Dispositivo acumulador de energía (CE) con una cor4riente de carga (IE),

estando conectado el dispositivoacumulador de energía (CE) a través de un circuito de corriente principal a una fuente de energía eléctrica (E), quepone a disposición una corriente de abastecimiento (IV);

estando dispuesto un dispositivo transformador de tensión sincronizado (20) en el circuito de corriente principal,aumentando el dispositivo transformador de tensión sincronizado (20) un primer potencial eléctrico (VE) deldispositivo acumulador de energía eléctrico (CE) a través de un potencial de abastecimiento eléctrico (VB) de lafuente de energía eléctrica (E);

estando dispuesto en el circuito de corriente principal, en preconexión con el dispositivo transformador de tensiónsincronizado (20), un dispositivo de limitación de corriente activo (21) que limita la corriente de abastecimiento (IV) auna corriente máxima predeterminada (IM),

caracterizado porque

el dispositivo de limitación de corriente (21) presenta una fuente de corriente controlable (5),

que está dispuesto en el circuito de corriente principal, controlándose la fuente de corriente regulable (5) medianteun dispositivo de control (6), que registra la corriente de abastecimiento (IV) y regula el flujo de corriente de lacorriente de abastecimiento (IV) mediante la fuente de corriente controlable (5) a la corriente máximapredeterminada (IM),

y porque el dispositivo transformador de tensión (20) presenta un segundo elemento de conmutación (T2), y duranteuna fase de carga previa se desactiva el dispositivo transformador de tensión sincronizado (20) mediante bloqueodel segundo elemento de conmutación (T2), y durante la fase de transformador ascendente se activa el dispositivotransformador de tensión (20) mediante ciclos del segundo elemento de conmutación (T2).

Dispositivo y procedimiento para la carga de un dispositivo acumulador de energía

ESTADO DE LA TÉCNICA

La presente invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para la carga de un dispositivo acumulador de energía.

Aunque la presente invención se describe en relación a un dispositivo para la carga de un dispositivo acumulador de energía de un sistema de airbag, la presente invención no está limitada al mismo.

En automóviles, mediante una dinamo y una batería se pone a disposición una fuente de abastecimiento eléctrica primaria, que presenta típicamente un potencial entre 9 V y 18 V. Algunos sistemas relevantes en seguridad, como por ejemplo un sistema de airbag, presentan un dispositivo acumulador de energía eléctrico propio. En el caso de una interrupción de energía de la fuente de energía primaria, de este modo se asegura que los sistemas relevantes para la seguridad puedan ejercer aún sus funciones primarias. A tal efecto, en los dispositivos acumuladores de energía debe ser almacenable una cantidad de energía suficiente. Ya que la capacidad del acumulador de energía no se puede aumentar arbitrariamente por motivos de espacio y costes, los acumuladores de energía se cargan a un potencial elevado, por ejemplo 22 voltios - 45 voltios, para poder acumular de este modo en los acumuladores de energía una cantidad de energía útil mayor de lo que sería posible con los típicos potenciales de abastecimiento, de 9 V - 18 V. Además, por motivo de limitaciones de utilización son necesarias tensiones, por ejemplo, de > 10 V para el activado de sistemas de airbag.

En un nuevo arranque de un vehículo o de un sistema de airbag, el dispositivo acumulador de energía se debe cargar de nuevo. En la figura 6 se muestra una representación esquemática de un dispositivo para la carga del dispositivo acumulador de energía. Un circuito de corriente principal conecta una fuente de energía E, que pone a disposición una corriente de abastecimiento Iv, con el dispositivo acumulador de energía CE. En el circuito de corriente principal está dispuesto un dispositivo transformador de tensión 20, que puede aumentar el potencial de almacenaje VE del dispositivo acumulador de energía CE a través del potencial de abastecimiento VB de la fuente de energía E. Para la conmutación del dispositivo transformador de tensión 20 están dispuestos diodos externos D1 y una inductividad L en el circuito de corriente principal entre la fuente de energía E y el dispositivo transformador de tensión 20. Ya que los diodos D1, la inductividad L y el dispositivo acumulador de energía no presentran gran resistencia, en la conexión con acumulador de energía CE simultáneamente vacío fluiría una mayor corriente de abastecimiento Iv a lo largo del circuito de corriente principal. Esto es desfavorable por varios motivos:

1. en este caso se presentan grandes desplazamientos de masa, que podrían interferir en conexiones sensibles.

