ES2604177T3

ES2604177T3 - Un almacenamiento de energía capacitivo para una máquina de trabajo móvil

Info

Publication number: ES2604177T3
Application number: ES12174706.7T
Authority: ES
Inventors: Tero Järveläinen
Original assignee: Visedo Oy
Current assignee: Danfoss Editron Oy
Priority date: 2012-07-03
Filing date: 2012-07-03
Publication date: 2017-03-03
Anticipated expiration: 2032-07-03
Also published as: EP2682963A1; CN103531354A; HK1192646A1; CN103531354B; EP2682963B1

Abstract

Un módulo condensador para almacenar tensión directa, comprendiendo el módulo condensador: - un elemento condensador (101), - un primer terminal de tensión (102) conectado a un primer polo del elemento condensador, - un segundo terminal de tensión (103) conectado a un segundo polo del elemento condensador, - un sistema de conducto refrigerante (104) para refrigerar el elemento condensador, y - un alojamiento (105) que encapsula el elemento condensador y el sistema de conducto refrigerante, comprendiendo el alojamiento transductores de cableado (106) para los terminales de tensión primero y segundo, y transductores de tubería (107) para el sistema de conducto refrigerante, en donde las paredes del sistema de conducto refrigerante aíslan el espacio interior del sistema de conducto refrigerante del espacio que rodea el sistema de conducto refrigerante dentro del alojamiento, caracterizado porque el módulo condensador comprende una o más bobinas inductoras (108 a 113) dentro del alojamiento, y para allanar la corriente del módulo condensador, estando cada una de las bobinas inductoras conectada entre un polo del primer terminal de tensión (102) y el primer polo del elemento condensador, de modo que el primer polo del elemento condensador esté conectado al polo del primer terminal de tensión mediante la bobina inductora en consideración.

Description

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DESCRIPCION

Un almacenamiento de ene^a capacitivo para una maquina de trabajo movil Campo de la invencion

La invencion se refiere, en general, a almacenamientos de ene^a capacitivos. Mas espedficamente, la invencion se refiere a un modulo condensador adecuado para ser una unidad basica de construccion de un almacenamiento de ene^a capacitivo, y a un almacenamiento de energfa capacitivo con una estructura modular. Ademas, la invencion se refiere a una maquina de trabajo movil que comprende una cadena de transmision de potencia electromecanica.

Antecedentes

Una cadena de transmision de potencia electromecanica comprende habitualmente una o mas maquinas electricas y un convertidor de potencia electronica. La cadena de transmision de potencia electromecanica puede ser una cadena de transmision en serie, donde una de las maquinas electricas funciona como un generador y el convertidor de potencia electronico esta dispuesto para convertir las tensiones electricas producidas por el generador en tensiones electricas con amplitudes y frecuencias adecuadas para las otras una o mas maquinas electricas. El generador puede ser controlado con un motor de combustion que puede ser, por ejemplo, un motor Diesel, un motor de ciclo Otto o un motor de turbina. Las otras maquinas electricas pueden ser, por ejemplo, motores electricos sobre ruedas de una maquina de trabajo movil. El convertidor de potencia electronico comprende habitualmente un circuito intermedio, una etapa convertidora entre el generador y el circuito intermedio y otras una o mas etapas convertidoras entre el circuito intermedio y las otras maquinas electricas. Ademas, hay normalmente necesidad de una etapa convertidora entre el circuito intermedio y una resistencia de proteccion ante sobre-tension, y de una etapa convertidora entre el circuito intermedio y un almacenamiento de energfa tal como una baterfa y / o un condensador de alta capacitancia. Tambien es posible que la cadena de transmision de potencia electromecanica sea una cadena de transmision en paralelo donde el generador se usa ocasionalmente como un motor que asiste al motor de combustion, especialmente cuando se necesita alta potencia de salida. En este caso, el convertidor de potencia electronica comprende habitualmente un circuito intermedio, una etapa convertidora entre el generador y el circuito intermedio y una o mas etapas convertidoras entre el circuito intermedio y uno o mas almacenamientos de energfa. Ademas, tambien conjuntamente con una cadena de transmision en paralelo, hay usualmente una necesidad de una etapa convertidora para controlar el funcionamiento de una resistencia de proteccion ante sobre-tension.

Dado que una cadena de transmision de potencia electromecanica comprende habitualmente muchas etapas convertidoras, almacenamientos de energfa y una resistencia de proteccion ante sobre-tension, el numero de componentes es alto y, en consecuencia, la disposicion de los componentes y el cableado entre los componentes pueden ser complicados y consumidores de espacio. Ademas, las disposiciones de refrigeracion referidas a las etapas convertidoras, los almacenamientos de energfa y la resistencia de proteccion ante sobre-tension tambien pueden ser complicados y consumidores de espacio, debido al gran numero de objetos a refrigerar.

