ES2301881T3 - Procedimiento y dispositivo de recuperacion de energia a bordo de un vehiculo equipado con una pila de combustibles con reformador. - Google Patents

Procedimiento y dispositivo de recuperacion de energia a bordo de un vehiculo equipado con una pila de combustibles con reformador. Download PDF

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Abstract

Procedimiento de recuperación de la energía eléctrica en un vehículo automóvil movido por al menos un motor eléctrico (10), del tipo que comprende una pila de combustible (14) que alimenta al motor eléctrico (10) y equipos eléctricos (68), y que es alimentado de carburante, y particularmente de hidrógeno (H2), por mediación de un reformador (42) cuyo caudal de carburante es controlado en función del consumo eléctrico (Pmot-) del motor eléctrico (10), y que produce temporalmente un exceso de carburante cuando el consumo (Pmot-) del motor eléctrico (10) disminuye, y del tipo que comprende medios de almacenamiento de energía (16, 76, 78, 80), caracterizado porque comprende las etapas siguientes: - a) una etapa de equilibrio en el curso de la cual la potencia eléctrica potencial (Ppile+) que la pila de combustible (14) es susceptible de proporcionar instantáneamente es calculada en función del caudal de combustible producido por el reformador (42), y en el curso de la cual se estiman las potencias eléctricas consumidas instantáneamente (Pmot-, Péq-) por el motor eléctrico (10) y por los equipos (68); y - b) una etapa de cálculo de la potencia eléctrica excedentaria (Préc) que es el resultado de la diferencia entre la citada potencia eléctrica potencial (Ppile+) y la suma de las potencias eléctricas consumidas estimadas (Pmot- + Péq-); y - c) una etapa de determinación de la capacidad instantánea de almacenamiento (C) de potencia eléctrica de los medios de almacenamiento (16, 76, 78, 80) que es iniciada cuando la potencia eléctrica excedentaria (Préc) es estrictamente positiva; - d) una etapa de almacenamiento que se inicia cuando la capacidad instantánea de almacenamiento (C) es superior o igual a la potencia eléctrica excedentaria (Préc), en el curso de la cual la pila de combustible (14) es alimentada por la totalidad del exceso de carburante y en el curso de la cual la potencia eléctrica excedentaria (Préc) es almacenada en los medios de almacenamiento (16, 76, 78, 80); - e) una etapa de reparto del exceso de carburante, que se inicia cuando la capacidad de almacenamiento (C) es inferior a la potencia eléctrica excedentaria (Préc), en el curso de la cual la pila de combustible (14) es alimentada con una porción del exceso de carburante suficiente para reconstituir los almacenes de energía de los medios de almacenamiento (16, 76, 78, 80).

Description

Procedimiento y dispositivo de recuperación de energía a bordo de un vehículo equipado con una pila de combustible con reformador.
La invención se refiere a un procedimiento de recuperación de la energía eléctrica en un vehículo automóvil movido por al menos un motor eléctrico.
La invención se refiere más particularmente a un procedimiento de recuperación de la energía eléctrica en un vehículo automóvil movido por al menos un motor eléctrico, del tipo que comprende una pila de combustible que alimenta al motor eléctrico y equipos eléctricos, y que es alimentado de carburante, y particularmente de hidrógeno, por mediación de un reformador cuyo caudal de carburante es controlado en función del consumo eléctrico del motor eléctrico, y que produce temporalmente un exceso de carburante cuando el consumo del motor eléctrico disminuye, y del tipo que comprende medios de almacenamiento de energía.
Los vehículos movidos por al menos un motor eléctrico pueden particularmente ser alimentados de energía eléctrica por una pila de combustible.
Una pila de combustible está constituida principalmente por dos electrodos, un ánodo y un cátodo, que están separados por un electrolito. Este tipo de pila permite la conversión directa en energía eléctrica de la energía producida por las reacciones de oxidación-reducción siguientes:
- una reacción de oxidación de un combustible, o carburante, que alimenta al ánodo de manera continua; y
- una reacción de reducción de un comburente que alimenta al cátodo de manera continua.
Las pilas de combustible utilizadas para proporcionar energía eléctrica a bordo de vehículos automóviles son generalmente del tipo de electrolito sólido, particularmente de electrolito de polímetro. Tal pila utiliza particularmente hidrógeno (H_{2}) y oxígeno (O_{2}) a guisa de carburante y de comburente respectivamente.
Este tipo de pila permite obtener a la vez un rendimiento, un tiempo de reacción y una temperatura de funcionamiento globalmente satisfactorios para proporcionar electricidad a un motor eléctrico para la propulsión de un vehículo automóvil.
Contrariamente a los motores térmicos que expulsan con los gases de escape una cantidad no despreciable de sustancias contaminantes, la pila de combustible ofrece particularmente la ventaja de no expulsar más que el agua que es producida por la reacción de reducción en el cátodo. Además, una pila del tipo descrito precedentemente puede utilizar aire ambiente cuyo oxígeno (O_{2}) es reducido.
