Un método para el control de las fuentes de potencia eléctrica en un sistema con al menos dos fuentes de potencia eléctrica que se conectan en paralelo,

teniendo cada fuente de potencia eléctrica asociada con ella un regulador (10), para producir cada regulador una señal de regulación para su fuente de potencia eléctrica asociada, el método caracterizado por:

la determinación de qué regulador (10) es un regulador maestro después de la conexión del sistema;

la detección de una salida de al menos una de las fuentes de potencia;

la generación, por el regulador maestro, de una señal de control (32) para controlar su fuente asociada de potencia eléctrica;

el envío de una señal a un regulador seguidor;

la generación, por parte del regulador seguidor, de una señal de regulación para una fuente de potencia eléctrica asociada con el regulador seguidor en base a la señal,

en el que la determinación de qué regulador (10) es el regulador maestro se basa en una comunicación enviada desde un regulador a otro regulador

Control del interregulador de múltiples fuentes de alimentación eléctricas

5 Antecedentes

La alimentación eléctrica para vehículos, incluyendo automóviles, camiones y autobuses, se suministra típicamente mediante sistemas de alternador-batería. El alternador se acciona normalmente por medios mecánicos para generar una potencia eléctrica. La potencia de salida del alternador está controlada por un regulador de tensión, que detecta la tensión de salida del alternador y ajusta el campo magnético del alternador o el control de la rectificación para mantener un valor deseado en la tensión de salida del alternador.

La alimentación eléctrica para los vehículos se puede usar en tareas duras, aplicaciones de intensidad elevada, tales como el funcionamiento del aire acondicionado del vehículo. En tales aplicaciones, un único alternador puede no producir suficiente potencia eléctrica. Para generar la potencia adicional, se pueden conectar dos o más alternadores en paralelo cuando la carga eléctrica total del sistema excede la capacidad de generación de potencia de un único alternador.

Si se requieren dos o más alternadores en un sistema, cada alternador tiene típicamente su propio regulador de tensión. El control de la tensión se realiza por lo tanto independientemente para cada alternador. En este caso, aunque los múltiples alternadores sean idénticos en todos los aspectos, se mantienen presentes en el sistema tensiones diferentes debido a una variedad de factores. Un factor son las diferentes tensiones presentes en el sistema debido al cableado y a las caídas de tensión de la conexión que cambian con la carga eléctrica. Por ejemplo, la localización del alternador dentro del sistema requiere un cableado de interconexión y unos conectores que pueden afectar a la tensión en la salida del alternador. Otro factor son las diferencias en el rendimiento de los alternadores. Por ejemplo, el rendimiento del alternador puede estar afectado por su temperatura de funcionamiento. Las variaciones de temperatura en el sistema pueden dar como resultado que los alternadores funcionen a diferentes temperaturas, dando como resultado de ese modo diferentes rendimientos del alternador. Estas variaciones de temperatura pueden ser debidas a la dinámica del flujo de aire de refrigeración interno o externo o a la proximidad o vecindad de fuentes de calentamiento o refrigeración.

Como resultado, cuando tienen lugar cambios en la carga, la parte de la carga eléctrica total suministrada por cada alternador no es predecible o constante. Por el contrario, la inestabilidad del sistema se manifiesta mediante las tensiones de salida inestables y distribución desequilibrada de la carga eléctrica cuando tienen lugar cambios en la carga. Esta inestabilidad es una condición denominada "fluctuación" y se produce porque no es constante la parte de la carga total suministrada por cada alternador individual. Otro efecto no deseable de inestabilidad es que un alternador en el sistema asuma la mayor parte, o potencialmente toda, la carga total del sistema. En tales casos, el alternador sobrecargado puede sufrir fallos prematuros.