Una forma tfpica de aumentar el nivel de integracion es usar modulos electronicos de potencia que tengan una estructura integrada y que comprendan componentes electronicos de potencia de modo que, por ejemplo, un circuito principal de la etapa convertidora, conectado a un generador, pueda ser implementado con un unico modulo electronico de potencia. Habitualmente, un modulo electronico de potencia del tipo mencionado anteriormente comprende ramales conmutadores, cada uno de las cuales comprende un primer nodo electrico, un segundo nodo electrico, un tercer nodo electrico y conmutadores controlables de potencia para seleccionar si el tercer nodo electrico esta conectado al primer nodo electrico o al segundo nodo electrico. Como el numero de fases de un sistema de tension alterna es habitualmente tres, un modulo electronico de potencia estandar contiene tres ramales conmutadores. Cada conmutador de potencia controlable puede ser, por ejemplo, pero no necesariamente, un transistor bipolar de compuerta aislada “IGBT”, dotado de un diodo anti- paralelo.

El documento WO2006/048431 describe un modulo condensador que comprende un sistema de refrigeracion de lfquidos; el modulo es adecuado para ser una unidad de construccion basica de un almacenamiento de energfa capacitivo para una maquina movil.

A pesar de los modulos electronicos de potencia del tipo descrito anteriormente, hay todavfa retos con respecto a la implementacion, cableado, control y / o refrigeracion de otros elementos, tales como un almacenamiento de energfa capacitivo que esta habitualmente conectado a un circuito intermedio con uno o mas convertidores electronicos de potencia de CC a CC. Ademas, puede haber retos con respecto al cableado y / o la refrigeracion de una o mas bobinas inductoras, que son habitualmente piezas de los precitados convertidores electronicos de potencia de CC a CC.

Sumario

Lo siguiente presenta un sumario simplificado a fin de proporcionar una comprension basica de algunos aspectos de

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diversas realizaciones de la invencion. El sumario no es un panorama extenso de la invencion. Tampoco esta concebido para identificar elementos claves o cnticos de la invencion, ni para delinear el alcance de la invencion. El siguiente sumario presenta meramente algunos conceptos de la invencion de forma simplificada, como un preludio para una descripcion mas detallada de realizaciones ejemplificadoras de la invencion.

De acuerdo al primer aspecto de la invencion, se proporciona un nuevo modulo condensador de acuerdo a la reivindicacion 1,

que es adecuado para ser una unidad de construccion basica de un almacenamiento de energfa capacitivo modular. El modulo condensador, de acuerdo a la invencion, comprende:

- un elemento condensador,

- un primer terminal de tension conectado a un primer polo del elemento condensador,

- un segundo terminal de tension conectado a un segundo polo del elemento condensador,

- un sistema de conducto refrigerante para refrigerar el elemento condensador,

- un alojamiento que encapsula el elemento condensador y el sistema de conducto refrigerante, comprendiendo el alojamiento transductores de cableado para los terminales de tension primero y segundo, y transductores de tubena para el sistema de conducto refrigerante, y

- una o mas bobinas inductoras dentro del alojamiento, y para allanar la corriente del modulo condensador, estando conectada cada una de las bobinas inductoras entre un polo del primer terminal de tension y el primer polo del elemento condensador, de modo que el primer polo del elemento condensador este conectado al polo del primer terminal de tension, mediante la bobina inductora en consideracion,

en el que las paredes del sistema de conducto refrigerante afslan el espacio interior del sistema de conducto refrigerante del espacio que rodea el sistema de conducto refrigerante dentro del alojamiento.

El alojamiento, los transductores de cableado y los transductores de tubena estan ventajosamente disenados para impedir que el agua y / o las impurezas externas penetren en el modulo condensador. Como el modulo condensador esta encapsulado y comprende los conductos refrigerantes y los transductores de cableado y de tubena, los almacenamientos de energfa capacitivos modulares de distintos tamanos pueden ser construidos interconectando los modulos condensadores del tipo descrito anteriormente, y no hay ninguna necesidad de construir por separado una encapsulacion dotada de conductos refrigerantes.

El elemento condensador del modulo condensador puede comprender, por ejemplo, un condensador electrico de doble capa, “EDLC”, que a menudo se llama un “super-condensador”, o muchos condensadores electricos de doble capa electricamente interconectados.

Un modulo condensador de acuerdo a una realization ventajosa y ejemplificadora de la invencion comprende ademas equipos de medicion situados dentro del alojamiento y configurados para medir datos referidos al modulo condensador, y una interfaz de datos capaz de transmitir los datos medidos a un sistema externo de transferencia de datos. Los datos medidos pueden indicar, por ejemplo, la corriente del elemento condensador, la tension del elemento condensador, las corrientes de sub-elementos conectados en paralelo del elemento condensador, las tensiones de sub-elementos conectados en serie del elemento condensador y / o la temperatura dentro del alojamiento. El sistema externo de transferencia de datos puede ser, por ejemplo, una Red de Area de Control, “CAN”.

De acuerdo al segundo aspecto de la invencion, se proporciona un nuevo almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a la revindication 9, que comprende:

- un sistema condensador que comprende al menos dos modulos condensadores electricamente interconectados, del tipo descrito anteriormente, y de acuerdo a la invencion, y

- una tubena que conecta los sistemas de conductos refrigerantes de los modulos condensadores entre sf, a fin de permitir que el almacenamiento de energfa capacitivo este conectado a un sistema externo de circulation refrigerante.

