ES2963682T3 - Vehículo guiado sobre raíles, disposición para refrigerar un dispositivo de almacenamiento de energía del vehículo guiado sobre raíles, así como procedimiento para controlar la disposición - Google Patents

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Abstract

La invención se refiere a un vehículo guiado por orugas que presenta al menos un dispositivo de almacenamiento de energía que comprende al menos una batería de tracción y un dispositivo de refrigeración para enfriar la batería de tracción mediante un medio refrigerante que circula en al menos un circuito de refrigeración, suministrando el dispositivo de almacenamiento de energía al menos un dispositivo de tracción del vehículo con energía eléctrica. El vehículo también tiene al menos un dispositivo de aire acondicionado para climatizar un compartimento de pasajeros de un vagón del vehículo mediante un refrigerante que circula en un circuito de refrigerante, y un dispositivo de control para controlar el dispositivo de aire acondicionado. El dispositivo de aire acondicionado del vehículo también tiene un intercambiador de calor que acopla el circuito de refrigerante del dispositivo de aire acondicionado al circuito de refrigerante del dispositivo de refrigeración del dispositivo de almacenamiento de energía, y el dispositivo de control está diseñado para controlar un flujo del refrigerante a través del intercambiador de calor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Vehículo guiado sobre raíles, disposición para refrigerar un dispositivo de almacenamiento de energía del vehículo guiado sobre raíles, así como procedimiento para controlar la disposición
La presente invención hace referencia a un vehículo guiado sobre raíles, a una disposición para refrigerar un dispositivo de almacenamiento de energía del vehículo guiado sobre raíles, así como a un procedimiento para controlar la disposición.
Los vehículos guiados por raíles, accionados de forma eléctrica, en particular vehículos ferroviarios que son abastecidos de energía eléctrica mediante una catenaria, un tercer carril o similares, dependen de una ampliación completa de la vía por la que deben circular con un suministro de energía de esa clase. Sin embargo, recientemente se han realizado esfuerzos cada vez mayores para utilizar vehículos de esa clase también en vías sin una ampliación tan completa. Para asegurar el accionamiento de los vehículos también en secciones de una vía sin una infraestructura correspondiente para el suministro de energía, los mismos son equipados con acumuladores de energía, por ejemplo en forma de condensadores o baterías.
Un ejemplo de un vehículo de esa clase es el tranvía con la denominación Avenio® de la empresa Siemens AG, que para el proyecto Education City in Doha, Katar fue equipado con un sistema de almacenamiento de energía híbrido para vehículos ferroviarios, conocido bajo la denominación Sitras® HES, también de la empresa Siemens AG (véase: https://www.mobility.siemens. com/mobility/global/SiteCollecti onDocuments/ de/rail-solutions/trams-andlightrail/ avenio_qatar_en.pdf; https://www.siemens. com/press/pool/de/feature/2012/infrastruc ture-cities/ railsystems/2012-08-avenio/produktinformationsitras- hes-d.pdf). El sistema de almacenamiento de energía mencionado se compone de una combinación de condensadores de doble capa y de una batería de tracción que puede almacenar energía eléctrica suministrada tanto durante procesos de frenado del vehículo, como también durante detenciones en paradas del tranvía.
Una batería de tracción de esa clase presenta una pluralidad de células de batería conectadas eléctricamente unas con otras, o módulos de células de batería, con una potencia y densidad de energía elevadas. Para una vida útil prolongada de las células de batería, éstas deben funcionar dentro de un rango de temperatura definido, donde el rango de temperatura se define en función de los materiales utilizados para las células de batería. En particular en el caso de temperaturas del ambiente elevadas se requiere una refrigeración de las células de batería para mantener su temperatura en un valor dentro del rango de temperatura. Las propias células de batería, por ejemplo durante los procesos de carga y descarga, también generan calor que debe disiparse de modo correspondiente. La batería de tracción del sistema de almacenamiento de energía híbrido Sitras® HES antes mencionado está equipado para ello con una refrigeración por agua que está integrada en el contenedor, en donde está dispuesta la batería de tracción, junto con el sistema de acondicionamiento de aire requerido para ello.
Sin embargo, la integración de un sistema de acondicionamiento de aire en el contenedor de la batería de tracción, de manera desventajosa, implica costes elevados y un requerimiento de espacio elevado.
Por los documentos US 2017/267056 A1 y FR 2940634 A1 respectivamente se conoce un vehículo, en especial un vehículo a motor, en el cual un circuito de agente frigorífico de un sistema de acondicionamiento de aire, para el acondicionamiento de aire del interior del vehículo, está acoplado a un circuito de refrigerante para refrigerar una batería de accionamiento, mediante un intercambiador de calor.
El objeto de la presente invención consiste en proporcionar una disposición para refrigerar una batería de tracción que sea más conveniente, en particular en cuanto a los costes y al requerimiento de espacio.
Dicho objeto se soluciona mediante la disposición, el vehículo guiado sobre raíles, así como mediante el procedimiento según las reivindicaciones independientes. En las respectivas reivindicaciones dependientes se indican perfeccionamientos.
Según un primer aspecto de la invención, una disposición para refrigerar una batería de tracción de un vehículo guiado sobre raíles presenta al menos un dispositivo de almacenamiento de energía con al menos una batería de tracción para suministrar energía eléctrica a por lo menos un dispositivo de tracción del vehículo, y un dispositivo de refrigeración para refrigerar la batería de tracción mediante un refrigerante que circula en al menos un circuito de refrigerante. La disposición presenta además dos dispositivos de acondicionamiento de aire que presentan un respectivo circuito de agente frigorífico, en el que circula un agente frigorífico para acondicionar el aire de un espacio para pasajeros de un vagón del vehículo guiado sobre raíles, donde los dispositivos de acondicionamiento de aire adicionalmente presentan un respectivo intercambiador de calor que acopla el circuito de agente frigorífico del respectivo dispositivo de acondicionamiento de aire con un respectivo circuito de refrigerante del dispositivo de refrigeración del dispositivo de almacenamiento de energía, y un dispositivo de control para controlar los dispositivos de acondicionamiento de aire y el dispositivo de almacenamiento de energía.
