ELECTRÓNICA DE CONTROL O REGULACIÓN, ESPECIALMENTE PARA UN FRENO DE CORRIENTES PARÁSITAS.

Electrónica de control o regulación, especialmente para un freno de corrientes parásitas de un vehículo,

con un equipo de control o regulación para controlar o regular el dispositivo que se debe conmutar, preferiblemente las bobinas excitadoras de un freno de corrientes parásitas, y con un primer elemento de conmutación que puede ser conmutado por el equipo de control o regulación y que está conectado en serie con el dispositivo a conmutar, especialmente con las bobinas excitadoras de un freno de corrientes parásitas, caracterizada porque, para aumentar la seguridad de funcionamiento, al menos un elemento de conmutación adicional (5) conmutable por el equipo de control o regulación está conectado en paralelo con el dispositivo a conmutar, preferiblemente con las bobinas excitadoras (2) de un freno de corrientes parásitas, y en serie con el primer elemento de conmutación (3), en donde el al menos un elemento de conmutación adicional (5), en caso de un defecto del primer elemento de conmutación (3) que impida que se interrumpa por el primer elemento de conmutación (3) el circuito eléctrico cerrado a través de dicho primer elemento de conmutación (3), puede ser puesto en conducción por el equipo de control o regulación para lograr que se queme el primer elemento de conmutación (3) y, por tanto, que se interrumpa el circuito eléctrico

La presente invención concierne a una electrónica de control o regulación, especialmente para un freno de corrientes parásitas de un vehículo, con un equipo de control o regulación para controlar o regular el dispositivo que se debe conmutar, preferiblemente las bobinas excitadoras de un freno de corrientes parásitas, y con un primer elemento de conmutación conmutable por el equipo de control o regulación y que está conectado en serie con el dispositivo que se debe conmutar, especialmente con las bobinas excitadoras de un freno de corrientes parásitas.

Los frenos de corrientes parásitas en vehículos sirven principalmente para descargar el sistema de frenado principal propiamente dicho del vehículo y, por tanto, representan equipos de frenado adicionales. Atendiendo a criterios técnicos de seguridad, el estado de desconexión es el estado de funcionamiento seguro de un equipo de frenado adicional de esta clase, puesto que con el equipo de frenado principal está ya disponible un sistema de frenado en funcionamiento. En tales dispositivos es problemático el hecho de que el funcionamiento erróneo de un elemento de conmutación puede impedir la desactivación del dispositivo y, por tanto, el paso al estado de funcionamiento seguro. En frenos de corrientes parásitas es deseable, por ejemplo por diferentes motivos, la utilización de elementos de conmutación semiconductores, por ejemplo MOSFETS. En estos elementos de conmutación se puede producir la llamada transaleación del transistor, después de la cual éste no puede conectarse ya de manera impermeable para la corriente. Si un transistor transaleado está conectado en serie con un dispositivo a conmutar y con una fuente de tensión, ya no se pueden interrumpir el circuito eléctrico cerrado a través de transistor ni, por tanto, el funcionamiento del dispositivo.

El problema de la invención consiste en conseguir un aumento de la seguridad de funcionamiento en equipos de la clase genérica expuesta según el preámbulo de la reivindicación 1.

Esto se consigue según la invención por medio de una electrónica de control o regulación con las características de la reivindicación 1.

