Dispositivo de protección contra polarización inversa para redes de a bordo de automóvil.

Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) para automóviles con un dispositivo detector (10),

un primer elemento de conexión (22) conectado eléctricamente con un punto auxiliar de suministro (94), un segundo elemento de conexión (24) situado eléctricamente en el potencial de la carrocería de vehículo, en el que, en el caso de una polarización inversa, el primer elemento de conexión (22) está conectado eléctricamente con el segundo elemento de conexión (24) a través del dispositivo detector (10), y en el que está dispuesta una capa de aislamiento (26) entre el primer elemento de conexión (22) y el segundo elemento de conexión (24), caracterizado por que los elementos de conexión (22, 24) tienen en cada caso al menos un alojamiento (36, 38), y por que el dispositivo detector (10) está dispuesto al menos con arrastre de forma en al menos un alojamiento (36, 38).

Dispositivo de protección contra polarización inversa para redes de a bordo de automóvil Sector de la técnica

La solicitud se refiere en general a un dispositivo de protección contra polarización inversa para automóviles con un dispositivo detector, un primer elemento de conexión conectado eléctricamente con un punto auxiliar de suministro, un segundo elemento de conexión situado eléctricamente en el potencial de la carrocería de vehículo, en el que, en el caso de una polarización Inversa, el primer elemento de conexión está conectado eléctricamente con el segundo elemento de conexión a través del dispositivo detector. La solicitud se refiere además a un punto auxiliar de suministro con un dispositivo de protección contra polarización Inversa de este tipo así como a un procedimiento para proteger una red de a bordo contra una polarización Inversa.

Estado de la técnica

En la actualidad, las redes de a bordo de automóvil se vuelven cada vez más amplias y comprenden una pluralidad de consumidores diferentes. Los consumidores se alimentan en general con energía por una batería de vehículo. Muchos de estos consumidores son sensibles frente a una polarización inversa. Ejemplos de ello son interruptores semiconductores o también condensadores electrolíticos, que con una polarización incorrecta de una batería de suministro conectada se pueden dañar o romper. En particular con condensadores electrolíticos debido a una tensión con una polarización Incorrecta se pueden producir daños considerables, ya que los condensadores electrolíticos pueden explotar y, como consecuencia de la explosión, se pueden dañar otros elementos constructivos en proximidad de los mismos. Del mismo modo, cualquier tipo de circuitos de transistor se puede romper fácilmente por una polarización inversa.

Además, como consecuencia de sobretensiones se pueden producir daños de consumidores de una red de a bordo. Para algunos consumidores existen determinados límites de tensión máximos admisibles. Con valores de tensión superiores se pueden romper los consumidores.

En particular se puede producir una polarización inversa en caso de un arranque externo. Cuando a un punto auxiliar de arranque externo se conecta el polo incorrecto de la batería externa o una batería externa con una tensión demasiado elevada, por ejemplo en caso de un arranque externo de un automóvil mediante un camión, se pueden producir daños considerables de la red de a bordo. Las consecuencias son un fallo del vehículo y elevados costes de reparación.

Para una protección contra polarización Inversa se pueden utilizar circuitos de protección contra polarización inversa centrales. Estos circuitos de protección contra polarización inversa son conocidos por el estado de la técnica. El documento DE 101 11 25 A1 da a conocer, por ejemplo, un circuito de protección contra polarización inversa que tiene un elemento de separación pirotécnico. En el caso de una polarización inversa el elemento de separación pirotécnico se enciende y la red de a bordo se separa de la batería. Sin embargo, en este circuito de protección contra polarización Inversa es desventajoso que se rompan diferentes componentes constructivos, tales como, por ejemplo, el elemento de separación o el dispositivo detector.

Por el documento WO 2005/011079 es conocida una disposición para la protección de un dispositivo eléctrico. El dispositivo descrito en el mismo está conectado a un polo de una batería y tiene un circuito de evaluación que abre un Interruptor una vez que detecte una corriente de defecto. Mediante el dispositivo descrito en el mismo se dispone un Interruptor directamente en un borne de polo entre un tramo de conexión conectado con el borne de polo y un tramo de contacto auxiliar de arranque que se puede contactar con un cable auxiliar de arranque para proporcionar una arranque auxiliar y para recibir un arranque auxiliar. El interruptor puede desconectar la conexión eléctrica entre el tramo de contacto auxiliar de arranque y el tramo de conexión una vez que un circuito de evaluación detecte una corriente de defecto.