Según un perfeccionamiento del primer aspecto de la invención, la circulación del refrigerante en el respectivo circuito de refrigerante, así como la circulación del agente frigorífico en el respectivo circuito de agente frigorífico, se controla mediante el dispositivo de control.
Según otro perfeccionamiento del primer aspecto de la invención, en el respectivo circuito de agente frigorífico, aguas arriba del intercambiador de calor adicional, respectivamente está conectada al menos una válvula, mediante la cual el dispositivo de control controla un flujo a través del respectivo intercambiador de calor.
Según otro perfeccionamiento del primer aspecto, el respectivo intercambiador de calor en el respectivo circuito de agente frigorífico está dispuesto paralelamente con respecto a un respectivo evaporador. Según un segundo aspecto de la invención, un vehículo guiado sobre raíles presenta al menos una disposición según el primer aspecto, donde además el dispositivo de control está conformado para controlar un flujo del agente frigorífico a través del respectivo intercambiador de calor.
Al proporcionar un intercambiador de calor adicional en el dispositivo de acondicionamiento de aire, mediante el cual el circuito de refrigerante del dispositivo de almacenamiento de energía está acoplado al circuito de agente frigorífico del dispositivo de acondicionamiento de aire, puede prescindirse de un dispositivo de acondicionamiento de aire que se utilice exclusivamente para refrigerar la batería de tracción. De manera ventajosa, gracias a esto pueden reducirse costes, así como el espacio de colocación requerido para la batería de tracción.
Según un perfeccionamiento del segundo aspecto de la invención, el dispositivo de control además está conformado para controlar el flujo del refrigerante en el circuito de refrigerante. De manera ventajosa, debido a esto, el dispositivo de control puede utilizarse tanto para controlar el flujo del agente frigorífico, como también del refrigerante en los circuitos de agente frigorífico, así como de refrigerante.
Según otro perfeccionamiento del segundo aspecto de la invención, los dispositivos de acondicionamiento de aire respectivamente presentan al menos una válvula conectada aguas arriba del respectivo intercambiador de calor en el circuito de agente frigorífico, y el dispositivo de control está conformado para controlar el flujo del agente frigorífico a través del respectivo intercambiador de calor mediante la válvula. La válvula respectivamente controlada por el dispositivo de control, de manera preferente, está dispuesta aguas arriba del respectivo intercambiador de calor, debido a lo cual, mediante la respectiva válvula, puede regularse el flujo del agente frigorífico a través del respectivo intercambiador de calor. De manera alternativa, la respectiva válvula, del mismo modo, puede estar dispuesta aguas abajo, detrás del respectivo intercambiador de calor, donde en ese caso, sin embargo, eventualmente de manera desventajosa, aumenta la presión del refrigerante en el respectivo intercambiador de calor.
Según otro perfeccionamiento del segundo aspecto de la invención, el respectivo intercambiador de calor en el respectivo circuito de agente frigorífico está dispuesto paralelamente con respecto a un respectivo evaporador del dispositivo de acondicionamiento de aire. En el evaporador de un así llamado sistema de acondicionamiento de aire de vapor frío, como se utilizan de manera conocida en los vehículos guiados por raíles, el agente frigorífico líquido se evapora, refrigerando así el aire circulante que se suministra al espacio para pasajeros. Mediante la disposición del intercambiador de calor adicional, que por ejemplo está realizado en forma de un intercambiador de calor de agua/agua, paralelamente con respecto al evaporador, también se suministra agente frigorífico líquido al intercambiador de calor, de manera que puede tener lugar un intercambio de calor, así como de energía de refrigeración, entre el agente frigorífico y el refrigerante, igualmente líquido, con una alta efectividad.
Según otro perfeccionamiento del segundo aspecto de la invención, la batería de tracción presenta una pluralidad de células de batería o una pluralidad de módulos con una respectiva pluralidad de células de batería. Mediante la utilización de células de batería, de manera ventajosa, puede lograrse un dimensionamiento simple y flexible en cuanto a la tensión deseada, así como a la capacidad de la batería de tracción.
Según otro perfeccionamiento del segundo aspecto de la invención, el dispositivo de almacenamiento de energía se utiliza igualmente para suministrar energía eléctrica a sistemas auxiliares del vehículo. Esos sistemas auxiliares en particular también pueden comprender los dispositivos de acondicionamiento de aire utilizados en el vehículo, para cuyo funcionamiento también se necesita energía eléctrica. De este modo, los sistemas auxiliares son abastecidos por ejemplo mediante uno o varios así llamados convertidores de sistemas auxiliares para distintos rangos de tensión y de frecuencia, que están conectados al circuito intermedio de tensión continua de un convertidor de tracción, o están conectados directamente al dispositivo de almacenamiento de energía.
Un tercer aspecto de la invención hace referencia a un procedimiento para controlar una disposición para la refrigeración de una batería de tracción de un dispositivo de almacenamiento de energía de un vehículo guiado sobre raíles, donde el dispositivo de almacenamiento de energía, como parte de la disposición, se utiliza para suministrar energía eléctrica a por lo menos un dispositivo de tracción del vehículo, y además presenta un dispositivo de refrigeración para refrigerar la batería de tracción mediante un refrigerante que circula en al menos un circuito de refrigerante, y donde la disposición presenta al menos un dispositivo de acondicionamiento de aire para acondicionar el aire de un espacio para pasajeros de un vagón del vehículo mediante un agente frigorífico que circula en un circuito de agente frigorífico, así como un dispositivo de control. De manera significativa, mediante un dispositivo de control se controla un flujo del agente frigorífico a través de un intercambiador de calor dispuesto adicionalmente en el circuito de agente frigorífico, donde el intercambiador de calor acopla el circuito de agente frigorífico al circuito de refrigerante.
