SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE UN VEHÍCULO CON TRACCIÓN ELÉCTRICA.

Sistema de alimentación de un vehículo con tracción eléctrica [0001] La presente invención se refiere a la alimentación con energía eléctrica de vehículos de transporte colectivo con tracción eléctrica y se refiere más especialmente a la alimentación con energía eléctrica de tranvías. 5 [0002] Teniendo en cuenta el incremento de la circulación urbana, se ha vuelto necesario poder hacer circular vehículos de transporte colectivo tales como tranvías de gran capacidad que pueden alcanzar de 30 a 40 m de longitud y esto sin recurrir a una alimentación por catenaria, en particular en los centros de las ciudades ya muy ocupadas con equipos de todo tipo, garantizando a la vez prestaciones y velocidades comerciales compatibles con las necesidades de los sistemas de transporte. 10 [0003] No se conoce actualmente solución al problema de la autonomía con respecto a la catenaria de tranvías de gran galibo. [0004] Las soluciones que tienden a permitir la circulación autónoma, sin catenaria, de vehículos eléctricos, solamente conciernen a vehículos pequeños de reducida capacidad y de masa, del orden de 30 toneladas. [0005] Existen sistemas de captación continua de la energía eléctrica por el suelo pero estos sistemas plantean problemas difíciles y costosos de seguridad y de obra civil. [0006] La invención se propone dar remedio a los inconvenientes de los dispositivos del estado de la técnica creando un sistema de alimentación con energía eléctrica de un tranvía autónomo de gran capacidad que aúna la simplicidad de concepción con un precio de coste razonable y con una relativa facilidad de instalación. [0007] Se conoce por el documento DE-2405198 un sistema de alimentación según el preámbulo de la reivindicación 1. Sin embargo, este sistema comprende inconvenientes que se enuncian en este documento. [0008] La presente invención se propone mitigar estos inconvenientes. [0009] A tal efecto, tiene por objeto un sistema de alimentación según la reivindicación 1. [0010] La invención se comprenderá mejor con ayuda de la descripción siguiente, determinada únicamente a título de ejemplo y hecha haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales: 25 - la figura 1 es un esquema eléctrico del circuito de potencia del dispositivo de alimentación con energía eléctrica de un tranvía según la invención; - la figura 2 es una vista esquemática de una parada de tranvía, que comprende medios de alimentación con energía eléctrica de los medios recargables dispuestos a bordo del vehículo; - la figura 3 es una vista esquemática del sistema de gestión de la energía de alimentación del tranvía; y 30 - la figura 4 es un gráfico que representa la gestión de la potencia consumida en el volante de inercia del sistema con recuperación cinética de energía.   [0011] Con el fin de resolver el problema de la alimentación con energía eléctrica de un vehículo que debe recorrer un itinerario mayoritariamente en modo autónomo, el Solicitante ha previsto las soluciones siguientes: - recarga rápida durante las paradas del vehículo en las estaciones, de un sistema de acumulación de energía cinética; - recuperación de la energía de frenado del vehículo, - reutilización óptima en modo autónomo de los componentes de base del tranvía tales como pantógrafos, equipos de tracción, motores, etc.., - gestión electrónica de la energía a bordo del vehículo con control activo del consumo en modo de reserva en batería, - circulación en modo convencional por captación de energía por catenaria, en el exterior de la zona urbana. [0012] En la figura 1, se ha representado el esquema del circuito de potencia de un tranvía autónomo que combina un determinado número de las soluciones enunciadas más arriba. 