ES1296364U - Sistema de generacion de electricidad para vehiculos terrestres propulsados por motor de combustion interna - Google Patents
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Abstract
Un sistema de generación de electricidad para vehículos terrestres propulsados por motor de combustión interna, caracterizado por que comprende: - una máquina eléctrica (10); - un sistema de acoplamiento (11) entre el motor de combustión interna (2) y la máquina eléctrica (10), donde el sistema de acoplamiento (11) comprende: una rueda libre (30) acoplada al cigüeñal (3) del motor de combustión interna (2); una primera polea (31) montada sobre la rueda libre (30) y conectada mediante una correa (32) a una polea (33) solidaria a un eje (12) de la máquina eléctrica (10); una segunda polea (34) montada sobre la rueda libre (30) y conectada mediante una correa (35) a al menos una polea (36a, 36b) solidaria a un respectivo eje (13a, 13b) de al menos una bomba hidráulica (4a,4b) encargada del accionamiento de sistemas hidráulicos auxiliares del vehículo; donde la rueda libre (30) está configurada para transmitir el movimiento de giro del cigüeñal (3) a la primera (31) y segunda (34) polea cuando el motor de combustión interna (2) está activado, y desacoplar la primera (31) y segunda (34) polea del cigüeñal (3) cuando la primera polea (31) es arrastrada por la máquina eléctrica (10) con el motor de combustión interna (2) parado; - un inversor (14) configurado para convertir la tensión alterna (15) de la máquina eléctrica (10) en una alta tensión continua (16), y viceversa; - un convertidor DC/DC (17) encargado de convertir la alta tensión continua (16) en una baja tensión continua (18) conectada a una batería (5) del vehículo, y viceversa; y - un sistema de control de potencia (19), encargado del control de los componentes electrónicos del sistema (1).
Description
DESCRIPCIÓN
SISTEMA DE GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD PARA VEHÍCULOS TERRESTRES
PROPULSADOS POR MOTOR DE COMBUSTIÓN INTERNA
Campo de la invención
La presente invención se engloba dentro del campo de los sistemas de generación de energía aplicados a vehículos terrestres para alimentar diferentes cargas, como la batería o los sistemas hidráulicos auxiliares del vehículo.
Antecedentes de la invención
Actualmente, los vehículos terrestres propulsados por motor de combustión interna están limitados en cuanto a la disponibilidad de energía para alimentar cargas (como por ejemplo el aire acondicionado u otros sistemas hidráulicos auxiliares), ya que requieren que el motor de combustión interna esté en funcionamiento para poder proporcionar energía a las cargas.
La presente invención propone un sistema de generación de energía que resuelve este problema.
Descripción de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de generación de electricidad para vehículos terrestres propulsados por un motor de combustión interna, que permite utilizar el alternador como motor eléctrico cuando el motor principal del vehículo está parado. Esto permite accionar sistemas hidráulicos auxiliares, tales como aire acondicionado, ventiladores del grupo motor-propulsor, apertura/cierre de puertas, etc.
El sistema de generación de electricidad comprende los siguientes componentes:
- Una máquina eléctrica.
- Un sistema de acoplamiento entre el motor de combustión interna y la máquina eléctrica, que comprende:
• Una rueda libre acoplada al cigüeñal del motor de combustión interna.
• Una primera polea montada sobre la rueda libre y conectada mediante una correa a una polea solidaria a un eje de la máquina eléctrica.
• Una segunda polea montada sobre la rueda libre y conectada mediante una correa a al menos una polea solidaria a un respectivo eje de al menos una bomba hidráulica encargada del accionamiento de sistemas hidráulicos auxiliares del vehículo.
La rueda libre está configurada para transmitir el movimiento de giro del cigüeñal a la primera y segunda polea cuando el motor de combustión interna está activado, y desacoplar la primera y segunda polea del cigüeñal cuando la primera polea es arrastrada por la máquina eléctrica con el motor de combustión interna parado.
- Un inversor configurado para convertir la tensión alterna de la máquina eléctrica en una alta tensión continua, y viceversa.
- Un convertidor DC/DC encargado de convertir la alta tensión continua en una baja tensión continua conectada a una batería del vehículo, y viceversa.
- Un sistema de control de potencia, encargado del control de los componentes electrónicos del sistema.
