SISTEMAS Y METODOS PARA LA TRANSFERENCIA BIDIRECCIONAL DE ENERGIA ELECTRICA ENTRE VEHICULOS Y REDES ELECTRICAS.

Un sistema para transferir bidireccionalmente energía eléctrica entre vehículos (11) dotados de un medio de almacenamiento de energía eléctrica (13) y una red eléctrica (15) operada por una o varias compañías eléctricas,

qué comprende: a) una pluralidad de receptáculos de conexión (21) de dichos vehículos (11) a la red eléctrica (15); b) un módulo de gestión (31) de dicha transferencia de energía eléctrica ubicado a bordo de cada uno de dichos vehículos (11) comprendiendo: b1) un convertidor bidireccional (33) para efectuar la transferencia; b2) un contador bidireccional (35) de la energía eléctrica; b3) una unidad de comunicación (37) con un sistema de transmisión de datos en tiempo "cuasi-real"; b4) una unidad de control central (41); c) un módulo de supervisión y comando (61) de dicha transferencia de energía eléctrica en cada una de dichas compañías eléctricas. La invención también se refiere a un método para efectuar dicha transferencia de energía

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P200901548.

Solicitante: GAMESA INNOVATION & TECNOLOGY, S.L.

Nacionalidad solicitante: España.

Provincia: NAVARRA.

Inventor/es: VILLANUEVA MONZON,MAURO.

Fecha de Solicitud: 7 de Julio de 2009.

Fecha de Publicación: .

Fecha de Concesión: 13 de Febrero de 2012.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60L11/18L7

Clasificación PCT:

  • H02J3/32 SECCION H — ELECTRICIDAD.H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02J CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION DE ENERGIA ELECTRICA; SISTEMAS PARA LA ACUMULACION DE ENERGIA ELECTRICA (circuitos de alimentación de energía paralos aparatos de medida de rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares o de las radiaciones cósmicas G01T 1/175; circuitos de alimentación de energía eléctrica especialmente adaptados para su uso en relojes electrónicos sin partes móviles G04G 19/00; para computadores digitales G06F 1/18; para los tubos de descargar H01J 37/248; circuitos o aparatos para la conversión de la potencia eléctrica, disposiciones para su control o regulación H02M; control de una combinación máquina motriz-generador, control interrelacionado de varios motores H02P; control de energía a alta frecuencia H03L; utilización complementaria de línea o red de energía para transmisión de información H04B). › H02J 3/00 Circuitos para redes principales o de distribución, de corriente alterna. › utilizando baterías con medios de conversión.
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Fragmento de la descripción:

Sistemas y métodos para la transferencia bidireccional de energía eléctrica entre vehículos y redes eléctricas.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a sistemas y métodos para la transferencia bidireccional de energía eléctrica entre vehículos con dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica y redes eléctricas y, más en concreto, a sistemas y métodos para la transferencia bidireccional de energía eléctrica entre vehículos con baterías eléctricas y redes eléctricas.

Antecedentes de la invención

Actualmente se conocen diversos tipos de vehículos que utilizan energía eléctrica y que cabe agrupar en tres tipos:

- Vehículos Eléctricos (EV), es decir vehículos de tracción eléctrica alimentados por una batería recargable.

- Vehículos Eléctricos Híbridos Enchufables (PHEV), es decir vehículos provistos de un motor eléctrico alimentado por una batería recargable y de un motor de combustión interna, colaborando ambos en la tracción.

- Vehículos Eléctricos Híbridos (HEV), es decir vehículos provistos de un motor de combustión interna y de un motor eléctrico alimentado por un dispositivo recargable de energía -tal como una batería- mediante, entre otros medios, el motor de combustión interna.

El previsible gran incremento de ese tipo de vehículos en el próximo futuro está planteado retos importantes a las compañías eléctricas y a los operadores de red ya que suponen un importante factor de complejidad en la gestión y dimensionamiento de las redes eléctricas.

Por un lado, la recarga de baterías implica un nuevo tipo de demanda eléctrica con unas características muy diferentes a la de otros dispositivos de consumo eléctrico. Así por ejemplo, la carga de un gran número de baterías a bordo de vehículos automóviles plantea a las compañías eléctricas el problema de adaptación de sus redes a una demanda que puede presentar unas pautas muy variables con puntas muy importantes en determinados momentos.

