encendidos en la etapa a) es
interrumpida apagando el interruptor, para descargar la energía
almacenada por el anillo,
en la etapa c), cada elemento calefactor es
alimentado de nuevo con corriente encendiendo el interruptor, y la
intensidad de la corriente inducida generada por el anillo es
medida, filtrada y amplificada con el fin de ser tratada en un
micro-controlador,
en la etapa d), las etapas a) a c) se reiteran
sucesivamente con el mismo anillo dispuesto en una entrada común de
todos los elementos calefactores, y
en la etapa e), la suma de las intensidades de
la corriente inducida generada por el anillo para cada elemento
calefactor es calculada por el micro-controlador
para determinar la intensidad total de la corriente consumida por
el radiador eléctrico.
Según otro modo de realización de la
invención:
- en la etapa a), unos elementos calefactores
del radiador eléctrico son alimentados con ayuda de una fuente de
corriente dedicada individualmente a cada elemento calefactor y cuya
intensidad es conocida y cuya tensión es medida en continuo, para
determinar la resistencia eléctrica de cada elemento calefactor,
mediante la relación del tipo U=R x I,
- en la etapa b), la alimentación de al menos un
elemento calefactor es interrumpida,
- en la etapa c), dicho al menos un elemento
calefactor interrumpido en la etapa b) es alimentado de nuevo
mediante la fuente, y la intensidad de la corriente consumida por
cada elemento calefactor se calcula mediante la relación del tipo
U=R x I,
- en la etapa d), se reiteran sucesivamente las
etapas a) a c) para todos los elementos calefactores sucesivamente
alimentados, en la etapa c), y
- en la etapa e), se realiza la suma de las
intensidades calculadas con el fin de obtener la intensidad total de
la corriente consumida por el radiador eléctrico.
Ventajosamente, en la etapa d), el o los
elemento (s) encendidos(s) en la etapa c) queda(n)
encendido(s) durante el encendido de otro elemento.
Otras características, detalles y ventajas de la
invención se destacarán con la lectura de la descripción hecha con
referencia a los dibujos adjuntos ofrecidos a título de ejemplo que
representan respectivamente:
- la figura 1, una vista esquemática de un
radiador eléctrico de calefacción para aparato de ventilación, de
calefacción y/o de ventilación de cabina de vehículo automóvil según
la presente invención,
- la figura 2, una vista en corte del cable de
alimentación del radiador,
- la figura 3, una vista esquemática que
representa la intensidad de la corriente que circula por un anillo
magnético montado alrededor de una toma de alimentación del radiador
y que hace de captador de medida,
- la figura 4, una vista esquemática de un
segundo modo de realización de un radiador eléctrico según la
invención.
La figura 1 representa un esquema eléctrico de
un radiador eléctrico de calefacción 10 perteneciente en general a
un aparato de ventilación, de calefacción y/o de climatización (no
representado) para vehículo automóvil.
Este radiador 10 está constituido por una
pluralidad de elementos de calefacción 12, tres en este caso,
montados eléctricamente en paralelo. Típicamente, cada elemento
calefactor 12 funciona como una resistencia eléctrica con
coeficiente de temperatura positivo (CTP), es decir, como una
resistencia cuya resistencia eléctrica aumenta con la temperatura
de calefacción alcanzada. Cada elemento calefactor 12 está enlazado
eléctricamente con un interruptor 13 conectado a la masa y a una
fuente de corriente cuya intensidad es perfectamente conocida. Una
toma 15 de alimentación está prevista sobre el radiador 10 y
dispuesta eléctricamente de manera común a todos los elementos
calefactores 12, tal como se muestra en el esquema. La tensión de
esta segunda fuente de corriente es conocida, por ejemplo fijada a
12 Voltios. Un anillo magnético 20 está dispuesto alrededor de la
toma de alimentación 15, tal como se ilustra también más
detalladamente en la figura 2 que es una vista en sección de la
toma de alimentación 15 y del anillo 20. Un circuito de tratamiento
analógico 25 y un micro-controlador 30 están
montados en la salida del anillo magnético 20 para recuperar una
corriente inducida generada por dicho anillo 20, tal como se
explicará a continuación.
El procedimiento usado para determinar la
corriente total It consumida por el radiador eléctrico 10, es decir
la corriente consumida por todos sus elementos calefactores 12
alimentados a plena carga, es el siguiente:
En un primer tiempo, al menos un elemento
calefactor 12 es puesto en funcionamiento a plena potencia
encendiendo el interruptor 13 correspondiente. Tal como se indica en
la figura 3, la curva superior ilustra la aplicación de la primera
corriente al elemento calefactor.
