Sistema de alimentación de energía de recarga rápida para los medios de transporte con tracción eléctrica.

El sistema de alimentación de energía de recarga rápida para un vehículo de transporte con tracción eléctrica,

realizado en cada parada prevista del vehículo por medio de una conexión que se puede llevar a cabo directa y automáticamente junto a dicha parada, a través de un lecho de la carretera, que comprende dicho sistema al menos un subsistema de recarga dispuesto sobre dicho vehículo y al menos un sistema estacionario que coopera con dicho subsistema de recarga para la transmisión de la energía eléctrica; caracterizado porque:

• dicho subsistema de recarga comprende:

-al menos un contraarreglo de conexión (9) colocada en una parte inferior sobre una plataforma de dicho vehículo, dicho contraarreglo de conexión (9) se equipa con los contactos de conducción eléctricos (9b, 9c) y con al menos un sistema de posicionamiento;

- los dispositivos de conmutación de al menos una electrónica de conversión y control (12, 14), y

-al menos una batería de súper condensadores (11) conectados con el fin de llegar a voltajes y amperajes que sean compatibles con dichos dispositivos de conmutación, y

• dicho sistema estacionario comprende:

- al menos una estera aislante (7) equipada con contactos de metal planos (7a), colocados en dicho 20 lecho de la carretera;

- los dispositivos de conmutación de al menos una electrónica de dirección y control (8), y

- al menos una batería de súper condensadores (4) dispuesta próxima a dicha estera (7), conectada con el fin de llegar a voltajes y amperajes compatibles con dichos dispositivos de conmutación de al menos una electrónica de dirección y control (8).

Sistema de alimentación de energía de recarga rápida para los medios de transporte con tracción eléctrica.

La presente invención se refiere a un sistema de alimentación de energía de recarga rápida para los medios de transporte, en particular del tipo colectivo, con tracción eléctrica.

Como se conoce, el tipo de motor de tracción actualmente conocido y usado más o menos experimentalmente depende de las fuentes químicas o de los vectores, los cuales dan lugar a fuertes penalizaciones en términos de eficiencia. Todos los otros arreglos, tales como por ejemplo el hidrógeno, no pueden reivindicar el uso de eficiencias que exceden el 7% de la energía originalmente invertida. Por otra parte, actualmente, en el mundo científico, las discusiones intensas se llevan a cabo sobre el límite representado por las baterías, en particular en lo que respecta al peso que se transporta. La enorme mejora de los rendimientos de las baterías de acumuladores describe la posibilidad de abordar el orden de magnitud de las autonomías obtenidas con los combustibles líquidos. Actualmente, los acumuladores más prometedores usan polímeros de litio, pero su uso en los teléfonos portátiles y los ordenadores ya han demostrado sus límites de extracción previsibles. Por otra parte, el ciclo de vida de estos acumuladores es también un problema: de hecho, después de un pequeño número de ciclos de recarga, ellos reducen drásticamente su rendimiento, imponiendo un reemplazo del paquete completo de baterías, que en el caso de la tracción eléctrica, se compone de unos pocos quintales de productos manufacturados costosos tanto para la producción de ellos y para la eliminación o el reciclaje de ellos.

En tal contexto, el término "alimentación" define una recarga parcial de las baterías que son una pieza del equipo de un medio eléctrico autónomo de locomoción. El término se usa para señalar que es posible llevar a cabo la operación de recarga, usando actualmente las tecnologías disponibles, cuando los medios de locomoción se detienen en áreas equipadas adecuadamente (por ejemplo, las terminales de líneas de autobuses urbanos y extraurbanos. Las disposiciones actuales sufren la imposibilidad intrínseca de los acumuladores tradicionales para aceptar corrientes de recarga altas y la necesidad de reducir al mínimo los tiempos de parada del vehículo, de facto convincente para llevar a cabo solo recargas de baterías parciales. El estado de la técnica de la tecnología de alimentación, adoptada por algunas empresas de transporte urbano sobre las líneas servidas por minibuses (12 plazas, 10.5 toneladas) , tiene como característica una extensión de la autonomía diaria de los vehículos eléctricos, los cuales de todas maneras requieren una recarga lenta durante la noche antes de ser capaces de reiniciar el servicio.