Las ventajas técnicas de un circuito de esta clase son fáciles de comprender. Durante el funcionamiento normal se efectúa una conexión y desconexión del dispositivo a conmutar a través del primer elemento de conmutación conectado en serie con el dispositivo. La puesta en conducción de este elemento de conmutación establece una unión conductora entre zonas de diferente potencial eléctrico, por ejemplo los polos de una batería. Por tanto, puede circular una corriente eléctrica a través del primer elemento de conmutación y del dispositivo conectado en serie con el elemento de conmutación. Si no se puede interrumpir ya el circuito eléctrico debido a un defecto del primer elemento de conmutación, se conmuta al estado de conducción, por medio de un equipo de control o regulación adecuado, el segundo elemento de conmutación conectado en paralelo con el dispositivo que se debe conmutar. Se le ofrece así a la corriente eléctrica un trayecto con una resistencia eléctrica sensiblemente más pequeña, concretamente a través de los dos elementos de conmutación en lugar de a través del dispositivo a conmutar y el elemento de conmutación. Por tanto, en caso de una tensión aplicada inalterada se produce una corriente de cortocircuito que es sensiblemente mayor que la corriente que circula durante el funcionamiento normal por el circuito de conmutación. Dado que cada elemento de conmutación puede hacerse funcionar solamente hasta un cierto valor límite superior de la corriente circulante, se quema el primer elemento de conmutación conectado en serie con el dispositivo a conmutar y, por tanto, se interrumpe el circuito eléctrico. Dado que este primer elemento de conmutación está expuesto también a una carga constante durante el funcionamiento normal y, por tanto, es menos robusto que el segundo elemento de conmutación no utilizado durante el funcionamiento normal, se produce el quemado deseado de este primer elemento de conmutación. Por tanto, es posible realizar ambos elementos de conmutación con la misma construcción y, no obstante, se puede partir con gran seguridad de la consideración de que se produce un quemado del primer elemento de conmutación.

Se obtiene una forma de realización ventajosa de la invención haciendo que con al menos un elemento de conmutación y preferiblemente con cada uno de los elementos de conmutación conectados en paralelo con el dispositivo a conmutar, preferiblemente con las bobinas excitadoras de un freno de corrientes parásitas, esté conectada en serie una respectiva resistencia eléctrica, estando conectada cada una de las resistencias eléctricas en paralelo con el dispositivo a conmutar, preferiblemente las bobinas excitadoras de un freno de corrientes parásitas. Estas resistencias limitan la corriente que circula por un elemento de conmutación individual y, por tanto, la carga de este elemento de conmutación, mientras que el primer elemento de conmutación conectado en serie con todos estos elementos de conmutación está expuesto a la corriente total que resulta como suma de las corrientes parciales que circulan por los distintos elementos de conmutación. Se incrementa así una vez más la probabilidad de que se produzca un quemado del primer elemento de conmutación. Además, es muy improbable que, en caso de una pluralidad de segundos elementos de conmutación conectados en paralelo, se quemen todos estos elementos de conmutación antes de que se queme el primer elemento de conmutación conectado en serie. No obstante, estas resistencias eléctricas no tienen que presentarse como componentes separados en la electrónica, puesto que cada elemento de conmutación presenta ya una cierta resistencia interna.

En la realización como resistencias externamente presentes se ofrece el construir todas estas resistencias con el

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mismo ohmiaje.

Se obtiene otra forma de realización ventajosa de la invención haciendo que al menos un elemento de conmutación comprenda un componente semiconductor actuante como interruptor, preferiblemente un MOSFET. Tales elementos de conmutación se pueden obtener comercialmente a costes reducidos y se pueden conmutar con pequeñas tensiones de funcionamiento.

Se obtiene otra forma de realización ventajosa de la invención haciendo que se pueda alimentar al equipo de control

o regulación una señal característica del estado de funcionamiento de al menos un elemento de conmutación. Se puede dictaminar así en cualquier momento sobre el estado momentáneo de los distintos elementos de conmutación. Por ejemplo, siendo conocida la resistencia, se tiene que, a través de la caída de tensión que se presenta a lo largo de un elemento de conmutación conectado en serie con el dispositivo a conmutar, se puede deducir la intensidad de la corriente que circula por el dispositivo a conmutar. Se ofrece también el prever un sensor de temperatura para vigilar la temperatura de funcionamiento del dispositivo a conmutar, cuya señal pueda alimentarse al menos al equipo de control o regulación. Si se sobrepasa una temperatura máxima determinada previamente establecida, pueden estar previstas la emisión de un aviso de temperatura y eventualmente la desconexión del dispositivo que se debe conmutar. Análogamente, un sensor de tensión puede vigilar la tensión eléctrica de funcionamiento del dispositivo a conmutar y/o la electrónica de control o regulación y puede eventualmente emitir una alarma o reducir la potencia de frenado (absorción de corriente).

