RED DE SUMINISTRO ELECTRICO CON DETECCION DE CORTOCIRCUITO Y DE INTERRUPCION PARA REDES DE A BORDO DE VEHICULOS.
Red de suministro eléctrico para redes de a bordo de vehículos,
que comprende al menos un sistema de red (10) con una conexión de alimentación de corriente (14), con al menos una conexión de consumidor (16) y con un sistema de líneas de suministro (12) que se extiende de la conexión de alimentación de corriente (14) a la al menos una conexión de consumidor (16) y que presenta al menos un haz de líneas (20) que conduce corriente y al menos una camisa de protección que lo envuelve, y que está provisto de un sistema de líneas de detector (24), un circuito detector (30) que está conectado con un primer extremo (26) del sistema de líneas de detector (24), un elemento terminal (32) que está previsto en al menos un extremo (28) adicional del sistema de líneas de detector (24) y con el que está conectado el sistema de líneas de detector (24), generando el circuito detector (30) una señal de prueba (P) que en el estado libre de defectos está influenciada por el sistema de líneas de detector (24) y el elemento terminal (32), y registrando el circuito detector (30) un defecto por la desviación de la señal de prueba (P) de un intervalo de valores teóricos (SB) correspondiente al estado libre de defectos, caracterizada porque el sistema de líneas de detector (24) está concebido de tal forma que, al producirse un arco voltaico local, cambia de forma irreversible de propiedades eléctricas de tal manera que la señal de prueba (P) se encuentra fuera del intervalo de valores teóricos (SB), de modo que se detecta un defecto, y porque, al registrar un defecto, el circuito detector (30) provoca la separación del sistema de líneas de suministro (12) de la fuente de alimentación (Q)
Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E04031077.
Solicitante: ALCOA FUJIKURA GESELLSCHAFT MIT BESCHRANKTER HAFTUNG.
Nacionalidad solicitante: Alemania.
Dirección: BENZSTRASSE 2,72636 FRICKENHAUSEN.
Inventor/es: FLOCK, HORST, KANAMULLER,THOMAS, EHRHARDT,JIRG.
Fecha de Publicación: .
Fecha Solicitud PCT: 31 de Diciembre de 2004.
Fecha Concesión Europea: 10 de Marzo de 2010.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B60R16/023 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B60 VEHICULOS EN GENERAL. › B60R VEHICULOS, EQUIPOS O PARTES DE VEHICULOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (prevención, limitación o extinción de incendios especialmente adaptadas a los vehículos A62C 3/07). › B60R 16/00 Circuitos eléctricos o circuitos de fluidos especialmente adaptados a vehículos y no previstos en otro lugar; Disposiciones de elementos de circuitos eléctricos o circuitos de fluido especialmente adaptados a vehículos y no previstos en otro lugar. › para la transmisión de señales entre partes o subsistemas del vehículo.
- H02H1/00C3
- H02H5/10 ELECTRICIDAD. › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA. › H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › H02H 5/00 Circuitos de protección de seguridad para desconexión automática debida directamente a un cambio indeseable de las condiciones no eléctricas normales de trabajo con o sin reconexión (que utilizan dispositivos simuladores del aparato a proteger H02H 6/00; especialmente adaptados a máquinas o aparatos eléctricos de tipos específicos o a la protección seccional de sistemas de cables o de líneas H02H 7/00). › sensibles a un deterioramiento mecánico, p. ej. ruptura de línea, ruptura de conexión de tierra.
Clasificación PCT:
Clasificación antigua:
Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.
Fragmento de la descripción:
Red de suministro eléctrico con detección de cortocircuito y de interrupción para redes de a bordo de vehículos.
La invención se refiere a una red de suministro eléctrico para redes de a bordo de vehículos de cualquier tipo, es decir, para vehículos terrestres, aéreos y acuáticos, especialmente para redes de a bordo de vehículos de motor, que comprende al menos un sistema de red con una conexión de alimentación de corriente, con al menos una conexión de consumidor y con un sistema de líneas de suministro que se extiende de la conexión de alimentación de corriente a la al menos una conexión de consumidor y que presenta al menos un haz de líneas que conduce corriente y al menos una camisa de protección que lo envuelve.
Este tipo de redes de suministro se conocen por la tecnología automovilística.