Por otro lado, la existencia de baterías a bordo de vehículos automóviles en un número previsiblemente creciente supone para las redes eléctricas la posibilidad de utilizarlas como medios de almacenamiento de energía. De hecho, desde la aparición de los vehículos eléctricos mencionados anteriormente se han divulgado diversas propuestas no solo para transferir energía eléctrica desde la red eléctrica a las baterías de los vehículos eléctricos sino para hacerlo en sentido contrario, aprovechando al respecto los diferentes precios de la energía eléctrica en diferentes momentos temporales. La solicitud de patente US 2009/0030713 describe una de esas propuestas.

Hoy por hoy no se conoce sin embargo ningún sistema que resuelva satisfactoriamente los distintos problemas involucrados -de hecho no hay ninguno implantado comercialmente- por lo que hay una gran demanda de sistemas y métodos al respecto en la industria eléctrica.

La presente invención está orientada a la atención de esa demanda.

Sumario de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar sistemas y métodos que permitan transferir energía eléctrica entre vehículos eléctricos y redes eléctricas de forma optimizada incluyendo la prestación de servicios de almacenamiento de la energía eléctrica en las baterías de los vehículos.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar sistemas y métodos que permitan transferir energía eléctrica entre vehículos eléctricos y redes eléctricas maximizando el tiempo de conexión de los vehículos a la red eléc-trica.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar sistemas y métodos que permitan transferir energía eléctrica entre vehículos eléctricos y redes eléctricas facilitando a las compañías eléctricas una gestión optimizada de sus redes eléctricas y de sus medios de generación.

Es otro objeto de la presente invención proporcionar sistemas y métodos que permitan transferir energía eléctrica excedente de fuentes renovables a los vehículos eléctricos y recuperarla parcialmente posteriormente en períodos de alta demanda.

En un aspecto, esos y otros objetos se consiguen mediante un sistema que comprende una pluralidad de receptáculos de conexión de dichos vehículos a la red eléctrica, un módulo de gestión de dicha transferencia de energía eléctrica ubicado a bordo de cada uno de dichos vehículos y un módulo de supervisión y comando de dicha transferencia de energía eléctrica en cada una de dichas compañías eléctricas; comprendiendo dicho módulo de gestión un convertidor bidireccional para transferir energía eléctrica entre la red eléctrica y el medio de almacenamiento de energía, un contador bidireccional de la energía eléctrica transferida, una unidad de comunicación con un sistema de transmisión de datos en tiempo "cuasi-real", y una unidad de control central con una primera sub-unidad de almacenamiento de información relativa a las transferencias de energía entre el vehículo y la red eléctrica; y comprendiendo dicho módulo de supervisión y comando de dicha transferencia de energía eléctrica en cada una de dichas compañías eléctricas una unidad de comunicación con un sistema de transmisión de datos en tiempo "cuasi-real", una base de datos de los vehículos autorizados para utilizar la red eléctrica operada por la compañía y una unidad de control central.

En una realización preferente, el módulo de gestión también comprende una unidad de comunicación con el cuadro de mandos del vehículo. Se consigue con ello un medio de acceso a toda la información disponible en el vehículo que facilita la prestación de servicios adicionales al servicio básico de recarga de la batería cuando el vehículo se conecta a la red.

En otra realización preferente la unidad de control central del módulo de gestión también comprende una segunda sub-unidad de almacenamiento de información relativa a las pautas de utilización del vehículo y una tercera sub-unidad de garantía de disponibilidad del vehículo. Con la segunda sub- unidad se facilita que el sistema disponga de la información necesaria para la prestación optimizada del servicio de transferencia de energía desde el vehículo a la red y con la tercera sub-unidad se facilita el suministro de información relevante al usuario del vehículo.

En otra realización preferente la unidad de control central de dicho módulo de supervisión está conectada con un sistema de gestión de la compañía eléctrica. Se facilita con ello el máximo aprovechamiento de la información disponible tanto sobre la demanda de energía eléctrica para recargar la batería de los vehículos como de la disponibilidad de energía eléctrica almacenada en las baterías de los vehículos.

En otra realización preferente el sistema de transmisión de datos en tiempo "cuasi-real" entre el módulo de gestión y el módulo de supervisión es un sistema de mensajería que utiliza redes inalámbricas y, entre ellas, las de telefonía móvil. Se consigue con ello facilitar la gestión de las comunicaciones entre el módulo de gestión y el módulo de supervisión al utilizar sistemas bien conocidos.

En otra realización preferente el sistema de transmisión de datos en tiempo "cuasi-real" entre el módulo de gestión y el módulo de supervisión es un sistema de transmisión de datos que utiliza la red eléctrica. Se consigue con ello utilizar un sistema de comunicaciones privado entre el módulo de gestión y el módulo de supervisión con las consiguientes ventajas para la prestación de, particularmente, aquellos servicios de gestión más compleja.

