ES2962988T3 - Unidad de alimentación de tierra accionada por batería con construcción, durabilidad y mantenimiento mejorados - Google Patents
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Abstract
Una unidad de energía terrestre de aeropuerto para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en tierra, un método para operar la unidad de energía terrestre, un sistema para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en tierra, un método para operar dicho sistema, y una Y -adaptador. La unidad de energía terrestre incluye una primera batería eléctrica, un inversor para transformar una corriente de salida de la batería en una corriente de salida alterna para ser suministrada a la aeronave, y uno o más primeros interruptores electrónicos para conectar y desconectar la primera batería hacia y desde la inversor. Los primeros interruptores se conectan en serie a la primera batería y juntos se conectan al inversor. Una primera unidad controladora controla al menos uno de uno o más primeros interruptores. La unidad de energía terrestre incluye además una segunda batería eléctrica y segundos interruptores electrónicos para conectar y desconectar la segunda batería hacia y desde el inversor. Los segundos interruptores están conectados en serie a la segunda batería y están conectados juntos al inversor de manera que estén en paralelo con la primera batería conectada en serie y los primeros interruptores. Al menos uno de los segundos interruptores está controlado por la primera o segunda unidad controladora digital. Un primer diodo también está conectado en serie a la primera batería, permitiendo que la corriente desde la primera batería llegue al inversor y bloqueando o limitando la corriente desde el inversor o la segunda batería a la primera batería. Un segundo diodo está conectado en serie a la segunda batería, permitiendo que la corriente desde la segunda batería llegue al inversor y bloqueando o limitando la corriente desde el inversor o la primera batería a la segunda batería. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Unidad de alimentación de tierra accionada por batería con construcción, durabilidad y mantenimiento mejorados Esta invención se refiere a unidades de potencia de tierra (GPU) de la aeronave. En la técnica relacionada "Referenzbericht: eGPU Energieversorgung von Flugzeugen" de ARADEX AG, CH, se presenta una unidad de potencia de tierra accionada por batería.
Los inventores querían mejorar la construcción, la operabilidad, la durabilidad y el mantenimiento de tal GPU accionada por batería. El objetivo de la invención fue por lo tanto proporcionar una GPU con construcción, operabilidad, durabilidad y mantenimiento mejorados. El documento EP3065260A1 se refiere a una unidad de potencia de tierra con menor ruido y emisión de contaminación. El documento EP2712045A2 se refiere a una carga y descarga paralela de múltiples baterías de ácido de plomo.
En esta solicitud, el término GPU de batería generalmente se refiere a una GPU que comprende una o más baterías. Además, puede ser una GPU híbrida, que contiene además un motor y generador de combustión. La invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
Particularmente, este objeto se logra mediante una GPU de batería del aeropuerto, preferentemente móvil sobre ruedas, para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo, la GPU que comprende - una primera batería eléctrica,
- un inversor para transformar una corriente de salida de la batería en una corriente de salida alterna del inversor que se suministra a la aeronave,
- uno o más primeros conmutadores electrónicos para conectar y desconectar la primera batería hacia y desde el inversor, en donde el uno o más primeros conmutadores están conectados en serie a la primera batería y en donde la primera batería conectada en serie y el uno o más primeros conmutadores están conectados entre sí al inversor,
- una primera unidad controladora para controlar al menos uno, preferentemente todos, del uno o más primeros conmutadores;
- una segunda batería eléctrica,
- una segunda unidad controladora digital y
- uno o más segundos conmutadores electrónicos para conectar y desconectar la segunda batería hacia y desde el inversor,
en donde el uno o más segundos conmutadores están conectados en serie a la segunda batería y en donde la segunda batería conectada en serie y el uno o más segundos conmutadores están conectados entre sí al inversor de manera que están en paralelo a la primera batería conectada en serie y el uno o más primeros conmutadores, en donde al menos uno, todos, del uno o más segundos conmutadores está controlado por la segunda unidad de controlador digital, en donde
además del uno o más primeros conmutadores que se conectan en serie a la primera batería, un primer diodo se conecta en serie, lo que permite la corriente de la primera batería al inversor y bloquea o limita la corriente del inversor o de la segunda batería a la primera batería;
y en donde además del uno o más segundos conmutadores que se conectan en serie a la segunda batería, un segundo diodo se conecta en serie, lo que permite la corriente de la segunda batería al inversor y bloquea o limita la corriente del inversor o de la primera batería a la segunda batería.
El objeto de la invención también se logra particularmente mediante un método de funcionamiento de una GPU para suministrar corriente a una aeronave estacionada en el suelo, la GPU que comprende las etapas:
- mediante una primera unidad de controlador digital, conmutar uno o más primeros conmutadores electrónicos para conectar y desconectar una primera batería de la GPU hacia y desde un inversor de la GPU,
- transformar una corriente de salida de la primera batería en una corriente de salida alterna del inversor, - mediante una segunda unidad de controlador digital, conmutar uno o más segundos conmutadores electrónicos para conectar y desconectar una segunda batería de la GPU hacia y desde el inversor,
- mediante un primer diodo de la GPU, que permite la corriente de la primera batería al inversor y bloquea o limita la corriente del inversor o de la segunda batería a la primera batería,
- mediante un segundo diodo de la GPU, que permite la corriente de la segunda batería al inversor y bloquea o limita la corriente del inversor o de la primera batería a la segunda batería,
- transformar una corriente de salida de la segunda batería en la corriente de salida alterna del inversor.
De este modo, se mejora la construcción, operabilidad, durabilidad y mantenimiento de la GPU de batería.
Por ejemplo, si una batería está desconectada, por alguna razón, durante la carga, la batería restante (o baterías, ver más abajo) puede permanecer sin afectarse. Las baterías completamente cargadas pueden estar en espera como una reserva conectada al inversor durante el giro de la aeronave si es necesario. Los diodos evitan de esta manera la carga inversa o la carga inversa con corriente ilimitada, que sería perjudicial para la batería y/o conduciría a una eficiencia reducida.
Preferentemente, de esa misma manera, la GPU comprende una tercera batería con uno o más terceros conmutadores y un tercer diodo y/o una cuarta batería con uno o más cuartos conmutadores y un cuarto diodo y/o baterías adicionales con uno o más conmutadores y diodos adicionales conectados en paralelo a la primera y segunda batería y a los respectivos conmutadores. Las características que a continuación se describen como preferidas para el primer y segundo escenario de batería, preferentemente también se aplican, en el caso de más de dos baterías, al tercer, cuarto u otros escenarios de batería en consecuencia.
La primera batería y la segunda batería se configuran preferentemente para mantener 90 kW en el puerto de salida de la GPU, que se conduce a la aeronave. Preferentemente, la primera batería y la segunda batería se construyen de la misma manera que tiene las mismas especificaciones eléctricas. La primera batería y/o la segunda batería son preferentemente paquetes de baterías, cada uno construido a partir de múltiples celdas de batería.
El inversor se configura preferentemente para generar 400 Hz de CA, preferentemente 3x200 Vac (fase a fase) @ 400 Hz, preferentemente al menos 90 kVA.