La disposición descrita tiene un diodo que en el caso de una polarización inversa conduce y, por lo demás, bloquea. Sin embargo, en este dispositivo es problemático que la pérdida de calor que se produce en el diodo en el caso de una polarización inversa no se pueda evacuar de manera suficiente de modo que se puede producir una rotura del diodo.

Por el documento abierto a inspección pública DE 100 19 588 A1 es conocido un dispositivo de arranque externo con el que se evacúa la corriente que se produce debido a la polarización inversa con ayuda de los diodos existentes en el generador. Por tanto se evita una rotura de elementos constructivos de la red de a bordo y del dispositivo de protección contra polarización inversa.

Sin embargo, en general, los diodos del generador no están diseñados para corriente elevadas, en particular no están diseñados para una corriente permanente elevada. Una corriente de este tipo genera un calor térmico considerable en los diodos. Este calor térmico no se puede evacuar con la suficiente rapidez con una corriente

permanente en el circuito de diodos del generador. Esto puede conducir a que se rompan los diodos, se interrumpa el trayecto de corriente y ya no esté protegida la red de a bordo. Además, es deseable poder utilizar diodos con un dimensionamiento más pequeño en el generador.

Además, en los vehículos híbridos se utilizan al menos dos baterías diferentes, suministrando una batería de alto voltaje tensiones elevadas (por ejemplo, por encima de desde 100 V hasta 1 kV) para el accionamiento electrónico, mientras que una batería de bajo voltaje suministra a la red de a bordo una tensión menor (por ejemplo, de 12 V, 24 V, 48 V). En general, el generador está dispuesto entre el motor de combustión interna y la batería de alto voltaje y puede cargar ésta. La batería de red de a bordo está conectada a través de un inversor y un convertidor de tensión continua con el generador. Sin embargo, el punto auxiliar de arranque externo está conectado directamente con la batería de red de a bordo. Como consecuencia de ello, en los vehículos híbridos el circuito rectificador del generador ya no está disponible para una protección contra polarización inversa.

Objeto de la invención

Por tanto, la solicitud se basa en el objetivo técnico de proporcionar un dispositivo de protección contra polarización inversa para la protección de consumidores que garantice una protección elevada de los consumidores en el caso de una polarización inversa y que, al mismo tiempo, evite una fabricación complicada y cara y que haga innecesaria una reparación.

Éste y otros objetivos se consiguen de acuerdo con la solicitud mediante un dispositivo de protección contra polarización inversa para automóviles de acuerdo con la reivindicación 1 y un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 22. Este dispositivo de protección contra polarización inversa comprende un dispositivo detector, un primer elemento de conexión conectado eléctricamente con un punto auxiliar de suministro, y un segundo elemento de conexión situado eléctricamente en el potencial de la carrocería de vehículo. En el caso de una polarización inversa, el primer elemento de conexión está conectado eléctricamente con el segundo elemento de conexión a través del dispositivo detector. Además está dispuesta una capa de aislamiento entre los elementos de conexión primero y segundo. Además, los elementos de conexión tienen en cada caso al menos un alojamiento. A este respecto, el dispositivo detector está dispuesto al menos con arrastre de forma en al menos un alojamiento.

En general, el polo negativo de una batería de vehículo está conectado con la carrocería de vehículo. La red de a bordo está dispuesta entre el potencial positivo de la batería y el potencial de la carrocería de vehículo. Además, un generador puede estar conectado a la batería, por lo que se posibilita una carga de la batería durante la marcha. Sin embargo, en un vehículo híbrido, un generador no está conectado directamente con la batería de red de a bordo. Además, en el compartimento de motor se encuentra en general un punto auxiliar de suministro fácilmente accesible conectado con el polo positivo de la batería para un arranque externo o una carga externa.

