SISTEMA DE ALIMENTACIÓN POR EL SUELO PARA VEHÍCULO ELÉCTRICO Y EL VEHÍCULO ELÉCTRICO DESTINADO A SER ALIMENTADO MEDIANTE DICHO SISTEMA DE ALIMENTACIÓN.

Un sistema de alimentación por el suelo para vehículos eléctricos,

en particular para un vehículo ferroviario eléctrico que, comprende una sucesión de segmentos conductores (16A, 16B, 16C, 16D) aislados eléctricamente unos de otros y que forman en conjunto una pista (16) conductora de la alimentación contra la cual se aplica al menos una escobilla (32) de alimentación del vehículo, dicha ó dichas escobillas entran sucesivamente en contacto con los segmentos conductores (16A, 16B, 16C, 16D) durante el desplazamiento del vehículo, y un conjunto de dispositivos (20) de alimentación a alta tensión se conectan cada uno a un segmento conductor y dotados cada uno de medios (46, 48) de detección de la escobilla (32) y de medios de conmutación (45) adaptados para provocar de manera selectiva la alimentación de un segmento correspondiente en la presencia de una escobilla sobre este último y la conexión de dicho segmento a una fuente de potencial nulo (26) en la ausencia de la escobilla (32), caracterizado porque los medios de conmutación (45) tienen un par de elementos (T1, T2) que forman interruptores estáticos controlados por los medios (46, 48) de detección para causar respectivamente la alimentación del segmento correspondiente en presencia de una escobilla (32) y su conexión a la fuente de potencial nulo en la ausencia de una escobilla (32), y porque cada dispositivos (20) de alimentación tiene además medios de cortocircuito (52, 54), que son requeridos para cerrarse y que están interpuestos entre el segmento correspondiente y la fuente de potencial nulo (26) y controlados para abrirse por los medios de detección

La presente invención se relaciona con un sistema de alimentación por el suelo para un vehículo eléctrico, en particular para un vehículo eléctrico ferroviario. 5

Se relaciona igualmente con un vehículo eléctrico alimentado mediante tal sistema.

Por sistema de alimentación por el suelo, se entiende un sistema de alimentación mediante el cual la energía eléctrica necesaria para alimentar el motor del vehículo es suministrada mediante una pista conductora segmentada instalada en el piso sobre el cual circula el vehículo y cuyos segmentos bajo tensión quedan siempre cubiertos por la plantilla del vehículo, en oposición a los sistemas de alimentación que utilizan una red de líneas 10 aéreas en las cuales se conecta un pantógrafo de captación de corriente.

El sistema de alimentación que utiliza líneas aéreas presenta un cierto número de inconvenientes inaceptables, particularmente del tipo estético, que las vuelven inapropiadas para alimentar un vehículo destinado a circular por sectores históricos protegidos, por ejemplo centros urbanos clasificados.

Los sistemas de alimentación por el suelo, en los cuales los dispositivos de alimentación de las pistas 15 conductoras están integrados al piso solucionan este inconveniente.

Hasta hoy existen diferentes tipos de sistemas de alimentación por el suelo.

Un ejemplo de un sistema conocido se describe en el documento EP-A-0 761 493. Este sistema tiene una pista conductora constituida por una sucesión de placas aisladas eléctricamente unas de otras que recubren una cuneta dentro de la cual se extiende una cinta deformable elásticamente que contiene un material ferromagnético en 20 donde las dos caras están recubiertas por un material conductor.

La cara superior de la cinta está conectada a una línea de alimentación.

Según esta técnica, el vehículo ferroviario está equipado con imanes adaptados para atraer magnéticamente la cinta de manera que esta entre en contacto por su cara superior con una de las placas de la pista conductora contra la cual se desplaza una escobilla de alimentación del vehículo. 25

Este tipo de sistema de alimentación, aunque estéticamente ventajoso presenta un tiempo de respuesta no despreciable y requiere prever un elemento móvil, a saber la cinta elásticamente deformable, lo que es susceptible de generar un número no despreciable de malfuncionamientos.

