Aparato de control para el funcionamiento de un sistema de seguridad para un vehículo y procedimiento para el funcionamiento de tal sistema de seguridad para un vehículo.

Aparato de control para el funcionamiento de un sistema de seguridad para un vehículo con

- un convertidor ascendente (AW),

que está configurado como un convertidor de conmutación, y que convierte una tensión de entrada (UB) derivada desde una tensión de la batería del vehículo en una tensión de carga más elevada (VUP) en su salida,

- al menos un acumulador de reserva de energía (CER), que es cargado por medio de la tensión de carga (VUP) para el funcionamiento del sistema de seguridad en un caso de autarquía, caracterizado porque un convertidor descendente (DC1, DC2) es accionado de forma invertida al convertidor ascendente (AW), en el que el al menos un convertidor descendente (DC1, DC2) convierte hacia abajo la tensión de carga (VUP) o una tensión cedida por el al menos un acumulador de reserva de energía (CER).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/053615.

Solicitante: ROBERT BOSCH GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: POSTFACH 30 02 20 70442 STUTTGART ALEMANIA.

Inventor/es: SCHUMACHER, HARTMUT, SIEVERS,FALKO, LIST,CARSTEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60R16/03 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60R VEHICULOS, EQUIPOS O PARTES DE VEHICULOS, NO PREVISTOS EN OTRO LUGAR (prevención, limitación o extinción de incendios especialmente adaptadas a los vehículos A62C 3/07). › B60R 16/00 Circuitos eléctricos o circuitos de fluidos especialmente adaptados a vehículos y no previstos en otro lugar; Disposiciones de elementos de circuitos eléctricos o circuitos de fluido especialmente adaptados a vehículos y no previstos en otro lugar. › para la alimentación de energía eléctrica a subsistemas del vehículo.
  • B60R21/017 B60R […] › B60R 21/00 Disposiciones o equipamientos sobre los vehículos para proteger a los ocupantes o a los peatones o para evitar ser dañados en caso de accidente o de otros riesgos de la circulación (cinturones o arneses de seguridad en los vehículos B60R 22/00; asientos construidos para proteger al ocupante de los efectos de las fuerzas de aceleración anormales, p. ej. asientos anticolisión o asientos de seguridad, B60N 2/42; disposiciones para absorber la energía en los volantes de dirección de vehículos B62D 1/11; disposiciones para absorber la energía en las columnas de dirección de vehículos B62D 1/19). › incluyendo dispositivos para alimentar con corriente eléctrica los elementos de seguridad.
  • H02J7/14 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA LA ACUMULACION DE ENERGIA ELECTRICA (circuitos de alimentación de energía paralos aparatos de medida de rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas G01T 1/175; circuitos de alimentación de energía eléctrica especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/00; para computadores digitales G06F 1/18; para los tubos de descargar H01J 37/248; circuitos o aparatos para la conversión de la potencia eléctrica, disposiciones para su control o regulación H02M; control de una combinación máquina motriz-generador, control interrelacionado de varios motores H02P; control de energía a alta frecuencia H03L; utilización complementaria de línea o red de energía para transmisión de información H04B). › H02J 7/00 Circuitos para la carga o despolarización de baterías o para suministrar cargas desde baterías. › para la carga de baterías por generadores dinamoeléctricos llevados a velocidad variable, p. ej. sobre vehículo.
  • H02J7/34 H02J 7/00 […] › Funcionamiento en paralelo, en las redes, de baterías con otras fuentes de corriente continua, p. ej. batería de compensación (H02J 7/14 tiene prioridad).
  • H02M3/156 H02 […] › H02M APARATOS PARA LA TRANSFORMACION DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE ALTERNA, DE CORRIENTE ALTERNA EN CORRIENTE CONTINUA O DE CORRIENTE CONTINUA EN CORRIENTE CONTINUA Y UTILIZADOS CON LAS REDES DE DISTRIBUCION DE ENERGIA O SISTEMAS DE ALIMENTACION SIMILARES; TRANSFORMACION DE UNA POTENCIA DE ENTRADA EN CORRIENTE CONTINUA O ALTERNA EN UNA POTENCIA DE SALIDA DE CHOQUE; SU CONTROL O REGULACION (transformación de la corriente o de la tensión especialmente adaptada para su uso en los relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/02; sistemas de regulacion de variables eléctricas o magnéticas en general, p. ej. utilizando transformadores, reactancias o bobinas de choque, combinacion de tales sistemas con convertidores estáticos G05F; para computadores digitales G06F 1/00; transformadores H01F; conexión o control de un convertidor teniendo en cuenta su unión funcional con una fuente similar u otra fuente de alimentación H02J; convertidores dinamoeléctricos H02K 47/00; control de los transformadores, reactancias o bobinas de choque, control o regulación de motores, generadores eléctricos o convertidores dinamoeléctricos H02P; generadores de impulsos H03K). › H02M 3/00 Transformación de una potencia de entrada en corriente continua en una potencia de salida en corriente continua. › con control automático de la tensión o de la corriente de salida, p. ej. reguladores de conmutación.