Según un perfeccionamiento del tercer aspecto de la invención, en el dispositivo de control se realizan al menos las etapas de la detección de una temperatura real o prevista para el futuro de la batería de tracción, de la comparación de la temperatura detectada de la batería de tracción con una temperatura objetivo o con un rango de temperatura objetivo, de la determinación de un requerimiento de potencia de refrigeración para la refrigeración de la batería de tracción en función de una diferencia de temperatura determinada, y del control del flujo del agente frigorífico del circuito de agente frigorífico del dispositivo de acondicionamiento de aire y del refrigerante del circuito de refrigerante del dispositivo de refrigeración a través del respectivo intercambiador de calor, en función del requerimiento de potencia de refrigeración determinado.
La temperatura real de las células de batería, de la batería de tracción, puede detectarse por ejemplo mediante sensores de temperatura dispuestos en células de batería o cerca de las mismas, por ejemplo en una carcasa de un módulo. De manera alternativa, mediante sensores de temperatura también puede determinarse una temperatura del refrigerante, así como una diferencia entre la respectiva temperatura del refrigerante que entra al dispositivo de refrigeración y que sale desde el dispositivo de refrigeración, y en base a esa diferencia puede deducirse una temperatura real de las células de batería, así como de la batería de tracción. A partir de un comportamiento conocido de las células de batería durante un proceso de carga, es decir, un calentamiento de las células de batería provocado por el proceso de carga o por la circulación de un flujo de carga, puede determinarse un aumento de temperatura previsto de las células de batería, de modo que la refrigeración de la batería de tracción ya puede iniciarse antes de abandonarse la temperatura objetivo, así como el rango de temperatura objetivo. Esto puede emplearse de manera ventajosa en particular en el caso de una planificación en el tiempo conocida del control del proceso de carga. Si la batería de tracción, por ejemplo, se carga en cualquier parada o en paradas determinadas de un recorrido del vehículo, mediante una infraestructura de carga dispuesta allí, el circuito de refrigeración de la batería de tracción ya puede activarse por ejemplo durante el ingreso del vehículo a una parada de esa clase. En particular esto es ventajoso cuando la batería de tracción ya se carga durante el proceso de frenado previo a la parada, con energía generada mediante un freno electrodinámico.
Según otro perfeccionamiento del tercer aspecto de la invención, que se basa en el perfeccionamiento anterior, el dispositivo de control controla el flujo del agente frigorífico mediante un evaporador del dispositivo de acondicionamiento de aire para refrigerar el espacio para pasajeros independientemente del requerimiento de potencia de refrigeración determinado para la batería de tracción.
A continuación, la invención se explica en detalle mediante ejemplos de ejecución. Muestran:
Figura 1 una vista lateral esquemática de un vehículo guiado sobre raíles,
Figura 2 una representación esquemática de una disposición no acorde a la invención con sólo un dispositivo de acondicionamiento de aire y un dispositivo de almacenamiento de energía,
Figura 3: una representación esquemática de una disposición según la invención; y
Figura 4: un diagrama de flujo de un procedimiento según la invención.
Con el fin de una mayor claridad, para los componentes idénticos, que actúan del mismo modo o casi del mismo modo, en las figuras se utilizan símbolos de referencia idénticos.
La figura 1 muestra esquemáticamente una vista lateral de un vehículo guiado sobre raíles 1, a modo de ejemplo, en particular de un vehículo ferroviario. El vehículo ferroviario 1, por ejemplo, está diseñado como una unidad automotora para el transporte de pasajeros, con una pluralidad de vagones, donde solamente están representados un primer vagón en forma de un vagón del extremo 2, así como un segundo vagón, acoplado al primer vagón, en forma de un vagón central 3, a los que pueden acoplarse otros vagones. Los dos vagones representados respectivamente disponen de un cuerpo del vagón 4 que, mediante bogies 5 en forma de bogies motores o bogies portadores, se apoya sobre raíles no representados, donde el extremo posterior derecho del vagón del extremo 2 y el extremo anterior izquierdo del vagón central 3 pueden apoyarse sobre un bogie en común, en particular sobre un así llamado bogie Jakobs. El vagón del extremo 2, con respecto al eje longitudinal L o eje horizontal, por ejemplo está subdividido en varias áreas espaciales. Esas áreas son, por una parte, una cabina del conductor o módulo de cabecera 6 en el área anterior, y por otra parte, un cuerpo de vagón 4 adyacente a la cabina del conductor 6. El cuerpo del vagón 4 comprende un espacio para pasajeros 7 en el que están proporcionados asientos para pasajeros. El vagón central 3 acoplado al vagón del extremo 2, a diferencia del vagón del extremo 2, presenta exclusivamente un cuerpo del vagón 4 que igualmente comprende un espacio para pasajeros 7. Los pasajeros pueden entrar a los espacios para pasajeros 7 de los vagones 2, 3, y pueden abandonar el mismo, mediante puertas no representadas, dispuestas en paredes laterales del respectivo cuerpo del vagón 4. Además, los pasajeros pueden llegar al espacio para pasajeros 7 del vagón 2, 3 contiguo mediante una conexión de pasarela 8. Las conexiones de pasarela 8 de esa clase habitualmente están protegidas de las influencias ambientales mediante fuelles ondulados o fuelles protectores.
