VEHÍCULO CON TRACCIÓN POR BATERÍA Y PROCEDIMIENTO PARA HACER FUNCIONAR UN VEHÍCULO DE ESTE TIPO.

Vehículo con un accionamiento eléctrico (3), que es alimentado desde una red de alimentación eléctrica externa,

por ejemplo una red de 600 V, y al menos una batería (5), por ejemplo con 24 V de tensión nominal, caracterizado porque el accionamiento eléctrico (3) diseñado para la tensión de la red de alimentación eléctrica externa puede alimentarse desde la batería (5), en el caso de desconexión o de un fallo de la red de alimentación eléctrica externa, en donde la tensión de alimentación de la batería (5) es como máximo un 25%, de forma preferida inferior al 10% de la tensión de red externa y porque está prevista una unidad de regulación (7) para activar el accionamiento eléctrico, mediante el cual pueden tenerse en cuenta las condiciones eléctricas, provocadas por la tensión de alimentación modificada, del accionamiento eléctrico (3) en funcionamiento de batería

La presente invención se refiere a un vehículo con un accionamiento eléctrico, que es alimentado desde una red de alimentación eléctrica externa, y al menos una batería, así como a un procedimiento para hacer funcionar un vehículo de este tipo y a un procedimiento para reequipar un vehículo con un accionamiento eléctrico, que es alimentado desde una red de alimentación eléctrica externa.

Los medios de transporte de personal para tráfico urbano local y regional, como tranvías o trolebuses, normalmente no se desplazan sobre una calzada propia, sino junto con el tráfico individual sobre la misma calzada, normalmente una calle. Estos medios de transporte se accionan con ello casi siempre eléctricamente y se alimentan a través de líneas de contacto, como por ejemplo catenarias, con energía eléctrica. En el caso de fallo del suministro de energía a causa de un fallo técnico, por ejemplo en el caso de una ruptura de línea o de un defecto de la toma de corriente, etc., existe un riesgo considerable de una obstrucción del tráfico, ya que el vehículo no puede seguir moviéndose autónomamente, lo que en las ciudades es muy crítico y puede provocar, a causa de la formación de atascos en el tráfico individual, considerables daños a la economía nacional. Básicamente estos medios de transporte no pueden funcionar autónomamente sin suministro externo de energía, lo que en determinadas situaciones puede conducir a problemas, como por ejemplo el arranque estando en reposo con tomas de corriente bajo aisladores de sección, o en el caso de una caída de corriente. Tampoco pueden llevarse a cabo desplazamientos de maniobra sin tensión en la cochera, sino que se requieren siempre costosos vehículos auxiliares.

Del estado de la técnica se conocen para esto los llamados vehículos híbridos, que presentan diferentes suministros de energía, entre las que puede conmutarse en caso necesario de una a otra y con las que en caso necesario, puede alimentarse el accionamiento del vehículo. Con ello se trata en cada caso de suministros de energía de pleno valor o de un accionamiento de pleno valor, con los que el vehículo puede desplazarse sin limitaciones de carga o velocidad, al menos durante un periodo de tiempo. Un vehículo de este tipo se conoce por ejemplo de los documentos WO 93/04887 A1 y WO 00/77918 A1. Debido a que los suministros de energía en estos vehículos deben ser al menos aproximadamente equivalentes, estos tienen que dimensionarse

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naturalmente también de forma equivalente, lo que aumenta los costes para el accionamiento de repuesto y a causa de ello el vehículo. Del documento DE 30 29 216 A se desprende un vehículo con un accionamiento, que está diseñado para la tensión continua de la batería de acumuladores que lleva consigo y no para la tensión de la línea de contacto. Para esto la tensión de red de la línea de contacto primero se transforma bajando a esta tensión y a continuación se rectifica. Alternativamente está prevista como alimentación de tensión una batería, en donde el accionamiento del vehículo se alimenta sin embargo siempre con la misma tensión. El documento US 6 323 608 A describe a su vez un vehículo con un funcionamiento de batería puro, en el que están previstas dos baterías con diferente nivel de tensión, en donde el accionamiento es alimentado siempre simultáneamente por ambas baterías (conexión en serie de 2 fuentes de tensión). Un controlador propio sirve con ello para distribuir de forma correspondiente las corrientes que se producen en diferentes estados operativos, lo que se corresponde con o se acerca a una gestión de batería. Otro vehículo con accionamiento eléctrico se desprende del documento EP 386 812 A, en el que el accionamiento puede alimentarse mediante una red externa, a través de un convertidor, o directamente mediante una batería. La tensión a la salida de convertidor, es decir, la tensión que también alimenta el accionamiento, y la tensión de la batería tienen sin embargo el mismo nivel de tensión. Para no sobrecargar la batería está también prevista una gestión de batería. Debido a que la batería como es natural sólo dispone de determinadas amperios-horas, se reduce la posible aceleración del vehículo, con lo que puede limitarse la corriente tomada de la batería.