2 [0013] Este circuito comprende un sistema de tracción 1 que alimenta a unos motores M1,M2,M3,M4 de accionamiento de las ruedas del vehículo. [0014] El sistema de tracción 1 es alimentado por un lado en régimen convencional por un pantógrafo 2 a partir de una catenaria 3 y por otro lado, en régimen autónomo por un dispositivo de alimentación autónoma llevado a bordo del vehículo y designado por la referencia numérica general 4. [0015] El dispositivo llevado a bordo 4 comprende un sistema 5 de acumulación cinética de energía y un sistema 6 de autonomía de emergencia ambos conectados a un punto común 7 con el pantógrafo 2 de transmisión de la energía de alimentación a partir de la catenaria 3. [0016] El sistema 5 de acumulación cinética de energía comprende un motor síncrono 10 polifásico de imanes permanentes cuyo rotor es conocido por sí mismo, dispuesto en el exterior y realiza la función de masa de inercia. [0017] Este motor está asociado a un dispositivo electrónico de alimentación 11 de frecuencia variable que permite regular una tensión fija en función de la velocidad del motor 10. La alimentación de una fase del motor 10 con ayuda de un puente de transistores IGBT 12, está representada en la figura 1. [0018] En régimen de recarga, la masa del rotor del motor 10 es accionada a una velocidad elevada. [0019] En régimen de descarga, el motor funciona como generatriz y suministra energía al sistema de tracción 1. [0020] La tensión de alimentación del sistema de acumulación cinética de energía en la red de alta tensión está fijada a un valor comprendido entre 700 V y 800 V, lo cual permite un funcionamiento del sistema de tracción 1 idéntico, ya esté alimentado por la catenaria (tensión típica de 750V) o por el sistema de acumulación cinética de energía 5. [0021] Esto permite en especial : - garantizar buenas prestaciones a los vehículos en modo autónomo: - conmutar fácilmente entre alimentación por catenaria y alimentación por el sistema de acumulación cinética de energía 5 sin recurrir a un sistema electrónico de conversión de tensión ni a un elemento electromagnético de conexión; 25 - una gran capacidad de recarga del sistema de acumulación cinética de energía 5 a partir de la energía de frenado recuperada del sistema de tracción 1. [0022] El sistema de autonomía de emergencia 6 comprende una batería de tracción 14 a la cual está asociada un cargador 16 conectado al pantógrafo 2 con la finalidad de conectar o bien la catenaria 3, o bien un circuito de alimentación exterior que se describirá haciendo referencia a la figura 2. 30 [0023] El sistema de autonomía de emergencia 6 puede ser conectado mediante unos interruptores 17 en combinación con un interruptor 18, al sistema de tracción 1.   [0024] También puede conectarse mediante un interruptor 19 al sector de alimentación 3 para asegurar la carga de la batería de tracción 14. [0025] Una conexión 20 permite la alimentación del sistema de tracción 1 por el sistema 5 de acumulación cinética de energía. [0026] En la figura 2, se ha representado esquemáticamente una estación de parada para un tranvía equipado con el sistema de alimentación de la invención. Esta estación comprende una marquesina 22 que lleva un cable de contacto 23 situado por encima de la vía 24 y alimentado por el sector de alta tensión, estando este cable destinado a cooperar con el pantógrafo 2 del tranvía para asegurar la recarga del sistema de acumulación cinética de energía 5 y del sistema de autonomía de emergencia 6 durante la parada del tranvía en la estación. [0027] La originalidad de esta arquitectura reside en especial en el hecho de que en modo autónomo, el sistema de acumulación cinética de energía 5 suministra él mismo la energía a los equipos auxiliares del tranvía y al sistema de tracción 1. No hay complemento de energía térmica, electroquímica o eléctrica alguna en paralelo en el sistema de acumulación cinética de energía. pero esto solamente es realizable con un nivel de prestaciones y de fiabilidad suficiente si se adoptan las disposiciones siguientes: - una recarga del sistema de acumulación de energía 5 en las estaciones. El principio de recarga se describe a continuación mediante unas disposiciones simples de captación y de obra civil en las estaciones. 3 - una gestión en tiempo real de la energía disponible tal como se describe a continuación. Esta gestión permite optimizar las prestaciones del modo autónomo con respecto al perfil de consumo impuesto por la línea y por la conducción. Por otro lado, el sistema de autonomía de emergencia 6 permite, en los casos de descarga casi total del sistema de acumulación cinética de energía 5, la circulación del vehículo en modo degradado a velocidad reducida (típicamente de 25 km/h) hasta la próxima estación o una zona situada bajo catenaria. [0028] La secuencia del funcionamiento es la siguiente : Se dará a título de ejemplo el paso del vehículo de una zona situada bajo catenaria a una zona autónoma. 1) Por orden del conductor durante la parada en estación... [Seguir leyendo]

