Transformador de corriente.

Transformador de corriente (100) que comprende una unidad transformadora de corriente (105,

110, 120) que se conecta a un dispositivo de almacenamiento de energía electrica (30) al que se conecta una pluralidad de elementos de almacenamiento de energia electrica (31a, 31b, 31c, 31d, .. 31n) y realize la carga y descarge electrica del dispositivo de almacenamiento de energia electrica (30), y un controlador de transformación de coniente (40, 40a) que controla el funcionamiento de la unidad transformadora de corriente (105, 110, 120), caracterizada par el hecho de que el controlador de transformacion de corriente (40, 40a) incluye:

una unidad de calculo de valOres de corrección (50) que calcula un valor de corrección o un coeficiente de correccion a partir de un primer valor de tension detectado por un primer detector de tensión (23) que detecta una tensien en un punto de conexión entre Is unidad de conversion de corriente (105, 110, 120) y el dispositivo de almacenamiento de energia electrica (30) y de un segundo valor de tensión detectado por un segundo detector de tension (32a, 32b, 32c, 32d, ..32n) qua se incorpora en el dispositivo de almacenamiento de energia electrica (30) y detecta una tensi6n en una unidad de celula o una unidad de modulo en cada uno de los elementos de almacenamiento de energia electrica (31a,31b, 31c, 31d, 31n) y que tiene una mayor precisión que la del primer valor de tensión y tiene una respuesta tardia; y una unidad de calculo de la tensión corregida (60) que CaiCUla un valor de tension corregido obtenido mediante la corrección del primer valor de tension pot el valor de corrección o el coeficiente de corrección, donde el control de la unidad de conversión de corriente (105, 110, 120) se realize en base al valor de la tensión corregida, y el transformador de corriente (100) tiene una configuracien que le permite realizar Is carga electrica de tension constante del dispositivo de almacenamiento de energia electrica (30).

Transformador de corriente CAMPO TïCNICO

[0001J La presente invenciïn se refiere a un transformador de corriente Que es adecuado para aplicarlo en 181 material rodante elïctrico.

ESTADO DE LA TEcNICA

(0002) En general, un material rodante elïctrico esta configurado para tomar energla elïctrica de un cable o un tercer rall a travïs una toma de corriente elïctrica y circular por el accionamiento de un motor utilizando la energïa obtenida. En los ïltimos ai\os se ha mejorado el rendimlentl~ de elementos de almacenamiento de energla elïctrica, como ooa baterla $8CUndaïa y un condensador elïctrico dEl doble capa. Por lo tanto. se ha dasarrdlado un sistema Que circula por el accionamiento de un motor utilizando al mismo tiempo energla elïctrica de estos elementos de almacenamiento de energla elïctrica montados en un malerJaI rodante elïctrico.

Este tipo de sistema Incluye un dispositivo de alm8CI~namiento de energla elïctrica configurado para obtener una tensiïn predeterminada mediante la conexiïn de variiOS elementos de almacenamiento de energla elïctrica como cïlulas o mïdulos de una baterïa secundaria y Lrl condensador elïctrico de doble capa. Se conecI:a un transformador de corriente para realizar un control de la catrgaldescarga eI~entre una fuente de alimentaciïn externa y el dispositivo de almacenamiento de energïa elï<;trica con el fin de cargar y descargar elïctricamente el dispositivo de almacenamiento de energla elïctrica (por eji~mplo. vïanse los documentos de patente JP 2007 ï274 756 Y JP 2006-178.057) .

[OOO4J Exislen varios tipos de circuito. como una uniidad transformedora de comente Que constituye un transformadOr de corriente. Por ejemplo, como tipos principales de estos circuitos, pueden mencionarse un cfl'OJlto transformador de CC-CC con una funciïn de realizaciïn mi una carga/descarga elïCtrica mediante el control de la corriente entre una fuente de alimentaciïn de comente corutinua y una unidad de almacenamiento de energla a un valor predetenninado, un cfrruito inversor de Ce-CA, COA la funciïn de cargar elïctricamente un dispositivO de almacenaniento de energla elïctrica mediante la conversiïn de corriente regenerativa generada a partir de un motor de corrienta atterna en coniente continua y accionar el mot, or de corriente alterna mediante la transformación de la corriente continua del dispositivo de almacenamiento de lenergla elïctrica en energïa de corriente altema, y Lrl transformador de CA-GC cuya funciïn 8$ realizar la cargaldescarga eIktIica mediante el control de la energla entre una fuente de alimentadón de corriente alterna y un dispoï;itivo de almacenamiento de energïa elïctrica a un valor predeterminado.