El primer/segundo diodo es al menos (configurado para) limitar la corriente del inversor o de la segunda/primera batería a la primera/segunda batería, por ejemplo, al forzar cualquier corriente inversa a través de una primera/segunda resistencia de derivación, que podría ser una resistencia cuasilineal clásica u otro elemento limitador de corriente o un circuito limitador de corriente de elementos. Particularmente de manera preferente, el primer/segundo diodo está (configurado para) limitar completamente la corriente del inversor o de la segunda/primera batería a la primera/segunda batería, por ejemplo, se realiza porque no existe una trayectoria de derivación que permita la corriente inversa paralela al diodo respectivo.
Preferentemente, la GPU no comprende un generador accionado por motor de combustión establecido con una salida de energía eléctrica continua superior al 50 %, preferentemente el 30 %, de la potencia de salida de la GPU. Preferentemente, uno o más de los primeros conmutadores y el primer diodo se realizan en un elemento, por ejemplo, un transistor (preferentemente IGBT) o tiristor. Lo mismo se prefiere para los segundos conmutadores y el segundo primer diodo.
Preferentemente, uno o más de los primeros conmutadores y el primer diodo se realizan mediante un relé electrónico (electromecánico o de estado sólido) y, si no es así, el relé ya es unidireccional, un diodo separado conectado en serie. Lo mismo se prefiere para los segundos conmutadores y el segundo primer diodo. Preferentemente, al menos uno del uno o más primeros conmutadores y al menos uno del uno o más segundos conmutadores se realiza como un relé electromecánico.
La corriente de salida de la batería podría conducirse directa o indirectamente (por ejemplo, sobre un filtro u otro elemento intermedio) al inversor.
Preferentemente, cada batería tiene un dispositivo de monitoreo de batería dedicado a esta y la GPU se configura para desconectar cualquiera de las baterías mediante la apertura de uno del primer o segundo conmutadores en caso de que el dispositivo de monitoreo de batería indique un mal funcionamiento de la batería respectiva.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención, la capacidad de todas las baterías de la potencia de tierra en total es de al menos 80 kWh.
De este modo, la batería es capaz de almacenar suficiente energía para mantener un par de giros de la aeronave solo mediante la energía almacenada en la batería.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención al menos uno del uno o más primeros conmutadores y al menos uno del uno o más segundos conmutadores se configuran cada uno para desconectar ambos polos de la batería respectiva del inversor. En un método adicional preferido de acuerdo con la invención, ambos polos de la batería respectiva se conectan y desconectan del inversor.
De esta manera, se mejora la seguridad de la GPU. Una desconexión completa de la batería de los otros circuitos eléctricos puede ser ventajosa en emergencias.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención, la GPU comprende un cargador de batería configurado para cargar la primera batería y la segunda batería. En un método preferido adicional, la primera y segunda batería se cargan mediante el mismo cargador, ya sea al mismo tiempo o alternando.
Preferentemente, la GPU comprende un conmutador, preferentemente un conmutador de 2 polos,
a) para conectar y desconectar el cargador hacia y desde la primera/segunda batería
b) o para conectar y desconectar el cargador hacia y desde una fuente de energía, introduciendo energía al cargador.
Particularmente de manera preferente, en el caso a) este conmutador es uno del uno o más primer/segundo conmutadores.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención, la GPU comprende un primer cargador de batería configurado para cargar la primera batería y un segundo cargador de batería configurado para cargar la segunda batería. En un método adicional preferido de acuerdo con la invención, la primera batería se carga mediante un primer cargador de batería de la GPU y la segunda batería se carga mediante un segundo cargador de batería de la GPU.
De este modo, se logra una carga rápida y fácil. Por la GPU que comprende un cargador por batería, es posible cargar las baterías desde la red de 50/60 Hz y, además, las baterías pueden cargarse de manera rápida e independiente entre sí. Un cargador por batería mejora la utilización de la capacidad total de la batería, es decir, cuando la carga de una batería necesita “ralentizarse” debido a un alto tensión de la celda, la carga de los paquetes restantes puede continuar sin afectarse.
Preferentemente, el primer controlador se configura para controlar el primer cargador y el segundo controlador se configura para controlar el segundo cargador. Preferentemente, los cargadores se conectan a un conector común o diferente de la GPU para conectar el cargador a la red eléctrica.
Preferentemente, la GPU comprende,
a) un conmutador, preferentemente 2 polos, para conectar y desconectar el primer cargador hacia y desde la primera batería y un conmutador, preferentemente 2 polos, para conectar y desconectar el segundo cargador hacia y desde la segunda batería,
b) o uno o más conmutadores para, juntos o por separado, conectar y desconectar el primer y segundo cargador hacia y desde una fuente de energía, introduciendo energía al cargador del primer y segundo cargador. Particularmente de manera preferente, en el caso a) los conmutadores son uno del uno o más primer/segundo conmutadores.
Por lo tanto, preferentemente, al menos uno del uno o más primeros conmutadores se configura para desconectar el primer cargador, preferentemente, de la primera batería, y al menos uno del uno o más segundos conmutadores se configura para desconectar el segundo cargador, preferentemente, de la segunda batería.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención, la GPU comprende un conjunto generador accionado por motor de combustión o una celda de combustible con una salida de energía eléctrica continua menor o igual al 50 %, preferentemente 30 %, de la potencia nominal de salida de la GPU, en donde el conjunto generador se configura para alimentar el cargador o el primer y/o segundo cargador y/o se configura para alimentar energía directamente al bus de CC común (es decir, la salida de las baterías y/o la entrada del inversor) a través de un rectificador. En un método adicional preferido de acuerdo con la invención, el cargador o el primer y/o segundo cargador se alimentan mediante un conjunto generador de acuerdo con la GPU.
De este modo, se proporciona una forma rentable y compacta de cargar las baterías, mediante un motor muy pequeño o una celda de combustible, que no sería lo suficientemente potente como para sostener una aeronave para la que se clasifica la GPU, pero lo suficientemente potente como para cargar las baterías hasta un cierto estado de carga.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención al menos uno del uno o más primeros conmutadores se configura para desconectar la primera batería del inversor mientras
- se conecta el cargador o el primer cargador de batería a la primera batería
- y/o no se desconecta el cargador o el primer cargador de batería de la primera batería y en donde
al menos uno del uno o más segundos conmutadores se configura para desconectar la segunda batería del inversor mientras conecta el cargador o el segundo cargador de batería a la segunda batería
- y/o no desconecta el cargador o el segundo cargador de batería de la segunda batería. Con el método preferido adicional de acuerdo con la invención, conmutar el al menos uno del uno o más primeros conmutadores es desconectar la primera batería del inversor mientras se conecta el cargador o el primer cargador de batería a la primera batería y/o no desconectar el cargador o el primer cargador de batería de la primera batería y conmutar el al menos uno del uno o más segundos conmutadores es desconectar la batería del inversor mientras se conecta el cargador o el segundo cargador de batería a la segunda batería y/o no desconectar el cargador o el segundo cargador de batería de la segunda batería.