La presente invención se ha impuesto por ello la tarea de indicar un vehículo que tanto en funcionamiento normal, es decir durante la alimentación a través de una red de alimentación eléctrica externa, como en el caso de un fallo de la red de alimentación externa, pueda moverse autónomamente mediante un alimentación auxiliar, sin accionamientos externos adicionales.

El vehículo y el procedimiento conforme a la invención están caracterizados porque el accionamiento eléctrico diseñado para la tensión de la red de alimentación eléctrica externa puede alimentarse desde la batería, en el caso de desconexión o de un fallo de la red de alimentación eléctrica externa, en donde la tensión de alimentación de la batería es como máximo un 25%, de forma preferida inferior al 10% de la tensión de red externa y está prevista una unidad de regulación para activar el accionamiento eléctrico, mediante el cual pueden tenerse en cuenta las condiciones

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eléctricas, provocadas por la tensión de alimentación modificada, del accionamiento eléctrico en funcionamiento de batería. De este modo se garantiza que el vehículo pueda moverse también autónomamente sin vehículos auxiliares adicionales o sin accionamiento auxiliar adicional, en el caso de eliminación de la alimentación externa. En especial se requieren bastante menos vehículos auxiliares independientes de la línea de contacto, lo que reduce considerablemente los costes para el gestor de los vehículos. Los ensayos en la práctica han demostrado que en funcionamiento con la batería puede conseguirse aproximadamente el 30% de la fuerza de tracción normal, lo que en cualquier caso es suficiente para acelerar algo el vehículo desde el reposo y seguir moviéndolo gradualmente, con un peso de varias toneladas, por ejemplo unas 45 t, en el caso de un tranvía normal. Este vehículo conforme a la invención puede transformarse casi exclusivamente con los componentes estándar ya disponibles, con lo que la materialización técnica es sencilla y los costes adicionales son despreciables. Aparte de esto pueden usarse por medio de esto baterías estándar, por ejemplo con una tensión nominal de 24 V.

Es especialmente ventajoso que la batería, que en funcionamiento normal está prevista par alimentar la red de a bordo del vehículo, como por ejemplo la electrónica de control del vehículo, etc., se utilice para alimentar el accionamiento eléctrico. Cada vehículo tiene normalmente una batería propia, que se utiliza para alimentar las funciones de control básicas del vehículo, como por ejemplo el sistema de control general, la subida y la bajada de la toma de corriente, la iluminación del vehículo, etc.. Esta batería existente puede utilizarse a continuación como alimentación para el accionamiento eléctrico, sin prever otras baterías adicionales.

Si está previsto al menos un interruptor seccionador, mediante el cual el accionamiento eléctrico puede separarse de la red de alimentación eléctrica externa y puede unirse a la batería, puede llevarse a cabo de forma especialmente sencilla la conmutación de alimentación de energía externa a alimentación de batería.

Un accionamiento eléctrico de la forma de ejecución parte de potencia, en especial un vibrador, con motor eléctrico, en especial un motor asíncrono, es apropiado de forma muy especialmente ventajosa para esta aplicación especial. En el caso de una modificación de la alimentación sólo es necesario activar de otro modo el vibrador, todo lo demás puede mantenerse invariable.

En el caso de una modificación de la alimentación eléctrica del accionamiento se modifican las condiciones eléctricas del accionamiento eléctrico, que se tienen en

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cuenta ventajosamente mediante una unidad de regulación para activar el accionamiento eléctrico. Una batería (por ejemplo con tensión nominal de 24 V) presenta normalmente una tensión disponible claramente inferior, como una red de alimentación eléctrica (por ejemplo una red de 600 V). Por medio de esto deben tenerse en cuenta las caídas de tensión en los semiconductores, como diodos y transistores de la parte de potencia, así como fallos de offset durante la medición de tensión en el circuito intermedio de la parte de potencia, para alcanzar el flujo magnético...

