Circuito eléctrico para un acumulador de energía de un vehículo, estación y de carga y procedimiento para cargar un acumulador de energía.

Circuito eléctrico (9, 14, 20) para un acumulador de energía (5) de un vehículo

(1) o una fuente de energía eléctrica (6) de una estación de carga (2), con un contacto eléctrico (3; 4) para el establecimiento de una conexión eléctrica entre el acumulador de energía (5) y la fuente de energía externa (6) para suministrar energía al acumulador de energía (5), en el que el circuito eléctrico (9, 14, 20) está configurado de tal forma que antes del establecimiento de la conexión eléctrica o antes de la interrupción de la conexión eléctrica entre el vehículo (1) y la estación de carga (2) se adapta la tensión eléctrica y/o la corriente entre el acumulador de energía (5) y la estación de carga (2), de tal manera que durante el establecimiento de la conexión eléctrica o durante la interrupción de la conexión eléctrica fluye poca corriente o ninguna corriente a través del contacto eléctrico (3, 4), de manera que el circuito eléctrico (9, 20) está configurado de tal forma que antes del establecimiento de la conexión eléctrica entre el vehículo (1) y la estación de carga (2) se eleva la tensión eléctrica en el lado del acumulador de energía (5) por encima del valor de la tensión sobre el lado de la fuente de energía (6), o para reducir antes del establecimiento de la conexión eléctrica entre el vehículo y la estación de carga la tensión eléctrica en el lado de la fuente de energía (6) por debajo del valor de la tensión en el lado del acumulador de energía (6), y en el que está previsto un diodo como medio de limitación de la corriente (13, 14), que limita al menos un flujo de corriente después del establecimiento de la conexión eléctrica desde el acumulador de energía (5) hacia la fuente de energía (6).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2011/057882.

Solicitante: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: WITTELSBACHERPLATZ 2 80333 MUNCHEN ALEMANIA.

Inventor/es: ECKERT, PETER, RECHENBERG,KARSTEN, MEINERT,Michael, RASTOGI,ARMIN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > VEHICULOS EN GENERAL > PROPULSION DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE... > Propulsión eléctrica por fuente de energía suministrada... > B60L11/18 (que utilizan la energía suministrada por pilas primarias, pilas secundarias o pilas de combustibles)

PDF original: ES-2535240_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Circuito eléctrico para un acumulador de energía de un vehículo, estación y de carga y procedimiento para cargar un acumulador de energía.

La Invención se refiere a un circuito eléctrico, que está previsto para cargar un acumulador de energía de un vehículo. Además, la invención se refiere a una estación de carga, a un vehículo y a un procedimiento para cargar un acumulador de energía de un vehículo.

Se conocen a partir del documento DE 198 31 24 A1 un procedimiento y un dispositivo para el funcionamiento de un vehículo accionado con motor eléctrico. Para el funcionamiento de vehículos accionados con motor eléctrico, alimentados desde una red de corriente de circulación, se acumula al menos una parte de la energía requerida por los vehículos accionados con motor eléctrico durante el arranque o aceleración en acumuladores de energía que acumulan energía cinética, los cuales están conectados con una subestación y/o con los propios vehículos que alimentan una sección del recorrido de la red de corriente de circulación. De esta manera es posible, por una parte, la absorción de energía de realimentación desde vehículos que frenan, que ceden su energía de frenado a la red de corriente de la circulación y, por otra parte, se lleva a cabo una homogeneización del consumo de corriente desde el punto de vista de la red de suministro y, por lo tanto, una bajada de los picos de carga.

Se conoce, además, a partir del documento US 22/174798 un vehículo accionado eléctricamente, en particular un vehículo ferroviario, que presenta un acumulador de energía, con la ayuda de una fuente de energía externa.

Se conoce a partir del documento US 6.864.598 un sistema para la alimentación eléctrica de un vehículo accionado eléctricamente, que es alimentado con energía eléctrica desde una alimentación de corriente de a bordo o desde un suministro de corriente exterior. Para evitar la formación de arcos voltaicos en el consumidor de corriente, se regula la tensión de la alimentación de corriente de a bordo de tal manera que la corriente en la línea de transconexión durante el establecimiento de la comunicación y la separación de la conexión es en cada caso casi cero. A tal fin, se mide el flujo de corriente en la línea de alimentación y se regula la tensión y la intensidad de la corriente de tal manera que no aparece ningún flujo de corriente.

El cometido de la invención consiste en acondicionar un circuito mejorado para un vehículo o una estación de carga y un procedimiento mejorado para la carga eléctrica de un acumulador de energía de un vehículo.