De este modo, es posible cargar las baterías mientras no se descargan.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención el uno o más segundos conmutadores se controlan mediante la segunda unidad de controlador,
en donde la GPU comprende un primer dispositivo de monitoreo de batería para monitorear una función correcta de la primera batería, en donde el primer controlador se conecta al primer dispositivo de monitoreo de la batería a través de una primera línea de comunicación para la comunicación con el primer dispositivo de monitoreo de la batería y se configura para desconectar la primera batería, preferentemente desde el inversor y/o el cargador, al abrir al menos uno del uno o más primeros conmutadores, tan pronto como el primer dispositivo de monitoreo de la batería indique un mal funcionamiento de la primera batería,
en donde la GPU comprende un segundo dispositivo de monitoreo de batería para monitorear una función correcta de la segunda batería, en donde el segundo controlador se conecta al segundo dispositivo de monitoreo de la batería a través de una segunda línea de comunicación para la comunicación con el segundo dispositivo de monitoreo de la batería y se configura para desconectar la segunda batería, preferentemente desde el inversor y/o el cargador, al abrir al menos uno del uno o más segundos conmutadores, tan pronto como el segundo dispositivo de monitoreo de la batería indique un mal funcionamiento de la segunda batería. En un método adicional preferido de acuerdo con la invención las baterías se monitorean en consecuencia y después de un mal funcionamiento los conmutadores se conmutan en consecuencia para desconectar la batería respectiva.
De este modo, se mejora la seguridad de la GPU, ya que cada batería tiene su propio sistema de apagado de seguridad.
Preferentemente, el primer y segundo dispositivos de monitoreo de batería son controladores de gestión de batería configurados para monitorear uno o más de los siguientes:
- Tensión: tensión total, tensiones de celdas individuales, tensión de celda mínima y máxima o tensión de tomas periódicas,
- Temperatura: temperatura promedio, temperatura de entrada del refrigerante, temperatura de salida del refrigerante o temperaturas de celdas individuales,
- Estado de carga (SOC) o profundidad de descarga (DOD), para indicar el nivel de carga de la batería,
- Estado de salud (SOH), una medición definida de varias formas del estado general de la batería,
- Flujo de refrigerante: para baterías enfriadas por aire o fluidos,
- Corriente: corriente de entrada o salida de la batería,
- resistencia de aislamiento: aislamiento entre el polo de la batería y la carcasa
y se configura para indicar al primer y segundo controlador respectivo si cualquiera de los anteriores o un valor calculado de uno de los anteriores está fuera de sus límites permitidos para indicar un mal funcionamiento. Preferentemente, la primera línea de comunicación se aísla galvánicamente de la segunda línea de comunicación. Esto mejora aún más la seguridad.
Preferentemente, el primer y segundo controlador se comunican cada uno con el dispositivo de monitoreo de la batería respectivo a través de un bus de comunicaciones (por ejemplo, bus CAN).
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención, la GPU comprende un controlador central digital,
en donde el controlador central se conecta a una interfaz de usuario, y se configura para controlarse por un usuario mediante el uso de la interfaz de usuario, y se conecta al primer controlador y al segundo controlador mediante un bus de comunicaciones. En un método adicional preferido de acuerdo con la invención, la GPU se usa en consecuencia por un usuario y el controlador central se comunica en consecuencia con el primer y segundo controlador.
De este modo, la seguridad se mejora aún más a medida que el control general de la GPU por parte del usuario pasa por un controlador central separado, aliviando el primer y segundo controlador de estas tareas.
El controlador central se configura preferentemente para enviar la conmutación al primer y segundo controlador para conectar o desconectar y/o cargar la primera o segunda batería. El primer controlador y el segundo controlador se configuran para recibir estos comandos y conmutar el uno o más primer y segundo conmutadores y/o controlar el primer y segundo cargadores en consecuencia. Preferentemente, el primer controlador y el segundo controlador se configuran para rechazar un comando para conectar o desconectar y/o cargar la primera o la segunda batería en caso de un mal funcionamiento de la primera o segunda batería, indicado por el primer o segundo dispositivo de monitoreo de la batería.
El controlador central se configura preferentemente para controlar el inversor.
Preferentemente, las líneas de comunicación del bus de comunicaciones entre el controlador central y el primer y segundo controlador se aíslan galvánicamente de la primera y segunda líneas de comunicación entre el primer y segundo controlador y el primer y segundo dispositivo de monitoreo de la batería.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención al menos uno del uno o más primeros conmutadores y la primera batería forma un primer módulo de batería alojado en un primer alojamiento, y en donde al menos uno del uno o más segundos conmutadores y la segunda batería forma un segundo módulo de batería alojado en un segundo alojamiento.
De este modo, se mejoran aún más la construcción, el mantenimiento y la seguridad. Tales módulos pueden colocarse más fácilmente en la GPU e intercambiarse. Además, el efecto del mal funcionamiento, por ejemplo, el fuego, puede limitarse por la carcasa. La carcasa es preferentemente a prueba de fuego, por ejemplo, al ser metálica. Preferentemente, el dispositivo de monitoreo de la batería (ver más arriba) también es parte del módulo de batería formado de esta manera.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención, el primer y segundo módulo de batería contienen cada uno un dispositivo de arranque suave para limitar temporalmente la corriente de salida de la primera y segunda batería respectiva después de conectar la primera y segunda batería respectiva se conecta al inversor por medio del uno o más primer y segundo conmutadores. En un método adicional de acuerdo con la invención, la corriente de salida de la primera y segunda batería respectiva se limita en consecuencia temporalmente.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención, la GPU, preferentemente cada una de la primera y segunda carcasa, comprende un dispositivo de calentamiento configurado para encenderse automáticamente o suministrarse con mayor energía, cuando la temperatura cae por debajo de una temperatura predeterminada (por ejemplo, -20 °C), y para apagarse automáticamente o suministrarse con menor energía nuevamente, cuando la temperatura alcanza una temperatura por encima o igual a la temperatura predeterminada. En un método adicional de acuerdo con la invención, un elemento de calentamiento se conmuta/controla en consecuencia.
En una modalidad preferida adicional de acuerdo con la presente invención, la GPU comprende una inductancia conectada en serie entre el inversor y la primera y segunda batería. En un método adicional preferido de acuerdo con la invención, los picos de corriente al inversor se amortiguan por una inductancia entre el inversor y la primera y segunda batería.
De este modo, se mejora aún más la operabilidad del sistema de potencia de tierra. Una batería desconectada puede reconectarse, aunque tiene una tensión más alta que los paquetes restantes y en ese caso la inductancia limitará la corriente de entrada en el inversor a un nivel aceptable. Algunos de los paquetes de baterías se pueden cargar mientras que otros se utilizan para mantener la carga (descargada).
