ES2462876A1 - Autobús urbano híbrido eléctrico - Google Patents

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Abstract

Autobús urbano híbrido eléctrico, que comprende un motor eléctrico (1), una o más unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2), un grupo generador formado por un motor térmico y un generador, y unos inversores que conectan las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) y el generador con el motor eléctrico (1), donde las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) y el motor eléctrico (1) se sitúan en la parte inferior del autobús, en una posición que queda por debajo de los asientos (9) de pasajeros.

Description

Autobús urbano híbrido eléctrico
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con los vehículos de propulsión híbrida que emplean un motor de propulsión térmico en combinación con un motor de propulsión eléctrica, proponiendo un autobús urbano híbrido eléctrico dotado con una configuración estructural particular que permite ubicar los equipos de propulsión del vehículo mejorando las condiciones de marcha y optimizando el espacio ocupado.
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 los autobuses.
Los motores de combustión interna de los autobuses se están sustituyendo por sistemas de propulsión híbridos eléctricos que reducen los consumos de combustible y las emisiones de gases contaminantes, siendo esta característica especialmente relevante en el transporte urbano en donde los autobuses circulan la amplia mayoría del tiempo en ciudad. Los sistemas híbridos eléctricos están formados por dos fuentes de energía, generalmente una primera unidad de energía compuesta por un motor térmico y una segunda unidad de energía compuesta por un motor eléctrico.
En función del modo de funcionamiento de las fuentes de energía existen diferentes configuraciones para los sistemas híbridos eléctricos, existiendo configuraciones en serie, paralelo, o serie-paralelo.
En la configuración en paralelo se emplea un motor térmico, el cual a través de una transmisión conecta con un motor eléctrico que transmite su movimiento a las ruedas del autobús. El motor eléctrico va conectado a una unidad de almacenamiento de energía eléctrica que le alimenta a través de un inversor. En esta configuración, tanto el motor eléctrico como el motor térmico impulsan el autobús, si bien el motor eléctrico solo se emplea en ocasiones puntuales.
En la configuración en serie el motor térmico no mueve directamente el autobús, sino que únicamente el motor eléctrico transmite el movimiento a las ruedas del autobús, en tanto que la energía mecánica producida por el motor térmico se transforma en energía eléctrica a través de un generador, enviándose la energía eléctrica producida al motor eléctrico a través del inversor.
En la configuración en serie-paralelo tanto el motor electico como el motor térmico pueden impulsar directamente el autobús empleando un dispositivo repartidor de tracción apropiado.
Las unidades de almacenamiento de energía eléctrica empleadas para alimentar el motor eléctrico a través de los inversores son unos equipos muy pesados, de aproximadamente unos 500 kilogramos, que están formados por una estructura que contiene un conjunto de condensadores de alta capacidad (también conocidos como ultracapacidades o ultracondensadores).
En los autobuses urbanos híbridos eléctricos conocidos hasta el momento, las unidades de almacenamiento de energía eléctrica van ubicadas en el techo del autobús, lo cual provoca que el centro de gravedad del autobús quede en una situación elevada, afectando negativamente a la maniobrabilidad del vehículo, aumentando la probabilidad de vuelco y provocando perjuicios en la estabilidad lateral del autobús. Por otro lado, también se hace necesario sobredimensionar la estructura del techo del autobús para poder soportar el peso de las unidades de almacenamiento de energía eléctrica.
Asimismo, el mantenimiento de las unidades de almacenamiento de energía eléctrica de los autobuses urbanos híbridos eléctricos conocidos hasta el momento requiere de grúas puente, andamios o elementos similares para poder acceder a ellas, siendo este hecho realmente molesto y causando grandes pérdidas de tiempo para el mantenimiento.
Se hace por tanto necesario un autobús urbano híbrido eléctrico con una configuración alternativa a las ya conocidas, que permita optimizar las condiciones de marcha del vehículo y permita una fácil accesibilidad a las unidades de almacenamiento de energía eléctrica.
Objeto de la invención
De acuerdo con la invención se propone un autobús urbano híbrido eléctrico con una configuración en serie que presenta una disposición de elementos con la cual se ven optimizadas las condiciones de marcha del vehículo y que permite una fácil accesibilidad a las unidades de almacenamiento de energía eléctrica.
