ES2372454B1 - Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios. - Google Patents

Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios. Download PDF

Info

Publication number
ES2372454B1
ES2372454B1 ES201000874A ES201000874A ES2372454B1 ES 2372454 B1 ES2372454 B1 ES 2372454B1 ES 201000874 A ES201000874 A ES 201000874A ES 201000874 A ES201000874 A ES 201000874A ES 2372454 B1 ES2372454 B1 ES 2372454B1
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
art
terminals
capacitors
energy storage
storage module
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
ES201000874A
Other languages
English (en)
Other versions
ES2372454A1 (es
Inventor
Txomin Nieva Fatela
Ion Onandia Jove
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CAF Power and Automation SL
Original Assignee
Trainelec SL
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Trainelec SL filed Critical Trainelec SL
Priority to ES201000874A priority Critical patent/ES2372454B1/es
Priority to AU2011275649A priority patent/AU2011275649B2/en
Priority to US13/808,212 priority patent/US8810994B2/en
Priority to EP11803172.3A priority patent/EP2634781B1/en
Priority to PCT/ES2011/000119 priority patent/WO2012004429A1/es
Priority to BR112013000217A priority patent/BR112013000217B1/pt
Publication of ES2372454A1 publication Critical patent/ES2372454A1/es
Application granted granted Critical
Publication of ES2372454B1 publication Critical patent/ES2372454B1/es
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G2/00—Details of capacitors not covered by a single one of groups H01G4/00-H01G11/00
    • H01G2/08—Cooling arrangements; Heating arrangements; Ventilating arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/10—Multiple hybrid or EDL capacitors, e.g. arrays or modules
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/74—Terminals, e.g. extensions of current collectors
    • H01G11/76—Terminals, e.g. extensions of current collectors specially adapted for integration in multiple or stacked hybrid or EDL capacitors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/004—Details
    • H01G9/008—Terminals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/26—Structural combinations of electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices with each other
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)

Abstract

Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, constituido por múltiples condensadores (1) interconectados que presentan unas bornas (2) para establecer conexión eléctrica con una única placa (7) de conexiones común a todos los condensadores (1) y amarre mecánico con una placa (6) soporte que va dispuesta entre las bornas (2) y la placa (7) de conexiones; y porque las bornas (2) están sobredimensionadas de modo que definen un canal de refrigeración entre la placa (6) soporte y los condensadores (1), quedando la placa (7) de conexiones aislada de dicho canal de refrigeración mediante la placa (6) de soporte.

