Sistema de arranque y de generación eléctrica que comprende: - una máquina eléctrica giratoria (ALT),

- un conmutador de potencia provisto de un contactor electromagnético (20), comprendiendo dicho contactor: o un núcleo móvil (22), o una bobina (23) dispuesta coaxialmente con dicho núcleo móvil (22), o unos conjuntos de contactos primero y segundo (24a, 24b) destinados a conectar a al menos dos unidades de almacenamiento en paralelo mediante contactos asociados destinados a cooperar con cada borne (BN1, BN2, BP1, BP2) de las unidades de almacenamiento respectivamente durante el modo generador, o un tercer conjunto de contactos (25) destinado a conectar a dos unidades de almacenamiento en serie mediante contactos destinados a cooperar con un borne de polaridad diferente respectiva (BP1, BN2) de cada unidad de almacenamiento durante el modo motor, - activándose dicha puesta en serie cuando una corriente circula por dicha bobina (23), caracterizado por el hecho de que dicha máquina eléctrica giratoria (ALT) es una máquina reversible que funciona en modo generador para alimentar al menos una unidad de almacenamiento y en modo motor para arrancar un motor térmico, estando dicha máquina (ALT) conectada a un borne de polaridad diferente respectivo (BN1, BP2) de cada unidad de almacenamiento

La invención se refiere a un conmutador de potencia. La invención halla aplicaciones en el ámbito de la industria automóvil y, en particular, en el ámbito de los alternadores y alterno-motores de arranque.

Estado de la técnica

Un vehículo automóvil comprende de manera convencional:

- un motor térmico,

- un alternador, comprendiendo dicho alternador un rotor bobinado que constituye un inductor al cual se lleva una corriente de excitación;

- un estator que lleva varios devanados o arrollamientos, que constituyen un inducido, que suministran una potencia eléctrica.

- al menos una unidad de almacenamiento de energía tal como una batería que puede suministrar aproximadamente 12V.

Con el fin de arrancar eficazmente los motores térmicos que necesitan pares elevados se emplea un sistema de motor de arranque alternador. Es el caso de los motores diesel y de cilindrada elevada. Es necesario alimentar dicho motor de arranque alternador bajo una tensión más elevada, al menos 24V, de manera que se aumente su par (y por lo tanto la potencia mecánica). A tal efecto, de manera clásica, dicho vehículo comprende generalmente una segunda unidad de almacenamiento de energía tal como una segunda batería que puede suministrar 12V, estando las dos baterías dispuestas en serie durante el arranque con la finalidad de suministrar la tensión adecuada, es decir 24V.

Con el fin de posicionar las dos baterías en serie, según un primer estado de la técnica, se ha propuesto una solución mecánica según la cual se utilizan unos relés de potencia clásicos los cuales permiten la puesta en serie de las baterías durante el arranque y la conexión en paralelo de las dos baterías tras el arranque.

Un sistema de arranque y de generación eléctrica según el preámbulo de la reivindicación 1, se describe en el documento "US 2 521 969 A".

Según un segundo estado de la técnica, se ha propuesto una solución electrónica en la cual se utilizan unos transistores de potencia en calidad de interruptores y una electrónica de control asociada para conectar en serie o paralelo las dos baterías.

El primer estado de la técnica presenta un primer problema según el cual la realización de esta función de conmutación serie/paralelo precisa al menos de dos relés de potencia. Estos relés de potencia no soportan corrientes elevadas permanentes ligadas al funcionamiento del motor de arranque-alternador en modo generador. Además, durante un arranque, una corriente de aproximadamente 700 amperios suministrada al sistema de alterno-motor de arranque puede conllevar un riesgo de destrucción de los contactos de los relés ligado a esta sobre-intensidad. Además, en el caso en que un relé no se abre, podría darse un riesgo de puesta en corto-circuito de una de las dos baterías. Además, estos relés de potencia presentan un coste no despreciable en términos económicos así como una ocupación de espacio no despreciable debido a su volumen importante para esta gama de corrientes. Finalmente, en esta utilización la duración de vida de los relés está limitada debido a las corrientes importantes y a las restricciones ligadas al sector automóvil.

