Vehículo de transporte público, método de utilización y paquete de batería para dicho vehículo.

Vehículo de transporte público que incluye:

- un bus CC (8) formado por dos conductores (6,

8) entre los que se conectan en paralelo varias cargas (10, 12,14) eléctricas a bordo de dicho vehículo, estando diseñadas dichas cargas eléctricas para funcionar por debajode una tensión VCCnom nominal directa, siendo una de dichas cargas (14) un inversor adecuado para alimentar unmotor de propulsión de dicho vehículo, y

- una batería (30) conectada al bus CC para alimentar las distintas cargas con la energía eléctrica almacenadaen dicha batería, teniendo dicha batería entre sus terminales una tensión VBmax cuando la batería estácompletamente cargada, y una tensión VBmin cuando la batería está descargada, y las tensiones VBmax y VBmin semiden cuando la batería está conectada eléctricamente al bus CC

caracterizado por que:

- la tensión VCCnom es sistemáticamente inferior al 33% de la tensión VBmax, y

- el vehículo tiene un convertidor (40) CC-CC reductor conectado por un lado a los terminales de la batería (30) ypor el otro lado al bus CC, siendo dicho convertidor reductor capaz de suministrar al bus CC la energía eléctricaalmacenada en la batería por debajo de una tensión igual a la tensión VCCnom,

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E08101786.

Solicitante: IVECO FRANCE S.A..

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 1 RUE DES COMBATS DU 24 AOûT 1944 PORTE E 69200 VÉNISSIEUX FRANCIA.

Inventor/es: GENDRE,GUY PIERRE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60L11/18 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B60 VEHICULOS EN GENERAL.B60L PROPULSION DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE (disposición o montaje de conjuntos de propulsión eléctrica o de varios motores principales diferentes para una propulsión recíproca o común sobre los vehículos B60K 1/00, B60K 6/20; disposición o montaje de la transmisión eléctrica en los vehículos B60K 17/12, B60K 17/14; prevención del patinado de las ruedas reduciendo la fuerza motriz en vehículos sobre raíles B61C 15/08; máquinas dinamoeléctricas H02K; control o regulación de motores H02P ); SUMINISTRO DE LA ENERGIA ELECTRICA AL EQUIPO AUXILIAR DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE; (circuitos eléctricos para el acoplamiento de vehículos B60D 1/64; calefacción eléctrica para vehículos B60H 1/00 ); SISTEMAS DE FRENOS ELECTRODINAMICOS PARA VEHICULOS, EN GENERAL (control o regulación de motores H02P ); SUSPENSION O LEVITACION MAGNETICAS PARA VEHICULOS; CONTROL DE LOS PARAMETROS DE FUNCIONAMIENTO SOBRE LOS VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE; DISPOSITIVOS ELECTRICOS DE SEGURIDAD SOBRE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE. › B60L 11/00 Propulsión eléctrica por fuente de energía suministrada dentro del vehículo (B60L 8/00, B60L 13/00  tiene prioridad; disposiciones o montaje de motores principales consistiendo los motores principales en motores eléctricos y de combustión interna, para una propulsión recíproca o común B60K 6/20). › que utilizan la energía suministrada por pilas primarias, pilas secundarias o pilas de combustibles.
  • H02J7/14 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 7/00 Circuitos para la carga o despolarización de baterías o para suministrar cargas desde baterías. › para la carga de baterías por generadores dinamoeléctricos llevados a velocidad variable, p. ej. sobre vehículo.

PDF original: ES-2414612_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Vehículo de transporte público, método de utilización y paquete de batería para dicho vehículo [0001] La presente invención se refiere a un vehículo de transporte público, a un método de utilización y a un paquete de batería para dicho vehículo.

Los vehículos de transporte público que existen incluyen:

-un bus CC formado por dos conductores entre los que distintas cargas eléctricas a bordo de dicho vehículo se conectan en paralelo, estando dichas cargas eléctricas ideadas para funcionar bajo una tensión VCCnom nominal directa, siendo una de dichas cargas un inversor capaz de alimentar un motor de propulsión en el vehículo, y

-una batería conectada al bus CC para alimentar las distintas cargas con la energía eléctrica almacenada en dicha batería, y teniendo dicha batería entre sus terminales una tensión VBmax cuando la batería está 15 completamente cargada, y una tensión VBmin cuando la batería está descargada, midiéndose las tensiones

VBmax y VBmin cuando la batería está conectada eléctricamente al bus CC.