El transfonnador de corriente descrito estï configurado. en general, de forma que tenga un detector de tensiïn (en lo sucesivo. ïprimer detector de tensiïnï) Que detecta una tensiïn en un punto de conexiïn entre un transformador de corriente y un dispositivo de almacenami~:mto de energla elïctrica y para realizar un control de la carga ïdescarga etïetrica del diSpositivo de almacenamiento de energïa elktrica en base a una tensiïn detectada por este primer detector de tensiïn.

[00 (6) El elemento de almacenamiento de energïa el6etrica utilizado Qn el dispositivo de almacenamiento de enorgla elïctrica tiene la caracterïstica de que la tensiïn entre terminales cambia en función de la cantidad de carga elïctrica (Sac: estado de carga, del inglïs SlSte of Charge) , y tiene la caracterfstica de que la tensiïn entre terminaleS llega a ser mayor cuando el SOC es mayor. Por lo tanto, un llransfonnador de corriente que incluye el dispositivo de almacenamiento de energia elïctrica se ajusta con una t"nsión mïxima admisible que se conviec1e en un limite superior y una tensiïn mlnima admiSible que se convierte en un limite Infet10r de una tensiïn entre tennlnales de cada elemento de almacenamiento de energia elïctrica, para evitar danos debidOs a una sobredescarga elïctrica y una sobrecarga elïcttTca de cada elemento de almacel'lamiiento de energla elïcbica. El transformador de corriente efectua un control para reducir una corriente de carga dl~ tal manera que una tensiïn deteetada por el prlner delector de tensiïn no supere la tensiïn mïxima admisible, y tamben efectUa un control para reducir una corriente de descarga de tal manera que la tensiïn detectada no MegUle a ser inferiOr a la tensiïn mlnlma admisible.

(0007] Por lo tanto, los elementos de almacenamiento de energla elïctrica respectivos incorporados en el dispositivo de almacenamiento de energla eIïctïca estïn provistos de un detector de tensiïn en las unidades de cïlulas o unidades modutares respectivas. El dispositivo de almacenamiento de energla elïctïca que incluye etementos de almacenamiento de energla alïctr1ca respectivols estï <:onfigurado generalmente para tener una funciïn de deteccï6n y control de la tensiïn de los eJement06 de alnt4i1cenamiento de energla elïctrica respectivos y notificar una anormaUdad a un sistema de orden wperior, emitiendo una indicaciïn del estado al sistema cuando detecte una tensiïn que exceda o sea inferior a un valor predetenninado. y una funciïn de control, llamada control de cïlulas o similar, que detecta la apariciïn de una variaciïn en las tensiones entre las cïlulas o entre los mOdIJo5 para igualar las tensiones, de tal manera que la variaciïn quede suprimida.

[0008} Es necesario que el primer detector de tensiïn quet detecta una tensiïn en un punto de conexiïn entre el primer detector de tensiïn '1 et dispositivo de almacenamiel"rto de &neTgia eliM::trica tenga una capacidad que pueda soportar un aho voltaje, de tal manera que el primer d, etectof' de tenslón pueda detectar una tensiïn desde aproximadamente varios cientos hasta mil voltios. Un objElto prindpal de este detector de tensiïn es controlar la tensiïn del tnltnsformadOf de comente a gran velocidad. A"unque un retraso en la respuesta de una entrada/salida sea de tan solo 0, 3 microsegundos, el error de la precisiïn en la detecciïn de tensiïn puede llagar a ser de hasta aproximadamente :t 3%. Generalmente, un detector de ten8lón que puede detectar una alta tensiOtl tiende a tener una precisiïn deficiente en la detecciïn porque su unidad aislante interna '1 slmiBres son oomplejas.