Sobre el techo, así como debajo del piso o en el área debajo del piso del cuerpo del vagón 4 del vagón del extremo 2, a modo de ejemplo, están dispuestos varios aparatos eléctricos o contenedores para aparatos de esa clase o sus carcasas, como parte del equipamiento eléctrico de la unidad automotora 1. Por ejemplo, éstos se utilizan para un accionamiento de la unidad automotora 1, en particular para el suministro y el control de motores de tracción, no representados en la figura 1. Los motores de tracción, por ejemplo, están dispuestos en el bogie 5 del vagón del extremo 2, conformado como un bogie motor; otros bogies de la unidad automotora 1, en particular en función de la potencia de accionamiento requerida, también pueden estar equipados con motores de tracción. En el área debajo del piso del cuerpo del vagón 4, por ejemplo, está dispuesto un transformador 9, cuyo bobinado primario, mediante dispositivos de captación de corriente 12 dispuestos por ejemplo sobre el techo del cuerpo del vagón 4, del vagón central 3, puede conectarse a una catenaria, no representada, que conduce una corriente alterna de alta tensión. En el lado izquierdo del techo del cuerpo del vagón 4, del vagón del extremo 2, en cambio, está dispuesto por ejemplo un convertidor de tracción 10 conectado al transformador 9, para suministrar energía eléctrica a los motores de tracción. En el lado derecho del techo del cuerpo del vagón 4, del vagón del extremo 2, a modo de ejemplo, está dispuesto un dispositivo de almacenamiento de energía 11 con una batería de tracción, que por ejemplo está conectado a un circuito intermedio de tensión continua del convertidor de tracción 10. En el centro de los techos de los cuerpos del vagón 4, de los vagones 2, 3 representados, por ejemplo respectivamente está dispuesto un sistema de acondicionamiento de aire 13 que se utiliza para acondicionar el aire del espacio para pasajeros 7 que se encuentra debajo.
Junto con los componentes del equipamiento eléctrico de la unidad automotora, representados a modo de ejemplo, sobre el techo, en el área debajo del piso o también en el interior del cuerpo del vagón, pueden disponerse otros componentes, en particular dispositivos de control, otros sistemas auxiliares, así como dispositivos para su suministro. La disposición representada de componentes especiales, en particular de la batería de tracción 11, en el techo y en el área debajo del piso de los cuerpos del vagón, es solamente ilustrativa. El transformador 9, por ejemplo, también puede disponerse sobre el techo o en el interior del cuerpo del vagón, mientras que por ejemplo el sistema de acondicionamiento de aire 13 respectivamente puede disponerse en el área debajo del piso del cuerpo del vagón. Para otras partes del equipamiento eléctrico de la unidad automotora se aplica lo correspondiente.
La figura 2 muestra esquemáticamente una estructura, respectivamente a modo de ejemplo, de los componentes dispuestos unos junto a otros en el techo del vagón del extremo 2 en la figura 1, sistema de acondicionamiento de aire 13 y batería de tracción 11, que en la figura respectivamente están delimitados por una línea de puntos y trazos. En el caso de que en el vagón del extremo 2 no esté dispuesto un sistema de acondicionamiento de aire, en particular si no presenta un espacio para pasajeros, los dos componentes, sistema de acondicionamiento de aire 13 y dispositivo de almacenamiento de energía 11 con batería de tracción 110, también pueden estar dispuestos en distintos vagones, por ejemplo contiguos.
La estructura del sistema de acondicionamiento de aire 13 representado a modo de ejemplo en principio corresponde a la estructura de un así llamado sistema de acondicionamiento de aire de vapor frío, como el que ya se utiliza en vagones de unidades automotoras. Éste presenta un circuito de agente frigorífico 130, esencialmente con cuatro componentes, cuya respectiva función se explica brevemente a continuación. Los componentes individuales, de manera conocida, están conectados unos con otros mediante conductos, tubos o tubos flexibles, para el transporte del agente frigorífico en estado líquido y gaseoso. Habitualmente, los componentes del sistema de acondicionamiento de aire se disponen en una carcasa en común, que no está representada para una mayor claridad.
Un sistema de acondicionamiento de aire de vapor frío trabaja según el principio de un sistema de refrigeración por compresión, según el cual un agente frigorífico circulante se comprime en forma de un gas, se condensa debido al flujo de calor y se evapora nuevamente debido a una disminución de la presión, absorbiendo calor. Con respecto a los cuatro componentes esenciales representados del sistema de acondicionamiento de aire, esto significa que aire caliente que proviene del espacio para pasajeros, así como eventualmente de manera adicional aire exterior suministrado adicionalmente desde fuera del espacio para pasajeros, circula a través de un evaporador 131 con la ayuda de un ventilador que no está representado. En el evaporador 131, que principalmente tiene la función de un intercambiador de calor de aire/agua, el agente frigorífico líquido, enfriado por ejemplo a 8°C, se evapora, enfriando así el aire circulante. El aire refrigerado de ese modo, mediante canales de aire exterior dispuestos generalmente en el área del techo interna del vagón, así como mediante salidas de aire, se distribuye en puntos adecuados del techo interno en el espacio para pasajeros del vagón. Un compresor 132, conectado aguas abajo del evaporador 131 en la dirección de flujo del agente frigorífico, por ejemplo una máquina compresora, succiona el vapor de agente frigorífico generado y aumenta su presión, de 3,8 bar en la salida del evaporador 131, a 17 bar. Al mismo tiempo, debido a la compresión, la temperatura del vapor de agente frigorífico aumenta de 13°C a por ejemplo 100°C. En un condensador 133 conectado aguas abajo del compresor 132 en la dirección de flujo del agente frigorífico, que cumple la función de un intercambiador de calor de aire/agua, se utiliza exterior para enfriar el vapor de agente frigorífico a por ejemplo 60°C, de manera que el mismo se vuelva líquido otra vez. Por último, mediante un depósito de expansión 134 conectado aguas abajo del condensador 133, en la dirección de flujo del agente frigorífico, por ejemplo una válvula de expansión, la presión del agente frigorífico se reduce a los 3,8 bar mencionados a modo de ejemplo, de manera que se enfría a la temperatura de 8°C antes mencionada. El refrigerante líquido enfriado finalmente circula otra vez hacia el evaporador 131, debido a lo que se cierra el circuito de agente frigorífico.