El sistema de generación de electricidad puede comprender un módulo de exportación de energía que comprende un inversor senoidal bidireccional configurado para convertir la alta tensión continua en tensión alterna (preferiblemente 400/230 Vrms), o viceversa.
La presente invención aporta, entre otras, las siguientes ventajas:
- Accionar grupo hidráulico sin accionar el motor de combustión interna. Por ejemplo, se puede activar el aire acondicionado o abrir el portón trasero con el motor principal parado. Para ello se utiliza la máquina eléctrica no solo como generador sino también como motor, para accionar los sistemas hidráulicos auxiliares a través de la rueda libre incorporada en la polea del cigüeñal, incluyendo aire acondicionado, puertas, ventiladores del sistema de refrigeración del motor, etc.
- El sistema no requiere un control maestro de hardware que coordine todos los componentes, se puede implementar con un software distribuido en cada componente.
- Además de cubrir las necesidades de alimentación eléctrica de un vehículo en sus consumos de baja tensión (e.g. 28 o 12 Vdc), permite conectar cargas de elevada potencia conectadas a la alta tensión continua o a la tensión alterna (400/230 Vrms). Esto permite, por ejemplo, la posibilidad de emplear baterías de alta tensión.
- Capacidad de generar 400/230 Vac senoidales y también de conectar el vehículo a
una red eléctrica convencional de 400/230Vrms para alimentar los consumos del vehículo.
- Capacidad de exportar energía al exterior del vehículo.
Breve descripción de los dibujos
A continuación, se pasa a describir de manera muy breve una serie de dibujos que ayudan a comprender mejor la invención y que se relacionan expresamente con una realización de dicha invención que se presenta como un ejemplo no limitativo de ésta.
La Figura 1 muestra un sistema de generación de electricidad para vehículos terrestres propulsados por motor de combustión interna de acuerdo a una realización.
Las Figuras 2A-2D ilustran detalles del sistema de acoplamiento entre el motor de combustión interna y la máquina eléctrica.
La Figura 3 muestra un sistema de generación de electricidad de acuerdo a otra realización.
Descripción detallada de la invención
La Figura 1 muestra un sistema de generación de electricidad 1 para vehículos terrestres propulsados por motor de combustión interna 2, de acuerdo a una realización. El sistema de generación de electricidad 1 comprende una máquina eléctrica 10, un sistema de acoplamiento 11 entre el motor de combustión interna 2 y la máquina eléctrica 10, un inversor 14 (o convertidor AC/DC), un convertidor DC/DC 17 y un sistema de control de potencia 19.
Con respecto a la máquina eléctrica 10, se distinguen dos modos de funcionamiento:
a) Modo generador: La máquina eléctrica 10 es arrastrada por el motor de combustión interna 2 del vehículo. Produce una tensión de amplitud y frecuencia proporcionales a la velocidad con la que es arrastrado el rotor máquina eléctrica 10.
b) Modo motor: El inversor 14 suministra a la máquina eléctrica 10 una tensión y frecuencias variables para gobernar la velocidad del rotor. En este modo de funcionamiento la máquina eléctrica 10 arrastra la bomba hidráulica 4 (o bombas hidráulicas) del grupo hidráulico del vehículo. Una rueda libre instalada en unas poleas impide que en este modo motor se arrastre al cigüeñal 3 del
motor de combustión interna 2.
El sistema de acoplamiento 11 está configurado para, cuando el motor de combustión interna 2 está girando, transmitir el movimiento de giro del cigüeñal 3 a un eje 12 de la máquina eléctrica 10 (funcionando en modo generador) y a al menos un eje 13 de una bomba hidráulica 4 encargada del accionamiento de sistemas hidráulicos auxiliares del vehículo. Cuando el motor de combustión interna 2 está parado y la máquina eléctrica 10 está funcionando en modo motor, el sistema de acoplamiento 11 se encarga de desacoplar la máquina eléctrica 10 del cigüeñal 3, transmitiendo el movimiento generado en el eje de la máquina eléctrica 10 únicamente a la bomba hidráulica 4, para de esta forma poder activar sistemas hidráulicos auxiliares del vehículo (e.g. aire acondicionado, ventiladores del grupo motor-propulsor, apertura/cierre de puertas) con el motor parado. En una realización del sistema de acoplamiento entre el motor de combustión interna 2 y la máquina eléctrica 10, la velocidad de giro del rotor de la máquina eléctrica 10 es unas tres veces la velocidad de giro del cigüeñal 3.
