SISTEMA DE REGULACIÓN DE ENERGÍA PARA UN VEHÍCULO.

Sistema de regulación de energía para un vehículo (V), adaptado a los transportes públicos,

entre una estación de salida (S1) y una estación de llegada (S2), ambas estaciones están separadas por un trayecto predeterminado (T), que comprende: un medio de almacenamiento eléctrico de alta potencia (SC_INT) colocado a bordo de dicho vehículo, en el que: - una energía recuperada durante el frenado del vehículo se almacena en el medio de almacenamiento, - una batería eléctrica (BAT) de alta energía másica está colocado a bordo del vehículo, caracterizado en que, por lo menos la estación de salida comprende una área de carga eléctrica (CHARGE_AREA) que puede cargar el medio de almacenamiento (SC_INT) del vehículo y que se activa en el modo de carga tan pronto como la energía residual de dicho medio de almacenamiento (SC_INT) del vehículo es inferior a un umbral variable que depende del balance energético del vehículo, estimado con anticipación por lo menos hasta la estación de llegada (S2), - el medio de almacenamiento (SC_INT) eléctrico de alta potencia proporciona una energía de tracción a dicho vehículo, por lo menos durante una aceleración; - la batería eléctrica (BAT) de alta energía másica proporciona una energía eléctrica al vehículo de modo complementario al medio de almacenamiento (SC_INT) del vehículo a una velocidad constante del vehículo

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/003237.

Solicitante: Siemens SAS.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 9 Boulevard Finot 93200 Saint-Denis FRANCIA.

Inventor/es: CHATTOT,Eric.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 12 de Abril de 2007.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60L11/18A
  • B60L11/18L4
  • B60L11/18L5
  • B60L11/18L7
  • B60L15/20E
  • B60L5/42 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60L PROPULSION DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE (disposición o montaje de conjuntos de propulsión eléctrica o de varios motores principales diferentes para una propulsión recíproca o común sobre los vehículos B60K 1/00, B60K 6/20; disposición o montaje de la transmisión eléctrica en los vehículos B60K 17/12, B60K 17/14; prevención del patinado de las ruedas reduciendo la fuerza motriz en vehículos sobre raíles B61C 15/08; máquinas dinamoeléctricas H02K; control o regulación de motores H02P ); SUMINISTRO DE LA ENERGIA ELECTRICA AL EQUIPO AUXILIAR DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE; (circuitos eléctricos para el acoplamiento de vehículos B60D 1/64; calefacción eléctrica para vehículos B60H 1/00 ); SISTEMAS DE FRENOS ELECTRODINAMICOS PARA VEHICULOS, EN GENERAL (control o regulación de motores H02P ); SUSPENSION O LEVITACION MAGNETICAS PARA VEHICULOS; CONTROL DE LOS PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO SOBRE LOS VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE SEGURIDAD SOBRE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE. › B60L 5/00 Colectores de corriente para líneas de alimentación de energía sobre los vehículos propulsados eléctricamente. › para colectar la corriente a partir de piezas de contacto individuales conectadas a la línea de alimentación.
  • B60M1/36 B60 […] › B60M LINEAS DE SUMINISTRO DE CORRIENTE O DISPOSITIVOS A LO LARGO DE LA VIA PARA VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE (controles de agujas o dispositivos de seguridad a lo largo de la vía B61L; estructura en general de raíles o agujas E01B). › B60M 1/00 Líneas de suministro de energía en contacto con el colector llevado por el vehículo (colectores con este fin B60L 5/00). › Bornas de contacto simples a lo largo de la vía para suministro de energía.

Clasificación PCT:

  • B60L11/18 B60L […] › B60L 11/00 Propulsión eléctrica por fuente de energía suministrada dentro del vehículo (B60L 8/00, B60L 13/00  tiene prioridad; disposiciones o montaje de motores principales consistiendo los motores principales en motores eléctricos y de combustión interna, para una propulsión recíproca o común B60K 6/20). › que utilizan la energía suministrada por pilas primarias, pilas secundarias o pilas de combustibles.
  • B60M7/00 B60M […] › Líneas o raíles de suministro de energía adaptados especialmente para vehículos propulsados eléctricamente de un tipo particular, p. ej. vehículos suspendidos, teleféricos, ferrocarriles subterráneos.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.

