INSTALACIÓN DE PRODUCCIÓN DE ELECTRICIDAD QUE COMPRENDE PILAS DE COMBUSTIBLE UNIDAS EN SERIE Y QUE COMPRENDE MEDIOS PARA AISLAR UNA PILA Y PROCEDIMIENTO DE GOBIERNO DE DICHA INSTALACIÓN.

Instalación (10) de producción de corriente eléctrica, para alimentar órganos eléctricos de un vehículo,

especialmente un motor eléctrico de tracción (12), por intermedio de dos bornes (24) de distribución de electricidad, positivo y negativo, de la instalación (10), que comprende al menos dos pilas de combustible (14) que comprenden, cada una, un polo negativo (16) y un polo positivo (18), que están unidos eléctricamente en serie entre los dos bornes de distribución de electricidad (24) por intermedio de líneas de conexión eléctricas (20, 22) por las cuales circula la corriente eléctrica según un sentido de aguas arriba a aguas abajo, caracterizada porque cada línea de conexión (20, 22) comprende un interruptor (26) de conexión que es susceptible de ser mandado entre una posición de cierre y una posición de apertura, y porque comprende líneas de derivación (28) que comprenden, cada una, una extremidad aguas arriba conectada a la línea de conexión (20, 22) directamente aguas arriba de una pila de combustible (14) asociada, aguas arriba del interruptor de conexión (26) asociado, y una extremidad aguas abajo conectada a la línea de conexión (20, 22) directamente aguas abajo de la pila de combustible (14) asociada, aguas abajo del interruptor de conexión (26) asociado, comprendiendo cada línea de derivación (28) un interruptor de derivación (30), con el fin de poder aislar al menos una pila de combustible (14) mandando selectivamente la posición de los interruptores de conexión y de derivación (26, 30) de las líneas (20, 22, 28) asociadas a esta pila (14)

La invención se refiere a una instalación de producción de corriente eléctrica para un motor eléctrico de tracción de vehículo automóvil que comprende al menos dos pilas de combustible unidas eléctricamente en serie.

La invención se refiere de modo más particular a una instalación de producción de corriente eléctrica, para alimentar órganos eléctricos de un vehículo, especialmente un motor eléctrico de tracción, por intermedio de dos 5 bornes de distribución de electricidad, positivo y negativo, de la instalación, que comprende al menos dos pilas de combustible que comprenden, cada una, un polo negativo y un polo positivo, que están unidas eléctricamente en serie entre los dos bornes de distribución de electricidad por intermedio de líneas de conexión eléctricas por las cuales circula la corriente eléctrica según un sentido de aguas arriba a aguas abajo.

Es conocido embarcar a bordo de los vehículos eléctricos pilas de combustible para alimentar órganos 10 eléctricos del vehículo, especialmente un motor eléctrico de tracción. Las pilas de combustible, entre otras ventajas, permiten producir corriente eléctrica sin emitir sustancias contaminantes al tiempo que garantizan una gran autonomía de funcionamiento del vehículo.

De manera conocida, una pila de combustible está formada por un apilamiento axial de células elementales que están aprisionadas axialmente entre dos placas bipolares terminales. Las placas bipolares forman los polos 15 negativo y positivo de la pila de combustible.

Cada célula comprende un cátodo que está destinado a ser alimentado de comburente, y un ánodo que está destinado a ser alimentado de carburante. El carburante es en este caso hidrógeno H2, y el comburente es oxígeno O2 contenido en el aire atmosférico.

Cada célula elemental es susceptible de producir una corriente eléctrica de potencia determinada. Las células 20 así apiladas forman generadores de corriente eléctrica continua que están montados en serie entre las dos placas bipolares.

La potencia eléctrica máxima que es susceptible de ser producida por la pila de combustible depende por tanto del número de células elementales apiladas.

En general, un apilamiento que esté destinado a facilitar una corriente eléctrica suficientemente potente para 25 un motor de tracción, es axialmente demasiado largo para ser alojado fácilmente en el vehículo. Ésta es una de las razones por las cuales el apilamiento se divide al menos en dos apilamientos distintos formando así dos pilas de combustible “pequeñas”, de longitud axial inferior, que están montadas en serie con el fin de producir una corriente eléctrica de igual potencia que una pila de combustible “única” de mayor longitud.

Sin embargo, cuando el vehículo está equipado con varias pilas de combustible montadas en serie, el fallo de 30 funcionamiento de una sola pila priva al vehículo de la corriente eléctrica que las otras pilas siguen siendo susceptibles de facilitar. Los documentos US 6 677 066, US 2003 138683 describen una instalación de producción de corriente eléctrica que comprende al menos dos pilas de combustible unidas eléctricamente en serie.