Los documentos FR-A-2 762 810 y WO-A-9101232 describen cada uno un sistema de alimentación por el suelo para un vehículo eléctrico correspondiente al preámbulo de la reivindicación 1. 30

El propósito de la presente invención es el de paliar estos inconvenientes y suministrar un sistema de alimentación por el suelo que presenta una gran simplicidad de funcionamiento, que tiene un tiempo de respuesta mínimo, y permite obtener una seguridad y una confiabilidad y disponibilidad aumentadas.

Ésta tiene por objeto entonces un sistema de alimentación por el suelo para un vehículo eléctrico, particularmente para un vehículo ferroviario, que comprende una sucesión de segmentos conductores aislados 35 eléctricamente unos de otros y que forman en conjunto una pista conductora de alimentación contra la cual se aplica al menos una escobilla de alimentación del vehículo, esta ó estas escobillas hacen contacto sucesivo con los segmentos durante el desplazamiento del vehículo, y un conjunto de dispositivos de alimentación de alta tensión conectados cada uno a un segmento conductor y dotados cada uno de medios de detección de la escobilla y medios de conmutación adaptados para provocar selectivamente la alimentación de un segmento correspondiente con la 40 presencia de una escobilla sobre este último y la conexión del dicho segmento a una fuente de potencial nulo en ausencia de la escobilla, caracterizado porque los medios de conmutación tienen un par de elementos que forman interruptores estáticos controlados por los medios de detección para provocar respectivamente la alimentación del segmento correspondiente en la presencia de una escobilla y su conexión a la fuente de potencial nulo en ausencia de la escobilla, y en que cada dispositivo de alimentación tiene además medios de cortocircuito requeridos en el 45 estado cerrado y que se interponen entre el segmento correspondiente y la fuente de potencial nulo y controlados en la abertura por los medios de detección.

Este sistema de alimentación por el suelo puede además tener una ó más de las características siguientes, tomadas de manera aislada ó según todas las combinaciones técnicamente posibles:

- Los medios de detección de la presencia de una escobilla sobre el segmento correspondiente tienen 50 medios de detección de una señal codificada transmitida, por conducción y por corriente portadora, por el vehículo a dicho dispositivo mediante la escobilla,

- La señal codificada lleva las informaciones codificadas relativas al vehículo que las emite, los medios de detección tienen medios para procesar dichas informaciones y medios para comparad los datos resultantes de dicho procesamiento con datos correspondientes a informaciones relacionadas al vehículo autorizado a circular sobre la pista conductora,

- los medios de detección tiene medios para verificar que la integridad de la señal codificada se ha recibido, 5 mediante el tratamiento de un código cíclico redundante integrado en dicha señal,

- tiene además un dispositivo de control de la tensión de cada segmento conectado a cada uno de dichos medios de detección, dichos dispositivos de control comprenden medios de comparación entre la tensión del segmento correspondiente y un valor máximo umbral, y un conjunto de circuitos lógicos adaptados para provocar el cierre de los medios de cortocircuito en caso de superar el valor umbral y en ausencia de la escobilla, 10

- el dispositivo de control constituye un elemento independiente de los medios de procesamiento,

- cada dispositivo de alimentación está dotado con un fusible, colocado en serie en el elemento que forma el interruptor que controla la alimentación del segmento correspondiente,

- los medios de detección están conectados a los dispositivos de alimentación de un número predeterminado de segmentos inmediatamente vecinos para posicionar los medios de conmutación de estos 15 dispositivos en vista de la alimentación de los segmentos respectivos cuando los dichos medios de detección controlan los medios de conmutación de forma que se provoca la alimentación del segmento que les corresponde,

- los medios de detección tienen un microprocesador conectado a un amplificador y a un filtro pasa banda cuya salida controla la conmutación de la potencia ó del control de los elementos que forman el interruptor,

- los elementos que forman los interruptores estáticos están constituidos por transistores bipolares con 20 rejilla aislada (IGBT),

- cada dispositivo de alimentación tiene medios de control de la tensión en los terminales de los transistores IGBT para interrumpir la alimentación del segmento correspondiente en la presencia de un malfuncionamiento, particularmente en presencia de una corriente que circule por los transistores de valor superior a un valor máximo admisible, 25