PDF original: ES-2497815_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Aparato de control para el funcionamiento de un sistema de seguridad para un vehículo y procedimiento para el funcionamiento de tal sistema de seguridad para un vehículo

Estado de la técnica

La invención se refiere a un aparato de control y a un procedimiento para el funcionamiento de un sistema de seguridad para un vehículo del tipo de las reivindicaciones independientes de la patente.

Se conoce a partir del documento DE 195 42 85 B4 una instalación de seguridad para ocupantes de vehículos, en la que está previsto un condensador para la acumulación de energía y está previsto un primer convertidor de tensión, que está conectado con la batería del vehículo y que eleva la tensión de la batería del vehículo a un múltiplo de la tensión de la batería del vehículo y carga con esta tensión más elevada el condensador. Un segundo convertidor de tensión está previsto para ser conectado a través de su salida con una entrada de un estabilizador de la tensión. Además, está previsto un microcontrolador que controla los convertidores de tensión y los convertidores de tensión son controlables por una interfaz en serie del microcontrolador. Se conocen a partir del documento DE 1 24 57 69 A1 un dispositivo y un procedimiento para cargar una instalación de acumulación de energía eléctrica. En este caso, está prevista una limitación de la corriente activa en una trayectoria principal de la corriente para limitar una corriente de alimentación a una corriente máxima determinada. Una instalación de convertidor de la tensión está dispuesta conectada a continuación de la instalación de limitación de la tensión para la elevación del potencial de la instalación de acumulación de energía eléctrica por encima de un potencial de alimentación.

Publicación de la invención

El aparato de control de acuerdo con la invención y el procedimiento de acuerdo con la invención para el funcionamiento de un sistema de seguridad para un vehículo tienen, en cambio, la ventaja de que ahora al menos un convertidor descendente es accionado invertido al convertidor ascendente, en el que el convertidor descendente convierte hacia abajo la tensión de carga o la tensión emitida por el acumulador de energía. De esta manera es posible una reducción de una porción alterna, es decir, de una tensión alterna en la salida del convertidor ascendente, porque a través del funcionamiento invertido en el momento de la cesión de energía (marcha libre) del convertidor ascendente se absorbe energía a través del al menos un convertidor descendente. Por consiguiente, se consigue un balance dinámico, que implica una porción alterna reducida en la salida del convertidor ascendente.

Por un aparato de control debe entenderse en este caso un aparato eléctrico, que procesa señales de sensor y en función de ello activa un sistema de seguridad, como por ejemplo un sistema pasivo de protección de personas con Airbags y tensores de cinturón. El aparato de control presenta normalmente una carcasa propia de metal y/o de plástico, pero puede estar constituido también, al menos en parte, con componentes distribuidos sobre diferentes aparatos. La seguridad activa y la seguridad pasiva pueden estar dispuestas en este caso en una carcasa común.

