ES2568901T3 - Vehículo de motor - Google Patents

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Abstract

Vehículo de motor con al menos un electromotor, un acumulador de energía para suministrar energía motriz al electromotor, un conector enchufable, conectado al acumulador de energía, para la conexión a una fuente de corriente y un control para controlar el flujo de corriente de la fuente de corriente al acumulador de energía, permitiendo el control (10) un flujo de corriente del acumulador de energía (20) a la fuente de corriente (red) (30) y estando previsto un ondulador en o por fuera del vehículo, que permite alimentar la potencia eléctrica del acumulador de energía como corriente alterna a la fuente de corriente (red), caracterizado por que en el vehículo está prevista una unidad de registro que establece cuándo y qué cantidad de energía eléctrica se cargó en el acumulador de energía y cuándo y qué cantidad de energía se alimentó del acumulador de energía del vehículo a la fuente de corriente (red).

Description

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DESCRIPCION
Vetuculo de motor
La presente invencion se refiere a un vetuculo de motor con al menos un electromotor, un acumulador de ene^a para suministrar ene^a motriz al electromotor, un conector enchufable, conectado al acumulador de energfa, para la conexion a una fuente de corriente y un control para controlar el flujo de corriente de la fuente de corriente al acumulador de energfa.
Tales vehuculos son conocidos desde hace tiempo y resultan absolutamente adecuados para viajes de corta y media distancia. Para poder utilizar este tipo de vetuculo es necesario cargar el acumulador de energfa disponible. Si el vetuculo ha recorrido una distancia determinada, se tendra que volver a cargar el acumulador. En este caso, un conductor precavido recargara el acumulador de energfa despues de cada viaje con el fin de disponer en todo momento de la mayor autonoirua posible.
Como estado de la tecnica se remite en este punto en general a los siguientes documentos DE69220228, DE19722644, asf como P4337978.
Por el documento US-A-5.642.270 es conocido un “battery powered electrical vehicle” (vetuculo electrico alimentado por batena) de acuerdo con el preambulo de la reivindicacion 1, refiriendose el documento a la determinacion del consumo electrico del vetuculo para determinar el pago financiero de la energfa electrica.
Por el documento “Electric-drive vehicles for peak power in Japan”, W. Kempton, T. Kubo, Energy Policy, Elsevier, Amsterdam (NL), tomo 28 (2000), paginas 9 a 18, es conocida una tarifa de alimentacion en funcion del tiempo, en la que la remuneracion por la corriente alimentada a la red se rige por la cantidad y el tiempo de la corriente alimentada.
Dado que los viajes en estos vetuculos, como en todos los demas vetuculos, no siempre se pueden planificar con exactitud, puede ocurrir segun este tipo de procedimiento que el acumulador de energfa del vetuculo se deba cargar precisamente en el momento, en el que el precio de la energfa es maximo y en el que ademas la red esta sobrecargada, por ejemplo, durante las llamadas horas punta del mediodfa.
Esto es desventajoso tanto debido al alto precio de compra de la energfa como debido a la carga de la red que en cualquier caso ya esta muy cargada.
Por tanto, es objetivo de la invencion proporcionar un vetuculo de motor que pueda contribuir a reducir la carga en horas punta de consumo en la red.
Este objetivo se consigue mediante un vetuculo de motor de acuerdo con la reivindicacion 1. De esta manera, un flujo de corriente puede tener lugar del acumulador de energfa del vetuculo de motor a la red y contribuir asf a cubrir las puntas de demanda.
En una forma de realizacion preferida de la invencion, el flujo de corriente del acumulador de energfa a la fuente de corriente, por ejemplo, a la red electrica, se controla de modo que una cantidad residual predefinible de energfa electrica se mantiene en el acumulador al interrumpir el control el flujo de corriente a la red cuando se alcanza esta cantidad de carga residual predefinida. A tal efecto, esta previsto un dispositivo para detectar la cantidad de carga en el acumulador de energfa.
En una variante preferida de la invencion, el control se comunica con la red mediante un dispositivo de comunicacion, de modo que la toma de energfa puede ser controlada optimamente por la red, en dependencia de la ubicacion del vetuculo de motor y de la cantidad de carga disponible.