Para resolver este problema, la invención propone una instalación de producción de corriente eléctrica del tipo descrito anteriormente, caracterizada porque cada línea de conexión comprende un interruptor de conexión que 35 es susceptible de ser mandado entre una posición de cierre y una posición de apertura, y porque comprende líneas de derivación que comprenden, cada una, una extremidad aguas arriba conectada a la línea de conexión directamente aguas arriba de una pila de combustible asociada, aguas arriba del interruptor de conexión asociado, y una extremidad aguas abajo conectada a la línea de conexión directamente aguas abajo de la pila de combustible asociada, aguas abajo del interruptor de conexión asociado, comprendiendo cada línea de derivación un interruptor 40 de derivación, con el fin de poder aislar al menos una pila de combustible mandando selectivamente la posición de los interruptores de conexión y de derivación de las líneas asociadas a esta pila.

De acuerdo con otras características de la invención:

- los interruptores de conexión y de derivación y las líneas de derivación están dispuestos en el interior de una caja; 45

- las líneas de conexión y las líneas de derivación comprenden componentes semiconductores unidireccionales que impiden a la corriente eléctrica circular en contrasentido;

- los componentes semiconductores están dispuestos en el interior de la caja;

- cada línea de conexión que está dispuesta directamente aguas abajo de una pila de combustible, comprende un fusible que está dispuesto aguas abajo del interruptor de conexión asociado; 50

- el fusible está dispuesto en el interior de la caja;

- el fusible está constituido por el componente semiconductor;

- cada línea de conexión comprende un tramo externo a la caja que une un polo de pila de combustible hasta el interruptor de conexión asociado por intermedio de un conector que está dispuesto en una pared de la caja;

- los dos tramos externos asociados a los dos polos de una misma pila de combustible están dispuestos 5 paralelamente y en la proximidad uno de otro con el fin de reducir la intensidad del campo magnético producido por el paso de la corriente eléctrica por estos tramos externos;

- cada polo de una pila de combustible está constituido por una placa bipolar, y cada placa bipolar comprende al menos un borne de conexión externo asociado que se extiende sensiblemente en el plano de la placa bipolar en saliente desde un borde periférico de la placa bipolar. 10

La invención se refiere también a un procedimiento de gobierno de la instalación que está caracterizado porque comprende sucesivamente las etapas siguientes:

- una etapa de detección, en el transcurso de la cual medios de vigilancia detectan si una pila de combustible está defectuosa;

- una etapa de interrupción de la alimentación de carburante y de comburente de la pila de combustible 15 detectada como defectuosa;

- una etapa de desconexión de la instalación de producción de corriente eléctrica con respecto al motor eléctrico de manera que la circulación de la corriente eléctrica por las líneas queda totalmente interrumpida;

- una etapa de aislamiento de la pila de combustible defectuosa en el transcurso de la cual los interruptores de conexión asociados a las líneas de conexión directamente aguas arriba y aguas abajo de la pila defectuosa son 20 mandados hacia su posición de apertura, y en el transcurso de la cual el interruptor de derivación asociado a la línea de derivación de la pila defectuosa es mandado hacia su posición de cierre con el fin de cortocircuitar la pila defectuosa;

- una etapa de reconexión de la instalación de producción de corriente eléctrica al motor.

De acuerdo con otras características del procedimiento: 25

- durante la etapa de desconexión, las pilas de combustible son desconectadas mandando la apertura de los interruptores de conexión asociados a las líneas de conexión que están conectadas a los bornes de distribución;

- durante las etapas de desconexión eléctrica y de aislamiento, el motor de tracción es alimentado de electricidad por medios auxiliares de producción de electricidad;

- los medios auxiliares de producción comprenden una batería, 30

- el procedimiento comprende una etapa de aviso al conductor, que se activa cuando una pila de combustible es detectada como defectuosa durante la etapa de detección, y en el transcurso de la cual se activan medios de aviso.

Otras características y ventajas se pondrán de manifiesto en el transcurso de la lectura de la descripción detallada que sigue para cuya comprensión se hará referencia a los dibujos anejos, en los cuales: 35

- la figura 1 representa esquemáticamente una instalación de producción de corriente eléctrica de acuerdo con la invención que comprende cuatro pilas de combustible unidas eléctricamente en serie por líneas de conexión equipadas con interruptores, y que comprende líneas de derivación que comprenden interruptores;

- la figura 2 es una vista esquemática...