El dispositivo de protección contra polarización inversa puede estar dispuesto entre el punto auxiliar de suministro, por ejemplo, un punto auxiliar de arranque externo, y la carrocería de vehículo. Por ejemplo, el dispositivo de protección contra polarización inversa puede estar conectado directamente a la carrocería... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) para automóviles con un dispositivo detector (10), un primer elemento de conexión (22) conectado eléctricamente con un punto auxiliar de suministro (94), un segundo elemento de conexión (24) situado eléctricamente en el potencial de la carrocería de vehículo, en el que, en el caso de una polarización inversa, el primer elemento de conexión (22) está conectado eléctricamente con el segundo elemento de conexión (24) a través del dispositivo detector (10), y en el que está dispuesta una capa de aislamiento (26) entre el primer elemento de conexión (22) y el segundo elemento de conexión (24), caracterizado por que los elementos de conexión (22, 24) tienen en cada caso al menos un alojamiento (36, 38), y por que el dispositivo detector (10) está dispuesto al menos con arrastre de forma en al menos un alojamiento (36, 38).

2. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que al menos un elemento de conexión (22, 24) está fabricado a partir de una sustancia que tiene una alta conductividad térmica.

3. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo detector (10) está formado de modo que lleva una corriente de al menos 650 A sin rotura al menos durante 2 segundos.

4. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo detector (10) tiene al menos un diodo (10).

5. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque al menos dos de los diodos (10) están conectados en paralelo entre sí.

6. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el diodo (10) es un diodo Zener de potencia (10).

7. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo detector (10) tiene un elemento de zócalo (12), un elemento central (14) dispuesto sobre el elemento de zócalo (12) y un elemento de cabeza dispuesto sobre el elemento central (14).

8. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de zócalo (12) tiene un alojamiento (8).

9. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que un elemento semiconductor (18) está colocado directamente en el alojamiento (8) del elemento de zócalo (12).

10. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de cabeza (16) está conectado directamente con el elemento semiconductor

(18).

11. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de cabeza (16) está aislado eléctricamente con respecto al elemento de zócalo (12) a través del elemento central (14).

12. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el primer elemento de conexión (22) tiene al menos una abertura (36) para el alojamiento del dispositivo detector (10).

13. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de zócalo (12) del dispositivo detector (10) tiene una forma correspondiente a la abertura (36) de modo que el elemento de zócalo (12) está dispuesto con arrastre de forma y/o con arrastre de fuerza en la abertura (36).

14. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el segundo elemento de conexión (24) tiene al menos un alojamiento correspondiente a la forma del elemento central (14) del dispositivo detector (10).

15. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el alojamiento del segundo elemento de conexión (24) tiene al menos una abertura (40) correspondiente a la forma del elemento de cabeza (16) del dispositivo detector (10).

16. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que la capa de aislamiento (26) tiene al menos una abertura (42) correspondiente a la forma del

elemento central (14) del dispositivo detector (10).

17. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento de cabeza (12) del dispositivo detector (10) está soldado o soldado de manera fuerte con el segundo elemento de conexión (24).

18. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que los elementos de conexión (22, 24) tienen piezas de conexión (30, 32).

19. Dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que una carcasa rodea de forma estanca al agua el dispositivo de protección contra polarización inversa (50).

20. Punto auxiliar de suministro (100) que comprende un dispositivo de protección contra polarización inversa (50) de acuerdo con la reivindicación 1.

21. Punto auxiliar de suministro (100) de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado por que el punto auxiliar de suministro (100) tiene un borne de conexión positivo (104), un borne de conexión negativo (106) y una conexión de almacenamiento de energía (102).

22. Procedimiento para proteger una red de a bordo de automóvil (82) contra una polarización inversa, en particular con un dispositivo de protección contra polarización Inversa (50) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 18, en el que un primer elemento de conexión eléctrica (22) se conecta con un punto auxiliar de suministro (94, 100),

en el que un segundo elemento de conexión (24) se conecta eléctricamente con el potencial de la carrocería de vehículo,

en el que, en el caso de una polarización inversa, una corriente fluye desde el primer elemento de conexión (22) a través de un dispositivo detector (10) hasta el segundo elemento de conexión (24),

en el que una capa de aislamiento (26) se dispone entre los elementos de conexión (22, 24) y el dispositivo detector (10) se dispone al menos con arrastre de forma en al menos un alojamiento (36, 38) de los elementos de conexión (22, 24).