El control esta configurado con particular preferencia de modo que comprende un reloj o esta conectado a un reloj. El control puede funcionar asf de manera que las operaciones de carga y descarga se realicen en penodos de tiempo predefinibles. Por tanto, se puede lograr que el acumulador de energfa se cargue preferentemente en la noche, cuando, por una parte, la carga de la red es baja y, por la otra parte, los costes de la carga son bajos, mientras que la descarga tiene lugar preferentemente en el momento, en el que una descarga de la red es conveniente y los costes de la energfa son mas altos que los costes durante la carga. De este modo se puede obtener un beneficio economico para el conductor del vetuculo, ademas de aliviarse la carga de la red.
Un ejemplo de realizacion de la invencion se describe detalladamente a continuacion por medio de la figura.
La figura muestra la disposicion, segun la invencion, en un esquema de bloques simplificado. El numero de referencia 1 identifica un bastidor que encierra aquellos componentes asignados al vetuculo de motor. Segun lo anterior, el vetuculo de motor comprende un control 10. Este control 10 esta conectado a un acumulador de energfa 20, un motor de accionamiento 40 y un conector separable 50, disenado, por ejemplo, como conector enchufable.
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Asimismo, hay una conexion entre este conector 50 y una fuente de corriente 30, representada aqu como red de suministro de corriente electrica.
Con el fin de suministrar una cantidad suficiente de ene^a para el funcionamiento del vehnculo de motor 1, el control 10 monitoriza el estado de carga del acumulador que puede ser, por ejemplo, una batena o tambien un condensador o similar. Si el control 10 detecta que es necesario cargar el acumulador 20, el control deja pasar un flujo de corriente desde la red 30 hasta el acumulador 20 mediante el conector 50 y el acumulador se carga. En este caso, el control 10 puede tener en cuenta naturalmente tambien la caractenstica de carga correspondiente del acumulador, impidiendose asf con seguridad una sobrecarga en el acumulador.
Asimismo, el control puede permitir una carga durante un primer penodo de tiempo predefinible. Es posible entonces cargar este acumulador 20 preferentemente en la noche, cuando, por una parte, el precio de la corriente es bajo y, por tanto, los costes de la carga del acumulador se mantienen tambien comparativamente bajos, y, por la otra parte, la carga en la red 30 no es muy alta. El control puede estar configurado ademas de modo que permita un flujo de corriente del acumulador 20 a la red 30 mediante el conector enchufable 50 y un ondulador 60. En este caso, la cantidad de carga suministrable se puede limitar sobre la base de una cantidad de carga residual predefinible en el acumulador 20.
Esto permite, por ejemplo, despues de un viaje al lugar de trabajo con el acumulador 20 completamente cargado, alimentar de nuevo a la red 30 la energfa existente aun en el acumulador, si la demanda es particularmente grande, por ejemplo, en horas punta del mediodfa. No obstante, el control interrumpe el flujo de corriente del acumulador 20 a la red 30 cuando se alcanza una cantidad residual predefinible, por lo que en cualquier caso se garantiza una cantidad de energfa suficiente en el acumulador para el viaje de vuelta en la tarde.
Naturalmente, la corriente alimentada a la red en la hora punta se debe remunerar de manera correspondiente, de modo que, ademas de aliviarse la carga en la red, se ha de obtener tambien un beneficio economico.
Segun la invencion se propone utilizar tambien un vehnculo con un acumulador de energfa electrica como fuente de energfa para una red de suministro electrico, de la que el vehnculo toma posiblemente su energfa.
Es conocido que la demanda de corriente durante el dfa es claramente superior a la demanda de corriente durante la noche. Asf, por ejemplo, la demanda de corriente en una red publica de suministro electrico aumenta desde un punto bajo entre la 1:00 y las 4:00 de la madrugada y la manana (hora punta de la manana), alcanza su nivel maximo (hora punta del mediodfa) alrededor del mediodfa y vuelve a descender en la tarde, hasta alcanzar su nivel mas bajo a medianoche. Dado que la demanda de energfa es entonces claramente mas baja en la noche que la oferta de corriente usual y los consumidores utilizan tambien la corriente de tarifa nocturna, su precio es claramente mas favorable que el precio de la corriente de tarifa diurna.
