Sistema y procedimiento para la transferencia de energía eléctrica a un vehículo utilizando segmentos de una instalación de conductores la cual puede ser accionada independientemente.

Un sistema para la transferencia de energía eléctrica a un vehículo (81) en el que

- el sistema comprende por lo menos u 5 na instalación de conductores eléctricos para la producción de un campo electromagnético alterno y para transferir de ese modo energía electromagnética al vehículo,

- la instalación de conductores comprende una pluralidad de segmentos (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8), en el que cada segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) se extiende a lo largo de una sección de la trayectoria del desplazamiento del vehículo (81),

- cada segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) comprende una línea para cada fase de una corriente alterna la cual va a ser transportada por el segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) a fin de producir el campo electromagnético,

- el sistema comprende una pluralidad de unidades de fuente para proporcionar la corriente alterna al segmento respectivo,

- el sistema comprende un suministro de corriente para conducir energía eléctrica a la pluralidad de unidades de fuente,

- la pluralidad de unidades de fuente están conectadas en paralelo unas a otras con respecto al suministro de corriente,

- por lo menos una primera unidad de fuente de la pluralidad de unidades de fuente se puede conectar a cada segmento (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) de un primer conjunto de por lo menos dos segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) de la por lo menos una instalación de conductores caracterizado por que

- cada segmento vecino (T2, T3, T5) de cada segmento (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) del primer conjunto de segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) se puede conectar exclusivamente a otra unidad de fuente, en el que la primera unidad de fuente está diseñada y/o está instalada de tal modo que las impedancias inherentes de las conexiones de la primera unidad de fuente a los segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) del primer conjunto de segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) sean iguales.

Sistema y procedimiento para la transferencia de energía eléctrica a un vehículo utilizando segmentos de una instalación de conductores la cual puede ser accionada independientemente

La invención se refiere a la transferencia de energía eléctrica a un vehículo, en particular a un vehículo ferroviario tal como un ferrocarril ligero (por ejemplo un tranvía), o a un automóvil de carretera tal como un autobús o un automóvil privado. Un sistema correspondiente comprende una instalación de conductores eléctricos para producir un campo electromagnético alterno y para transferir de ese modo energía electromagnética al vehículo. La instalación de conductores comprende una pluralidad de segmentos, en el que cada segmento se extiende a lo largo de una sección diferente de la trayectoria de desplazamiento (vía) del vehículo. La invención también se refiere a un procedimiento correspondiente de fabricación del sistema y a un procedimiento correspondiente de funcionamiento del sistema.

Los vehículos ferrocarriles, tales como los trenes convencionales, vehículos mono raíles, tranvías y vehículos los cuales son guiados en una vía por otros medios, tales como otros medios mecánicos, medios magnéticos, medios electrónicos o medios ópticos, requieren energía eléctrica para la propulsión sobre la vía y para el funcionamiento de sistemas auxiliares, los cuales no producen tracción del vehículo. Los sistemas auxiliares de este tipo son, por ejemplo, sistemas de iluminación, calefacción o sistema de aire acondicionado, sistemas de ventilación de aire y de información para los pasajeros. Sin embargo, más particularmente hablando, la presente invención se refiere a un sistema para la transferencia de energía eléctrica a un vehículo el cual no necesariamente (pero preferiblemente) sea un vehículo ferrocarril. Un vehículo distinto de un vehículo ferrocarril es un autobús, por ejemplo. Un área de aplicación de la invención es la transferencia de energía a vehículos para el transporte público. Generalmente hablando, el vehículo puede ser, por ejemplo, un vehículo que tenga un motor de propulsión eléctricamente accionado. El vehículo también puede ser un vehículo que tenga un sistema de propulsión híbrido, por ejemplo un sistema que pueda funcionar por energía eléctrica o por otra energía, tal como energía electroquímicamente almacenada o combustible (por ejemplo, gas natural, gasolina o petróleo).

El documento WO 21/31593 A1 describe un sistema y un procedimiento para la transferencia de energía eléctrica a un vehículo, en el que el sistema comprende las características mencionadas antes en este documento. Se revela que el sistema comprende una instalación de conductores eléctricos para la producción de un campo electromagnético alterno y para transferir de ese modo la energía al vehículo. La instalación de conductores eléctricos comprende por lo menos dos líneas, en la que cada línea está adaptada para transportar una diferente de las fases de una corriente eléctrica alterna. La instalación de conductores comprende una pluralidad de segmentos, en la que cada segmento se extiende a lo largo de una sección diferente de la trayectoria del desplazamiento del vehículo. Cada segmento comprende secciones de por lo menos dos líneas y cada segmento puede ser conectado y desconectado separadamente de los otros segmentos. Cada uno de los segmentos sucesivos de la Instalación de conductores puede ser conectado a través de un conmutador separado para la conexión y la desconexión del elemento a una red principal.

