Dispositivo de carga rápida para un vehículo eléctrico.

Dispositivo (1) para cargar una batería (2) que comprende una etapa de entrada del rectificador (6) diseñada paraser conectada a una red de suministro de energía (3) y una etapa de salida del inversor (7) diseñada para serconectada a la batería (2),

caracterizado porque comprende medios (20) para regular la corriente promedio obtenidade la etapa de entrada (6) alrededor de un valor de corriente calculado de acuerdo con la corriente máximasuministrada por la red de suministro de energía (3) y de acuerdo con un coeficiente que es mayor que un cocienteentre el voltaje máximo rectificado por la etapa de entrada (6) y el voltaje de la batería (2).

Dispositivo de carga rápida para un vehículo eléctrico La invención se refiere a la carga de una batería de un vehículo eléctrico, y más concretamente a un dispositivo de carga, incorporado en el vehículo, que hace posible recargar la batería directamente de una red de suministro de energía monofásica o trifásica.

Uno de los principales inconvenientes de los vehículos eléctricos se refiere a su disponibilidad. En la práctica, cuando su batería se descarga, el vehículo eléctrico permanece indisponible durante el tiempo de recarga, que puede durar hasta varias horas.

Con el fin de reducir el tiempo de recarga de la batería, es conocido aumentar la potencia de carga aumentando la corriente tomada de la red. Asimismo se ha propuesto tomar esta corriente de una red trifásica en lugar de una red

monofásica, ya que la potencia de carga es superior cuando la corriente se toma de una red de suministro de energía trifásica.

El documento JP 08308255 describe un dispositivo que hace posible cargar una batería directamente de una red monofásica. Este dispositivo permite la recarga sin el uso de un contacto. Por lo tanto ésta se produce utilizando pocos componentes. Por ejemplo, se pueden utilizar dos diodos y una inductancia.

Sin embargo, la inductancia que es atravesada por la corriente de la red de suministro de energía puede hacerse significativa para potencias de carga mayores. Por tanto es necesario utilizar una inductancia con capacidades aumentadas. En la actualidad, para una tecnología dada, el volumen de la inductancia aumenta cuando su valor

aumenta. El uso de este tipo de dispositivos implica consecuentemente un cierto número de inconvenientes importantes, notablemente debido al hecho de que tienen una huella mayor para potencias de carga elevadas. Además, cuando el dispositivo funciona en una red monofásica, el voltaje de la batería que va ser cargada debe ser mayor que el de la red rectificada.

El documento japonés 2002/293499 describe un cargador trifásico incorporado. Sin embargo, todavía es necesario un contacto para conmutar del modo de tracción al modo de recarga para la batería del vehículo eléctrico. Este cargador utiliza asimismo un rectificador de diodo para la red trifásica lo que produce una cantidad de armónicos de corriente que se sitúan fuera de los límites establecidos por la mayoría de los distribuidores de energía eléctrica.

La solicitud de patente europea EP 0834977 divulga un dispositivo para cargar una batería que comprende una etapa de entrada del rectificador diseñada para ser conectada a una red de suministro de energía y una etapa de entrada del inversor diseñada para ser conectada a la batería.

La solicitud de patente WO 93/01650 divulga un dispositivo de carga para la batería de un vehículo eléctrico. El suministro de energía principal está conectado al inversor que controla el motor del vehículo eléctrico. Las patas del inversor actúan como un rectificador controlado de modo que el voltaje a través del condensador del voltaje de corriente continua intermedio está siempre por encima del voltaje pico del suministro de energía principal.

El objetivo de la invención es, por lo tanto, resolver los inconvenientes mencionados anteriormente, y en concreto 45 proponer un dispositivo de carga incorporado que hace posible cargar una batería de un vehículo de motor directamente de una red monofásica o trifásica, y hacer esto sin utilizar ningún contacto.

El objeto de la invención es, por lo tanto, de acuerdo con un primer aspecto, un dispositivo para cargar una batería que comprende una etapa de entrada del rectificador diseñada para ser conectada a una red de suministro de energía y una etapa de salida del inversor diseñada para ser conectada a la batería.

Este dispositivo comprende medios para regular la corriente promedio obtenida de la etapa de entrada a un valor de corriente calculado de acuerdo con la corriente máxima suministrada por la red de suministro de energía, y por consiguiente a un coeficiente que es mayor que un cociente entre el voltaje máximo que se va a rectificar por la etapa de 55 entrada y el voltaje de la batería.

Preferiblemente, el dispositivo comprende medios de conexión capaces de conectar directamente la etapa de entrada del rectificador a una red de suministro de energía trifásica o a una red de suministro de energía monofásica.

Es posible asimismo conectar la etapa de entrada del rectificador a una red de suministro de energía monofásica de corriente alterna o continua.

La etapa de entrada comprende ventajosamente al menos un diodo volante.

El diodo volante, que puede ser eliminado funcionalmente a beneficio de un cortocircuito de un brazo de la etapa de entrada, ofrece el beneficio de reducir las pérdidas por disipación. En la práctica, la disipación en un diodo es mucho menor que cuando la corriente tiene que circular en dos diodos y dos transistores en serie. Esto ofrece asimismo un beneficio a nivel de funcionamiento seguro en el caso de cualquier deriva o pérdida de control. En la práctica, el procedimiento se limita a ordenar un bloqueo de todos los transistores y la corriente procedente de las bobinas del estator puede continuar, por tanto, su circulación a través de este diodo.

El dispositivo puede comprender ventajosamente unos primeros medios para controlar la etapa de entrada y unos segundos medios para controlar la etapa de salida capaces de controlar la etapa de salida, siendo los primeros medios para controlar la etapa de entrada del rectificador independientes de los segundos medios para controlar la etapa de salida del inversor.