Una red de suministro de corriente electrica debe estar disenada de modo que tenga que cubrir sin problemas no solo la demanda en la noche, sino tambien en las horas punta del dfa. En el caso de las empresas de suministro electrico, esto requiere disponer de una gran cantidad de productores de energfa electrica que garanticen tambien de manera fiable la cobertura de la demanda en las horas punta del mediodfa (en un dfa fno de invierno).
La invencion propone en este punto que un vehnculo electrico, que toma usualmente su energfa electrica de una red de suministro electrico y, por tanto, dispone tambien de conexiones correspondientes con conexion a una red de suministro electrico, no se pueda cargar con la energfa electrica de la red de suministro electrico, sino que pueda alimentar tambien en un momento determinado la energfa no requerida a la red de suministro electrico, si es necesario.
Si se parte del hecho primeramente de que los vehnculos son usados por la poblacion, que trabaja de lunes a viernes, solo en el penodo comprendido entre las 7:00 am y las 8:30 am y aproximadamente entre las 16:30 pm y las 18:30 pm, tal vehnculo de motor se mantiene inutilizado la mayor parte del dfa en el espacio de aparcamiento. La carga del acumulador de energfa del vehnculo electrico por la noche en el lugar de residencia del dueno del vehnculo no resulta un problema y ya se viene realizando. Lo novedoso, sin embargo, es la propuesta segun la invencion de conectar tambien el vehnculo de motor, despues de arribar al lugar de trabajo, a una red de corriente electrica para suministrar la energfa requerida en los penodos de mayor demanda electrica, si es necesario.
Si el automovil dispone de batenas de carga/descarga muy rapida, es posible, por tanto, poner a disposicion de la red una potencia de alimentacion muy grande, solo con un numero de 500 a 1000 unidades de este tipo.
La ventaja particular para la empresa de suministro electrico radica en que puede hacer uso de un acumulador de energfa electrica que no ha pagado y cuyo mantenimiento tampoco tiene que asumir. La ventaja de la invencion para el usuario del vehnculo radica en que, por ejemplo, al mediodfa, cuando no necesita su automovil, porque se encuentra en el lugar de trabajo, alquila, por decirlo asf, el acumulador de su vehnculo, que todavfa tiene una buena carga, a la empresa de suministro electrico y puede venderle la energfa contenida en el mismo. El consumidor puede entonces alimentar al mediodfa la energfa electrica del vehnculo a la red de suministro electrico y obtener un
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precio comparativamente bueno, mientras que en la noche va a cargar su vehmulo a un precio favorable (corriente de tarifa nocturna).
Segun la invencion esta previsto tambien naturalmente que la carga del acumulador electrico del vehmulo no caiga por debajo de un nivel mmimo determinado y que el acumulador electrico del vehmulo se pueda recargar tambien despues de las horas punta del mediod^a en caso necesario, espedficamente cuando la demanda en la red ha vuelto a disminuir en la tarde.
Sin embargo, se puede prever tambien que el usuario ajuste su vehmulo individualmente para disponer de suficiente energfa en la tarde y completar asf su viaje de regreso a casa (contenido mmimo de energfa con una seguridad suficiente), de modo que toda la carga del acumulador solo se vuelve a realizar durante la noche siguiente con la corriente de tarifa nocturna correspondiente.
Mediante una programacion correspondiente (posiblemente tambien con una entrada a distancia (telefono movil del usuario)), el usuario del vehmulo puede predefinir tambien el penodo de tiempo o el momento, en el que solo se puede descargar su acumulador.
La invencion es adecuada en particular en zonas urbanas, en las que se operan grandes superficies de aparcamiento y edificios de aparcamiento. La invencion parece ser particularmente adecuada para el uso en edificios de aparcamiento de aeropuertos, en particular aquellos aeropuertos de trafico vacacional, porque en tales aeropuertos se encuentran a menudos varios miles de automoviles que no se utilizan como promedio durante 7 a 14 dfas. Durante este tiempo, un sistema de gestion de energfa correspondiente (power managment) en la conexion correspondiente de los vehmulos, si los mismos estan configurados como vehmulos electricos segun la invencion, se podna poner a disposicion de la red de suministro electrico que descarga los respectivos acumuladores de los vehmulos en las horas punta y carga a su vez los acumuladores de los vehmulos con energfa electrica en las horas de menor demanda.
