Cadena de almacenamiento de energía para vehículo, que comprende por lo menos un módulo de supercondensadores, sistema de almacenamiento de energía que comprende una cadena de este tipo y vehículo ferroviario que comprende un sistema de este tipo.

Cadena de almacenamiento de energía (14; 55; 56; 60) para vehículo,

del tipo que comprende:

- una carcasa metálica (24),

- un sistema de almacenamiento eléctrico (26) fijado mecánicamente en la carcasa metálica (24), y que comprende por lo menos un módulo de supercondensadores (32A, 33A, 34A), comprendiendo el o cada módulo (32A, 33A, 34A) una envuelta metálica (36) y una pluralidad de supercondensadores (40) unidos entre sí en serie y dispuestos en la envuelta metálica (36),

- por lo menos un dispositivo de protección eléctrica (28) apropiado para abrir un circuito eléctrico, caracterizada por que el dispositivo de protección eléctrica (28) une a una masa eléctrica un elemento de entre la carcasa metálica (24) o el módulo de supercondensadores (32A, 33A, 34A).

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E13155541.

Solicitante: ALSTOM Transport Technologies.

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 3, AVENUE ANDRE MALRAUX 92300 LEVALLOIS-PERRET FRANCIA.

Inventor/es: BELLOMO,JEAN PHILIPPE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • H01G11/14 SECCION H — ELECTRICIDAD.H01 ELEMENTOS ELECTRICOS BASICOS.H01G CONDENSADORES; CONDENSADORES, RECTIFICADORES, DETECTORES, CONMUTADORES O DISPOSITIVOS FOTOSENSIBLES O SENSIBLES A LA TEMPERATURA, DEL TIPO ELECTROLITICO (empleo de materiales especificados por sus propiedades dieléctricas H01B 3/00; condensadores con una barrera de potencial o una barrera de superficie H01L 29/00). › H01G 11/00 Condensadores híbridos, es decir, condensadores que tienen diferentes electrodos positivo y negativo; Condensadores eléctricos de doble capa [EDL]; Los procesos para la fabricación de los mismos o de sus partes constitutivas. › Dispositivos o procesos para el ajuste o la protección de los condensadores híbridos o EDL (circuitos de protección adaptados especialmente para los condensadores, y efectuar el cambio automático en el caso de un cambio indeseable de las condiciones de trabajo normales H02H 7/16; circuitos de protección para limitar el exceso de corriente o tensión sin desconexión H02H 9/00).
  • H01G11/16 H01G 11/00 […] › contra sobrecargas eléctricas, p. ej.: inclusión de fusibles.
  • H02H3/08 H […] › H02 PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA ELECTRICA.H02H CIRCUITOS DE PROTECCION DE SEGURIDAD (indicación o señalización de condiciones de trabajo indeseables G01R, p. ej. G01R 31/00, G08B; localización de defectos a lo largo de las líneas G01R 31/08; dispositivos de protección H01H). › H02H 3/00 Circuitos de protección de seguridad para desconexión automática respondiendo directamente a un cambio indeseado de las condiciones eléctricas normales de trabajo con o sin reconexión (especialmente adaptados para máquinas o aparatos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas H02H 7/00; sistemas para conmutación de la alimentación de reserva H02J 9/00). › sensible a un exceso de corriente (sensibles a una temperatura anormal causada por un exceso de corriente H02H 5/04).
  • H02H7/16 H02H […] › H02H 7/00 Circuitos de protección de seguridad especialmente adaptados para máquinas o aparatos eléctricos de tipos especiales o para la protección seccional de sistemas de cables o líneas, y efectuando una conmutación automática en el caso de un cambio indeseable de las condiciones normales de trabajo (asociación estructural de órganos de protección con máquinas o aparatos específicos y su protección sin desconexión automática, ver la subclase correspondiente a tales máquinas o aparatos). › para condensadores (para condensadores síncronos H02H 7/06).

PDF original: ES-2541721_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Cadena de almacenamiento de energía para vehículo, que comprende por lo menos un módulo de supercondensadores, sistema de almacenamiento de energía que comprende una cadena de este tipo y vehículo ferroviario que comprende un sistema de este tipo.

La presente invención se refiere a una cadena de almacenamiento de energía para vehículo, que comprende:

- una carcasa metálica, -un sistema de almacenamiento eléctrico fijado mecánicamente en la carcasa metálica, y que comprende por lo menos un módulo de supercondensadores, comprendiendo el o cada módulo una envuelta metálica y una pluralidad de supercondensadores unidos entre sí en serie y dispuestos dentro de la envuelta metálica, -por lo menos un dispositivo de protección eléctrica apropiado para abrir un circuito eléctrico.

Una cadena de almacenamiento de energía de este tipo es apropiada en particular para recuperar y para almacenar la energía de frenado de vehículos, en particular de vehículos ferroviarios que circulan por una red. Se puede instalar de forma permanente en un punto fijo de la red o incorporar en uno de los vehículos ferroviarios, almacenándose la energía en ambos casos en el interior de los supercondensadores del o de cada módulo de la cadena.

