Dispositivo de protección contra polarización inversa.

Dispositivo de protección contra polarización inversa para vehículos con

- un dispositivo (8) detector,

- un primer elemento (14) de conexión unido con el dispositivo (8) detector y un punto (12) auxiliar dearranque externo, estando unido el primer elemento de conexión con un potencial eléctrico positivo de unabatería (2) de vehículo,

- un segundo elemento (16) de conexión que puede unirse con el dispositivo (8) detector y de maneraeléctrica con el potencial de la carrocería de vehículo,

- estando formado el dispositivo (8) detector de tal manera, que en caso de una polarización inversa delpunto (12) auxiliar de arranque externo el primer elemento (14) de conexión está unido de manera eléctricacon el segundo elemento (16) de conexión a través del dispositivo (8) detector,

caracterizado porque

- entre el primer elemento (14) de conexión y el punto (12) auxiliar de arranque externo está dispuesto undispositivo (10) disparador,

- activándose térmicamente el dispositivo (10) disparador mediante el calor de Joule generado en eldispositivo (8) detector mediante la corriente que fluye a través del dispositivo (8) detector en caso de unapolarización inversa, de tal manera que el dispositivo (10) disparador separa una unión eléctrica entre elpunto (12) auxiliar de arranque externo y el primer elemento (14) de conexión.

Dispositivo de protección contra polarización inversa

Sector de la técnica La solicitud se refiere en general a un dispositivo de protección contra polarización inversa para vehículos con un dispositivo detector, un primer elemento de conexión unido con el dispositivo detector y un punto auxiliar de suministro, un segundo elemento de conexión que puede unirse con el dispositivo detector y de manera eléctrica con el potencial de la carrocería de vehículo, estando formado el dispositivo detector de tal manera, que en caso de una polarización inversa del punto auxiliar de suministro el primer elemento de conexión está unido de manera eléctrica con el segundo elemento de conexión a través del dispositivo detector

Estado de la técnica En la actualidad, las redes de a bordo de vehículos se están volviendo cada vez más amplias y comprenden una pluralidad de consumidores diferentes. Los consumidores se suministran con energía, en general por una batería de vehículo. Muchos de estos consumidores son sensibles a una polarización inversa. Ejemplos de ello son interruptores semiconductores o también condensadores electrolíticos, que con una polarización incorrecta de una batería de suministro conectada pueden dañarse o romperse. En particular con condensadores electrolíticos debido a una tensión con una polarización incorrecta, pueden producirse daños considerables, porque los condensadores electrolíticos pueden explotar y a consecuencia de la explosión pueden darse otros componentes próximos. Del mismo modo, cualquier tipo de circuito de transistor puede romperse fácilmente por una polarización inversa.

Además, a consecuencia de excesos de tensión pueden producirse daños de consumidores de una red de a bordo. Para algunos consumidores hay determinados límites de tensión admisibles máximos. Con valores de tensión superiores pueden romperse los consumidores.

En particular puede producirse una polarización inversa en caso de un arranque externo. Cuando a un punto auxiliar de suministro (punto auxiliar de arranque externo) se conecta el polo incorrecto de la batería externa o una batería externa con una tensión demasiado elevada, por ejemplo en caso de un arranque externo de un automóvil mediante un camión, pueden producirse daños considerables de la red de a bordo. Las consecuencias son un fallo del vehículo y elevados costes de reparación.

Para una protección contra polarización inversa pueden utilizarse circuitos de protección contra polarización inversa centrales. Estos circuitos de protección contra polarización inversa se conocen por el estado de la técnica. El documento DE 101 11 25 A 1 da a conocer por ejemplo un circuito de protección contra polarización inversa, que presenta un elemento de separación pirotécnico. En caso de una polarización inversa el elemento de separación pirotécnico se enciende y la red de a bordo se separa de la batería. En este circuito de protección contra polarización inversa es desventajoso, sin embargo, que se rompan diferentes elementos constructivos, tales como por ejemplo el elemento de separación o el dispositivo detector.

Una posibilidad de evitar la rotura de elementos constructivos y una reparación compleja relacionada con la misma es utilizar el circuito de diodos de rectificador de tipo 86 del generador presente en el vehículo. Por la publicación para información de solicitud de patente DE 100 19 588 A 1 se conoce un dispositivo de arranque externo, en el que con ayuda de los diodos presentes en el generador se deriva la corriente que aparece por la polarización inversa. De este modo se evita una rotura de los componentes de la red de a bordo y del dispositivo de protección contra polarización inversa.

