BRPI0706451A2

BRPI0706451A2 - veìculo automóvel compreendendo um módulo solar

Info

Publication number: BRPI0706451A2
Application number: BRPI0706451-9A
Authority: BR
Inventors: Helmut Teschner; Noureddine Khelifa; Rupert Kogler
Original assignee: Webasto Ag
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2007-01-22
Publication date: 2011-04-05
Also published as: JP2009523643A; KR20080081306A; AU2007209665A1; DE102006003424A1; WO2007085239A1; EP1976718A1; US20080257622A1; CN101374684A

Abstract

VEICULO AUTOMóVEL COMPREENDENDO UM MODULO SOLAR A invenção refere-se a um veículo automóvel com um sistema de ar condicionado (10), o qual apresenta um compressor de funcionamento eléctrico (12), um gerador (16) operável por um motor automóvel (14) para a obtenção de energia eléctrica, uma bateria (18) a qual é carregável através da energia eléctrica obtida pelo gerador e um módulo solar (22) para a obtenção de energia eléctrica, em que o veículo automóvel é em particular um veículo híbrido. De acordo com a invenção prevê-se que uma bateria adicional seja prevista, a qual é carregável com energia obtida através do módulo solar (22), e que o compressor de funcionamento eléctrico (12) seja carregável através da energia armazenada na primeira bateria (18) e/ou da energia armazenada na bateria adicional (20)

Description

DESCRIÇÃO

"VEÍCULO AUTOMÓVEL COMPREENDENDO UM MÓDULO SOLAR"

A invenção refere-se a um veiculo automóvel com umsistema de ar condicionado, o qual apresenta umcompressor de funcionamento eléctrico, um geradoraccionado pelo motor automóvel para a obtenção deenergia eléctrica, uma bateria, a qual é carregadaatravés da energia eléctrica obtida a partir dogerador, e um módulo solar para a obtenção de energiaeléctrica. A invenção refere-se em particular a um tipode veiculo automóvel com motor híbrido, o qualapresenta' um motor automóvel à base de combustívelfóssil e um motor automóvel à base de energiaeléctrica.

Uma vez que a energia necessária à climatizaçãoconvencional do habitáculo de um veículo automóvel élibertada pelo motor de combustão do veículo automóvel,é necessário procurar-se novos conceitos, em conjuntocom o estado de climatização em motores de combustãoconstante. Uma perspectiva útil é divulgada nodocumento DE 199 03 769 Al. Neste documento menciona-sea aplicação de energia eléctrica libertada por ummódulo solar para o accionamento de ventoinhas para oarejamento do habitáculo. Para o accionamento dasventoinhas, a energia solar desnecessária é armazenadana bateria do veículo automóvel. Em ligação a estearejamento solar, o sistema de ar condicionado doveículo automóvel pode ser accionado, em que se prevêum compressor de funcionamento eléctrico para estafinalidade. O funcionamento do sistema de arcondicionado do veículo automóvel é neste caso iniciadocom níveis de temperatura reduzidos, tal como se setratasse de um caso sem arejamento solar. Desta forma,pode acontecer que o veículo automóvel, antes de sercolocado em funcionamento, ou seja, antes de ocupadopor uma pessoa, emita uma temperatura suportável,inclusivamente em dias de calor. Nos tipos de conceito,em se exige uma energia solar, são considerados, entreoutros, os circuitos do sistema solar, a capacidade dearmazenamento da bateria do veiculo automóvel, apotência da bateria do veiculo automóvel e absorçãoeléctrica da potência para os diferentes tipos defuncionamento pretendidos. Em particular nosfundamentos destas funcionalidades, é desejávelutilizar o potencial de melhoramento para um estado declimatização, com o fundamento de energia solar, eoptimizar o estado de climatização.

Uma característica particular assenta em atingir umcarregamento da energia eléctrica solar obtida a partirdo módulo solar. Neste caso, trata-se em particular dacombinação das diferentes tensões obtidas, armazenadase necessárias no veículo automóvel, bem como doarmazenamento eficiente da energia obtida.