1. Sistema de alimentación de un vehículo con tracción eléctrica dotado de motores eléctricos de tracción (M1 a M4) alimentados por un sistema de tracción y medios con pantógrafo (2) de conexión del sistema de tracción (1) a una catenaria (3), que comprende un dispositivo de alimentación autónoma llevado a bordo del vehículo y que comprende un sistema (5) de acumulación cinética de energía con máquina giratoria provista de rotor que constituye 5 un volante de inercia y que funcionan o bien como motor, o bien como generatriz, medios (2,18) de conexión del sistema (5) de acumulación cinética de energía en régimen de carga al sector de alimentación durante las paradas del vehículo en estaciones, y en régimen de descarga, al sistema de tracción (1), caracterizado por el hecho de que dicho sistema (5) de acumulación cinética de energía es un sistema de recuperación de la energía de frenado del vehículo, y comprende medios (28, 32, 34, 36) de gestión de la energía del sistema de acumulación cinética de 10 energía (5) con vistas a permitir al vehículo utilizar lo mejor posible la energía de dicho sistema para permitirle realizar su recorrido entre recargas a partir del sector de alta tensión en dos estaciones sucesivas, un sensor (40) de la corriente encaminado por el sistema de acumulación cinética de energía (5) hacia el sistema de tracción (1), estando unos medios tacométricos (25,26) de determinación de la velocidad de rotación de al menos dos motores eléctricos (M1,M4) de tracción del vehículo y de la distancia recorrida por el vehículo y un sensor (38) de la velocidad 15 del volante de la máquina giratoria (10) del sistema de acumulación cinética de energía asociados a dichos medios de gestión ; comprendiendo dichos medios de gestión un ordenador central de a bordo (34) conectado mediante una red informática de a bordo (32) a un circuito electrónico de control (28) del sistema de tracción (1) y un circuito electrónico de control (36) del sistema de acumulación cinética de energía (5) conteniendo el ordenador central de a bordo (34) del vehículo valores de velocidad correspondientes a unas energías que pueda suministrar hasta una 20 próxima parada del vehículo en una estación, estando dichos valores de energía destinados a ser comparados con la energía que aún queda disponible en el sistema (5) de acumulación cinética de energía para suministrar al sistema de tracción (1) instrucciones de consigna de limitación de velocidad cuando el vehículo está en el estado de tracción y el dispositivo de alimentación autónoma (4) comprende además un sistema autónomo de emergencia (6) que puede ser conectado al sector con vistas a su recarga o al sistema de tracción (1) con vistas a la alimentación 25 de este en modo degradado, y que comprende una batería de tracción (14) y un cargador (16) de dicha batería a partir del sector, y medios (17, 19) de conmutación del sistema de autonomía de emergencia (6), ya sea al sistema de tracción, o bien al sector. 2. Sistema de alimentación según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que comprende además en cada estación, un cable de contacto (23) de alimentación del sistema de acumulación cinética de energía (5) a partir 30 del sector mediante dichos medios (2, 18) de conexión del sistema de tracción a la catenaria (3).   3. Sistema de alimentación según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que comprende además medios de control de los medios de conexión al pantógrafo (2) con vistas a su puesta en contacto con el cable de contacto (23) a partir del momento de la llegada del vehículo en una estación y medios de control de retirada de los medios de conexión al pantógrafo (2) con respecto al cable de contacto (23) cuando el vehículo se va de la estación. 4. Sistema de alimentación según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que el circuito electrónico de control (36) de los medios (5) de acumulación cinética de energía comprende medios de accionamiento de los medios de conmutación (17) del sistema de autonomía de emergencia (6) al sistema de tracción (1) cuando la energía disponible en el sistema (5) de acumulación cinética de energía alcanza un valor mínimo predeterminado 40 por debajo del cual el sistema de acumulación cinética de energía (5) ya no se puede recargar en estación en el transcurso de una duración de parada normal. 8   9     11   12