El documento WO 21/495 A1 describe el campo de la invención y posibles formas de realización de la instalación de conductores con más detalle. En particular, la forma de realización a modo de serpentina de la instalación de conductores también se puede escoger para la presente invención.

Cada segmento puede estar conectado a un suministro de corriente continua a través de un inversor para convertir la corriente continua en una corriente alterna para producir el campo electromagnético. Alternativamente, los segmentos pueden estar conectados a un suministro de corriente alterna, por ejemplo a través de un convertidor de tensión de corriente alterna / corriente alterna. Son posibles combinaciones, por ejemplo dos segmentos pueden estar conectados a un suministro de corriente continua a través de un inversor común.

El documento EP 2 156 979 A1 revela un accionamiento lineal, un carril y un procedimiento para el funcionamiento de un accionamiento lineal. El accionamiento tiene grupos de estator instalados como una unidad de grupos de estator a lo largo de una sección de la ruta de tal manera que los grupos de estator están selectivamente conectados a una de las unidades de suministro de potencia. Uno de los grupos de estator se conmuta antes del acceso de un rotor dentro de una zona activa de los grupos de estator o después de dejar el rotor la zona activa de los grupos de estator de una manera libre de carga. El accionamiento comprende un freno de cortocircuito, el cual comprende un conmutador para producir un cortocircuito entre entradas de uno de los grupos de estator. Una reivindicación independiente también incluye un procedimiento para el funcionamiento de un accionamiento lineal.

El documento US 23/225 A1 revela un sistema de vehículos eléctricos de carretera que comprende una red de carreteras electrificadas con una multiplicidad de módulos de transmisión de potencia de la carretera empotrados en las carreteras en ubicaciones seleccionadas, cada uno de dichos módulos que transmiten potencia de la carretera estando conectado para recibir potencia desde una instalación eléctrica. El documento también revela que los módulos que transmiten potencia en la carretera pueden estar agrupados en grupos de cinco módulos con cada grupo siendo accionado a partir del mismo acondicionador de potencia. Los grupos están separados a lo largo de la longitud de la carretera con una sección no electrificada de la carretera que separa las secciones agrupadas. Por lo

tanto, módulos vecinos de un grupo son accionados a partir del mismo acondicionador de potencia. Para proporcionar una transferencia de potencia continua a un vehículo eléctrico, sin embargo, el acondicionador de potencia necesita accionar más de un módulo a la vez o conmutar entre los respectivos módulos del grupo. Accionando más de un módulo a la vez de forma ventajosa se puede reducir la potencia transferida a los módulos accionados o puede de forma no ventajosa cambiar los parámetros deseados, por ejemplo un valor nominal o el valor eficaz cuadrático medio de una corriente alterna de funcionamiento, del suministro de potencia. La conmutación entre los módulos también de forma ventajosa puede alterar la calidad de suministro de potencia a un vehículo eléctrico, por ejemplo en el caso de múltiples segmentos que necesitan ser accionados para proporcionar suficiente potencia al vehículo. Este es el caso por ejemplo de un vehículo, por ejemplo un ferrocarril o un tranvía, que comprende más de un receptor y cubre más de un segmento de tal modo que la potencia necesita ser transmitida por segmentos muy poco separados, por ejemplo segmentos vecinos.

A fin de transferir suficiente potencia para proporcionar propulsión a los vehículos (en particular tranvías o autobuses), se requieren corrientes de por lo menos algunas decenas de amperios y tensiones de por lo menos algunas decenas de voltios, esto es la potencia transferida necesita estar en la gama de por lo menos algunos kilovatios. En el caso de un tranvía, por ejemplo, la tensión en el segmento puede estar en la gama de 5 a 1 V y la corriente eficaz a través del segmento puede estar en la gama de 15 a 25 A.

Las impedancias correspondientes, en particular inductancias, requieren componentes pesados que tengan volúmenes grandes correspondientes. Además, estos componentes producen una parte significante de los costes de fabricación de un sistema de este tipo.