Sin embargo, si el sistema de líneas de suministro funciona con tensiones superiores a 12 voltios, preferentemente superiores a 20 voltios, habitualmente y frecuentemente incluso superiores a 30 voltios, existe un potencial de peligro latente cuando el haz de líneas que conduce corriente se interrumpe, por ejemplo, por una separación no intencionada de una conexión separable o por un defecto o en caso de un daño de la camisa de protección, porque en este caso, más allá del defecto del haz de línea que conduce corriente o partiendo del haz de líneas que conduce corriente, hacia cualquier parte del vehículo, especialmente a cualquier parte del vehículo que se encuentre sobre masa, puede producirse un arco voltaico que por las intensidades de corriente disponibles habitualmente constituye un considerable riesgo de incendio.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de mejorar una disposición de líneas del tipo genérico de tal forma que o bien se pueda evitar un arco voltaico o que en caso de producirse un arco voltaico éste pueda volver a extinguirse lo más rápidamente posible.
El documento US 6 049 139 A (Nagaura) da a conocer el control de una señal en un sistema de líneas de detector sin que a la vez se evalúe un cambio de las características eléctricas de dicho sistema de líneas de detector.
La solicitud de patente DE3731537A1 (Siemens) da a conocer un sistema que mediante el ajuste selectivo de un divisor de tensión que es influenciado también por la resistencia de un apantallamiento, es capaz de detectar el tipo de perturbación a base del cambio de tensiones que caen en el divisor de tensión.
La solicitud de patente europea EP0812049A (Hitachi) describe una red de a bordo de un vehículo en topología de bucle, estando protegida la línea en bucle por un apantallamiento. Los daños de las líneas se registran como cambios de potencial y conducen a la desconexión. No se detecta un cambio de las características eléctricas; más bien, se evalúa un cambio de potencial de las tensiones de medición por el contacto no deseado con un conductor en otro potencial.
En una red de suministro eléctrico del tipo mencionado según la invención, este objetivo se consigue de tal forma que el sistema de líneas de suministro está provisto de un sistema de líneas de detector que por su primer extremo está conectado con un circuito detector y a cuyo al menos un extremo adicional está conectado un elemento terminal, y de tal forma que el circuito detector genera una señal de prueba que en el estado libre de defectos está influenciado por la línea de detector y el elemento terminal, y de tal forma que el circuito detector registra un defecto por la desviación de la señal de prueba de un intervalo de valores teóricos correspondiente al estado libre de defectos.
La ventaja de la solución según la invención consiste que con ella existe la posibilidad de verificar el estado libre de defectos del sistema de líneas de suministro no sólo a través de la influencia del sistema de líneas de detector en la señal de prueba, sino al mismo tiempo también a través de la influencia del elemento terminal que está dispuesto en un extremo del sistema de líneas de detector, opuesto al circuito detector, y que ejerce una influencia definida en la señal de prueba.
En principio, el circuito detector podría estar configurado de tal forma que sólo emita un aviso de defecto al registrar un defecto.
Para una seguridad óptima, preferentemente, está previsto que el circuito detector desencadena, al registrar un defecto, la separación del sistema de líneas de suministro de la fuente de corriente.
Esta separación puede realizarse de distintas maneras, o bien de forma directa, o bien, de forma indirecta.
Por ejemplo, a través de un sistema de bus de datos propio del vehículo o a través de otro sistema de seguridad intercalado podría realizarse esta separación.
Una solución especialmente segura prevé que el circuito detector excita un circuito de separación para separar el sistema de líneas de suministro de la fuente de corriente, es decir, que tiene lugar una excitación directa del circuito de separación sin posibles sistemas de seguridad intercalados.
En relación con la solución descrita hasta ahora se prevé que al menos un extremo adicional del sistema de líneas de detector está provisto de un elemento terminal.
Especialmente en caso de prever varios extremos adicionales del sistema de líneas de detector, convenientemente, en cada uno de los extremos adicionales está previsto un elemento terminal para vigilar el sistema de líneas de detector de tal forma que en el tramo del sistema de líneas de detector que conduce al extremo correspondiente puede registrarse una correspondiente interrupción del sistema de líneas de detector.
Para una vigilancia sustancialmente completa del haz de líneas que conduce corriente, preferentemente está previsto que el sistema de líneas de detector se extiende de forma eléctricamente aislada frente al haz de líneas que conduce corriente siguiendo sustancialmente la extensión del haz de líneas, de tal forma que a través del sistema de líneas de detector pueden registrarse arcos voltaicos procedentes del haz de líneas.
En particular, el sistema de líneas de detector está configurado de tal forma que, al producirse un arco voltaico local a partir de un haz de líneas que conduce corriente, cambia de forma irreversible de propiedades eléctricas.
De una forma especialmente ventajosa, el haz de líneas que conduce corriente se puede vigilar si el sistema de líneas de detector se extiende a lo largo del haz de líneas que conduce corriente.