Se obtiene otra forma de realización ventajosa de la invención haciendo que el dispositivo a conmutar presente bobinas excitadoras de un freno de corrientes parásitas que, para regular la potencia de frenado en su totalidad, puedan ser conmutadas con una tensión continua modulada en anchura de impulsos (PWM) por medio del elemento de conmutación conectado en serie con las bobinas excitadoras. El funcionamiento de tales dispositivos mediante la aplicación de una tensión continua modulada en anchura de impulsos al elemento de conmutación conectado en serie con las bobinas excitadoras es en sí ya conocida y, por tanto, no se describirá aquí con más detalle. Es de mencionar que esta variación de corriente conduce a fluctuaciones perturbadoras de la tensión de la red de a bordo del vehículo. La magnitud de la fluctuación de tensión guarda una relación lineal con la velocidad de la variación de la corriente y resulta problemática sobre... [Seguir leyendo]

1. Electrónica de control o regulación, especialmente para un freno de corrientes parásitas de un vehículo, con un equipo de control o regulación para controlar o regular el dispositivo que se debe conmutar, preferiblemente las bobinas excitadoras de un freno de corrientes parásitas, y con un primer elemento de conmutación que puede ser conmutado por el equipo de control o regulación y que está conectado en serie con el dispositivo a conmutar, especialmente con las bobinas excitadoras de un freno de corrientes parásitas, caracterizada porque, para aumentar la seguridad de funcionamiento, al menos un elemento de conmutación adicional (5) conmutable por el equipo de control o regulación está conectado en paralelo con el dispositivo a conmutar, preferiblemente con las bobinas excitadoras (2) de un freno de corrientes parásitas, y en serie con el primer elemento de conmutación (3), en donde el al menos un elemento de conmutación adicional (5), en caso de un defecto del primer elemento de conmutación (3) que impida que se interrumpa por el primer elemento de conmutación (3) el circuito eléctrico cerrado a través de dicho primer elemento de conmutación (3), puede ser puesto en conducción por el equipo de control o regulación para lograr que se queme el primer elemento de conmutación (3) y, por tanto, que se interrumpa el circuito eléctrico.

2. Electrónica de control o regulación según la reivindicación 1, caracterizada porque todos los elementos de conmutación (3, 5) son de la misma construcción.

3. Electrónica de control o regulación según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque una respectiva resistencia eléctrica (11) está conectada en serie con al menos uno y preferiblemente con cada uno de los elementos de conmutación (5) conectados en paralelo con el dispositivo a conmutar, preferiblemente con las bobinas excitadoras

(2) de un freno de corrientes parásitas, estando conectada cada una de las resistencias eléctricas (11) en paralelo con el dispositivo a conmutar, preferiblemente con las bobinas excitadoras (2) de un freno de corrientes parásitas.

4. Electrónica de control o regulación según la reivindicación 2, caracterizada porque todas las resistencias (11) son del mismo ohmiaje.

5. Electrónica de control o regulación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque al menos un elemento de conmutación comprende un componente semiconductor actuante como interruptor, preferiblemente un MOSFET.

6. Electrónica de control o regulación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque se puede alimentar al equipo de control o regulación (1) una señal característica del estado de funcionamiento de al menos un elemento de conmutación (3, 5, 12).

7. Electrónica de control o regulación según la reivindicación 6, caracterizada porque la señal incluye informaciones sobre la caída de tensión en el respectivo elemento de conmutación (3, 5, 12).