En un método adicional preferido de acuerdo con la presente invención, la conmutación de uno o más primeros conmutadores electrónicos y la conmutación del uno o más segundos conmutadores electrónicos comprenden: - conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos para conectar la primera batería al inversor;
- conmutar al menos uno del uno o más segundos conmutadores electrónicos para conectar la segunda batería al inversor;
- conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos para desconectar la primera batería del inversor, mientras se continúa transformando la corriente de salida de la segunda batería en la corriente de salida alterna del inversor, y luego se carga la primera batería mediante un cargador de batería de la GPU; - después de un cierto tiempo, conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos para conectar nuevamente la primera batería al inversor, para transformar la corriente de salida de la primera batería ahora recargada a la corriente de salida alterna del inversor, mientras se bloquea o limita la corriente de la primera batería a la segunda batería por el segundo diodo.
En un método adicional preferido de acuerdo con la presente invención, la conmutación del uno o más primeros conmutadores electrónicos y la conmutación del uno o más segundos conmutadores electrónicos comprenden: - conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos para conectar la primera batería al inversor;
- conmutar al menos uno del uno o más segundos conmutadores electrónicos para conectar la segunda batería al inversor;
- conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos para desconectar la primera batería del inversor, mientras se continúa transformando la corriente de salida de la segunda batería en la corriente de salida alterna del inversor, y luego se carga la primera batería mediante un cargador de batería de la GPU; - después de un cierto tiempo conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos para conectar nuevamente la primera batería al inversor, para transformar la corriente de salida de la primera batería ahora recargada en la corriente de salida alterna del inversor, mientras se bloquea o limita la corriente de la primera batería a la primera batería por el segundo diodo.
En un método adicional preferido de acuerdo con la presente invención, la conmutación del uno o más primeros conmutadores electrónicos comprende:
- conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos para desconectar la primera batería del inversor y/o un cargador de la GPU, después de un primer dispositivo de monitoreo de la batería para monitorear una función correcta de la primera batería indica un mal funcionamiento de la primera batería;
y la conmutación del uno o más segundos conmutadores electrónicos comprende
- conmutar al menos uno del uno o más segundos conmutadores electrónicos para desconectar la segunda batería del inversor y/o un cargador de la GPU, después de un segundo dispositivo de monitoreo de la batería para monitorear una función correcta de la segunda batería indica un mal funcionamiento de la segunda batería. Preferentemente, este esquema de control se implementa en el controlador central.
El objetivo de mejorar la operabilidad de una GPU de batería se logra además mediante un sistema para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo, que comprende una GPU de batería para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo, preferentemente de acuerdo con la invención, la GPU de batería que comprende una o más baterías, y un inversor para transformar una corriente de salida de una o más baterías en una corriente de salida alterna del inversor para suministrarse a la aeronave, en donde la GPU de batería comprende un puerto de entrada de corriente alterna, en donde la GPU de batería se configura para conectarse a un conector de salida de corriente alterna de una GPU auxiliar a través del puerto de entrada de corriente alterna, para enrutar una corriente de salida alterna de la GPU auxiliar a través del puerto de entrada de corriente alterna a la aeronave.
También se logra mediante un método de operación de un sistema para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo, preferentemente un sistema de acuerdo con la invención, que comprende una GPU de batería para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo, preferentemente de acuerdo con la invención, usando una o más baterías, usar preferentemente un método de acuerdo con la invención, y el sistema que comprende además una GPU auxiliar para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo,
en donde el método comprende las etapas:
- conectar el conector de salida de corriente alterna de una GPU auxiliar a un puerto de entrada de corriente alterna de la GPU de batería, y enrutar una corriente de salida alterna de la GPU auxiliar a la aeronave a través del puerto de entrada de corriente alterna.
De este modo, la duración del uso continuo de una GPU de batería puede extenderse al realizar un traspaso del suministro de energía de la aeronave desde la batería o baterías de la GPU de batería a la fuente de energía respectiva (por ejemplo, batería o generador) de la GPU auxiliar.
En un sistema adicional preferido de acuerdo con la presente invención, el puerto de entrada de corriente alterna comprende un puerto de la aeronave, que se configura para conectarse a un conector de salida de la aeronave adaptado para conectarse a la aeronave.
De esta manera, las GPU pueden conectarse entre sí con el conector de salida de la aeronave de la GPU existente. Las GPU convencionales (por ejemplo, Diésel) se pueden utilizar fácilmente como GPU auxiliar.
El enchufe de la aeronave es un enchufe del tipo que se integra en el cuerpo de una aeronave, a la cual se conecta el conector de salida de la aeronave de la GPU para alimentar la aeronave. Está estandarizado (6 polos, 400 Hz) y es conocido por un experto en la técnica.
El enchufe de la aeronave se incorpora preferentemente en la carcasa de la GPU. Alternativamente, el cable de salida de la GPU presenta el enchufe de la aeronave por medio de una configuración de cable Y.
En un sistema preferido adicional de acuerdo con la presente invención, la GPU de batería comprende un adaptador Y que tiene dos puertos de entrada de corriente alterna, cada uno de los cuales comprende un enchufe de la aeronave, y que tiene un conector de salida de la aeronave, de manera que un conector de salida de la aeronave de la GPU de batería se conecta a uno de los dos puertos de entrada de corriente alterna. Preferentemente el adaptador Y comprende el conmutador de acoplamiento de entrada para cada fase que se va a conmutar (por ejemplo, 4 fases)
De este modo, una GPU de batería puede equiparse fácilmente con un puerto de entrada de corriente alterna.
En un sistema adicional preferido de acuerdo con la presente invención, el sistema se configura para sincronizarse entre sí
- la corriente de salida alterna del inversor de la GPU de batería, preferentemente un ángulo de fase y/o una frecuencia y/o una amplitud de la salida, y
- la corriente de salida alterna de la GPU auxiliar, preferentemente un ángulo de fase y/o una frecuencia y/o una amplitud de la salida.
De este modo, puede prepararse un traspaso suave de suministro de energía entre las GPU. Se prefiere sincronizar el ángulo de fase y la frecuencia y amplitud. Sin embargo, en la práctica, el parámetro que tiene el mayor impacto en una transferencia suave podría ser el ángulo de fase ya que la amplitud y la frecuencia podrían controlarse por cada GPU en un grado suficientemente exacto, mientras que el ángulo de fase entre las corrientes de las dos GPU inicialmente no está correlacionado. Por lo tanto, sincronizar solo el ángulo de fase de las corrientes de salida puede ya ser suficiente para un traspaso suave.
En un sistema adicional preferido de acuerdo con la presente invención, el sistema, preferentemente la GPU de batería, comprende un conmutador de acoplamiento de entrada, y de manera que el sistema, preferentemente la GPU de batería, se configura
- para detectar un parámetro (por ejemplo, el ángulo de fase o la frecuencia o amplitud - preferentemente el ángulo de fase) de la corriente de salida alterna de la GPU auxiliar y
- para cerrar el conmutador de acoplamiento de entrada, si la diferencia entre el parámetro detectado y un parámetro respectivo de la corriente de salida alterna del inversor de la GPU de batería es menor o igual a un umbral predeterminado.
De este modo, se logra un traspaso suave de suministro de energía entre las GPU. La etapa de detección puede realizarse como parte de la sincronización.
