Disposición con un módulo de condensadores y procedimiento para su funcionamiento.

Disposición (10) con un módulo de condensadores (20) con al menos un condensador (30),

en donde ladisposición presenta una instalación de seguridad (50) unida al menos a un condensador, que vigila el estado defuncionamiento del condensador (30) o el estado de funcionamiento del módulo de condensadores (20) y, en el casode un estado de funcionamiento reconocido como inseguro, activa un proceso de conmutación, caracterizada porquela instalación de seguridad (50) se conmuta con ello a un modo de funcionamiento de seguridad, para lo que estáunida a una instalación limitadora de corriente (110) para limitar la corriente que circula hacia fuera del módulo decondensadores (20) y hacia el mismo.

Disposición con un módulo de condensadores y procedimiento para su funcionamiento La invención se refiere a una disposición con un módulo de condensadores con al menos un condensador.

Los condensadores de doble capa con capacidades máximas de 1 faradio llegaron al mercado en los años 70 y fueron ofertados por ejemplo por compañías como Matsushita, NEC o NESS. Cuando en los años subsiguientes se dispuso de celdas aisladas con capacidades superiores a 1.000 F, se comenzó a conectar entre sí condensadores aislados con capacidades elevadas, para utilizar estos para proporcionar temporalmente capacidades elevadas. Para la mayoría de las aplicaciones, por ejemplo para la tracción eléctrica, subestaciones en el caso de vehículos sobre raíles, etc., este conexionado es necesario para cumplir los requisitos tanto de potencia como de tensión. Una disposición de este tipo se conoce del documento US 2004 / 150926. La invención se ha impuesto la tarea de indicar una disposición con un módulo de condensadores, que haga posible un funcionamiento especialmente seguro.

Esta tarea es resuelta conforme a la invención, partiendo de una disposición de la clase indicada al comienzo, mediante las particularidades características de la reivindicación 1. En las reivindicaciones subordinadas se indican configuraciones ventajosas de la invención.

A continuación esta previsto conforme a la invención que la disposición presente una instalación de seguridad unida al menos a un condensador, que vigile el estado de funcionamiento del condensador y/o el estado de funcionamiento del módulo de condensadores y, en el caso de un estado de funcionamiento prefijado como inseguro, se conmute a un modo de funcionamiento de seguridad, para lo que está unida a una instalación limitadora de corriente para limitar la corriente que circula hacia fuera del módulo de condensadores y hacia el mismo.

Una ventaja fundamental de la disposición conforme a la invención debe verse en que, en el caso de ésta, se reconocen estados de funcionamiento inseguros a causa de la presencia de la instalación de seguridad, y en el caso de un estado de inseguridad se conecta o desconecta a tiempo el módulo de condensadores. Mediante la transición oportuna a un modo de funcionamiento de seguridad, en el que el módulo por ejemplo se desconecta y/o se descargan los condensadores contenidos en el mismo, puede evitarse que pueda producirse un daño o una destrucción de todo el módulo de condensadores; aparte de esto se evita que por ejemplo pueda producirse un incendio, a causa del cual pudieran producirse daños en otras partes de la instalación y/o heridas o muertes en personas.

Pueden reconocerse estados de funcionamiento inseguros por ejemplo en que se superen la máxima tensión de celda admisible y/o la máxima corriente de carga o descarga admisible y/o la máxima temperatura de funcionamiento admisible de los condensadores. En especial en el caso de módulos de condensadores de doble capa cerrados de forma estanca a los gases son peligrosas temperaturas excesivamente elevadas, porque pueden producirse una ebullición y una fuga del electrolito y, a causa de ello, una cremación explosiva del módulo de condensadores.

Si el módulo de condensadores presenta varios condensadores, todos los condensadores del módulo de condensadores están unidos de forma preferida al menos a la instalación de seguridad y son supervisados por la misma.

La instalación de seguridad está configurada de forma preferida de tal modo que, en el modo de funcionamiento de seguridad, limita la potencia entregada por los condensadores. Por ejemplo desconecta eléctricamente los condensadores parcial o totalmente, por medio de que reduce de forma correspondiente la corriente de carga y/o descarga.