Después, todos los elementos calefactores
encendidos en la etapa anterior son desconectados apagando el
interruptor 13 con el fin de descargar de energía el anillo 20, tal
como se ilustra mediante las líneas a trazos del esquema de la
parte baja de la figura 3.
Luego, un elemento calefactor 12 que acaba de
ser encendido y apagado es alimentado de nuevo con corriente
encendiendo el interruptor 13 correspondiente, siempre a plena
potencia.
Una corriente principal circula, por lo tanto, a
través de la toma de alimentación 15, y como el anillo 20 es
magnético, esta corriente principal genera una corriente inducida
Ii. La corriente inducida Ii es recuperada, filtrada y amplificada
por el circuito de tratamiento analógico 25. En especial, el
circuito de tratamiento 25 permite medir el pico de corriente Ii
medido, tal como se ilustra mediante el esquema de la parte baja de
la figura 3. El aumento de la corriente inducida medida, es decir el
pico indicado, es función de la corriente que circula por la toma
de alimentación 15. La medida es efectuada durante un corto
intervalo de tiempo para obtener una corriente inducida, y el valor
final de la medida refleja la corriente I12 consumida por dicho
elemento calefactor 12 porque el campo magnético que circula por el
anillo es función de la corriente principal. Si la amplitud del
campo magnético se eleva demasiado, el anillo 20 puede saturarse, lo
cual conduce a una medida no válida. Esta es la razón por la cual
durante la medida, se debe limitar la corriente, por ejemplo a 30
A. Sin embargo, esta limitación de corriente puede aumentarse
aumentando las dimensiones del anillo para evitar la saturación. En
la práctica, como es preferible reducir las dimensiones del anillo
por razones de espacio, se dimensiona el anillo 20 para poder medir
una intensidad I12 de la corriente que circula por el elemento
calefactor 12 correspondiente a una temperatura mínima del flujo de
aire y a un caudal de aire máximo que atraviesa dicho elemento
calefactor 12 considerado.
Cada elemento calefactor 12 que no ha sido
encendido después de haber sido apagado es, a continuación,
alimentado sucesivamente de nuevo con corriente que enciende el
interruptor 13 correspondiente, y cada corriente inducida Ii
generada por el anillo es medida, y tratada.
Al final, el micro-controlador
30 hace la suma, después del filtrado y de la amplificación por el
circuito de tratamiento analógico 25, de la intensidad Ii de todas
las corrientes inducidas generadas durante la alimentación de cada
elemento calefactor 12, con el fin de determinar la intensidad final
It de la corriente consumida por el radiador 10 cuando funciona a
plena carga.
La figura 4 ilustra un segundo modo de
realización de la invención que también permite medir la intensidad
total It de la corriente consumida por un radiador eléctrico de un
aparato de ventilación, de calefacción y/o de climatización de
vehículo automóvil.
El radiador eléctrico 10 comprende además tres
elementos calefactores 12 montados en paralelo. Cada elemento
calefactor 12 está conectado a una primera fuente de corriente C1 y
a un interruptor 13 apropiados. También están previstos un circuito
de tratamiento 25 y un micro-controlador 30.
El procedimiento usado para la medida de la
corriente It consumida por el radiador 10 es el siguiente:
La primera fuente de corriente C1, cuya
intensidad I1 es conocida y cuya tensión U1 se mide con precisión,
circula por uno de los elementos calefactores 12 del radiador 10
posicionando el interruptor 13 correspondiente en la posición
adecuada. Entonces, la resistencia eléctrica R12 del elemento
calefactor 12 es determinada con ayuda de la relación U1=R12 x
I1.
Puesto que el elemento calefactor 12 está
considerado como una resistencia de coeficiente de temperatura
positivo (CTP), su valor de resistencia eléctrica aumenta con la
temperatura. Como los elementos calefactores están casi siempre
apilados verticalmente unos sobre otros en el chorro de aire para
formar el radiador 10, ciertos elementos, incluso en el caso en que
son estrictamente idénticos en el sentido estructural, no calientan
exactamente de la misma manera entre la parte alta y la parte baja
del chorro de aire. Luego, la temperatura alcanzada en cada
elemento calefactor puede variar de décimas a grados, modificando
así el valor de la resistencia eléctrica R12. Así, es conveniente
medir con precisión la resistencia eléctrica de cada elemento
calefactor 12. Para ello, cada elemento calefactor es alimentado
sucesivamente por una fuente individual de corriente C1. Luego, con
el fin de obtener una medida final precisa, la etapa de medida de la
resistencia eléctrica R12 se hace para cada elemento calefactor
12.