A invenção tem como objectivo carregar a energialibertada pelo módulo solar, de modo adequado nosistema eléctrico de um veículo automóvel, emparticular no caso de um veículo automóvel com motorhíbrido.

Este objectivo é atingido através das característicasdas reivindicações independentes. Formas de realizaçãovantajosas da invenção são fornecidas pelasreivindicações dependentes.

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, estaforma-se a partir de um veículo automóvel do tipo, namedida em que é prevista uma bateria adicional, a qualpode ser carregada através da energia obtida pelomódulo solar e na medida em que o compressor defuncionamento , eléctrico pode ser accionado, através daenergia armazenada na primeira bateria e/ou da energiaarmazenada na bateria adicional. Desta forma, épossível que a energia eléctrica libertada pelo módulosolar seja armazenada de modo independente da energia,a qual é convencionalmente liberta pelo dínamo doveículo automóvel. Para isso, não devem surgirquaisquer disposições, que permitam um carregamento daenergia liberta pelo módulo solar, na bateria normal doveículo automóvel. Para além disso, um sistemaconvencional pode adicionalmente ser provido de módulosolar e bateria adicional, de modo simplificado.

Isto é particularmente útil na medida em que a bateriaadicional apresenta uma tensão de funcionamentodiferente da bateria carregada pelo gerador e na medidaem que a tensão de funcionamento da bateria adicionalcorresponde essencialmente directa ou indirectamente àtensão obtida pelo módulo solar. A tensão defuncionamento da bateria adicional pode portanto sercombinada directamente com as necessidades doutilizador que alimenta directamente esta bateriaadicional. Quando por exemplo, o compressor eléctricodo sistema de ar condicionado é accionado de modoparticularmente eficiente, com base numa tensão defuncionamento de 48V, a energia eléctrica libertadapelo módulo solar pode a priori ser colocada nestevalor de tensão através de um transdutor DC/DC e serarmazenada numa energia com tal tipo de tensão defuncionamento. Se o compressor eléctrico for accionadoatravés da bateria normal do veículo automóvel, a qualpossui por exemplo uma tensão de funcionamento de 12V,é portanto possível transformar a tensão através de umtransdutor DC/DC para o nível de tensão desejado.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, estarefere-se a um veículo automóvel com um motor híbrido,em que a bateria pode ser carregada através da energiaobtida a partir do módulo solar e em que o compressorde funcionamento eléctrico é accionado através daenergia que é armazenada na bateria. Os veículosautomóvel com motores híbridos, isto é, um motorautomóvel à base de combustível fóssil e à base deenergia eléctrica, servem-se normalmente de um sistemasofisticado para garantir tensões adequadas. Porexemplo, são previstas baterias, que operam com valoresde tensão de 200V. Para accionar o veículo automóvelcom a energia armazenada na bateria, a tensão éfreqüentemente transformada numa tensão alternada paraum nível de tensão adequado, através de uminversor/conversor. O sistema eléctrico de um veículoautomóvel híbrido exige apenas boas condições, paraformar convenientemente a energia eléctrica libertadapelo módulo solar, em particular através da utilizaçãode Inversores/Conversores adicionais e/ou jáfornecidos, ou transdutores de tensão contínua.

É particularmente preferido que o motor automóvel àbase de energia eléctrica e o compressor defuncionamento eléctrico sejam alimentados pela mesmabateria 18. O veículo automóvel pode portanto serdisponibilizado sob utilização de um Inversor/conversoradequado, ou transdutor com uma bateria única ou com umúnico pacote de bateria.

Neste contexto, é útil que sejam previstos meios quefaçam a tensão libertada pelo gerador e/ou módulo solarcorresponder à tensão de funcionamento. Também épossível que o módulo solar e o gerador libertemtensões que possam ser depositadas na bateria, casoseja no geral útil e necessário que o gerador e omódulo solar funcionem ao nível das suas tensões defuncionamento máximas e que a combinação com a tensãodas baterias seja facilmente realizada através deTransdutores e/ou inversores/conversores simplificados.

Por razões comparáveis, prevê-se que sejam previstosmeios que combinem a tensão agregada à bateria com atensão de funcionamento de pelo menos um utilizador.A invenção refere-se ainda a um sistema de alimentaçãode energia para um veiculo automóvel de acordo com ainvenção.

