Estructura de línea de alimentación para alimentar con energía componentes eléctricos de un vehículo de motor y para transmitir en paralelo informaciones entre al menos algunos de los componentes eléctricos a través de la estructura de línea de alimentación,

en el marco de una comunicación de Powerline, en donde las líneas de alimentación están dispuestas en una estructura en estrella con al menos un punto neutro, caracterizada porque al menos una parte de las líneas de alimentación (10) comprende una disposición coaxial de varios cables trenzados exteriores (4) alrededor de un cable trenzado de línea central (2), en donde los cables trenzados de línea exteriores (4) están aislados con relación al cable trenzado central (2)

Estado de la técnica

La invención se refiere a una estructura de línea de alimentación conforme al preámbulo de la reivindicación 1, que es conocida del artículo “concepto de una novedosa estructura de red de a bordo para su uso en comunicación de línea de alimentación en vehículos de motor”, de Frank Stiegler, Klaus Dostert, Jürgen Schirmer y Thorsten Enders.

Una estructura de línea de alimentación de este tipo se describe en la solicitud de patente DE 101 42 410.8 ó EP 2002 00 16 071 de la solicitante.

Una estructura de línea de alimentación del género expuesto pretende servir tanto para la comunicación entre diferentes componentes eléctricos, como por ejemplo entre un aparato de control de puerta y un aparato de control de asiento, como para la alimentación de energía de estos componentes. Aquí se habla de “Power Line Communications”. Para esto ha demostrado ser conveniente reestructurar el mazo de cables disponible en el estado de la técnica, de tal modo que las líneas de alimentación estén en una estructura en estrella con al menos un punto neutro de una estructura en estrella con al menos un punto neutro. Ha demostrado ser ventajoso, en el caso de la estructura de línea de alimentación conocida, la utilización de las llamadas líneas de “Twisted-Pair” para la alimentación de los componentes. Por las mismas se entienden cables dobles retorcidos o cables trenzados de línea, que conllevan una mejora de la resistencia a los parásitos y en función de su grado de retorcimiento presentan diferentes impedancias. Debido a que un punto neutro dentro de un sistema de líneas puede considerarse siempre una conexión en paralelo de resistencias, se obtiene una impedancia muy reducida para el punto neutro, lo que conduce a reflexiones indeseadas de la onda en el punto neutro que se extiende en un ramal de línea de alimentación en dirección al punto neutro. Sin embargo, este efecto puede suprimirse mediante el conexionado del ramal de línea en la región del punto neutro, lo que se ha propuesto con la citada solicitud de patente DE 101 42

410.8.

Tarea y solución de la invención

Otro problema de la estructura de línea de alimentación descrita anteriormente es sin embargo la transmisión de corrientes elevadas. Si se utilizan las líneas de “Twisted-Pair” antes citadas su sección transversal de línea limitada limita, a causa de la capacidad práctica de retorcimiento, la intensidad de corriente que puede transmitirse. Además de eso la producción de líneas de “Twisted-Pair” con gran sección transversal es complicada.

Por ello la tarea de la presente invención consiste, en estructuras de línea de alimentación, poder transmitir también grandes corrientes de alimentación.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención, partiendo de la estructura de línea de alimentación citada, por medio de que al menos una parte de las líneas de alimentación comprende una disposición coaxial de varios cables trenzados de línea exteriores alrededor de un cable trenzado de línea central.

Ventajas de la invención

La invención propone también que para alimentar consumidores de alta corriente individuales o para alimentar nodos de distribución centrales, es decir puntos neutros dentro de las estructura de línea de alimentación, se utilice una disposición coaxial de cables trenzados de línea para formar el tramo afectado de la línea de alimentación. De este modo se obtiene una sección transversal de línea muy grande que permite la transmisión de corrientes elevadas, también muy superiores a 10 A para la alimentación de energía, lo que no sería posible con líneas de “Twisted-Pair” individuales, ya que las secciones transversales de línea para ello necesarias ya no permitirían de forma económica un retorcimiento de los cables trenzados de línea.

Mediante la utilización de una disposición coaxial de varios cables trenzados exteriores alrededor de un cable trenzado de línea central puede materializarse también una selectividad, por ejemplo con ayuda de una caja de fusibles central. Esto exigiría varias líneas de “Twisted-Pair” que después, sin embargo, tendrían que volver a tenderse agrupadas en mazos, lo que debe considerarse complicado.

La disposición propuesta conforme a la invención se compone de varios cables trenzados exteriores en especial con la misma sección transversal y un cable trenzado central, el llamado cable trenzado guía, alrededor del cual están dispuestos o arrollados los cables trenzados exteriores. Sin embargo, también es concebible que para el cable trenzado guía se utilice un cable trenzado con sección transversal mayor que para los cables trenzados exteriores. Igualmente es posible utilizar varios cables trenzados para la configuración del cable trenzado guía, de forma similar a un cable metálico trenzado o torcido. Ha demostrado ser ventajoso que alrededor del cable trenzado guía central estén previstos 5 – 10, en especial 5 - 8 cables trenzados de línea exteriores. Con ello han demostrado ser especialmente ventajosos 6 cables trenzados de línea exteriores. Se han obtenido buenas experiencias con cables trenzados de línea con una sección transversal de 2 – 3 mm², en especial de aproximadamente 2,5 mm².