El cátodo comprende generalmente una entrada que permite la alimentación continua de oxígeno (O_{2}) o de aire, y una salida que permite la evacuación del exceso de aire o de oxígeno (O_{2}) así como la evacuación del agua producida durante la reducción del oxígeno (O_{2}). De manera general, el ánodo comprende generalmente una entrada por la cual se introduce hidrógeno (H_{2}).
Sin embargo, en el estado actual de la técnica, el almacenamiento de hidrógeno puro (H_{2}) a bordo del vehículo necesita un volumen demasiado importante para obtener una autonomía confortable. Además, la logística de distribución del hidrógeno (H_{2}) no está todavía extendida geográficamente.
Para resolver estos problemas, es conocido producir hidrógeno (H_{2}) directamente a bordo del vehículo a partir de hidrocarburos, particularmente de combustibles convencionales tales como la gasolina o el gas natural. El hidrógeno (H_{2}) es extraído de la gasolina durante una operación llamada de reformado que necesita un dispositivo llamado reformador.
La gasolina es inyectada en el reformador con agua y aire. El producto del reformado es un gas llamado reformado que está principalmente compuesto por hidrógeno (H_{2}), de monóxido de carbono (CO), de dióxido de carbono (CO_{2}), de oxígeno (O_{2}) y de nitrógeno (N_{2}). El reformador comprende generalmente un quemador que proporciona la energía calorífica necesaria para mantener el reformador a una temperatura de funcionamiento. El ánodo de la pila es a continuación alimentado directamente de reformado por el reformador.
La potencia eléctrica producida por la pila de combustible es proporcional a los caudales de comburente y de carburante inyectados en el cátodo y en el ánodo, respectivamente. Para controlar la potencia eléctrica que la pila debe proporcionar al motor eléctrico, es por consiguiente conocido hacer variar los caudales de comburente y de carburante que alimentan a la pila. Así, el caudal de carburante inyectado en el ánodo es regulado accionando el reformador.
No obstante, el tiempo de respuesta del reformador entre el instante en el cual se requiere una variación del caudal de carburante para hacer variar la producción de corriente de la pila de combustible, y el instante en el cual el caudal de carburante varía efectivamente es del orden de varios segundos, como presentan los documentos DE19733117, EP1286405 y WO02/36385.
Así, cuando el motor eléctrico requiere una mayor potencia eléctrica, la pila no puede proporcionar la potencia eléctrica requerida más que tras un tiempo de respuesta de varios segundos, el tiempo para que el reformador produzca el caudal de reformado adecuado.
Igualmente, cuando el motor requiere menos electricidad, el reformador continúa durante algunos segundos produciendo un caudal de reformado superfluo que no es consumido por la pila de combustible.
Para paliar la insuficiencia temporal de potencia eléctrica debida al tiempo de latencia del reformador cuando el motor requiere un aumento rápido de electricidad, se conoce alimentar temporalmente el motor eléctrico gracias al menos a una batería auxiliar.
Con el fin de limitar el número de baterías implantadas en el vehículo, es conocido recuperar energía durante las deceleraciones del vehículo y almacenar esta energía recuperada en las baterías. Tal solución está particularmente descrita y representada en el documento EP-A-0.640.503.
Este documento propone un procedimiento de recuperación de la energía producida por el motor de tracción cuando éste funciona como generador de corriente, es decir cuando el vehículo decelera, no estando ya el motor alimentado de electricidad.
Además, cuando la batería ya no puede almacenar corriente, este documento propone almacenar la energía recuperada excedentaria gracias a medios de almacenamiento tales como un acumulador térmico.
Sin embargo, el funcionamiento del motor eléctrico como generador eléctrico actúa como un freno motor sobre el vehículo. Por razones de comodidad de conducción y de seguridad de los pasajeros, el freno motor debe poder ser accionado y su acción limitada.
La energía recuperada en estas condiciones debe ser, por consiguiente, regulada por razones de la seguridad de los pasajeros del vehículo descritas anteriormente. No es por consiguiente posible recuperar la totalidad de la energía que puede producir el motor en estas condiciones.
Además, la energía que puede proporcionar potencialmente la pila de combustible gracias al exceso de reformado producido por el reformador durante la disminución de demanda de electricidad del motor no está explotada.