{0009} Ademïs. un detector de tensiïn {en lo sucesivo, "68Qundo detector de tensiónj que controla una tensiïn de un elemento de almacenamiento de energla elïctrica detl:tCta una tensfïn de varias a vartas decenas de voltios como una celula de tensiïn o un mOdlio de tensión. Un ob:jeto prindpal de este detector de tenaiïn es proteger las cïlulas o los mïdulos respectivos de una sobredeacarga el6ctrica '1 una sobrecarga elïctrica mediante el control de la tensiïn de las cïlulas o los mïdulos respectivos con alta preci6iOn. Por lo lanto, aunque un retardo en la respuesta de una entrac\al$alida sea de varias decenas de microsegundos. el error en la precIsiïn de la detecciïn de una tensiïn llega a ser de aproximadamente ï 0, 3%.

{OO10} A continuaciïn se explica un ejemplo en el que un transformador de corriente carga un elemento de almacenamiento de energla eIïcb1ca. Cuando el $OC del e~emento de almacenamiento de energla elïctrica 86 bajo Y cuando la tensiïn entre terminales estï bastante alejada de su vaklr limite superior, se realiza una carga eliIdrica de comente continua {CC (carga elïctrica de corriente continuaï que carga elïctricamente al elemento de elmacenarriento de energïa ekK:trica con una corriente constante. Cuando aumenta el SOC Y cuando la tensiïn entre tenninaleS alcanza aproximadamente una tensiïn m~oïma admisible, la carga el6ctr\ca de CC es cambiada a ooa carga eJïctrica de tensiïn constante {carga elïctrica CV (tensiïn constanteï, de tal manera que la tensiïn entre terminales no exceda el valor limite superior. La carga e!ï (:trica se realiza continuamente mediante la reducciïn de una comente, de tal manera que la tensiïn del elemento dl!t almacenamiento de energla elïctrica se mantenga a un valor predeterminado sin exceder la tensiïn mAxima admisible.

[0011J Ademïs, JP200n74756 describe un controladOlr de vehlculo elïctrico equipado con un aparato de almacenamiento de energïa, en el que se puede usar el ~~stema de freno regenerativo de fonna continua incluso cuando el aparato de almacenamiento de energla estï completamente cargado, en una situaciïn en la que hay mucha energla regenerativa en una pendiente hada abajo o en was ocasiones similares, y el control del freno se puede reeizar ein usar un freno mecïnico. El controlador de vehiculo elïctrico incluye un Inversor de VVVF para accionar un motor para \os COChes de muor elïctrico: y un transformador de CC/CC conectado... [Seguir leyendo]

1. Transformador de corriente (100) que comprende una unidad transfonnadora de corriente (105, 110. 120) que se conecta a un dispositivo de almacenamiento de energla eliM:trica (30) al que se conecta una pluralidad de elementos de almacenamiento de energïa elïctrica (318, 31b, 31c, 31d, •. 31n) y realiza la carga/descarga elïctrica del dispositivo de almacenamiento de energla elïctrica (30) , y un controla\or de transformaciïn de corriente (40. 4 (8) que controla el funcionamiento de la unidad transfonnadol'il de corriente (105. 110, 120) , caracterizada por el hecho de que el controlador de transformaciïn de corriente (40, 408) incluye: una unidad de cïlaJlo de vak) res de correcciïn (SO) que calcula un valor de corrección o un coeficiente de correcciïn a partir de lJl primer valor de tensiOn detectado. por un primer detector de tenaión (23) que detecta una tensiïn en un punto de conexiïn entre la unidad de COIweraibn de corriente (105, 110, 120) Y el dispositivo de almacenamiento de energfa elïctrica (30) y de un segunde) valor de tensiïn detectado por un segundo detector de tensibn (32a, 32b, 32e. 32d, .. 32n) que se Incorpora en el dispositivo de almacenamiento de energla eiïctrica (30) Y detecta una tensiïn en una unidad de cïlula o una unidad de mïdulo en cada uno de los elementos de almacenamiento de energla et6ctïca (31e.31b. 31e. 31d, 31n) y que tiene una mayor precisiïn que la del primer valor de tensiïn y tiene una respuesta tardia: y una unldad de calculo de la tensiïn corregida (60) que calcula un valor de tensiïn corregido obtenido mediante la correcciïn det primer valor de tensiïn por el valor de correcciïn o el coeficiente de correcciïn. donde el control de la unidad de conversiïn de corriente (105. 110. 120) se realiza en base al valor de la tensiïn corregida, y el transfonnador die corriente (100) tiene una configuraciïn que le permite realizar la carga elïctrica de tensiïn constante del dispositi~'o de almacenamiento de energia elïctrica (30) .