A partir de los documentos EP 2 407 983 A1, DE 10 2005 018339 A1 y US 2007/002518 A1 se conoce una cadena de almacenamiento de energía para vehículo, comprendiendo esta cadena de almacenamiento unos supercondensadores.

Es frecuente que una cadena de almacenamiento de este tipo comprenda una red de módulos de supercondensadores conectados en serie, con el fin de obtener una reserva de energía importante para el vehículo ferroviario. Cuando la cadena de almacenamiento se incorpora un vehículo, el menor potencial de la red de módulos se une a la masa mecánica del vehículo. Por ello, existe una tensión importante entre la masa eléctrica del vehículo y los elementos internos de los módulos más alejados de la masa mecánica, que presentan un potencial eléctrico elevado, por ejemplo sustancialmente igual a 400 V. En efecto, cuando la envuelta de los módulos es metálica, estando cada uno de los módulos fijado mecánicamente a la masa mecánica, la tensión entre ésta envuelta metálica, que presenta un potencial eléctrico en la masa, y las células internas del módulo, es elevada. Sin embargo, esta alta tensión no conlleva la circulación de corrientes elevadas en los módulos, susceptibles de dañar estos últimos, ya que se dispone una esterilla aislante entre la envuelta de cada módulo y los elementos internos del módulo.

No obstante, en caso de fallo del aislamiento interno de un módulo de supercondensadores, se produce un cortocircuito en la masa con una corriente muy elevada que es susceptible de conllevar la destrucción completa del módulo así como una emisión de gases peligrosos, incluso tóxicos, en el entorno próximo al módulo. Esta emisión de gases se debe a la presencia de electrolito en el interior de los supercondensadores, volatilizándose el electrolito cuando una corriente atraviesa la envuelta del módulo, al producirse una perforación, por ejemplo.

Uno de los objetivos de la invención es proponer una cadena de almacenamiento de energía para vehículo que permita, en caso de aparición de un defecto de aislamiento interno de uno de los módulos de supercondensadores de la cadena, limitar la corriente de cortocircuito y la consecuente elevación de temperatura de la cadena, y evitar así cualquier emisión de gases peligrosos en las proximidades.

Para ello, la invención tiene como objeto una cadena de almacenamiento de energía para vehículo del tipo citado previamente, caracterizada por que el dispositivo de protección eléctrica une a una masa eléctrica un elemento de entre la carcasa metálica o el módulo de supercondensadores.

Según otros modos de realización, la cadena de almacenamiento de energía para vehículo comprende una o varias de las siguientes características, considerada (s) de manera aislada o según todas las combinaciones técnicamente posibles:

- el sistema de almacenamiento eléctrico comprende por lo menos dos módulos de supercondensadores conectados en serie;

- el o cada dispositivo de protección eléctrica comprende un fusible;

- la cadena de almacenamiento de energía comprende además por lo menos un órgano de detección de apertura de circuito eléctrico;

- el o cada órgano de detección de apertura de circuito eléctrico comprende un detector de tensión de umbral,

conectado eléctricamente en paralelo a un fusible;

- el o cada detector de tensión de umbral comprende un órgano de conmutación con aislamiento galvánico;

- el o cada fusible es un fusible con percutor y el o cada órgano de detección de apertura de circuito eléctrico comprende un interruptor, estando dicho interruptor unido mecánicamente a un fusible con percutor.

La invención también tiene como objeto un sistema de almacenamiento de energía para vehículo que comprende un órgano de seccionamiento de alta tensión, caracterizado por que comprende además una cadena de almacenamiento de energía tal como la descrita anteriormente, unida al órgano de seccionamiento de alta tensión.

La invención también tiene como objeto un vehículo ferroviario, caracterizado por que comprende un sistema de almacenamiento de energía tal como el descrito anteriormente.

La invención se comprenderá mejor con la lectura de la siguiente descripción, facilitada únicamente a modo de ejemplo y realizada haciendo referencia a los dibujos adjuntos, en los que:

- la figura 1 es una vista esquemática de un sistema de almacenamiento de energía según un primer modo de realización de la invención, que comprende tres módulos de supercondensadores;

- la figura 2 es un esquema eléctrico de uno de los módulos de supercondensadores del sistema de almacenamiento de energía de la figura 1;

- la figura 3 es una vista esquemática de un sistema de almacenamiento de energía según un segundo modo de realización de la invención;

- la figura 4 es una vista esquemática de un sistema de almacenamiento de energía según un tercer modo de realización de la invención; y -la figura 5 es una vista esquemática de un sistema de almacenamiento de energía según un cuarto modo de realización de la invención.