A invenção será agora descrita com referência àsfiguras anexas relativamente em particular a uma formade realização preferida, a titulo de exemplo.

As figuras mostram:

Figura 1 uma apresentação esquemática de uma primeiraforma de realização de um sistema dealimentação de energia de acordo com ainvenção, bem como componentes de veiculoautomóvel que se encontram em ligação comaquele;

Figura 2 uma apresentação esquemática de uma segundaforma de realização de um sistema dealimentação de energia de acordo com ainvenção, bem como de componentes de veiculoautomóvel, que se encontram em ligação comaquele;

Figura 3 uma apresentação esquemática de uma terceiraforma de realização de um sistema dealimentação de energia, bem como decomponentes de veiculo automóvel que seencontram em ligação com aquele;

Figura 4 uma apresentação esquemática de uma quartaforma de realização de um sistema dealimentação de energia, bem como decomponentes de veiculo automóvel, que seencontram em ligação com aquele;

Figura 5 uma apresentação esquemática de uma quintaforma de realização de um sistema dealimentação de energia, bem como decomponentes de veiculo automóvel, que seencontram em ligação com aquele;Figura 6 uma apresentação esquemática de uma sextaforma de realização de um sistema dealimentação de energia, bem como decomponentes de veiculo automóvel, que seencontram em ligação com aquele;

Figura 7 uma apresentação esquemática de uma sétimaforma de realização de um sistema dealimentação de energia, bem como decomponentes de veiculo automóvel, que seencontram em ligação com aquele;

Na seguinte descrição das figuras, números dereferência iguais caracterizam componentes iguais ou diferentes.

A Figura 1 mostra uma apresentação esquemática de umaprimeira forma de realização de um sistema dealimentação de energia de acordo com a invenção, bemcomo componentes de veiculo automóvel que se encontramem ligação com aquele. Um sistema de ar condicionado 10de um veiculo automóvel compreende, como componentesessenciais, um compressor de funcionamento eléctrico12, um compressor de funcionamento mecânico 26, umcondensador 28, um colector 30, uma válvula de expansão32, e um evaporador 34. Os componentes mencionadosformam um ciclo frio, o qual pode conteralternativamente o compressor mecânico 26 ou ocompressor eléctrico 12, em que para a comutação entreas possibilidades de funcionamento mencionadas, sãoprevistas válvulas accionáveis 36, 38. Para drenar ocalor existente no condensador 28, está previsto umventilador 40 de funcionamento eléctrico. Um ventiladorde funcionamento eléctrico 42 é previsto para alimentaro evaporador com ar de arrefecimento.

Um motor automóvel 14 acciona um gerador 16. Esteencontra-se em ligação com uma bateria 18, de modo apoder carregá-la.Para além disso, é previsto um módulo solar 22, atravésdo qual um transdutor DC/DC 44 se encontra em ligaçãocom nós de comutação 4 6, em que estes nós de comutação46 se encontram ligados, tanto à alimentação de energiado sistema de ar condicionado 10, como a uma bateriaadicional 20.

O presente sistema é agora apresentado de maneira a queo transdutor DC/DC 44 disponibilize uma tensãodiferente da tensão do gerador 16. Por exemplo, ogerador disponibiliza habitualmente uma tensão de 12V,enquanto o transdutor DC/DC 44 alterna a tensãolibertada pelo módulo solar 22 a um valor de tensão de42V. Isto pode ser útil quando o compressor eléctrico12, que é alimentado através do módulo solar 22, ouatravés da bateria adicional 20, é alimentado com umatensão de funcionamento de 42V. Neste caso, a tensão,que é libertada pela bateria adicional 20, pode serdirectamente alimentada no compressor eléctrico 12.