Para resolver estos problemas, la presente invención propone un procedimiento del tipo descrito precedentemente, caracterizado porque comprende las etapas siguientes:
- a) una etapa de equilibrio en el curso de la cual la potencia eléctrica potencial que la pila de combustible es susceptible de proporcionar instantáneamente se calcula en función del caudal de carburante producido por el reformador, y en el curso de la cual se estiman las potencias eléctricas consumidas instantáneamente por el motor eléctrico y por los equipos; y
- b) una etapa de cálculo de la potencia eléctrica excedentaria que es el resultado de la diferencia entre la citada potencia eléctrica potencial y la suma de las potencias eléctricas consumidas estimadas; y
- c) una etapa de determinación de la capacidad instantánea de almacenamiento de potencia eléctrica de los medios de almacenamiento que se inicia cuando la potencia eléctrica excedentaria es estrictamente positiva;
- d) una etapa de almacenamiento que se inicia cuando la capacidad instantánea de almacenamiento es superior o igual a la potencia eléctrica excedentaria, en el curso de la cual la pila de combustible es alimentada por la totalidad del exceso de carburante y en el curso de la cual la potencia eléctrica excedentaria es almacenada en los medios de almacenamiento;
- e) una etapa de reparto del exceso de carburante, que se inicia cuando la capacidad de almacenamiento es inferior a la potencia eléctrica excedentaria, en el curso de la cual la pila de combustible es alimentada con una porción del exceso de carburante suficiente para reconstituir la energía almacenada de los medios de almacenamiento.
De acuerdo con otras características de la invención:
- el procedimiento comprende entre la etapa de cálculo b) y la etapa de determinación c) una etapa intermedia de frenado recuperativo b') que se inicia cuando la potencia eléctrica consumida por el motor eléctrico es nula, siendo entonces el motor eléctrico susceptible de funcionar como generador de corriente eléctrica, y en el curso de la cual se estima la potencia eléctrica susceptible de ser producida por el motor eléctrico, y se adiciona a la citada potencia eléctrica excedentaria;
- durante las etapas de almacenamiento d) y de reparto e), la potencia eléctrica producida por el motor eléctrico es almacenada en los medios de almacenamiento prioritariamente con relación a la potencia excedentaria producida por la pila de combustible;
- la porción restante del citado exceso de carburante es quemada;
- la porción restante del citado exceso de carburante es almacenada en un depósito;
- los medios de almacenamiento comprenden baterías eléctricas;
- los medios de almacenamiento comprenden un acumulador térmico en el cual la potencia eléctrica excedentaria es almacenada en forma de energía calorífica por mediación de un dispositivo frigorífico por compresión;
- los medios de almacenamiento comprenden un recipiente que contiene un fluido y en el cual la energía es almacenada en forma de energía mecánica por mediación de una bomba que modifica la presión del fluido.
La invención se refiere además a un dispositivo de recuperación de la energía eléctrica en un vehículo automóvil movido por al menos un motor eléctrico, del tipo que comprende una pila de combustible que alimenta al motor eléctrico y equipos eléctricos, y que es alimentado de carburante, y particularmente de hidrógeno (H_{2}), por mediación de un reformador cuyo caudal de carburante es controlado en función del consumo eléctrico (P_{mot}^{-}) del motor eléctrico, y que produce temporalmente un exceso de carburante cuando el consumo (P_{mot}^{-}) del motor eléctrico disminuye, y del tipo que comprende medios de almacenamiento de energía, caracterizado porque regula la energía recuperada excedentaria producida por el motor de tracción y la energía proporcionada por la pila de combustible gracias al exceso de reformado producido por el reformador.
Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes en el curso de la lectura de la descripción detallada que sigue, para la compresión de la cual se hará referencia a las figuras adjuntas entre las cuales:
- la figura 1 representa esquemáticamente un vehículo automóvil movido por un motor eléctrico y equipado con una instalación de producción de electricidad y de medios de almacenamiento de energía de acuerdo con las enseñanzas de la invención;
- la figura 2 es un esquema que detalla la instalación de producción de electricidad representada en la figura 1;
- la figura 3 es un diagrama que representa las etapas principales del procedimiento realizado de acuerdo con las enseñanzas de la invención.
Se ha representado esquemáticamente en la figura 1 un vehículo que es aquí movido por un motor eléctrico 10 que está principalmente alimentado por una instalación de producción de electricidad 12 embarcada a bordo del vehículo. La instalación de producción de electricidad comprende particularmente una pila de combustible 14 representada en la figura 2.
El vehículo comprende también una batería auxiliar de tracción 16 que está destinada a suplementar a la instalación de producción de electricidad 12 en condiciones de funcionamiento del vehículo que se explicarán con detalle a lo largo de esta descripción.
Se va a describir ahora con detalle la instalación de producción de electricidad 12 que se representa en la figura 2.
La pila de combustible 14 proporciona electricidad cuando es alimentada de comburente y de carburante. La pila de combustible 14 comprende un ánodo 18 y un cátodo 20 que están aquí separados por una membrana de polímero 22 que forma electrolito.
El cátodo 20 comprende un orificio de alimentación catódica 24 por el cual es alimentado de comburente, que es aquí aire.