Se han intentado soluciones al problema de múltiples alternadores. Uno de tales intentos se describe en la Patente de Estados Unidos Nº 5.723.972 (Bartol et ál.) en el que se conectan dos o más alternadores en paralelo a través de una batería y una carga. Un número correspondiente de reguladores de tensión electrónicos controlan individualmente los alternadores, con un regulador que se configura especialmente como el maestro y los otros reguladores se configuran como seguidores para recibir una señal desde el regulador maestro. El regulador maestro 45 sólo detecta la tensión a través de la batería y genera una señal de control maestra para su uso tanto por el regulador maestro como por todos los reguladores seguidores para generar la potencia hacia las cargas eléctricas y mantener la tensión regulada.

El documento EP1109310 describe un alternador con dos devanados de salida independientes configurado para generar la potencia necesaria para cada salida. Cada tensión de salida se detecta por el regulador que controla los rectificadores de conmutación.

El documento US2003090255 describe un método de control por bus serie para la transmisión de señales entre un controlador maestro y un controlador esclavo asociado con un regulador de potencia.

55 Lo que se necesita es un mejor control del interregulador de múltiples alternadores.

Sumario De acuerdo con un primer aspecto se proporciona un método de acuerdo con la reivindicación 1.

De acuerdo con un segundo aspecto se proporciona un sistema de acuerdo con la reivindicación 26.

El sistema puede incluir múltiples combinaciones de reguladores de tensión -fuentes de potencia eléctrica en las 65 que las fuentes de la potencia eléctrica están conectadas eléctricamente en paralelo. Las fuentes de potencia eléctrica pueden incluir alternadores o células de combustible. Uno de los reguladores puede ser el regulador maestro y el o los reguladores restantes puede (n) ser el o los reguladores seguidores. El regulador maestro puede proporcionar señales para su fuente respectiva de potencia eléctrica y producir señales para el o los reguladores seguidores en base a la salida detectada de al menos una fuente de potencia eléctrica y en las características funcionales de al menos una fuente de potencia eléctrica. Un ejemplo incluye que el regulador maestro produce señales para los reguladores seguidores en base a la detección de la salida y las características funcionales de su alternador respectivo. Las características funcionales de las fuentes de potencia eléctrica pueden incluir: (1) las características funcionales de diseño, tal como la capacidad de salida; y (2) características funcionales variables, tales como la temperatura ambiente, temperatura de funcionamiento, velocidad y vida operativa acumulada.

En otro aspecto de la invención, se describe un regulador con la funcionalidad de regulador maestro y la funcionalidad de regulador seguidor combinadas en un único dispositivo regulador universal. En esta forma, se simplifica el diseño y mantenimiento del sistema. En lugar de tener dos reguladores separados, uno para un regulador maestro y otro para un regulador seguidor, se puede usar un único regulador universal. La determinación de si un regulador universal funciona como un regulador maestro o seguidor puede tener lugar antes del 15 funcionamiento (tal como mediante el cableado del regulador a través de un interruptor o mediante la programación para funcionar como un regulador maestro o seguidor) o durante el funcionamiento (tal como mediante un proceso de arbitraje entre reguladores para determinar los reguladores maestro y seguidor) . Una vez que se ha determinado un regulador maestro, tal como mediante arbitraje, este regulador determinado puede permanecer como regulador maestro durante toda la duración del período de funcionamiento actual. Alternativamente, si este regulador determinado no es el regulador maestro durante toda la duración del periodo de funcionamiento actual, otros reguladores del sistema pueden ser el regulador maestro durante al menos una parte del periodo de funcionamiento actual. Los reguladores pueden también alternar entre el estado de maestro y seguidor en base a un ciclo de trabajo predeterminado o condición por defecto. Con este esquema, el punto primario de referencia de tensión para el sistema puede cambiar a puntos diferentes de medición de tensión en el sistema (tal como cada punto posible de medición de tensión en el sistema) , asegurando de ese modo que la tensión del sistema es, en promedio y a través de un periodo de funcionamiento extendido, regulada en todos los puntos posibles en el sistema.

En otro aspecto más de la invención, el o los reguladores seguidores pueden verificar las instrucciones y comandos enviados desde el regulador maestro. La verificación de las instrucciones se puede basar en la detección por parte del regulador seguidor de la salida de su fuente de potencia eléctrica asociada. La verificación adicional por parte del regulador seguidor se puede basar en las características funcionales de su fuente de potencia eléctrica asociada.