De una forma especialmente ventajosa, el haz de líneas que conduce corriente se puede vigilar si el sistema de líneas de detector se extiende alrededor del haz de líneas que conduce corriente.
En lo que se refiere al dimensionamiento del elemento terminal no se han indicado datos detallados en la descripción que antecede. Únicamente se ha exigido que el elemento terminal deba influir en la señal de prueba, de modo que a través de una desviación del valor teórico de la señal de prueba se pueda registrar un puente del elemento terminal, por ejemplo por un cortocircuito.
Resulta especialmente ventajoso que, en el estado libre de defectos, el elemento terminal influya en la señal de prueba en mayor medida que el sistema de líneas de detector, de modo que la señal de prueba esté influenciada en primer lugar por el elemento terminal y de esta manera puedan detectarse de manera fiable la presencia no perturbada de éste y, por tanto, la funcionalidad del sistema de líneas de detector.
Resulta especialmente favorable que el elemento terminal influya en la señal de prueba con una intensidad al menos en un factor 10 mayor que el sistema de líneas de detector.
Resulta aún mejor si el elemento terminal influye en la señal de prueba con una intensidad al menos en un factor 50, aún mejor en un factor 100 mayor que el sistema de líneas de detector.
En el caso más sencillo, el elemento terminal está configurado de tal forma que comprende una resistencia eléctrica que mediante sus propiedades eléctricas influye en la señal de prueba.
Por resistencia eléctrica de este tipo no sólo se entiende una resistencia de Ohm, sino cualquier tipo de resistencia eléctrica, es decir, tanto una resistencia de Ohm como una resistencia capacitiva o una resistencia inductiva o una combinación de todas estas posibilidades.
Para poder generar adicionalmente a través del elemento terminal otros avisos de defecto, preferentemente está previsto que el...
Reivindicaciones:
1. Red de suministro eléctrico para redes de a bordo de vehículos, que comprende al menos un sistema de red (10) con una conexión de alimentación de corriente (14), con al menos una conexión de consumidor (16) y con un sistema de líneas de suministro (12) que se extiende de la conexión de alimentación de corriente (14) a la al menos una conexión de consumidor (16) y que presenta al menos un haz de líneas (20) que conduce corriente y al menos una camisa de protección que lo envuelve, y que está provisto de un sistema de líneas de detector (24), un circuito detector (30) que está conectado con un primer extremo (26) del sistema de líneas de detector (24), un elemento terminal (32) que está previsto en al menos un extremo (28) adicional del sistema de líneas de detector (24) y con el que está conectado el sistema de líneas de detector (24), generando el circuito detector (30) una señal de prueba (P) que en el estado libre de defectos está influenciada por el sistema de líneas de detector (24) y el elemento terminal (32), y registrando el circuito detector (30) un defecto por la desviación de la señal de prueba (P) de un intervalo de valores teóricos (SB) correspondiente al estado libre de defectos, caracterizada porque el sistema de líneas de detector (24) está concebido de tal forma que, al producirse un arco voltaico local, cambia de forma irreversible de propiedades eléctricas de tal manera que la señal de prueba (P) se encuentra fuera del intervalo de valores teóricos (SB), de modo que se detecta un defecto, y porque, al registrar un defecto, el circuito detector (30) provoca la separación del sistema de líneas de suministro (12) de la fuente de alimentación (Q).
2. Red de suministro según la reivindicación 1, caracterizada porque el circuito detector (30) excita un circuito de separación (54) para separar el sistema de líneas de suministro (12) de la fuente de corriente (Q).
3. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada extremo (28a, 28b, 28c) adicional del sistema de líneas de detector (24) está provisto de un elemento terminal (32a, 32b, 32c).
4. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el sistema de líneas de detector (24) se extiende de forma electroaislada frente al haz de líneas (20) que conduce corriente, siguiendo sustancialmente la extensión del haz de líneas (20) que conduce corriente.
5. Red de suministro según la reivindicación 4, caracterizada porque el sistema de líneas de detector (24) se extiende a lo largo del haz de líneas (20) que conduce corriente.
6. Red de suministro según la reivindicación 4 ó 5, caracterizada porque el sistema de líneas de detector (24) se extiende sustancialmente alrededor del haz de líneas (20) que conduce corriente.
7. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque, en el estado libre de defectos, el elemento terminal (32) influye en la señal de prueba (P) en mayor medida que el sistema de líneas de detector.
