Circuito eléctrico de un vehículo automóvil.

Circuito eléctrico de un vehículo automóvil que comprende

•

una línea de masa (M);

• una red de a bordo (R) con una batería (1) conectada a la red (R) y conectada a la línea de masa (M) por un primer ramal (b1) que comprende un primer conmutador (K1) y por un segundo ramal (b2) que comprende un segundo conmutador (K2);

• un alternador (3) conectado a la batería (1), un arrancador y órganos consumidores (4) conectados a la red de a bordo y a la línea de masa (M);

• un dispositivo de mantenimiento de tensión que comprende

- un puente (b3) que conecta un punto del primer ramal (b1) entre la batería (1) y el primer conmutador (K1) a un punto del segundo ramal (b2) entre el segundo conmutador (K2) y la línea de masa (M) y

- un condensador (2) conectado al puente (b3) en un punto entre el tercer conmutador (K2) y el segundo ramal (b2) y un dispositivo interno de alimentación (8) que solamente permite el paso de la corriente por el segundo ramal (b2) durante la recarga del condensador (2).

Circuito eléctrico de un vehículo automóvil Ã?mbito técnico La presente invención reivindica la prioridad de la solicitud francesa 0759532 depositada el 3 de diciembre de 2007.

La presente invención concierne a las redes de a bordo para vehículos automóviles, y de modo más particular a las redes de a bordo para vehículos equipados con una máquina eléctrica reversible de tipo alterno-arrancador que, durante un arranque del motor térmico, constituye un órgano consumidor de energía eléctrica, y que fuera de este período de arranque, puede funcionar en un modo de generador de corriente. La invención se aplica de modo muy particular a las redes de a bordo equipadas con un alterno-arrancador relativamente potente, como la necesitada por una función STOP-AND-START y/o para el arranque de los motores térmicos de cilindradas relativamente grandes.

Estado de la técnica anterior Algunos vehículos automóviles están equipados con alterno-arrancadores, es decir con una máquina eléctrica capaz de arrancar el motor térmico utilizando una fuente eléctrica tal como una batería o de generar una corriente eléctrica almacenada en la batería cuando el vehículo es arrastrado por el motor térmico. Estas máquinas pueden ser utilizadas especialmente en los vehículos equipados con una función " STOP & START " en los cuales el motor térmico se para en cuanto el vehículo está parado y vuelve a arrancar por ejemplo en cuanto el conductor acelera de nuevo. De modo más preciso, en estos vehículos, la función STOP & START puede descomponerse en tres fases:

La fase de arranque inicial del motor térmico â?" sea éste del tipo de encendido gobernado (motor de " gasolina ") o de encendido por compresión (motor de " diesel ") . Esta fase inicial es denominada también fase de primer arranque.

- La fase de rodaje del vehículo con el motor térmico girando, que genera una aceleración del vehículo nula (mantenimiento de la velocidad) , positiva o negativa (desaceleración) . En situaciones de desaceleración, el sistema STOP & START puede estar concebido para transformar una parte de la energía cinética del vehículo en energía eléctrica, energía eléctrica que podrá ser utilizada por el conjunto de los órganos consumidores de la red de a bordo del vehículo o almacenada por ejemplo por medio de la batería. Como complemento, el sistema STOP & START corta la alimentación del motor térmico en cuanto el vehículo está parado, o incluso cuando se anticipa una parada, por ejemplo en cuanto la velocidad del vehículo se hace inferior a un cierto umbral bajo de velocidad, lo que permite reducir el consumo de carburante y por tanto limitar las emisiones contaminantes.

- La fase de rearranque del motor térmico, gobernada por la voluntad del conductor, marcada por ejemplo por el hundimiento del pedal del acelerador.

Las máquinas eléctricas de tipo alterno-arrancador que permiten el rearranque del motor tienen necesidades energéticas elevadas. Ahora bien, si bien durante el primer arranque, la mayoría de los consumidores eléctricos del vehículo están normalmente parados, tal no es el caso, durante un rearranque, de los equipos tales como el climatizador, el sistema de iluminación, el sistema audiovisual del vehículo, etcâ? que pueden estar activos, y deben estarlo para el confort y la seguridad de los ocupantes del vehículo.

Ahora bien, la máquina eléctrica dedicada al rearranque tiene un alto consumo de corriente que puede generar caídas de tensiones elevadas en el conjunto de la red de a bordo y degradar algunas prestaciones que necesitan energía eléctrica, resultante en una percepción de falta de calidad del conjunto del vehículo, con un defecto que es sentido más bien como aleatorio porque el usuario del vehículo no asocia necesariamente el rearranque del motor del vehículo con este defecto (sobre todo porque de hecho el conductor no ha mandado expresamente la parada del motor) .

Para poner remedio a este problema, se han propuestos ya diferentes soluciones. La más simple, y ya puesta en práctica en vehículos comerciales que disponen de la función STOP & START, consiste en aumentar la potencia eléctrica disponible asociando a la batería principal una segunda batería. La batería principal sirve para facilitar la potencia eléctrica necesaria durante las fases de primer arranque y de rearranque. En el rearranque, las funciones eléctricas sensibles a las variaciones de tensión son alimentadas por una segunda batería â?" que entonces es la única fuente de energía para estas funciones durante esta fase. Fuera de esta fase de rearranque (cuya duración es típicamente inferior a 1s) , estas funciones sensibles son alimentadas por el generador del vehículo (por ejemplo el alternador) .

