Cable de batería inteligente, que comprende un bloque electrónico de control (5) que comprende:

un bloque de gestión y control (12) comprendiendo un microcontrolador con un interfaz de comunicación para controlar una memoria externa y conversores A/D para convertir los parámetros monitorizados; un bloque de monitorización de estado de carga (13) comprendiendo sensores para monitorizar en el lado positivo de la batería; un bloque de interfaz de usuario (16) comprendiendo un pulsador para rearmar el sistema e indicadores de estado para indicar la desconexión; un bloque de desconexión de batería (17) comprendiendo un interruptor para desconectar el paso de corriente; un bloque de almacenamiento permanente (18) comprendiendo una memoria no volátil para almacenar datos y realizar análisis posteriores. Adicionalmente puede comprender un bloque de sensores de accidente (14), un bloque de comunicación (15) y un bloque de rearme automático (19) comprendiendo un sensor electromecánico (20) para rearmar el sistema.

CABLE DE BATERÍA INTELIGENTE

CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención pertenece al campo de la automoción, concretamente al de las baterías integradas en los vehículos a motor.

ESTADO DE LA TÉCNICA

El número de componentes electrónicos que se integran en los vehículos actuales ha crecido a un ritmo vertiginoso en los últimos años. De esta forma, el consumo a satisfacer por las baterías actuales se ha visto aumentado considerablemente, siendo el control del estado de carga (SoC) y salud (SoH) de la batería unos de los principales problemas a tratar por los fabricantes de vehículos a motor.

Los vehículos actuales incluyen sensores de estado de carga conectados en serie con el cable de batería. Estos dispositivos presentan el problema de añadir complejidad en la etapa de ensamblado de fabricación del vehículo.

Otra preocupación son los incendios que se producen en los vehículos tras un accidente. Los defectos eléctricos resultan, en la mayoría de los casos, una de las principales causas de ignición. Actualmente, se han conseguido paliar con diferentes sistemas de seguridad como el cierre de la válvula de inyección de gasolina en el motor. Además, existen dispositivos mecánicos encargados de desconectar la batería al detectar un accidente mediante sistemas inerciales obsoletos o mediante la señal de airbag.

En este contexto, la patente ES2184589 incorpora la detección de impacto con acelerómetros e ilustra un sistema de desconexión rearmable en caso de accidente para evitar incendio. Sin embargo esta patente, a pesar de cubrir la desconexión, en caso de detectar un cortocircuito en el sistema de distribución eléctrico, no contempla sistemas de seguridad en ningún caso. De hecho, en caso de detectar un accidente y realizar la desconexión de la alimentación, suspende dicha alimentación en el sistema de frenado, en el airbag o en la dirección asistida, lo que puede suponer un riesgo importante.

La patente WO03057536, presenta un dispositivo similar al de la patente anterior. En este caso, el dispositivo no es rearmable por el usuario y para solventar los problemas de incompatibilidad con los sistemas de seguridad, incorpora una batería auxiliar, lo que implica una red de alimentación paralela, en principio inviable por causas de coste, peso y complejidad para los fabricantes de vehículos actuales.

Las patentes antes mencionadas, ES2184589 y WO03057536, se centran en evitar incendios en caso de accidente pero en ningún caso monitorizan el estado de carga de la batería ni realizan ningún tipo de gestión del sistema de distribución de alimentación eléctrica.

Según lo expuesto, se ha empezado a incluir en los vehículos sistemas pirotécnicos de desconexión. Sin embargo, estos dispositivos carecen de lógica propia de control y solamente pueden ser disparados por una señal externa, típicamente la señal de airbag, no siendo rearmables y siempre dependiendo de un calculador que decide si deben activarse o no.

Por otro lado, con la finalidad de gestionar el estado de carga de las baterías, en el mercado existe también algún producto alternativo para instalarlo en el vehículo y desconectar la batería en caso de baja carga. De esta forma se consigue evitar la descarga total de batería del vehículo en cuestión.

Por la patente US2006/0132141 se conoce la existencia de un dispositivo de monitorización conectado al cable principal de la batería, que presenta también un conector apto para ser conectado al resto del sistema electrónico de datos del vehículo. El elemento de monitorización puede incluir, en un modo de realización, un sensor de tipo sonda Hall para la medida de la corriente que circula por el cable. Sin embargo, a pesar de integrar funcionalidades de monitorización en el mismo cable de batería, este cable sólo realiza monitorización de la corriente que circula por el mismo y no incluye ningún tipo de protección.

Por la patente US2008/0309469 se conoce la existencia de un dispositivo de monitorización de la batería, en este caso no situado en el cable principal de la batería, sino a una determinada distancia del cable de puesta a masa. El dispositivo de monitorización puede incluir un número bastante amplio de funciones, concretamente corriente, tensión y temperatura pero no presenta ningún tipo de función protección.