El funcionamiento del sistema de seguridad significa que el sistema de seguridad se activa en un caso relevante para la seguridad, para el que está diseñado. Si se produce, por ejemplo, un accidente, que hace necesaria la activación de un Airbag, el aparato de control emitirá una señal de activación, para activar los Airbags correspondientes.

Por el sistema de seguridad se entiende en el presente caso un sistema de seguridad pasivo como Airbags o tensores de cinturón, pero también un sistema de seguridad activo, como una regulación electrónica de la estabilidad del vehículo o una regulación antiderrape.

Un convertidor ascendente es un componente electrónico habitualmente con una inductividad, que convierta la tensión de entrada en una tensión de salida elevada en comparación con la tensión de entrada. A tal fin, el convertidor ascendente está configurado como un convertidor de conmutación. Un convertidor ascendente de este tipo presenta, por ejemplo, una inductividad, por lo tanto, una bobina, que está conectada en serie con un diodo de marcha libre o con un transistor de marcha libre, que se puede realizar en este caso de forma integrada. Detrás del diodo de marcha libre está previsto un condensador de carga, que suma las tensiones de salida. La bobina se conecta a masa a través de un conmutador. En la bobina cae una tensión de entrada, de manera que la corriente se eleva a través de la bobina y de esta manera se eleva la energía acumulada en el campo magnético. Si se abre el conmutador, la bobina trata de mantener el flujo de corriente. La tensión en su extremo secundario se eleva muy rápidamente hasta que excede la tensión que se aplica en el condensador y se abre el diodo. La corriente continúa fluyendo en el primer momento de forma inalterada y carga de nuevo el condensador. En este caso se rompe el campo magnético y cede su energía, impulsando la corriente a través del diodo hasta el condensador de carga y hacia la carga. Expresado en términos generales, la inductividad en el proceso de carga actúa como una carga y absorbe energía y en el proceso de descarga ésta actúa como una fuente de energía, similar a una batería. Por lo tanto, se distinguen la fase de carga y la llamada fase de marcha libre. En la fase de marcha libre se transporta energía hacia la salida del convertidor ascendente.

La tensión de entrada derivada desde la batería del vehículo es, por ejemplo, una tensión filtrada y protegida contra cambio de polaridad, que se deriva directamente desde la tensión de la batería del vehículo.

La tensión de carga en la salida del convertidor ascendente es más alta que la tensión de entrada, de manera que se explica el concepto del convertidor ascendente.

El al menos un acumulador de reserva de energía es uno o varios condensadores que se cargan con la tensión de carga, que se aplica en la salida del convertidor ascendente, para el funcionamiento del sistema de seguridad en un caso de autarquía. El caso de autarquía es cuando la alimentación hacia la batería del vehículo se Interrumpe como consecuencia de un accidente. En la fuente de corriente de carga programable en el funcionamiento se trata normalmente de un regulador de corriente. En este caso se trata de un circuito de transistores, que actúa como una válvula de corriente, estando contenida una lógica, que convierte la programación en un valor correspondiente de la corriente. De esta manera, la corriente de carga se puede regular durante el funcionamiento, es decir, cuando el vehículo está conectado, y se aplica tensión de la batería, en función de la situación. Esta programación se puede realizar, por ejemplo por el microcontrolador en el aparato de control. La fuente de corriente de carga programable puede estar realizada como nivel de la corriente o como regulador de la corriente con resistencia de derivación.

Programación significa en este caso que en el funcionamiento la fuente de corriente de carga recibe señales, que la fuente de corriente de carga interpreta de tal forma que dan como resultado un valor para la corriente de carga.

A través de las medidas y desarrollos Indicados en las reivindicaciones dependientes son posibles mejoras ventajosa del aparato de control o bien el procedimiento indicados en las reivindicaciones Independientes de la patente para el funcionamiento de un sistema de seguridad para un vehículo.