En un sistema adicional preferido de acuerdo con la presente invención, el sistema, preferentemente la GPU de batería, se configura para cambiar un parámetro (por ejemplo, el ángulo de fase o la frecuencia o amplitud -preferentemente el ángulo de fase) de la corriente de salida alterna del inversor de la GPU de batería
y/o, por ejemplo, a través de un canal de comunicación al controlador o inversor de la GPU auxiliar, para cambiar un parámetro (por ejemplo, el ángulo de fase o la frecuencia o amplitud, preferentemente el ángulo de fase) de la corriente de salida alterna de la GPU auxiliar.
De esta manera, la sincronización de las corrientes de salida de las GPU puede acelerarse al desplazar activamente uno o más parámetros de las corrientes de salida.
En un sistema adicional preferido de acuerdo con la presente invención, el sistema, preferentemente la GPU de batería, comprende un conmutador de desacoplamiento de salida, y de manera que el sistema, preferentemente la GPU de batería, se configura
- para abrir el conmutador de desacoplamiento de salida, si el conmutador de acoplamiento de entrada se ha conmutado al estado cerrado.
De esta manera, el inversor de la GPU de batería se desconecta o desactiva de manera que se logra un suministro de energía correcto que evita el consumo de energía desequilibrado de la GPU de batería y la GPU auxiliar. Preferentemente, el conmutador de desacoplamiento de salida se conmuta en segundos o milisegundos después de que el conmutador de acoplamiento de entrada se ha conmutado al estado cerrado. Preferentemente, el conmutador de desacoplamiento puede ser uno de los conmutadores del inversor para desactivar el inversor.
En un sistema preferido adicional de acuerdo con la presente invención, el sistema comprende además la GPU auxiliar, de manera que la GPU de batería y la GPU auxiliar se conectan entre sí a través del puerto de entrada de corriente alterna de la GPU de batería y el conector de salida de corriente alterna de la GPU auxiliar.
En un método adicional preferido de acuerdo con la presente invención con respecto al funcionamiento de un sistema, la conexión comprende además una o más de las siguientes etapas a)-c):
a) sincronizarse entre sí, preferentemente al cambiar un parámetro (por ejemplo, ángulo de fase, frecuencia, amplitud) de la corriente de salida alterna del inversor de la GPU de batería y/o, por ejemplo, a través de un canal de comunicación al controlador de la GPU auxiliar, al cambiar un parámetro (por ejemplo, ángulo de fase, frecuencia, amplitud) de la corriente de salida alterna de la GPU auxiliar:
- la corriente de salida alterna del inversor de la GPU de batería, preferentemente un ángulo de fase y/o una frecuencia y/o una amplitud de la corriente de salida, y
- la corriente de salida alterna de la GPU auxiliar, preferentemente un ángulo de fase y/o una frecuencia y/o una amplitud de la corriente de salida;
b) detectar un parámetro (por ejemplo, ángulo de fase, frecuencia, amplitud) de la corriente de salida alterna de la GPU auxiliar y cerrar un conmutador de acoplamiento de entrada, si la diferencia entre el parámetro detectado y un parámetro respectivo de la corriente de salida alterna del inversor de la GPU de batería es menor o igual a un umbral predeterminado;
y preferentemente
c) abrir un conmutador de desacoplamiento de salida, si el conmutador de acoplamiento de entrada se ha conmutado al estado cerrado.
Preferentemente, la GPU de batería se configura para realizar la detección del ángulo de fase/frecuencia/amplitud, la sincronización, el desplazamiento y la conmutación de los respectivos conmutadores; y el hardware respectivo se implementa preferentemente en la GPU de batería. De esa manera, la GPU auxiliar puede ser una GPU convencional sin inteligencia adicional para este propósito. Sin embargo, el alcance de la invención también cubre soluciones donde tales tareas se realizan (todas o solo parcialmente) por la GPU auxiliar o se comparten entre la GPU auxiliar y la GPU de batería. La GPU auxiliar y la GPU de batería pueden comunicarse a través de canales de comunicación para permitir la operación deseada.
El objetivo de mejorar la operabilidad de una GPU de batería se logra además mediante un adaptador Y que tiene dos puertos de entrada de corriente alterna, cada uno de los cuales comprende un enchufe de la aeronave, y que tiene un conector de salida de la aeronave.
De este modo, una GPU de batería puede equiparse fácilmente con un puerto de entrada de corriente alterna. Las modalidades de la presente invención se describirán ahora, solamente a modo de ejemplo, - con referencia a los dibujos adjuntos, de manera que
La Figura 1 es una descripción general conceptual de una GPU no cubierta por las reivindicaciones adjuntas, La Figura 2 es un esquema del circuito eléctrico de una modalidad preferida de una GPU de acuerdo con la invención, en base a la modalidad mostrada en la Figura 2,
La Figura 3, la Figura 4, la Figura 5, la Figura 6, la Figura 7 cada una muestra una modalidad de un sistema para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo de acuerdo con la invención.
La Figura 1 muestra una descripción general conceptual de una GPU de batería no cubierta por las reivindicaciones adjuntas.
Es una GPU de aeropuerto 1, aquí móvil sobre ruedas, para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo. La GPU 1 comprende
- una primera batería eléctrica 30,
- un inversor 50 para transformar una salida de la batería 30 en una corriente de salida alterna del inversor 50 para suministrarse a la aeronave,
- un primer conmutador electrónico 60 para conectar y desconectar la primera batería 30 hacia y desde el inversor 50, en donde el primer conmutador 60 se conecta en serie a la primera batería 30 y en donde la primera batería conectada en serie 30 y el primer conmutador 60 se conectan juntos al inversor 50,
- una primera unidad controladora 10 para controlar el primer conmutador 60.
La GPU 1 comprende, además
- una segunda batería eléctrica 31 y
- un segundo conmutador electrónico 61 para conectar y desconectar la segunda batería 31 hacia y desde el inversor 50, en donde el segundo conmutador 61 se conecta en serie a la segunda batería 31 y en donde la segunda batería conectada en serie 31 y el segundo conmutador 61 se conectan juntos al inversor 50 de manera que están en paralelo a la primera batería conectada en serie 30 y al primer conmutador 60, en donde el segundo conmutador 61 se controla mediante la primera unidad de controlador digital, en donde
además del primer conmutador 60 que se conecta en serie a la primera batería 30, un primer diodo 70 se conecta en serie, lo que permite la corriente de la primera batería 30 al inversor 50 y el bloqueo (en caso sin la primera resistencia de derivación opcional 70.1) o la limitación de corriente del inversor 50 o la segunda batería 31 a la primera batería 30;
y en donde además del segundo conmutador 61 que se conecta en serie a la segunda batería 31, un segundo diodo 71 se conecta en serie, permitiendo la corriente de la segunda batería 31 al inversor 50 y el bloqueo (en caso sin la segunda resistencia de derivación opcional 71.1) o la corriente limitante del inversor 50 o de la primera batería 30 a la segunda batería 31.