El inversor 14 está configurado para convertir la tensión alterna 15 de salida de la máquina eléctrica 10 en una alta tensión continua 16, y viceversa. Al igual que la máquina eléctrica 10, el inversor 14 tiene dos modos de funcionamiento:
a) Modo generador: Cuando la máquina eléctrica 10 está en modo generador, el inversor 14 transforma la tensión alterna 15 de amplitud y frecuencia variable en alta tensión continua 16 (por ejemplo, 700 Vdc).
b) Modo motor: El inversor 14 genera las tensiones de amplitud y frecuencias necesarias para que la máquina eléctrica 10 gire a una velocidad determinada, en función de las órdenes de comando del sistema de control de potencia 19.
El convertidor DC/DC 17 se encarga de convertir la alta tensión continua 16 en una baja tensión continua 18, y viceversa. La baja tensión continua 18 está conectada a una batería 5 (o baterías) del vehículo. Igualmente, el convertidor DC/DC 17 tiene también dos modos de funcionamiento:
a) Modo reductor: Transforma la alta tensión continua 16 (e.g. 700 Vdc) en baja tensión continua 18 (e.g. 28 Vdc). Esta transformación se puede hacer de dos formas distintas:
a1) Modo corriente: Regula la corriente de recarga de la batería 5,
siendo la batería 5 la que fija la baja tensión al convertidor DC/DC 17 en función de su estado de carga. Válido tanto para baterías de plomo como de litio.
a2) Modo tensión: Regula la tensión del sistema, siendo las cargas eléctricas que se conectan al circuito de baja tensión continua 18 (incluida la batería 5) las que fijan la corriente demandada en función de la tensión disponible.
b) Modo elevador: Transforma la baja tensión continua 18 (e.g. 28 Vdc) en alta tensión continua 16 (e.g. 700 Vdc).
En cuanto al rango de potencias y tensiones empleado por el sistema de generación de electricidad 1, este puede ser muy variado; por ejemplo, en una realización la máquina eléctrica 10 es un motor/generador de 3 fases, 6500 rpm y 75 kW, la alta tensión continua 16 es 700 Vdc y la baja tensión continua 18 es 28 Vdc.
Por último, el sistema de control de potencia 19 se encarga de gestionar y coordinar a los distintos componentes del sistema de generación de energía 1, así como de realizar de interfaz con el resto del vehículo. El sistema de generación de electricidad 1 propuesto en la presente invención requiere de la coordinación de los distintos componentes que lo constituyen (máquina eléctrica 10, inversor 14, convertidor DC/DC 17, y otros elementos opcionales que se detallarán a continuación, como un módulo de exportación de energía y una unidad de potencia auxiliar) con el resto de elementos del vehículo que no forman parte del sistema de generación de electricidad 1 (motor 2, transmisión, bomba hidráulica 4, batería 5, etc.).
Además, los distintos modos de funcionamiento de los componentes del sistema podrían generar situaciones conflictivas, como por ejemplo la máquina eléctrica 10 funcionando en modo motor cuando el motor de combustión interna 2 está arrancado. Normalmente estas situaciones se pueden resolver con una unidad de control electrónica que, recibiendo toda la información necesaria de los distintos componentes, se encarga de gestionar la necesaria coordinación entre los mismos. Esto sin embargo supone un hardware adicional con los inconvenientes de una necesidad de incluir correspondientes cableados, un volumen ocupado en el vehículo y un peso adicional.
En una realización preferida el sistema de control de potencia 19 se implementa mediante un sistema que no requiere de dicho hardware, únicamente un software instalado en los componentes del sistema, siendo estos componentes los que, mediante comunicación entre ellos usando bus CAN 20, determinan de forma automática cómo deben configurarse. En esta realización preferida el sistema de control de potencia 19 es por tanto un sistema distribuido (por ello se representa en línea discontinua), implementado en unidades de control instaladas en los componentes electrónicos del sistema y comunicadas entre sí mediante bus CAN 20. De esta forma, el sistema de generación de energía 1 opera en función de la programación de las unidades de control locales. A través del bus CAN 20 las unidades locales instaladas en el inversor 14 y en el convertidor DC/DC pueden obtener información acerca del funcionamiento del motor de combustión interna 2 del vehículo (e.g. si está parado o si está funcionando, y en este último caso a qué velocidad de giro, par, etc.), y controlar el modo de funcionamiento de cada componente (e.g. modo generador/motor de la máquina eléctrica 10 e inversor 14, y modo reductor/elevador del convertidor DC/DC 17), con sus condiciones específicas de funcionamiento. Por tanto, este sistema de control distribuido no requiere un control maestro de un hardware específico que coordine todos los componentes, sino que el control se hace con software distribuido en los distintos componentes, con lo cual se ahorra espacio en el vehículo y facilita la integración del sistema con el grupo motor propulsor del vehículo.