El sistema de acondicionamiento de aire 13 antes descrito, junto con los componentes mencionados, para cualquier vagón de la unidad automotora preferentemente también puede estar realizado de forma redundante, como está representado esquemáticamente a modo de ejemplo en la figura 3. Esto significa que una potencia de refrigeración máxima sólo puede ser proporcionada por los dos sistemas de acondicionamiento de aire; cada uno de los sistemas de acondicionamiento de aire puede proporcionar sólo una parte de la potencia de refrigeración máxima. De manera ventajosa, debido a esto, en el caso de una falla de uno de los dos sistemas de acondicionamiento de aire, puede asegurarse una refrigeración al menos parcial del espacio para pasajeros correspondiente. Por otra parte, en el caso de un requerimiento de potencia de refrigeración para el espacio para pasajeros que pueda ser cubierto por uno de los dos sistemas de acondicionamiento de aire, el otro sistema de acondicionamiento de aire puede desconectarse, gracias a lo cual, de manera ventajosa, aumenta la eficiencia de la instalación y, con ello, pueden reducirse los costes correspondientes. La puesta a disposición de al menos una parte de la potencia de refrigeración es relevante en particular para unidades automotoras para el rango de alta velocidad, para asegurar el bienestar de los pasajeros, en particular en el caso de temperaturas del ambiente elevadas. En las unidades automotoras de esa clase, el suministro de aire exterior en general tiene lugar exclusivamente mediante el sistema de acondicionamiento de aire de un vagón, mientras que las ventanillas del vagón no pueden abrirse como una forma alternativa posible de suministro de aire exterior.
El dispositivo de almacenamiento de energía 11, representado a modo de ejemplo en la figura 2, presenta al menos una batería de tracción 110 que se compone de uno o de varios módulos con una respectiva pluralidad de células de batería conectadas unas con otras de forma eléctrica. La batería, así como los módulos de células individuales, habitualmente están dispuestos en una carcasa en común que garantiza una protección de las células de batería con respecto a las influencias ambientales. Una carcasa de esa clase nuevamente no está representada por separado en la figura 2, para una mayor claridad.
Debido a las exigencias descritas en la introducción, en cuanto a la temperatura de funcionamiento de las células de batería para proporcionar una densidad de energía y una vida útil elevadas, la batería de tracción 110 está conectada a un dispositivo de refrigeración 111. El mismo, por ejemplo, puede estar realizado en forma de cuerpos de refrigeración conectados a las células de batería individuales, así como a la carcasa de un módulo de células, a través del que circula un refrigerante líquido. A modo de ejemplo, en la figura 2 el dispositivo de refrigeración 111 sólo está representado al costado de la batería de tracción 110, pero en la práctica el dispositivo de refrigeración 111, así como su cuerpo de refrigeración, preferentemente debería cubrir esencialmente por completo la superficie base utilizada por la batería de tracción 110, así como por sus células de batería, para garantizar una refrigeración, así como un calentamiento uniforme de las células de batería. El refrigerante se calienta o se enfría en función de la temperatura ambiente o del estado real de las células de batería, para mantener la temperatura de las células de batería dentro del rango de temperatura de trabajo preferente. Preferentemente, en el área de la entrada del agente frigorífico al dispositivo de refrigeración 111, así como en el área de la salida del refrigerante desde el dispositivo de refrigeración 111, respectivamente están dispuestos sensores de temperatura 112, con los que pueden determinarse temperaturas de entrada y de salida del refrigerante. Esas temperaturas determinadas se utilizan por ejemplo para determinar una temperatura media de las células de batería, de la batería de tracción 110 y, en base a ello, para deducir un requerimiento para un suministro reducido o aumentado de refrigerante, así como su temperatura. Adicionalmente pueden proporcionarse otros sensores de temperatura 113, como se representan de forma complementaria a modo de ejemplo en la figura 2, en la carcasa de la batería de tracción 110 y/o dentro o en carcasas de módulos de células individuales, para posibilitar una determinación más precisa de la respectiva temperatura de las células de baterías, así como módulos de células.
En el sistema de almacenamiento de energía híbrido conocido, descrito en la introducción, Sitras® HES de la empresa Siemens AG, en la carcasa de la batería de tracción está integrado un sistema de acondicionamiento de aire que se utiliza para refrigerar el refrigerante para las células de batería. El dispositivo de almacenamiento de energía 11 según la invención, en cambio, no presenta un sistema de acondicionamiento de aire separado, e integrado en una carcasa con la batería de tracción. Más bien, el sistema de acondicionamiento de aire 13 descrito, para el acondicionamiento del aire del espacio para pasajeros 7 de un vagón, así como su circuito de agente frigorífico 130, se complementa mediante un intercambiador de calor de agua/agua 135 adicional.
El intercambiador de calor 135 adicional está dispuesto en el circuito de agente frigorífico 130 descrito, paralelamente con respecto al evaporador 131, de manera que el agente frigorífico líquido, por ejemplo enfriado a 8°C, durante el funcionamiento del compresor 132, puede circular tanto a través del evaporador 131, como también a través del intercambiador de calor 135. Mediante una bomba de líquido 136, por ejemplo una bomba de circulación, el refrigerante es transportado a través del intercambiador de calor 135 para refrigerar la batería de tracción 110, y es refrigerado por el agente frigorífico circulante, mientras que el agente frigorífico se calienta debido al refrigerante circulante, y pasa al estado gaseoso. El transporte del refrigerante entre el dispositivo de refrigeración 111 de la batería de tracción 110 y el intercambiador de calor 135 del sistema de acondicionamiento de aire 13 tiene lugar mediante tubos, conductos o tubos flexibles adecuados. Los mismos, en tanto estén dispuestos por fuera del cuerpo del vagón, preferentemente, de manera complementaria, deberían aislarse térmicamente con un material adecuado para reducir a un mínimo una liberación de energía de refrigeración o térmica hacia el ambiente. Es posible una disposición por fuera del cuerpo del vagón, en particular en la configuración a modo de ejemplo de la unidad automotora 1 de la figura 1, en la que tanto el sistema de acondicionamiento de aire 13, como también el dispositivo de almacenamiento de energía 11, están dispuestos en el techo del cuerpo del vagón 4.