Los diodos del generador no están diseñados, sin embargo, en general para corrientes elevadas, en particular no están diseñados para una corriente constante elevada. Una corriente de este tipo genera un calor térmico considerable en los diodos. Este calor térmico no puede disiparse con la suficiente rapidez con una corriente constante en el circuito de diodos del generador. Esto puede conducir a una rotura de los diodos, el trayecto de corriente se interrumpe y la red de a bordo ya no está protegida. Además es deseable poder utilizar diodos con un dimensionamiento más pequeño en el generador.

Además, en los vehículos híbridos se utilizan al menos dos baterías diferentes, suministrando una batería de alto voltaje tensiones elevadas (por ejemplo por encima de desde 100 V hasta 1 kV) para el accionamiento electrónico, mientras que una batería de bajo voltaje suministra a la red de a bordo con una tensión menor (por ejemplo 12 V, 24 V, 48 V) . En general el generador está dispuesto entre el motor de combustión y la batería de alto voltaje y puede cargarla. La batería de la red de a bordo está unida a través de un inversor y un convertidor de tensión continua con el generador. El punto auxiliar de arranque externo está unido sin embargo directamente con la batería de la red de a bordo. A consecuencia de ello en los vehículos híbridos el circuito rectificador del generador ya no está disponible para una protección contra polarización inversa.

Como se mencionó anteriormente, una corriente elevada en los diodos del generador conduce a un calor térmico considerable en los diodos. Este calor térmico puede romper el circuito de diodos con una disipación térmica insuficiente. Hoy en día para vehículos, en particular para vehículos híbridos se requiere una resistencia térmica para dispositivos detectores, que por ejemplo están formados por diodos, para una corriente de 1.000 A durante 6 segundos. En caso de que fluya una corriente durante más tiempo, pueden romperse los diodos. Una rotura de los diodos en el circuito rectificador conduciría a que la corriente ya no se derivaría a través del dispositivo detector, sino que se introduciría en la red de a bordo. Los daños generados a este respecto son considerablemente mayores y tienen que evitarse obligatoriamente. Por tanto se requiere evitar también tras 6 segundos y 1.000 A una polarización errónea de la red de a bordo.

El documento DE 100 59 800 A 1 se refiere a la protección de una unidad de circuito electrónica de vehículos suministrada con tensión continua antes de dañarse en caso de una polarización incorrecta del suministro de tensión continua, conectándose un diodo de tal manera entre las conexiones para conectar una batería de tal manera, que en caso de una polarización incorrecta cortocircuita las conexiones, y aprovechándose en caso de una polarización incorrecta el calor irradiado del diodo, para separar de manera eléctrica el diodo y la unidad de circuito de la batería.

En el documento EP 1 206 025 A2 se proponen dispositivos para la protección contra polarización inversa de componentes eléctricos. Presentan al menos una conexión para un suministro de energía eléctrico. Se prevén medios de protección contra polarización, que en caso de una conexión con polarización inversa del suministro de energía influyen en el aporte de energía a al menos un componente eléctrico, siendo al menos un medio de protección contra polarización inversa parte de un circuito de elevación de tensión para la elevación de tensión para el componente eléctrico y/o al menos un componente eléctrico adicional.

El documento DE 10 2005 007123 A 1 describe una red de a bordo para un vehículo, que comprende un transformador reductor con una primera y una segunda conexión de entrada, entre las que puede aplicarse una tensión de entrada, una primera y una segunda conexión de salida, entre las que puede proporcionarse una tensión de salida, comprendiendo el transformador reductor un conmutador, una inductividad, un diodo y un condensador, estando acoplados el conmutador y el diodo en serie entre la primera y la segunda conexión de entrada, estando acoplada la inductividad entre un punto de unión del conmutador y el diodo y la primera conexión de salida, estando acoplado el condensador entre la conexión en el lado de salida de la inductividad y la segunda conexión de salida, y un dispositivo de protección contra polarización inversa, estando dispuesto el dispositivo de protección contra polarización inversa entre el punto de unión entre el conmutador y el diodo en serie con respecto al diodo.