La invencion se explica detalladamente a continuacion por medio de un ejemplo de realizacion representado en el dibujo.
Como ya se describio, la figura 1 muestra una vista de conjunto para la conexion de un vehmulo, segun la invencion, a una red de suministro electrico. La figura 2 muestra un diagrama del dfa usual de la demanda de corriente en el caso de una empresa de suministro electrico. La figura 3 muestra una tabla del estado de carga en funcion del tiempo con el estado de carga de un vehmulo segun la invencion.
El acumulador electrico del vehmulo 1 esta equipado con un sistema electronico de control correspondiente (power managment system) que permite activar y controlar no solo la carga electrica, sino tambien una descarga del acumulador.
El sistema de gestion de energfa puede estar programado tambien de modo que sea posible una descarga solo durante un tiempo determinado, predefinido por el usuario. Puede estar previsto, por ejemplo, que una descarga y, por tanto, la alimentacion a la red de suministro de energfa electrica sean posibles solo de 10:00 am a 15:00 pm. En cambio, cuando el vehmulo esta conectado a la red de suministro electrico, la batena se carga de manera correspondiente.
El sistema de gestion puede estar programado tambien de modo que, en caso de una descarga realizada en el penodo de 7:00 am a 16:00 pm, no se realice de inmediato una carga, sino que la carga tenga lugar solo en la noche, entre las 12:00 y las 4:00 de la manana, o sea, cuando una corriente de tarifa nocturna, particularmente favorable, se puede tomar de una red de suministro electrico.
El sistema de gestion de energfa del vehmulo puede estar programado tambien de modo que una cantidad de carga minima se mantenga en principio en el acumulador, o sea, que no se pueda alimentar a la red de suministro electrico, para en cualquier caso garantizar que el usuario pueda recorrer adecuadamente la distancia deseada con el vehmulo, por ejemplo, el viaje del trabajo a la casa.
Naturalmente, son posibles otras programaciones, de modo que el sistema de gestion de energfa puede ser ajustado tambien por el propio usuario de cualquier forma imaginable, segun los deseos del usuario, existiendo la posibilidad de alimentacion a la red de suministro electrico en caso necesario.
Como se puede observar en la figura 2, la demanda de corriente/energfa de una red de suministro electrico (EVU) no esta distribuida linealmente durante todo el dfa, sino que aumenta de un punto mmimo en las horas tempranas de la manana (de 1:00 am a 3:00 am aproximadamente), alcanza una primera punta de la manana y posteriormente la llamada punta del mediodfa, o sea, su punto maximo, y vuelve a caer a continuacion de manera irregular hacia la noche. La red de suministro electrico, que se compromete a suministrar siempre la energfa electrica suficiente a los consumidores conectados a la red de suministro electrico, incluso en las horas punta, no solo ha de garantizar la alimentacion de una cantidad de energfa correspondiente a la red de suministro electrico, sino tambien siempre la
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disposicion de mucha energfa para cumplir en todo momento, es decir, tambien en horas punta extraordinarias, el compromiso del suministro electrico con ene^a electrica con un nivel de tension constante y una frecuencia constante. Resulta evidente que este objetivo requiere en la actualidad una pluralidad de actuaciones de control tanto en el lado del productor como en el lado de la distribucion de la energfa electrica.