Los condensadores se descargan de forma preferida parcial o totalmente durante el modo de funcionamiento de seguridad. La descarga se lleva a cabo ventajosamente, en el caso de un uso del módulo de condensadores en un vehículo sobre raíles, con una resistencia de freno del vehículo sobre raíles a la que se alimenta la energía eléctrica. Alternativamente la energía puede alimentarse también a una red de a bordo o a baterías de a bordo del vehículo sobre raíles.

La instalación de seguridad vigila de forma ventajosa la temperatura en el interior del módulo de condensadores continuamente e inicia, en el caso de superarse una temperatura máxima prevista, el modo de funcionamiento de seguridad. De forma preferida la temperatura se vigila también en el interior de al menos un condensador del módulo de condensadores, de forma preferida en el interior de todos los condensadores del módulo de condensadores.

Alternativa o adicionalmente la instalación de seguridad puede supervisar la presión en el interior del módulo de condensadores y, en el caso de superarse una presión máxima prevista, activar el modo de funcionamiento de seguridad. La instalación de seguridad vigila de forma preferida también la presión en el interior de al menos un condensador del módulo de condensadores continuamente, de forma preferida en el interior de todos los condensadores del módulo de condensadores.

La instalación de seguridad puede comprender también un sensor, que reconoce el electrolito que sale del condensador o de los condensadores y, en el caso de una salida de electrolito, inicia el modo de funcionamiento de seguridad. El sensor puede ser por ejemplo un sensor de conductividad, un sensor capacitivo o un sensor químico, que responde en especial a un disolvente en forma de vapor o líquido contenido en el electrolito.

La instalación de seguridad presenta ventajosamente una instalación de medición de extensión, que mide la extensión espacial, respectivamente el tamaño, del condensador o de los condensadores; en el caso de superarse un valor de medición de extensión máxima prefijado se inicia el modo de funcionamiento de seguridad.

La instalación de medición de extensión presenta de forma preferida para cada condensador en cada caso una banda extensiométrica, que rodea el perímetro de la carcasa de condensador del condensador asociado. Se consiguen unos resultados de medición especialmente buenos si las bandas extensiométricas están dispuestas en cada caso a la mitad de la altura constructiva de la carcasa de condensador asociada en cada caso.

Por lo demás se considera ventajoso que la instalación de seguridad establezca en intervalos regulares – por ejemplo una vez al día – la resistencia interna y/o la capacidad del módulo de condensadores, compare los valores de medición establecidos con valores límite prefijados e inicie el modo de funcionamiento de seguridad, si los valores de medición superan los valores límite prefijados.

La instalación de seguridad compara de forma preferida los valores de resistencia y/o capacidad medidos en cada caso con valores de resistencia y/o capacidad almacenados de periodos de funcionamiento anteriores y establece, a partir de estos resultados comparativos, en cada caso un parámetro que caracteriza el estado técnico del módulo de condensadores. Se crea por ejemplo un parámetro que indica el llamado “estado de salud” del módulo de condensadores.

La instalación de seguridad comprende de forma preferida al menos una válvula de seguridad (por ejemplo válvula de sobrepresión o dispositivo de reventón) , que en el caso de una sobrepresión dentro del módulo de condensadores se abre y de este modo hace posible una descarga de la presión.

Aparte de esto la instalación de seguridad puede medir también corrientes de fuga eléctricas de los condensadores y, en el caso de superarse unas corrientes de fuga límite prefijadas, iniciar el modo de funcionamiento de seguridad. La detección de la corriente de fuga se lleva a cabo de forma preferida al final de cada fase de funcionamiento, como parte del proceso de desconexión correspondiente y/o en periodos de espera prefijados.

La instalación de seguridad comprende ventajosamente una instalación de detección de detección de cortocircuitos, que vigila si en los condensadores se presenta un cortocircuito y, en el caso de un cortocircuito, inicia el modo de funcionamiento de seguridad. La instalación de detección de cortocircuitos lleva a cabo la vigilancia de cortocircuitos de forma preferida al final de cada fase de funcionamiento, como parte del programa de desconexión y/o en periodos de espera prefijados.