La batería, como se usa aquí, se refiere a un acumulador que suministra corriente continua al convertir energía química en energía eléctrica. Dado que el proceso de conversión es reversible, también es posible almacenar energía eléctrica en la batería. Este tipo de batería puede estar formado por una sola batería de cuyos terminales se toma directamente la energía eléctrica, o por un grupo de varias baterías conectadas en serie o en paralelo, en cuyo caso la energía eléctrica se toma de los terminales de dicho grupo. En esta descripción y en el conjunto de reivindicaciones, el término batería se usa para indicar tanto la batería sola como un grupo de baterías conectadas en serie y/o en paralelo. Si la batería está compuesta por un grupo de baterías, cada elemento del grupo se denomina aquí como "célula eléctrica recargable" para evitar usar el mismo término para referirse al grupo y a los elementos individuales dentro de dicho grupo.

El documento EP 1 717 945 desvela un vehículo según el preámbulo de la reivindicación 1; el documento US 5675232 desvela un paquete de batería que incluye una batería y un convertidor CC-CC reductor.

En los vehículos existentes, la tensión VBnom nominal de la batería se elige lo más parecida posible o igual a la tensión VCCnom. Normalmente, la tensión VBnom es también igual al 70% u 80% de la tensión VBmax. Así, la tensión VCCnom es también igual al 70% u 80% de la tensión VBmax. Normalmente, la tensión VBmin es aproximadamente el 33% de la tensión VBmax. En estas condiciones, a lo largo de casi todo el intervalo de funcionamiento de la batería, la tensión VB en los terminales de la batería es estrictamente inferior que la tensión VCCnom. En consecuencia, para descargar la batería en el bus CC se debe usar un convertidor elevador, por ejemplo. La invención hace referencia a un vehículo según la reivindicación 1 y a un paquete de batería según la reivindicación 10.

Estos vehículos ya existentes funcionan correctamente. No obstante, ahora sería beneficioso aumentar aún más la cantidad de energía por unidad de tiempo que se puede transferir desde la batería hasta el bus CC. Esta invención pretende por tanto proponer un vehículo de transporte público que tiene mayor capacidad para transferir la energía eléctrica almacenada en la batería al bus CC.

El objeto de la invención es por tanto un vehículo de transporte público en el que:

-la tensión VCCnom es sistemáticamente inferior al 33% de la tensión VBmax, y -el vehículo incluye un convertidor CC-CC reductor controlable que se conecta por un lado a los terminales de la batería y por el otro lado al bus CC, siendo dicho convertidor reductor capaz de suministrar al bus CC la energía eléctrica almacenada en la batería, por debajo de una tensión igual a la tensión VCCnom.

Una tensión inferior al 33% de la tensión VBmax corresponde aproximadamente a la tensión residual en los terminales de la batería cuando esta está completamente descargada o casi descargada. Así, en el vehículo mencionado, dado que la tensión VCCnom es inferior al 33% de la tensión VBmax, únicamente el convertidor reductor se usa para pasar la energía almacenada en la batería al bus CC por debajo de una tensión igual o muy parecida a la 55 tensión VCCnom. Ahora, un convertidor reductor de igual complejidad puede transferir mucha más cantidad de energía por unidad de tiempo que un convertidor elevador. Así, en este vehículo, hay mayor capacidad de transferencia de energía eléctrica almacenada desde la batería al bus CC.

Además, esta opción de tensión VBmax también hace posible prolongar la vida útil de las baterías, ya que la energía almacenada en la batería puede utilizarse incluso aunque la tensión entre los terminales sea parecida a la tensión VBmin.

Las realizaciones del vehículo mencionado pueden comprender una o varias de las siguientes características:

-la batería y el convertidor reductor controlable están integrados en el mismo paquete de batería, formando una sola pieza extraíble, y dicho paquete de batería y el bus CC comprenden conectores complementarios que pueden acoplarse entre sí para conectar eléctricamente el paquete de batería al bus CC y, alternativamente, desconectarse unos de otros para poder extraer el paquete de batería del vehículo;

-una memoria reescribible no volátil que contenga unos ajustes Vconfig que sea capaz de adoptar distintos valores, y una unidad de control capaz de controlar el convertidor reductor para que suministre la energía 5 almacenada en la batería al bus CC por debajo de una tensión que viene determinada en función del valor de

los ajustes Vconfig, y -una unidad de configuración capaz de ajustar el valor de los ajustes Vconfig incluso antes de que el paquete de batería se haya conectado eléctricamente al bus CC;