En aún otro aspecto más de la invención, se puede usar una herramienta de diagnóstico para evaluar el sistema regulador-alternador. La herramienta de diagnóstico se puede usar tanto durante los ensayos del sistema como durante el funcionamiento.

Breve descripción de los dibujos La FIG. 1 es... [Seguir leyendo]

1. Un método para el control de las fuentes de potencia eléctrica en un sistema con al menos dos fuentes de potencia eléctrica que se conectan en paralelo, teniendo cada fuente de potencia eléctrica asociada con ella un regulador (10) , para producir cada regulador una señal de regulación para su fuente de potencia eléctrica asociada, el método caracterizado por: la determinación de qué regulador (10) es un regulador maestro después de la conexión del sistema; la detección de una salida de al menos una de las fuentes de potencia; la generación, por el regulador maestro, de una señal de control (32) para controlar su fuente asociada de potencia eléctrica; el envío de una señal a un regulador seguidor; la generación, por parte del regulador seguidor, de una señal de regulación para una fuente de potencia eléctrica asociada con el regulador seguidor en base a la señal, en el que la determinación de qué regulador (10) es el regulador maestro se basa en una comunicación enviada desde un regulador a otro regulador.

2. El método de la reivindicación 1, en el que la comunicación comprende un arbitraje entre los reguladores (10) para determinar qué regulador (10) es el regulador maestro.

3. El método de la reivindicación 1, en el que la comunicación comprende un mensaje que declara a un regulador

(10) como el regulador maestro.

4. El método de la reivindicación 1, en el que la determinación de qué regulador (10) es el regulador maestro comprende la determinación de qué regulador envía primero una comunicación declarándose a sí mismo el 25 regulador maestro.

5. El método de la reivindicación 1, en el que la comunicación incluye información; y en el que la información en la comunicación se usa para determinar qué regulador (10) es el regulador maestro.

6. El método de la reivindicación 5, en el que la información comprende una tensión medida por el regulador (10) y en el que el regulador (10) que mide una tensión más alta se determina que es el regulador maestro.

7. El método de la reivindicación 1, en el que las fuentes de potencia eléctrica comprenden alternadores (30) que

producen potencia partir de al menos una fuente de potencia motriz y 35 en el que la determinación de qué regulador (10) es el regulador maestro se basa en la localización del alternador (30) asociado con el regulador (10) .

8. El método de la reivindicación 1, en el que la determinación de qué regulador (10) es el regulador maestro se basa en un generador de números aleatorios.

9. El método de la reivindicación 1, que comprende además la determinación, por una segunda vez, de qué regulador (10) es el regulador maestro.

10. El método de la reivindicación 9, en el que la determinación, por una segunda vez, de qué regulador (10) es el

45 regulador maestro se realiza una cantidad predeterminada de tiempo después de la etapa de determinación de qué regulador (10) es un regulador maestro después de la conexión o se realiza si se cumplen un conjunto predeterminado de condiciones.

11. El método de la reivindicación 1, que comprende además el acceso al software para determinar si el un regulador (10) es el regulador maestro.

12. El método de la reivindicación 1, que comprende además:

la detección de una salida de una fuente de potencia eléctrica;

55 la detección de al menos una característica funcional de al menos una fuente de potencia eléctrica; la generación de una señal de control (32) con el regulador maestro en base a las características funcionales de la fuente de potencia eléctrica y el envío de la señal de control (32) desde el regulador maestro al seguidor.

13. El método de la reivindicación 12, en el que las fuentes de potencia eléctrica comprenden alternadores (30) que producen potencia a partir de al menos una fuente de potencia motriz; la detección con el regulador maestro de al menos una característica funcional del alternador asociado con el regulador maestro y en el que la generación de la señal de control (32) se determina por las características funcionales del alternador 65 asociado con el regulador maestro.

14. El método de la reivindicación 13, en el que la señal de control (32) comprende la normalización de la señal de control.