Además de esto, el módulo de condensadores puede presentar de forma ventajosa un modo de funcionamiento en espera, en el que se reduce la tensión de módulo hasta un punto tal que las tensiones de celda individuales de los condensadores contenidos en el módulo sean... [Seguir leyendo]

1. Disposición (10) con un módulo de condensadores (20) con al menos un condensador (30) , en donde la disposición presenta una instalación de seguridad (50) unida al menos a un condensador, que vigila el estado de funcionamiento del condensador (30) o el estado de funcionamiento del módulo de condensadores (20) y, en el caso de un estado de funcionamiento reconocido como inseguro, activa un proceso de conmutación, caracterizada porque la instalación de seguridad (50) se conmuta con ello a un modo de funcionamiento de seguridad, para lo que está unida a una instalación limitadora de corriente (110) para limitar la corriente que circula hacia fuera del módulo de condensadores (20) y hacia el mismo.

2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada porque la instalación de seguridad está configurada de tal modo que, en el modo de funcionamiento de seguridad, limita la potencia entregada por el condensador.

3. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada porque la instalación de seguridad está configurada de tal modo que, en el modo de funcionamiento de seguridad, desacopla eléctricamente el condensador.

4. Disposición según la reivindicación 3, caracterizada porque el condensador se descarga por completo durante el modo de funcionamiento de seguridad.

5. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el módulo de condensadores está unido a un sistema de propulsión (300) , en especial a un vehículo sobre raíles.

6. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el módulo de condensadores presenta varios condensadores (30) , que están unidos en cada caso a la instalación de seguridad y son supervisados por la misma.

7. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el módulo de condensadores es un módulo de condensadores de doble capa y los condensadores contenidos en el mismo son condensadores de doble capa.

8. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el módulo de condensadores de doble capa es un módulo cerrado de forma estanca a los gases.

9. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad vigila la temperatura en el interior del módulo de condensadores continuamente e inicia, en el caso de superarse una temperatura máxima prevista, el modo de funcionamiento de seguridad.

10. Disposición según la reivindicación 9, caracterizada porque la instalación de seguridad vigila la temperatura en el interior de al menos un condensador del módulo de condensadores, de forma preferida en el interior de todos los condensadores del módulo de condensadores e inicia, en el caso de superarse una temperatura máxima prevista, el modo de funcionamiento de seguridad.

11. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad vigila la presión en el interior del módulo de condensadores e inicia, en el caso de superarse una presión máxima prefijada, el modo de funcionamiento de seguridad.

12. Disposición según la reivindicación 11, caracterizada porque la instalación de seguridad vigila la presión en el interior de al menos un condensador del módulo de condensadores, de forma preferida en el interior de todos los condensadores del módulo de condensadores e inicia, en el caso de superarse una presión máxima prevista, el modo de funcionamiento de seguridad.

13. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad comprende un sensor (70) , que reconoce el electrolito que sale de al menos un condensador y, en el caso de una salida de electrolito, inicia el modo de funcionamiento de seguridad.

14. Disposición según la reivindicación 13, caracterizada porque el sensor es un sensor de conductividad, un sensor capacitivo o un sensor químico, que responde en especial a un disolvente en forma de vapor o líquido contenido en el electrolito.

15. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad presenta una instalación de medición de extensión (130) , que mide la extensión espacial de al menos un condensador o la extensión espacial del módulo de condensadores, y la instalación de seguridad está configurada

de tal modo que, en el caso de superarse un valor de medición de extensión máxima prefijado, inicia el modo de funcionamiento de seguridad.

16. Disposición según la reivindicación 15, caracterizada porque la instalación de medición de extensión está conectada al menos a una banda extensiométrica (200-230) , que rodea por completo la carcasa de condensador del condensador asociado.

17. Disposición según la reivindicación 16, caracterizada porque la instalación de medición de extensión comprende para cada condensador del módulo de condensadores en cada caso al menos una banda extensiométrica.