Para permitir igualmente que a energia obtida pelabateria 18, a qual é carregada através do gerador 16,seja utilizada para o accionamento do compressoreléctrico, prevê-se um outro transdutor DC/DC 48, entrea bateria 18 e o nó de comutação 46. A energiaarmazenada na bateria 18 pode ser utilizada semalteração do valor de tensão, de modo a alimentar oventilador 40, 42 com energia eléctrica. Se aalimentação de energia destes ventiladores 40, 42 forassumida através da energia armazenada na bateriaadicional 20 ou através da tensão eléctricadisponibilizada pelo transdutor DC/DC 44, o quesignifica a tensão existente no nó de comutação 46,prevê-se então para este efeito, um transdutor DC/DC50. Este alterna a tensão correspondente à tensão defuncionamento da tensão existente na bateria adicional20 para um valor, que corresponde ao valor defuncionamento da bateria 18.É apresentado portanto um sistema, que apresenta duasbaterias 18, 20, em que cada bateria 18, 20 podeassumir tarefas de alimentação relativas ao sistema dear condicionado. A bateria 18 carregável através dogerador 1.6 pode ser disposta de modo convencional. Abateria adicional 20 pode ser seleccionada com base natensão de funcionamento do compressor, em particular,com uma tensão de funcionamento aumentada para garantiruma potência aumentada. Em vez de um transdutorsimplificado DC/DC 48, entre a bateria 18 e o nó decomutação 4 6, pode também ser previsto um dispositivoque permita um carregamento da bateria 18 através daenergia que é disponibilizada pelo módulo solar 22.

Os componentes apresentados na Figura 1 podem seraccionados com base na sua interacção, parcialmenteatravés de uma alimentação electrónica. Isto refere-seem particular ao compressor eléctrico 12, válvulas 36,38, ventiladores 40, 42, bem como transdutor DC/DC 44,48, 50.

A Figura 2 mostra uma apresentação esquemática de umasegunda forma de realização de um sistema dealimentação de energia, de acordo com a invenção, bemcomo componentes de veiculo automóvel, que se encontramem ligação com o mesmo. Contrariamente ao sistema deacordo com a Fig. 1, no sistema de ar condicionado aquiapresentado 10 é apenas previsto um único compressor,nomeadamente um compressor 12 de funcionamentoeléctrico. Tal tipo de instalação de um sistema de arcondicionado exige-se em particular em veículosautomóvel híbridos, uma vez se encontrar previsto nosmesmos um sistema eléctrico, que possa libertar umapotência para o funcionamento suficientemente aplicadodo sistema de ar condicionado. Em tal tipo de veículosautomóvel híbridos, a tensão libertada pelo gerador 16é levada através de um transdutor DC/DC 52 para umatensão de funcionamento de uma bateria 18, ou de umpacote da bateria. Esta tensão de funcionamento podepor exemplo importar cerca de 200V. A energiaarmazenada na bateria 18 pode, por um lado, seralimentada num motor automóvel eléctrico 24, em que talé realizado geralmente através de um inversor/conversor56, o qual obtém a partir de uma tensão de compensação,uma tensão alternada de três fases. A energiaarmazenada na bateria 18 pode, no entanto, seralimentada no sistema de ar condicionado 10, em que talé realizado através da colocação de um componente 54, oqual é instalado na forma de inversor/conversor outransdutor DC/DC. A bateria 18 pode adicionalmente sercarregada para o carregamento através do gerador 16,através do módulo solar 22, sob colocação de umtransdutor DC/DC 44.

Na forma de realização apresentada em conexão com afigura 2, o compressor eléctrico 12 e o ventilador 40,42 podem ser accionados com a mesma tensão.