Igualmente, el ánodo 18 comprende un orificio de alimentación anódica 26 por el cual es alimentada de carburante, que es aquí un reformado particularmente constituido por hidrógeno (H_{2}), y comprende un orificio de evacuación anódica 28 por el cual el carburante, o el reformado, residual es evacuado.
La instalación 12 comprende un primer circuito de alimentación 30 del cátodo 20 de comburente, y particularmente de aire, y comprende un segundo circuito de alimentación 32 del ánodo 18 de carburante, y particularmente de hidrógeno (H_{2}).
El primer circuito de alimentación 30 del cátodo 20 se compone particularmente de un módulo de admisión de aire atmosférico 34 en el cual el aire atmosférico es admitido a través de un tramo de entrada 36, y que alimenta al cátodo 20 de aire por mediación de un conducto de alimentación catódica 38 que está acoplado al orificio de alimentación catódica 24. El módulo de admisión de aire 34 está particularmente destinado a regular el caudal de aire admitido en el cátodo 20.
El segundo circuito de alimentación 32 del ánodo 18 se compone principalmente de un depósito 40 que contiene un hidrocarburo tal como la gasolina, y de un reformador 42.
Un colector de alimentación de hidrógeno 44 está acoplado por una primera extremidad al depósito 40 y por un asegunda extremidad a un orificio de entrada 45 del reformador 42. Una bomba de hidrógeno 46 que está intercalada en el colector de alimentación 44 de hi, está destinada a aspirar el hidrógeno contenido en el depósito 40 hacia el reformador 42. Un tramo de alimentación de aire 48 está acoplado por una primera extremidad al módulo de admisión de aire 34 y por una segunda extremidad a un orificio de admisión 50 de aire del reformador 42.
El reformador 42 está aquí destinado a extraer el hidrógeno (H_{2}) contenido en el hidrocarburo. A este fin, el reformador 42 debe particularmente ser alimentado de aire que es conducido hacia el reformador 42 a través del tramo de alimentación de aire 48.
Tras la extracción del hidrógeno (H_{2}), expulsa por un orificio de salida 52 un carburante, o reformado, que contiene hidrógeno (H_{2}) en un colector de alimentación 54 del ánodo 18 que está acoplado al orificio de alimentación anódica 26.
Durante el funcionamiento de la pila de combustible 14, el ánodo 18 consume una parte del hidrógeno (H_{2}) contenida en el reformado, siendo el reformado residual expulsado por el orificio de evacuación anódica 28.
El orificio de evacuación anódica 28 desemboca en un colector, de evacuación anódica 56 que conduce al reformado residual hasta un orificio de alimentación 58 de un quemador (no representado) que está integrado en el reformador 42. El quemador está particularmente destinado a consumir el reformado residual de manera que proporcione el calor necesario para el funcionamiento del reformador 42.
La instalación de producción de electricidad 12 alimenta así de energía eléctrica a un circuito eléctrico 60 del vehículo que alimenta de electricidad particularmente al motor eléctrico 10 por mediación de un ondulador 62. El circuito eléctrico 60 está representado a trazos con flechas continuos en la figura 1.
El motor eléctrico 10 así alimentado convierte la potencia eléctrica recibida en par motor que es a continuación transmitido a las ruedas 64 del vehículo por mediación de un mecanismo de transmisión 66.
La instalación de producción de electricidad 12 alimenta también a equipos eléctricos 68 del vehículo, tales como por ejemplo faros o limpia-parabrisas.
La potencia eléctrica que es proporcionada por la pila de combustible 14 y que es requerida por el motor eléctrico 10 y/o por los equipos eléctricos 68, es susceptible de variar de acuerdo con las condiciones de rodadura y/o de acuerdo con las órdenes del conductor del vehículo. El conductor dispone en efecto de un dispositivo de control de la aceleración 70 del vehículo tal como un pedal de aceleración.
La potencia eléctrica proporcionada por la pila de combustible 14 es proporcional a los caudales de carburante y de comburentes inyectados en el ánodo 18 y en el cátodo 20. Ahora bien, el caudal de carburante inyectado en el ánodo 18 es producido por el reformador 42.
El vehículo comprende una unidad de control electrónico 72 que controla por consiguiente por una parte del caudal de aire en el cátodo 20 por mediación del modulo de admisión de aire 34, y que controla por otra parte el caudal de carburante en el ánodo 18 regulando el caudal de hidrocarburo, por mediación de la bomba de hidrocarburo 46, de aire y de agua admitidos en el reformador 42.
Las conexiones entre la unidad de control electrónico 72 y los diferentes órganos del vehículo son representados a trazos discontinuos en las figuras 1 y 2.
Así, cuando el conductor requiere para el motor eléctrico 10 una mayor potencia eléctrica, la unidad de control electrónico 72 controla el modulo de admisión de aire 34 y la bomba de hidrocarburo 46 de manera que adapten los caudales de comburente y de carburante a la producción de potencia eléctrica requerida.