La Figura 2 muestra un esquema del circuito eléctrico de una modalidad preferida de una GPU de acuerdo con la invención, en base a la g Pu mostrada en la Figura 1 a diferencia de la Figura 1, hay una segunda unidad de controlador digital 11 que controla el segundo conmutador 61. Además, un primer conmutador adicional 80 y un segundo conmutador adicional 81 se conectan en serie entre la batería respectiva 30, 31 y el inversor. El primer controlador 10 controla además el conmutador 80 y el segundo controlador 11 controla además el conmutador 81. Además, de esa misma manera, la GPU 1 comprende una tercera batería con uno o más terceros conmutadores y un tercer diodo y una cuarta batería con uno o más cuartos conmutadores y un cuarto diodo conectados en paralelo a la primera y segunda batería y los respectivos conmutadores. Las características que a continuación se describen como preferidas para el primer y segundo escenario de batería, también se aplican (como es evidente a partir de la Figura) al tercer y cuarto escenario/porción de batería.
Los diodos (configurados para) limitan completamente la corriente del inversor o de cualquier otra batería que no sea a la que se conecta el diodo en serie.
El primer conmutador y el segundo conmutador se configuran cada uno para desconectar ambos polos de la batería respectiva del inversor.
La GPU comprende un primer cargador de batería configurado para cargar la primera batería y un segundo cargador de batería configurado para cargar la segunda batería. El primer controlador 10 se configura para controlar el primer cargador 90 y el segundo controlador 11 se configura para controlar el segundo cargador 91. Los cargadores 90, 91 se conectan a un conector común 180 de la GPU 1 para conectar el cargador a la red eléctrica.
El primer conmutador adicional 80 se configura para desconectar la primera batería 30 del inversor 50 mientras no desconecta el primer cargador de batería 90 de la primera batería 30 y el segundo conmutador adicional 81 se configura para desconectar la segunda batería 31 del inversor 50 mientras no desconecta el segundo cargador de batería 91 de la segunda batería 31.
La GPU 1 comprende un primer dispositivo de monitoreo de batería 170 para monitorear una función correcta de la primera batería 30, en donde el primer controlador 10 se conecta al primer dispositivo de monitoreo de la batería 170 a través de una primera línea de comunicación 140 para la comunicación con el primer dispositivo de monitoreo de la batería 170 y se configura para desconectar la primera batería 300 del inversor y del cargador abriendo el primer conmutador, tan pronto como el primer dispositivo de monitoreo de la batería 170 indica un mal funcionamiento de la primera batería 30. La GPU 1 comprende un segundo dispositivo de monitoreo de batería 171 para monitorear una función correcta de la segunda batería 31, en donde el segundo controlador 11 se conecta al segundo dispositivo de monitoreo de la batería 171 a través de una segunda línea de comunicación 141 para la comunicación con el segundo dispositivo de monitoreo de la batería 171 y se configura para desconectar la segunda batería 31 del inversor y el cargador abriendo el segundo conmutador 61, tan pronto como el segundo dispositivo de monitoreo de la batería 171 indica un mal funcionamiento de la segunda batería 31.
El primer y segundo controlador 10, 11 se comunican cada uno con el dispositivo de monitoreo de la batería respectivo a través de un bus CAN. La primera línea de comunicación 140 se aísla galvánicamente de la segunda línea de conexión 141.
La GPU 1 comprende un controlador central digital 110, en donde el controlador central 110 se conecta a una interfaz de usuario 120, y se configura para ser controlado por un usuario mediante el uso de la interfaz de usuario 120, y se conecta al primer controlador 10 y al segundo controlador 11 a través de un bus de comunicaciones 130. El controlador central 110 se configura para enviar la conmutación al primer y segundo controlador 10, 11 para conectar o desconectar y/o cargar la primera o segunda batería 30, 31. El primer controlador y el segundo controlador 10, 11 se configuran para recibir estos comandos y conmutar el uno o más primer y segundo conmutadores 60, 61, 80, 81 y/o controlar el primer y segundo cargadores 90, 91 en consecuencia. El controlador central 110 se configura para controlar el inversor 50. Las líneas de comunicación del bus de comunicaciones 130 entre el controlador central 110 y el primer y segundo controlador 10, 11 se aíslan galvánicamente de la primera y segunda líneas de comunicación 140, 141 entre el primer y segundo controlador 10, 11 y el primer y segundo dispositivo de monitoreo de la batería 170, 171.
El primer conmutador 60 y la primera batería 30 forman un primer módulo de batería 160 alojado en un primer alojamiento, y el segundo conmutador 61 y la segunda batería 31 forman un segundo módulo de batería 161 alojado en un segundo alojamiento. Los dispositivos de monitoreo de la batería 170, 171 también son parte del módulo de batería 160, 161 formado de esta manera respectivo.
La GPU 1 comprende una inductancia 100 conectada en serie entre el inversor 50 y la primera y segunda batería 30, 31.
La Figura 3 muestra un sistema para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo, que comprende una GPU de batería 1 para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo, preferentemente de acuerdo con la modalidad anterior, la GPU de batería 1 que comprende una o más baterías 30, 31, y un inversor 50 para transformar una corriente de salida de la una o más baterías 30, 31 a una corriente de salida alterna del inversor 50 que se suministra a la aeronave, en donde la GPU de batería 1 comprende un puerto de entrada de corriente alterna 190, en donde la GPU de batería 1 se configura para conectarse a un conector de salida de corriente alterna 191' de una GPU auxiliar 1' a través del puerto de entrada de corriente alterna 190, para enrutar una corriente de salida alterna de la GPU auxiliar 1' a través del puerto de entrada de corriente alterna 190 a la aeronave. El puerto de entrada de corriente alterna 190 comprende un puerto de la aeronave, que se configura para conectarse a un conector de salida de la aeronave 191, 191' adaptado para conectarse a la aeronave.
El sistema se configura para sincronizarse entre sí
- la corriente de salida alterna del inversor 50 de la GPU de batería 1 y
- la corriente de salida alterna de la GPU auxiliar 1'.
Aquí, la GPU de batería 1 se configura para sincronizarse con la GPU auxiliar 1' y para realizar un traspaso del suministro de energía de la una o más baterías 30, 31 a la energía suministrada por la GPU auxiliar 1'.
La GPU de batería 1 se configura para cambiar el ángulo de fase de la corriente de salida alterna del inversor 50. La GPU de batería 1 comprende un conmutador de acoplamiento de entrada 200, y la GPU de batería 1 está configurada
- para detectar un ángulo de fase de la corriente de salida alterna de la GPU auxiliar 1' y
- para cerrar el conmutador de acoplamiento de entrada 200, si la diferencia entre el ángulo de fase detectado y un ángulo de fase de la corriente de salida alterna del inversor 50 de la GPU de batería 1 es menor o igual a un umbral predeterminado. La GPU de batería 1 comprende un conmutador de desacoplamiento de salida 201 y la GPU de batería 1 está configurada
- para abrir el conmutador de desacoplamiento de salida 201 si el conmutador de acoplamiento de entrada 200 se ha conmutado al estado cerrado.