El sistema de la presente invención está diseñado a fin de proporcionar un sistema para la transferencia de energía electromagnética desde una vía a un vehículo o a una pluralidad de vehículos, por ejemplo un vehículo ferrocarril tal como un ferrocarril ligero (por ejemplo un tranvía) o a un automóvil de carretera tal como un autobús.

El sistema comprende por lo menos una instalación de conductores eléctricos para producir un campo electromagnético alterno y para transferir de ese modo energía electromagnética al vehículo.

La instalación de conductores comprende una pluralidad de segmentos, en donde cada segmento se extiende a lo largo de una sección de la trayectoria de desplazamiento del vehículo, preferiblemente a lo largo de una... [Seguir leyendo]

1. Un sistema para la transferencia de energía eléctrica aun vehículo (81) en el que

el sistema comprende por lo menos una instalación de conductores eléctricos para la producción de un campo electromagnético alterno y para transferir de ese modo energía electromagnética al vehículo,

la Instalación de conductores comprende una pluralidad de segmentos (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8), en el que cada segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) se extiende a lo largo de una sección de la trayectoria del desplazamiento del vehículo (81),

cada segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) comprende una línea para cada fase de una corriente alterna la cual va a ser transportada por el segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) a fin de producir el campo electromagnético,

el sistema comprende una pluralidad de unidades de fuente para proporcionar la corriente alterna al segmento respectivo,

el sistema comprende un suministro de corriente para conducir energía eléctrica a la pluralidad de unidades de fuente,

la pluralidad de unidades de fuente están conectadas en paralelo unas a otras con respecto al suministro de corriente,

por lo menos una primera unidad de fuente de la pluralidad de unidades de fuente se puede conectar a cada segmento (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) de un primer conjunto de por lo menos dos segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) de la por lo menos una instalación de conductores caracterizado por que

cada segmento vecino (T2, T3, T5) de cada segmento (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) del primer conjunto de segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) se puede conectar exclusivamente a otra unidad de fuente, en el que la primera unidad de fuente está diseñada y/o está instalada de tal modo que las impedancias inherentes de las conexiones de la primera unidad de fuente a los segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) del primer conjunto de segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) sean iguales.

2. El sistema de la reivindicación 1 en el que una unidad de fuente se puede conectar a un segmento (T1, T2,

T3, T4, T5, T6, T7, T8, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) mediante una unidad de conmutación (13a, 13b).

3. El sistema de la reivindicación 1 o 2 en el que una unidad de fuente comprende un convertidor de tensión.

4. El sistema de una de las reivindicaciones 1 a 3 en el que una unidad de fuente comprende una fuente de

corriente constante (C1, C2, C3).

5. El sistema de una de las reivindicaciones 1 a 4 en el que únicamente un segmento (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) del primer conjunto de segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) es accionado a la vez.

6. El sistema de una de las reivindicaciones 1 a 5 en el que el primer conjunto de segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) comprende una pluralidad de número par de segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b).

7. El sistema de una de las reivindicaciones 1 a 6 en el que por lo menos un segmento (T2, T3) el cual se puede conectar a una segunda unidad de fuente está colocado entre dos segmentos que se suceden (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) del primer conjunto de segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b).

8. El sistema de la reivindicación 1 en el que la primera unidad de fuente está instalada con respecto a por lo menos dos segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) del primer conjunto de segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) de tal modo que las distancias entre la primera unidad de fuente y cada uno de los por lo menos dos segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) son iguales.

9. El sistema según una de las reivindicaciones 1 a 8 en el que el primer conjunto de segmentos (T1_a, T4_a,

T1_b, T4_b) comprende una primera pluralidad de segmentos (T1_a, T4_a) de una primera instalación de

conductores y una segunda pluralidad de segmentos (T1_b, T4_b) de una segunda instalación de conductores.

1. El sistema de la reivindicación 9 en el que la primera instalación de conductores está asignada a una primera vía para vehículos y la segunda instalación de conductores está asignada a una segunda vía para vehículos.