Ha demostrado tener una importancia especial en un perfeccionamiento de la invención que los cables trenzados de línea exteriores estén cortocircuitados mutuamente mediante condensadores, por medio de técnica de alta frecuencia, y precisamente de forma preferida en sus dos extremos. De este modo el tramo de línea de alimentación así configurado se comporta para señales de datos de alta frecuencia de forma similar a una línea coaxial.

Debido a que el cable trenzado de línea central o cable trenzado guía presenta en general, en el interior de la disposición coaxial, una sección transversal menor que la suma de las secciones transversales de los cables trenzados de línea exteriores, ha demostrado ser ventajoso que para la transmisión de corrientes elevadas la retroalimentación de componentes de corriente continua pueda realizarse a través de la carrocería. Para esto ha demostrado ser ventajoso que el cable trenzado de línea central, de forma preferida por sus dos extremos, esté unido a la carrocería.

Sin embargo, en un caso así pueden configurarse de forma desventajosa corrientes en modo común a través de la carrocería. Sin embargo, contra esto puede actuarse ventajosamente mediante la utilización de un acoplamiento inductivo entre los cables trenzados de línea exteriores y el cable trenzado de línea exterior. Para esto puede utilizarse un núcleo anular con o de material ferrítico, el cual se desplace sencillamente sobre el tramo afectado de la línea de alimentación, de tal modo que la línea de alimentación se extienda a través de este núcleo anular. De este modo se forma una “bobina en modo común”. Para aumentar todavía más la impedancia para corrientes en modo común, existe la posibilidad de tender la disposición coaxial de cables trenzados de línea al menos una vez o varias veces alrededor del núcleo anular, de tal modo que la línea de alimentación forme uno o varios lazos a través y alrededor del núcleo anular.

Ha quedado demostrado que puede materializarse una impedancia de la disposición coaxial de cables trenzados de línea de 35 – 50 ohmios, en especial alrededor de 40 ohmios.

Con la estructura de línea de alimentación conforme a la invención puede obtenerse con una longitud de línea de 5 m, dentro de un margen de frecuencias de entre 100 y 250 MHz, un comportamiento de transmisión de – 1,4 dB a – 4,4 dB, de forma ventajosa de entre – 1,9 dB y - 3,7 dB, lo que debe considerarse especialmente adecuado. Pueden transmitirse corrientes elevadas.

Para suprimir corrientes en modo común en transiciones del cable trenzado de línea central a la carrocería o de los cables trenzados de línea exteriores a otras derivaciones, en especial con líneas de “Twisted-Pair”, ha demostrado ser eficaz la utilización de núcleos anulares con material ferrítico como “bobinas en modo común”.

Dibujo

Se deducen particularidades, posibilidades de aplicación y ventajas de la invención de la siguiente descripción de ejemplos de ejecución de la invención, que están representados en el dibujo. Con ello todas las particularidades... [Seguir leyendo]

1. Estructura de línea de alimentación para alimentar con energía componentes eléctricos de un vehículo de motor y para transmitir en paralelo informaciones entre al menos algunos de los componentes eléctricos a través de la estructura de línea de alimentación, en el marco de una comunicación de Powerline, en donde las líneas de alimentación están dispuestas en una estructura en estrella con al menos un punto neutro, caracterizada porque al menos una parte de las líneas de alimentación (10) comprende una disposición coaxial de varios cables trenzados exteriores (4) alrededor de un cable trenzado de línea central (2), en donde los cables trenzados de línea exteriores

(4) están aislados con relación al cable trenzado central (2).

2. Estructura de línea de alimentación según la reivindicación 1, caracterizada porque los cables trenzados de línea exteriores (4) están cortocircuitados mutuamente mediante condensadores (6), por medio de técnica de alta frecuencia.

3. Estructura de línea de alimentación según la reivindicación 2, caracterizada porque los cables trenzados de línea exteriores (4) están cortocircuitados mutuamente mediante condensadores (6), por medio de técnica de alta frecuencia, por ambos extremos de la línea de alimentación (10) contemplada.

4. Estructura de línea de alimentación según la reivindicación 1, caracterizada porque el cable trenzado de línea central (2), de forma preferida por sus dos extremos, está unido a la carrocería (12).

5. Estructura de línea de alimentación según la reivindicación 1, caracterizada porque una línea de alimentación (10) se extiende a través de un núcleo anular (8) con material ferrítico.

6. Estructura de línea de alimentación según la reivindicación 5, caracterizada porque la línea de alimentación (10) abraza el núcleo anular (8) al menos una vez.

7. Estructura de línea de alimentación según la reivindicación 5 ó 6, caracterizada porque la línea de alimentación

(10) se extiende a través de un núcleo anular (8) con material ferrítico en el lado del generador.

8. Estructura de línea de alimentación según la reivindicación 1, caracterizada porque están previstos un cable trenzado central (2) y de cinco a diez, en especial de cinco a ocho cables trenzados exteriores.

9. Estructura de línea de alimentación según la reivindicación 1, caracterizada porque la disposición coaxial de los varios cables trenzados de línea exteriores (4) alrededor del cable trenzado central (2) presenta una impedancia de entre 35 y 50 ohmios.

10. Estructura de línea de alimentación según la reivindicación 1, caracterizada porque la disposición coaxial de los varios cables trenzados de línea exteriores (4) alrededor del cable trenzado central (2) presenta, dentro de un margen de frecuencias de entre 100 y 250 MHz, un comportamiento de transmisión de – 1,4 dB a – 4,4 dB, en especial de entre – 1,9 dB y - 3,7 dB.