15. El método de la reivindicación 13, en el que la señal de control (32) comprende una instrucción que representa 5 un porcentaje de una salida máxima del alternador (30) asociado con el regulador maestro.

16. El método de la reivindicación 12, en el que las fuentes de potencia eléctrica comprenden alternadores maestro y seguidor (30) que producen potencia a partir al menos de una fuente de potencia motriz; en el que la detección de al menos una característica funcional de al menos una fuente de potencia eléctrica comprende la detección de las características funcionales de los alternadores maestro y seguidor y en el que la generación de la señal de control (32) con el regulador maestro se basa en las características funcionales de los alternadores maestro y seguidor.

17. El método de la reivindicación 16, en el que la señal de control (32) comprende:

la determinación de la eficiencia del alternador (30) asociado con el regulador maestro; la determinación de la eficiencia del alternador (30) asociado con el regulador seguidor y la generación de la señal de control en base a la eficiencia del alternador asociado con el regulador maestro y en base a la eficiencia del alternador (30) asociado con el regulador seguidor.

18. El método de la reivindicación 16, en el que la señal de control (32) comprende:

la determinación de la vida operativa del alternador asociado con el regulador maestro; la determinación de la vida operativa del alternador (30) asociado con el regulador seguidor y 25 la generación de la señal de control (32) en base a la vida operativa del alternador (30) asociado con el regulador maestro y en base a la vida operativa del alternador (30) asociado con el regulador seguidor.

19. El método de la reivindicación 12, en el que la característica operativa comprende la temperatura de funcionamiento de al menos una de las fuentes de potencia eléctrica. 30

20. El método de la reivindicación 1, que comprende además:

la detección de una salida (40) con el regulador maestro de una fuente de potencia eléctrica; la determinación de un porcentaje de la salida máxima para la fuente de potencia eléctrica asociada con el regulador maestro y el envío de una instrucción que representa el porcentaje de la salida máxima desde el regulador maestro al regulador seguidor.

21. El método de la reivindicación 20, en el que las fuentes de potencia eléctrica comprenden alternadores (30) que producen potencia a partir de al menos una fuente de potencia motriz y en el que la determinación de un porcentaje de la salida máxima para el alternador (30) asociado con el regulador maestro comprende:

la detección de al menos una característica funcional del alternador (30) asociado con el regulador maestro y 45 la determinación del porcentaje de salida máxima a partir de una tabla de búsqueda en base a la señal de control y la característica funcional.

22. El método de la reivindicación 1, que comprende además:

50 la detección de una salida (40) de al menos una de las fuentes de potencia eléctrica; la generación de la señal de control (32) con el regulador maestro en base a la salida detectada; el envío de un mensaje desde el regulador maestro al regulador seguidor en base a la señal de control (32) y la determinación con el regulador seguidor de si controlar una fuente de potencia eléctrica asociada con el regulador seguidor en base al mensaje enviado desde el regulador maestro.

23. El método para el control de alternadores de la reivindicación 22, en el que las fuentes de potencia eléctrica comprenden alternadores (30) que producen potencia desde al menos una fuente de potencia matriz y en el que la determinación de si controlar una fuente de potencia eléctrica asociada con el regulador seguidor en base al mensaje enviado desde el regulador maestro comprende la detección de una salida (40) con el regulador 60 seguidor del alternador asociado con el regulador seguidor.

24. El método para el control de alternadores (30) de la reivindicación 23, en el que la determinación de si controlar un alternador (30) asociado con el regulador seguidor en base al mensaje enviado desde el regulador maestro comprende además:

65 la generación de una señal de control del seguidor con el regulador seguidor en base a la salida detectada por el regulador seguidor y la comparación de la señal de control del seguidor con el mensaje enviado desde el regulador maestro.

25. El método para el control de alternadores (30) de la reivindicación 22, en el que la determinación de si controlar una fuente de potencia eléctrica asociada con el regulador seguidor en base al mensaje enviado desde el regulador maestro comprende rechazar el mensaje del regulador maestro.