- los dispositivos de alimentación están cada uno dispuestos en un módulo amovible colocado dentro de una cuneta formada dentro de un piso sobre la cual circula el vehículo y está recubierta de manera estanca por los segmentos conductores, una línea de alimentación de alta tensión y una línea colocada a potencial nulo asegura un retorno de alimentación dispuesta longitudinalmente dentro de la cuneta,

- la cuneta está dispuesta sensiblemente en la parte mediana de la zona del piso sobre la cual circula el 30 vehículo,

- los medios de alimentación de los medios de conmutación y de los medios de detección llevan la línea de alimentación de alta tensión,

- el vehículo tiene una segunda escobilla que asegura un retorno para la corriente de alimentación, los medios de detección tienen medios de discriminación de la polaridad de las escobillas de alimentación y de retorno 35 de la corriente,

- las salidas de los dispositivos de alimentación constituyen un medio de localización del vehículo destinado a controlar localmente dispositivos de señalización ó un medio de detección de malfuncionamiento... [Seguir leyendo]

1. Un sistema de alimentación por el suelo para vehículos eléctricos, en particular para un vehículo ferroviario eléctrico que, comprende una sucesión de segmentos conductores (16A, 16B, 16C, 16D) aislados eléctricamente unos de otros y que forman en conjunto una pista (16) conductora de la alimentación contra la cual se aplica al menos una escobilla (32) de alimentación del vehículo, dicha ó dichas escobillas entran sucesivamente en contacto con los segmentos conductores (16A, 16B, 16C, 16D) durante el 5 desplazamiento del vehículo, y un conjunto de dispositivos (20) de alimentación a alta tensión se conectan cada uno a un segmento conductor y dotados cada uno de medios (46, 48) de detección de la escobilla (32) y de medios de conmutación (45) adaptados para provocar de manera selectiva la alimentación de un segmento correspondiente en la presencia de una escobilla sobre este último y la conexión de dicho segmento a una fuente de potencial nulo (26) en la ausencia de la escobilla (32), caracterizado porque los 10 medios de conmutación (45) tienen un par de elementos (T1, T2) que forman interruptores estáticos controlados por los medios (46, 48) de detección para causar respectivamente la alimentación del segmento correspondiente en presencia de una escobilla (32) y su conexión a la fuente de potencial nulo en la ausencia de una escobilla (32), y porque cada dispositivos (20) de alimentación tiene además medios de cortocircuito (52, 54), que son requeridos para cerrarse y que están interpuestos entre el segmento 15 correspondiente y la fuente de potencial nulo (26) y controlados para abrirse por los medios de detección.

2. El sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque los medios (46, 48) de detección de escobilla en contacto con el segmento correspondiente tiene medios de detección de una señal codificada transmitida, por conducción y por corriente portadora, por el vehículo a dicho dispositivo por la escobilla (3).

3. El sistema según la reivindicación 2, caracterizado porque la señal codificada lleva informaciones codificadas 20 relacionadas con el vehículo (10) que la emite, los medios de detección tienen medios (48) para el tratamiento de dichas informaciones y medios (48) de comparación de los datos resultantes de dicho tratamiento con datos correspondientes a informaciones relacionadas con el vehículo autorizado para circular sobre la pista conductora.

4. El sistema según una de las reivindicaciones 2 y 3, caracterizado porque los medios de detección tienen medios 25 (48) para verificar que la totalidad de la señal codificada ha sido recibida, mediante tratamiento con un código cíclico redundante integrado en dicha señal.

5. El sistema según una de las reivindicaciones 3 y 4, caracterizado porque tiene además un dispositivo de control de la tensión de cada segmento (16A, 16B, 16C, 16D) conectado a cada uno de dichos medios de detección, dichos dispositivos de control comprenden medios de comparación entre la tensión del segmento 30 correspondiente y un valor máximo umbral, y un conjunto de circuitos lógicos adaptados para provocar el cierre de unos medios de cortocircuito en caso de sobrepasar el valor umbral y en la ausencia de la escobilla.