Description

tamente contigua en su parte superior. Está disposi-
Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios. Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica mediante el uso de condensadores de alta capacidad, proponiendo un módulo compacto de almacenamiento de energía para la alimentación eléctrica de los equipos de tracción y sistemas auxiliares de vehículos ferroviarios como tranvías, metros, o trenes. Estado de la técnica
La reducción de las emisiones de carbono relacionadas con el transporte, en la búsqueda de un futuro sostenible, ha dado como resultado que la propulsión eléctrica se haya convertido en una de las soluciones más eficientes para impulsar medios de transporte público, como puede ser el caso de los tranvías, trenes, metro, autobuses, etc.
Habitualmente, en el caso de los transportes urbanos o interurbanos electrificados, como pueden ser los tranvías, la alimentación eléctrica a los equipos de tracción se hace mediante un sistema articulado de barras situado en el techo del tranvía, que toma la corriente por contacto con una línea aérea (catenaria). Estas líneas aéreas tienen cada vez menos aceptación en las ciudades debido al impacto visual que generan sobre el entorno, aparte del alto coste económico en infraestructura que implica su utilización.
Para la eliminación de la catenaria se han desarrollado diversas soluciones, una de ellas consiste en la alimentación eléctrica del tranvía a través de un tercer raíl situado en el suelo entre los raíles de guiado, el cual está segmentado en pequeños tramos que son alimentados independientemente, de modo que sólo disponen de corriente eléctrica los tramos por donde circula el tranvía. Estos sistemas pueden ser realizados con contacto directo entre el tranvía y el tercer raíl, o sin contacto, en donde la electricidad no pasa a través de las vías de forma directa, sino que pasa convertida mediante un campo magnético.
Otras soluciones para la eliminación de la catenaria se basan en la utilización de volantes de inercia, sin embargo, el gran desarrollo que han tenido los condensadores y las baterías en los últimos tiempos, han hecho de los acumuladores de energía basados en condensadores y baterías una de las soluciones más significativas para la propulsión de vehículos eléctricos.
Los acumuladores se constituyen por varios módulos de almacenamiento de energía interconectados entre sí para la alimentación de los equipos de tracción y sistemas auxiliares del tranvía, estos módulos suelen ir dispuestos en el techo del tranvía y se recargan en parte mediante la energía cinética recuperada de las frenadas, de manera que no es necesario establecer una conexión continua con la catenaria.
Los módulos de almacenamiento de energía convencionales están formados por múltiples condensadores de alta capacidad, conocidos como supercondensadores, condensadores de doble capa, o ultracondensadores, los cuales pueden ir apoyados por un conjunto de baterías. En los módulos convencionales los condensadores están relacionados con una electrónica de potencia y una electrónica de control que se disponen en contacto directo, es decir, las bornas de cada condensador del módulo se conectan directamente ción es contraproducente, ya que en las bornas de los condensadores se alcanzan elevadas temperaturas, lo que puede afectar al comportamiento de la electrónica de control.
En este caso, para refrigerar las bornas una corriente de aire forzado pasa por el espacio definido entre la parte superior del condensador y la placa de conexiones, pero la superficie de refrigeración que se establece es muy pequeña debido al reducido tamaño de la borna del condensador, y además, el comportamiento de la electrónica de control puede verse afectado por la humedad que pueda portar el aire, ya que las bornas a refrigerar están en contacto directo con la placa de conexiones.
Existen soluciones de módulos de almacenamiento de energía en donde la electrónica de potencia y la electrónica de control se encuentran separadas, en estos casos en un lateral del módulo y apartada de este se dispone una placa de conexiones a la cual se llevan una multiplicidad de cables provenientes de las bornas de los condensadores, en este caso se resuelve el problema asociado a la temperatura en la placa de conexiones pero no en el cableado entre ésta y las bornas. Esta solución implica una problemática de montaje e instalación, posibles fallos en la conexión del cableado, así como un aumento del tamaño del módulo asociado con problemas de espacio, lo cual es contradictorio con las necesidades actuales, ya que al ir montado el módulo en el propio tranvía, debe ocupar poco espacio y ser lo más ligero y compacto posible.
Se hace por tanto necesario disponer un módulo de almacenamiento de energía para el uso en aplicaciones ferroviarias que sea compacto y ligero, en donde la electrónica de potencia (las bornas de los condensadores) y la electrónica de control (la placa de conexiones) se encuentren separadas para evitar posibles fallos asociados a la temperatura o a la humedad del aire, y que no presente cables ni conectores intermedios para poder optimizar el espacio. Objeto de la invención