2. Debido a especificaciones predeterminadas, la corriente máxima que puede requerir un dispositivo está frecuentemente limitada.

3. Las cargas térmicas y termomecánicas reducen el período de vida de componentes debido a las corrientes elevadas.

Por lo tanto, en el circuito de corriente principal están dispuestas resistencias R14-R19 aguas abajo hacia el dispositivo transformador de tensión 20. Estas limitan la corriente de abastecimiento IV máxima en la conexión mediante la elevada resistencia del circuito de corriente principal. Desfavorablemente, mediante las resistencias R14-R19 se reduce la eficiencia del dispositivo transformador de tensión 20, ya que en éste se disipa la potencia eléctrica. Esta eficiencia se puede aumentar mediante un condensador conectado en paralelo C4 a las resistencias R14-R19.

Debido al comportamiento de conexión sincronizado de un transistor T2 del dispositivo transformador de tensión 20, y a las señales de interferencia vinculadas al mismo, en el intervalo de >150 kHz es necesaria una filtración del circuito de corriente principal a través de un filtro de paso bajo con un condensador C2 y resistencias R3-R10, que está dispuesto entre la fuente de energía E y el dispositivo transformador de corriente 20 en el circuito de corriente principal.

Desventajosamente, las resistencias adicionales R9-R10 conducen no sólo a una reducción de la eficiencia del dispositivo para la carga del acumulador de energía CE, y los problemas de descarga de calor vinculados a la misma, sino también a una demanda de espacio de la conmutación total aumentada, y a costes de montaje aumentados debido a los muchos componentes aislados.

Por la FR 2 838 572 A es conocido un dispositivo para la carga de una reserva de energía que está conectado a una fuente de energía a través de un transformador de continua a continua. El dispositivo presenta un transformador reductor y un transformador de continua a continua. El transformador reductor sirve para adaptar de manera variable la tensión de la fuente de energía en el punto de entrada al transformador de continua a continua.

Por la US 2003/062880 es conocido un regulador de tensión en el que se suprime una corriente de conexión en el momento de la conmutación del regulador de tensión. Un transistor MOS se inserta a tal efecto entre el abastecimiento de corriente y una bobina del regulador de tensión, y una resistencia ON del transistor MOS es de gran magnitud en el momento de la conexión.

Por la US 5 754 419 A es conocido un dispositivo que controla el flujo de corriente entre una bobina y un condensador de salida en una conmutación de corrección de corriente de un transformador de tensión para un transformador de alterna a continua a través de un MOSFET de potencia, que se acciona a través de una conmutación de alimentación en un modo de baja corriente que compensa vibraciones durante la fase de carga del condensador, y se acciona en un modo de alta corriente limitante tan pronto el condensador se ha cargado suficientemente.

Por la US 6 094 036 A es conocido un dispositivo para el abastecimiento de energía con un regulador de tensión y un limitador de corriente de conmutación, que presenta una conmutación de limitación de corriente y un condensador auxiliar. Mediante la conmutación de limitación de corriente se reducen picos de corriente de carga, que se presentan en especial cuando se conecta el dispositivo para el abastecimiento de energía. La conmutación de limitación de corriente está conectada en serie al condensador auxiliar, lo que impide que fluya corriente de carga a través de la conmutación de limitación de corriente. Una conmutación de corriente ascendente está dispuesta en post-conexión con la conmutación de limitación de tensión en el sentido de la corriente, con el objetivo de elevar la tensión. Una ventaja de este dispositivo consiste en que, mediante el transformador ascendente, el condensador auxiliar presenta características mejoradas en relación con el regulador de tensión. Además, la tensión elevada en los contactos de conmutación del limitador de corriente de conexión reduce los efectos de tensión de interferencia parásitos, que son provocados por el transformador de tensión. De este modo se vuelve innecesaria ventajosamente la supresión de interferencias adicional, por ejemplo a través de medios que requieren coste elevado, como conmutaciones de supresión de interferencias de ondas radioeléctricas.

