Disposición (1; 1’; 100) de circuito de excitación, que comprende

- una conexión (3) a una fuente (7) de energía eléctrica,

y - una pluralidad de subsistemas (A, B, C; A’, B’, C’; A”, B”) eléctricos individualmente conmutables, comprendiendo cada subsistema - un conmutador (11-A, 11-B, 11-C) para controlar un flujo de energía desde la fuente (7) de energía eléctrica a dicho subsistema (A’, B’, C’; A”, B”), - un dispositivo (9-A, 9-B, 9-C) eléctrico, y - un dispositivo (10-A, 10-B, 10-C) de almacenamiento de energía para almacenar energía, - un controlador de conmutador para controlar los conmutadores (11-A, 11-B, 11-C), en la que cada subsistema (A’, B’, C’; A”, B”) comprende un subconmutador (13-A, 13-B, 13-C), construido y dispuesto para controlar un flujo de energía almacenada desde el dispositivo (10-A, 10-B, 10-C) de almacenamiento de energía al dispositivo (9-A, 9-B, 9-C) eléctrico, y un controlador de subconmutador para controlar los subconmutadores (13-A, 13-B, 13-C), según una instrucción de control externo basándose en una señal de retroalimentación.

Disposición de circuito de excitación

Campo de la invención

La invención se refiere a una disposición de circuito de excitación. En particular, la invención se refiere a una disposición de circuito de excitación, que comprende una conexión a una fuente de energía eléctrica, y una pluralidad de subsistemas eléctricos individualmente conmutables, comprendiendo cada subsistema un conmutador para controlar un flujo de energía desde la fuente de energía eléctrica a dicho subsistema, un dispositivo eléctrico, y un dispositivo de almacenamiento de energía para almacenar energía.

Antecedentes de la invención

En muchos aparatos eléctricos, se usa más de un dispositivo eléctrico. Tales dispositivos eléctricos pueden conectarse por ejemplo en serie, en paralelo o en combinaciones de los mismos, véase por ejemplo el documento US 2004170036.

A la hora de diseñar disposiciones de circuito con una pluralidad de dispositivos eléctricos deben tenerse en cuenta varias restricciones de diseño. Por ejemplo, la excitación de un grupo de dispositivos eléctricos conectados en serie da problemas con respecto a la excitación del lado de alta tensión porque esto puede dar como resultado que la tensión total sea tan grande que por ejemplo esté en conflicto con las normas de seguridad. Cuando los dispositivos eléctricos están conectados en paralelo, la excitación de los dispositivos de manera secuencial en el tiempo limita considerablemente el ciclo de servicio para cada dispositivo, y por tanto también la eficacia total. Para superar este último problema, la técnica anterior propuso incluir por ejemplo un condensador en el circuito, con el fin de poder excitar los dispositivos en periodos durante la excitación secuencial en el tiempo de los dispositivos en los que no se proporciona energía principal. Por ejemplo, el documento US-2004/0066154 A1 da a conocer un circuito de iluminación para iluminar el faro de un vehículo que incluye una pluralidad de diodos emisores de luz (LED) . El circuito de iluminación incluye un regulador de tensión de salida, una unidad de selección de fuente de luz y una unidad de control de salida. Además, cada LED o grupo de LED tiene un condensador conectado en paralelo que se carga durante un periodo en el que la fuente de luz está seleccionada. Durante un periodo en el que la fuente de luz no está seleccionada, el condensador suministra una corriente a la fuente de luz.

Un problema del circuito conocido es que el control sobre el flujo de energía a los dispositivos, y por tanto sobre el circuito en su totalidad, se pierde en el periodo de apagado de la excitación secuencial en el tiempo. En muchos casos, esto no es deseable, puesto que esto limita el control sobre el rendimiento del dispositivo total. Por ejemplo, en el caso del faro del vehículo del documento US 2004/0066154 A1, se pierde el control sobre el brillo de los LED individuales.

Sumario de la invención

Un objeto de la invención es proporcionar una disposición de circuito de excitación con un control mejorado sobre los dispositivos eléctricos y el flujo de energía a través de los mismos.

Este objeto se logra con una disposición de circuito de excitación del tipo mencionado anteriormente, en la que cada subsistema comprende un subconmutador, construido y dispuesto para controlar un flujo de energía almacenada desde el dispositivo de almacenamiento de energía al dispositivo eléctrico. Incluyendo un subconmutador en cada subsistema, todavía es posible controlar el flujo de energía, en este caso la energía almacenada, al dispositivo eléctrico incluso cuando el flujo de energía principal, desde la fuente de energía eléctrica a dicho subsistema, está en una fase de apagado. Naturalmente, también hay un control sobre el dispositivo cuando dicho flujo de energía principal está en una fase de encendido. En otras palabras, durante todo el tiempo se mantiene el control completo sobre el flujo de energía total al dispositivo eléctrico.

La disposición de circuito de excitación comprende además un controlador de conmutador para controlar los conmutadores. Aunque en principio es suficiente con que la disposición de circuito de excitación tenga una conexión eléctrica para un controlador de conmutador de este tipo, la inclusión de un controlador de conmutador en la disposición de circuito de excitación es ventajosa porque permite una conectividad y fiabilidad óptimas de la disposición de circuito de excitación en su totalidad. Un controlador de conmutador de este tipo puede comprender cualquier tipo conocido de controlador de conmutador, en particular diversos tipos de controladores de conmutador basados en transistor, aunque no se excluyen otros tipos. En particular, el controlador de conmutador establece una excitación secuencial en el tiempo de los diversos subsistemas. Esto puede comprender una conmutación posterior sencilla entre los diversos subsistemas según una frecuencia de reloj, es decir de manera regular. En particular, se refiere a una excitación secuencial en el tiempo con una manipulación de ancho de impulso (PWM) , o tipos correspondientes para excitar cada subsistema con su propia demanda de potencia específica.