2. Transformador de corriente (100) segUn la reivlndicaciOrI 1. en el que el valOr de correcciïn se calcula en base a una diferencia entre un valor de tensiïn obtenido hallandcl la media del primer valor de tensiïn en el tiempo y un valor de tensiïn obtenido hallando la media del segundo valor de tenslOn en el tiempo.

3. Transformador de corriente (100) segun la reivindicaciïn 1, en el que el coeficiente 00 correcciïn se cak:uta en base a una relaciïn de un valor de tensiïn obtenido hallando la media del plYner valor de tensiïn en el tiempo con respecto a un valor de tensiOn obtenido hallando la media del segundo valOr de tensiïn en el tiempo.

4. Transformador de corriente (100) segïn la reivindicaciïn 1. en el que el comrolador de lransfonnaciïn de corriente

(40, 408) incluye: una unidad de supervlsiOn de datos (56) que supervisa si el segundo valor de tensiïn es un valor normal; y Ln8 unidad de selección de correcciïn (55) que puede seleccionar si corrige o no el pl1mer valor de la tensiïn segïn el valor de correcciïn en base a una salida de la unidad de supervisiïn de datos (56) .

5. Transformador de coniente (100) segïn la reivindicaciïn 1, en el que el controlador de transformaciïn de corriente (40, -4 (8) incluye una unidad limitadora (54) que Hmita lOS limites superior e inferior del valor de correcciïn.

6. Transformador de corriente (100) segUn la reivindicación 1. en el que el controlador de transformación de corriente

(40. 4Oa) incluye un controlador de puerta (44) qUe controla que el valor de tensiïn corregida coincida con un valor objetivo de control predetenninado en base al valor de la tEtiflsiïn corregida.

7. Transformador de corriente (100) segun la reivindicaciï.n 6, en el que cuando se realiza un control para que el valor de la tensiïn corregida coincida con el valor objetivo de controJ, el controlador de puerta (44) controla a la unidad transformadora de comente (105. 110. 120) emitiendo una seIIal de puerta que hace que la tensiïn suministrada desde la unidad transformadora de corrient, e (1OS, 110, 120) al dispositivo de almacenamiento de energla elïctrica (30) se convierta en una tenslïn constantel.

8. Transformador de corriente (100) segïn le relvindicación 1. en el que el controlador de transfOrmaClón de comente

{40. 4Oa} Incluye ademïs una unidad de procesamiento 1t1e protecciïn (42) que emite una sena! de control para detener el fiJnclonamlento de la unidad transformadora do corriente (105, 110, 120) 81 controlador de puerta (44) cuando se detecta una anormalidad en la tensiïn de cada uno de los elementos de almacenamiento de energla elïctrica (318, 31b. 3le, 31d • .. 31n) en base al valor de la tensiïn corregida.

9. Transfoonaoor de corriente (lOO) segïn la reivindicaciïn 1, en el que la unidad transformadora de corriente (120) es un Inversor de CC-CA.

10. Transfonnador de corriente (100) segïn la reivindicaciïn 1, en el que la unidad transformadora de corriente (110) es un transfonnador de CAïCC.

. Transformador de corriente (100) $.&9ïn ~rajvindicacl6:n 1. en el que la unidad transfonnadOra de contente (105) es un transformador de CC-CC.

12. Transformador de corrienta (100) segïn una aJalquil8f8 de las reivindicaciones 1 a 11, en el que el primer detector de tensión (23) se proporciona dentro de un aparato.