VENTAJAS DE LA INVENCION

Existe la demanda de una conmutación que presente una eficiencia de carga elevada.

Según la invención, esta tarea se soluciona mediante un dispositivo y un procedimiento para la carga de un acumulador de energía con las características de las reivindicaciones 1, o bien 18.

Una de las ideas que motiva la invención consiste en que un dispositivo de limitación de corriente activo en el circuito de corriente principal limita la corriente de abastecimiento a una corriente máxima predeterminada. Un dispositivo transformador de tensión sincronizado, que está dispuesto a continuación de la limitación de corriente en el circuito de corriente principal, eleva el primer potencial eléctrico del dispositivo acumulador de energía a través de un potencial de abastecimiento eléctrico de una fuente de energía eléctrica. La corriente de abastecimiento se pone a disposición por un dispositivo acumulador de energía, que está conectado al circuito de corriente principal.

1. Dispositivo acumulador de energía (CE) con una cor4riente de carga (IE) , estando conectado el dispositivo acumulador de energía (CE) a través de un circuito de corriente principal a una fuente de energía eléctrica (E) , que pone a disposición una corriente de abastecimiento (IV) ;

estando dispuesto un dispositivo transformador de tensión sincronizado (20) en el circuito de corriente principal, aumentando el dispositivo transformador de tensión sincronizado (20) un primer potencial eléctrico (VE) del dispositivo acumulador de energía eléctrico (CE) a través de un potencial de abastecimiento eléctrico (VB) de la fuente de energía eléctrica (E) ;

estando dispuesto en el circuito de corriente principal, en preconexión con el dispositivo transformador de tensión sincronizado (20) , un dispositivo de limitación de corriente activo (21) que limita la corriente de abastecimiento (IV) a una corriente máxima predeterminada (IM) ,

caracterizado porque

el dispositivo de limitación de corriente (21) presenta una fuente de corriente controlable (5) ,

que está dispuesto en el circuito de corriente principal, controlándose la fuente de corriente regulable (5) mediante un dispositivo de control (6) , que registra la corriente de abastecimiento (IV) y regula el flujo de corriente de la corriente de abastecimiento (IV) mediante la fuente de corriente controlable (5) a la corriente máxima predeterminada (IM) ,

y porque el dispositivo transformador de tensión (20) presenta un segundo elemento de conmutación (T2) , y durante una fase de carga previa se desactiva el dispositivo transformador de tensión sincronizado (20) mediante bloqueo del segundo elemento de conmutación (T2) , y durante la fase de transformador ascendente se activa el dispositivo transformador de tensión (20) mediante ciclos del segundo elemento de conmutación (T2) .

2. Dispositivo según la reivindicación 1, presentando el dispositivo de limitación de corriente (21) un primer elemento de conmutación (T1) , que está dispuesto en el circuito de corriente principal; presentando un dispositivo de funcionamiento libre (D3, T3) , que une un punto de conexión (50) del circuito de corriente principal entre el dispositivo de limitación de corriente (21) y el dispositivo transformador de tensión (20) con una masa (Gnd) de la fuente de energía eléctrica (E) ; y presentando un dispositivo de control (1) , que registra la corriente de abastecimiento (IV) y genera una señal de control (100) , que conecta de modo bloqueante el primer elemento de conmutación (T1) si la corriente de abastecimiento (IV) sobrepasa una corriente máxima predeterminada (IM) , y conecta de modo conductivo el primer elemento de conmutación (T1) si la corriente de carga (IE) es más reducida que una corriente mínima predeterminada (Im) , y/o conecta de modo conductivo tras un intervalo de tiempo predeterminado (dt) .