De acuerdo con la presente invención se propone un módulo de almacenamiento de energía para la alimentación eléctrica de equipos de tracción y sistemas auxiliares de vehículos ferroviarios, que presenta una estructura ligera y compacta, y en donde la electrónica de control se encuentra aislada de la electrónica de potencia.
El módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios objeto de la invención está constituido por una pluralidad de condensadores interconectados en serie, en donde cada condensador del módulo presenta una pareja de bornas que establecen una conexión eléctrica con una única placa de conexiones común a todos los condensadores, y establecen igualmente un amarre mecánico con una placa soporte que va dispuesta entre las bornas y la placa de conexiones. Las bornas de los condensadores están sobredimensionadas de modo que definen un canal de refrigeración entre la placa soporte y los condensadores, quedando la placa de conexiones aislada de dicho canal de refrigeración mediante la placa de soporte.
Con esta configuración estructural se consiguen solucionar los problemas relacionados con las soluciones convencionales, puesto que al estar la placa de conexiones aislada de las bornas del condensador no se producen problemas asociados con la temperatura ni con la posible humedad que porte el aire de la refrigeración, así mismo, al estar las bornas sobredimensionadas en longitud se aumenta la sección del canal de refrigeración y se mejoran las condiciones de refrigeración de las bornas. Por otro lado, al disponer una única placa de conexiones directamente conectada con las bornas de los condensadores, se elimina todo el cableado y con ello sus problemas asociados.
Según un ejemplo de realización preferente de la invención, el sobredimensionamiento de las bornas se determina mediante un alargamiento longitudinal de las propias bornas de los condensadores. Según otro ejemplo de realización de la invención, el sobredimensionamiento de las bornas se determina mediante una pieza supletoria que va a asociada a cada borna de los condensadores.
El canal de refrigeración del módulo de almacenamiento de energía de la invención presenta una sección superior a 1,5 centímetros por donde se realiza una circulación de aire forzado, y en donde está sección es de un tamaño sensiblemente igual al tamaño de las bornas sobredimensionadas, con lo que se consigue mejorar las condiciones de refrigeración de las bornas de los condensadores.
Se ha previsto la posibilidad de que la refrigeración de las bornas se realice mediante un fluido, en donde el fluido refrigerante circula por el canal de refrigeración sin llegar a entrar en contacto directo con las bornas de los condensadores.
Sobre el conjunto de los condensadores y a la altura de la base de las bornas se dispone una lámina orificada de material aislante, la cual realiza unas funciones de aislamiento eléctrico entre condensadores colindantes. Por otro lado, esta lámina orificada y la placa soporte presentan un apoyo en sus costados laterales con unas tablas que aportan una mayor rigidez a todo el conjunto estructural, a la vez que hacen de cierre lateral para el canal de refrigeración, lo cual mejora la disipación del calor que se genera en las bornas de los condensadores cuando la refrigeración se realiza por circulación de aire forzado.
El conjunto formado por la placa soporte, la lámina orificada y las tablas rigidizantes, resulta una estructura ligera y autoportante, ya que está fabricada en resinas compuestas, denominadas como material de composite, y además garantiza un aislamiento eléctrico apropiado del módulo con otros módulos o equipos eléctricos cercanos.
Todos los condensadores de un mismo módulo se disponen conectados en serie, determinándose una única entrada y una única salida eléctrica para todo el módulo y en donde los condensadores de una misma fila están conectados en línea recta, mientras que cada fila de condensadores se conecta con la siguiente mediante una conexión en forma de zig-zag.
Con esta interconexión eléctrica de los condensadores se minimiza la diferencia de tensión entre condensadores colindantes. Igualmente esta configuración facilita la escalabilidad de todo el sistema y permite ampliar la capacidad de acumulación de energía eléctrica de una manera rápida y sencilla, en donde para lograrlo sólo hace falta conectar la salida de un módulo con la entrada del siguiente.
Se obtiene así un módulo de almacenamiento de energía que por sus características constructivas y funcionales resulta muy ventajoso, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la función de aplicación a la que se halla destinado en relación con el suministro de energía eléctrica para vehículos ferroviarios, aunque esta aplicación no es limitativa, pudiendo ser aplicado en otro tipo de vehículos de transporte, como puede ser el caso de los autobuses híbridos, así como otro tipo de aplicaciones.