A Figura 3 mostra uma apresentação esquemática de umaterceira · forma de realização de um sistema dealimentação de energia, bem como componentes de veiculoautomóvel que se encontram em ligação com aquele. Aforma de realização aqui apresentada é comparável àvariante mostrada na Figura 2, em que é simplificada emrelação à quantidade de componentes. Isto atinge-se namedida em que a tensão libertada pelo gerador 16 podeser directamente alimentada na bateria 18, tal como atensão libertada pelo transdutor DC/DC 44, conectado ajusante ao módulo solar 22. Para além disso, a tensãoarmazenada na bateria 18 pode ser directamentealimentada nos componentes eléctricos do sistema de arcondicionado 10, ou seja, nos ventiladores 40, 42 ecompressor eléctrico 12. Os pré-requisitos para estasimplificação assentam no facto de as tensões defuncionamento dos componentes mencionados se ajustaremuns aos outros, contanto que uma bateria seja porexemplo utilizada com uma tensão de funcionamento de42V, que pode ser idealmente utilizada directamentepelo compressor eléctrico 12 do sistema de arcondicionado 10. No caso de uma tensão de funcionamentode 42V da bateria 18, prevê-se para o motor automóveleléctrico do veiculo automóvel híbrido, uma bateriaadicional com uma tensão mais elevada, motivo pelo qualo motor automóvel eléctrico não é aqui apresentado. Sea bateria 18 preencher no entanto o pré-requisito paraa alimentação de energia do motor automóvel eléctrico,a bateria 18 pode portanto ser a bateria única.

A Figura 4 mostra uma apresentação esquemática de umaquarta forma de realização de um sistema de alimentaçãode energia de acordo com a invenção, bem comocomponentes de veículo automóvel, que se encontram emligação com aquele. O sistema aqui ilustrado apresentauma modificação em relação ao sistema apresentado naFigura 3. É adicionalmente previsto um componente 58, oqual pode ser realizado na forma de transdutor DC/DC ouinversor/conversor, de modo a poder disponibilizardiferentes tensões ao compressor eléctrico 12 e demaiscomponentes eléctricos do sistema de ar condicionado10, ou seja, em particular os ventiladores 40, 42.Desta forma, é por exemplo possível que a bateria 18seja instalada como bateria de 42V, em que esta tensãoseja alimentada directamente no compressor eléctrico12, enquanto os ventiladores 40,42 podem funcionar demodo convencional, com uma tensão de funcionamento de12V.

A Fig. 5 mostra uma apresentação esquemática de umaquinta forma de realização de um sistema de alimentaçãode energia de acordo com a invenção, bem comocomponentes de veículo automóvel que se encontram emligação com aquele. Neste ponto, é apresentada umaoutra alteração em relação à forma de realização daFig. 3. Um componente 58, que pode ser instalado naforma de inversor/conversor ou transdutor DC/DC,encontra-se conectado entre a bateria 18 e oscomponentes eléctricos do sistema de ar condicionado10, ou seja, especialmente tanto o compressor eléctrico12 como os ventiladores 40, 42. Tal tipo de soluçãopode ser conveniente quando ao bateria 18 é aplicadacomo bateria de 12V ou de 42V, e quando o compressoreléctrico funciona, por exemplo, com uma tensão defuncionamento de IlOV ou 220V, em que as tensões defuncionamento dos ventiladores 40, 42 sãocorrespondentes.

A Figura 6 mostra uma apresentação esquemática de umasexta forma de realização de um sistema de alimentaçãode energia de acordo com a invenção, bem comocomponentes de veiculo automóvel que se encontram emligação com aquele. Contrariamente à Figura 5, na formade realização presentemente apresentada, osventiladores 40, 42 podem ser accionados com uma tensãode funcionamento de por exemplo 12V ou 48V, enquantoque a tensão alimentada no compressor eléctrico 12 podeser transformada para 110V.

A Figura 7 mostra uma apresentação esquemática de umasétima forma de realização de um sistema de alimentaçãode energia de acordo com a invenção, bem comocomponentes de veiculo automóvel que se encontram emligação com aquele. A forma de realização aquiapresentada pode ser comparada à forma de realização deacordo com a Figura 2. Contrariamente à Figura 2, asenergias libertadas pelo módulo solar 22 são no entantoalimentadas na bateria 18, através do mesmo componente60, em que estes componentes 60 podem tratar-se, porexemplo, de um inversor/conversor ou, em casos maissimples, de um transdutor DC/DC. O transdutor DC/DC 44,que se encontra conectado a jusante ao módulo solar 22pode também ser rejeitado. A bateria 18 é, por exemplono presénte caso, aplicada novamente como umadisposição de bateria com uma tensão de funcionamentode cerca de 200V, para que a tensão possa seralimentada num motor automóvel eléctrico 24, através deum inversor/conversor 56. A tensão pode também serutilizada directamente para o accionamento de umcompressor eléctrico 12. Os ventiladores 40, 42 são depreferência alimentados com uma tensão mais reduzida, aqual é garantida através da comutação intermédia de umcomponente 58, podendo este ser instalado na forma deinversor/conversor ou transdutor DC/DC.

