VEHICULO AUTOMOVIL ELECTRICO O HIBRIDO CON SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO TERMICO QUE APROVECHA LAS FUENTES DE BAJO NIVEL.
Vehículo automóvil que incluye un motor de baja expulsión térmica (ME) de arrastre de las ruedas motrices y un sistema de acondicionamiento de la temperatura del aire del habitáculo (CAB),
incluyendo dicho sistema de acondicionamiento una bomba de calor reversible (PAC) que acondiciona la temperatura respectivamente de un bucle de distribución (DI) y de un bucle de expulsión (RE) recorridos por un fluido termoportador, estando el bucle de distribución (DI) conectado a un intercambiador (H2) con el aire que entra al habitáculo (CAB) y estando el bucle de expulsión (RE) conectado a un intercambiador (F1) con el aire exterior, estando dicho bucle de expulsión conectado además al motor (ME) de forma que intercambia térmicamente con dicho motor, caracterizándose dicho vehículo por que el bucle de distribución (D1) puede conectarse mediante una electroválvula (EV1) a otro intercambiador (H1) con el aire que entra en el habitáculo (CAB)
Tipo: Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: W07000226FR.
Solicitante: SOCIETE DE VEHICULES ELECTRIQUES SAS.
Nacionalidad solicitante: Francia.
Dirección: 9 ROND-POINT DES CHAMPS-ELYSEES M DASSAULT,75008 PARIS 08.
Inventor/es: DOUARRE,ALAIN.
Fecha de Publicación: .
Fecha Concesión Europea: 9 de Septiembre de 2009.
Clasificación Internacional de Patentes:
- B60H1/00H4
- B60H1/00R
- B60H1/00Y6B1
- B60H1/00Y6B3
Clasificación PCT:
- B60H1/00 TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES. › B60 VEHICULOS EN GENERAL. › B60H DISPOSICIONES DE DISPOSITIVOS DE CALEFACCION, REFRIGERACION, VENTILACION O DE OTROS TRATAMIENTOS DEL AIRE, ESPECIALMENTE ADAPTADAS PARA ESPACIOS DE VEHICULOS DESTINADOS A PASAJEROS O MERCANCIAS. › Dispositivos de calefacción, refrigeración o ventilación (dispositivos de calefacción, refrigeración o ventilación que efectúan otro tratamiento del aire, en la medida que el otro tratamiento es más importante B60H 3/00; ventilación obtenida únicamente por abrir ventanas, puertas, partes del techo o similares, B60J; dispositivos de calefacción o ventilación para asientos de vehículos B60N 2/56; dispositivos de limpieza de ventanas o parabrisas que emplean aire, p. ej. aparatos para quitar el hielo B60S 1/54).
![VEHICULO AUTOMOVIL ELECTRICO O HIBRIDO CON SISTEMA DE ACONDICIONAMIENTO TERMICO QUE APROVECHA LAS FUENTES DE BAJO NIVEL.](https://patentados.com/img/2010/01/vehiculo-automovil-electrico-o-hibrido-sistema-acondicionamiento.jpg)
Fragmento de la descripción:
Vehículo automóvil eléctrico o híbrido con sistema de acondicionamiento térmico que aprovecha las fuentes de bajo nivel.
La invención se refiere a un vehículo automóvil que incluye un motor de tracción de las ruedas motrices de baja expulsión térmica, en particular un motor eléctrico combinado eventualmente con un motor térmico. En este último caso, el vehículo se califica normalmente como híbrido.
Un vehículo automóvil que incluye un motor térmico según el preámbulo de la reivindicación 1 está ya divulgado en el documento EP 1 176 036.
Al igual que en los vehículos automóviles de motor térmico, los vehículos automóviles eléctricos o híbridos deben integrar un sistema de acondicionamiento de la temperatura del aire en el habitáculo. Estos sistemas de acondicionamiento permiten garantizar tanto el confort de los pasajeros como las funciones complementarias como son el desempañado y deshielo de las superficies acristaladas.
Los sistemas de acondicionamiento del habitáculo de los vehículos térmicos consumen una cantidad de energía incompatible con la disponible en los vehículos eléctricos, o incluso híbridos, en la medida en que en el caso de estos últimos, el motor térmico puede pararse durante largos periodos.
En efecto, en los vehículos térmicos convencionales, las abundantes pérdidas térmicas del motor están a una temperatura lo suficientemente elevada para poder ser aprovechadas para la calefacción del habitáculo, a través de un sistema poco costoso y muy compacto. Las necesidades energéticas relativamente masivas de la calefacción (hasta 10 KW) se satisfacen así gratuitamente.
Para la climatización, se dispone de sistemas igualmente potentes y compactos, cuyo núcleo es un compresor arrastrado mecánicamente por el motor, cuyo único inconveniente es un evidente sobre consumo de carburante (+ 3 a 4% de media anual en las regiones templadas), que sin embargo se acepta plenamente dados los beneficios de confort y seguridad que ofrece, ya que estos vehículos no tienen limitación de autonomía.