En el ejemplo de la figura 2 se utiliza un intercambiador de calor 135 que funciona según el principio de contracorriente, en el que el agente frigorífico y el refrigerante circulan en sentido opuesto, como está representado por medio de la respectiva dirección de flujo del agente frigorífico y del refrigerante, indicada con flechas. No obstante, igualmente pueden utilizarse otros tipos de intercambiadores de calor conocidos. La bomba de líquido 136 dispuesta en el área del sistema de acondicionamiento de aire 13 en el ejemplo de la figura 2, del mismo modo también puede estar dispuesta en el área del dispositivo de almacenamiento de energía 11, en particular en el dispositivo de refrigeración 111.
El funcionamiento del sistema de acondicionamiento de aire 13 para el espacio para pasajeros 7 del vagón del extremo 2 es controlado igualmente por ejemplo en el dispositivo de control 14 dispuesto en el cuerpo del vagón 2. Éste, por ejemplo, puede controlar sólo el sistema de acondicionamiento de aire 13 del vagón del extremo 2, pero de forma alternativa también puede estar conformado como un dispositivo de control central, de modo que controle los sistemas de acondicionamiento de aire de todos los vagones de la unidad automotora 1. El dispositivo de control 14 además puede formar parte de un dispositivo de control central de orden superior, en particular para el control de sistemas auxiliares de la unidad automotora 1. El dispositivo de control 14, por ejemplo en función de una comparación de una temperatura real con una temperatura objetivo regulada o predeterminada del espacio para pasajeros 7, controla el compresor 132 del sistema de acondicionamiento de aire 13. El control tiene lugar por ejemplo mediante una línea de control eléctrica, como se indica a modo de ejemplo en la figura 2 en forma de una línea discontinua que conduce desde el dispositivo de control 14 hacia el compresor 132. Después de la conexión del compresor 132, su funcionamiento provoca una circulación del agente frigorífico en el circuito de agente frigorífico 130, mientras que una desconexión del compresor 132 mediante el dispositivo de control 14 interrumpe la circulación del agente frigorífico. Para el funcionamiento del evaporador 131 y del condensador 133 durante la circulación de agente frigorífico, el dispositivo de control 14 controla además los ventiladores o sopladores asociados a esos componentes, para conducir aire a través de los intercambiadores de calor de aire/agua correspondientes. Los ventiladores o sopladores son activados igualmente mediante líneas de control eléctricas, desde el dispositivo de control 14, donde esas líneas de control, sin embargo, al igual que los ventiladores o sopladores, no están representadas por separado en la figura 2.
En el circuito de agente frigorífico 130, ampliado con el intercambiador de calor 135 adicional, por ejemplo están dispuestas dos válvulas de una vía 137, 138, mediante las cuales puede controlarse el flujo del agente frigorífico hacia el evaporador 131 y el intercambiador de calor 135. Esas válvulas 137, 138, de manera alternativa a la disposición representada, respectivamente también pueden estar conectadas aguas abajo del evaporador 131 y del intercambiador de calor 135 en la dirección de flujo del agente frigorífico. Además, las dos válvulas 137, 138 también pueden reemplazarse por una válvula de tres vías que permita un flujo del agente frigorífico sólo hacia el evaporador 131, sólo hacia el intercambiador de calor 135, o tanto hacia el evaporador 131 como también hacia el intercambiador de calor 135. Sin embargo, también es posible proporcionar solamente la válvula 137 que controle el flujo del agente frigorífico hacia el intercambiador de calor 135, en particular si existe siempre también un requerimiento de refrigeración del espacio para pasajeros 7 cuando se presenta un requerimiento de refrigeración de la batería de tracción 11. Las válvulas 137, 138; así como una válvula de tres vías posible de forma alternativa, a su vez son controladas mediante líneas de control eléctricas, desde el dispositivo de control 14.
Los distintos estados de conmutación de las válvulas 137, 138; controlados por el dispositivo de control 14, dependen de un respectivo requerimiento de refrigeración del espacio para pasajeros 7 del vagón y de la batería de tracción 110. De este modo, por ejemplo, en el caso de un desplazamiento por una sección de vía electrificada, en la que la unidad automotora 1 es abastecida de energía eléctrica por ejemplo mediante una catenaria, y la batería de tracción 110 no se carga ni se descarga, en general no es necesaria una refrigeración de la batería de tracción 11. En esa situación, el dispositivo de control 14 cierra la válvula 137 conectada aguas arriba del intercambiador de calor 135, de manera que el sistema de acondicionamiento de aire 13, de manera conocida, se utiliza exclusivamente para la refrigeración del espacio para pasajeros 7, en función del requerimiento. En tanto en esa situación tampoco exista un requerimiento de refrigeración para el espacio para pasajeros, por ejemplo porque la temperatura del espacio para pasajeros 7 se encuentra en el rango de la temperatura objetivo o por debajo del mismo, el dispositivo de control 14 también puede interrumpir el funcionamiento del compresor 132, finalizando con ello el flujo de agente frigorífico en el circuito de agente frigorífico 130.