En otra realización, el sistema de control de potencia 19 se puede implementar mediante un sistema centralizado en una unidad de control electrónica (en este caso el sistema de control de potencia 19 de la Figura 1 se representaría mediante línea continua, al ser una unidad física).
En las Figuras 2A-2D se representan detalles del sistema de acoplamiento 11 entre el motor de combustión interna 2 y la máquina eléctrica 10, de acuerdo a una posible realización. El sistema de acoplamiento 11 comprende una rueda libre de acoplamiento entre el motor y la máquina eléctrica, y un sistema de poleas y tensores. En particular, según se representa en las vistas en perspectiva de las Figuras 2A y 2B, el sistema de acoplamiento 11 comprende una rueda libre 30 acoplada al cigüeñal 3 del motor de combustión interna 2; una primera polea 31 montada sobre la rueda libre 30 y conectada mediante una correa 32 a una polea 33 solidaria a un eje 12 de la máquina eléctrica 10; y una segunda polea 34 montada sobre la rueda libre 30 y conectada mediante una correa 35 a al menos una polea (36a,36b) solidaria a un respectivo eje (13a,13b) de al menos una bomba hidráulica (primera bomba hidráulica
4a, segunda bomba hidráulica 4b) encargada del accionamiento de sistemas hidráulicos auxiliares del vehículo. La rueda libre 30 está configurada para transmitir el movimiento de giro del cigüeñal 3 del motor de combustión interna 2 a la primera 31 y segunda 34 polea cuando el motor de combustión interna 2 está activado, y desacoplar la primera polea 31 y la segunda polea 34 polea del cigüeñal 3 cuando la primera polea 31 es arrastrada por la máquina eléctrica 10 con el motor de combustión interna (2) parado.
La rueda libre 30 está incorporada en la polea 37 del cigüeñal 3, montada sobre un eje postizo 38 atornillado al cigüeñal 3. La primera polea 31 y la segunda polea 34 están montadas solidarias sobre la rueda libre 30. Cuando el motor de combustión 2 gira, la primera polea 31 y la segunda polea 34 giran solidarias con el cigüeñal 3. Mediante la correa 32, la primera polea 31 está unida a la polea 33, en cuyo eje 12 está montada la máquina eléctrica 10. Cuando el cigüeñal 3 del motor de combustión interna 2 gira, la máquina eléctrica 10 se comporta como el alternador del vehículo.
Mediante la correa 35 la segunda polea 34 está unida con las poleas 36a y 36b, en cuyos ejes (13a, 13b) van montadas sendas bombas hidráulicas (4a,4b). La primera bomba hidráulica 4a es una bomba hidráulica de ventilación que mueve los motores hidráulicos de los ventiladores del sistema de refrigeración del grupo motor-propulsor. La segunda bomba hidráulica 4b es una bomba hidráulica auxiliar que acciona sistemas auxiliares del vehículo, como portones, compresor de aire acondicionado o cabestrantes. Aunque en el ejemplo de la Figura 2A se representan dos bombas hidráulicas (4a,4b), el vehículo puede incorporar una única bomba hidráulica o más de dos bombas hidráulicas.
Cuando el motor de combustión interna 2 está parado, la máquina eléctrica 10 es controlada mediante el inversor 14, que a su vez es alimentado eléctricamente desde la batería 5 del vehículo a través del convertidor DC/DC 17, comportándose como un motor eléctrico. En esta situación la polea 33 es arrastrada por la máquina eléctrica 10. Mediante la correa 32, se acciona la primera polea 31. La rueda libre 30 hace que la segunda polea 34 gire solidaria con la primera polea 31, pero desacopla a ambas poleas (31,34) del cigüeñal 3, que no gira con las mismas. La segunda polea 34, a través de la correa 35, hace girar a las poleas 36a y 36b, que a su vez mueven a las bombas hidráulicas (4a,4b). De esta forma se consigue un doble objetivo: poder accionar todos los componentes hidráulicos auxiliares del vehículo con el motor de combustión interna 2 parado, y disponer de refrigeración para la máquina eléctrica 10, el inversor 14 y el convertidor DC/DC 17 con el motor de combustión interna 2 parado.
