BR112016029186B1

BR112016029186B1 - Veículo subaquático

Info

Publication number: BR112016029186B1
Application number: BR112016029186-7A
Authority: BR
Inventors: Bernard KERUEL; Nicolas Pierre
Original assignee: Dcns
Priority date: 2014-06-13
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2022-08-02
Also published as: BR112016029186A8; FR3022411B1; AU2015273600B2; AU2015273600A1; KR20170018423A; US20180041029A1; WO2015189287A1; BR112016029186A2; EP3155705A1; EP3155705B1; JP2017521039A; FR3022411A1

Abstract

VEÍCULO SUBAQUÁTICO. Trata - se de um veículo subaquático que compreende uma rede de potência integrada (1), em que a rede de potência (1) compreende linhas de potência (2, 3, 4), uma pluralidade de fontes de armazenamento de energia de CC (5, 6, 7) com base em baterias de íon de lítio , em que cada fonte (5, 6, 7) tem um terminal positivo e um terminal negativo , e está conectada , por um lado aos meios de carregamento (8) e , por outro lado , aos consumidores de energia (9) do veículo , sendo que um dentre os terminais de cada fonte (5, 6, 7) está conectado a uma primeira linha de potência (4) da rede de potência (1), o outro terminal de cada fonte está conectado , por um lado , por uma segunda linha de potência (2) da rede de potência (1) aos meios de carregamento (8) por meio de meios de condução de semicondutores unidirecionais ( 12) e , por outro lado , por uma terceira linha de potência (3) da rede elétrica (1) aos consumidores através de meios de condução de semicondutores unidirecionais (13).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se a um veículo subaquático, especificamente a um submarino.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Esses tipos de veículos subaquáticos são dotados de meios de propulsão elétricos potencializados a partir de uma rede de potência.

[003] Em regra geral, por razões de segurança, a rede de potência integrada é cortada em placas.

[004] Esses tipos de veículos subaquáticos também têm uma grande quantidade de fontes de armazenamento de potência de CC integradas.

[005] Devido à sua baixa massa, as baterias de íon de lítio tornam possível considerar ter uma grande capacidade de armazenamento integrada ao veículo.

[006] No entanto, no caso de uma arquitetura de bateria em que as baterias ou conjuntos de baterias que têm a mesma tensão esperada são colocadas em paralelo para formar todos os meios de armazenamento e, então, alcançar a capacidade esperada, as fontes de tensão são colocadas em paralelo para que possam se esgotar umas nas outras, em particular, no caso de curto circuito a montante da placa de fonte de alimentação da rede.

[007] Isso, então, impõe grandes tensões nos membros de proteção dos conjuntos, que precisam ser dimensionados em relação ao número de conjuntos em paralelo.

[008] Além disso, os riscos de envelhecimento prematuro dessas baterias também podem ser observados, em particular quando uma carga permanente denominada de flutuação é aplicada às mesmas.

[009] A invenção, portanto, visa resolver esses problemas.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[010] Para esse fim, a invenção se refere a um veículo subaquático que compreende: - uma rede de potência integrada, em que uma rede de potência compreende linhas de potência; e - uma pluralidade de fontes de armazenamento de energia de CC com base em baterias de íon de lítio, em que cada fonte tem um terminal positivo e um terminal negativo, e está conectada, por um lado, aos meios de carregamento e, por outro lado, aos consumidores de energia do veículo, sendo que um dentre os terminais de cada fonte está conectado a uma primeira linha de potência da rede de potência, o outro terminal de cada fonte está conectado, por um lado, por uma segunda linha de potência da rede de potência aos meios de carregamento através de meios de condução de semicondutores unidirecionais e, por outro lado, por uma terceira linha de potência da rede elétrica aos consumidores através de meios de condução de semicondutores unidirecionais.