Sin embargo, contemplada desde el punto de vista del desarrollo sostenible, la climatización automóvil se critica justamente, debido a ese sobre consumo y a la contribución al calentamiento climático de los gases refrigerantes utilizados.
En efecto, este bucle refrigerante que se extiende y se reparte en el compartimento motor, contiene una cantidad importante de gas refrigerante, que contribuye de forma importante al efecto invernadero y es difícil de mantener confinado durante la vida del vehículo.
Sería casi utópico pensar en controlar la difusión de este gas en la atmósfera ya que cualquier intervención en el grupo motopropulsor exige la purga del bucle refrigerante, y que el condensador -intercambiador por el que circula el gas, en la parte delantera del vehículo-, es uno de los primeros órganos que resulta dañado en caso de choque frontal.
Contrariamente a los vehículos térmicos, los vehículos eléctricos o híbridos disponen de autonomía en tracción eléctrica pura y presentan unos escapes térmicos muy insuficientes con respecto a las necesidades de calefacción, que además están a una temperatura demasiado baja para poder utilizarse directamente.
En climatización, en estos mismos vehículos, la energía de arrastre del compresor influye considerablemente en la autonomía en ciudad (en modo eléctrico puro en el caso de un híbrido).
Para estas nuevas motorizaciones, que se consideran respetuosas con el medio ambiente, no contaminantes en ciudad y lo menos dependientes posible de fuentes de energía no renovables, resulta coherente buscar soluciones que no emitan nada a la atmósfera, consuman la menor carga de energía posible, y respeten los criterios de coste, implantación confinada y masa, que caracterizan al automóvil.
Teniendo en cuenta que es impensable restringir en modo alguno el nivel de confort al que el automovilista moderno está acostumbrado, ni imponerle nuevas limitaciones que pongan en juego su tiempo o limiten la disponibilidad del vehículo, resulta que actualmente no existe ninguna solución global adecuada, ni siquiera a nivel propuesta, que responda a las necesidades de acondicionamiento térmico del habitáculo de los vehículos eléctricos o híbridos que disponen de una autonomía en tracción eléctrica pura. Las publicaciones, realizaciones experimentales, incluso comerciales, procedentes de laboratorios institucionales, de constructores o de fabricantes de equipamiento, abundan desde hace unos años, ilustrando la intensa búsqueda de soluciones adaptadas a estas nuevas motorizaciones, y más en general, a la disminución del impacto medioambiental de la climatización automóvil.
Las soluciones utilizadas actualmente en los vehículos híbridos no recargables en la red eléctrica, cuyas duraciones de funcionamiento con el motor térmico parado siguen siendo modestas, tienen como objetivo mejorar y completar las disposiciones clásicas de los vehículos térmicos, para mantener el confort durante los periodos de paro del motor térmico.
En calefacción, la fuerte inercia térmica del motor de combustión interna permite mantener el confort durante un tiempo. Esta duración puede prolongarse útilmente gracias a una resistencia eléctrica complementaria, típicamente en el aire que entra en el habitáculo. Cuando el motor se enfría, o cuando la batería está demasiado descargada, el motor térmico arranca otra vez de forma automática.
En climatización, la inercia térmica restituible es débil y debe ser relevada rápidamente. La solución habitualmente elegida es un doble compresor, que rinde su máxima potencia en tracción mecánica, y una potencia de mantenimiento, más modesta, en tracción eléctrica. Es evidentemente más costoso y voluminoso que un compresor mecánico simple. Aquí también, el motor térmico vuelve a arrancar automáticamente si el confort requerido no está garantizado (por fuerte calor o luz solar) o cuando la batería está demasiado descargada.
Para los híbridos del tipo "stop&start", en los que el motor térmico sólo se para cuando el vehículo está parado, durante tiempos más cortos generalmente, puede bastar con un complemento de inercia térmica en el bucle de refrigeración, normalmente en forma de reserva térmica de calor latente.
Los vehículos eléctricos o híbridos que disponen de una autonomía eléctrica importante, actualmente todavía poco difundidos, están equipados de la siguiente manera:
La insuficiencia de las soluciones disponibles para los vehículos eléctricos e híbridos con una gran autonomía eléctrica hace pensar que una solución de futuro permanente adecuada para este tipo de vehículo podría ser la utilización de una bomba de calor reversible.
Por su principio, la bomba de calor -que consiste en un bucle de refrigeración como el que se usa en climatización, pero reversible en invierno- permite, con un sistema único, satisfacer a la vez las necesidades de calefacción y de climatización del habitáculo.