-la batería está formada por al menos dos células eléctricas recargables, con una tensión VPmax cuando tiene carga completa, siendo dicha tensión VPmax estrictamente superior al doble de la tensión VCCnom para cada una de las células eléctricas recargables, midiéndose la tensión VPmax cuando la batería está conectada eléctricamente al bus CC;

-el convertidor reductor es capaz de cortar una corriente de descarga de la batería que circule desde la batería hasta el bus CC, y el vehículo tiene un disyuntor controlable capaz de cortar la corriente de carga y descarga

para aislar eléctricamente la batería del bus CC, y una unidad de control capaz de controlar el convertidor reductor para cortar la corriente de descarga y mantener dicho corte de la corriente de descarga durante un espacio de tiempo predeterminado, y controlar la apertura del disyuntor según el control del convertidor reductor, para garantizar que el disyuntor se abre cuando el amperaje de la corriente de descarga es cero; -el convertidor reductor es un modulador/convertidor reductor capaz de reducir la tensión en los terminales de la batería para suministrar la energía eléctrica almacenada en la batería por debajo de una tensión igual a la tensión VCCnom, limitando la corriente de descarga; -el vehículo también comprende un convertidor CC-CC elevador conectado por un lado a los terminales de la batería y por otro lado al bus CC, siendo dicho convertidor CC-CC elevador capaz de aumentar la tensión del bus CC para suministrar energía eléctrica que se almacena en la batería por debajo de una tensión VCCcarga estrictamente superior que la tensión VCCnom, y en el que el vehículo comprende una unidad de control para que el convertidor elevador regule la tensión VCCcarga según una tensión que se mide actualmente en los terminales de la batería; -el vehículo puede comprender un limitador de tensión conectado al bus CC, dicho limitador es capaz de mantener sistemáticamente la tensión del bus CC por debajo de o al mismo nivel que una tensión VCCmax más allá de la cual las cargas eléctricas conectadas al bus CC corren el riesgo de dañarse, siendo dicha tensión VCCmax estrictamente superior que la tensión VCCnom.

Estas realizaciones del vehículo también ofrecen las siguientes ventajas:

- el uso de un paquete de batería que forma una única pieza extraíble permite sustituir fácilmente dicho paquete de batería por otro, y ofrece la opción de recargar el paquete de batería sin tener que usar el bus CC, -el uso de los ajustes Vconfig permite utilizar el mismo paquete de batería en distintos vehículos equipados con buses CC con distintas tensiones VCCnom, -si se usa una batería compuesta por al menos dos células recargables conectadas en serie, es más fácil... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Vehículo de transporte público que incluye:

- un bus CC (8) formado por dos conductores (6, 8) entre los que se conectan en paralelo varias cargas (10, 12, 14) eléctricas a bordo de dicho vehículo, estando diseñadas dichas cargas eléctricas para funcionar por debajo de una tensión VCCnom nominal directa, siendo una de dichas cargas (14) un inversor adecuado para alimentar un motor de propulsión de dicho vehículo, y

- una batería (30) conectada al bus CC para alimentar las distintas cargas con la energía eléctrica almacenada en dicha batería, teniendo dicha batería entre sus terminales una tensión VBmax cuando la batería está completamente cargada, y una tensión VBmin cuando la batería está descargada, y las tensiones VBmax y VBmin se miden cuando la batería está conectada eléctricamente al bus CC

caracterizado por que:

- la tensión VCCnom es sistemáticamente inferior al 33% de la tensión VBmax, y

- el vehículo tiene un convertidor (40) CC-CC reductor conectado por un lado a los terminales de la batería (30) y por el otro lado al bus CC, siendo dicho convertidor reductor capaz de suministrar al bus CC la energía eléctrica almacenada en la batería por debajo de una tensión igual a la tensión VCCnom,

2. Vehículo según la reivindicación 1, en el que:

- la batería (30) y el convertidor (40) reductor controlable están integrados en el mismo paquete (54) de batería, formando una sola pieza extraíble, y

- dicho paquete (54) de batería y el bus CC tienen conectores (56, 58, 60, 62) complementarios adecuados para acoplarse unos a otros de forma que conecten eléctricamente el paquete de batería al bus CC y, alternativamente, se desconecten entre sí para permitir la extracción del paquete de batería del vehículo.