En la Figura 2C se representa en detalle el montaje de la rueda libre 30 en la polea 37 del cigüeñal 3, mostrando la primera 31 y segunda 34 polea (sin mostrar sus respectivas correas), y la polea 38 del cigüeñal 3 junto con su correspondiente correa 39 de transmisión. La Figura 2D ilustra en detalle la conexión de la primera polea 31 con la máquina eléctrica 10.
En la Figura 3 se representa otra realización del sistema de generación de electricidad 1, similar a la mostrada en la Figura 1 pero incluyendo elementos adicionales.
En concreto, el sistema de la Figura 3 incluye un módulo de exportación de energía 21 que comprende un inversor senoidal bidireccional 22 configurado para convertir la alta tensión continua 16 en una tensión alterna 23 (monofásica o trifásica), o viceversa; por ejemplo, el inversor senoidal bidireccional 22 puede convertir 700 Vdc en 400/230 Vrms a 4 hilos o, a la inversa, convertir tensión monofásica de 230 Vrms o trifásica de 400 Vrms en 700 Vdc. La tensión alterna 23 de salida del módulo de exportación de energía 21 se puede emplear para alimentar una o varias cargas 24 (representadas en líneas continuas), conectadas a uno o varios conectores 27. En el caso de que se importe energía a través del conector 27, dicha energía se puede proporcionar por ejemplo a través de la red eléctrica 26 (representada en líneas discontinuas). Se pueden emplear por ejemplo uno o varios conectores de importación, a través de los cuales el sistema importa energía, y uno o varios conectores de exportación, para conectar cargas 24.
Los semiconductores utilizados en el inversor senoidal bidireccional 22 son preferentemente Mosfet de carburo de silicio, lo que permite utilizar elevadas frecuencias de conmutación (hasta 100 kHz), que permiten disminuir notablemente el tamaño del filtro necesario para convertir la tensión PWM del inversor en una senoidal de 50 Hz como las disponibles en los sistemas eléctricos convencionales. Esta característica proporciona de manera ventajosa un peso y volumen reducido, lo que permite integrarlo con el grupo motor propulsor del vehículo. Por ejemplo, en una realización el inversor senoidal bidireccional 22 propuesto pesa unos 60 kg y tiene un volumen inferior a los 30 litros, un peso y volumen muy reducidos si se compara con los 2000 kg que puede llegar a pesar unos un grupo electrógeno de 69 kVA.
Cuando el vehículo está en movimiento el módulo de exportación de energía 21 genera una tensión alterna 23 (e.g. 400/230 Vrms, 50 Hz), que está disponible para equipos o cargas 24 que vayan montados en el interior del vehículo, como por ejemplo enchufes para ordenadores
o cualquier otro equipo que pueda requerir tensiones normalizadas de 50/60 Hz. Cuando el vehículo está parado, se puede utilizar el módulo de exportación de energía 21 para alimentar cargas eléctricas 24 externas al vehículo. La potencia disponible en el módulo de exportación de energía 21 está limitada por la velocidad de la máquina eléctrica 10, que genera una potencia proporcional a su velocidad.
Cuando el vehículo está en movimiento esta velocidad está controlada por las necesidades de la propulsión (velocidad del vehículo, marcha engranada, etc.); por tanto, la potencia mínima disponible en el módulo de exportación de energía 21 es la que puede proporcionar con el motor al ralentí (en una realización, unos 23 kVA). Cuando el vehículo está detenido el propio módulo de exportación de energía 21 es capaz de controlar la velocidad de la máquina eléctrica 10 (funcionando en modo motor) en función de la demanda de potencia eléctrica, llegando a entrar su máxima potencia (en una realización, 69 kVA, correspondiente con el ratio entre la velocidad de máxima potencia del motor y su velocidad de ralentí).