En el almacenamiento de energfa capacitivo, uno de los modulos condensadores comprende una o mas bobinas inductoras dentro del alojamiento de este modulo condensador. Cada una de las bobinas inductoras puede ser usada como parte de un convertidor de potencia electronica, conectado al sistema condensador y configurado para cambiar la tension del sistema condensador. Por tanto, no hay ninguna necesidad de instalar bobinas inductoras fuera de los modulos condensadores.

En un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realizacion ventajosa y ejemplificadora de la invencion,

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uno de los modulos condensadores comprende un controlador situado dentro del alojamiento de este modulo condensador, y conectado a otros modulos condensadores mediante un sistema de transferencia de datos, por ejemplo, una CAN. El controlador esta configurado para generar datos referidos al almacenamiento de energfa capacitivo, sobre la base de datos medidos en los modulos condensadores. Los datos generados pueden indicar, por ejemplo, la tension del almacenamiento de energfa capacitivo, la corriente del almacenamiento de energfa capacitivo, la potencia recibida o dada por el almacenamiento de energfa capacitivo, la distribucion de tension entre los modulos condensadores conectados en serie, la distribucion de corriente entre los modulos condensadores conectados en paralelo y / o la temperatura maxima del almacenamiento de energfa capacitivo. Ademas, el controlador puede ser configurado para controlar, sobre la base de los datos generados, una resistencia de proteccion ante sobre-tension y / o un convertidor de potencia electronica conectado al sistema condensador y configurado para cambiar la tension del sistema condensador.

De acuerdo al tercer aspecto de la invencion, se proporciona una nueva maquina de trabajo movil. La maquina de trabajo movil comprende:

- un motor de combustion, y

- una cadena de transmision de potencia electromecanica entre el motor de combustion y una o mas ruedas, pistas de cadenas u otros activadores de la maquina de trabajo movil,

en la que la cadena de transmision electromecanica comprende al menos un almacenamiento de energfa capacitivo, de acuerdo a la presente invencion.

La maquina de trabajo movil comprende, preferiblemente, un sistema de refrigeracion de lfquidos conectado a la tuberfa del almacenamiento de energfa capacitivo y configurado para refrigerar tanto un sistema hidraulico de la maquina de trabajo movil como la cadena de transmision de potencia electromecanica. La maquina de trabajo movil puede ser, por ejemplo, un tractor, un cargador de cubetas, una draga de carretera, una excavadora o cualquier otra maquina de trabajo con ruedas y / o rieles de cadenas.

Un cierto numero de realizaciones ejemplificadoras y no limitadoras de la invencion se describen en las reivindicaciones dependientes adjuntas.

Diversas realizaciones ejemplificadoras de la invencion, tanto en cuanto a construcciones como en cuanto a procedimientos de funcionamiento, junto con objetos adicionales y ventajas de los mismos, seran optimamente entendidas a partir de la siguiente descripcion de realizaciones ejemplificadoras espedficas, cuando sean lefdas con relacion a los dibujos adjuntos.

Los verbos “comprender” e “incluir” se usan en este documento como una limitacion abierta, que ni excluyen ni requieren la existencia de caractensticas no referidas. Las caractensticas referidas en las reivindicaciones dependientes son mutuamente y libremente combinables, a menos que se indique explfcitamente lo contrario.

Breve descripcion de las figuras

Las realizaciones ejemplificadoras de la invencion y sus ventajas se explican en mayor detalle mas adelante, en cuanto a ejemplos y con referencia a los dibujos adjuntos, en los cuales:

la figura 1 muestra una ilustracion esquematica de un modulo condensador de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion,

la figura 2 muestra una ilustracion esquematica de un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion, y

la figura 3 muestra una ilustracion esquematica de una maquina de trabajo movil, de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion.

Descripcion de las formas de realizacion ejemplificadoras

La figura 1 muestra una vista en seccion esquematica de un modulo condensador, de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion. El modulo condensador comprende un elemento condensador 101 que puede comprender, por ejemplo, un condensador electrico de doble capa, “EDLC”, que a menudo se llama un “super- condensador”, o muchos condensadores electricos de doble capa electricamente interconectados; por ejemplo, muchos condensadores conectados en serie, muchos condensadores conectados en paralelo, o conjuntos conectados en serie de condensadores conectados en paralelo. El modulo condensador comprende un primer terminal de tension 102 conectado a un primer polo del elemento condensador 101, y un segundo terminal de tension 103 conectado a un segundo polo del elemento condensador. El modulo condensador comprende un sistema de conducto refrigerante 104 para conducir el refrigerante a fin de refrigerar el elemento condensador. El modulo condensador comprende un alojamiento 105 que

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encapsula el elemento condensador 101 y el sistema de conducto refrigerante 104. El alojamiento comprende los transductores de cableado 106 para los terminales de tension primero y segundo 102 y 103, y los transductores de tuberfa 107 para el sistema de conducto refrigerante 104. En el caso ejemplificador ilustrado en la figura 1, el sistema de conducto refrigerante 104 es un tubo entre los transductores de tuberfa 107. Las paredes del tubo afslan el espacio interior del sistema de conducto refrigerante del espacio que rodea el sistema de conducto refrigerante dentro del alojamiento 105. Por lo tanto, el sistema de conducto refrigerante 104 es adecuado para la refrigeracion de lfquidos.

