Sistema de aprovechamiento de energía eléctrica regenerada por un tren o disponible en catenaria, por parte de un vehículo eléctrico, y procedimiento asociado.

Sistema de aprovechamiento de energía eléctrica regenerada por un tren o disponible en catenaria,

por parte de un vehículo eléctrico, y procedimiento asociado.

Sistema y procedimiento de aprovechamiento de energía eléctrica regenerada durante la etapa de frenado de al menos un tren (1) perteneciente a una red de trenes o disponible en una catenaria, por parte de al menos un vehículo eléctrico (2); donde dicho sistema de aprovechamiento comprende un elemento acumulador (3) de la energía eléctrica regenerada por dicho tren (1) y suministrada a través de una catenaria (7); un punto de carga (4) en corriente continua conectado a dicho elemento acumulador (3), y configurado para suministrar energía eléctrica hacia dicho vehículo eléctrico (2); y un subsistema de control (5) configurado para gestionar el flujo de energía eléctrica desde dicho elemento acumulador (3) hacia el punto de carga (4) del vehículo eléctrico; configurando todo ello un sistema capaz de utilizar infraestructuras existentes en la actualidad, garantizando un coste económico de implantación bajo, y un alto rendimiento energético de funcionamiento.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201430191.

Solicitante: METRO DE MADRID, S.A..

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: CUESTA PRIETO,MARCELINO, LAFOZ PASTOR,MARCOS, BLANCO AGUADO,Marcos, RODRÍGUEZ SÁNCHEZ,Carlos, CUCALA GARCÍA,Asunción, FERNÁNDEZ CARDADOR,Antonio, RODRÍGUEZ PECHARROMÁN,Ramón, FERNÁNDEZ RODRÍGUEZ,Adrián, LÓPEZ LÓPEZ,Álvaro Jesús, CONCHA MORENO-TORRES,Pablo, NAVARRO SORIANO,Gustavo, CASANOVA FUERTES,Manuel, REDONDO PARRAL,Carlos Javier, GÁLVEZ GARCÍA,Félix, CASTILLO TORRE,Francisco Javier, PÉREZ CAYUELA,Luis Manuel, GÓMEZ ALONSO,Domingo, CAVERO DOMÍNGUEZ,Francisco, LÓPEZ DÍAZ,Manuel Jesús, SIMÓN VENA,Laura Carmen.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B60L11/02 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 generadores accionados por el motor.
  • B60M3/06 B60 […] › B60M LINEAS DE SUMINISTRO DE CORRIENTE O DISPOSITIVOS A LO LARGO DE LA VIA PARA VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE (controles de agujas o dispositivos de seguridad a lo largo de la vía B61L; estructura en general de raíles o agujas E01B). › B60M 3/00 Suministro de energía a las líneas de alimentación en contacto con el colector llevado por el vehículo; Absorción de la energía de recuperación (control de vehículos sobre raíles por variación de la diferencia de potencial de la energía suministrada al vehículo B60L; distribución de la energía en general H02J). › Disposiciones para absorber la energía de recuperación.
  • 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.
  • H02J7/34 H02J 7/00 […] › Funcionamiento en paralelo, en las redes, de baterías con otras fuentes de corriente continua, p. ej. batería de compensación (H02J 7/14 tiene prioridad).
Sistema de aprovechamiento de energía eléctrica regenerada por un tren o disponible en catenaria, por parte de un vehículo eléctrico, y procedimiento asociado.

Fragmento de la descripción:

Sistema de aprovechamiento de energía eléctrica regenerada por un tren o disponible en catenaria, por parte de un vehículo eléctrico, y procedimiento asociado

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de aprovechamiento tanto de la energía eléctrica regenerada por un tren como de la energía disponible en catenaria para la carga rápida en corriente continua, de un vehículo eléctrico, tal y como vehículos utilitarios, motocicletas, transporte de personas como autobuses o taxis, bicicletas eléctricas, etc., así como al procedimiento asociado al mismo sistema; estando dicho sistema englobado en el sector de la energía y el transporte metropolitano.