Descripción de las figuras
La figura 1A muestra una vista en perspectiva de un modulo de almacenamiento de energía convencional en donde las bornas de los condensadores se encuentran en contacto directo con las placas de conexiones.
La figura 1B muestra una vista en alzado respecto de la figura anterior en la que se observa la sección mínima que presenta el canal de refrigeración.
La figura 2A es una vista en perspectiva explosionada de un modulo de almacenamiento de energía según el objeto de la invención, en donde las bornas de los condensadores y la placa de conexiones se encuentran separadas por una placa soporte dispuesta entre ambas.
La figura 2B muestra una vista en alzado respecto de la figura anterior, en donde se define un canal de refrigeración de mayor sección que el convencional.
La figura 3 muestra una vista en sección de un ejemplo de realización del sobredimensionamiento de las bornas del módulo de almacenamiento de energía según la invención.
La figura 4 muestra una vista en sección de otro ejemplo de realización del sobredimensionamiento de las bornas del módulo de almacenamiento de energía.
La figura 5 muestra la interconexión eléctrica establecida entre los condensadores del módulo de almacenamiento de energía.
La figura 6 muestra la interconexión eléctrica de varios módulos de almacenamiento de energía. Descripción detallada de la invención
En la figura 1A se muestra un módulo de almacenamiento de energía convencional, el cual está formado por múltiples condensadores (1) interconectados. Cada condensador (1) del módulo presenta dos bornas (2), una para el terminal positivo y otra para el terminal negativo. Por encima de las bornas (2) y directamente conectadas a éstas se sitúan unas placas
(3)
de conexiones a donde llegan las señales eléctricas del módulo, disponiendo cada condensador (1) de una placa (3) de conexiones.
Los condensadores (1) de una misma fila están interconectados en serie por medio de unas pletinas (4) que conectan la borna (2) positiva de un condensador
(1)
con la borna (2) negativa del siguiente, o viceversa. La ampliación de la capacidad de acumulación de energía eléctrica de este módulo se realiza conectando, a la salida de cada fila de condensadores (1), otro módulo de almacenamiento de energía.
Con esta disposición de montaje convencional, la electrónica de potencia del módulo, es decir las bornas (2) de los condensadores (1), se encuentra directamente conectadas con la electrónica de control del módulo, es decir la placa de conexiones (3), esto provoca que la alta temperatura que alcanzan las bornas
(2)
afecte a las conexiones y señales eléctricas extraídas desde las placas (3) de conexiones, ya que por las bornas (2) circulan corrientes elevadas en donde se disipa gran cantidad de calor (del orden de centenares de Amperios).
La refrigeración de las bornas (2) de los condensadores (1) se realiza mediante la circulación de aire forzado por un canal (5) de refrigeración definido entre las placas (3) de conexiones y la superficie superior de los condensadores (1), este canal (5) de refrigeración presenta una sección transversal que coincide con la altura de las bornas (2) (sensiblemente inferior a la de las bornas propuestas por la invención, del orden de menos de 1,5 centímetros), lo cual puede ser insuficiente para una correcta refrigeración de las bornas (2), además de presentar el problema de que la electrónica de control entra en contacto directo con el aire forzado. (Ver figura 1B).
El módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios objeto de la invención resuelve los problemas anteriormente comentados, separando la electrónica de control de la electrónica de potencia y definiendo un canal de refrigeración de sección suficiente para realizar una correcta refrigeración de las bornas de los condensadores.
En la figura 2A se muestra una vista en perspectiva explosionada del módulo de almacenamiento de energía objeto de la invención, el cual se constituye por múltiples condensadores (1) de alta capacidad que presentan cada uno unas bornas (2) sobredimensionadas, las cuales son los terminales positivo y negativo de los condensadores (1). Las bornas (2) sobredimensionadas se disponen conectas entre sí por medio de unas pletinas (4), situándose por encima de estas una placa (6) soporte, de una material ligero y con propiedades de aislamiento eléctrico, que hace de apoyo para una única placa (7) de conexiones común a todos los condensadores (1).
Así, las bornas (2) sobredimensionadas cumplen una doble función, por un lado hacen de amarre mecánico con la placa (6) de soporte que rigidiza todo el módulo, y por otro lado hacen de conexión eléctrica con la placa (7) de conexiones, de manera que las bornas (2) que forman la electrónica de potencia del módulo, por medio de la placa (6) de soporte, se encuentran aisladas de la placa de conexiones (7) que forma la electrónica de control del módulo.