1. Instalación (10) de producción de corriente eléctrica, para alimentar órganos eléctricos de un vehículo, especialmente un motor eléctrico de tracción (12), por intermedio de dos bornes (24) de distribución de electricidad, positivo y negativo, de la instalación (10), que comprende al menos dos pilas de combustible (14) que comprenden, cada una, un polo negativo (16) y un polo positivo (18), que están unidos eléctricamente en serie entre los dos bornes de distribución de electricidad (24) por intermedio de líneas de conexión eléctricas (20, 22) por las cuales 5 circula la corriente eléctrica según un sentido de aguas arriba a aguas abajo,

caracterizada porque cada línea de conexión (20, 22) comprende un interruptor (26) de conexión que es susceptible de ser mandado entre una posición de cierre y una posición de apertura, y porque comprende líneas de derivación (28) que comprenden, cada una, una extremidad aguas arriba conectada a la línea de conexión (20, 22) directamente aguas arriba de una pila de combustible (14) asociada, aguas arriba del interruptor de conexión (26) 10 asociado, y una extremidad aguas abajo conectada a la línea de conexión (20, 22) directamente aguas abajo de la pila de combustible (14) asociada, aguas abajo del interruptor de conexión (26) asociado, comprendiendo cada línea de derivación (28) un interruptor de derivación (30), con el fin de poder aislar al menos una pila de combustible (14) mandando selectivamente la posición de los interruptores de conexión y de derivación (26, 30) de las líneas (20, 22, 28) asociadas a esta pila (14). 15

2. Instalación (10) de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizada porque los interruptores de conexión y de derivación (26, 30) y las líneas de derivación (28) están dispuestos en el interior de una caja (32).

3. Instalación (10) de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizada porque las líneas de conexión (20, 22) y de derivación (30) comprenden componentes semiconductores unidireccionales que impiden que la corriente eléctrica circule en contrasentido. 20

4. Instalación (10) de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizada porque los componentes semiconductores están dispuestos en el interior de la caja (32).

5. Instalación (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizada porque cada línea de conexión (20, 22) que está dispuesta directamente aguas abajo de una pila de combustible (14), comprende un fusible (46) que está dispuesto aguas abajo del interruptor de conexión (26) asociado. 25

6. Instalación (10) de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizada porque el fusible (46) está dispuesto en el interior de la caja (32).

7. Instalación (10) de acuerdo con la reivindicación precedente, tomada en combinación con la reivindicación 3, caracterizada porque el fusible (46) está constituido por el componente semiconductor.

8. Instalación (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, caracterizada porque cada 30 línea de conexión (20, 22) comprende un tramo externo (34) a la caja (32) que une un polo (16, 18) de pila de combustible (14) hasta el interruptor de conexión (26) asociado por intermedio de un conector (38) que está dispuesto en una pared (40) de la caja (32).

9. Instalación (10) de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizada porque los dos tramos externos (34) asociados a los dos polos (16, 18) de una misma pila de combustible (14) están dispuestos paralelamente y en 35 la proximidad uno del otro con el fin de reducir al mínimo la intensidad del campo magnético producido por el paso de la corriente eléctrica por estos tramos externos (34).

10. Instalación (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque cada polo (16, 18) de una pila de combustible (14) está constituido por una placa bipolar (16, 18), y porque cada placa bipolar (16, 18) comprende al menos un borne de conexión (48) al tramo externo (34) asociado que se 40 extiende sensiblemente en el plano de la placa bipolar (16, 18) en saliente desde un borde periférico (50) de la placa bipolar.

11. Procedimiento de gobierno de la instalación (10) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, del tipo en el cual cada pila de combustible (14) es alimentada de carburante y de comburente, caracterizado porque comprende sucesivamente las etapas siguientes: 45

- una etapa de detección (E1), en el transcurso de la cual medios de vigilancia detectan si una pila de combustible (14) está defectuosa;

- una etapa (E2) de interrupción de la alimentación de car

burante y de comburente de la pila de combustible (14) detectada como defectuosa;

- una etapa (E3) de desconexión de la instalación de producción de corriente eléctrica (10) con respecto al motor eléctrico (12) de manera que la circulación de la corriente eléctrica por las líneas (20, 22, 28) quede totalmente interrumpida;

- una etapa (E4) de aislamiento de la pila de combustible defectuosa en el transcurso de la cual los interruptores de conexión (26) asociados a las líneas de conexión (20, 22) directamente aguas arriba y aguas abajo 5 de la pila defectuosa (14) son mandados hacia su posición de apertura, y en el transcurso de la cual el interruptor de derivación (30) asociado a la línea de derivación (28) de la pila defectuosa (14) es mandado hacia su posición de cierre con el fin de cortocircuitar la pila defectuosa (14);

- una etapa (E5) de reconexión de la instalación de producción de corriente eléctrica (10) al motor (12).

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque, durante la etapa de 10 desconexión (E3), las pilas de combustible (14) son desconectadas mandando la apertura de los interruptores de conexión (26) asociados a las líneas de conexión (22) que están conectadas a los bornes de distribución (24).

13. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado porque, durante las etapas de desconexión eléctrica (E3) y de aislamiento (E4), el motor de tracción (12) es alimentado de electricidad por medios auxiliares de producción de electricidad. 15

14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque los medios auxiliares de producción comprenden una batería.

15. Procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 14, caracterizado porque comprende una etapa de aviso al conductor, que se activa cuando una pila de combustible (14) es detectada como defectuosa durante la etapa de detección (E1) y en el transcurso de la cual se activan medios de aviso. 20