En la figura 1, un sistema de almacenamiento de energía 10, instalado a bordo de un vehículo ferroviario, se une a un convertidor de potencia 12. El convertidor de potencia 12 es, por ejemplo, un troceador de tensión instalado a bordo del vehículo ferroviario y apropiado para ser unido a una catenaria. El troceador de tensión 12 es apropiado en particular para disminuir la tensión de la corriente que circula en la catenaria para suministrar una tensión nominal de utilización Uin continua, aplicable en la entrada del sistema de almacenamiento de energía 10. La tensión Uin presenta un valor, por ejemplo, sustancialmente igual a 400 V.

El sistema de almacenamiento de energía 10 comprende una cadena de almacenamiento de energía 14 según la invención y un conector eléctrico 15 que une el troceador de tensión 12 a la cadena 14. Comprende además un órgano de seccionamiento de alta tensión 16, por ejemplo un disyuntor, conectado al troceador 12 y unido a la cadena 14 a través del conector eléctrico 15.

La cadena de almacenamiento de energía 14 comprende un borne de entrada 20 apropiado para recibir la tensión de entrada Uin, un borne de salida 22 unido a una masa eléctrica, una carcasa metálica 24 y un sistema de almacenamiento eléctrico 26 fijado mecánicamente en la carcasa metálica 24. La cadena 14 comprende además tres dispositivos de protección eléctrica 28, y tres elementos de detección de apertura de circuito eléctrico 30, unidos cada uno, por un lado, a un dispositivo 28 y, por otro lado, al disyuntor 16. En el ejemplo de realización, cada dispositivo de protección eléctrica 28 es un fusible y cada órgano de detección de apertura de circuito eléctrico 30 es un detector de tensión de umbral.

El sistema de almacenamiento eléctrico 26 se une, por un lado, al borne de entrada 20 y, por otro lado, al borne de salida 22. Comprende un primer módulo de supercondensadores 32A, un segundo módulo de supercondensadores 32B y un tercer módulo de supercondensadores 32C. Los tres módulos de supercondensadores 32A, 32B, 32C se unen en serie en este orden.

Cada módulo de supercondensadores 32A, 32B o respectivamente 32C comprende un borne de entrada 33A, 33B o respectivamente 33C, y un borne de salida 34A, 34C o respectivamente 34C. Cada módulo de supercondensadores 32A, 32B o respectivamente... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Cadena de almacenamiento de energía (14; 55; 56; 60) para vehículo, del tipo que comprende:

- una carcasa metálica (24) , -un sistema de almacenamiento eléctrico (26) fijado mecánicamente en la carcasa metálica (24) , y que comprende por lo menos un módulo de supercondensadores (32A, 33A, 34A) , comprendiendo el o cada módulo (32A, 33A, 34A) una envuelta metálica (36) y una pluralidad de supercondensadores (40) unidos entre sí en serie y dispuestos en la envuelta metálica (36) , -por lo menos un dispositivo de protección eléctrica (28) apropiado para abrir un circuito eléctrico, caracterizada por que el dispositivo de protección eléctrica (28) une a una masa eléctrica un elemento de entre la 15 carcasa metálica (24) o el módulo de supercondensadores (32A, 33A, 34A) .

2. Cadena de almacenamiento de energía (14; 55; 56; 60) según la reivindicación 1, caracterizada por que el sistema de almacenamiento eléctrico (26) comprende por lo menos dos módulos de supercondensadores (32A, 33A, 34A) conectados en serie.

3. Cadena de almacenamiento de energía (14; 55; 56; 60) según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que el o cada dispositivo de protección eléctrica (28) comprende un fusible.

4. Cadena de almacenamiento de energía (14; 55; 56; 60) según la reivindicación 3, caracterizada por que 25 comprende además por lo menos un órgano (30; 58) de detección de apertura de circuito eléctrico.

5. Cadena de almacenamiento de energía (14; 55) según la reivindicación 4, caracterizada por que el o cada órgano de detección de apertura de circuito eléctrico comprende un detector de tensión de umbral (30) , conectado eléctricamente en paralelo a un fusible (28) .

6. Cadena de almacenamiento de energía (14; 55) según la reivindicación 5, caracterizada por que el o cada detector de tensión de umbral (30) comprende un órgano de conmutación con aislamiento galvánico (44) .

7. Cadena de almacenamiento de energía (56; 60) según la reivindicación 4, caracterizada por que el o cada fusible

(28) es un fusible con percutor, y por que el o cada órgano de detección de apertura de circuito eléctrico comprende un interruptor (58) , estando dicho interruptor (58) unido mecánicamente a un fusible con percutor (28) .

8. Sistema de almacenamiento de energía (10) para vehículo, del tipo que comprende una cadena de almacenamiento de energía (14; 55; 56; 60) y un órgano de seccionamiento de alta tensión (16) unido a la cadena (14; 55; 56; 60) , caracterizado por que la cadena de almacenamiento de energía (14; 55; 56; 60) es según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7.

9. Vehículo ferroviario caracterizado por que comprende un sistema de almacenamiento de energía (10) según la reivindicación 8. 45


 

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