Sin embargo, el reformador 42 no puede responder a este accionamiento más que tras un tiempo de latencia no despreciable que es por ejemplo del orden de algunos segundos. En efecto, la unidad de control electrónico 72 controla los caudales de hidrocarburo, de aire y de agua que son admitidos en el reformador 42 para transformar el hidrocarburo, el aire y el agua en reformado. Así, la variación del caudal de hidrocarburo por la unidad de control electrónico 72 no se repercute sobre el caudal de carburante que sale del reformador 42 más que una vez que el tiempo de latencia ha terminado. Durante este tiempo de latencia y cuando la unidad de control electrónico 72 requiere una disminución del caudal de carburante, el reformador 42 continúa produciendo un exceso de carburante.
La instalación de producción de electricidad 12 comprende por consiguiente un conducto de desviación 74 del exceso de carburante que es acoplado por su primera extremidad al conducto de alimentación catódica 38 y que está acoplado por su segunda extremidad al quemador de reformador 42. Este conducto de desviación 74 está particularmente destinado a desviar el exceso de carburante directamente hacia el quemador con el fin de que el exceso de carburante sea quemado.
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Además, la batería auxiliar de tracción 16 está destinada a suplementar temporalmente a la instalación de producción de electricidad 12 cuando el motor eléctrico 10 requiere un aumento de potencia eléctrica. La batería auxiliar 16 está conectada eléctricamente al motor eléctrico 10 así como a los equipos eléctricos 68 por mediación del circuito eléctrico 60.
Además la electricidad proporcionada normalmente por la instalación de producción de electricidad 12 en función de las necesidades instantáneas de energía eléctrica del vehículo, el vehículo puede temporalmente proporcionar un exceso de energía eléctrica.
Así, el motor eléctrico 10 del vehículo es susceptible de funcionar como generador de corriente eléctrica cuando el vehículo está en fase de deceleración y cuando el motor eléctrico 10 no está alimentado de corriente eléctrica. El motor que es entonces arrastrado en rotación por las ruedas 64 por medio del mecanismo de transmisión 66 puede entonces proporcionar corriente eléctrica.
Sin embargo, la producción de energía eléctrica por el motor eléctrico 10 actúa sobre el vehículo como un freno. Con el fin de no sorprender al conductor y de hacer predecible la deceleración del vehículo, el funcionamiento del motor eléctrico 10 como generador es por consiguiente regulado por la unidad de control electrónico 72.
El exceso de combustible que es producido por el reformador 42 cuando la potencia eléctrica requerida por el motor es baja, se destina tradicionalmente a ser inyectado de nuevo directamente en el reformador 42 para ser quemado. Sin embargo, la invención propone un procedimiento para recuperar al menos una parte de la energía que la pila de combustible 14 es susceptible de proporcionar, a partir de este exceso.
A lo largo de la descripción, la potencia eléctrica que es susceptible de ser proporcionada a bordo del vehículo pero que no es consumible instantáneamente por el motor eléctrico 10 y/o por los equipos eléctricos 68 será calificada de potencia eléctrica "recuperada".
El vehículo comprende diferentes dispositivos que son susceptibles de almacenarse bajo diferentes formas la energía eléctrica recuperada.
En este modo de realización, el vehículo comprende particularmente un acumulador térmico 76, un acumulador de presión 78, un acumulador de vacío 80, y la batería auxiliar de tracción 16.
El almacenamiento de la energía eléctrica en un acumulador térmico 76 está particularmente descrito y representado en la solicitud de patente francesa Nº 01-01720. El acumulador térmico forma aquí parte de un dispositivo de climatización (no representado) del vehículo. La energía eléctrica recuperada es principalmente utilizada para hacer funcionar un compresor 82 del dispositivo de climatización que, en lugar de refrigerar el habitáculo del vehículo, refrigera el acumulador térmico 76. El frío así almacenado está destinado a ser utilizado ulteriormente por el dispositivo de climatización que no necesita entonces menos energía eléctrica para funcionar.
El acumulador de presión 78 está aquí integrado en un dispositivo de dirección asistida (no representado) que comprende particularmente un grupo de electro-bomba hidráulica 84. La electricidad recuperada es aquí utilizada para hacer funcionar la electro-bomba 84 que comprende un fluido contenido en el acumulador de presión 78. La energía eléctrica es así convertida en energía mecánica, que se almacena en el acumulador de presión 78.
El acumulador de vacío 80 está aquí integrado en un dispositivo de asistencia al frenado (no representado) del vehículo que comprende una bomba de vacío 86. La electricidad recuperada es utilizada para alimentar la bomba de vacío 86 que aspira un fluido contenido en el acumulador de vacío 80. La energía eléctrica es así convertida en energía mecánica, que es almacenada en el acumulador de vacío 80.
La electricidad recuperada es así susceptible de ser almacenada directamente en la batería auxiliar de tracción 16.