Una vez se ha obtenido el valor de la
resistencia eléctrica R12 de cada elemento calefactor 12, se
apagan, preferentemente, todos los elementos calefactores 12, aunque
no sea obligatorio.
Después, cada elemento calefactor 12 es
sucesivamente alimentado otra vez con corriente encendiendo el
interruptor 13 correspondiente pero con una fuente de corriente cuya
tensión de alimentación U2 es conocida (variable del sistema medida
permanentemente). Por lo tanto, utilizando la relación U2=R12 x I12,
es posible calcular la intensidad I12 de la corriente que circula
por el elemento calefactor 12 y que corresponde a la corriente
consumida por dicho elemento calefactor, con ayuda de la fórmula
siguiente:
I_{12} =
(U2/U1) \times
I1
Esta operación es reiterada para cada elemento
calefactor 12 con el fin de conocer la intensidad de la corriente
consumida por cada uno de ellos.
Finalmente, la suma de las intensidades I12 es
determinada por el micro-controlador 30 para
conocer la intensidad total It de la corriente consumida por el
radiador 10.
\newpage
Es interesante destacar que existen diferentes
variantes de realización relativos a este modo de funcionamiento.
Efectivamente, es posible encender todos los elementos calefactores
en la primera etapa, apagar únicamente unos cuantos en la segunda
etapa, por ejemplo dos de cada tres, y volver a encender solamente
uno de los que se han apagado. Esto no influye en la medida final
debido al montaje en paralelo y debido a que la resistencia R12 de
cada elemento está perfectamente determinada.
Las ventajas de la solución de la presente
invención son las siguientes:
- Sistema de medida no intrusivo,
- medida muy fiable y precisa (menos de un 5% de
incertidumbre),
- medida de la corriente sin pérdida de
potencia,
- muy pocos componentes y ocupación reducida de
espacio.
Por supuesto, debe entenderse que estos ejemplos
se han ofrecido únicamente con fines ilustrativos del objeto de la
invención, del cual no constituyen, en ningún caso, una
limitación.
Claims (2)
1. Procedimiento para medir la intensidad de la
corriente total It consumida por un radiador eléctrico (10) de un
aparato de ventilación, de calefacción y/o de climatización para
cabina de vehículo automóvil, estando dicho radiador constituido
por unos elementos calefactores (12) conectados cada uno a un
interruptor (13) y que comprende un anillo magnético (20) dispuesto
alrededor de una toma de alimentación (15) común a los elementos
calefactores (12), caracterizado por el hecho de que:
- en la etapa a), uno o varios elementos
calefactores (12) son alimentados con corriente encendiendo el
interruptor (13),
- en la etapa b), la alimentación eléctrica de
todos los elementos calefactores (12) encendidos en la etapa a) es
interrumpida apagando el interruptor (13), para descargar la energía
almacenada por el anillo magnético (20),
- en la etapa c), un elemento calefactor (12) es
alimentado de nuevo con corriente encendiendo el interruptor (13),
la intensidad Ii de la corriente inducida generada por el anillo
magnético (20) cuando es atravesado por la corriente consumida por
el elemento calefactor (12) es medida, filtrada y amplificada para
ser tratada en un micro-controlador para medir la
intensidad I12 de la corriente consumida por el elemento calefactor
(12),
- en la etapa d), las etapas a) a c) se reiteran
sucesivamente con el anillo (20) y cada elemento calefactor (12)
que no ha sido encendido después de haber sido apagado es, a
continuación, sucesivamente alimentado de nuevo con corriente
encendiendo el interruptor (13) correspondiente,
- en la etapa e), la suma de las intensidades Ii
de la corriente inducida por cada elemento calefactor (12) es
calculada por un micro-controlador (30) para
determinar la intensidad total It de la corriente consumida por el
radiador eléctrico (10).
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que un flujo de aire que llega
al elemento calefactor (12) para atravesarlo para ser recalentado,
y por el hecho de que el anillo magnético (20) está dimensionado
para poder medir una intensidad de la corriente que circula en el
elemento calefactor (12) correspondiente a una temperatura mínima
del flujo de aire y a un caudal de aire máximo.
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