Como se observa en la figura 2B, el sobredimensionamiento de las bornas (2) permite la definición de un canal (8) de refrigeración con una sección suficiente como para disipar de una manera eficiente el calor generado en las bornas (2). Se ha previsto que una sección apropiada para el canal (8) de refrigeración sea superior a 1,5 centímetros de altura, coincidiendo aproximadamente con el tamaño de las bornas (2) sobredimensionadas.
El canal (8) de refrigeración que da acceso directo a las bornas (2) se encuentra aislado de la placa (7) de conexiones, este canal puede ser valido tanto para una refrigeración por aire forzado, como para una refrigeración mediante un fluido, en donde el fluido refrigerante circule por el canal (8) de refrigeración sin llegar a entrar en contacto directo con las bornas
(2) de los condensadores (1).
En las figuras 2A y 2B se observa que en el extremo superior de los condensadores (1), a la altura de la base de las bornas (2) se dispone una lámina (9) orificada, de un material plástico resistente o análogo, que hace las funciones de aislamiento eléctrico entre condensadores (1) colindantes y aporta cohesión estructural al conjunto de condensadores (1).
Para dar mayor rigidez a todo el conjunto se ha previsto que la placa (6) soporte y la lámina (9) orificada apoyen por sus costados laterales en unas tablas
(10) rigidizantes, de modo que, por un lado, confieren mayor rigidez al módulo, y por otro lado, sirven de cierre para los costados laterales del canal (8), mejorando la refrigeración cuando ésta funciona por circulación de aire forzado.
En la figura 3 se muestra un ejemplo de realización preferente de la invención, en donde el sobredimensionamiento de las bornas (2) se realiza mediante un alargamiento (2.1) longitudinal de las propias bornas (2) de los condensadores (1). En esta realización se observa que coincidiendo con cada borna (2) se define un agujero (12) que atraviesa la placa (7) de conexiones, la placa (6) soporte, la pletina (4) y que se adentra en la borna (2), de manera que mediante la inserción de un elemento de sujeción conductor, como por ejemplo un tornillo, en dicho agujero (12), se estable el amarre mecánico y la conexión eléctrica.
En un ejemplo de realización, representado en la figura 4, se observa como el sobredimensionamiento de las bornas (2) se realiza mediante una pieza (11) supletoria que va asociada a una borna (2) convencional. En este caso el agujero (12) atraviesa la placa
(6) soporte, la pletina (4) y se adentra en la borna (2), estableciéndose mediante la inserción de un elemento de sujeción el amarre mecánico, mientras que la conexión eléctrica con las bornas (2) se realiza por ejemplo mediante un tornillo que se inserta en un agujero (13) que atraviesa la placa (7) de conexiones, la placa (6) soporte, y la pletina (4).
En la figura 5 se observa la interconexión eléctrica del módulo de almacenamiento de energía, en donde todos los condensadores (1) del módulo se encuentran conectados en serie por medio de pletinas (4) que conectan la borna positiva de cada condensador (1) con la borna negativa del siguiente, de manera que los condensadores (1) de una misma fila se conectan en línea recta, y una fila de condensadores (1) se conecta con la siguiente en forma de zig-zag.
Esta configuración permite disponer de una única entrada (14) y una única salida (15) eléctricas para todo el módulo, así mismo esta interconexión eléctrica de los condensadores (1) minimiza la diferencia de tensión entre condensadores (1) colindantes. Según este concepto, y puesto que el número de condensadores (1) de la figura 5 son 16 dispuestos en filas de 4, la máxima diferencia de tensión entre dos condensadores (1) colindantes de un mismo módulo de 16 condensadores (1) será de 8 veces la tensión entre bornas de un condensador (1), es decir la diferencia de tensión entre los condensadores (1) colindantes situados en el extremo de cada fila. Esto permite garantizar unas distancias de aislamiento mínimas, que contribuyen a la realización de un módulo de almacenamiento muy compacto. Esta configuración de 16 condensadores no es limitativa, pudiendo presentar el módulo de almacenamiento de energía una configuración alternativa en número de condensadores (1) y filas.
La estructura formada por la placa (6) soporte, la lámina (9) orificada y las tablas (10) rigidizantes, es una estructura ligera y autoportante fabricada en resinas compuestas (composite), la cual además garantiza un aislamiento eléctrico apropiado del módulo con otros módulos o equipos eléctricos cercanos.
En la figura 6 se muestra la interconexión eléctrica de varios módulos de almacenamiento de energía según la invención, en donde para ampliar la capacidad de acumulación de energía eléctrica del módulo basta con conectar la salida (15) de un módulo con la entrada (14) del siguiente, lo cual facilita la escalabilidad de todo el sistema.
En las figuras los condensadores (1) se han repre-capa, o ultracondensadores, de cualquier tipo y confisentado con una configuración circular, aunque pudie-guración geométrica conocida. ran ser supercondensadores, condensadores de doble