PDF original: ES-2369062_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

La presente invención se refiere a un sistema de regulación de energía para un vehículo según el preámbulo de la reivindicación 1. Un enfoque global de la gestión de energía con el fin de reducir el impacto medioambiental y aumentar los resultados económicos del transporte de masa o transporte público, como para un transporte ferroviario como un tren, una línea de metro, un tranvía, pero también para un autobús u otro medio de transporte cuyos trayectos se definen de modo determinista. Desde un punto de vista medioambiental, varios progresos ya se vieron en su día, a saber por ejemplo la utilización de neumáticos en lugar de ruedas demasiado ruidosas de un tranvía o de un metro clásico. Desde un punto de vista económico, el coste de energía del transporte de masa representa una parte creciente de los costes de explotación, por ejemplo para los vehículos a propulsión o a tracción alimentados total o parcialmente por vía eléctrica. En particular, muchas pérdidas energéticas se deben al suministro de energía eléctrica desde el suelo al vehículo, por ejemplo a través de carriles, cables o catenarias a lo largo del trayecto del vehículo entre dos estaciones. Estos mismos carriles, cables o catenarias complican también la instalación de transportes ferroviarios, aumentan sus costes y presentan incluso un peligro de accidente para cada peatón, ciclista o motociclista en sus proximidades. En EP968873A1 se divulga por ejemplo, un sistema de regulación de energía que comprende una carga de supercondensador (o supercapacidad como medio de almacenamiento eléctrico de fuerte potencia) embarcada en un vehículo únicamente a la parada del vehículo (en la estación por ejemplo). Un grupo electrógeno para alimentar la supercapacidad permite una carga de dicha supercapacidad en el trayecto del vehículo después de su parada. En W02006008391A2 se divulga también un sistema de regulación de energía que comprende una supercapacidad y una batería embarcadas en un vehículo y presenta un modo de funcionamiento donde la batería es el elemento principal que proporciona la energía de tracción principal y la supercapacidad satisface las necesidades energéticas adjuntas de la batería en el trayecto del vehículo. Este sistema parece así presentar una alteración aumentada de la batería con alta energía másica debido al elevado número de ciclos de carga-descarga. Un objetivo de la presente invención es el de proponer un sistema de regulación de energía que minimiza eficazmente el impacto económico y medioambiental de un vehículo a tracción o a propulsión eléctrica adaptado para los transportes públicos. Se presenta una solución al problema a través de un sistema adecuado descrito en la reivindicación 1. Se mencionará también varias ventajas que ilustran el lado inventivo de este sistema. Un conjunto de subreivindicaciones presenta también las ventajas de la invención. Así pues, se realiza un sistema de regulación de energía para un vehículo, apropiado a los transportes públicos entre una estación de salida y una estación de llegada, ambas separadas por un trayecto predeterminado, para el cual: - un medio de almacenamiento eléctrico de fuerte potencia se embarca en dicho vehículo que abastece energía de tracción o de propulsión a dicho vehículo, por lo menos en el momento de una aceleración, - una energía recuperada al frenado del vehículo es almacenable en el medio de almacenamiento que así actúa como una fuente de energía de nivel variable, - por lo menos la estación de salida (o de llegada) comprende una área de carga eléctrica que también puede cargar el medio de almacenamiento del vehículo y que se activa en el modo de carga tan pronto como la energía residual de dicho medio de almacenamiento (SC_INT) del vehículo es inferior a un umbral variable que depende del balance energético del vehículo, estimado con anticipación por lo menos hasta la estación de llegada. En efecto, este umbral puede depender de distintos parámetros que regulan uno o varios gastos energéticos del vehículo estimados para su trayecto y\o en estación, y así se puede fijar por ejemplo por lo menos para permitir al vehículo llegar a la estación de llegada. El balance energético toma en consideración también las posibles recuperaciones de energía, como las que provienen de una energía cinética recuperada en el momento de un frenado en el trayecto previamente a la estación de llegada. Los factores externos tales como el viento o el frío pueden también influir en el consumo o en la aportación complementaria de energía en el balance. De esta forma, se aportan varias ventajas: - la alimentación eléctrica del suelo hacia el vehículo se desarrolla únicamente en el área de carga, en particular a nivel de una estación como un andén para pasajeros. Así pues, los carriles, cables o catenarias que vinculan el vehículo con una fuente energética al suelo no son ya indispensables entre las estaciones. Las pérdidas de energía durante la transmisión de la alimentación eléctrica a través de los carriles, los cables o