Qon el módulo de exportación de energía 21 se puede alimentar a cargas eléctricas aisladas (en isla) o unirlo a otros sistemas de generación eléctrica (e.g. otros vehículos o grupos electrógenos) para crear micro-redes. También mediante el módulo de exportación de energía 21 es posible conectar el vehículo a una red eléctrica convencional de 230Vrms monofásica o 400 Vrms trifásicas para generar la alta tensión continua 16 (e.g. 700 Vdc) y con ello accionar la máquina eléctrica 10 y/o alimentar el convertidor DC/DC 17, que a su vez alimenta las cargas de baja tensión continua 18 (e.g. 28 Vdc) del vehículo, por ejemplo para recargar la batería 5. En el caso de que el vehículo estuviese dotado de baterías de alta tensión, también se podrían recargar con el módulo de exportación de energía 21, así como cualquier otra carga eléctrica conectada a la alta tensión continua 16.
Los modos de funcionamiento del módulo de exportación de energía 21 pueden ser, por tanto, los siguientes:
a) Exportación: Transforma la alta tensión continua 16 (e.g. 700 Vdc) en tensión alterna 23 (e.g. 230/400 Vrms). Esta exportación se divide a su vez en tres tipos:
a1) Exportación para consumos internos del vehículo (vehículo no conectado a tierra).
a2) Modo isla: Exportación como único generador para consumos
externos del vehículo (vehículo conectado a tierra).
a3) Modo microrred: Exportación con otros generadores en paralelo (vehículo conectado a tierra).
b) Importación: Transforma tensión alterna 23 (e.g. 230/400 Vrms) en alta tensión continua 16 (e.g. 700 Vdc).
El sistema de generación de electricidad 1 puede incluir, tal y como se representa en el ejemplo de la Figura 3, una unidad de potencia auxiliar 25 configurada para generar la baja tensión continua 18 que alimenta a la batería 5 del vehículo. La unidad de potencia auxiliar 25 genera dicha baja tensión continua 18 a partir de un motor de combustión interna auxiliar y una máquina eléctrica auxiliar. La unidad de potencia auxiliar 25 puede ser una unidad interna del vehículo o una unidad externa al vehículo; por ejemplo, en una realización la unidad de potencia auxiliar 25 está montada en la parte trasera del vehículo y puede utilizarse con el vehículo en movimiento, incluso al mismos tiempo que el convertidor DC/DC (en paralelo con el mismo). Se diferencian dos modos de funcionamiento:
- Modo corriente: Regula la corriente generada en la baja tensión continua 18, siendo la batería 5 la que fija la baja tensión a la unidad de potencia auxiliar 25 en función de su estado de carga.
- Modo tensión: Regula la tensión generada en el circuito de baja tensión continua 18, siendo las cargas eléctricas (e.g. batería 5, estárter) las que fijan la corriente en dicho circuito.
Mediante el sistema de control de potencia 19 distribuido los componentes del sistema de generación de electricidad 1 comprueban primeramente el estado del motor de combustión interna 2. Si está apagado o parado, los componentes ya saben que la energía eléctrica solo puede provenir de la batería 5 o del exterior del vehículo (a través por ejemplo del módulo de exportación de energía 21 o de la unidad de potencia auxiliar 25). Se determina si es un caso u otro a través de los conectores 27 dispuestos en el exterior del vehículo para conectar la tensión alterna 23 de 400/230 Vrms. Si se detecta que el conector 27 de importación está conectado a la red eléctrica 26, automáticamente se configura todo para importar; es decir, el módulo de exportación de energía 21 genera la alta tensión continua 16 (e.g. 700 Vdc) a partir de los 400/230 Vrms de la tensión alterna 23, y la alta tensión continua 16 se usa para que la máquina eléctrica 10 funcione en modo motor y el convertidor DC/DC 17 genere la baja tensión continua 18 (e.g. 28 Vdc). Si no hay importación, la fuente de energía es la batería 5
y/o la unidad de potencia auxiliar 25; en ese caso el convertidor DC/DC 17 genera la alta tensión continua 16 a partir de la baja tensión continua 18, la máquina eléctrica 10 está en modo motor y el módulo de exportación de energía 21 genera la tensión alterna 23 (e.g.