Se va a describir ahora con detalle el procedimiento de recuperación y de almacenamiento de energía de acuerdo con las enseñanzas de la invención en referencia a la figura 3 y pone en funcionamiento a los órganos del vehículo precedentemente descritos.
El procedimiento comprende principalmente las etapas siguientes:
- a) una etapa de equilibrio en el curso de la cual la potencia eléctrica potencial P_{pile}^{+} que la pila de combustible 14 es susceptible de proporcionar instantáneamente es calculada en función del caudal de carburante producido por el reformador 42, y en el curso de la cual se estiman las potencias eléctricas consumidas instantáneamente por el motor eléctrico 10 P_{mot}^{-} y por los equipos 68 P_{éq}^{-}; y
- b) una etapa de cálculo de la potencia eléctrica recuperable, o excedentaria, P_{réc} que es el resultado de la diferencia entre la citada potencia eléctrica potencial P_{pile}^{+} y la suma de las potencias eléctricas consumidas estimadas (P_{mot}^{-} + P_{éq}^{-}); y
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- b') una etapa intermediaria de frenado recuperativo que se inicia cuando la potencia eléctrica consumida por el motor eléctrico 10 P_{mot}^{-} es nula, siendo entonces el motor eléctrico 10 susceptible de funcionar como generador de corriente eléctrica, y en el curso de la cual se estima la potencia eléctrica susceptible de ser proporcionada por el motor eléctrico 10 P_{frein}^{+}, y es después adicionada a la citada potencia eléctrica recuperable P_{réc}.
- c) una etapa de determinación de la capacidad instantánea de almacenamiento C de potencia eléctrica de los medios de almacenamiento que se inicia cuando la potencia eléctrica excedentaria P_{réc} es estrictamente positiva;
- d) una etapa de almacenamiento que se inicia cuando la capacidad instantánea de almacenamiento C es superior o igual a la potencia eléctrica excedentaria P_{réc}, en el curso de la cual la pila de combustible 14 es alimentada por la totalidad del exceso de carburante y en el curso de la cual la potencia eléctrica excedentaria P_{réc} es almacenada en los medios de almacenamiento.
- e) una etapa de reparto del exceso de carburante, que se inicia cuando la capacidad de almacenamiento C es inferior a la potencia eléctrica excedentaria P_{réc}, en el curso de la cual la pila de combustible 14 es alimentada con una porción del exceso de carburante suficiente para reconstituir los almacenes de energía de los medios de almacenamiento.
Durante la etapa a) del procedimiento, se estima la potencia eléctrica instantánea Ppile^{+} que la pila de combustible 14 es susceptible de entregar a partir del caudal instantáneo de carburante proporcionado por el reformador 42 y es memorizada por la unidad de control electrónico 72. El caudal de carburante es, por ejemplo, medido por un captador adecuado que está situado a la salida del reformador 42, siendo a continuación la medición transmitida a la unidad de control electrónico 72.
La potencia eléctrica instantánea consumida P_{mot}^{-} por el motor eléctrico 10 es así estimada y memorizada por la unidad de control electrónico 72, por ejemplo a partir de la posición del pedal de aceleración 70 accionado por el conductor.
Finalmente, la potencia eléctrica instantánea consumida Péq^{-} por los equipos eléctricos 68 del vehículo es estimada y memorizada por la unidad de control electrónico 72 a partir de las mediciones que son efectuadas por diferentes captadores (no representados), y después son enviadas a la unidad de control electrónico 72 por mediación de conexiones eléctricas.
A continuación, durante la etapa de cálculo b) del procedimiento, la potencia eléctrica recuperable, o excedentaria, P_{réc} que es el resultado de la diferencia entre la potencia eléctrica potencial P_{pile}^{+} y la suma de las potencias eléctricas consumidas estimadas (P_{mot}^{-} + Péq^{-}) es calculada por la unidad de control electrónico 72 a partir de estos tres tipos de valores memorizados.
La potencia eléctrica excedentaria P_{réc} es, de hecho, la potencia eléctrica que el vehículo es susceptible de recuperar a partir del exceso de carburante producido por el reformador 42.
Si el valor calculado es inferior o igual a cero, el reformador 42 no proporciona carburante en exceso y la pila de combustible 14 no es por consiguiente susceptible de proporcionar energía eléctrica recuperable.
Por el contrario, si el valor calculado es superior a cero, es que el reformador 42 proporciona carburante en exceso, y por consiguiente que energía eléctrica excedentaria es susceptible de ser proporcionada al vehículo por la pila de combustible 14.
De acuerdo con este modo de realización de la invención, cualquiera que sea el resultado de la etapa b), es necesario determinar si el vehículo es susceptible de producir energía por frenado recuperativo.