Por el contrario, en caso de que la unidad automotora 1 se desplace en una sección de vía no electrificada, en donde la energía eléctrica para el accionamiento de la unidad automotora 1 se extrae de la batería de tracción 110, debido al proceso de descarga puede producirse un calentamiento de las células de batería por encima de un valor umbral de temperatura predeterminado, que vuelva necesaria una refrigeración de la batería de tracción. Un calentamiento de esa clase de las células de batería, por ejemplo, también puede producirse durante un proceso de carga de la batería de tracción 11, o cuando la temperatura del ambiente se aproxima al valor umbral de temperatura. El calentamiento de células de batería o módulos de células puede detectarse por ejemplo mediante los sensores de temperatura 113 indicados en la figura 2, o durante el funcionamiento de la bomba de refrigerante 136 éste puede determinarse mediante la diferencia de presión entre las temperaturas del refrigerante medidas por los sensores de temperatura 112. De manera alternativa, sin embargo, en el caso de un comportamiento conocido de las células de batería, en base a una medición de la corriente de carga o descarga puede deducirse la temperatura de las células de batería, así como de los módulos de células. En esos casos, el dispositivo de control 14 abre la válvula 137, de manera que durante el funcionamiento del compresor 132 circula agente frigorífico a través del intercambiador de calor 135. Además, el dispositivo de control 14 activa la bomba de líquido 136 en correspondencia con el requerimiento de la batería de tracción 110 de potencia de refrigeración, para que el refrigerante enfriado en el intercambiador de calor 135 circule a través del circuito de refrigerante 139 del dispositivo de refrigeración 111 y enfríe las células de batería, o módulos de células, de la batería de tracción 110. En función de si durante el periodo de la refrigeración de la batería de tracción 110 también se requiere una refrigeración del espacio para pasajeros 7, el dispositivo de control 1 cierra o abre la válvula 138 conectada aguas arriba del evaporador 131 y, de modo correspondiente, controla el funcionamiento del ventilador o soplador del evaporador 131.
Los componentes compresor 132, condensador 133, depósito de expansión 134, así como eventualmente los tubos, conductos o tubos flexibles que conectan esos componentes, al igual que otros componentes del sistema de acondicionamiento de aire 13 que no se describieron anteriormente, deben adaptarse al requerimiento elevado de potencia de refrigeración, debido a la refrigeración adicional de la batería de tracción 11, en comparación con la utilización conocida, exclusiva para refrigerar el espacio para pasajeros 7 de un vagón. En principio, para ello, los componentes del sistema de acondicionamiento de aire deben dimensionarse en correspondencia con una suma de la potencia de refrigeración máxima requerida para el espacio para pasajeros 7 y la batería de tracción 110. Sin embargo, la constante de tiempo térmica comparativamente elevada del espacio para pasajeros, que significa que la temperatura del espacio para pasajeros sólo se modifica comparativamente lento, ventajosamente puede aprovecharse para reducir la potencia de refrigeración para el espacio para pasajeros, por ejemplo durante el periodo de un proceso de carga de la batería de tracción 110 o durante una parte limitada del periodo, en particular hasta cero, de manera que se disponga de una potencia de refrigeración más elevada para la batería de tracción. De este modo, considerando una posibilidad de control de esa clase, la potencia de refrigeración máxima del sistema de acondicionamiento de aire 13 puede seleccionarse más reducida que la suma de la potencia de refrigeración máxima requerida para el espacio para pasajeros 7 y la batería de tracción 110, y los componentes mencionados pueden dimensionarse de modo correspondiente.
En el caso de una realización del sistema de acondicionamiento de aire 13 redundante ya mencionada anteriormente, el suministro del dispositivo de almacenamiento de energía 11 de potencia de refrigeración es posible con una mayor flexibilidad. Una estructura redundante de esa clase está representada esquemáticamente en la figura 3, donde se prescinde de una representación de componentes o elementos individuales, ya explicados anteriormente, del sistema de acondicionamiento de aire 13 y del dispositivo de almacenamiento de energía 11. El sistema de acondicionamiento de aire, en este caso, se compone de dos sistemas de acondicionamiento de aire 13.1 y 13.2 estructurados por separado, que respectivamente están estructurados en correspondencia con el sistema de acondicionamiento de aire 13 representado en la figura 2, y que respectivamente pueden proporcionar una parte de la potencia de refrigeración máxima. Los dos sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2 pueden disponerse en carcasas o contenedores separados, pero de forma alternativa también pueden disponerse en una carcasa o contenedor en común, por ejemplo nuevamente en el techo del cuerpo del vagón. Los intercambiadores de calor 135.1, 135.2 adicionales integrados en los sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2, respectivamente mediante tubos, conductos o tubos flexibles adecuados para el transporte del refrigerante, están conectados al dispositivo de refrigeración 111 en el dispositivo de almacenamiento de energía 11. En el dispositivo de refrigeración 111 del dispositivo de almacenamiento de energía 11, para cada sistema de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2 puede estar proporcionado un circuito de refrigerante 139.1, 139.2 separado, pero los circuitos de refrigerante, de manera alternativa, también pueden reunirse en el dispositivo de refrigeración, o bien, observado en la dirección de flujo del refrigerante, pueden reunirse delante del dispositivo de refrigeración 111 y separarse de nuevo detrás del mismo, como está representado a modo de ejemplo en la figura 3.
En el caso de que los circuitos de refrigerante 139.1, 139.2 se coloquen juntos, en todas las entradas y salidas de refrigerante del dispositivo de refrigeración 111 preferentemente deben disponerse válvulas. Para ello, por ejemplo, en cada entrada y salida de flujo puede proporcionarse una válvula de una vía en correspondencia con las válvulas de una vía 137, 138 descritas con relación a la figura 2, que igualmente son controladas por el dispositivo de control 14, mediante líneas de control. De manera alternativa, sin embargo, también pueden utilizarse válvulas de tres vías 113, como están dispuestas en el dispositivo de almacenamiento de energía 11 a modo de ejemplo en la figura 3.
Las válvulas de una vía o las válvulas de tres vías 113, de manera alternativa, también pueden estar dispuestas en los sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2 o sólo en uno de los dos sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2, donde en el último caso los tubos, conductos o tubos flexibles de al menos un circuito de refrigerante 139.1, 139.2 deberían conducirse entre los dos sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2.