De todas maneras ya se conoce la tecnología para transferir potencias eléctricas muy altas en los vehículos con el pantógrafo de locomotoras de ferrocarril. También se conoce la posibilidad de explotación de las paradas no muy cortas del vehículo eléctrico (en el orden de 10 minutos) , para llevar a cabo una recarga parcial de los acumuladores con el fin de incrementar su autonomía diaria.

Actualmente, el estado de la técnica de las técnicas de alimentación conductiva o inductiva no permite, con los mismos tamaños de los vehículos, extender la autonomía de los vehículos eléctricos a los kilómetros recorridos proporcionados por los planes de operación de los vehículos endotérmicos usados para el transporte colectivo. Por otra parte, la necesidad de tener al menos 10 minutos disponibles cada hora para llevar a cabo una recarga parcial de los acumuladores, no permite extender las ventajas de la tracción eléctrica fuera del contexto estrictamente urbano.

La técnica propone además un sistema más simple para la implementación de la regeneración de frenado en los vehículos operados por un motor endotérmico como se describe en la solicitud de patente Europea número 6018745.7, presentada el 7/09/2006 por el mismo solicitante. En particular, el sistema descrito es sustancialmente una batería inteligente que usa súper condensadores acoplados con una electrónica de potencia que complementa la batería electroquímica del vehículo. Este acoplamiento permite ahorros de alta energía, que modula los efectos en función de las aceleraciones.

Actualmente, la cultura y el arte, pero por encima de todas las inversiones relacionadas a las infraestructuras dedicadas al transporte sobre neumáticos, son tales que son capaces de soportar la oportunidad de exigir a las propias infraestructuras, y por lo tanto al territorio, algunas de las necesidades del vehículo, a partir de la autonomía de los miembros de la tracción actual.

La GB-A-2185866 describe un sistema de alimentación de energía de acuerdo con el preámbulo de la Reivindicación 1. La EP-A-1228919 describe el uso de los súper condensadores en los sistemas de alimentación de energía de este tipo.

El objeto de la presente invención es resolver los problemas del arte anterior proporcionando un sistema de alimentación de energía de recarga rápida para los medios de transporte, en particular del tipo colectivo, con la tracción eléctrica que proporciona el uso de los súper condensadores en lugar de o junto con los acumuladores conocidos, que permite disminuir sustancialmente los tiempos de recarga.

Otro objeto de la presente invención es proporcionar un sistema de alimentación de energía de recarga rápida que permite la mejora de los límites de la industria conocidos relacionados con la acumulación de energía a bordo del vehículo.

El anterior y otros objetos y ventajas de la invención, como resultado de la siguiente descripción, se obtienen con un sistema de alimentación de energía de recarga rápida para los medios de transporte con tracción eléctrica como se describe en la Reivindicación 1. Las modalidades preferidas y las variaciones no triviales de la presente invención son la materia de las reivindicaciones dependientes.

Será obvio que numerosas variaciones y modificaciones (por ejemplo en relación con la forma, los tamaños, las disposiciones y las piezas con funcionalidad equivalente) se pueden fabricar para el sistema descrito sin apartarse del alcance de la invención como resulta de las reivindicaciones adjuntas.

La presente invención se describirá mejor mediante algunas modalidades preferidas de la misma, proporcionadas como un ejemplo no limitante, con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

- La Fig. 1 muestra un diagrama en bloques que representa los componentes principales del sistema de alimentación de recarga rápida de la presente invención;

- La Fig. 2 muestra una vista en perspectiva de una modalidad preferida de un arreglo rectangular de contactos eléctricos colocados sobre la tierra para el sistema de acuerdo con la presente invención, y

- La Fig. 3 muestra una vista en perspectiva y parcialmente seccionada de una modalidad preferida de un contraarreglo de conexión para llevar a cabo un intercambio de energía entre un vehículo y el territorio en el sistema de acuerdo con la presente invención.

En general, como se verá más en detalle en la siguiente descripción, el sistema de alimentación de energía de recarga rápida de un vehículo de transporte, en particular del tipo usado para el transporte colectivo, de acuerdo con la presente invención se puede llevar a cabo en cada parada prevista del propio vehículo por medio de una conexión que se puede llevar a cabo directa y automáticamente desde el lecho de la carretera o a través de otra conexión que permite la transferencia de la energía necesaria bajo las condiciones de seguridad, teniendo en cuenta la aproximación casual inevitable del vehículo cuando se detiene.