Claims (12)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, que está constituido por múltiples condensadores (1) interconectados por medio de pletinas (4), en donde cada condensador (1) presenta unas bornas (2) que están conectadas a una placa
    (3) de conexiones a donde llegan las señales eléctricas del módulo, caracterizado porque mediante las bornas (2) de los condensadores (1) se establece conexión eléctrica con una única placa (7) de conexiones común a todos los condensadores (1) y amarre mecánico con una placa (6) soporte que va dispuesta entre las bornas (2) y la placa (7) de conexiones; y porque las bornas (2) están sobredimensionadas de modo que definen un canal (8) de refrigeración entre la placa (6) soporte y los condensadores (1), quedando la placa (7) de conexiones aislada de dicho canal (8) de refrigeración mediante la placa (6) de soporte.
  2. 2.
    Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el sobredimensionamiento de las bornas (2) se determina mediante un alargamiento (2.1) longitudinal de las propias bornas del condensador (1).
  3. 3.
    Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el sobredimensionamiento de las bornas (2) se determina mediante una pieza supletoria (11) que va asociada a la borna.
  4. 4.
    Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el canal (8) de refrigeración presenta una sección superior a 1,5 centímetros por donde se realiza una circulación de aire forzado, y en donde dicha sección es sensiblemente igual al tamaño de las bornas (2) sobredimensionadas.
  5. 5.
    Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el canal (8) de refrigeración está provisto de una refrigeración mediante un fluido refrigerante.
  6. 6.
    Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque a la altura de la base de las bornas (2) y sobre los condensadores (1) se dispone una lámina (9) orificada de material aislante que hace las funciones de aislamiento eléctrico entre condensadores (1) colindantes y aporta cohesión estructural al conjunto de condensadores (1).
  7. 7.
    Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera y sexta reivindicaciones, caracterizado porque la placa (6) soporte y la lámina (9) orificada apoyan por sus costados laterales en unas tablas (10) que dan rigidez al conjunto y hacen de cierre lateral del canal (8) de refrigeración.
  8. 8.
    Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el amarre mecánico y la conexión eléctrica se determinan mediante un elemento de sujeción que se inserta en un agujero (12) que atraviesa la placa (7) de conexiones, la placa (6) soporte, la pletina (4) y que se adentra en la borna (2).
  9. 9.
    Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque el amarre mecánico se determina mediante un elemento de sujeción que se inserta en un agujero (12) que atraviesa la placa (6) soporte, la pletina (4) y que se adentra en la borna (2), mientras que la conexión eléctrica se determina mediante un elemento que se inserta en un agujero (13) que atraviesa la placa (7) de conexiones, la placa (6) soporte, y la pletina (4).
  10. 10.
    Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado porque todos los condensadores (1) de un mismo módulo se conectan en serie, determinándose una única entrada (14) y una única salida (15) eléctrica para todo el módulo.
  11. 11.
    Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la décima reivindicación, caracterizado porque los condensadores
    (1) de una misma fila se conectan en línea recta, mientras que una fila de condensadores (1) se conecta con la siguiente en forma de zig-zag.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201000874
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 07.07.2010
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : H01G2/08 (2006.01) H01G9/008 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    Y
    US 2005041370 A1 (WILK et al.) 24.02.2005, párrafos [0026-0045]; figuras 1-7. 1-11
    Y
    JP 2009289943 A (TOYOTA MOTOR CORP) 10.12.2009, resumen; figuras. Extraída de la base de datos PAJ en EPOQUE. 1-11
    A
    WO 2006048431 A1 (SIEMENS AG) 11.05.2006, resumen; figuras. Extraída de la base de datos WPI en EPOQUE. 1-11
    A
    FR 2922378 A1 (VALEO EQUIP ELECTR MOTEUR) 17.04.2009, página 7, línea 1 – página 11, línea 18; figuras. 1-3,6-11
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 17.08.2011
    Examinador P. Pérez Fernández Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201000874
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) H01G Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC,WPI,PAJ
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201000874
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 17.08.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-11 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-11 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 201000874
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    US 2005041370 A1 (WILK et al.) 24.02.2005
    D02
    JP 2009289943 A (TOYOTA MOTOR CORP) 10.12.2009
  12. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    Falta de Actividad Inventiva
    Reivindicación nº 1
    Se establece el documento D01 como el más próximo del Estado de la Técnica. Dicho documento D01 hace referencia a "un bloque de almacenamiento de energía mediante ultracondensadores de alta potencia y a su método de uso" y contiene: -una única placa (70) de conexiones común a todos los condensadores (20) (ver párrafo 0034; figura 1). -una placa soporte (90) situada entre los bornes de los condensadores (20) y la placa (70) de conexiones (ver párrafo 0032; figura 1). La diferencia entre la reivindicación nº1 y el documento D01 reside en que no existe un canal de refrigeración entre la placa soporte y los condensadores. El efecto técnico de la diferencia es evitar los problemas asociados con la temperatura. El problema técnico objetivo es como evitar los problemas asociados con la temperatura. Este problema y su correspondiente solución ya aparecen resueltos en el documento D02donde se muestra un canal de refrigeración (18) en el que los condensadores (10a, 10b) son puestos en contacto con el líquido refrigerante mediante una varilla que sobresale del propio condensador (ver resumen; figuras . Por tanto, la reivindicación nº 1 carece de Actividad Inventiva a la vista de los documentos D01 y D02 (Art 8 LP).
    Reivindicaciones nº 2 y 3
    A la vista de lo que se conoce del documento D01 no se considera que requiera ningún esfuerzo inventivo para un experto en la materia la realización de un sobredimensionamiento de las bornas por alargamiento de las mismas o por la adición de piezas supletorias como se describe en las reivindicaciones nº 2 y 3. No obstante, esto ya aparece sugerido en el documento D01 (ver párrafo 0038). En consecuencia, las reivindicaciones nº 2 y 3 carecen de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Reivindicación nº 4
    Se considera que las características de diseño divulgada en la reivindicación nº 4 es una ejecución particular obvia para un experto en la materia. Por consiguiente, la reivindicación nº 4 carece también de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Reivindicación nº 5
    El hecho de que por el canal de refrigeración circule un fluido refrigerante como divulga la reivindicación nº 5 es una técnica muy conocida y por lo tanto obvia para un experto en la materia. Para ilustrar este criterio de obviedad puede verse el documento D02 (resumen; figuras). Por lo tanto, la reivindicación nº 5 carece de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Reivindicación nº 6
    La reivindicación nº 6 ya aparece el documento D01 (ver párrafo 0029). En consecuencia la reivindicación nº 6 carece de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Reivindicación nº 7
    La reivindicación nº 7 también aparece en D01 (ver párrafo 0031). Por consiguiente, la reivindicación nº 7 carece también de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Reivindicaciones nº 8 y 9
    Las reivindicaciones nº 8 y 9 ya aparecen en D01 (ver párrafo 0042). Por lo tanto, las reivindicaciones nº 8 y 9 carecen de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Reivindicación nº 10
    La reivindicación nº 10 ya está contenida en D01 (ver párrafo 0040). En consecuencia la reivindicación nº 10 carece de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Reivindicación nº 11
    Se considera que la característica de diseño divulgada en la reivindicación nº 11 es una mera ejecución particular obvia para un experto en la materia. Por consiguiente, la reivindicación nº 11 carece también de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
ES201000874A 2010-07-07 2010-07-07 Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios. Expired - Fee Related ES2372454B1 (es)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201000874A ES2372454B1 (es) 2010-07-07 2010-07-07 Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios.
AU2011275649A AU2011275649B2 (en) 2010-07-07 2011-04-14 Power storage module for railway vehicles
US13/808,212 US8810994B2 (en) 2010-07-07 2011-04-14 Power storage module for railway vehicles
EP11803172.3A EP2634781B1 (en) 2010-07-07 2011-04-14 Power storage module for railway vehicles
PCT/ES2011/000119 WO2012004429A1 (es) 2010-07-07 2011-04-14 Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios
BR112013000217A BR112013000217B1 (pt) 2010-07-07 2011-04-14 módulo de armazenamento de energia para veículos ferroviários