El sistema funciona de la siguiente manera:
- Conectar el conector de salida de corriente alterna 1' de la GPU auxiliar 191' al puerto de entrada de corriente alterna 190 de la GPU de batería 1, y enrutar una corriente de salida alterna de la GPU auxiliar 1' a la aeronave a través del puerto de entrada de corriente alterna 190, mientras que la conexión comprende
a) sincronizar, al desplazar el ángulo de fase de la corriente de salida alterna del inversor 50 de la GPU de batería 1, entre sí:
- la corriente de salida alterna del inversor 50 de la GPU de batería 1, aquí un ángulo de fase de la corriente de salida, y
- la corriente de salida alterna de la GPU auxiliar 1', aquí un ángulo de fase de la corriente de salida; b) detectar un ángulo de fase de la corriente de salida alterna de la GPU auxiliar 1' y cerrar el conmutador de acoplamiento de entrada 200, si la diferencia entre el ángulo de fase detectado y un ángulo de fase de la corriente de salida alterna del inversor 50 de la GPU de batería 1 es menor o igual a un umbral predeterminado;
c) abrir el conmutador de desacoplamiento de salida 201, si el conmutador de acoplamiento de entrada 200 se ha conmutado al estado cerrado.
La Figura 4 muestra un sistema como el que se muestra en la Figura 3 mientras que el conmutador de acoplamiento de entrada 200' se implementa en la GPU auxiliar 1'. Además, como ejemplo, la GPU auxiliar 1' también es una GPU de batería, preferentemente una GPU de batería con dos o más baterías 30', 31' de acuerdo con la Figura 1 y/o la Figura 2. En esta configuración de hardware ilustrativa, una operación posible es la sincronización (al desplazar el ángulo de fase 50' del inversor de la GPU auxiliar 1') y la conmutación del conmutador de acoplamiento de entrada 200' por la GPU auxiliar 1'. A través de un canal de comunicación a la GPU de batería 1, la GPU auxiliar 1' conmuta entonces el conmutador de desacoplamiento 201 al estado abierto. Otra operación posible es la sincronización y conmutación realizada por la GPU de batería 1, de manera que la información sobre el ángulo de fase 50' del inversor de la GPU auxiliar 1' se envía a través de un canal de comunicación desde la GPU auxiliar 1' a la GPU de batería 1 y el conmutador 200' se conmuta por la GPU de batería 1 a través de un canal de comunicación. Como en esta configuración, habrá clavijas macho vivas (= clavijas bajo tensión) del puerto de entrada 190 durante el funcionamiento de la GPU de batería 1 cuando no se conecta a la GPU auxiliar 1', una protección mecánica, por ejemplo, una tapa de protección, o un conmutador adicional necesitará presentarse para mejorar la seguridad y evitar que los usuarios entren en contacto con clavijas macho vivas. Lo mismo ocurre con las modalidades de acuerdo con las Figuras 5 y 6, de manera que en la Figura 6, es el puerto de entrada 390.2 del adaptador Y 300, que puede tener clavijas macho vivas y necesita protección.
La Figura 5 muestra un sistema como el que se muestra en la Figura 4, de manera que el cable de salida de la GPU de batería 1 presenta el enchufe de la aeronave en el puerto de entrada 190 por medio de una configuración de cable Y.
La Figura 6 muestra un sistema similar al que se muestra en la Figura 5, en donde la GPU 1 de la batería comprende un adaptador Y 300 que tiene dos puertos de entrada de corriente alterna 390.1, 390.2 que comprenden cada uno un enchufe de la aeronave y que tiene un conector de salida de la aeronave 391, en donde un conector de salida de la aeronave 191 de la GPU de batería 1 se conecta a uno de los dos puertos de entrada de corriente alterna 390.1. La Figura 6.1 muestra el adaptador Y 300 por separado.
La Figura 7 muestra un sistema como el que se muestra en la Figura 3, de manera que se usan dos GPU idénticas para realizar un traspaso de una de las GPU a la otra.
Signos de referencia
Claims (15)
1. Unidad de potencia de tierra de la batería del aeropuerto (1) para suministrar corriente eléctrica a una aeronave estacionada en el suelo, la unidad de potencia de tierra (1) que comprende
- una primera batería eléctrica (30),
- un inversor (50) para transformar una corriente de salida de la batería (30) en una corriente de salida alterna del inversor (50) para suministrarse a la aeronave,
- uno o más primeros conmutadores electrónicos (60, 80) para conectar y desconectar la primera batería (30) hacia y desde el inversor (50), en donde el uno o más primeros conmutadores (60, 80) se conectan o están conectados en serie a la primera batería (30) y en donde la primera batería conectada en serie (30) y el uno o más primeros conmutadores (60, 80) se conectan juntos al inversor (50),
- una primera unidad de controlador digital (10) para controlar al menos uno del uno o más primeros conmutadores (60, 80);
- una segunda batería eléctrica (31);
- una segunda unidad de control digital (11) y
- uno o más segundos conmutadores electrónicos (61, 81) para conectar y desconectar la segunda batería (31) hacia y desde el inversor (50), en donde el uno o más segundos conmutadores (61, 81) se conecta o está conectado en serie a la segunda batería (31) y en donde la segunda batería conectada en serie (31) y el uno o más segundos conmutadores (61, 81) se conectan juntos al inversor (50) de manera que están en paralelo a la primera batería conectada en serie (30) y el uno o más primeros conmutadores (60, 80), en donde al menos uno del uno o más segundos conmutadores (61, 81) se controla mediante la segunda unidad de control digital (11), en donde
además del uno o más primeros conmutadores (60, 80) que se conectan en serie a la primera batería (30), un primer diodo (70) se conecta en serie, permitiendo la corriente de la primera batería (30) al inversor (50) y bloqueando o limitando la corriente del inversor (50) o de la segunda batería (31) a la primera batería (30);
y en donde además del uno o más segundos conmutadores (61, 81) que se conectan en serie a la segunda batería (31), un segundo diodo (71) se conecta en serie, permitiendo la corriente de la segunda batería (31) al inversor (50) y bloqueando o limitando la corriente del inversor (50) o de la primera batería (30) a la segunda batería (31).
2. La unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la capacidad de todas las baterías (30, 31) de la unidad de potencia de tierra (1) en total es al menos 80 kWh.
3. La unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos uno del uno o más primeros conmutadores (60) y al menos uno del uno o más segundos conmutadores (60) se configuran cada uno para desconectar ambos polos de la batería respectiva (30, 31) del inversor (50).
4. La unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de potencia de tierra (1) comprende un cargador de batería configurado para cargar la primera batería (30) y la segunda batería (31).
5. La unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, en donde la unidad de potencia de tierra (1) comprende un primer cargador de batería (90) configurado para cargar la primera batería (30) y un segundo cargador de batería (91) configurado para cargar la segunda batería (31).
6. La unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 5, en donde la unidad de potencia de tierra (1) comprende un conjunto generador accionado por motor de combustión o una celda de combustible con una salida de energía eléctrica continua menor o igual al 50 % de la potencia de salida nominal de la unidad de potencia de tierra, en donde el conjunto generador se configura para alimentar el cargador o el primer y/o segundo cargador (90, 91).