El alojamiento 105, los transductores de cableado 106 y los transductores de tuberfa 107 estan ventajosamente disenados para impedir que el agua y / o las impurezas externas penetren en el modulo condensador. Por ejemplo, el alojamiento, los transductores de cableado y los transductores de tuberfa pueden ser disenados para impedir al menos el ingreso de parrfculas solidas mayores que 1 mm. Tambien es posible que el alojamiento, los transductores de cableado y los transductores de tuberfa constituyan una estructura protegida ante el polvo o a prueba de polvo. Ademas, la estructura puede ser protegida ante chorros de agua, o ser impermeable. La clasificacion “IP” de categorfa de Proteccion de Ingreso de la estructura es, ventajosamente, al menos IP55, mas ventajosamente, de IP65 a IP68. Puede hallarse mas informacion acerca de la clasificacion de IP a partir de la norma internacional IEC 60529. Dado que el modulo condensador esta encapsulado y comprende los conductos refrigerantes y los transductores de cableado y de tuberfa, los almacenamientos de energfa capacitivos modulares de distintos tamanos pueden ser construidos interconectando modulos condensadores del tipo descrito anteriormente, y no hay ninguna necesidad de construir por separado una encapsulacion dotada de conductos refrigerantes.

Un modulo condensador de acuerdo a una realization ejemplificadora de la invention comprende una o mas bobinas inductoras dentro del alojamiento, de modo que cada una de las bobinas inductoras este conectada entre un polo del primer terminal de tension 102 y el primer polo del elemento condensador. En el caso ejemplificador ilustrado en la figura 1, el modulo condensador comprende las bobinas inductoras 108, 109, 110, 111, 112 y 113. Cada una de estas bobinas inductoras es adecuada para ser una bobina inductora de un convertidor electronico de potencia de CC a CC que, en algunos casos, es necesario para cambiar la tension. El sistema de conducto refrigerante 104 esta preferiblemente configurado para refrigerar tambien las bobinas inductoras 108 a 113, tal como se ilustra en la figura 1. Como las bobinas inductoras estan dentro del modulo condensador, la implementation del precitado convertidor electronico de potencia de CC a CC es mas facil y mas sencilla.

Un modulo condensador de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion comprende equipos de medicion situados dentro del alojamiento y configurados para medir datos relacionados con el modulo condensador. Los datos medidos pueden indicar, por ejemplo, la corriente del elemento condensador 101, la tension del elemento condensador, las corrientes de los sub-elementos conectados en paralelo del elemento condensador, las tensiones de los sub- elementos conectados en serie del elemento condensador y / o la temperatura dentro del alojamiento. Los equipos de medicion pueden comprender, por ejemplo, un sensor de corriente 114, un sensor de temperatura 115, un sensor de tension 116 y un convertidor de senales 117, para convertir las senales de salida de estos sensores a una forma digital deseada. El modulo condensador comprende una interfaz de datos 118 capaz de transmitir los datos medidos a un sistema externo de transferencia de datos que puede ser, por ejemplo, una Red de Area de Control, “CAN”.

Un modulo condensador de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion comprende un controlador 119 conectado a la interfaz de datos 118 y al convertidor de senales 117 del equipo de medicion. En este caso, la interfaz de datos 118 es, preferiblemente, capaz tanto de transmitir como de recibir datos, a y desde un sistema externo de transferencia de datos, por ejemplo, una CAN. El controlador 119 puede ser configurado para generar datos de control, datos de monitorizacion y / o datos de alarma, sobre la base de datos medidos en el modulo condensador y / o sobre la base de datos recibidos en la interfaz de datos 118. Los datos de monitorizacion pueden indicar, por ejemplo, la tension, la corriente y / o la temperatura maxima de un almacenamiento de energfa capacitivo que comprende el modulo condensador y otros uno o mas modulos condensadores. Los datos de alarma pueden indicar, por ejemplo, que un valor medido, por ejemplo, la temperatura medida, ha superado su maximo valor admisible. Los datos de control pueden contener, por ejemplo, senales para operar elementos controlables del modulo condensador y / o elementos controlables conectados al modulo condensador.

Un modulo condensador de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion comprende los conmutadores 120 y 121 en un trayecto de corriente entre los terminales de tension directa primero y segundo 102 y 103, y el controlador 119 esta configurado para operar los conmutadores sobre la base de los datos medidos y / o los datos recibidos en la interfaz de datos 118. Segun lo ilustrado por la figura 1, el modulo condensador tambien puede comprender otros conmutadores que pueden ser controlables con el controlador 119. Los conmutadores pueden ser, por ejemplo, reles operados por corriente o conmutadores semiconductores. Los conmutadores pueden ser usados, por ejemplo, para controlar el funcionamiento de una resistencia de pre-carga / descarga que no se muestra en la figura 1.