Os compressores ou combinações de compressores (Figura1) mencionados em conjunto com as formas de realizaçãodescritas podem também ser realizados na forma decompressores híbridos, isto é, na forma de compressoresindividuais, os quais podem ser accionadosselectivamente como mecânicos ou eléctricos.

As características da invenção que foram divulgadas napresente descrição, nas figuras, bem como nasreivindicações, podem ser essenciais tantoindividualmente como numa combinação desejada para oefeito da presente invenção.

Números de referência:

10 Sistema de ar condicionado12 Compressor eléctrico14 Motor automóvel, combustível16 Gerador18 Bateria20 Bateria22 Módulo solar24 Motor automóvel, eléctrico26 Compressor mecânico28 Condensador30 Colector32 Válvula de expansão

34 Evaporador

36 Válvula

38 Válvula

40 Ventilador

42 Ventilador

44 Transdutor DC/DC

46 Nó de comutação

48 Transdutor DC/DC

50 Transdutor DC/DC

52 Transdutor DC/DC

54 Inversor/conversor ou transdutor DC/DC

56 Inversor/conversor

58 Inversor/conversor ou transdutor DC/DC

60 Inversor/conversor ou transdutor DC/DC

Claims

1. Veiculo automóvel compreendendo- um sistema de ar condicionado (10) , o qualapresenta um compressor de funcionamento eléctrico(12),- um gerador (16) que pode ser accionado por ummotor automóvel (14) para obtenção de energiaeléctrica,- uma bateria (18), a qual é carregada através daenergia eléctrica obtida através do motorautomóvel, e- um módulo solar (22) para obter energia eléctrica,caracterizado por,- uma outra bateria (20) ser prevista, a qual écarregável através da energia obtida pelo módulosolar (22) e- o compressor (12) de funcionamento eléctrico seraccionado através da energia armazenada pelabateria (18) carregada pelo gerador (16) e/ouenergia armazenada na bateria adicional (20).

2. Veiculo automóvel de acordo com a reivindicação 1,caracterizado por- a bateria adicional (20) apresentar uma tensão defuncionamento diferente da tensão da bateria (18)carregável pelo gerador e- a tensão de funcionamento da bateria adicional(20) corresponder directa ou indirectamente àtensão obtida através do módulo solar (22).

3. Veiculo automóvel compreendendo- um motor híbrido, o qual apresenta um motorautomóvel (14) à base de combustível fóssil e ummotor automóvel à base de energia eléctrica (24),- um sistema de ar condicionado (10), o qualapresenta um compressor (12) de funcionamentoeléctrico,- um gerador (16) operável por um motor automóvel(14) para a obtenção de energia eléctrica,- uma bateria (18), a qual é carregável através daenergia eléctrica obtida pelo gerador,- um módulo solar (22) para a obtenção de energiaeléctrica,- em que a bateria (18) é carregável pela energiaobtida pelo módulo solar (22) e- em que o compressor de funcionamento eléctrico éaccionado através da energia armazenada nabateria.

4. Veículo automóvel de acordo com a reivindicação 3,caracterizado por o motor automóvel à base de energiaeléctrica (24) e o compressor de funcionamentoeléctrico (12) serem alimentados pela mesma bateria(18).

5. Veículo automóvel de acordo com a reivindicação 3 ou-4, caracterizado por serem previstos meios (44, 52,60), os quais estão ajustados à tensão existente nabateria (18) na tensão de funcionamento, emitida pelogerador (16) e/ou pelo módulo solar (22).

6. Veículo automóvel de acordo com as reivindicações 3 a-5, caracterizado por serem previstos meios (54, 56,58) os quais se encontram ajustados à tensão medidanas baterias (18), na tensão de funcionamento de pelomenos um receptor.

7. Sistema de alimentação de energia para um veiculoautomóvel, de acordo com uma das reivindicaçõesanteriores.