18. Disposición según la reivindicación 16 ó 17, caracterizada porque las bandas extensiométricas están dispuestas en cada caso a la mitad de la altura constructiva de la carcasa de condensador asociada en cada caso.

19. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad establece en intervalos regulares la resistencia interna y/o la capacidad del módulo de condensadores, compara estas con valores límite prefijados e inicia el modo de funcionamiento de seguridad, si los valores de medición superan los valores límite prefijados.

20. Disposición según la reivindicación 19, caracterizada porque la instalación de seguridad compara los valores de resistencia y/o capacidad medidos en cada caso con valores de resistencia y/o capacidad almacenados de periodos de funcionamiento anteriores y establece, a partir de estos resultados comparativos, un parámetro (ST6) que caracteriza el estado técnico del módulo de condensadores.

21. Disposición según la reivindicación 20, caracterizada porque la instalación de seguridad genera un parámetro que indica el “estado de salud” del módulo de condensadores.

22. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad comprende al menos una válvula de seguridad (100) que en el caso de una sobrepresión dentro del módulo de condensadores se abre.

23. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad mide corrientes de fuga eléctricas de los condensadores y, en el caso de superarse unas corrientes de fuga límite prefijadas, inicia el modo de funcionamiento de seguridad.

24. Disposición según la reivindicación 23, caracterizada porque la instalación de seguridad lleva a cabo la detección de la corriente de fuga al final de cada fase de funcionamiento, como parte del proceso de desconexión correspondiente y/o en periodos de espera prefijados.

25. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad comprende una instalación de detección de detección de cortocircuitos, que vigila si en los condensadores se presenta un cortocircuito y, en el caso de un cortocircuito, inicia el modo de funcionamiento de seguridad.

26. Disposición según la reivindicación 25, caracterizada porque la instalación de detección de cortocircuitos lleva a cabo la vigilancia de cortocircuitos en cada caso al final de cada fase de funcionamiento, como parte del programa de desconexión y/o en periodos de espera prefijados.

27. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el módulo de condensadores presenta un modo de funcionamiento en espera, en el que se reduce la tensión de módulo hasta un punto tal que las tensiones de celda individuales de los condensadores contenidos en el módulo son en cada caso inferiores a 2, 2 V.

28. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad separa eléctricamente los condensadores, en el caso de presentarse el modo de funcionamiento de seguridad, mediante un dispositivo de conmutación (160) dispuesto dentro de la carcasa de módulo de condensadores o fuera de la carcasa de módulo de condensadores.

29. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad presenta una instalación de edición (140) , desde la que al presentarse un estado de funcionamiento inseguro se genera una señal de aviso acústica y/u óptica.

30. Disposición según la reivindicación 29, caracterizada porque la señal de aviso se genera individualmente por condensador, individualmente por grupo de condensadores o con relación a un módulo.

31. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la instalación de seguridad reduce el límite de tensión superior admisible del módulo de condensadores, en el caso de reconocerse un cortocircuito.

32. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la energía durante la descarga 5 de los condensadores se alimenta a una resistencia de freno (400) de la instalación de propulsión (300) .

33. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 31, caracterizada porque la energía durante la descarga de los condensadores se usa para recargar baterías de a bordo del vehículo sobre raíles.

34. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque están conectados varios módulos de condensadores en serie y/o en paralelo y son vigilados por la instalación de seguridad (50) .

35. Disposición según una de las reivindicaciones anteriores 1 a 33, caracterizada porque están conectados varios módulos de condensadores en serie y/o en paralelo y en cada caso son vigilados por una instalación de seguridad asociada individualmente.

36. Procedimiento para hacer funcionar un módulo de condensadores (20) con al menos un condensador (30) , en donde se vigila el estado de funcionamiento del condensador (30) o el estado de funcionamiento del módulo de condensadores (20) y, en el caso de un estado de funcionamiento reconocido como inseguro, se activa un proceso de conmutación, caracterizado porque el módulo de condensadores se conmuta a un modo de funcionamiento de seguridad, en el que se limita la corriente que circula hacia fuera del módulo de condensadores (20) y hacia el mismo.