De manera más ventajosa, el convertidor ascendente y el al menos un convertidor descendente están conectados directamente entre sí. Esto significa que existe al menos una línea, que conduce desde la salida del convertidor ascendente hasta la entrada del convertidor descendente. En este caso es posible que condensadores y/o resistencias estén conectados a través de esta línea.

Además, es ventajoso que en la salida del convertidor ascendente esté conectada una carga capacitiva para la suma de las corrientes de conmutación Inductivas cedidas del convertidor ascendente a través de un diodo de marcha libre y un transistor de marcha libre controlado de forma sincronizada. Esta carga capacitiva debería ser lo más pequeña posible. Esto se puede conseguir a través de un convertidor con alta frecuencia de pulso de reloj con 1 a 1 MHz. Los valores objetivos deberían estar en un intervalo de 1 a 2 pF y debería estar realizado a través de los llamados Condensadores de Chip Cerámico de Capas Múltiples (MLCC). A través de la reducción de la capacidad de salida del convertidor ascendente a estos valores... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1.- Aparato de control para el funcionamiento de un sistema de seguridad para un vehículo con

- un convertidor ascendente (AW), que está configurado como un convertidor de conmutación, y que convierte una tensión de entrada (UB) derivada desde una tensión de la batería del vehículo en una tensión de carga más elevada (VUP) en su salida,

- al menos un acumulador de reserva de energía (CER), que es cargado por medio de la tensión de carga (VUP) para el funcionamiento del sistema de seguridad en un caso de autarquía, caracterizado porque un convertidor descendente (DC1, DC2) es accionado de forma invertida al convertidor ascendente (AW), en el que el al menos un convertidor descendente (DC1, DC2) convierte hacia abajo la tensión de carga (VUP) o una tensión cedida por el al menos un acumulador de reserva de energía (CER).

2.- Aparato de control de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un convertidor descendente (DC1, DC2) está conectado directamente en el convertidor ascendente.

3.- Aparato de control de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque en la salida del convertidor ascendente (AW) está conectada una carga capacitiva (C1. C2) para la regulación de un tiempo de subida de la tensión de carga (VUP).

4.- Aparato de control de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el aparato de control presenta una lógica que, en función de al menos un parámetro eléctrico en el acumulador de reserva de energía (CER) durante la carga del acumulador de reserva de energía (CER), ejecuta una medición inicial de una capacidad (CER) el acumulador de reserva de energía y a continuación lleva a cabo una medición de una resistencia interna equivalente del acumulador de reserva de energía (CER).

5.- Aparato de control de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque la lógica presenta al menos un comparador para una comparación del al menos un parámetro eléctrico con un umbral predeterminado, de manera que la medición inicial de la capacidad y la medición de la resistencia interna se realizan en función de esta comparación

6 - Aparato de control de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, caracterizado porque la lógica está configurada de tal forma que la lógica realiza después de la carga de la reserva de energía cíclicamente otra medición de la capacidad.

7 - Procedimiento para el funcionamiento de un sistema de seguridad para un vehículo con las siguientes etapas del

procedimiento:

- conversión de una tensión de entrada (UB) derivada desde una tensión de la batería del vehículo en una tensión de carga más elevada (VUP) en una salida de un convertidor ascendente (AW), que está configurado como convertidor

de conmutación,

- carga de al menos un acumulador de reserva de energía (CER) por medio de la tensión de carga (VUP) para el funcionamiento del sistema de seguridad en un caso de autarquía, caracterizado porque al menos un convertidor descendente (DC1, DC2) es accionado invertido con respecto al convertidor ascendente (AW), de manera que el al menos un convertidor descendente convierte hacia abajo la tensión de carga (VUP) o la tensión emitida por el al menos un acumulador de energía (CER).

8.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el al menos un convertidor descendente (DC1, C2) se conecta directamente con el convertidor ascendente (AW).


 

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