Por la patente WO0144825 se conoce la existencia de un dispositivo de monitorización en la borna de la batería o en el conector del cable, por tanto no en el cable propiamente dicho. En este caso se trata de un instrumento de medida y un elemento electrónico para medir únicamente la corriente que se demanda de la batería.

Según lo descrito, se distinguen distintos tipos de productos existentes o 5 patentados conectados al cable principal de batería de los vehículos a motor para cubrir las soluciones que éste presenta. En primer lugar, se requiere la desconexión de la alimentación en caso de accidente o cortocircuito para evitar incendios. En segundo lugar, se requiere la desconexión de la alimentación en caso de 10 carga crítica de la batería. En tercer lugar, se requiere la monitorización continua del estado de carga para la gestión energética mediante un controlador externo.

Es por tanto deseable un sistema que integre todos estos requerimientos y 15 solucione así los problemas propuestos.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un cable de batería inteligente dirigido al 20 sector de la automoción cuya finalidad es dotar al cable principal de batería de funciones electrónicas de seguridad y monitorización del estado de carga. La invención incorpora una serie de necesidades existentes en este sector relativas a la seguridad del vehículo. En caso de accidente es muy importante garantizar que se corta la corriente en todo el sistema eléctrico del vehículo, para asegurar que no pueda producirse un arco eléctrico que, en contacto con fugas de gasolina provoque un incendio. De forma aislada, puede ocurrir que un fallo en la fabricación del vehículo puede provocar que incluso durante el estacionamiento pueda llegar a producirse un cortocircuito que derive en un incendio. Éstos, y en general todos los casos de incendios son inaceptables en los automóviles actuales. En este aspecto, la tarea de investigación que realizan los fabricantes de los vehículos, de forma individual y tras ocurrir un accidente, podría simplificarse si existiera un registro resistente a impactos y a incendios, que proporcionase datos de consumos eléctricos y consumidores activos, así como información multiplexada, entendiendo como tal el estado del vehículo, los errores en algún dispositivo electrónico, la detección de accidente por parte de los sensores airbag, la velocidad en caso de accidente o cualquier otra información considerada de utilidad por el fabricante del vehículo para la investigación de posibles incendios. Este aspecto se contempla y se solventa mediante la invención presentada. Como medida de seguridad, la invención incorpora una línea adicional sobre la que no se realiza ningún tipo de desconexión para poder suministrar alimentación constante a los sistemas que afectan a la seguridad del vehículo como por ejemplo la dirección asistida, el airbag, la señal de emergencia o la apertura de puertas.

Igualmente, la invención integra una serie de funciones relativas a la gestión del sistema de alimentación.

El aumento de los componentes electrónicos en los vehículos a motor ha creado la necesidad de incluir, en la arquitectura eléctrico-electrónica del vehículo, dispositivos específicos para determinar el estado de carga de la batería. Por tanto, es necesario medir sus principales parámetros físicos, en concreto, el consumo, el voltaje y la temperatura, y procesarlo convenientemente para estimar su estado de carga.

Cuando el vehículo está apagado, estacionado o con el contacto accionado pero no encendido, es posible que algún consumidor como las luces de posición, sistemas de información y entretenimiento, luces interiores, sistemas de climatización, etc. puedan llegar a descargar la batería. Ambos casos se contemplan y solventan a través de la invención.

El Cable de Batería Inteligente (de ahora en adelante, CBI) , tiene como función dar respuesta a las necesidades anteriormente citadas, integrando la mayor parte de la funcionalidad electrónica dentro del propio cable. De esta forma, el cable de batería, aparte de cumplir su función como...

1. Cable de batería inteligente, que comprende: -un conector a borne positivo (1) de la batería;

-un conector a borne negativo de la batería o a cualquier punto de masa eléctrica en el vehículo; -un conector a la red de distribución (23) eléctrica del vehículo; caracterizado porque: -el conector a borne positivo (1) está unido con un bloque electrónico de control (5) mediante un primer cable principal de batería (3) ; -el conector a borne negativo está unido al bloque electrónico de control (5) mediante un latiguillo de conexión (4) ; -comprende un primer conector a la red de distribución (8) eléctrica de los sistemas de seguridad del vehículo unido al bloque electrónico de control (5)

mediante un tercer cable principal de batería (22) encargado de suministrar alimentación constante a dichos sistemas de seguridad del vehículo; -comprende un segundo conector a la red de distribución (23) eléctrica del resto de sistemas del vehículo unido al bloque electrónico de control (5) mediante un segundo cable principal de batería (6) ;