6. El sistema según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de control constituye un elemento independiente de los medios de tratamiento (48). 35

7. El sistema según una de las reivindicaciones 5 y 6, caracterizado porque cada dispositivo de alimentación está dotado de un fusible (F) colocado en serie con el elemento que forma un interruptor (T1) que controla la alimentación del segmento correspondiente.

8. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque los medios de detección (46, 48) están conectados a los dispositivos de alimentación de un número predeterminado de segmentos 40 inmediatamente vecinos para posicionar los medios de conmutación (T1, T2) de estos dispositivos en vista de la alimentación de segmentos correspondientes cuando dichos medios de detección controlan los medios de conmutación de manera que causan la alimentación del segmento que les corresponde.

9. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizado porque los medios de detección tienen un microprocesador (48) conectado a un amplificador y a un filtro pasa banda cuya salida controla la 45 conmutación de la potencia ó controla los elementos que forman el interruptor.

10. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque los elementos que forman los interruptores estáticos (T1, T2) están constituidos por transistores bipolares de rejilla aislada (IGBT).

11. El sistema según la reivindicación 10, caracterizado porque cada dispositivo de alimentación tiene medios (49, 50) de control de la tensión en los terminales de los transistores IGBT para interrumpir la alimentación del 50 segmento correspondiente en la presencia de una corriente circulante por los transistores que tiene un valor superior a un valor máximo admisible.

12. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los dispositivos de alimentación están cada uno dispuestos dentro de un módulo amovible estanco colocado dentro de una cuneta (18) formada dentro de un piso sobre el cual circula el vehículo (10) y recubierta de manera estanca 55

por los segmentos conductores (16A, 16B, 16C, 16D), una línea (24) de alimentación de alta tensión y una línea (26) colocada a potencial nulo para asegurar un retorno de la alimentación están dispuestas longitudinalmente dentro de la cuneta.

13. El sistema según la reivindicación 12, caracterizado porque la cuneta (18) está dispuesta sensiblemente en la parte media de la zona del piso sobre el cual circula el vehículo. 5

14. El sistema según una de las reivindicaciones 12 y 13, caracterizado porque los medios de alimentación de los medios de conmutación y de los medios de detección llevan la línea de alimentación de alta tensión.

15. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 14, caracterizado porque el vehículo tiene una segunda escobilla que asegura un retorno para la corriente de alimentación, los medios (44) de detección tienen medios de discriminación de la polaridad de los patines de alimentación y de retorno de la corriente. 10

16. El sistema según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque las salidas de los dispositivos de alimentación constituyen un medio de localización del vehículo destinado a controlar localmente los dispositivos de señalización ó un medio de detección de malfuncionamientos debido a la realización de un seguimiento de diagnóstico.

17. Un vehículo eléctrico (10) que es alimentado por medio de un sistema de alimentación por el suelo según una 15 cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque tiene por lo menos un patín (32) de alimentación del motor del vehículo, destinado a ser aplicado sobre la pista conductora del sistema de alimentación por el suelo, y al cual se conectan loa medios (42) de emisión de una señal codificada que lleva informaciones relacionadas al tipo de vehículo al que pertenece el vehículo eléctrico (10).

18. El vehículo según la reivindicación 17, caracterizado porque tiene al menos un segundo patín que asegura el 20 retorno de la corriente de alimentación longitudinalmente desplazado con respecto al patín de alimentación de un número de segmentos predeterminados.

19. El vehículo según la reivindicación 17, caracterizado porque dicho vehículo (10) está constituido por un vehículo ferroviario eléctrico, el retorno de la corriente de alimentación está asegurado por rieles (14) de rodamiento sobre los cuales circula el vehículo ferroviario. 25

20. El vehículo según la reivindicación 17, caracterizado porque dicho vehículo (10) está constituido por un vehículo de carretera eléctrico guiado, el retorno de la corriente de alimentación está asegurado por un riel de guía.

21. El vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque tiene además medios (36) de conmutación del modo de alimentación.

22. El vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado porque tiene medios (43) de 30 recuperación de energía eléctrica.