7. La unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones 4 a 6, en donde al menos uno del uno o más primeros conmutadores (80) se configura para desconectar la primera batería (30) del inversor (50) mientras
- se conecta el cargador de batería o el primer cargador de batería (90) a la primera batería (30)
- y/o no se desconecta el cargador de batería o el primer cargador de batería (90) de la primera batería (30) y en donde
al menos uno del uno o más segundos conmutadores (81) se configura para desconectar la segunda batería (31) del inversor (50) mientras
- se conecta el cargador de batería o el segundo cargador de batería (91) a la segunda batería (31) - y/o no se desconecta el cargador de batería o el segundo cargador de batería (91) de la segunda batería (31).
8. La unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores,
en donde la unidad de potencia de tierra (1) comprende un primer dispositivo de monitoreo de la batería (170) para monitorear una función correcta de la primera batería (30),
en donde la primera unidad de controlador digital (10) se conecta al primer dispositivo de monitoreo de la batería (170) a través de una primera línea de comunicación (140) para la comunicación con el primer dispositivo de monitoreo de la batería (170) y se configura para desconectar la primera batería (30) abriendo al menos uno del uno o más primeros conmutadores (60, 80), tan pronto como el primer dispositivo de monitoreo de la batería (170) indica un mal funcionamiento de la primera batería (30),
en donde la unidad de potencia de tierra (1) comprende un segundo dispositivo de monitoreo de la batería (171) para monitorear una función correcta de la segunda batería (31),
en donde la segunda unidad de controlador digital (11) se conecta al segundo dispositivo de monitoreo de la batería (171) a través de una segunda línea de comunicación (141) para la comunicación con el segundo dispositivo de monitoreo de la batería (171) y configurado para desconectar la segunda batería (31) abriendo al menos uno del uno o más segundos conmutadores (61, 81), tan pronto como el segundo dispositivo de monitoreo de la batería (171) indica un mal funcionamiento de la segunda batería (31).
9. Unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con la reivindicación 8, en donde la unidad de potencia de tierra (1) comprende un controlador central digital (110),
en donde el controlador central digital (110) se conecta a una interfaz de usuario (120), y se configura para controlarse por un usuario mediante el uso de la interfaz de usuario (120), y se conecta a la primera unidad de controlador digital (10) y a la segunda unidad de controlador digital (11) mediante un bus de comunicaciones (130).
10. La unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos uno del uno o más primeros conmutadores (60) y la primera batería (30) forman un primer módulo de batería (160) alojado en un primer alojamiento, y en donde al menos uno del uno o más segundos conmutadores (61) y la segunda batería (31) forman un segundo módulo de batería (161) alojado en un segundo alojamiento y opcionalmente, en donde el primer y segundo módulo de batería (160, 161) cada uno contiene un dispositivo de arranque suave para limitar temporalmente la corriente de salida de la primera y segunda batería respectiva (30, 31) después de conectar la primera y segunda batería (30, 31) se conecta al inversor (50) por medio del uno o más primer y segundo conmutadores (60, 80, 61, 81).
11. La unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, preferentemente de acuerdo con la reivindicación 10 u 11, en donde la unidad de potencia de tierra (1), preferentemente cada uno del primer y segundo alojamiento, comprende un dispositivo de calentamiento configurado para encenderse automáticamente o suministrarse con energía aumentada, cuando la temperatura cae por debajo de una temperatura predeterminada (por ejemplo, -20 °C), y apagarse automáticamente o suministrarse con menos energía, cuando la temperatura alcanza una temperatura por encima o igual a la temperatura predeterminada.
12. La unidad de potencia de tierra (1) de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde la unidad de potencia de tierra (1) comprende una inductancia (100) conectada en serie entre el inversor (50) y la primera y segunda batería (30, 31).
13. Método de funcionamiento de una unidad de potencia de tierra de la batería (1) para suministrar corriente a una aeronave estacionada en el suelo, la unidad de potencia de tierra (1) que comprende las etapas:
- mediante una primera unidad de controlador digital (10), conmutar uno o más primeros conmutadores electrónicos (60, 80) para conectar y desconectar una primera batería (30) de la unidad de potencia de tierra (1) hacia y desde un inversor (50) de la unidad de potencia de tierra (1),
- transformar una corriente de salida de la primera batería (30) en una corriente de salida alterna del inversor (50),
el método que comprende, además
- mediante una segunda unidad de controlador digital (11), conmutar uno o más segundos conmutadores electrónicos (61, 81) para conectar y desconectar una segunda batería (31) de la unidad de potencia de tierra (1) hacia y desde el inversor (50),
- por un primer diodo (80) de la unidad de potencia de tierra (1), que permite la corriente de la primera batería (30) al inversor (50) y bloquea o limita la corriente del inversor (50) o de la segunda batería (31) a la primera batería (30),
- por un segundo diodo (81) de la unidad de potencia de tierra (1), que permite la corriente de la segunda batería (31) al inversor (50) y bloquea o limita la corriente del inversor (50) o de la primera batería (30) a la segunda batería (31), transformar una corriente de salida de la segunda batería (31) en la corriente de salida alterna del inversor (50).
14. Método de acuerdo con la reivindicación 13, mediante el cual la conmutación del uno o más primeros conmutadores electrónicos (60, 80) y la conmutación del uno o más segundos conmutadores electrónicos (61, 81) comprenden:
- conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos (60, 80) para conectar la primera batería (30) al inversor (50);
- conmutar al menos uno del uno o más segundos conmutadores electrónicos (61, 81) para conectar la segunda batería (31) al inversor (50);
- conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos (80) para desconectar la primera batería (30) del inversor (50), mientras continúa transformando la corriente de salida de la segunda batería (31) en la corriente de salida alterna del inversor (50), y luego cargar la primera batería (30) mediante un cargador de batería (90) de la unidad de potencia de tierra (1);
- después de un cierto tiempo conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos (80) para conectar nuevamente la primera batería (30) al inversor (50), para transformar la corriente de salida de la primera batería (30) ahora recargada en la corriente de salida alterna del inversor (50), mientras bloquea o limita la corriente de la primera batería (30) a la segunda batería (31) por el segundo diodo (81).
15. Método de acuerdo con la reivindicación 13 o 14, en donde la conmutación del uno o más primeros conmutadores electrónicos (60, 80) comprende:
- conmutar al menos uno del uno o más primeros conmutadores electrónicos (60) para desconectar la primera batería (30) del inversor (50) y/o un cargador (90) de la unidad de potencia de tierra (1), después de un primer dispositivo de monitoreo de la batería (170) para monitorear una función correcta de la primera batería (30) indica un mal funcionamiento de la primera batería (30); y la conmutación del uno o más segundos conmutadores electrónicos (61, 81) comprende
- conmutar al menos uno del uno o más segundos conmutadores electrónicos (61) para desconectar la segunda batería (31) del inversor (50) y/o un cargador (91) de la unidad de potencia de tierra (1), en un segundo dispositivo de monitoreo de la batería (171) para monitorear una función correcta de la segunda batería (31) indica un mal funcionamiento de la segunda batería (31).
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