El segundo estado de la técnica presenta un inconveniente según el cual es necesario tener una pluralidad de transistores de potencia montados en un disipador con el fin de poder soportar una corriente elevada durante el arranque y mantener una corriente permanente elevada durante el funcionamiento en modo alternador. Esto conlleva un sobrecoste en términos de espacio puesto que la ocupación de espacio de la caja necesaria para la realización de estos transistores. Dicha caja comprende una tarjeta de control, el disipador, así como un cinturón mecánico para ensamblar los dos elementos precedentes. Además, esta solución presenta un coste no despreciable en términos económicos.

Descripción de la invención

También, otro problema técnico a resolver por el objeto de la presente invención es el de proponer un sistema de arranque y de generación eléctrica, que permiten obtener la puesta en serie y paralelo de las unidades de almacenamiento de energía de manera simple y fiable y que pueda soportar corrientes elevadas.

El problema técnico se resuelve mediante las características técnicas de la reivindicación 1.

Así, como se verá en detalle más adelante, la presente invención presenta la ventaja de tener un único medio para realizar las funciones de los tres interruptores que permite realizar la puesta en paralelo o en serie de las dos baterías. Además, utiliza la presencia de una corriente en la bobina del contactor, corriente que ya está presente durante el arranque, evitando de este modo tener medios adicionales para suministrar una corriente dedicada.

El segundo interruptor está destinado a estar abierto en posición de reposo. Este segundo interruptor va a permitir realizar una conexión serie mientras que el primer interruptor realice una conexión paralelo o vice y versa.

El contactor comprende además un tercer interruptor, estando dicho interruptor destinado a estar cerrado en posición de reposo.

Este tercer interruptor permite poner en paralelo una segunda batería con una primera batería.

Un interruptor destinado a estar abierto en posición de reposo está compuesto por:

- un primer conjunto de contactos,

- un segundo conjunto de contactos destinados a entrar en contacto con unos contactos del primer conjunto de contactos. [0016] De este modo, una conexión entre los contactos del primer y segundo conjunto es efectiva en modo reposo,

garantizando así la puesta en paralelo de baterías antes de cualquier arranque. [0017] El segundo interruptor está compuesto por:

- un tercer conjunto de contactos destinados a conectar unos bornes primero y segundo del contactor.

De este modo, cuando se realiza la conexión, se puede realizar la puesta en serie.

Dicho segundo conjunto de contactos es solidario del núcleo. Así, cuando el núcleo móvil se desplaza en translación, acciona el segundo conjunto de contacto de manera que los contactos entre el primer conjunto de contactos y dicho segundo conjunto de contactos deja de ser efectivo.

Los contactos del primer conjunto de contactos están destinados a estar conectados a unos bornes de unidades de almacenamiento.

De este modo, en modo reposo, cuando ninguna corriente circula por la bobina del contactor, el segundo conjunto de contactos coopera con todos los bornes de las baterías a través del primer conjunto de contactos de manera que las baterías están en paralelo.

El segundo conjunto de contactos está dispuesto en un plano solidario del núcleo, y el contactor comprende además unos medios de desplazamiento angulares asociados a dichos contactos dispuestos entre dichos contactos y dicho plano. De este modo, estos medios permiten resolver problemas de co-planaridad cuando el segundo conjunto de contactos entra en contacto con el primer conjunto de contactos.

El contactor comprende además:

- unos medios de amortiguación destinados a amortiguar unos rebotes entre el primer conjunto de contactos y el segundo conjunto de contactos.

Así, este amortiguador permite evitar rebotes entre el primer conjunto de contactos y el segundo conjunto de contactos durante el retorno a la posición de reposo del núcleo móvil.

El conmutador de potencia comprende además:

- un primer elemento conductor que conecta un primer borne del contactor a un primer borne de una primera unidad de almacenamiento,

- un segundo elemento conductor que conecta un segundo borne del contactor a un segundo borne de una segunda unidad de almacenamiento.

De este modo, en modo activo, cuando circula una corriente por la bobina, el núcleo móvil se desplaza de manera que el segundo conjunto de contactos ya no coopera con los bornes de las baterías mientras que el tercer conjunto de contactos coopera a través de elementos conductores con un borne de cada batería de manera que las baterías están en serie. De este modo, estos elementos conductores permiten establecer la conexión efectiva entre un borne de cada batería de polaridad diferente de manera que se realiza la puesta en serie.