El cometido de la invención se soluciona a través del circuito de acuerdo con la reivindicación 1 de la patente y a través del procedimiento de acuerdo con la reivindicación 9 de la patente.

Una ventaja del circuito de acuerdo con la invención consiste en que se mejora la conexión y/o la separación de los contactos eléctricos para la carga del acumulador de energía. Esto se consigue porque las corrientes y tensiones son controladas de tal manera que se reduce o se impide la configuración de un arco voltaico entre los contactos. Esto se consigue, por ejemplo, porque el flujo de corriente se controla de tal manera que se evitan altas corrientes durante el establecimiento o separación de la conexión eléctrica entre el vehículo y la estación de carga.

Además, se adaptan, por ejemplo, las tensiones en el lado del acumulador de energía y en el lado de la estación de carga son adaptadas antes de la conexión y/o separación de los contactos eléctricos, de tal manera que el flujo de corriente es reducir y se limita la configuración de un arco voltaico.

De acuerdo con el procedimiento según la invención, se controla el flujo de corriente o se adaptan las diferencias de la tensión entre la estación de carga y el acumulador de energía antes de la conexión y/o la separación de los contactos eléctricos de tal manera que se reduce un flujo de corriente entre la estación de carga y el acumulador de energía. De esta manera se contrarresta una configuración de un arco voltaico durante la conexión y/o separación de los contactos eléctricos.

De acuerdo con la invención, está previsto un medio de limitación de la corriente, que al menos reduce o suprime totalmente un flujo de corriente desde el acumulador de energía hada la estación de carga. De esta manera se puede regular más alta, por ejemplo, la tensión sobre el lado del acumulador de energía antes de la separación de los contactos eléctricos que la tensión sobre el lado de la estación de carga. De este modo se posibilita una limitación sencilla de la corriente en los puntos de contacto y de esta manera se posibilita con preferencia una separación libre de arco voltaico de los contactos.

El medio de limitación de la corriente está configurado en forma de un diodo, que impide un flujo de corriente desde el acumulador de energía en la dirección de la estación de carga.

Otras formas de realización ventajosas de la invención se indican en las reivindicaciones dependientes.

En otra forma de realización, está previsto un medio de reconocimiento, que reconoce un establecimiento previo y una separación previa de la conexión eléctrica entre la fuente de energía y el acumulador de energía y transmite una señal de reconocimiento correspondiente al circuito eléctrico. A través de la previsión del medio de reconocimiento

es posible un control temporal preciso de la corriente. De esta manera se puede mantener, por ejemplo, la corriente de carga para la carga del acumulador de energía hasta poco antes de la separación de los contactos eléctricos de la fuente de energía y del acumulador de energía. De este modo se puede suministrar especialmente un vehículo todavía durante un arranque con energía desde la estación de carga. Ya poco antes de la separación real de la conexión eléctrica entre la fuente de energía y el acumulador de energía se reduce la corriente de carga y se regula, por ejemplo, a cero.

En una forma de realización ventajosa, está previsto como medio de reconocimiento un medio de reconocimiento de la posición, que detecta la posición relativa del vehículo con respecto a la unidad de suministro de energía y de esta manera se puede detectar con precisión la separación de la conexión eléctrica, es decir, de los contactos eléctricos entre el vehículo y la unidad de suministro de energía.

Como medios de reconocimiento de la posición se pueden emplear, por ejemplo, sistemas-GPS, elementos-RFID, una medición del recorrido o balizas. Además, se pueden utilizar sensores, que detectan con la ayuda de señales eléctrica, señales magnéticas o señales luminosas la posición del vehículo, y detectan un establecimiento previo o una separación previa de los contactos eléctricos entre el vehículo y la unidad de suministro de energía.

En otra forma de realización, el circuito eléctrico, que influye en la tensión eléctrica sobre el lado de la fuente de energía y/o sobre el lado del acumulador de energía, presenta un regulador elevador / reductor, que se utiliza para la alimentación de la tensión o bien de la corriente. La utilización del regulador elevador / reductor representa un medio sencillo y fiable para la regulación del flujo de energía.

En otra forma de realización, el circuito eléctrico está configurado de tal forma que se limita la corriente entre la estación de carga y el vehículo ya después del arranque del vehículo o bien se regula a cero. De esta manera es posible utilizar todavía durante el proceso de arranque del vehículo, en el que se consume mucha energía, el suministro eléctrico a través de la fuente de energía y conservar el acumulador de energía.