3. Dispositivo según la reivindicación 2, presentando el dispositivo de funcionamiento libre (T3, D3) un diodo (D3) que conecta el circuito de corriente principal con la masa (Gnd) en sentido de bloqueo.

4. Dispositivo según la reivindicación 3, presentando el dispositivo de funcionamiento libre (D3, T3) un tercer dispositivo de conmutación (T3) que se conecta con el primer elemento de conmutación a través del dispositivo de control (1) en fase opuesta.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, registrando el dispositivo de control (1, 6) el primer potencial (VE) y/o el potencial de abastecimiento eléctrico (VB) .

6. Dispositivo según la reivindicación 5, regulando el dispositivo de control (1, 6) la corriente máxima predeterminada (IM) en una primera corriente máxima (IM1) si el primer potencial (VE) se sitúa por debajo de un primer valor umbral (VS1) , y en una segunda corriente máxima (IM2) si el primer potencial se sitúa por encima del primer valor umbral (VS1) .

7. Dispositivo según la reivindicación 6, siendo la primera corriente máxima (IM1) menor que la segunda corriente máxima (IM2) .

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 o 7, seleccionándose la segunda corriente máxima (IM2) en tal magnitud que no se efectúa una limitación de la corriente de abastecimiento (IV) a través del dispositivo de limitación de corriente (21) .

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 8, correspondiendo el valor umbral (VS) al potencial de abastecimiento (VB) .

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 8, siendo el valor umbral (VS) hasta 3 voltios más reducido que el potencial de abastecimiento (VB) .

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 6 a 10, presentando el dispositivo de limitación de corriente (21) una zona acumuladora en la que se mantiene el valor umbral (VS) , la primera y la segunda corriente máxima y/o la corriente mínima (Im) .

12. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, desactivándose el dispositivo transformador de tensión sincronizado (20) a través del dispositivo de control (1, 6) si el primer potencial (VE) es más reducido que un segundo valor umbral (VS2) , y activándose si el primer potencial (VE) sobrepasa el segundo valor umbral (VS2) .

13. Dispositivo según la reivindicación 12, correspondiendo el segundo valor umbral (VS2) al primer valor umbral (VS1) .

14. Dispositivo según la reivindicación 2 a 4, predefiniéndose los intervalos de tiempo predeterminados (dt) mediante un oscilador (6) .

15. Dispositivo según la reivindicación 1, presentando el dispositivo de limitación de corriente (21) un transistor FET (T1) que está dispuesto en el circuito de corriente principal, estando aisladas entre sí entrada y fuente del transistor FET (T1) , y estando la entrada unida de modo conmutable a una masa (Gnd) ; y presentando un dispositivo de control (1) , que registra la corriente de abastecimiento (IV) y genera una señal de control (100) , que conecta de modo bloqueante el primer elemento de conmutación (T1) si la corriente de abastecimiento (IV) sobrepasa una corriente máxima predeterminada (IM) , y conecta de modo conductivo el primer elemento de conmutación (T1) si la corriente de carga (IE) es más reducida que una corriente mínima predeterminada (Im) y/o tras un intervalo de tiempo predefinido (dt) .

16. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 15, estando integrados el dispositivo de limitación de corriente

(21) y el dispositivo transformador de tensión (20) en una carcasa.

17. Procedimiento para la carga de un dispositivo acumulador de energía eléctrico (CE) con el dispositivo según la reivindicación 1, con los pasos:

limitación de la corriente de abastecimiento (IV) a una corriente máxima predeterminada (IM) mediante el dispositivo de limitación de corriente (21) ;

aumento del primer potencial eléctrico (VE) del dispositivo acumulador de energía eléctrico (CE) a través de un potencial de abastecimiento eléctrico (VB) de la fuente de energía eléctrica (E) por medio del dispositivo transformador de tensión sincronizado (20) si el primer potencial eléctrico (VE) sobrepasa un valor umbral (VS) .

18. Procedimiento según la reivindicación 17, concluyendo la limitación de la corriente de abastecimiento (IV) si el primer potencial eléctrico (VE) sobrepasa el valor umbral (VS) .

Fig. 4

IV S IM

IV > IM

T3