8. Red de suministro según la reivindicación 7, caracterizada porque el elemento terminal (32) influye en la señal de prueba (P) en un factor al menos diez veces mayor que el sistema de líneas de detector (20).
9. Red de suministro según la reivindicación 7 u 8, caracterizada porque el elemento terminal (32) influye en la señal de prueba (P) en un factor al menos 50 veces mayor que el sistema de líneas de detector.
10. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el elemento terminal (32) comprende una resistencia eléctrica (34).
11. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el elemento terminal (32) comprende un conmutador eléctrico (64).
12. Red de suministro según la reivindicación 11, caracterizada porque el conmutador eléctrico (64) sirve de indicador de estado para defectos de una conexión del sistema de líneas de suministro (12) hacia unidades siguien- tes.
13. Red de suministro según la reivindicación 11 ó 12, caracterizada porque el conmutador eléctrico (64) puede ser controlado mecánicamente.
14. Red de suministro según la reivindicación 12 ó 13, caracterizada porque el conmutador eléctrico (64) puede ser controlado eléctricamente.
15. Red de suministro eléctrico según la reivindicación 14, caracterizada porque el conmutador eléctrico (64) puede ser controlado por un circuito detector (302) de un sistema de líneas de suministro (122) ubicado a continuación.
16. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el circuito detector (30) registra con la señal de prueba (P) una resistencia eléctrica determinada por el sistema de líneas de detector (24) y el elemento terminal (32).
17. Red de suministro según la reivindicación 16, caracterizada porque el circuito detector (30) detecta la resistencia eléctrica contra la masa (M).
18. Red de suministro según la reivindicación16 ó 17, caracterizada porque el elemento terminal (32) se encuentra entre el extremo adicional del sistema de líneas de detector (24) y la masa (M).
19. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la señal de prueba (P) puede generarse por un divisor de tensión (50, 52).
20. Red de suministro según la reivindicación 19, caracterizada porque el elemento terminal (32) es un elemento del divisor de tensión (50, 52).
21. Red de suministro según la reivindicación 19 ó 20, caracterizada porque el sistema de líneas de detector (24) es un elemento del divisor de tensión (50, 52).
22. Red de suministro según una de las reivindicaciones 19 a 21, caracterizada porque el circuito detector (30) comprende una primera rama (50) de un divisor de tensión para generar la señal de prueba, la cual se extiende del primer extremo (26) del sistema de líneas de detector (24) a un suministro de tensión (42).
23. Red de suministro según una de las reivindicaciones 19 a 22, caracterizada porque el elemento terminal (32) y el sistema de líneas de detector (24) forman una segunda rama (52) del divisor de tensión.
24. Red de suministro según la reivindicación 23, caracterizada porque la segunda rama (52) del divisor de tensión se encuentra entre el primer extremo (26) del sistema de líneas de detector (24) y la masa (M).
25. Red de suministro según una de las reivindicaciones 19 a 24, caracterizada porque el circuito detector (30) vigila como señal de prueba (P) la tensión en el primer extremo (26) del sistema de líneas de detector (24).
26. Red de suministro según la reivindicación 25, caracterizada porque el circuito detector (30) registra, con un circuito de vigilancia (48), un rebase por exceso o por defecto de umbrales de tensión.
27. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la señal de prueba (P) es una señal de tensión continua.
28. Red de suministro según la reivindicación 27, caracterizada porque la señal de prueba (PV) comprende varios potenciales de tensión continua (UP1, UP2).
29. Red de suministro según la reivindicación 28, caracterizada porque los potenciales de tensión continua (UP1, UP2) se conectan de forma sucesiva.
30. Red de suministro según la reivindicación 28 ó 29, caracterizada porque al menos durante un período de vigilancia tiene lugar un cambio entre los potenciales de tensión continua (UP1, UP2).
31. Red de suministro según una de las reivindicaciones 28 a 30, caracterizada porque el circuito de vigilancia (48V) evalúa diferencias entre los potenciales de tensión continua (UP1, UP2).
32. Red de suministro según una de las reivindicaciones 28 a 31, caracterizada porque el circuito de vigilancia (48V) evalúa un desarrollo de los potenciales de tensión continua (UP1, UP2).
33. Red de suministro según la reivindicación 32, caracterizada porque el circuito de vigilancia (48V) evalúa flancos durante una modificación de los potenciales de tensión continua (UP1, UP2).
34. Red de suministro según una de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizada porque la señal de prueba (PW) es una señal de tensión alterna.
35. Red de suministro según la reivindicación 34, caracterizada porque la señal de prueba (PW) es una señal de tensión alterna de alta frecuencia.