El contactor comprende además un muelle de mantenimiento del núcleo móvil. Este muelle garantiza... [Seguir leyendo]

1. Sistema de arranque y de generación eléctrica que comprende:

- al menos dos unidades de almacenamiento de energía,

- una máquina eléctrica giratoria (ALT),

- un conmutador de potencia provisto de un contactor electromagnético (20), comprendiendo dicho contactor:

o un núcleo móvil (22),

o una bobina (23) dispuesta coaxialmente con dicho núcleo móvil (22),

o unos conjuntos de contactos primero y segundo (24a, 24b) destinados a conectar a al menos dos unidades de almacenamiento en paralelo mediante contactos asociados destinados a cooperar con cada borne (BN1, BN2, BP1, BP2) de las unidades de almacenamiento respectivamente durante el modo generador,

o un tercer conjunto de contactos (25) destinado a conectar a dos unidades de almacenamiento en serie mediante contactos destinados a cooperar con un borne de polaridad diferente respectiva (BP1, BN2) de cada unidad de almacenamiento durante el modo motor,

- activándose dicha puesta en serie cuando una corriente circula por dicha bobina (23),

caracterizado por el hecho de que dicha máquina eléctrica giratoria (ALT) es una máquina reversible que funciona en modo generador para alimentar al menos una unidad de almacenamiento y en modo motor para arrancar un motor térmico, estando dicha máquina (ALT) conectada a un borne de polaridad diferente respectivo (BN1, BP2) de cada unidad de almacenamiento.

2. Sistema según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende un contactor (20) electromagnético que comprende:

- al menos unos interruptores primero (T1), segundo (T2), y tercero (T3)

- estando dicho contactor (20) en una posición de reposo cuando no circula corriente alguna por dicha bobina (23), y en una posición activa cuando una corriente circula por dicha bobina (23),

- estando al menos uno de los interruptores primero y segundo destinado a estar cerrado en posición de reposo, y

- estando el tercer interruptor (T3) destinado a estar cerrado en posición de reposo.

3. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que un interruptor (T1, T3) destinado a estar abierto en posición de reposo está compuesto por:

- un primer conjunto (24a) de contactos (C, D, E, F),

- un segundo conjunto (24b) de contactos (CDM, EFM) destinados a entrar en contacto con unos contactos (C, D; E, F) del primer conjunto de contactos.

4. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el segundo interruptor (T2) está compuesto por:

- un tercer conjunto de contactos (25) destinados a conectar unos bornes primero y segundo (26a, 26b) del contactor (20).

5. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que dicho segundo conjunto (24b) de contactos (CDM, EFM) es solidario del núcleo (22).

6. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5 , caracterizado por el hecho de que los contactos (C, D, E, F) del primer conjunto de contactos (24a) están destinados a ser conectados a unos bornes (BN1, BN2, BP1, BP2) de unidades de almacenamiento.

7. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6 , caracterizado por el hecho de que el segundo conjunto (24b) de contactos (CDM, EFM) está dispuesto en un plano (33) solidario del núcleo (22), y por el hecho de que el contactor (20) comprende además unos medios de desplazamiento angulares (34) asociados a dichos contactos (CDM, EFM) dispuestos entre dichos contactos (CDM; EFM) y dicho plano (33).

8. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones 3 a 7, caracterizado por el hecho de que el contactor (20) comprende además:

- unos medios de amortiguación (30) destinados a amortiguar unos rebotes entre el primer conjunto de contactos (C, D, E, F) y el segundo conjunto de contactos (CDM, EFM).

9. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que comprende además:

- un primer elemento conductor (27b) que conecta un primer borne (26b) del contactor (20) con un primer borne (BP1) de una primera unidad de almacenamiento (BAT1),

- un segundo elemento conductor (27a) que conecta un segundo borne (26a) del contactor (20) con un segundo borne (BN2) de una segunda unidad de almacenamiento (BAT2).

10. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el contactor

(20) comprende además un muelle de mantenimiento (31) del núcleo móvil (22).

11. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el contactor

(20) comprende además una salida de control (32a) que conecta la bobina (23) a una electrónica de control (CMD).

12. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el contactor

(20) comprende además una guía anti-pivotamiento (35) del núcleo móvil (22).

13. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el contactor

(20) comprende además un entrehierro (F) de distancia (E) comprendida en el intervalo de valores 1,5mm a 4mm.

14. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los contactos (C, D, E, F) del primer conjunto (24a) de contactos son fijos.

15. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que los contactos (CDM, EFM) del segundo conjunto (24b) de contactos son móviles.

16. Sistema según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que el contactor

(20) electromagnético comprende además:

- un cuarto interruptor (T4) destinado a estar cerrado en posición de reposo.