8. Electrónica de control o regulación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque presenta un sensor de temperatura para vigilar la temperatura de funcionamiento de la propia electrónica de control o regulación y/o del dispositivo a conmutar, preferiblemente del freno de corrientes parásitas, cuya señal puede ser alimentada al menos al equipo de control o regulación (1).

9. Electrónica de control o regulación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque presenta un sensor de tensión para vigilar la tensión eléctrica de funcionamiento del dispositivo a conmutar, preferiblemente de las bobinas excitadoras (2) de un freno de corrientes parásitas, y/o de la propia electrónica de control o regulación, cuya señal puede ser alimentada al menos al equipo de control o regulación (1).

10. Electrónica de control o regulación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque el dispositivo a conmutar presenta bobinas excitadoras (2) de un freno de corrientes parásitas que, para regular la potencia de frenado, pueden conmutarse preferiblemente en su totalidad con una tensión continua modulada en anchura de impulsos (PWM) por medio del elemento de conmutación (3) conectado en serie con las bobinas excitadoras (2).

11. Electrónica de control o regulación según la reivindicación 10, caracterizada porque los flancos de conexión (35) y/o de desconexión (37) de las señales de conmutación (34) alimentadas por el equipo de control o regulación (1) al elemento de conmutación (3) conectado en serie con las bobinas excitadoras (2) están configurados de manera ascendente o descendente durante un espacio de tiempo determinado, preferiblemente de alrededor de 100 µs, a fin de minimizar fluctuaciones de tensión no deseadas.

12. Electrónica de control o regulación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque está dispuesta en un vehículo y presenta una interfaz (13) para la transmisión bidireccional de datos con otros equipos preferiblemente ABS, tacómetro, ordenador de a bordo o similares - dispuestos en el vehículo.

13. Electrónica de control o regulación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque está dispuesta en un vehículo y consta de dos módulos espacialmente separados uno de otro, los cuales están unidos

uno con otro a través de una interfaz bidireccional (13) para la transmisión de energía y/o de datos, preferiblemente una interfaz bifilar, estando dispuesto preferiblemente uno de los dos módulos en proximidad inmediata al freno de corrientes parásitas del vehículo y estando dispuesto preferiblemente el otro de los dos módulos en la cabina del conductor del vehículo.

14. Vehículo con un freno de corrientes parásitas, caracterizado por una electrónica de control o regulación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

15. Procedimiento para controlar un dispositivo, especialmente el freno de corrientes parásitas de un vehículo, con una electrónica de control o regulación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque, al presentarse una perturbación funcional del elemento de conmutación (3) conectado en serie con el dispositivo a conmutar, preferiblemente con las bobinas excitadoras (2) de un freno de corrientes parásitas, se efectúa la desconexión del dispositivo por medio de la puesta en conducción del elemento o elementos de conmutación (5) conectados en paralelo con el dispositivo a conmutar y en serie con el primer elemento de conmutación (3).

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado porque se vigila constantemente el funcionamiento de todos los elementos de conmutación (3, 5, 12) por medio de la electrónica de control o regulación, preferiblemente por medio del equipo de control o regulación (1), y, al presentarse una perturbación funcional de un elemento de conmutación (3, 5, 12), se efectúa la desconexión del dispositivo.

17. Procedimiento según la reivindicación 15 ó 16, caracterizado porque la electrónica de control o regulación, al presentarse una perturbación funcional de uno de sus componentes y/o del dispositivo a conmutar, pasa a un modo de funcionamiento de error en el que se verifica continuamente la existencia de la perturbación funcional, y la electrónica de control o regulación, después de la desaparición de la perturbación funcional, pasa nuevamente al modo de funcionamiento normal.

18. Procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, caracterizado porque, en caso de destrucción de uno de los elementos de conmutación, se efectúa la desconexión del dispositivo a conmutar y se impide la nueva puesta en funcionamiento por medio de la electrónica de control o regulación.