En otra realización preferente de la invención los receptáculos de conexión son receptáculos estándar de conexión de aparatos eléctricos cuyo circuito de enlace con la red eléctrica incluye un elemento conmutador, gobernado por el módulo de supervisión. Se consigue con ello facilitar la estandardización del dispositivo de conexión de los vehículos a la red eléctrica.

En otra realización preferente de la presente invención, dichos receptáculos de conexión están ubicados en plazas de aparcamiento de garajes públicos o privados. Se facilita con ello, por un lado, la instalación de los dispositivos de conexión a la red eléctrica y, por otro lado, maximizar el tiempo de conexión de los vehículos a la red eléctrica.

En otro aspecto, esos y otros objetos se consiguen mediante un método...

 


Reivindicaciones:

1. Un sistema para transferir bidireccionalmente energía eléctrica entre vehículos (11) dotados de un medio de almacenamiento de energía eléctrica (13) y una red eléctrica (15) operada por una o varias compañías eléctricas, caracterizado porque comprende:

- a) una pluralidad de receptáculos de conexión (21) de dichos vehículos (11) a la red eléctrica (15);

- b) un módulo de gestión (31) de dicha transferencia de energía eléctrica ubicado a bordo de cada uno de dichos vehículos (11) que comprende:

b1)un convertidor bidireccional (33) para transferir energía eléctrica entre la red eléctrica (15) y el medio de almacenamiento de energía (13); b2)un contador bidireccional (35) de la energía eléctrica transferida; b3)una unidad de comunicación (37) con un sistema de transmisión de datos en tiempo "cuasi-real"; b4)una unidad de control central (41) con una primera sub-unidad (51) de almacenamiento de información relativa a las transferencias de energía entre el vehículo (11) y la red eléctrica (15);

- c) un módulo de supervisión y comando (61) de dicha transferencia de energía eléctrica en cada una de dichas compañías eléctricas que comprende:

c1)una unidad de comunicación (73) con un sistema de transmisión de datos en tiempo "cuasi-real"; c2)una base de datos (75) de los vehículos (11) autorizados para utilizar la red eléctrica (15) operada por la compañía; c3) una unidad de control central (77).

2. Un sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque dicho módulo de gestión (31) también comprende una unidad de comunicación (39) con el cuadro de mandos del vehículo (11).

3. Un sistema según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha unidad de control central (41) del módulo de gestión (31) también comprende:

- una segunda sub-unidad (53) de almacenamiento de información relativa a las pautas de utilización del vehículo (11);

- una tercera sub-unidad de garantía de disponibilidad del vehículo (55).

4. Un sistema según la reivindicación 1, caracterizado porque la unidad de control central (77) de dicho módulo de supervisión (61) está conectada con un sistema de gestión (79) de la compañía eléctrica.

5. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque dicho sistema de transmisión de datos en tiempo "cuasi real" es uno de los siguientes:

- un sistema de mensajería que utiliza redes de telefonía móvil (71);

- un sistema de mensajería que utiliza cualquier otra red inalámbrica;

- un sistema de transmisión de datos que utiliza la red eléctrica (15).

6. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque dicho medio de almacenamiento de energía (13) es una batería.

7. Un sistema según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque dichos receptáculos de conexión (21) son receptáculos estándar de conexión de aparatos eléctricos cuyo circuito de enlace con la red eléctrica (15) incluye un elemento conmutador (23).

8. Un sistema según la reivindicación 7, caracterizado porque dicho elemento conmutador (23) está gobernado por el módulo de supervisión (61).

9. Un sistema según la reivindicación 7, caracterizado porque al menos parte de dichos receptáculos de conexión (21) están ubicados en plazas de aparcamiento de garajes públicos o privados.

10. Un método para transferir energía eléctrica entre vehículos (11) dotados de un medio de almacenamiento de energía eléctrica (13) y una red eléctrica (15) operada por una o varias compañías eléctricas, caracterizado porque comprende los siguientes pasos:

a) conectar los vehículos (11) a la red eléctrica (15) en uno de los receptáculos de conexión (21) previstos ubicuamente para ello;

b) identificar y autorizar dicha conexión;

c) gestionar transferencias de energía entre el medio de almacenamiento de energía eléctrica (13) y la red eléctrica (15) en uno ú otro sentido utilizando criterios preestablecidos.


 

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