[011] De acordo com outras funções consideradas isoladamente ou em combinação, o veículo subaquático, de acordo com a invenção, pode também incluir uma ou mais das funções a seguir: - os meios de condução de semicondutores unidirecionais compreendem diodos; - o terminal das fontes conectadas à primeira linha de potência da rede de potência é o terminal negativo das fontes; e - os disjuntores são fornecidos na rede de potência.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[012] A invenção será mais bem entendida com o uso da descrição a seguir, fornecida apenas como um exemplo e feita em referência aos desenhos anexos, em que: - a Figura 1 mostra um diagrama de blocos que ilustra a estrutura de uma rede de potência integrada de um veículo subaquático de acordo com a invenção, e - as Figuras 2, 3, 4, 5, 6, 7 e 8 ilustram o funcionamento de uma tal rede em diferentes configurações de funcionamento possíveis.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[013] Nas Figuras, e em particular na Figura 1, é ilustrada uma rede de potência integrada 1 de um veículo subaquático, como um submarino.

[014] Essa rede inclui linhas de potência, por exemplo, três linhas de potência respectivamente designadas pelas referências 2, 3, 4.

[015] O veículo subaquático também inclui uma pluralidade de fontes de armazenamento de potência de CC feitas de baterias de íon de lítio. Na realização exemplificativa ilustrada na Figura 1, as três fontes 5, 6, 7 são mostradas.

[016] Cada fonte tem um terminal positivo e um terminal negativo e está conectada, por um lado, aos meios de carregamento 8 e, por outro lado, aos consumidores de potência 9 do veículo por meio de disjuntores 10 e 11, respectivamente.

[017] De fato, e conforme ilustrado, os meios de carregamento 8 estão conectados entre as linhas 2 e 4 da rede de potência 1. Essas linhas 2 e 4 também estão conectadas aos terminais positivo e negativo, respectivamente, das fontes 5, 6, 7.

[018] Em particular, a linha 2 está conectada ao terminal positivo da fonte 5, por exemplo, através de meios de condução de semicondutores unidirecionais 12 montados em uma direção.

[019] Os consumidores 9 estão, por sua vez, conectados entre as linhas 3 e 4 da rede de potência 1. Conforme ilustrado, o terminal positivo das baterias também está conectado à linha 3 da rede, por exemplo, através de meios de condução de semicondutores unidirecionais 13 montados em uma direção.

[020] Assim, circuitos diferentes são usados, dependendo se as baterias estão carregadas ou descarregadas, de modo a serem capazes de implantar meios de proteção 12, 13 facilmente na cabeça das fontes 5, 6, 7 sem ter que usar comutadores controlados.

[021] Esses meios 12, 13 são, por exemplo, diodos.

[022] Devido a uma distribuição em três linhas de potência, os diodos 12, 13 na cabeça das fontes 5, 6, 7, passivamente, isto é, de uma maneira não controlada, impõem a direção de transferência de potência entre as fontes 5, 6, 7 e a rede de consumidor 9 ou entre os meios de carregamento 8 e os mesmos, dependendo se um está descarregando ou carregando.

[023] Assim, por exemplo, e conforme ilustrado na Figura 2 por setas em negrito, quando as fontes 5, 6, 7 estão carregando, a potência proveniente dos meios de carregamento 8 é contribuída para essas fontes 5, 6, 7 enquanto passa através dos diodos correspondentes 12.

[024] Conforme ilustrado na Figura 3, a potência pode também ser fornecida aos consumidores 9 enquanto recarrega as baterias das fontes 5, 6, 7, como é atualmente o caso com as baterias tradicionais. Por outro lado, a energia não descarrega a partir de um conjunto de baterias para outro devido aos diodos 13 montados sem retorno, por exemplo.

[025] Conforme ilustrado na Figura 4, durante a descarga, o conjunto de baterias das fontes 5, 6, 7 oferece potência através dos diodos 13 montados em uma direção, a partir das fontes 5, 6, 7.

[026] Por outro lado e conforme ilustrado na Figura 5, um conjunto de baterias de uma fonte 5, 6, 7 pode apenas ser recarregado pelos meios de carregamento 8 e não por conjuntos de baterias a partir de outras fontes 5, 6, 7 que descarregam no mesmo.

[027] Essa situação pode ser encontrada em caso de curto circuito no conjunto em questão ou em caso de fraqueza desse conjunto em relação aos outros conjuntos, por exemplo, fraqueza devido a uma tensão menor do que à dos outros conjuntos.