La figura 2 muestra una ilustracion esquematica de un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion. El almacenamiento de energfa capacitivo comprende un sistema condensador que comprende los modulos condensadores conectados en serie 230, 231 y 232. Cada uno de los modulos

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condensadores 230 a 232 comprende un elemento condensador, terminales de tension conectados a polos del elemento condensador, un sistema de conducto refrigerante y un alojamiento que encapsula el elemento condensador y el sistema de conducto refrigerante. El almacenamiento de energfa capacitivo comprende una tubena 233 que conecta los sistemas de conductos refrigerantes de los modulos condensadores entre sf, a fin de permitir que el almacenamiento de energfa capacitivo se conecte a un sistema externo de circulacion de refrigerante. Las flechas 242 mostradas en la figura 2 ilustran un flujo de refrigerante dispuesto para refrigerar el almacenamiento de energfa capacitivo. El refrigerante es, preferiblemente, lfquido, pero tambien es posible que el refrigerante sea gaseoso.

En un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realization ejemplificadora de la invention, cada uno de los modulos condensadores 230 a 232 comprende equipos de medicion situados dentro del alojamiento del modulo condensador, y configurados para medir datos relacionados con el modulo condensador en consideration. Los equipos de medicion pueden comprender, por ejemplo, sensores de tension, de corriente y de temperatura, y un convertidor de senales 217, para convertir las senales de salida de los sensores a una forma digital deseada. Cada uno de los modulos condensadores 230 a 232 comprende una interfaz de datos 218 capaz de transmitir los datos medidos a un sistema externo de transferencia de datos 243 que puede ser, por ejemplo, un bus de CAN entre los modulos condensadores.

Un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion comprende convertidores electronicos de potencia de CC a CC, configurados para cambiar la tension del sistema condensador que comprende los modulos condensadores conectados en serie 230 a 232. Cada uno de los convertidores electronicos de potencia electronica de CC a CC comprende una bobina inductora que esta situada dentro del alojamiento del primer modulo condensador 230 y un circuito electronico de potencia situado fuera de los alojamientos de los modulos condensadores. Por ejemplo, el circuito principal de uno de los convertidores de potencia de CC a CC comprende la bobina inductora 208 y el circuito electronico de potencia 234. El circuito electronico de potencia 234 comprende un primer nodo electrico 237 conectado a un polo positivo de un enlace de polaridad directa 244, un segundo nodo electrico 238 conectado a un polo negativo del enlace de polaridad directa 244, un tercer nodo electrico 239 conectado a la bobina inductora 208 relacionada con este convertidor de potencia de CC a CC, y los conmutadores de potencia controlables 240 y 241, para seleccionar si el tercer nodo electrico 239 esta conectado al primer nodo electrico 237 o al segundo nodo electrico 238. En el caso ejemplificador mostrado en la figura 2, el enlace de polaridad directa 244 es un enlace de tension directa que comprende un condensador. Cada conmutador de potencia controlable puede ser, por ejemplo, un transistor bipolar de compuerta aislada “IGBT”, dotado de un diodo anti-paralelo, segun lo ilustrado en la figura 1, o un tiristor “GTO” de cierre de compuertas, dotado de un diodo anti-paralelo, o algun otro componente electronico adecuado de potencia.

El convertidor electronico de potencia de CC a CC, descrito anteriormente, puede ser operado como un convertidor de desaceleracion de CC a CC al transferir energfa desde el enlace de polaridad directa 244 a los modulos condensadores 230 a 232, y como un convertidor de aceleracion de CC a CC al transferir energfa desde los modulos condensadores 230 a 232 al enlace de polaridad directa 224. La operation de desaceleracion puede lograrse encendiendo y apagando el conmutador de potencia controlable 240 cuando el diodo del conmutador de potencia controlable 241 funciona como un diodo sin control. La operacion de aceleracion puede lograrse encendiendo y apagando el conmutador de potencia controlable 241 cuando el diodo del conmutador de potencia controlable 240 funciona como un diodo de carga. En el caso ejemplificador ilustrado en la figura 2, hay, en total, seis convertidores electronicos de potencia de CC a CC, conectados en paralelo, del tipo descrito anteriormente. Dos o mas de estos convertidores electronicos de potencia de CC a CC son preferiblemente operados con ciclos de funcionamiento entrelazados a fin de reducir la ondulacion de tension en el enlace de polaridad directa 244 y / o para reducir las perdidas de commutation. Los seis convertidores electronicos de potencia de CC a CC pueden ser implementados con dos modulos sextuples 245 y 246, segun lo ilustrado en la figura 2. Los modulos sextuples pueden ser, por ejemplo, modulos SEMIKRON SKiM459GD12E4.

En un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion, los circuitos electronicos de potencia de los convertidores electronicos de potencia de CC a CC estan dotados de conductos refrigerantes conectados a la tubena 233. En este caso, el mismo flujo de refrigerante 242 que refrigera los modulos condensadores 230 a 232 tambien refrigera los circuitos electronicos de potencia de los convertidores electronicos de potencia de CC a CC.