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ES201000874A ES2372454B1 (es) 2010-07-07 2010-07-07 Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios.

Publications (2)

Publication Number Publication Date
ES2372454A1 ES2372454A1 (es) 2012-01-20
ES2372454B1 true ES2372454B1 (es) 2012-10-08

Family

ID=45421207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES201000874A Expired - Fee Related ES2372454B1 (es) 2010-07-07 2010-07-07 Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios.

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8810994B2 (es)
EP (1) EP2634781B1 (es)
AU (1) AU2011275649B2 (es)
BR (1) BR112013000217B1 (es)
ES (1) ES2372454B1 (es)
WO (1) WO2012004429A1 (es)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9738976B2 (en) 2013-02-27 2017-08-22 Ioxus, Inc. Energy storage device assembly
US9899643B2 (en) 2013-02-27 2018-02-20 Ioxus, Inc. Energy storage device assembly
US9892868B2 (en) 2013-06-21 2018-02-13 Ioxus, Inc. Energy storage device assembly
ES2535152B1 (es) 2013-10-03 2015-11-24 Caf Power & Automation, S.L.U. Cesta de acumulación de energía
DE102018201842A1 (de) 2018-02-06 2019-08-08 Siemens Aktiengesellschaft Leistungselektronische Schaltung mit mehreren Leistungsmodulen
EP3522188A1 (de) * 2018-02-06 2019-08-07 Siemens Aktiengesellschaft Kondensatoraufbau und leistungsmodul mit einem leistungselektronischen bauelement