El autobús urbano híbrido eléctrico objeto de la invención comprende un motor eléctrico, una o más unidades de almacenamiento de energía eléctrica, un grupo generador formado por un motor térmico y un generador, y unos inversores que conectan la unidad de almacenamiento de energía eléctrica y el generador con el motor eléctrico.
Las unidades de almacenamiento de energía eléctrica y el motor eléctrico se sitúan en la parte inferior del autobús, quedando posicionados de tal manera que permiten situar asientos de pasajeros por encima de ellos, con lo que se evita la perdida de plazas para asientos de pasajeros.
Con la situación de las unidades de almacenamiento de energía eléctrica en la parte inferior del autobús se consigue que el centro de gravedad del autobús quede en una situación baja, puesto que dichas unidades son uno de los elementos de mayor peso en el conjunto del autobús. Este hecho afecta positivamente a la maniobrabilidad del vehículo, al mismo tiempo que disminuye el riesgo de vuelco y mejora la estabilidad lateral del vehículo. Para que el centro de gravedad del autobús se encuentre centrado respecto de los laterales del autobús, se ha previsto situar un número par de de unidades de almacenamiento de energía, disponiéndose una unidad en un lateral del autobús y la otra unidad en el lateral opuesto del autobús.
Además, con la disposición de las unidades de almacenamiento de energía eléctrica en la parte inferior del autobús, se mejora también la accesibilidad a estos elementos para labores de mantenimiento, evitando tener que utilizar andamios, grúas puente o medios similares. Por otro lado, se evita asimismo tener que sobredimensionar la estructura del techo del autobús para soportar el gran peso de las unidades de almacenamiento de energía eléctrica.
Cada unidad de almacenamiento de energía eléctrica se dispone en el interior de un respectivo compartimento estanco. Los compartimentos permiten la colocación de asientos de pasajeros sobre ellos, pero sin que los pasajeros tengan acceso a dichas unidades de almacenamiento de energía. Cada compartimento estanco incorpora un sistema de ventilación para refirgerar las unidades de almacenamiento de energía eléctrica y evitar la acumulación de gases en el interior del compartimento.
En la parte superior trasera del autobús urbano híbrido eléctrico se sitúan los inversores, permitiendo que sean fácilmente accesibles a la hora de tener que realizar tareas de mantenimiento, ya que se puede llegar a ellos con una escalera, sin ser necesarios elementos complejos y costosos como un puente grúa o un andamio.
Por otro lado, el grupo generador formado por el motor térmico y el generador se sitúa de manera transversal en la parte trasera del autobús urbano. De esta manera resulta fácil también la accesibilidad a dicho grupo generador, ya que se puede acceder a los elementos del mismo, igual que a los inversores, sin tener que utilizar elementos costosos como andamios o similares.
Descripción de las figuras
La figura 1 muestra una sección en perspectiva de un autobús urbano híbrido eléctrico según el objeto de la invención.
La figura 2 muestra una vista en sección longitudinal del autobús urbano híbrido eléctrico de la figura anterior.
La figura 3 es un detalle ampliado de la zona central del autobús urbano híbrido eléctrico.
La figura 4 muestra un detalle parcial en sección ampliada del autobús urbano híbrido eléctrico.
La figura 5 muestra una vista de la parte trasera abierta del autobús urbano híbrido eléctrico.
Descripción detallada de la invención
El objeto de la invención se refiere a un autobús urbano híbrido eléctrico que comprende un motor eléctrico (1), una o más unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2), un grupo generador formado por un motor térmico (3) y un generador (4), y unos inversores (5) que conectan las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) y el generador (4) con el motor eléctrico (1).
Las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) se sitúan en la parte inferior del autobús, en concreto por delante del paso de rueda trasero (6), y se encuentran alojadas en el interior de unos compartimentos (7). Como se observa en la figura 1, el autobús comprende dos compartimentos (7), situados uno a cada lado del autobús por delante del paso de rueda trasero (6), dejando un pasillo central por el que puedan caminar los pasajeros. Las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) están compuestas por un conjunto de condensadores de alta capacidad.