En un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion, el primer modulo condensador 230 comprende un controlador 219 situado dentro del alojamiento del primer modulo condensador, y conectado a la interfaz de datos 218 del primer modulo condensador, y al convertidor de senales 217 del equipo de medicion del primer modulo condensador. El controlador 219 puede ser configurado para generar datos de control, datos de monitorizacion y / o datos de alarma relacionados con el almacenamiento de energfa capacitivo, sobre la base de los datos medidos en los modulos condensadores 230 a 232 y / o los datos recibidos desde un sistema de transferencia de datos 248. El sistema de transferencia de datos 248 puede ser, por ejemplo, un bus de CAN entre el almacenamiento de energfa capacitivo y otras piezas de un dispositivo, por ejemplo, una maquina de trabajo movil, que comprende el almacenamiento de energfa capacitivo. En esta realizacion ejemplificadora de la invencion, el primer modulo condensador 230 es un modulo condensador de control, es decir, un modulo condensador maestro, y los modulos condensadores 231 y 232 son modulos condensadores esclavos. Los datos de monitorizacion pueden indicar, por ejemplo, la tension del

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almacenamiento de ene^a capacitivo, la corriente del almacenamiento de ene^a capacitivo, la potencia recibida o entregada por el almacenamiento de energfa capacitivo, la distribucion de tensiones entre los modulos condensadores conectados en serie 230 a 232, y / o la temperatura maxima que se produce en el almacenamiento de energfa capacitivo. Los datos de alarma pueden indicar, por ejemplo, que una o mas cantidades medidas se desvfan demasiado desde sus areas permitidas.

En un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion, el controlador 219 esta configurado para controlar los convertidores electronicos de potencia de CC a CC, mostrados en la figura 2, sobre la base de los datos de control basados en datos medidos en los modulos condensadores 230 a 232 y / o datos recibidos desde el sistema de transferencia de datos 248. La comunicacion entre el controlador 219 y los convertidores electronicos de potencia de CC a CC puede ser implementada, por ejemplo, con un bus de CAN 249. Ademas, el controlador 219 puede ser configurado para controlar conmutadores del modulo condensador 230, de modo que un resistor 247 funcione, cuando sea necesario, como una resistencia de pre-carga o como una resistencia de descarga de los modulos condensadores conectados en serie 230 a 232.

En un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion, el primer modulo condensador 230 comprende uno o mas reles de proteccion 280, 281 situados dentro del alojamiento del primer modulo condensador, y el controlador 219 esta configurado para controlar los reles de proteccion para interrumpir la corriente del almacenamiento de energfa capacitivo, en respuesta a al menos una de las siguientes situaciones: la corriente del almacenamiento de energfa capacitivo supera una corriente lfmite predeterminada, la tension del almacenamiento de energfa capacitivo supera una tension lfmite predeterminada o la temperatura del almacenamiento de energfa capacitivo supera una temperatura lnriite predeterminada.

En un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion, el primer modulo condensador 230 comprende un detector de corriente de fallo 282, situado dentro del alojamiento del primer modulo condensador, y configurado para detectar la corriente de fugas entre un terminal de alta tension del sistema condensador y los alojamientos de los modulos condensadores, y la corriente de fugas entre un terminal de baja tension del sistema condensador y los alojamientos de los modulos condensadores. El detector de corriente de fallo 282 puede ser, por ejemplo, pero no necesariamente, una cadena de resistencias segun se ilustra en la figura 2. La cadena de resistencias proporciona la division de tension entre los terminales de alta y baja tension del sistema condensador. Un punto de la cadena de resistores esta conectado al alojamiento del primer modulo condensador 230, segun se ilustra en la figura 2. Si hay alguna corriente de fugas entre el terminal de alta tension y los alojamientos de los modulos condensadores, o entre el terminal de baja tension y los alojamientos de los modulos condensadores, se cambia la division de tension, y esto puede ser detectado midiendo la tension de uno de las resistencias.

Un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion comprende un convertidor electronico de potencia de CC a CC 250, adecuado para funcionar entre el enlace de polaridad directa 244 y una batena 251. La batena puede ser, por ejemplo, una batena de 12 V / 24 V. Tambien es posible que la batena 251 tenga una tension significativamente mayor que 12 V o 24 V, es decir, la batena 251 puede ser una batena “HV” de alta tension.

La figura 3 muestra una ilustracion de una maquina de trabajo movil 380 de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion. En este caso ejemplificador, la maquina de trabajo movil es un cargador de cubetas, pero la maquina de trabajo movil podna ser asimismo un tractor, una draga de carretera, una excavadora o cualquier otra maquina de trabajo con ruedas y / o rieles de cadenas. La maquina de trabajo movil comprende un motor de combustion 381 que puede ser, por ejemplo, un motor Diesel, un motor de ciclo de Otto o un motor de turbina. La maquina de trabajo movil comprende una cadena de transmision de potencia electromecanica 382 entre el motor de combustion 381 y las ruedas 383, 384 de la maquina de trabajo movil. La cadena de transmision electromecanica comprende un generador 388, cuyo rotor esta conectado al asta del motor de combustion. La cadena de transmision electromecanica comprende un convertidor de potencia electronica 389 y los motores electricos 390, 391 en los centros de las ruedas de la maquina de trabajo movil. El convertidor de potencia electronica 389 esta dispuesto para convertir la tension electrica producida por el generador 388 en tensiones electricas con amplitudes y frecuencias adecuadas para los motores electricos 390, 391. La cadena de transmision electromecanica comprende ademas un almacenamiento de energfa capacitivo 385 que comprende al menos dos modulos condensadores electricamente interconectados. Cada uno de los modulos condensadores comprende un elemento condensador, terminales de tension conectados a polos del elemento condensador, un sistema de conducto refrigerante y un alojamiento que encapsula el elemento condensador y el sistema de conducto refrigerante. Uno de los modulos condensadores comprende, preferiblemente, un controlador que controla todos los modulos condensadores, segun lo ilustrado anteriormente con ayuda de la figura 2. El almacenamiento de energfa capacitivo 385 comprende una tubena que conecta los sistemas de conducto refrigerante de los modulos condensadores entre st

Una maquina de trabajo movil de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion comprende un sistema de refrigeracion de lfquidos 386 conectado a la tubena del almacenamiento de energfa capacitivo 385, y configurado para refrigerar la cadena de transmision de potencia electromecanica 382 y un sistema hidraulico 387 de la maquina de trabajo

movil.