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5872711A (en) * 1998-01-20 1999-02-16 Reliance Electric Industrial Company Low impedance contoured laminated bus assembly and method for making same
US7218489B2 (en) * 2001-10-04 2007-05-15 Ise Corporation High-power ultracapacitor energy storage pack and method of use
US6714391B2 (en) * 2001-10-04 2004-03-30 Ise Research Corporation Ultracapacitor energy storage cell pack and methods of assembling and cooling the same
US20080068801A1 (en) * 2001-10-04 2008-03-20 Ise Corporation High-Power Ultracapacitor Energy Storage Cell Pack and Coupling Method
US7547233B2 (en) * 2003-09-18 2009-06-16 Panasonic Corporation Capacitor unit
DE102004063986A1 (de) * 2004-11-05 2006-07-27 Siemens Ag Schienenfahrzeug mit einem Energiespeicher aus Doppelschichtkondensatoren
US7477505B2 (en) * 2005-10-18 2009-01-13 General Hydrogen Corporation Capacitor bank for electrical generator
WO2008099614A1 (ja) * 2007-02-16 2008-08-21 Panasonic Corporation キャパシタユニットおよびその製造方法
FR2922378B1 (fr) * 2007-10-12 2011-07-15 Valeo Equip Electr Moteur Dispositif de stockage d'energie electrique, notamment pour equiper un vehicule automobile
JP2009289943A (ja) * 2008-05-29 2009-12-10 Toyota Motor Corp コンデンサ
US20100157527A1 (en) * 2008-12-23 2010-06-24 Ise Corporation High-Power Ultracapacitor Energy Storage Pack and Method of Use

Also Published As

Publication number Publication date
AU2011275649B2 (en) 2015-04-02
ES2372454A1 (es) 2012-01-20
US20130107423A1 (en) 2013-05-02
EP2634781A4 (en) 2018-03-21
AU2011275649A1 (en) 2013-01-24
BR112013000217B1 (pt) 2019-12-17
EP2634781B1 (en) 2020-05-27
WO2012004429A1 (es) 2012-01-12
EP2634781A1 (en) 2013-09-04
US8810994B2 (en) 2014-08-19
BR112013000217A2 (pt) 2016-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
ES2372454B1 (es) Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios.
RU2013141042A (ru) Конденсаторная батарея, ламинированная силовая шина и устройство электропитания
ES2762998T3 (es) Disposición de barras conductoras
KR101477974B1 (ko) 전력 저장 전지를 결합하고 보관하기 위한 장치
BR112013031608A2 (pt) sistema para transferir energia elétrica para um veículo, método para fabricar e operar um sistema para transferir energia elétrica para um veículo
CN214254660U (zh) 方壳长电芯组及电池模组和电动汽车
EP3054467B1 (en) Energy accumulation basket
CN106130316A (zh) 一种基于竖装叠层母排的变流器模组
CN203056828U (zh) 一种igbt并联功率单元结构布局
JP3184353U (ja) １列のｐｖモジュールの支持レール
CN216819445U (zh) 一种高压电池储能单元结构
CN202424544U (zh) 水冷大容量级联式静止无功发生器功率单元
CN203813676U (zh) 一种igbt功率单元
CN202949347U (zh) 一种模组功率单元及变流器
CN102545853B (zh) 尤其用于切换强电流的电开关设备
CN115241612A (zh) 一种电池模组及电池包
CN108711916B (zh) 90kw至120kw充电桩的直流输出模块
CN211604936U (zh) 一种适用于乘用车氢燃料电池的锂离子超级电容器模组
CN205081155U (zh) 电动车用动力电池模块组装盒
CN209169217U (zh) 一种软包电芯支架及电池组
CN203180793U (zh) 直流母排电容固定结构
CN208285249U (zh) 一种小功率防遮盖太阳能发电组件
CN205070353U (zh) 一种双电机控制器母排
CN115603598B (zh) 一种液冷整流模块压装组件和液冷整流器模组
CN219875454U (zh) 一种用于轨道交通的双向变流柜

Legal Events

Date Code Title Description
FG2A Definitive protection

Ref document number: 2372454

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: B1

Effective date: 20121008

PC2A Transfer of patent

Owner name: CAF POWER & AUTOMATION, S.L.U.

Effective date: 20130123

FD2A Announcement of lapse in spain

Effective date: 20211203