Si la potencia eléctrica requerida por el motor eléctrico 10 P_{mot}^{-} es nula y la velocidad V del vehículo es estrictamente superior a cero, el vehículo se encuentra en situación de frenado recuperativo. La etapa intermediaria b') es por consiguiente iniciada por la unidad de control electrónico 72 con el fin de estimar la potencia eléctrica recuperable en situación de frenado recuperativo P_{frein}^{+}.
Si no, se considera que el vehículo no está en situación de frenado recuperativo y la etapa c) es directamente iniciada por la unidad de control electrónico 72.
Durante la etapa intermediaria b'), la potencia eléctrica P_{frein}^{+} que el motor eléctrico 10 es susceptible de proporcionar durante el frenado recuperativo es estimada por la unidad de control electrónico 72. Esta estimación tiene en cuenta la velocidad V del vehículo, así como la ergonomía y la comodidad de los pasajeros. Esta potencia estimada P_{frein}^{+} es entonces añadida a la potencia recuperable P_{réc} calculada precedentemente. Esta suma constituye entonces el nuevo valor de la potencia recuperable P_{réc} por el vehículo.
A continuación, durante la etapa c), una prueba es efectuada por la unidad de control electrónico 72 para determinar si energía eléctrica es susceptible de ser recuperada en el vehículo. Así, si la potencia recuperable P_{réc} es estrictamente superior a un umbral que tiene aquí por valor cero, la unidad de control electrónico 72 inicia la secuencia de la etapa c). Si no, es que no hay energía eléctrica que recuperar, la unidad de control electrónico 72 interrumpe y reinicializa, por consiguiente, el procedimiento.
La capacidad instantánea de almacenamiento C de energía a bordo del vehículo es determinada por la unidad de control electrónico 72.
Durante esta etapa, la potencia eléctrica C1 que puede ser cargada en la batería auxiliar de tracción 16 es calculada por la unidad de control electrónico 72 basándose por ejemplo en el estado de carga de la batería 16 y en su temperatura.
Si el dispositivo de climatización es activado por el conductor, pero el compresor de climatización está en parada, y si el acumulador térmico 76 no alcanza un umbral de temperatura mínima de umbral, entonces la potencia eléctrica C2 requerida por el compresor 82 del dispositivo de climatización con el fin de refrigerar el acumulador térmico 76 hasta un umbral de temperatura mínima es calculado por la unidad de control electrónico 72.
Si la presión en el interior del acumulador de vacío 80 es superior a un umbral máximo de presión, la potencia eléctrica C3 requerida por la bomba de vacío 80 hasta el umbral de presión mínima es calculada por la unidad de control electrónico 72.
Si la presión en el interior del acumulador de presión 78 es inferior a un umbral mínimo de presión, la potencia eléctrica C4 requerida por la electro-bomba 84 con el fin de elevar la presión en el interior del acumulador de presión 78 hasta el umbral de presión máxima es calculada por la unidad de control electrónico 72.
La capacidad instantánea de almacenamiento C de energía a bordo del vehículo es igual a la suma de estas potencias eléctricas (C1+C2+C3+C4).
Finalmente, la potencia eléctrica recuperable instantáneamente P_{réc} es comparada por la unidad de control electrónico 72 con la capacidad instantánea de almacenamiento C.
Si la capacidad de almacenamiento C es superior a la potencia recuperable P_{réc}, entonces la etapa de almacenamiento d) es iniciada. La unidad de control electrónico 72 controla la carga de los almacenes de energía 16, 76, 78, 80 utilizando la energía eléctrica proporcionada por el motor eléctrico 10 y alimentando la pila de combustible 14 con la totalidad del exceso de carburante.
Si no, se inicia la etapa de reparto e). De acuerdo con este modo de realización de la invención, la unidad de control electrónico 72 controla el reparto de la potencia eléctrica P_{frein}^{+} proporcionada por el motor eléctrico 10 en las diferentes zonas de almacenamiento de energía del vehículo 16, 76, 78, 80.
Después, si la capacidad instantánea de almacenamiento C es siempre superior a cero, la unidad de control electrónico 72 controla la alimentación de la pila de combustible 14 con la cantidad de carburante necesaria para recargar completamente los almacenes de energía, siendo el resto del exceso de carburante desviado directamente hacia el reformador 42 por mediación del conducto de desviación 74 con el fin de ser quemado allí.
Si no, el exceso de carburante es desviado totalmente hacia el reformador 42 por mediación del conducto de desviación 74 con el fin de ser quemado allí.
Al final de un ciclo del procedimiento, todos los valores son reinicializados a cero y el procedimiento es reiterado hasta la parada total del vehículo.
De acuerdo con otro modo de realización no representado de la invención, el exceso de carburante que es desviado por el conducto de desviación 74, es conducido hasta un depósito de almacenamiento temporal del carburante.