36. Red de suministro según una de las reivindicaciones 34 ó 35, caracterizada porque el sistema de líneas de detector (24) y el al menos un elemento terminal (32W) son elementos de un circuito oscilante.
37. Red de suministro según la reivindicación 36, caracterizada porque el circuito de vigilancia (48W) evalúa componentes de frecuencia de la señal de prueba (PW).
38. Red de suministro según la reivindicación 37, caracterizada porque el circuito de vigilancia (48W) registra el componente de frecuencia a través de filtros pasabanda (100).
39. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el circuito detector (30) presenta un circuito de vigilancia (48) con un modo de aprendizaje, en el que se puede determinar el intervalo de valores teóricos (SB) para la señal de prueba (P).
40. Red de suministro según la reivindicación 39, caracterizada porque el circuito de vigilancia (48) determina el intervalo de valores teóricos (SB) partiendo de un valor de medición para la señal de prueba (P) en el estado libre de defectos del sistema de líneas de detector (24), con el al menos un elemento terminal (32).
41. Red de suministro según la reivindicación 39 ó 40, caracterizada porque el intervalo de valores teóricos (SB) puede determinarse mediante un ancho de banda de valores teóricos (?) producido por el circuito de vigilancia (48).
42. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el sistema de líneas de suministro (12) presenta el al menos un haz de líneas (20) que conduce corriente y elementos de contacto de potencia (172a, b) separables para el haz de líneas (20) que conduce corriente, porque está previsto un sistema de líneas de vigilancia (24, 194) que presenta al menos una línea de vigilancia (25, 195) y contactos de vigilancia separables (174a, b, 200a, b) en la línea de vigilancia (25, 195), porque los elementos de vigilancia (174a, b, 200a, b) están acoplados con los elementos de contacto de potencia (172a, b) de tal forma que al separarse los elementos de contacto de potencia (172a, b) se produce la separación de los elementos de contacto de vigilancia (174a, b, 200a, b), y porque está previsto un circuito de vigilancia (48) que vigila, mediante una señal de prueba (P; PS, PV) el sistema de líneas de vigilancia (24, 194) y que, estando separados los elementos de contacto de vigilancia (174a, b, 200a, b), interrumpe mediante un dispositivo de desconexión (54, 62, 180) un flujo de corriente por el haz de líneas (20) que conduce corriente.
43. Red de suministro según la reivindicación 42, caracterizada porque, en su posición en la que establecen un contacto, los elementos de contacto de vigilancia (174a, b, 200a, b) están dispuestos de tal forma que los elementos de contacto de potencia (172a, b) pueden separarse únicamente cuando los elementos de contacto de vigilancia (174a, b, 200a, b) se encuentran ya sin contacto entre sí.
44. Red de suministro según la reivindicación 42 ó 43, caracterizada porque, en su posición en la que establecen un contacto, los elementos de contacto de vigilancia (174a, b, 200a, b) bloquean mecánicamente la separación de los elementos de contacto de potencia (172a, b).
45. Red de suministro según una de las reivindicaciones 42 a 44, caracterizada porque los elementos de contacto de vigilancia (174a, b, 200a, b) son elementos de un contacto enchufable (174, 200).
46. Red de suministro según una de las reivindicaciones 42 a 45, caracterizada porque los elementos de contacto de potencia (172a, b) son elementos de un contacto enchufable (172).
47. Red de suministro según una de las reivindicaciones 42 a 46, caracterizada porque respectivamente uno de los elementos de contacto de potencia (172a, b) y uno de los elementos de contacto de vigilancia (174a, b, 200a, b) están dispuestos en un elemento conector por enchufe (170a), y el otro de los elementos de contacto de potencia (172a, b) y el otro de los elementos de contacto de vigilancia (174a, b, 200a, b) están dispuestos en el otro elemento conector por enchufe (170b) de un conector por enchufe (170).
48. Red de suministro según una de las reivindicaciones 42 a 47, caracterizada porque el circuito de vigilancia (48) vigila una unión mecánica de los elementos conectores de enchufe (70a, 70b, 70'a, 70'b) y, mediante una desconexión (54) estando separada la unión mecánica interrumpe un flujo de corriente por el haz de líneas (20) que conduce corriente.
49. Red de suministro según la reivindicación 48, caracterizada porque el circuito de vigilancia (48) vigila un dispositivo de enclavamiento (180) de los elementos conectores por enchufe (70'a, 70'b).
50. Red de suministro según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque el sistema de líneas de vigilancia está formado por el sistema de líneas de detector (24).
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