Este sistema y procedimiento asociado tienen como finalidad principal el poder aprovechar la energía eléctrica que un tren es capaz de regenerar durante su etapa de frenado, o la energía disponible en catenaria y suministrarla a un vehículo eléctrico, de forma que se realice una gestión óptima de la energía eléctrica, permitiendo no solo utilizar la energía regenerada para mantenimiento de las instalaciones eléctricas vinculadas a dichos trenes, sino que adicionalmente se consigue aprovechar dicha energía para vehículos eléctricos pertenecientes al sector público o privado en función de las necesidades del lugar.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

A modo de introducción, en la actualidad es conocido el uso y aplicación de acumuladores de energía eléctrica en sistemas ferroviarios, de forma que dichos acumuladores tienen una doble función:

- Por un lado acumulan la energía eléctrica regenerada durante la etapa de frenado de uno de los trenes, y

- por otro lado, utilizan esa energía acumulada para producir un ahorro en la energía de tracción de los trenes que así lo requieran, además de garantizar un mantenimiento de las tensiones en unos valores ponderados y limitados previamente, con el objeto de no producir sobretensiones en las líneas.

Se observa, por tanto, que tales acumuladores se centran en una tarea exclusiva de mantenimiento de la energía eléctrica de la red de trenes, además de permitir el suministro de energía eléctrica para la etapa de tracción a trenes que así lo requieran; de forma que este suministro se realiza de forma adecuada en función de la energía eléctrica disponible en cada uno de los acumuladores. Cabe destacar que, con el objeto de suministrar energía de tracción a cada uno de los trenes, los acumuladores son dispositivos secundarios de suministro de energía, siendo una Red eléctrica independiente la que se encarga de suministrar directamente, y a través de la catenaria, la energía eléctrica necesaria para alimentar la etapa de tracción de cada tren.

Es por ello que, a la vista de que el suministro de energía eléctrica hacia los trenes se realiza por dos vías, donde la vía principal es la propia Red eléctrica independiente; y la vía secundaria está formada por el conjunto de los acumuladores eléctricos que disponen de un excedente de energía para poder suministrarla a cada tren en su etapa de tracción; se observa que dicho flujo de energía eléctrica se realiza de forma interna en la red de trenes, teniendo una entrada común definida como la Red eléctrica independiente, y una salida común que es el conjunto de los trenes a los que se suministra energía; sin posibilidad de utilizar tales flujos de energía para otros propósitos que no sean los propios trenes pertenecientes a dicha red de trenes.

Por otro lado, y de manera independiente hasta la fecha, existe una tendencia creciente hacia la utilización de vehículos de uso privado o público tales como autobuses, taxis, motocicletas, transporte urbano de mercancías, etc.; que están sustituyendo su combustible principal proveniente de combustibles fósiles por combustibles del tipo eléctrico tales como baterías que almacenan energía eléctrica. Todo este nuevo parque automovilístico y sobre todo la carga rápida de baterías con alta potencia conlleva una serie de infraestructuras tales como estaciones de suministro de energía eléctrica, así como de recarga de las baterías de dichos vehículos; si bien es conocido que hasta la fecha la falta de tales infraestructuras aleja al consumidor de poder adquirir un vehículo de tales características.

Y donde el uso creciente de este tipo de vehículos, conlleva una considerable reducción de la emisión de gases contaminantes a la atmósfera durante el funcionamiento de dichos vehículos, siendo por tanto una solución altamente positiva para el medioambiente, siempre

y cuando la generación de dicha energía eléctrica se produzca de fuentes de energías renovables y sostenibles que causen el mínimo perjuicio al entorno donde se ubiquen.

Es por ello que, a la vista de la gestión energética cerrada que utiliza la red de trenes para su abastecimiento y acumulación de energía eléctrica; a la vista también de la creciente venta de vehículos eléctricos; así como a la responsabilidad y concienciación medioambiental ciudadana, se hace necesaria la aparición de un sistema capaz de buscar nuevas soluciones a la accesibilidad de los vehículos eléctricos por parte de los ciudadanos, así como la optimización de la gestión energética que la red de trenes realiza actualmente; todo ello con el objeto de mejorar y reducir el consumo energético, así como de aprovechar instalaciones existentes en la actualidad de un modo efectivo y económico.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un sistema de aprovechamiento de energía eléctrica regenerada durante la etapa de frenado de al menos un tren perteneciente a una red de trenes, por parte de al menos un vehículo eléctrico que presenta al menos una batería recargable en corriente continua; buscando optimizar la energía eléctrica regenerada por cada uno de los trenes, de forma que los vehículos eléctricos puedan acceder a ella para la carga rápida de sus baterías en corriente continua. Donde dicho sistema de aprovechamiento comprende:

- Un elemento acumulador de la energía eléctrica regenerada por dicho tren y suministrada a través de una catenaria;

- un punto de carga de baterías en corriente continua conectado a dicho elemento acumulador, y configurado para suministrar energía eléctrica hacia dicho vehículo eléctrico;

y

- un subsistema de control conectado a dicho elemento acumulador, y configurado para gestionar el flujo de energía eléctrica desde dicho elemento acumulador hacia el punto de carga en corriente continua del vehículo eléctrico.