3. Vehículo según la reivindicación 2, en el que el paquete (54) de batería incluye:

- una memoria (52) reescribible no volátil que contiene unos ajustes Vconfig capaces de adoptar muchos valores distintos, y

- una unidad (50) de control capaz de controlar el convertidor reductor para que suministre la energía almacenada en la batería al bus CC por debajo de una tensión determinada según el valor de los ajustes Vconfig, y

- en el que el vehículo comprende una unidad (66) de configuración que permite ajustar el valor de los ajustes Vconfig antes incluso de que el paquete de batería haya sido conectado eléctricamente al bus CC.

4. Vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la batería (30) está formada por al menos dos células eléctricas (31A, 31B) recargables conectadas en serie, teniendo cada una de las células recargables una tensión VPmax cuando está completamente cargada, y siendo dicha tensión VPmax estrictamente superior al doble de la tensión VCCnom para cada una de las células eléctricas recargables, midiéndose la tensión VPmax cuando la batería está conectada eléctricamente al bus CC.

5. Vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el convertidor (40) reductor es capaz de

cortar una corriente de descarga de la batería que circule desde la batería hasta el bus CC, y en el que el vehículo comprende un disyuntor (36) controlable capaz de cortar la corriente de carga y descarga para aislar eléctricamente la batería del bus CC, y una unidad (50) de control para controlar el convertidor reductor para cortar la corriente de descarga y mantener cortada dicha corriente de descarga durante un espacio de tiempo predeterminado, y para controlar la apertura del disyuntor según el control del convertidor reductor, de modo que se garantice que el disyuntor se abre cuando el amperaje de la corriente de descarga es cero.

6. Vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el convertidor (40) reductor es un modulador/convertidor reductor capaz de reducir la tensión en los terminales de la batería (30) para suministrar la energía eléctrica almacenada en la batería por debajo de una tensión igual a la tensión VCCnom, limitando la corriente 55 de descarga.

7. Vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el vehículo también comprende un convertidor (42) CC-CC elevador conectado, por un lado, a los terminales de la batería y, por otro lado, al bus CC, siendo dicho convertidor elevador capaz de aumentar la tensión del bus CC para suministrar energía eléctrica para almacenarla en la batería por debajo de una tensión VCCcarga estrictamente mayor que la tensión VCCnom, y en el que el vehículo incluye una unidad (50) de control para el convertidor elevador para ajustar la tensión VCCcarga según una tensión medida en ese momento en los terminales de la batería.

8. Vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el vehículo comprende un limitador

(38) de tensión conectado al bus CC, siendo dicho limitador capaz de mantener sistemáticamente la tensión en el bus CC por debajo de o igual a la tensión VCCmax más allá de la cual las cargas (10, 12, 14) eléctricas conectadas al bus CC corren el riesgo de degradarse, y siendo la tensión VCCmax estrictamente superior a la tensión VCCnom.

9. Método de utilización de un vehículo de transporte según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, incluyendo dicho método una fase (90) en la que la energía almacenada en la batería (30) se libera en el bus CC,

caracterizado por que, sistemáticamente, durante todo el tiempo que dura la fase de liberación de energía, solo se usa el convertidor reductor.

10. Paquete de batería que constituye una sola pieza extraíble que se puede usar en un vehículo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, incluyendo dicho paquete una batería (30) capaz de conectarse al bus CC

para alimentar las distintas cargas eléctricas con la energía eléctrica almacenada en la batería, teniendo dicha batería entre sus terminales una tensión VBmax cuando la batería está completamente cargada, y una tensión VBmin cuando la batería está descargada, midiéndose las tensiones VBmax y VBmin cuando la batería está conectada eléctricamente al bus CC, caracterizado por que:

- la tensión VCCnom es sistemáticamente inferior al 33% de la tensión VBmax, y

- el paquete de batería también comprende:

conectores (56, 58) adecuados para acoplarse a los conectores (60, 62) complementarios que se unen al bus CC de modo que conectan eléctricamente el paquete de batería al bus CC y, alternativamente, se desconectan de los conectores complementarios para permitir la extracción del paquete de batería del vehículo, y un convertidor (40) CC-CC reductor conectado por un lado a los terminales de la batería y, por el otro lado, a los conectores (56, 58) , siendo dicho convertidor reductor un modulador capaz de suministrar al bus CC la energía eléctrica almacenada en la batería por debajo de una tensión igual a la tensión VCCnom.


 

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