Para una protección más segura frente a daños por polarización inversa en una red de a bordo de un vehículo, en el documento DE 101 11 252 A 1 se prevé una disposición para la protección de consumidores, estando prevista una red de a bordo para la alimentación de los consumidores y un elemento de limitación dispuesto en paralelo a la red de a bordo y una unidad disparadora para disparar un elemento... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de protección contra polarización inversa para vehículos con - un dispositivo (8) detector,

-un primer elemento (14) de conexión unido con el dispositivo (8) detector y un punto (12) auxiliar de arranque externo, estando unido el primer elemento de conexión con un potencial eléctrico positivo de una batería (2) de vehículo,

-un segundo elemento (16) de conexión que puede unirse con el dispositivo (8) detector y de manera eléctrica con el potencial de la carrocería de vehículo,

-estando formado el dispositivo (8) detector de tal manera, que en caso de una polarización inversa del 15 punto (12) auxiliar de arranque externo el primer elemento (14) de conexión está unido de manera eléctrica con el segundo elemento (16) de conexión a través del dispositivo (8) detector,

caracterizado porque

-entre el primer elemento (14) de conexión y el punto (12) auxiliar de arranque externo está dispuesto un dispositivo (10) disparador,

-activándose térmicamente el dispositivo (10) disparador mediante el calor de Joule generado en el dispositivo (8) detector mediante la corriente que fluye a través del dispositivo (8) detector en caso de una

polarización inversa, de tal manera que el dispositivo (10) disparador separa una unión eléctrica entre el punto (12) auxiliar de arranque externo y el primer elemento (14) de conexión.

2. Dispositivo de protección contra polarización inversa según la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo (8) detector, el primer elemento (14) de conexión y el dispositivo (10) disparador están acoplados térmicamente entre sí de tal manera, que en caso de una polarización inversa el calor de Joule generado en el dispositivo (8) detector mediante la corriente que fluye a través del dispositivo (8) detector activa térmicamente el dispositivo (10) disparador.

3. Dispositivo de protección contra polarización inversa según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado

porque el primer elemento (14) de conexión está formado como una pieza plana que presenta un alojamiento y porque el dispositivo (8) detector está dispuesto en el alojamiento con arrastre de fuerza.

4. Dispositivo de protección contra polarización inversa según la reivindicación 3, caracterizado porque el alojamiento es una copa formada en la pieza plana.

5. Dispositivo de protección contra polarización inversa según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el segundo elemento (16) de conexión está formado como pieza plana.

6. Dispositivo de protección contra polarización inversa según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado

porque el primer elemento (14) de conexión y el segundo elemento (16) de conexión están unidos de manera solapada y eléctricamente aislada entre sí y porque el dispositivo (8) detector está dispuesto al menos parcialmente entre los elementos de conexión primero y segundo de tal manera, que en caso de una polarización inversa del punto (12) auxiliar de suministro el primer elemento (14) de conexión está unido de manera eléctrica con el segundo elemento (16) de conexión a través del dispositivo (8) detector.

7. Dispositivo de protección contra polarización inversa según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el dispositivo (10) disparador está unido con una primera conexión (22) con el primer elemento (14) de conexión y porque una segunda conexión (24) del dispositivo (10) disparador está unida con arrastre de fuerza con la primera conexión (22) .

8. Dispositivo de protección contra polarización inversa según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el dispositivo (10) disparador presenta una primera conexión (22) formada de una sola pieza a partir del primer elemento (14) de conexión y porque una segunda conexión (24) del dispositivo (10) disparador está unida con arrastre de fuerza con la primera conexión (22) .

9. Dispositivo de protección contra polarización inversa según la reivindicación 8, caracterizado porque la primera conexión (22) formada de una sola pieza a partir del primer elemento (14) de conexión es una copa.

10. Dispositivo de protección contra polarización inversa según la reivindicación 9, caracterizado porque la

segunda conexión (24) es una depresión que aloja la copa con arrastre de fuerza o un saliente que puede insertarse en la copa con arrastre de fuerza.

11. Dispositivo de protección contra polarización inversa según una de las reivindicaciones 7 a 10, caracterizado porque un espacio (30) entre las conexiones (22, 24) primera y segunda está relleno de un medio (32) de separación de tal manera, que con una activación térmica del dispositivo (10) disparador la primera conexión (22) puede separarse de manera mecánica y eléctrica de la segunda conexión (24) .

12. Dispositivo de protección contra polarización inversa según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el dispositivo (10) disparador está dispuesto solapando al menos parcialmente el dispositivo (8) detector en el primer elemento (14) de conexión.

13. Dispositivo de protección contra polarización inversa según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque un dispositivo (18) de medición está dispuesto entre los elementos (14, 16) de conexión primero y segundo, y porque con el dispositivo (18) de medición puede medirse una puesta en contacto eléctrica entre los elementos (14, 16) de conexión primero y segundo.

14. Dispositivo de protección contra polarización inversa según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque el dispositivo (8) detector es un diodo, que en caso de una polarización inversa se hace funcionar en el sentido de conducción.

Fig. 1

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Fig.6