Los primeros medios de control comprenden ventajosamente medios para controlar el ciclo de trabajo de una señal de control de conmutación para la etapa de entrada o un bucle de regulación.

Por ejemplo, el ciclo de trabajo de acuerdo con el cual la etapa de entrada del rectificador puede ser controlada 15 corresponde al ciclo de trabajo de activación del transistor.

El dispositivo para cargar una batería está diseñado para ser montado en un vehículo de motor que comprende al menos un dispositivo eléctrico de tracción, esto es, un dispositivo que comprende al menos un motor eléctrico y un inversor. La etapa de salida del inversor del dispositivo para cargar una batería puede estar formada ventajosamente por una etapa de inversor del sistema de tracción del vehículo.

De este modo, el dispositivo de carga está incorporado así completamente en el vehículo y no requiere el uso de una etapa de salida del inversor adicional, dado que se utiliza la etapa de inversor que ya está presente en el vehículo. Así pues, es posible diseñar los puntos de carga de la infraestructura de modo barato, siendo los puntos de carga meramente enchufes de salida de la red de suministro de energía. Además, el coste de la red de infraestructura se reduce, resultando en la posibilidad de aumentar la dispersión de los puntos de carga para proporcionar una mejor cobertura a los usuarios del vehículo.

Ventajosamente, el dispositivo puede comprender medios de filtrado incorporados en el vehículo, capaces de filtrar la corriente de la red de alimentación de energía tomada por el dispositivo.

La corriente tomada de la red de suministro de energía trifásica puede ser filtrada esencialmente mediante condensadores de entrada, y mediante un filtro de compatibilidad electromagnética (EMC) , de modo que esta corriente satisfaga la máscara de armónicos de las limitaciones de conexión a la red.

Asimismo, la inductancia de las bobinas del estator del vehículo eléctrico puede ser utilizada como un filtro de amortiguación de energía. En la práctica, cuando la potencia de carga es elevada, el volumen ocupado y el peso de tal filtro de inductancia y/o capacitivo podrían convertirse en prohibitivos para su montaje a bordo de un vehículo de motor. Por ejemplo, el peso de un filtro de inductancia y/o capacitivo puede suponer alrededor de 30 kg y podría ocupar un volumen de alrededor de 20 l en el vehículo, para un dispositivo de 63 A (63 amp) para cargar baterías en una red trifásica de 400 V y para voltajes de batería en el intervalo de 250 a 400 V.

De acuerdo con otro aspecto, se propone en una implementación un procedimiento de carga de batería.

Este procedimiento comprende una regulación de la corriente promedio obtenida a partir de una etapa de entrada del rectificador alrededor de un valor de corriente generado a partir de la corriente máxima suministrada por una red de suministro de energía, y de acuerdo con un coeficiente que es al menos igual a un cociente entre el voltaje máximo rectificado por una etapa... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo (1) para cargar una batería (2) que comprende una etapa de entrada del rectificador (6) diseñada para ser conectada a una red de suministro de energía (3) y una etapa de salida del inversor (7) diseñada para ser

conectada a la batería (2) , caracterizado porque comprende medios (20) para regular la corriente promedio obtenida de la etapa de entrada (6) alrededor de un valor de corriente calculado de acuerdo con la corriente máxima suministrada por la red de suministro de energía (3) y de acuerdo con un coeficiente que es mayor que un cociente entre el voltaje máximo rectificado por la etapa de entrada (6) y el voltaje de la batería (2) .

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios de conexión (4) capaces conectar directamente la etapa de entrada (6) a una red de suministro de energía trifásica o a una red de suministro de energía monofásica.

3. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la etapa de entrada (6) 15 comprende al menos un diodo volante (13) .

4. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque comprende unos primeros medios (8) para controlar la etapa de entrada (6) y unos segundos medios (9) para controlar la etapa de salida (7) capaces de controlar la etapa de salida del rectificador (7) , siendo independientes los primeros medios (8)

para controlar la etapa de entrada (6) de los segundos medios (9) para controlar la etapa de salida del inversor.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque los primeros medios de control (8) comprenden medios para controlar el ciclo de trabajo de una señal de control de conmutación para la etapa de entrada o un bucle de regulación.

6. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, estando diseñado dicho dispositivo para ser montado en un vehículo de motor con un sistema de tracción eléctrico, caracterizado porque la etapa de salida del inversor (7) está formada por una etapa de inversor del sistema de tracción del vehículo.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque comprende medios de filtrado (5) incorporados en el vehículo capaces de filtrar la corriente de la red de suministro de energía (3) absorbida por el dispositivo (1) .

8. Procedimiento de carga de batería, caracterizado porque comprende una regulación de la corriente promedio obtenida de una etapa de entrada del rectificador (6) alrededor de un valor de corriente generado a partir de la corriente máxima suministrada por una red de suministro de energía (3) y de acuerdo con un coeficiente que es igual al menos al cociente entre un voltaje máximo rectificado por una etapa de entrada del rectificador (6) y un voltaje de batería (2) .

9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque la etapa de entrada (6) está conectada directamente a una red de suministro de energía trifásica o a una red de suministro de energía monofásica.

10. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 o 9, en el que se permite que la corriente de la etapa de salida del inversor (7) circule en al menos un diodo volante (13) . 45

11. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizado porque la etapa de entrada del rectificador (6) está controlada mediante el control del ciclo de trabajo de una señal de control de conmutación para la etapa de entrada o por medio de un bucle de regulación, siendo independiente el control de la etapa de entrada del rectificador (6) del control de la etapa de salida del inversor (7) .

12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizado porque comprende un filtrado de la corriente de la red de suministro de energía (3) absorbida por el dispositivo (1) que utiliza medios de filtrado (5) incorporados.