La figura 3 muestra a modo de ejemplo un desarrollo del estado de carga del acumulador electrico de un vehuculo segun la invencion. En el acumulador electrico que se cargo con la corriente de tarifa nocturna en la noche, o sea, que presenta un nivel de llenado (I) de ciento por ciento, este estado de carga disminuye durante el viaje matutino (II) al trabajo. Cuando se arriba al lugar de trabajo (III) y el vehuculo se conecta a la red de suministro electrico mediante las lmeas electricas, el estado de carga retorna, dado el caso, al valor de 100 %. Al mediodfa (IV), o sea, al producirse la hora punta del mediodfa (vease figura 2), una gran parte de la energfa electrica almacenada en el acumulador se alimenta a la red de suministro electrico conectada, de modo que el estado de carga disminuye de manera correspondiente a un mmimo previsto (V) en un penodo de tiempo muy corto. Este mmimo ha sido ajustado por el usuario o el fabricante del vehuculo (se puede ajustar tambien de otra manera) y debera ser suficiente para poder completar con el vehuculo el viaje de regreso a casa, sin necesidad de cargarlo previamente.
No obstante, en el ejemplo representado, el estado de carga se puede aumentar de nuevo en la tarde (VI) al tomarse energfa de la red de suministro electrico. El estado de carga vuelve a disminuir durante el viaje de regreso a casa (VII). Cuando el vehuculo electrico se conecta a continuacion a la red de suministro electrico, el estado de carga puede retornar al valor previsto (100 %) por la noche/madrugada (VIII).
Habna que senalar una vez mas que el desarrollo previsto segun la figura 3 se indica puramente a modo de ejemplo.
Si el vehuculo electrico dispone de una superficie de entrada correspondiente, el usuario del vehuculo puede realizar una pluralidad de ajustes.
Asf, por ejemplo, el usuario puede predefinir mediante una entrada correspondiente los penodos de tiempo, en los que podra tener lugar solo una descarga del acumulador electrico con la conexion a una red de suministro electrico.
Como muestra una documentacion correspondiente sobre las operaciones de carga y descarga, el usuario puede ver incluso despues de varios dfas cuando y que cantidad de energfa se alimento a la red de suministro electrico.
Ademas del acumulador electrico, por ejemplo, una batena de litio u otra tecnologfa de almacenamiento, el vetuculo segun la invencion dispone de un programa de gestion de energfa correspondiente para controlar el estado de carga del acumulador electrico y evaluar las entradas del usuario y tambien con fines de documentacion.
El vehuculo puede disponer ademas de una interfaz de datos correspondiente (ademas del receptor/emisor para el control inalambrico (telefono movil)), con el fin de que el vehuculo pueda recibir o enviar todos los datos necesarios para la carga y la descarga (alimentacion) de una interfaz correspondiente a la empresa de suministro de energfa electrica.
Esto facilita una documentacion de los respectivos estados/tiempos de descarga y carga, asf como su facturacion. En la facturacion se ha de tener en cuenta que la corriente alimentada en la hora punta del mediodfa se puede remunerar con un precio mejor que la corriente de tarifa nocturna que se puede poner a disposicion regularmente en cantidades mayores sin problema y de manera mas favorable.
La descarga del acumulador con la alimentacion subsiguiente de energfa electrica a la red de suministro electrico se puede utilizar tambien para que otros vehuculos con acumulador electrico, cuyo estado de carga ha bajado demasiado, se carguen eventualmente y puedan seguir asf su marcha.
Por tanto, la invencion permite tambien la interconexion electrica de varios vehuculos con sus acumuladores electricos.
La presente invencion incluye tambien que la corriente electrica (tension electrica) del acumulador de energfa del vehuculo se convierte mediante un ondulador 60 para ser alimentada a la fuente de corriente (red), por lo que es posible la alimentacion a la fuente de corriente. Este ondulador puede estar configurado en cada vehuculo, aunque, por la otra parte, es posible tambien que la corriente electrica del acumulador de energfa se tome primero del vehuculo mediante transmision de corriente continua y que el ondulador este configurado por fuera del vehuculo (por detras de la red y de la conexion del vehuculo, visto desde el vehuculo), de modo que la potencia electrica, tomada del vehuculo, puede ser suministrada por un ondulador para la alimentacion de la red (por ejemplo, 50 Hz, potencia nominal, etc.).