11. Un procedimiento de accionamiento de un sistema para la transferencia de energía eléctrica a un vehículo

(81), que incluye las fases de:

la producción de un campo electromagnético alterno y de ese modo la transferencia de energía electromagnética al vehículo (81) mediante la utilización de una instalación de conductores eléctricos,

la utilización de una pluralidad de segmentos (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) como partes de la instalación de conductores, en el que cada segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) se extiende a lo largo de una sección diferente de la trayectoria del desplazamiento del vehículo (81), en el que una línea o una pluralidad de líneas de cada segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) se utiliza o se utilizan para transportar una fase respectiva o las fases respectivas de una corriente alterna la cual produce el campo electromagnético,

la utilización de una pluralidad de unidades de fuente para proporcionar energía eléctrica a la pluralidad de segmentos (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8), en el que por lo menos una primera unidad de fuente de la pluralidad de unidades de fuente se puede conectar a un primer conjunto de por lo menos dos segmentos (T1, T4),

la conducción de energía eléctrica a la pluralidad de unidades de fuente mediante la utilización del suministro de corriente, en el que las unidades de fuente están eléctricamente conectadas en paralelo unas a las otras con respecto al suministro de corriente,

la conducción de energía eléctrica a por lo menos un segmento (T1, T4) del primer conjunto de segmentos (T1, T4) mediante la conexión de la primera unidad de fuente al por lo menos un segmento (T1, T4),

caracterizado porque

la energía eléctrica es conducida a un segmento vecino (T2, T3, T5) de por lo menos un segmento (T1, T4) del primer conjunto de segmentos (T1, T4) mediante la conexión del segmento vecino (T2, T3, T5) a otra unidad de fuente, en el que la primera unidad de fuente está diseñada y/o está instalada de tal modo que las ¡mpedanclas Inherentes de las conexiones de la primera unidad de fuente a los segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) del primer conjunto de segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) sean ¡guales.

12. El procedimiento de la reivindicación 11 en el que durante la conducción de energía eléctrica, una unidad de fuente está conectada exclusivamente a un segmento (T1, T4; T2, T5; T3, T6) del conjunto de segmentos al cual se puede conectar la unidad de fuente.

13. El procedimiento de la reivindicación 11 o 12 en el que la energía eléctrica es conducida al segmento vecino (T2, T3, T5) entre dos de los segmentos (T1, T4) del primer conjunto de segmentos (T1, T4) mediante la conexión del segmento vecino (T2, T3, T5) a la otra unidad de fuente, en el que el segmento vecino (T2, T3, T5), los dos elementos (T1, T4) del primer conjunto de segmentos y opcionalmente por lo menos un segmento adicional de la instalación de conductores forman una secuencia de segmentos consecutivos a lo largo de la vía.

14. Un procedimiento para la fabricación de un sistema para la transferencia de energía eléctrica a un vehículo (81), que incluye las etapas de:

proporcionar una instalación de conductores eléctricos para la producción de un campo electromagnético alterno y para transferir de ese modo energía electromagnética al vehículo,

proporcionar una pluralidad de segmentos (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) como parte de la instalación de conductores de modo que cada segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) se extiende a lo largo de una sección de la trayectoria del desplazamiento del vehículo (81), en el que cada segmento comprende una línea para cada fase de una corriente alterna la cual va a ser transportada por el segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) a fin de producir el campo electromagnético,

proporcionar una pluralidad de unidades de fuente,

proporcionar un suministro de corriente para conducir energía eléctrica a la pluralidad de unidades de fuente, en el que las unidades de fuente están eléctricamente conectadas en paralelo unas a otras con respecto al suministro de corriente,

para cada segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) proporcionar una conexión eléctrica que se pueda conmutar del segmento (T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8) y una unidad de fuente de tal modo que para cada segmento (T1, T4) de por lo menos un primer conjunto de por lo menos dos segmentos (T1, T4) esté provista una conexión eléctrica entre el segmento (T1, T4) y una primera unidad de fuente,

caracterizado porque

para cada segmento vecino (T2, T3, T5) de cada segmento (T1, T4) del primer conjunto de segmentos (T1, T4) está provista una conexión eléctrica entre los segmentos vecinos (T2, T3, T5) y otra unidad de fuente, en el que la primera unidad de fuente está diseñada y/o está instalada de tal modo que las impedancias inherentes de las

conexiones a la primera unidad de fuente a los segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) del primer conjunto de

segmentos (T1, T4, T1_a, T4_a, T1_b, T4_b) sean ¡guales.

15. El procedimiento de la reivindicación 14 en el que las conexiones eléctricas entre la primera unidad de fuente y los segmentos (T1, T4) del primer conjunto de segmentos (T1, T4) están provistas de tal modo que la primera unidad de fuente se puede conectar exclusivamente a un segmento (T1, T4) del primer conjunto de 1 segmentos (T1, T4).