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Reivindicaciones:

1.- Circuito eléctrico (9, 14, 2) para un acumulador de energía (5) de un vehículo (1) o una fuente de energía eléctrica (6) de una estación de carga (2), con un contacto eléctrico (3; 4) para el establecimiento de una conexión eléctrica entre el acumulador de energía (5) y la fuente de energía externa (6) para suministrar energía al acumulador de energía (5), en el que el circuito eléctrico (9, 14, 2) está configurado de tal forma que antes del establecimiento de la conexión eléctrica o antes de la Interrupción de la conexión eléctrica entre el vehículo (1) y la estación de carga (2) se adapta la tensión eléctrica y/o la corriente entre el acumulador de energía (5) y la estación de carga (2), de tal manera que durante el establecimiento de la conexión eléctrica o durante la interrupción de la conexión eléctrica fluye poca corriente o ninguna corriente a través del contacto eléctrico (3, 4), de manera que el circuito eléctrico (9, 2) está configurado de tal forma que antes del establecimiento de la conexión eléctrica entre el vehículo (1) y la estación de carga (2) se eleva la tensión eléctrica en el lado del acumulador de energía (5) por encima del valor de la tensión sobre el lado de la fuente de energía (6), o para reducir antes del establecimiento de la conexión eléctrica entre el vehículo y la estación de carga la tensión eléctrica en el lado de la fuente de energía (6) por debajo del valor de la tensión en el lado del acumulador de energía (6), y en el que está previsto un diodo como medio de limitación de la corriente (13, 14), que limita al menos un flujo de corriente después del establecimiento de la conexión eléctrica desde el acumulador de energía (5) hacia la fuente de energía (6).

2.- Circuito de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el circuito eléctrico (9, 2) está configurado de tal forma que antes de la interrupción de la conexión eléctrica entre el vehículo y la estación de carga (2) se reduce la corriente eléctrica entre el vehículo y la estación de carga (2), de manera que está previsto un medio de limitación de la corriente (13), que limita al menos un flujo de retorno de la corriente desde el acumulador de energía (5) de retorno a la fuente de energía (6).

3.- Circuito de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que el circuito eléctrico (14, 2) está configurado de tal forma que antes de la interrupción de la conexión eléctrica entre el vehículo (1) y la estación de carga (2) se reduce la corriente eléctrica entre el vehículo (1) y la fuente de energía (6), de manera que está previsto un medio de limitación de la corriente (14), que limita al menos un flujo de retorno de la corriente desde el acumulador de energía (5) de retorno a la fuente de energía (6).

4.- Circuito de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque está previsto un medio de reconocimiento (1, 11, 12), que reconoce un establecimiento previo y/o una separación previa de la conexión eléctrica del vehículo (1) con/desde la estación de carga (2), en particular del primero y del segundo contactos (3, 4), y transmite una señal de reconocimiento al circuito eléctrico (9, 14).

5.- Circuito de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el medio de reconocimiento está configurado en forma de un medio de reconocimiento de la posición (1).

6.- Circuito de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el circuito eléctrico (9, 14) presenta un regulador elevador / reductor (2), para modificar la tensión.

7 - Procedimiento para cargar un acumulador de energía de un vehículo, en particular de un vehículo ferroviario, en el que un primer contacto eléctrico del acumulador de energía se conecta eléctricamente con un segundo contacto eléctrico de una fuente de energía, en particular de una estación de carga, en el que antes del establecimiento y/o antes de la separación de la conexión eléctrica de los contactos eléctricos se influye sobre una diferencia de la tensión eléctrica entre el acumulador de energía y la fuente de energía o sobre un flujo de corriente entre el acumulador de energía y la fuente de energía, de tal manera que se contrarresta una formación de un arco voltaico, de manera que antes del establecimiento y/o antes de la separación de la conexión eléctrica de los contactos eléctricos para la reducción del flujo de corriente se influye sobre las tensiones sobre el lado del acumulador de energía y/o sobre el lado de la fuente de energía de tal manera que la tensión sobre el lado del acumulador de energía es más alta que la tensión de la fuente de energía, estando previsto un diodo como medio de limitación de la corriente, que reduce al menos un flujo de corriente desde el acumulador de energía en la dirección de la fuente de energía.

8.- Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, en el que en primer lugar se acelera el vehículo, a continuación se influye sobre la diferencia de la tensión o el flujo de corriente entre la fuente de energía y el acumulador de energía, y luego se separan los contactos eléctricos de la fuente de energía y del acumulador de energía.