Y de acuerdo al sistema de aprovechamiento descrito, se contempla la existencia de un procedimiento de aprovechamiento de la energía eléctrica regenerada vinculado a dicho

sistema objeto de invención, el cual comprende las siguientes etapas:

a) Almacenar la energía regenerada durante la etapa de frenado de un tren, en el elemento acumulador;

b) suministrar al menos parte de la energía eléctrica almacenada en dicho elemento acumulador, hacia dicho, al menos un, vehículo eléctrico a través del punto de carga en corriente continua de dicho vehículo eléctrico, y donde dicho suministro viene regulado por el subsistema de control; y/o

c) suministrar al menos parte de la energía almacenada en dicho elemento acumulador, hacia uno de los trenes que demanda energía eléctrica para la etapa de tracción de dicho tren, donde dicho suministro viene también regulado por el subsistema de control.

De modo que, en una realización preferente, el subsistema de control es el encargado de elegir si se suministra al menos parte de la energía eléctrica almacenada en dicho elemento acumulador, hacia dicho, al menos un, vehículo eléctrico a través del punto de carga en continua de dicho vehículo eléctrico según la etapa b); cuando:

- la tensión en la catenaria de la que capta la energía el tren se encuentra entre un umbral mínimo y máximo definido por dicho subsistema de control; y/o

- la intensidad de corriente que circula por dicho elemento acumulador es inferior a un umbral de protección definido por dicho subsistema de control; y/o

- la carga del elemento acumulador es superior a un nivel de carga mínima definido por dicho subsistema de control; y/o

- en la red de trenes se produce antes un frenado que un arranque de dicho, al menos un, tren.

Se observa, por tanto, que gracias al sistema objeto de invención y al procedimiento asociado al mismo, la energía eléctrica regenerada durante la etapa de frenado de cada uno de los trenes, la cual es acumulada en los elementos acumuladores, se utiliza, al menos parte, para alimentar las baterías o acumuladores similares de los vehículos...

 


Reivindicaciones:

1.- Sistema de aprovechamiento de energía eléctrica regenerada durante la etapa de frenado de al menos un tren (1) perteneciente a una red de trenes, por parte de al menos un vehículo eléctrico (2) que presenta al menos una batería recargable en corriente continua; donde dicho sistema de aprovechamiento comprende un elemento acumulador (3) de la energía eléctrica regenerada por dicho tren (1) y suministrada a través de una catenaria (7); y estando el sistema caracterizado por que comprende:

- un punto de carga en corriente continua (4) conectado a dicho elemento acumulador (3), y configurado para suministrar energía eléctrica hacia dicho vehículo eléctrico (2); y

- un subsistema de control (5) conectado a dicho elemento acumulador (3) y a dicho punto de carga en corriente continua (4); y estando configurado para gestionar el flujo de energía eléctrica desde dicho elemento acumulador (3) hacia el punto de carga en corriente continua (4) del vehículo eléctrico.

2.- Sistema de aprovechamiento de la energía eléctrica, según la reivindicación 1,

caracterizado por un elemento de conexión (6) a la catenaria (7) de la que capta la energía dicho tren (1), y conectado al subsistema de control (5), y configurado para permitir la conexión entre:

- dicho elemento acumulador (3) y el propio tren (1); o

- dicho elemento acumulador (3) y el punto de carga en corriente continua (4) del vehículo eléctrico (2).

3.- Sistema de aprovechamiento de la energía eléctrica, según la reivindicación 2,

caracterizado por que el elemento de conexión (6) comprende:

- un elemento de corte;

- un contactor de simple polo; y

- un seccionador manual bipolar configurado para aislar eléctricamente el elemento de conexión (6).

4.- Sistema de aprovechamiento de la energía eléctrica, según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el punto de carga en corriente continua (4) de dicho vehículo eléctrico (2) está conectado directamente a la catenaria (7).