de catenarias fuera de la estación (a lo largo del trayecto entre las estaciones) se eliminan por lo tanto muy ventajosamente. - a causa de la 2   ausencia de carriles, cables o de catenarias fuera de la estación, los riesgos de fallos eléctricos (pérdida de contacto, corte de electricidad, etc.) son también evitados para el vehículo. - la infraestructura sin carriles, cables (o líneas de tensión) o catenarias a lo largo del trayecto no presenta más peligros eléctricos para los peatones u otros ciclistas que atraviesan una vía de tranvía por ejemplo. Además, este sistema aporta una ventaja económicamente fuerte para la gestión de la energía útil para el vehículo, debido a que el área de carga al suelo puede conectarse a una fuente de energía eléctrica, como una red eléctrica, un generador como un motor o una pila de combustible, un acumulador como una batería o un volante de inercia u otro medio de almacenamiento eléctrico como un dispositivo capacitivo de alta potencia. Es en particular este último sistema el que presenta un fuerte poder de atracción para el presente sistema. En efecto, existen unos dispositivos capacitivos de alta potencia como un condensador de doble capa, denominados más habitualmente supercondensadores o supercapacitadores. Tal dispositivo capacitivo permite suministrar una tensión estabilizada y resuelve un problema que en el pasado a menudo fue la causa de perturbaciones frecuentes en la explotación de los sistemas de transporte de masa. Si varios vehículos aceleran simultáneamente, la tensión de la línea (a lo largo del trayecto) podía bajar por debajo un umbral crítico y causar una ruptura de los circuitos de protección y provocar una inmovilización de los vehículos. La vuelta a un funcionamiento normal podía entonces llevar tiempo; lo que no se realizaría sin cuasar molestias a los usuarios del vehículo. Con el dispositivo capacitivo de fuerte potencia, también conocido bajo la denominación SITRAS SES®, cuando la tensión de la línea pasa debajo de un mínimo, el sistema de almacenamiento se descarga y abastece la línea para estabilizar la tensión. El concepto de almacenamiento de energía de la presente invención se libera ventajosamente de la línea en tensión, ya que consiste en que al menos tal elemento de almacenamiento (es decir, por ejemplo un supercondensador o una supercapacidad) embarcado, además de un medio de almacenamiento en el suelo al nivel de un área de carga, por ejemplo un sistema SYTRAS SES (supercondensador) al nivel de una estación. Esto permite también ofrecer una mayor flexibilidad de respuesta a las necesidades de explotación variadas de transporte público. En particular, el área de carga puede comprender, sobre una longitud finita de desplazamiento del vehículo en estación (por ejemplo en una porción longitudinal paralela al andén en la estación), un contacto eléctrico que acopla el medio de almacenamiento del vehículo y dicha fuente a nivel del área de carga, idealmente por lo menos por medio de un carril de tracción o de una catenaria con zapata, o a través de una terminal inductiva sin zapata. Así, sólo se efectúa un contacto eléctrico entre el vehículo y el suelo sobre el área de carga a dimensión limitada. Sobre cualquier otra porción de desplazamiento del vehículo, ningún contacto eléctrico entre el vehículo y el suelo es por lo tanto necesario. La longitud finita del área de carga puede ser variable aguas arriba y/o aguas abajo de un punto de parada del vehículo en la estación, a ser posible por alargamiento del área de carga eléctrica por ejemplo añadiendo carriles de tracciones alrededor del área de carga usualmente dimensionada para trayectos medios. El aspecto de un área de carga extensible es una ventaja... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de regulación de energía para un vehículo (V), adaptado a los transportes públicos, entre una estación de salida (S1) y una estación de llegada (S2), ambas estaciones están separadas por un trayecto predeterminado (T), que comprende: un medio de almacenamiento eléctrico de alta potencia (SC_INT) colocado a bordo de dicho vehículo, en el que: - una energía recuperada durante el frenado del vehículo se almacena en el medio de almacenamiento, - una batería eléctrica (BAT) de alta energía másica está colocado a bordo del vehículo, caracterizado en que, por lo menos la estación de salida comprende una área de carga eléctrica (CHARGE_AREA) que puede cargar el medio de almacenamiento (SC_INT) del vehículo y que se activa en el modo de carga tan pronto como la energía residual de dicho medio de almacenamiento (SC_INT) del vehículo es inferior a un umbral variable que depende del balance energético del vehículo, estimado con anticipación por lo menos hasta la estación de llegada (S2), - el medio de almacenamiento (SC_INT) eléctrico de alta potencia proporciona una energía de tracción a dicho vehículo, por lo menos durante una aceleración; - la batería eléctrica (BAT) de alta energía másica proporciona una energía eléctrica al vehículo de modo complementario al medio de almacenamiento (SC_INT) del vehículo a una velocidad constante del vehículo. 