Como se observa en detalle en la figura 4, cada compartimento (7) posee una zona superior, en la cual se sitúa un ventilador (8) que realiza una circulación de aire forzado en el respectivo compartimento (7), y una zona inferior más amplia, en la cual se sitúa una unidad de almacenamiento de energía eléctrica (2). Los compartimentos (7) están cerrados de manera estanca, lo cual permite realizar una correcta circulación del aire en los compartimentos (7) mediante el ventilador (8) correspondiente, de manera que se regula la temperatura de funcionamiento de las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) y se evita la acumulación de gases.
Por encima de los compartimentos (7) se disponen unos asientos (9) de pasajeros, de manera que al quedar los asientos (9) por encima del compartimento (7) que interioriza una unidad de almacenamiento de energía eléctrica
(2)
se optimiza espacio en el interior del autobús, cuestión esta especialmente relevante en los autobuses urbanos que presentan una configuración de piso bajo.
Por su parte, el motor eléctrico (1) se encuentra en el interior de un recinto (10) situado en la parte inferior del autobús, en concreto por detrás del paso de rueda trasero (6). En esa disposición, la mayor parte del motor eléctrico (1) queda situada en una zona inferior del recinto (10), quedando solo una parte de dicho motor eléctrico
(1)
en la zona superior del recinto (10), sobre la cual se sitúan otros asientos (9) para pasajeros. El recinto (10) se encuentra también cerrado, impidiendo que los pasajeros puedan tener acceso al motor eléctrico (1).
Como se puede observar en la figura 5, en la parte trasera del autobús urbano híbrido eléctrico se sitúan unos inversores (5) y un grupo generador formado por un motor térmico (3) y un generador (4), posicionados de tal manera que permiten también la colocación de asientos (9) de pasajeros en la parte trasera del habitáculo de pasajeros. Los inversores (5) se sitúan en la parte superior de esa parte trasera del autobús; mientras que el motor térmico (3) y el generador (4) se disponen de manera transversal en la parte inferior de dicha parte trasera del autobús.
La disposición de las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) en el inferior del autobús permite que el centro de gravedad del vehículo se desplace verticalmente hacia abajo, debido al gran peso de dichas unidades de almacenamiento eléctrico (2) respecto de los demás elementos del autobús. La disposición inferior del centro de gravedad del autobús mejora el manejo del vehículo, disminuye el riesgo de vuelco y aumenta la estabilidad lateral. Asimismo, el hecho de situar las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) y el motor eléctrico (1) en la parte inferior del autobús mejora la accesibilidad a estos elementos para las labores de mantenimiento y revisiones periódicas que se tengan que realizar; y además evita tener que sobredimensionar la estructura del techo del autobús para soportar el gran peso de las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2).
Por otro lado, la disposición de los inversores (5) en la parte trasera superior del autobús y la disposición transversal del grupo generador formado por el motor térmico (3) y el generador 4) en la parte inferior de la parte trasera del autobús facilita también la accesibilidad de estos elementos, evitando tener que utilizar andamios, grúas puente o medios similares que son incómodos y costosos.

Claims (11)

  1. REIVINDICACIONES
    1.- Autobús urbano híbrido eléctrico, que comprende un motor eléctrico (1), una o más unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2), un grupo generador formado por un motor térmico (3) y un generador (4), y unos inversores (5) que conectan las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) y el generador
    (4) con el motor eléctrico (1), caracterizado porque las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) y el motor eléctrico (1) se sitúan en la parte inferior del autobús, en una posición que queda por debajo de los asientos (9) de pasajeros.
  2. 2.- Autobús urbano híbrido eléctrico, según la primera reivindicación, caracterizado porque comprende al menos dos unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2), situadas una a cada lado del autobús por debajo de los asientos (9) de pasajeros.
  3. 3.- Autobús urbano híbrido eléctrico, según las reivindicaciones primera y segunda, caracterizado porque las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) se sitúan por delante del paso de rueda trasero (6) del autobús.
  4. 4.- Autobús urbano híbrido eléctrico, según la primera reivindicación, caracterizado porque el motor eléctrico (1) se sitúa por detrás del paso de rueda trasero (6) del autobús.
  5. 5.- Autobús urbano híbrido eléctrico, según la primera reivindicación, caracterizado porque las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) se alojan en el interior de unos compartimentos (7) estancos, que quedan situados por debajo de los asientos (9) de pasajeros.
  6. 6.- Autobús urbano híbrido eléctrico, según la quinta reivindicación, caracterizado porque cada compartimento (7) estanco incorpora un ventilador (8) para refrigeración y extracción del aire del compartimento (7).