Esta solución tiene un coste relativamente elevado no solamente debido a la batería adicional â?" que como la batería principal debe ser reemplazada generalmente por ejemplo cada dos/tres años, sino también debido a que la batería adicional puede no estar siempre implantada en el compartimiento del motor y debe ser alojada por ejemplo a nivel del maletero, de donde la necesidad de un rediseño de toda la arquitectura eléctrica del vehículo incluso de toda la estructura del vehículo. Además, la masa de esta batería adicional y de los haces eléctricos que están dedicados a

ésta aumenta el peso del vehículo, lo que va en contra de uno de los objetivos de este tipo de sistema, a saber la reducción de los consumos de carburante y de las emisiones contaminantes. Finalmente, esta batería adicional está dedicada generalmente a los órganos consumidores más sensibles a las caídas de tensión, por tanto no constituye necesariamente una solución completa al problema de la degradación de las prestaciones eléctricas, pudiendo ciertos equipos no alimentados por esta batería adicional ver disminuido su rendimiento. Este problema se agrava por la multiplicidad de los accesorios previstos para ser conectados a la red de a bordo, como por ejemplo consolas de juegos, consolas de video, refrigerador, calienta biberones, etc., de modo que no es siempre fácil asegurar un buen dimensionamiento de los equipos, salvo que se les dimensione de modo importante.

Otra posibilidad consiste en proponer completar la batería por otro tipo de medio de almacenamiento de la energía, como por ejemplo un condensador. La batería facilita entonces la potencia eléctrica necesaria para arrancar el motor térmico (fase de primer arranque) del vehículo y sirve para la alimentación del conjunto de las funciones que le están conectadas. El segundo medio de almacenamiento es utilizado esencialmente durante los rearranques. Pero como la tensión de referencia de este segundo medio de almacenamiento es variable, por ejemplo entre una a tres veces el valor de la tensión de referencia del vehículo, este segundo medio de almacenamiento solamente puede ser conectado a la red de a bordo si se prevé un convertidor de tipo CC/CC o análogo. En este caso también, esta solución implica un aumento de coste importante, problemas de implantación (el convertidor puede necesitar por ejemplo un volumen del orden de 5l) y de aumento de la masa total del vehículo (del orden por ejemplo de 5 kg a 10 kg) .

Más recientemente, ciertos vehículos comerciales están provistos de un dispositivo de mantenimiento de la tensión, conocido también con la abreviatura DMT, montado en serie con la batería. El DMT es de hecho un convertidor de tensión CC/CC compensador de potencia instantánea, a través del cual los órganos sensibles a las caídas de tensión son alimentados al menos durante las fases de rearranque, tomando entonces el DMT su energía de la batería. Esta solución plantea de hecho problemas similares a la solución que consiste en desdoblar la batería, por tanto con una complejidad de la arquitectura eléctrica del vehículo, un aumento de la masa del vehículo, una pérdida de volumen debida al volumen del DMT y una disminución de las prestaciones para los órganos no alimentados por este convertidor.

Por otra parte, por la patente FR2853154 se conoce un sistema de alimentación de energía eléctrica de órganos consumidores embarcados a bordo de un vehículo automóvil que comprende medios que forman generador de energía eléctrica cuya salida está conectada por un red eléctrica a primeros medios de almacenamiento de energía eléctrica â?" tales como por ejemplo una batería electroquímica â?" y a un primer órgano consumidor. Un segundo órgano consumidor está conectado a la red eléctrica través de los medios que forman fuente de energía auxiliar, tales como por ejemplo un condensador, y medios de conmutación cuyo funcionamiento es gobernado por medios de mando para... [Seguir leyendo]

1. Circuito eléctrico de un vehículo automóvil que comprende ï·ï?  una línea de masa (M) ;

ï·ï?  una red de a bordo (R) con una batería (1) conectada a la red (R) y conectada a la línea de masa (M) por un primer ramal (b1) que comprende un primer conmutador (K1) y por un segundo ramal (b2) que comprende un segundo conmutador (K2) ;

ï·ï?  un alternador (3) conectado a la batería (1) , un arrancador y órganos consumidores (4) conectados a la red de a bordo y a la línea de masa (M) ;

ï·ï?  un dispositivo de mantenimiento de tensión que comprende -un puente (b3) que conecta un punto del primer ramal (b1) entre la batería (1) y el primer conmutador (K1) a un punto del segundo ramal (b2) entre el segundo conmutador (K2) y la línea de masa (M) y -un condensador (2) conectado al puente (b3) en un punto entre el tercer conmutador (K2) y el segundo ramal (b2) y un dispositivo interno de alimentación (8) que solamente permite el paso de la corriente por el segundo ramal (b2) durante la recarga del condensador (2) .

2. Circuito eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el arrancador y el alternador forman un alterno-arrancador (3) .

3. Circuito eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado por que el primer ramal (b1) conecta el polo negativo de la batería con la línea de masa (M) .

4. Circuito eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el dispositivo interno de alimentación (8) comprende un diodo (10) y una bobina de inductancia (11) .

5. Circuito eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el condensador es del tipo supercondensador.

6. Circuito eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el condensador está formado por varios condensadores montados en serie.

7. Circuito eléctrico de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por una unidad de gobierno (5) de los conmutadores K1, K2 y K3 que manda las conmutaciones en función del modo de funcionamiento del alterno-arrancador.

8. Circuito de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado por que la unidad de gobierno (5) gestiona igualmente al menos una información exterior elegida entre la velocidad del vehículo, el régimen del motor térmico del vehículo, el nivel de carga del condensador, el nivel de carga de la batería y el nivel de carga de la red de a bordo.

9. Circuito de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por una regulación del conmutador K3 para recortar las variaciones de tensión durante las fases de arranque o de rearranque del motor térmico.