2. Sistema según la reivindicación 1, por el que: - el área de carga (CHARGE_AREA) se conecta a una fuente de energía eléctrica, como una red eléctrica, un generador como un motor o una pila de combustible, un acumulador como una batería o un volante de inercia u otro medio de almacenamiento eléctrico (SC _EXT) como un dispositivo capacitivo de alta potencia, - el área de cargamento incluye, sobre una longitud finita de desplazamiento del vehículo en la estación, un contacto eléctrico que acopla el medio de almacenamiento (SC _INT) del vehículo y dicha fuente, idealmente por medio de al menos un carril de tracción (RT) o de una catenaria con zapata, o por medio de una terminal inductiva sin zapata. 3. Sistema según la reivindicación 2, por el que la longitud finita es variable aguas arriba y/o aguas abajo de un punto de parada del vehículo en la estación, a se posible por alargamiento del área de carga eléctrica. 4. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, por el que en el trayecto entre la estación de salida y la estación de llegada, el vehículo está eléctricamente aislado de una fuente de energía externa al vehículo. 5. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende una unidad de control del intercambio de energía entre la batería (BAT), el medio de almacenamiento (SC_INT) y un elemento motor del vehículo, por ejemplo en el momento de un frenado, cualquier energía regenerada se puede dirigir para recargar independientemente la batería (BAT) y/o el medio de almacenamiento (SC_INT) del vehículo. 6. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, por el que ocasionalmente la batería carga el medio de almacenamiento (SC_INT) del vehículo o alimenta otra fuente de consumo de energía del vehículo. 7. Sistema según la reivindicación 6, por el que una descarga de la batería debajo de un umbral para el mejor rendimiento de la batería se mantiene ocasionalmente y sólo a una baja magnitud por debajo de dicho umbral con el fin de proteger la vida de la batería. 8. Sistema según una de las reivindicaciones 6 o 7, por el que ocasionalmente y en detrimento de la duración de vida de la batería, una descarga de la batería se fuerza más allá de la baja magnitud en al menos uno de los casos siguientes: - en el modo de emergencia o de recarga del medio de almacenamiento (SC_INT) del vehículo, en particular para una salida del vehículo, 7   - en el modo de emergencia de un área de carga (CHARGE_AREA) fuera de servicio, - en el modo de propulsión o de tracción de otro vehículo. 9. Sistema según una de las reivindicaciones 6 a 8, por el que una carga de la batería se realiza por recuperación de energía de frenado y/o en estación. 10. Sistema según una de las reivindicaciones 6 a 9, por el que una unidad de control de calibración y mantenimiento de los niveles y transferencias energéticas se embarca en el vehículo. 11. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, que consta de un ordenador de previsión energética realizado sobre la base de varios parámetros entre las estaciones y que puede embarcarse en el vehículo y ponerse en comunicación con una unidad de control en el área de carga y/o viceversa. 12. Sistema según la reivindicación 11, por el que los parámetros son de orden cinético - longitud y relieve del trayecto, velocidad exigida o posible, peso del vehículo y los pasajeros, etc. - y medioambientales - nivel de climatización según una temperatura exterior, iluminación interna y externa del vehículo, sistemas de comunicación o seguridad para los pasajeros, etc.- 13. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores 11 o 12, por el que el ordenador se conecta a una unidad de control con niveles de prioridad con el fin de compensar un fuerte consumo de energía vinculado a los parámetros de prioridad para un ahorro de energía vinculado a lo parámetros secundarios. 14. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores 11 a 13, por el que en caso de funcionamiento defectuoso de un área de carga en una de las estaciones, el ordenador reduce la velocidad en un trayecto posterior del vehículo. 15. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, por el que por lo menos un área de carga adicional se coloca en el trayecto entre la estación de salida y la estación de llegada, lo que permite la recarga del medio de almacenamiento (SC-INT) del vehículo sin detener el vehículo. 16. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en el que un medio de almacenamiento de un primer vehículo suministra y/o almacena su energía eléctrica y/o la de uno o de varios otros vehículos remolcados o empujados por el primer vehículo. 17. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, en el que un medio de almacenamiento de un primer vehículo suministra y/o almacena la energía eléctrica de uno o varios otros vehículos remolcados o empujados por el primer vehículo. 18. Sistema según una de las reivindicaciones anteriores, por el que el medio de almacenamiento (SC-INT) es un supercondensador. 8   9     11   12

 

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