La disposición de circuito de excitación comprende además un controlador de subconmutador para controlar los subconmutadores. De nuevo, aunque sería suficiente proporcionar una conexión eléctrica a un controlador de subconmutador de este tipo en la disposición de circuito de excitación, la inclusión de un controlador de subconmutador en la disposición de circuito de excitación puede ser ventajosa por motivos similares a los mencionados anteriormente para el controlador de conmutador. El controlador de subconmutador enciende y apaga el dispositivo eléctrico según una instrucción de control externo. Tal instrucción de control externo se basa en una señal de retroalimentación que resulta, por ejemplo, de un efecto medido de los dispositivos eléctricos. Esto se aclarará adicionalmente a continuación.

En una realización preferida, la disposición de circuito de excitación comprende además un convertidor de potencia. En esta realización, la disposición de circuito comprende por tanto un convertidor para excitar los subsistemas. En muchos casos, sólo habrá un convertidor de potencia, o un pequeño número de convertidores de potencia, con el fin de tener una pequeña cantidad de componentes en la disposición de circuito de excitación. Un número bajo de convertidores de potencia influye de manera relativamente considerable en dicha cantidad de componentes, o al menos en la complejidad y los costes de la disposición de circuito total. Ejemplos de convertidores de potencia son convertidores reductores y convertidores elevadores, siendo ambos en sí conocidos en la técnica.

Además de uno o más convertidores de potencia, también es posible incluir una fuente de alimentación en la disposición de circuito. Un ejemplo podría ser una batería, tal como se usa en vehículos a motor o similares.

En una realización especial, el dispositivo de almacenamiento de energía comprende un condensador. Aunque la invención no se limita al tipo de dispositivo de almacenamiento de energía, el uso de un dispositivo sencillo tal como un condensador ofrece ventajas con respecto al diseño relativamente sencillo de la disposición de circuito de excitación. Sin embargo, no se excluyen otros dispositivos de almacenamiento de energía, tales como baterías.

En una realización especial, al menos un subsistema comprende una pluralidad de dispositivos eléctricos conectados en paralelo y/o en serie. La disposición de circuito de excitación de la presente invención permite un control óptimo sobre los dispositivos eléctricos incluso durante momentos en los que estos dispositivos no obtienen energía de la fuente de energía eléctrica principal. En esta realización particular, más de un dispositivo eléctrico está presente en un subsistema. Esto puede ser útil si la excitación de este número de dispositivos eléctricos en dicho subsistema se realiza fácilmente por la fuente de energía eléctrica y un convertidor de potencia opcional en la disposición de circuito. Ejemplos son disposiciones de circuito con grandes números de dispositivos eléctricos, que están agrupados en varios subsistemas, tales como fuentes de luz en sistemas de iluminación.

Según una realización particular, en al menos un subsistema, cada dispositivo eléctrico puede conmutarse individualmente y puede energizarse individualmente. Que cada dispositivo eléctrico pueda conmutarse... [Seguir leyendo]

1. Disposición (1; 1’; 100) de circuito de excitación, que comprende

- una conexión (3) a una fuente (7) de energía eléctrica, y

- una pluralidad de subsistemas (A, B, C; A’, B’, C’; A”, B”) eléctricos individualmente conmutables, comprendiendo cada subsistema

- un conmutador (11-A, 11-B, 11-C) para controlar un flujo de energía desde la fuente (7) de energía eléctrica a dicho subsistema (A’, B’, C’; A”, B”) ,

- un dispositivo (9-A, 9-B, 9-C) eléctrico, y

- un dispositivo (10-A, 10-B, 10-C) de almacenamiento de energía para almacenar energía,

- un controlador de conmutador para controlar los conmutadores (11-A, 11-B, 11-C) ,

en la que cada subsistema (A’, B’, C’; A”, B”) comprende un subconmutador (13-A, 13-B, 13-C) , construido y dispuesto para controlar un flujo de energía almacenada desde el dispositivo (10-A, 10-B, 10-C) de almacenamiento de energía al dispositivo (9-A, 9-B, 9-C) eléctrico, y un controlador de subconmutador para controlar los subconmutadores (13-A, 13-B, 13-C) , según una instrucción de control externo basándose en una señal de retroalimentación.

2. Disposición de circuito de excitación según la reivindicación 1, que comprende además un convertidor (5) de potencia.

3. Disposición de circuito de excitación según cualquier reivindicación anterior, en la que el dispositivo (10-A, 10-B, 10-C) de almacenamiento de energía comprende un condensador.

4. Disposición de circuito de excitación según cualquier reivindicación anterior, en la que al menos un subsistema (A’, B’, C’; A”, B”) comprende una pluralidad de dispositivos (9-A) eléctricos conectados en paralelo y/o en serie.

5. Disposición de circuito de excitación según la reivindicación 4, en la que, en al menos un subsistema (A’, B’, C’; A”, B”) , cada dispositivo (9-A) eléctrico puede conmutarse individualmente y puede energizarse individualmente.

6. Disposición de circuito de excitación según cualquier reivindicación anterior, en la que al menos un dispositivo (9-A, 9-B, 9-C) eléctrico comprende un LED.