  7. 7.- Autobús urbano híbrido eléctrico, según la quinta y sexta reivindicaciones, caracterizado porque en cada compartimento (7) el ventilador (8) se sitúa en la parte superior del compartimento (7) y la unidad de almacenamiento de energía eléctrica (2) correspondiente se sitúa en la parte inferior del compartimento (7).
  8. 8.- Autobús urbano híbrido eléctrico, según la primera reivindicación, caracterizado porque el grupo formado por el motor térmico (3) y el generador (4) se sitúa en la parte trasera del autobús en posición transversal.
  9. 9.- Autobús urbano híbrido eléctrico, según la primera reivindicación, caracterizado porque los inversores (5) se sitúan en la parte trasera superior del autobús.
  10. 10.- Autobús urbano híbrido eléctrico, según la primera reivindicación, caracterizado porque las unidades de almacenamiento de energía eléctrica (2) están compuestas por un conjunto de condensadores de alta capacidad.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 201331539
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 18.10.2013
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : B60L11/18 (2006.01) B62D47/02 (2006.01)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    56 Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    Y
    WO 2012066247 A1 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA et al.) 24.05.2012, página 3, línea 16 – página 5, línea 33; figuras. 1-10
    Y
    US 2013000997 A1 (PENG WANG et al.) 03.01.2013, párrafos [0012-0025]; figuras. 1-10
    A
    CN 201633800 U (SHUIPING YANG) 17.11.2010, resumen; figuras. Extraída de la base de datos WPI en EPOQUE. 1-10
    A
    CN 202242971 U (HEFEI GUOCHENG NEW ENERGY AUTOMOBILE TECHNOLOGY CO LTD) 30.05.2012, resumen; figuras. Extraída de la base de datos WPI en EPOQUE. 1-10
    A
    CN 2761494 Y (UNIV BEIJING SCIENCE & ENG) 01.03.2006, resumen; figuras. Extraída de la base de datos EPODOC en EPOQUE. 1-10
    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 18.05.2014
    Examinador P. Pérez Fernández Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 201331539
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B60L, B62D 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: 201331539
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 18.05.2014
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-10 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-10 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: 201331539
    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
    WO 2012066247 A1 (PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA et al.) 24.05.2012
    D02
    US 2013000997 A1 (PENG WANG et al.) 03.01.2013
  11. 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 la disposición de una batería de alta tensión en un vehículo híbrido y contiene: -un motor eléctrico (3) (ver página 3, líneas 16-24). -una batería de alta tensión (1) (ver página 3, líneas 25-34). -un motor térmico (ver página 3, líneas 16-24). La diferencia entre el documento D01 y la reivindicación nº1 reside en la situación de las baterías. El efecto técnico de esta diferencia es el equilibrado del vehículo (autobús). El problema técnico objetivo es como situar las baterías en el vehículo (autobús). Este problema y su correspondiente solución ya aparecen en el documento D02 que divulga un autobús eléctrico en el que las baterías (10) se encuentran debajo de los asientos (ver párrafo 0012; figura 1). En consecuencia, la reivindicación nº1 carece de Actividad Inventiva a la vista de los documentos D01 y D02 (Art 8 LP). Reivindicaciones nº 2, 3 Las características de las reivindicaciones nº2, 3 ya se encuentran en el documento D02 (ver figura 2). Por tanto, las reivindicaciones nº 2,3 carecen de Actividad Inventiva (Art 8 LP). Reivindicación nº 4 El objeto de la invención recogido en la reivindicación nº4 aparece ya en el documento D02 (ver párrafo 0017; figuras 1,2). Por consiguiente, la reivindicación nº4 carece de Actividad Inventiva (Art 8 LP). Reivindicaciones nº 5, 6 El hecho de que las unidades de almacenamiento se alojen en unos compartimentos estancos y que cada compartimento incorpore un ventilador son medidas consideradas obvias para el experto en la materia. En consecuencia, las reivindicaciones nº 5, 6 carecen de Actividad Inventiva (Art 8 LP). Reivindicaciones nº 7-10 Las características de las reivindicaciones nº 7-10 son meras opciones normales de diseño, obvias para el experto en la materia. Por tanto, las reivindicaciones nº 7-10 carecen de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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