-el bloque electrónico de control (5) situado entre el primer cable principal de batería (3) y entre el segundo (6) y el tercer (22) cable principal de batería, comprende:

- un bloque de gestión y control (12) que a su vez comprende un microcontrolador que gobierna el funcionamiento del cable de batería

inteligente comprendiendo: -una pluralidad de entradas y salidas digitales; -al menos un interfaz de comunicación encargado de controlar una memoria externa; -una pluralidad de conversores A/D encargados de convertir los parámetros monitorizados a formato digital para su procesamiento por parte del microcontrolador; -un bloque de monitorización de estado de carga (13) que a su vez comprende:

- una pluralidad de sensores encargados de monitorizar 35 parámetros en el lado positivo de la batería posteriormente enviados al bloque de gestión y control (12) para su procesamiento y obtención del estado de carga y el estado de salud de la batería;

- un bloque de interfaz de usuario (16) que a su vez comprende:

-al menos un pulsador (10) encargado de permitir al usuario rearmar el sistema en caso de desconexión de la batería; -al menos un indicador de estado (11) encargado de indicar la desconexión de la batería tras la activación del bloque de desconexión de batería (17) ;

- un bloque de desconexión de batería (17) que a su vez comprende: -al menos un interruptor configurado para soportar la corriente de la red eléctrica del vehículo y encargado de desconectar el paso de corriente eléctrica que pasa por el segundo cable principal de batería (6) ;

- un bloque de almacenamiento permanente (18) que a su vez comprende: -al menos una memoria no volátil configurada para almacenar datos para realizar un análisis posterior.

2. Cable de batería inteligente, según la reivindicación anterior, caracterizado porque el bloque electrónico de control (5) comprende un bloque de rearme automático (19) que a su vez comprende al menos un sensor mecánico (20) situado en un conmutador del vehículo configurado para rearmar el cable de batería en caso de desconexión y unido al bloque electrónico de control (5) mediante un segundo cable de comunicación (9) .

3. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el bloque electrónico de control (5) comprende un bloque de comunicación (15) el cual a su vez comprende:

-una primera interfaz configurada para permitir la comunicación del microcontrolador con las unidades electrónicas de control del vehiculo mediante un primer cable de comunicación (7) , donde dicha interfaz está seleccionada entre:

- Local Interconnect Network (LIN) .

35. Controller Area Network (CAN) ;

- y combinación de las anteriores; -una segunda interfaz configurada para permitir la comunicación del microcontrolador con los bloques comprendidos por el cable de batería, donde dicha interfaz está seleccionada entre:

-Serial Peripheral Interface (SPI) ; -Local Interconnect Network (LIN) .

4. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un segundo cable de comunicación (9)

entre el bloque electrónico de control (5) y los bloques comprendidos por el cable de batería ubicados de forma exterior a dicho bloque electrónico de control (5) .

5. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el bloque electrónico de control (5) comprende un bloque de sensores de accidente (14) que a su vez comprende una pluralidad de acelerómetros configurados para detectar impactos y comunicarlos al bloque de gestión y control (12) .

6. Cable de batería inteligente, según la reivindicación 5, caracterizado porque el bloque de sensores de accidente (14) comprende al menos un acelerómetro de dos ejes para la detección de impacto frontal y lateral y al menos un acelerómetro de un eje para la detección de volcado.

7. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el sensor encargado de monitorizar el consumo de la batería es una resistencia de tipo shunt.

8. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el indicador de estado (11) consiste en al menos un 30 LED configurado para informar de los distintos orígenes de desconexión de la batería.

9. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el interruptor del bloque de desconexión de batería (17) consiste en un relé con comportamiento biestable encargado de desconectar el 35 paso de corriente eléctrica tras recibir una orden del bloque de gestión y control (12) .

10. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la memoria no volátil del bloque de almacenamiento permanente (18) es de tipo flash.

11. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la memoria no volátil del bloque de almacenamiento permanente (18) está aislada ignifuga y térmicamente configurada para permitir la recuperación de los parámetros monitorizados en caso de incendio.

12. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la memoria no volátil del bloque de almacenamiento permanente (18) está ubicada dentro del bloque electrónico de control (5) y conectada con el microcontrolador a través de un bus de comunicaciones Serial Peripheral Interface (SPI) .

13. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la memoria no volátil del bloque de almacenamiento permanente (18) está ubicada fuera del bloque electrónico de control (5) y conectada con el microcontrolador a través de un bus de comunicaciones Local Interconnect Network (LIN) .

14. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el microcontrolador incorpora a los parámetros monitorizados almacenados en la memoria no volátil una cabecera con una referencia temporal relativa.

15. Cable de batería inteligente, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque comprende un bloque de disparo externo (21)

configurado para emitir un comando para activar a un sistema de extinción en caso de incendio.