La flexibilidad requerida por la presente invención proporciona por un lado, una conexión que se puede llevar a cabo directa y automáticamente junto a la parada del vehículo prevista, y por otro lado la posibilidad de transferir al vehículo la energía necesaria para viajar a lo largo de la sección de carretera que lo separa del punto de recarga siguiente (la siguiente parada) dentro de un tiempo que es compatible con la distancia de la parada para permitir que los pasajeros entren y salgan del vehículo.

Con referencia a las Figuras, el sistema de acuerdo con la presente invención se puede dividir en dos partes: un subsistema de recarga como el equipo del vehículo, y un sistema estacionario adaptado para transmitir energía eléctrica a tal subsistema de recarga.

En particular, el subsistema como el equipo del vehículo, que es sustancialmente un medio eléctrico... [Seguir leyendo]

1. El sistema de alimentación de energía de recarga rápida para un vehículo de transporte con tracción eléctrica, realizado en cada parada prevista del vehículo por medio de una conexión que se puede llevar a cabo directa y automáticamente junto a dicha parada, a través de un lecho de la carretera, que comprende dicho sistema al menos un subsistema de recarga dispuesto sobre dicho vehículo y al menos un sistema estacionario que coopera con dicho subsistema de recarga para la transmisión de la energía eléctrica; caracterizado porque:

* dicho subsistema de recarga comprende:

-al menos un contraarreglo de conexión (9) colocada en una parte inferior sobre una plataforma de dicho vehículo, dicho contraarreglo de conexión (9) se equipa con los contactos de conducción eléctricos (9b, 9c) y con al menos un sistema de posicionamiento;

- los dispositivos de conmutación de al menos una electrónica de conversión y control (12, 14) , y -al menos una batería de súper condensadores (11) conectados con el fin de llegar a voltajes y amperajes que sean compatibles con dichos dispositivos de conmutación, y

* dicho sistema estacionario comprende:

- al menos una estera aislante (7) equipada con contactos de metal planos (7a) , colocados en dicho lecho de la carretera;

- los dispositivos de conmutación de al menos una electrónica de dirección y control (8) , y

- al menos una batería de súper condensadores (4) dispuesta próxima a dicha estera (7) , conectada con el fin de llegar a voltajes y amperajes compatibles con dichos dispositivos de conmutación de al menos una electrónica de dirección y control (8) .

2. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos contactos de conducción eléctrica (9b, 9c) son contactos de resorte.

3. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos contactos de metal planos (7a) se disponen de acuerdo con una disposición de tipo arreglo en dicha estera aislante (7) .

4. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichas paradas se proporcionan con techos voladizos equipados con dicha estera (7) , dicha batería de súper condensadores

(4) con capacidades de acumulación electroquímicas (2) .

5. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque dichos techos voladizos se conectan a una red eléctrica (3) .

6. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque dichos techos voladizos se equipan con al menos un panel solar fotovoltaico (1) adaptado para producir energía para acumularse y transferirse a dicho vehículo.

7. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una conexión entre dicha estera aislante (7) y dicho contraarreglo de conexión (9) ocurre automáticamente durante las paradas previstas de dicho vehículo a través de una superposición casual, que no se puede predeterminar.

8. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos contactos de metal planos (7a) se disponen como una estructura tipo panal de abejas para garantizar una alta probabilidad de contacto con dicho contraarreglo de conexión (9) .

9. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos contactos de metal planos (7a) se exponen a la superficie y se conectan a un simple conductor incrustado dentro de dicha estera aislante, todos dichos conductores convergen a un lado de dicha estera con el fin de llegar a las conexiones de dicha electrónica de dirección y control (8) .

10. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho contraarreglo de conexión (9) se equipa con dichos contactos de resorte dispuestos de manera que una corona (9b) de terminales de resorte que realizan un contacto con un potencial conectado a tierra, dichos terminales se separan para evitar fenómenos de cortocircuito a través de los terminales de resorte (9c) dispuestos en un centro de dicho contraarreglo de conexión (9) , al menos un diámetro de células de dichos contactos de metal planos (7a) de dicha estera (7) que comprende un aislamiento.

11. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho contraarreglo de conexión (9) se acciona mediante al menos tres actuadores lineales (9d) para descender hacia dicha estera (7) hasta que se establece un contacto establemente con dichos contactos de metal planos (7a) de dicha estera (7) .

12. El sistema de alimentación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos contactos de metal planos (7a) y dicha estera (7) se equipan con al menos dos sistemas de diagnósticos en tiempo real que funcionan en paralelo.