Tomando lo esencial de la necesidad energética del medio exterior, la bomba de calor tiene una eficacia muy alta, expresada como la relación entre la energía restituida al habitáculo y la energía cargada consumida. Llamado también coeficiente de rendimiento o COP, esta relación puede situarse normalmente entre 2 y 3 en climatización, un poco más en calefacción. Lo que permite garantizar unas prestaciones de calefacción y de climatización idénticas a las de un vehículo térmico dedicando una parte tolerable de la energía de la batería de tracción.
Reivindicaciones:
1. Vehículo automóvil que incluye un motor de baja expulsión térmica (ME) de arrastre de las ruedas motrices y un sistema de acondicionamiento de la temperatura del aire del habitáculo (CAB), incluyendo dicho sistema de acondicionamiento una bomba de calor reversible (PAC) que acondiciona la temperatura respectivamente de un bucle de distribución (DI) y de un bucle de expulsión (RE) recorridos por un fluido termoportador, estando el bucle de distribución (DI) conectado a un intercambiador (H2) con el aire que entra al habitáculo (CAB) y estando el bucle de expulsión (RE) conectado a un intercambiador (F1) con el aire exterior, estando dicho bucle de expulsión conectado además al motor (ME) de forma que intercambia térmicamente con dicho motor, caracterizándose dicho vehículo por que el bucle de distribución (D1) puede conectarse mediante una electroválvula (EV1) a otro intercambiador (H1) con el aire que entra en el habitáculo (CAB).
2. Vehículo automóvil según la reivindicación 1, caracterizado porque el motor de baja expulsión térmica es un motor eléctrico (ME).
3. Vehículo automóvil según la reivindicación 2, caracterizado porque el bucle de expulsión (RE) intercambia térmicamente con la caja electrónica (DRIVE) del motor eléctrico (ME).
4. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el bucle de expulsión (RE) incluye una electroválvula (EV2) para permitir conectar en serie o en derivación el motor (ME) con el intercambiador (F1).
5. Vehículo automóvil según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el bucle de expulsión (RE) puede además conectarse al intercambiador (H1) mediante la electroválvula (EV1).
6. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque un depósito (R) de fluido termoportador es común a los dos bucles (DI, RE).
7. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque se prevé una mariposa de mezclado (V) entre los intercambiadores (H1, H2) con el aire que entra en el habitáculo (CAB).
8. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque se prevé una electroválvula de recirculación (EV3) en el bucle de distribución (DI) para regular el caudal de fluido en los intercambiadores (H1, H2).
9. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el bucle de expulsión (RE) puede conectarse al segundo intercambiador (H2) del aire introducido en el habitáculo por medio de la electroválvula (EV9).
10. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, caracterizado porque incluye además una batería de alimentación del motor eléctrico (ME), incluyendo dicha batería un bucle de fluido termoportador que se conecta al bucle de distribución (DI) y al bucle de expulsión (RE).
11. Vehículo automóvil según la reivindicación 10, caracterizado porque dicho bucle de regulación térmica de la batería dispone de una bomba propia y de una o varias válvulas (EV6, EV7) que garantizan la regulación de la temperatura de dicho bucle de regulación térmica de la batería o su aislamiento del resto de la red hidráulica de gestión térmica del vehículo.
12. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque incluye un intercambiador (E) del aire extraído del habitáculo que está conectado al bucle de expulsión (RE) a la salida de la bomba de calor (PAC).
13. Vehículo automóvil según la reivindicación 12, caracterizado porque el intercambiador (E) está integrado en un bucle de regulación secundario movido por una bomba (P6) y controlado por una válvula termostática (C1).
14. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizado porque incluye además un depósito inercial de energía térmica (ST), estando el bucle de distribución (DI) conectado a dicho depósito para intercambiar térmicamente con él.
15. Vehículo automóvil según la reivindicación 14, caracterizado porque el depósito inercial de energía (ST) está integrado en el bucle de distribución (DI) en dirección a los intercambiadores (H1, H2) con el aire que entra en el habitáculo (CAB).
16. Vehículo automóvil según la reivindicación 14 ó 15, caracterizado porque el bucle de distribución (DI) incluye una electroválvula (EV4) que permite aislar la reserva inercial (ST) de dicho bucle de distribución.
17. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 14 a 16, caracterizado porque la reserva inercial de energía térmica (ST) incluye una cantidad de material de cambio de fase en un intervalo de temperatura determinado.
18. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque incluye además un motor térmico (MC) y un bucle de refrigeración de dicho motor que está conectado a un intercambiador (F2) con el aire exterior, estando conectado dicho bucle al bucle de distribución (DI).
19. Vehículo automóvil según la reivindicación 18, caracterizado porque un depósito (R) de fluido termoportador es común a los dos bucles (DI, RE) y al bucle de refrigeración del motor térmico (MC).
20. Vehículo automóvil según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque incluye además una segunda bomba de calor (PAC2) cuyo bucle de expulsión (RE2) alimenta al intercambiador (F1), pudiendo conectarse el bucle de distribución de dicha segunda bomba de calor al bucle de expulsión (RE) mediante una electroválvula (EV8).
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