Claims (9)

1. Procedimiento de recuperación de la energía eléctrica en un vehículo automóvil movido por al menos un motor eléctrico (10), del tipo que comprende una pila de combustible (14) que alimenta al motor eléctrico (10) y equipos eléctricos (68), y que es alimentado de carburante, y particularmente de hidrógeno (H_{2}), por mediación de un reformador (42) cuyo caudal de carburante es controlado en función del consumo eléctrico (P_{mot}^{-}) del motor eléctrico (10), y que produce temporalmente un exceso de carburante cuando el consumo (P_{mot}^{-}) del motor eléctrico (10) disminuye, y del tipo que comprende medios de almacenamiento de energía (16, 76, 78, 80),
caracterizado porque comprende las etapas siguientes:
- a) una etapa de equilibrio en el curso de la cual la potencia eléctrica potencial (P_{pile}^{+}) que la pila de combustible (14) es susceptible de proporcionar instantáneamente es calculada en función del caudal de combustible producido por el reformador (42), y en el curso de la cual se estiman las potencias eléctricas consumidas instantáneamente (P_{mot}^{-}, P_{éq}^{-}) por el motor eléctrico (10) y por los equipos (68); y
- b) una etapa de cálculo de la potencia eléctrica excedentaria (P_{réc}) que es el resultado de la diferencia entre la citada potencia eléctrica potencial (P_{pile}^{+}) y la suma de las potencias eléctricas consumidas estimadas (P_{mot}^{-} + P_{éq}^{-});
y
- c) una etapa de determinación de la capacidad instantánea de almacenamiento (C) de potencia eléctrica de los medios de almacenamiento (16, 76, 78, 80) que es iniciada cuando la potencia eléctrica excedentaria (P_{réc}) es estrictamente positiva;
- d) una etapa de almacenamiento que se inicia cuando la capacidad instantánea de almacenamiento (C) es superior o igual a la potencia eléctrica excedentaria (P_{réc}), en el curso de la cual la pila de combustible (14) es alimentada por la totalidad del exceso de carburante y en el curso de la cual la potencia eléctrica excedentaria (P_{réc}) es almacenada en los medios de almacenamiento (16, 76, 78, 80);
- e) una etapa de reparto del exceso de carburante, que se inicia cuando la capacidad de almacenamiento (C) es inferior a la potencia eléctrica excedentaria (P_{réc}), en el curso de la cual la pila de combustible (14) es alimentada con una porción del exceso de carburante suficiente para reconstituir los almacenes de energía de los medios de almacenamiento (16, 76, 78, 80).
2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque comprende entre la etapa de cálculo b) y la etapa de determinación c) una etapa intermediaria de frenado recuperativo b') que se inicia cuando la potencia eléctrica (P_{mot}^{-}) consumida por el motor eléctrico (10) es nula, siendo entonces el motor eléctrico susceptible de funcionar como generador de corriente eléctrica, y en el curso de la cual se estima la potencia eléctrica (P_{frein}) susceptible de ser producida por el motor eléctrico (10), y es después adicionada a la citada potencia eléctrica excedentaria (P_{réc}).
3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación precedente, caracterizado porque durante las etapas de almacenamiento d) y de reparto e), la potencia eléctrica (P_{frein}) producida por el motor eléctrico (10) es almacenada en los medios de almacenamiento (16, 76, 78, 80) prioritariamente con relación a la potencia excedentaria (P_{pile}^{+} - P_{mot}^{-} - P_{éq}^{-}) producida por la pila de combustible (14).
4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la porción restante del citado exceso de carburante es quemada.
5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la porción restante del citado exceso de carburante es almacenada en un depósito.
6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios de almacenamiento comprenden baterías eléctricas (16).
7. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios de almacenamiento comprenden un acumulador térmico (76) en el cual la potencia eléctrica excedentaria (P_{réc}) es almacenada en forma de energía calorífica por mediación de un dispositivo frigorífico por compresión (82).
8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los medios de almacenamiento comprenden un recipiente (78, 80) que contiene un fluido y en el cual la energía es almacenada en forma de energía mecánica por mediación de una bomba (84, 86) que modifica la presión del fluido.
9. Dispositivo de recuperación de la energía eléctrica en un vehículo automóvil movido por al menos un motor eléctrico (10), del tipo que comprende una pila de combustible (14) que alimenta al motor eléctrico (10) y equipos eléctricos (68), y que es alimentado de carburante, y particularmente de hidrógeno (H_{2}), por mediación de un reformador (42) cuyo caudal de carburante es controlado en función del consumo eléctrico (P_{mot}^{-}) del motor eléctrico (10), y que produce temporalmente un exceso de carburante cuando el consumo (P_{mot}^{-}) del motor eléctrico (10) disminuye, y del tipo que comprende medios de almacenamiento de energía (16, 76, 78, 80), caracterizado porque determina la capacidad instantánea de almacenamiento (C) de potencia eléctrica de los medios de almacenamiento (16, 76,
78, 80).
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