1. Vehículo con un accionamiento eléctrico (3), que es alimentado desde una red de alimentación eléctrica externa, por ejemplo una red de 600 V, y al menos una batería (5), por ejemplo con 24 V de tensión nominal, caracterizado porque el accionamiento eléctrico (3) diseñado para la tensión de la red de alimentación eléctrica externa puede alimentarse desde la batería (5), en el caso de desconexión o de un fallo de la red de alimentación eléctrica externa, en donde la tensión de alimentación de la batería (5) es como máximo un 25%, de forma preferida inferior al 10% de la tensión de red externa y porque está prevista una unidad de regulación (7) para activar el accionamiento eléctrico, mediante el cual pueden tenerse en cuenta las condiciones eléctricas, provocadas por la tensión de alimentación modificada, del accionamiento eléctrico (3) en funcionamiento de batería.

2. Vehículo según la reivindicación 1, caracterizado porque la batería (5) está prevista en funcionamiento normal para alimentar la red de a bordo del vehículo (1), como por ejemplo la electrónica de control del vehículo, etc..

3. Vehículo según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque está previsto al menos un interruptor seccionador (6), mediante el cual el accionamiento eléctrico

(3) puede separarse de la red de alimentación eléctrica externa (3) y puede unirse a la batería.

4. Vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el accionamiento eléctrico (3) está ejecutado mediante una parte de potencia, en especial un vibrador (8), y un motor eléctrico (9), en especial un motor asíncrono.

5. Vehículo según la reivindicación 4, caracterizado porque la unidad de regulación (7) está ejecutada para compensar el error en la magnetización del motor eléctrico (9) del accionamiento eléctrico (3).

6. Vehículo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque está prevista una unidad de gestión de batería, con la que puede optimizarse el uso de la energía acumulada disponible en la batería (5).

7. Vehículo según la reivindicación 6, caracterizado porque en la unidad de gestión de batería está prevista una limitación de potencia.

8. Vehículo según la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque en la unidad de gestión de batería está prevista una limitación de momentos nominales.

9. Procedimiento para hacer funcionar un vehículo (1) con un accionamiento eléctrico (3), que es alimentado desde una red de alimentación eléctrica externa, caracterizado porque el accionamiento eléctrico (3) diseñado para la tensión de la red de alimentación eléctrica externa puede conmutarse a un funcionamiento de batería,

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en el caso de desconexión o de un fallo de la red de alimentación eléctrica externa, en donde la tensión de alimentación de la batería (5) se elige como máximo un 25%, de forma preferida inferior al 10% de la tensión de red externa y para activar el accionamiento eléctrico (3) se tienen en cuenta las condiciones eléctricas, provocadas por la tensión de alimentación fundamentalmente modificada, del accionamiento eléctrico (3) en funcionamiento de batería.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, caracterizado porque la red de a bordo del vehículo (1), como por ejemplo la electrónica de control del vehículo (1), etc., se alimenta desde la batería (5) en funcionamiento normal.

11. Procedimiento según la reivindicación 9 ó 10, caracterizado porque se compensa el error en la magnetización del motor eléctrico (9) del accionamiento eléctrico (3).

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 9 a 11, caracterizado porque el uso de la energía acumulada disponible en la batería (5) se optimiza, de forma preferida con relación al aprovechamiento de potencia.

13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque está limitada la potencia extraída de la batería (5).

14. Procedimiento según la reivindicación 12 ó 13, caracterizado porque se limita el momento nominal del motor eléctrico (9) del accionamiento eléctrico (3).

15. Utilización del vehículo (1) según una de las reivindicaciones 1 a 8 como medio de transporte de personal para tráfico local y regional, ligado o no a raíles, de forma preferida un tranvía o un trolebús de catenaria, respectivamente un suburbano.

16. Procedimiento para reequipar un vehículo (1) con un accionamiento eléctrico (3), que es alimentado desde una red de alimentación eléctrica externa, caracterizado porque

- está instalado en un punto adecuado del vehículo (1) un interruptor

seccionador (6) que, por un lado, está unido al menos a una batería (5)

existente o dado el caso a reequipar y, por otro lado, a la parte de potencia (8),

por ejemplo un vibrador (13), del accionamiento eléctrico (3) y porque

- una unidad de regulación (7) para activar la parte de potencia, por ejemplo

un vibrador (8), del accionamiento eléctrico (3), en caso necesario se sustituye

o actualiza. 17. Procedimiento según la reivindicación 16, caracterizado porque se instala

una unidad de gestión de batería, que optimiza el uso de la batería (5). Siguen dos hojas de dibujos.