Es particularmente ventajoso tambien que para el suministro de corriente continua al acumulador del vehuculo, pero tambien para la alimentacion de corriente alterna a la red este configurada una estacion central de onduladores, prevista, por ejemplo, en edificios de aparcamiento (por ejemplo, en aeropuertos), porque en estos edificios de aparcamiento se pueden originar grandes cantidades de energfa, si se conecta una cantidad correspondientemente
grande de vetnculos segun la presente invencion. Por tanto, los costes de los onduladores se mantienen relativamente bajos en general y al mismo tiempo se puede garantizar una alimentacion adecuada de corriente alterna a la red electrica, porque resulta relativamente simple controlar estaciones de onduladores individuales o mayores que una gran cantidad de onduladores pequenos en vetnculos. Esto ultimo podna provocar tambien danos 5 en la red, por ejemplo, sobreoscilaciones.
Dado que un ondulador tiene tambien un grado de eficiencia menor que 1, incluso si el mismo se encuentra solo ligeramente por debajo del valor ideal de 1, las perdidas de un ondulador en un vehnculo (figura 1a) son con seguridad mas altas que en un ondulador central estacionario (figura 1b).
10
En el caso tambien de una conexion domestica, el ondulador se puede asignar a la misma, de modo que un vehnculo individual es capaz completamente de realimentar energfa desde su zona de aparcamiento en la vivienda.
Dado que precisamente las personas, que trabajan, han de recorrer a menudo distancias razonables y no utilizan los 15 vetnculos durante todo el dfa de trabajo, se origina una oferta basica, demostrable estadfsticamente, de energfa electrica que esta disponible durante la mayor parte del tiempo (tiempo de trabajo). Si esta energfa esta disponible de manera regular, estos acumuladores pueden contribuir tambien a la energfa de regulacion de plantas de energfa eolica, que se esta discutiendo en la actualidad y que necesita la red. Esto resulta particularmente atractivo, si los acumuladores de los vetnculos se cargan a partir de fuentes renovables. En este caso, espedficamente las propias 20 fuentes de energfa renovable producinan y suministranan al menos una parte de la energfa de regulacion necesaria.

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    REIVINDICACIONES
    1. Vehnculo de motor con al menos un electromotor, un acumulador de energfa para suministrar ene^a motriz al electromotor, un conector enchufable, conectado al acumulador de ene^a, para la conexion a una fuente de corriente y un control para controlar el flujo de corriente de la fuente de corriente al acumulador de energfa, permitiendo el control (10) un flujo de corriente del acumulador de energfa (20) a la fuente de corriente (red) (30) y estando previsto un ondulador en o por fuera del vehnculo, que permite alimentar la potencia electrica del acumulador de energfa como corriente alterna a la fuente de corriente (red), caracterizado por que en el vehnculo esta prevista una unidad de registro que establece cuando y que cantidad de energfa electrica se cargo en el acumulador de energfa y cuando y que cantidad de energfa se alimento del acumulador de energfa del vehnculo a la fuente de corriente (red).
  2. 2. Vehfculo de motor de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por un dispositivo de comunicacion para establecer la comunicacion entre el control (l0) y la red (30).
  3. 3. Vehfculo de motor de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el control comprende un reloj o esta conectado a un reloj.
  4. 4. Vehfculo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que mediante el control se carga el acumulador con una energfa electrica controlada al conectarse a una red de suministro electrico.
  5. 5. Vehfculo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que al control esta asignado un programa de gestion de energfa que activa una operacion automatica de carga o descarga del acumulador al conectarse el vehnculo a una red de suministro electrico.
  6. 6. Vehfculo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el vehfculo esta equipado con un contador de corriente/celda de energfa que mide la energfa electrica, almacenada en el acumulador, y la energfa alimentada a la red de suministro.
  7. 7. Vehfculo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que el vehfculo presenta un conector electrico que se puede conectar a un conector correspondiente de la red de suministro electrico, presentando el conector una lmea a tierra, mediante la que se pueden intercambiar datos del vehfculo a traves de una red de datos de la empresa de suministro electrico y se pueden alimentar ademas otros datos a traves de la red de datos, por ejemplo, datos sobre el estado del acumulador electrico del vehfculo.
  8. 8. Vehfculo de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por que por fuera del vehfculo esta configurado un ondulador, mediante el que se proporciona la corriente del acumulador de energfa del vehfculo para la alimentacion a la fuente de corriente (red).
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