5.- Sistema de aprovechamiento de la energía eléctrica, según cualquiera de las

reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el subsistema de control (5) comprende un dispositivo simulador de las necesidades de energía eléctrica de cada tren (1)

perteneciente a la red de trenes, y de los flujos de tráfico de cada uno de los trenes asociados a dicho sistema de aprovechamiento; donde el subsistema de control (5) regula el flujo de energía eléctrica en función de las simulaciones realizadas por dicho dispositivo simulador.

6.- Sistema de aprovechamiento de la energía eléctrica, según cualquiera de las

reivindicaciones anteriores, caracterizado por que dicho punto de carga en corriente

continua (4) se encuentra ubicado en las inmediaciones de unas instalaciones de una red de trenes metropolitanos.

7.- Sistema de aprovechamiento de la energía eléctrica, según cualquiera de las

reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el subsistema de control (5) está configurado para medir:

- la energía eléctrica total regenerada por dicho, al menos un, tren (1);

- la energía eléctrica suministrada a dicho vehículo eléctrico (2) a través del elemento acumulador (3) de energía eléctrica hacia el punto de carga en corriente continua (4); y

- la energía eléctrica suministrada a dicho tren (1) a través del elemento acumulador (3) de energía eléctrica.

8.- Sistema de aprovechamiento de la energía eléctrica, según cualquiera de las

reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el punto de carga en corriente continua (4) del vehículo eléctrico (2) está también conectado a una red eléctrica independiente de dicho elemento acumulador (3), permitiendo el suministro de energía eléctrica al vehículo eléctrico (2) sin necesidad de que dicha energía eléctrica provenga de la regeneración durante la etapa de frenado de dicho tren (1).

9.- Sistema de aprovechamiento de la energía eléctrica, según las reivindicaciones 7 y 8, caracterizado por que el subsistema de control (5) está adicionalmente configurado para medir:

- la energía eléctrica suministrada a dicho vehículo eléctrico (2) a través de la red eléctrica

independiente; y

- la energía eléctrica suministrada a dicho tren (1) a través de la red eléctrica independiente.

10.- Sistema de aprovechamiento de la energía eléctrica, según la reivindicación 2 y cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el subsistema de control (5) está configurado para medir:

- la tensión en la catenaria (7);

- la tensión en el elemento acumulador (3);

- la intensidad de corriente aportada por dicho acumulador (3); y

- la potencia suministrada.

11.- Procedimiento de aprovechamiento de la energía eléctrica regenerada, según el sistema definido en cualquiera de las reivindicaciones anteriores; caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

a) almacenar la energía regenerada durante la etapa de frenado de un tren (1), en el elemento acumulador (3);

b) suministrar al menos parte de la energía eléctrica almacenada en dicho elemento acumulador (3), hacia dicho, al menos un, vehículo eléctrico (2) a través del punto de carga en corriente continua (4) de dicho vehículo eléctrico, y donde dicho suministro viene regulado por el subsistema de control (5); y/o

c) suministrar al menos parte de la energía almacenada en dicho elemento acumulador (3), hacia uno de los trenes que demanda energía eléctrica para la etapa de tracción de dicho tren (1), donde dicho suministro viene también regulado por el subsistema de control (5).

12.- Procedimiento de aprovechamiento de la energía eléctrica regenerada, según la reivindicación 11; caracterizado por que el subsistema de control (5) es el encargado de elegir si se suministra al menos parte de la energía eléctrica almacenada en dicho elemento acumulador (3), hacia dicho, al menos un, vehículo eléctrico (2) a través del punto de carga en corriente continua (4) de dicho vehículo eléctrico según la etapa b); cuando:

- la tensión en la catenaria (7) de la que capta la energía el tren se encuentra entre un umbral mínimo y máximo definido por dicho subsistema de control (5); y/o

- la intensidad de corriente que circula por dicho elemento acumulador (3) es inferior a un umbral de protección definido por dicho subsistema de control (5); y/o

- la carga del elemento acumulador (3) es superior a un nivel de carga mínima definido por dicho subsistema de control (5); y/o

- en la red de trenes (1) se produce antes un frenado que un arranque de dicho, al menos un, tren.

13.- Procedimiento de aprovechamiento de la energía eléctrica regenerada, según cualquiera de las reivindicaciones 11 y 12, caracterizado por que comprende una etapa d), en la cual el elemento acumulador (3) se encuentra desconectado de la catenaria (7), y donde la energía generada durante la etapa de frenado de un tren (1) puede ser transferida 10 a la etapa de tracción de otro tren (1) a través de dicha catenaria (7).


 

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