Una maquina de trabajo movil de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion comprende un sistema refrigerante de lfquidos 386 conectado a la tuberfa del almacenamiento de energfa capacitivo, y configurado para refrigerar la cadena de transmision de potencia electromecanica 382 y el motor de combustion 381.

5 Una maquina de trabajo movil de acuerdo a una realizacion ejemplificadora de la invencion comprende una baterfa 392 que, junto con el almacenamiento de energfa capacitivo 385, puede ser usada para responder a las necesidades de potencia maxima que superan la potencia maxima del motor de combustion 381.

Los ejemplos espedficos proporcionados en la descripcion dada en lo que antecede no deberfan interpretarse como limitadores de la aplicabilidad y / o la interpretacion de las reivindicaciones adjuntas.

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Claims

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REIVINDICACIONES

1. Un modulo condensador para almacenar tension directa, comprendiendo el modulo condensador:

- un elemento condensador (101),

- un primer terminal de tension (102) conectado a un primer polo del elemento condensador,

- un segundo terminal de tension (103) conectado a un segundo polo del elemento condensador,

- un sistema de conducto refrigerante (104) para refrigerar el elemento condensador, y

- un alojamiento (105) que encapsula el elemento condensador y el sistema de conducto refrigerante, comprendiendo el alojamiento transductores de cableado (106) para los terminales de tension primero y segundo, y transductores de tuberfa (107) para el sistema de conducto refrigerante, en donde las paredes del sistema de conducto refrigerante afslan el espacio interior del sistema de conducto refrigerante del espacio que rodea el sistema de conducto refrigerante dentro del alojamiento,

caracterizado porque el modulo condensador comprende una o mas bobinas inductoras (108 a 113) dentro del alojamiento, y para allanar la corriente del modulo condensador, estando cada una de las bobinas inductoras conectada entre un polo del primer terminal de tension (102) y el primer polo del elemento condensador, de modo que el primer polo del elemento condensador este conectado al polo del primer terminal de tension mediante la bobina inductora en consideracion.
2. Un modulo condensador de acuerdo a la reivindicacion 1, en el que el alojamiento, los transductores de cableado y los transductores de tuberfa estan configurados para impedir que parrfculas solidas mayores que 1 mm penetren en el espacio que rodea al sistema de conducto refrigerante dentro del alojamiento.
3. Un modulo condensador de acuerdo a la reivindicacion 2, en el que el alojamiento, los transductores de cableado y los transductores de tuberfa estan configurados para sellar el espacio que rodea al sistema de conducto refrigerante dentro del alojamiento, para que sea al menos uno de los siguientes: a prueba de polvo o impermeable.
4. Un modulo condensador de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el modulo condensador comprende equipos de medicion (114 a 117) situados dentro del alojamiento y configurados para medir datos relacionados con el modulo condensador, y una interfaz de datos (118) capaz de transmitir los datos medidos a un sistema externo de transferencia de datos.
5. Un modulo condensador de acuerdo a la reivindicacion 4, en el que el equipo de medicion esta configurado para medir datos indicativos de al menos uno de los siguientes: corriente del elemento condensador, tension del elemento condensador, corrientes de sub-elementos conectados en paralelo del elemento condensador, tensiones de sub- elementos conectados en serie del elemento condensador y temperatura dentro del alojamiento.
6. Un modulo condensador de acuerdo a la reivindicacion 4 o 5, en el que la interfaz de datos es capaz de recibir datos desde el sistema externo de transferencia de datos, y el modulo condensador comprende un controlador (119) conectado a la interfaz de datos y al equipo de medicion, estando el controlador configurado para generar datos relacionados con un almacenamiento de energfa capacitivo que comprende el modulo condensador y otros uno o mas modulos condensadores, sobre la base de los datos medidos y los datos recibidos desde el sistema externo de transferencia de datos.
7. Un modulo condensador de acuerdo a la reivindicacion 6, en el que el controlador esta configurado para generar datos que indican al menos uno de los siguientes: tension del almacenamiento de energfa capacitivo, sobre la base de datos indicativos de tensiones del modulo condensador y los otros uno o mas modulos condensadores, corriente del almacenamiento de energfa capacitivo, sobre la base de datos indicativos de corrientes del modulo condensador y los otros uno o mas modulos condensadores, temperatura maxima del almacenamiento de energfa capacitivo, sobre la base de datos indicativos de temperaturas del modulo condensador y los otros uno o mas modulos condensadores.
8. Un modulo condensador de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que el elemento condensador comprende uno o mas condensadores electricos de doble capa.
9. Un almacenamiento de energfa capacitivo que comprende:

- un sistema condensador que comprende al menos dos modulos condensadores electricamente interconectados (230 a 232), comprendiendo cada uno un elemento condensador, un primer terminal de tension conectado a un primer polo del elemento condensador, un segundo terminal de tension conectado a un segundo polo del elemento condensador, un sistema de conducto refrigerante para refrigerar el elemento condensador, y un alojamiento que encapsula el elemento

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condensador y el sistema de conducto refrigerante, comprendiendo el alojamiento transductores de cableado para los terminales de tension primero y segundo, y transductores de tuberfa para el sistema de conducto refrigerante, y paredes del sistema de conducto refrigerante que afslan el espacio interior del sistema de conducto refrigerante del espacio que rodea al sistema de conducto refrigerante dentro del alojamiento, y

- una tuberfa (233) que conecta los sistemas de conductos refrigerantes de los modulos condensadores entre sf, a fin de permitir que el almacenamiento de energfa capacitivo se conecte a un sistema externo de circulacion de refrigerante,

en el que uno de los modulos condensadores es un primer modulo condensador (230) de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
10. Un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a la reivindicacion 9, en el que cada uno de los modulos condensadores comprende equipos de medicion situados dentro del alojamiento del modulo condensador y configurados para medir datos relacionados con este modulo condensador, y cada uno de los modulos condensadores comprende una interfaz de datos capaz de transmitir los datos medidos a un sistema externo de transferencia de datos.
11. Un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a la reivindicacion 9 o 10, en el que el almacenamiento de energfa capacitivo comprende al menos un convertidor de potencia electronico conectado al sistema condensador, y configurado para cambiar la tension del sistema condensador, comprendiendo el convertidor de potencia electronico la bobina inductora (208) situada dentro del alojamiento del primer modulo condensador, y un circuito electronico de potencia (234) situado fuera de los alojamientos de los modulos condensadores.
12. Un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a la reivindicacion 11, en el que el almacenamiento de energfa capacitivo comprende un conducto refrigerante conectado a la tuberfa y configurado para refrigerar el circuito electronico de potencia del convertidor de potencia electronico.
13. Un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a la reivindicacion 11 o 12, en el que el circuito electronico de potencia (234) del convertidor de potencia electronico comprende un primer nodo electrico (237), un segundo nodo electrico (238) conectado al sistema condensador, un tercer nodo electrico (239) conectado a la bobina inductora (208) y conmutadores de potencia controlables (240, 241) para seleccionar si el tercer nodo electrico se conecta al primer nodo electrico o al segundo nodo electrico.
14. Un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 10 a 13, en el que el primer modulo condensador comprende un controlador (219) situado dentro del alojamiento del primer modulo condensador, y conectado a la interfaz de datos del primer modulo condensador y al equipo de medicion del primer modulo condensador, estando el controlador configurado para generar datos relacionados con el almacenamiento de energfa capacitivo, al menos parcialmente, sobre la base de datos medidos en los modulos condensadores.
15. Un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a la reivindicacion 14, en el que el primer modulo condensador comprende uno o mas reles de proteccion (280, 281) situados dentro del alojamiento del primer modulo condensador, y el controlador (219) esta configurado para controlar los reles de proteccion, para interrumpir la corriente del almacenamiento de energfa capacitivo, en respuesta a al menos una de las siguientes situaciones: la corriente del almacenamiento de energfa capacitivo supera una corriente lfmite predeterminada, la tension del almacenamiento de energfa capacitivo supera una tension lfmite predeterminada o la temperatura del almacenamiento de energfa capacitivo supera una temperatura lfmite predeterminada.
16. Un almacenamiento de energfa capacitivo de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en el que el primer modulo condensador comprende un detector de corriente de fallo (282), situado dentro del alojamiento del primer modulo condensador, y configurado para detectar una corriente de fugas entre un terminal de alta tension del sistema condensador y los alojamientos de los modulos condensadores, y una corriente de fugas entre un terminal de baja tension del sistema condensador y los alojamientos de los modulos condensadores.
17. Una maquina de trabajo movil (380) que comprende:

- un motor de combustion (381), y

- una cadena de transmision de potencia electromecanica (382) entre el motor de combustion y uno o mas activadores de la maquina de trabajo movil,

en la que la cadena de transmision de potencia electromecanica comprende un almacenamiento de energfa capacitivo (385) de acuerdo a cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16.
18. Una maquina de trabajo movil de acuerdo a la reivindicacion 17, en la que la maquina de trabajo movil comprende un sistema refrigerante de lfquidos (386), conectado a la tuberfa del almacenamiento de energfa capacitivo, y configurado para refrigerar la cadena de transmision de potencia electromecanica y un sistema hidraulico (387) de la maquina de

trabajo movil.
19. Una maquina de trabajo movil de acuerdo a la reivindicacion 17, en la que la maquina de trabajo movil comprende un sistema refrigerante de Kquidos (386) conectado a la tuberfa del almacenamiento de ene^a capacitivo, y configurado para refrigerar la cadena de transmision de potencia electromagnetica y el motor de combustion.