26. Un sistema para la producción de potencia eléctrica en el que al menos una primera fuente de potencia eléctrica y una segunda fuente de potencia eléctrica se conectan en paralelo, teniendo asociada la primera fuente de potencia con ella un primer regulador (10) , teniendo asociada la segunda fuente de potencia eléctrica con ella un segundo regulador (10) , para la producción en cada regulador (10) de una señal de regulación para su fuente asociada de potencia eléctrica, uno de entre el primer regulador o el segundo regulador funciona como regulador maestro y el otro de el primer regulador o el segundo regulador funciona como el regulador seguidor, caracterizado por que:

uno de entre el primer regulador o el segundo regulador se determina que sea el regulador maestro después de la conexión del sistema, en el que la determinación de qué regulador (10) es el regulador maestro se basa en una comunicación enviada desde un regulador a otro regulador.

27. El sistema de la reivindicación 26, en el que la comunicación comprende un arbitraje entre los reguladores (10) para determinar qué regulador (10) es el regulador maestro.

28. El sistema de la reivindicación 26, en el que la comunicación comprende un mensaje que declara a un regulador 25 (10) como regulador maestro.

29. El sistema de la reivindicación 26, en el que la determinación de qué regulador (10) es el regulador maestro comprende la determinación de qué regulador (10) envía primero una comunicación declarándose a sí mismo el regulador maestro.

30. El sistema de la reivindicación 26, en el que la comunicación incluye información y en el que la información en la comunicación se usa para determinar qué regulador (10) es el regulador maestro.

31. El sistema de la reivindicación 30, en el que la información comprende una tensión medida por el regulador (10)

y en el que el regulador (10) que mide una tensión más alta se determina que es el regulador maestro.

32. El sistema de la reivindicación 26, en el que las fuentes de potencia eléctrica comprenden alternadores (30) que producen potencia partir de al menos una fuente de potencia motriz y en el que la determinación de qué regulador (10) es el regulador maestro se basa la localización del alternador (30) asociado con el regulador.

33. El sistema de la reivindicación 26, en el que la determinación de qué regulador (10) es un regulador maestro se

basa en un generador de números aleatorios. 45

34. El sistema de la reivindicación 26, que comprende además la determinación, por una segunda vez, de qué regulador (10) es el regulador maestro.

35. El sistema de la reivindicación 34, en el que la determinación, por una segunda vez, de qué regulador (10) es el regulador maestro se realiza una cantidad predeterminada de tiempo después de la etapa de determinación de qué regulador (10) es un regulador maestro después de la conexión o se realiza si se cumplen un conjunto predeterminado de condiciones.

36. El sistema de la reivindicación 26, en el que el regulador maestro:

55 detecta una salida de una fuente de potencia eléctrica; detecta al menos una característica funcional de al menos una fuente de potencia eléctrica; genera una señal de control (32) en base a la característica funcional de la fuente de potencia eléctrica y envía la señal de control al regulador seguidor.

37. El sistema de la reivindicación 36, en el que las fuentes de potencia eléctrica comprenden alternadores que producen potencia a partir de al menos una fuente de potencia motriz; en el que la detección de al menos una característica funcional de al menos una fuente de potencia eléctrica comprende la detección con el regulador maestro de al menos una característica funcional de un alternador (30)

65 asociado con el regulador maestro y en el que la señal de control (32) se basa en las característica funcional del alternador (30) asociado con el regulador maestro.

38. El sistema de la reivindicación 37, en el que la señal de control (32) comprende la normalización de la señal de control. 5

39. El sistema de la reivindicación 37, en el que la señal de control (32) se convierte en una instrucción que representa un porcentaje de una salida máxima del alternador (30) asociado con el regulador maestro.

40. El sistema de la reivindicación 36, en el que las fuentes de potencia eléctrica comprenden alternadores maestro

y seguidor (30) que producen potencia a partir al menos de una fuente de potencia motriz; en el que la detección de al menos una característica funcional de al menos una fuente de potencia eléctrica comprende la detección de las características funcionales de los alternadores (30) maestro y seguidor y en el que la señal de control (32) con el regulador maestro se basa en las características funcionales de los alternadores maestro y seguidor.