[028] Se um curto circuito ou uma fraqueza aparece em uma fonte 5, 6, 7 durante a descarga, as outras fontes 5, 6, 7 não podem descarregar porque as mesmas são bloqueadas pelos diodos 13 conectados ao circuito de descarga e por membros de proteção, como fusíveis dimensionados de forma independente do número de fontes 5, 6, 7 em paralelo, e que são, portanto, menores.

[029] Isso está ilustrado, por exemplo, nas Figuras 5 e 6.

[030] Outra vantagem dessa rede de potência está ilustrada nas Figuras 7 e 8.

[031] De fato, devido ao uso de diodos 12, 13 na cabeça dos conjuntos de bateria, é possível considerar manter as baterias das fontes 5, 6, 7 em um nível de carga alto, enquanto se assegura que as mesmas estão disponíveis de forma instantânea.

[032] Assim, a mesma função é realizada como no modo de flutuação, porém sem recarregar de forma contínua a bateria e, portanto, sem risco de causar o envelhecimento prematuro da mesma.

[033] Isso é possível devido à baixa descarga automática de uma bateria de íon de lítio e ao fato das fontes 5, 6, 7 não poderem descarregar umas nas outras.

[034] De fato, para uma fonte 5, 6, 7 não descarregar na direção dos consumidores de potência 9 do veículo, basta que a sua tensão totalmente carregada seja ligeiramente menor que a tensão de CC dos consumidores 9.

[035] Assim, quando outra fonte 16 está funcionando, sua tensão maior do que cada uma dentre as fontes 5, 6, 7 evita que as fontes 5, 6, 7 descarreguem em relação aos consumidores 9 enquanto os diodos 13 evitam que essa fonte 16 recarregue a bateria.

[036] Se a fonte 16 for perdida, a tensão dessa fonte 16 cai abaixo das fontes 5, 6, 7, que, então, naturalmente assumem o fornecimento de potência para os consumidores 9.

[037] A comutação natural devido aos diodos 12, 13 é ilustrada na Figura 8.

[038] Portanto, a presente invenção torna possível a proteção dos conjuntos de bateria contra as descargas intempestivas, simplifica o dimensionamento dos membros de proteção para esses conjuntos, e torna possível que os mesmos tenham um comportamento de bateria equivalente ao que teriam no modo de flutuação sem os inconvenientes do dito modo de flutuação, tudo naturalmente devido aos diodos 12, 13, que não requerem qualquer controle específico.

[039] De forma evidente, outras realizações também podem ser consideradas.

Claims

1. VEÍCULO SUBAQUÁTICO, compreendendo: - uma rede de potência integrada, em que uma rede de potência (1) compreende linhas de potência (2, 3, 4), - uma pluralidade de fontes de armazenamento de energia de CC (5, 6, 7) com base em baterias de íon de lítio, em que cada fonte (5, 6, 7) tem um terminal positivo e um terminal negativo, e está conectada, por um lado, aos meios de carregamento (8) e, por outro lado, aos consumidores de energia (9) do veículo, sendo que um dentre os terminais de cada fonte (5, 6, 7) está conectado a uma primeira linha de potência (4) da rede de potência (1), o outro terminal de cada fonte está conectado, por um lado, por uma segunda linha de potência (2) da rede de potência (1) aos meios de carregamento (8) por meio de meios de condução de semicondutores unidirecionais (12) e, caracterizado pelo outro terminal de cada fonte estar conectado, por outro lado, por uma terceira linha de potência (3) da rede elétrica (1) aos consumidores (9) através de meios de condução de semicondutores unidirecionais (13).

2. VEÍCULO SUBAQUÁTICO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos meios de condução de semicondutores unidirecionais (12, 13) compreenderem diodos.

3. VEÍCULO SUBAQUÁTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo terminal das fontes (5, 6, 7) conectado à primeira linha de potência (4) da rede de potência (1) ser o terminal negativo (5, 6, 7) das fontes.

4. VEÍCULO SUBAQUÁTICO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelos disjuntores (10, 11) serem fornecidos na rede elétrica (1).