230/400 Vrms). Si el motor de combustión interna 2 está arrancado, es el inversor 14 el que genera la alta tensión continua 16 a partir de la tensión alterna 15 generada por la máquina eléctrica 10, el módulo de exportación de energía 21 genera la tensión alterna 23, y el convertidor DC/DC 17 genera la baja tensión continua 18. Este sistema tiene la ventaja, además, de no requerir intervención por parte del vehículo, salvo informar a través de un bus CAN 20 de la velocidad del motor de combustión interna 2, que es algo que se hace de forma habitual.
Los componentes del sistema de generación de electricidad 1 están refrigerados. En los motores de combustión interna 2 dotados de turbocompresor con intercooler de dos niveles de temperatura, el nivel bajo de temperatura resulta idóneo para refrigerar los componentes del sistema de generación de electricidad 1, por tener niveles de temperatura entorno a los 65°C, lo que permite a todas las electrónicas implicadas reducir su temperatura de trabajo, aumentando su fiabilidad. La carga que suponen las pérdidas de dichos equipos para el sistema de refrigeración son muy reducidas, frente a las pérdidas que puedan suponer el motor de combustión interna 2, transmisión o equipos auxiliares. Las primeras están en el entorno de unos pocos kilovatios, mientras que las de los segundos están en el entorno de los cientos de kilovatios.
Claims (6)
1. Un sistema de generación de electricidad para vehículos terrestres propulsados por motor de combustión interna, caracterizado por que comprende:
- una máquina eléctrica (10);
- un sistema de acoplamiento (11) entre el motor de combustión interna (2) y la máquina eléctrica (10), donde el sistema de acoplamiento (11) comprende:
una rueda libre (30) acoplada al cigüeñal (3) del motor de combustión interna (2);
una primera polea (31) montada sobre la rueda libre (30) y conectada mediante una correa (32) a una polea (33) solidaria a un eje (12) de la máquina eléctrica (10);
una segunda polea (34) montada sobre la rueda libre (30) y conectada mediante una correa (35) a al menos una polea (36a, 36b) solidaria a un respectivo eje (13a, 13b) de al menos una bomba hidráulica (4a,4b) encargada del accionamiento de sistemas hidráulicos auxiliares del vehículo;
donde la rueda libre (30) está configurada para transmitir el movimiento de giro del cigüeñal (3) a la primera (31) y segunda (34) polea cuando el motor de combustión interna (2) está activado, y desacoplar la primera (31) y segunda (34) polea del cigüeñal (3) cuando la primera polea (31) es arrastrada por la máquina eléctrica (10) con el motor de combustión interna (2) parado;
- un inversor (14) configurado para convertir la tensión alterna (15) de la máquina eléctrica (10) en una alta tensión continua (16), y viceversa;
- un convertidor DC/DC (17) encargado de convertir la alta tensión continua (16) en una baja tensión continua (18) conectada a una batería (5) del vehículo, y viceversa; y
- un sistema de control de potencia (19), encargado del control de los componentes electrónicos del sistema (1).
2. El sistema de generación de electricidad según la reivindicación 1, caracterizado por que el sistema de control de potencia (19) es un sistema distribuido implementado en unidades de control de los componentes electrónicos del sistema y comunicadas entre ellas mediante bus CAN (20).
3. El sistema de generación de electricidad según la reivindicación 1, caracterizado por que el sistema de control de potencia (19) es un sistema centralizado en una unidad de control electrónica.
4. El sistema de generación de electricidad según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende un módulo de exportación de energía (21) que comprende un inversor senoidal bidireccional (22) configurado para convertir la alta tensión continua (16) en tensión alterna (23), o viceversa.
5. El sistema de generación de electricidad según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que comprende una unidad de potencia auxiliar (25) configurada para generar la baja tensión continua (18) que alimenta a la batería (5) del vehículo.
6. El sistema de generación de electricidad según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el motor de combustión interna (2) incluye un turbocompresor con intercooler de dos niveles de temperatura, caracterizado por que el sistema de generación de electricidad (1) incluye un sistema de refrigeración que utiliza el nivel bajo de temperatura del intercooler para refrigerar a los componentes del sistema.
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| ES202231188U Active ES1296364Y (es) | 2022-07-15 | 2022-07-15 | Sistema de generacion de electricidad para vehiculos terrestres propulsados por motor de combustion interna |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| ES (1) | ES1296364Y (es) |
-
2022
- 2022-07-15 ES ES202231188U patent/ES1296364Y/es active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| ES1296364Y (es) | 2023-04-03 |
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