Mediante una activación adecuada de las válvulas 113 y de las bombas de refrigerante 136.1, 136.2 mediante líneas de control eléctricas, el dispositivo de control 14 puede controlar el flujo de refrigerante a través del dispositivo de refrigeración 111 del dispositivo de almacenamiento de energía 11, en función del requerimiento. De este modo, en el caso de un requerimiento de potencia de refrigeración sólo moderado, por ejemplo, puede activarse sólo uno de los dos circuitos de refrigerante. Por ejemplo, en tanto éste sea el circuito de refrigerante inferior 139.2, alimentado por el sistema de acondicionamiento de aire inferior 13.2 mediante el intercambiador de calor 135.2, el dispositivo de control 14 controla la bomba de refrigerante 136.2, así como las válvulas de tres vías 113, de manera que el refrigerante puede circular en el circuito de refrigerante inferior 139.2 a través del intercambiador de calor 135.2 y el dispositivo de refrigeración 111, mientras que en el circuito de refrigerante superior 139.1, alimentado por el sistema de acondicionamiento de aire superior 13.1, mediante el intercambiador de calor 135.1, no circula nada de refrigerante. En particular cuando también para el espacio para pasajeros exista un requerimiento sólo moderado de potencia de refrigeración, un funcionamiento exclusivo del sistema de acondicionamiento de aire 13.2 puede ser suficiente tanto para la refrigeración del espacio para pasajeros 7, como también para la batería de tracción 11.
En el caso de un requerimiento de potencia de refrigeración elevado tanto para el espacio para pasajeros, como también para la batería de tracción, como puede suceder por ejemplo durante un proceso de carga de la batería de tracción y una temperatura del ambiente elevada al mismo tiempo, para cubrir el requerimiento de potencia de refrigeración funcionan en cambio los dos sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2. En ese caso, el dispositivo de control 14 controla las bombas de refrigerante 136.1, 136.2 tanto del circuito de refrigerante inferior, como también del superior 139.1, así como las válvulas de tres vías 113, de manera que el refrigerante de ambos circuitos de refrigerante 139.1, 139.2 circula por el dispositivo de refrigeración 111 del dispositivo de almacenamiento de energía 11. Además, el dispositivo de control 14, mediante una activación del respectivo compresor y de las respectivas válvulas de una vía de los dos sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2, descrita anteriormente con relación a la figura 2, puede regular el flujo de agente frigorífico a través del evaporador y de los intercambiadores de calor 135.1, 135.2, de manera que se proporcione una potencia de refrigeración suficiente para la batería de tracción. Como ya se ha mencionado anteriormente, en el caso de un requerimiento de potencia de refrigeración elevado para la batería de tracción 110, la potencia de refrigeración para el espacio para pasajeros puede reducirse de forma transitoria, por ejemplo durante todo el periodo del proceso de carga de la batería de tracción 110, o durante una parte del mismo, en beneficio de la potencia de refrigeración para la batería de tracción, puesto que la temperatura del espacio para pasajeros aumenta sólo de forma comparativamente lenta. Después de finalizado el proceso de carga, o después de una disminución del requerimiento de potencia de refrigeración para la batería de tracción, mediante una activación correspondiente de las válvulas en los dos sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2, puede proporcionarse nuevamente una potencia de refrigeración aumentada para el espacio para pasajeros, de modo que la temperatura del espacio para pasajeros, que después de ese periodo eventualmente se encuentra por fuera de un rango de temperatura objetivo, pueda aproximarse de nuevo al valor objetivo.
La activación de los sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2 y de las válvulas 113 en la batería de tracción 11 mediante el dispositivo de control 14, en esta situación en particular puede tener lugar de manera que el requerimiento de potencia de refrigeración elevado para la batería de tracción 11, exclusivamente o al menos mayormente, se cubra mediante uno de los dos sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2, mientras que el requerimiento de potencia de refrigeración para el espacio para pasajeros, exclusivamente o al menos mayormente, se cubra mediante el otro de los dos sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2. De manera alternativa, sin embargo, del mismo modo, ambos sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2 pueden proporcionar potencia de refrigeración tanto para la batería de tracción 11, como también para el espacio para pasajeros.
Preferentemente, la activación de los componentes descritos de los sistemas de acondicionamiento de aire 13.1, 13.2 y del dispositivo de almacenamiento de energía 11 tiene lugar con la finalidad de un funcionamiento lo más eficiente posible. En particular, un funcionamiento a plena carga o un funcionamiento casi a plena carga de uno de los sistemas de acondicionamiento de aire es más eficiente que un respectivo funcionamiento con carga parcial de los dos sistemas de acondicionamiento de aire. Expresado de otro modo, en una activación se debe prestar atención a un desgaste reducido y una vida útil prolongada de los componentes individuales.
La figura 4, en base a los ejemplos de la figura 2 y la figura 3, muestra a modo de ejemplo un diagrama de flujo de un procedimiento 200 que se desarrolla en el dispositivo de control 14, con una pluralidad de etapas del procedimiento según las que se controla la refrigeración de la batería de tracción 110.
El procedimiento comienza en la etapa 201, por ejemplo con la puesta en funcionamiento de la unidad automotora al inicio de la marcha, en donde en consecuencia de ello se ponen en funcionamiento también los sistemas auxiliares eléctricos de la unidad automotora, en particular los sistemas de acondicionamiento de aire, así como uno o varios controladores asociados. En una primera etapa del procedimiento 202, el dispositivo de control detecta una temperatura real de las células de baterías o módulos de células de la batería de tracción, por ejemplo mediante los sensores de temperatura indicados en la figura 2, o mediante los métodos alternativos antes descritos.
En una segunda etapa del procedimiento 203 subsiguiente, el dispositivo de control compara la temperatura real detectada con una temperatura objetivo predeterminada, o un rango de temperatura objetivo predeterminado. En tanto la temperatura real se encuentre dentro del rango de temperatura objetivo (rama "sí"), continúa la detección de la temperatura real de la batería de tracción. Pero si la temperatura real se encuentra por encima de la temperatura objetivo o por fuera del rango de temperatura objetivo (rama "no"), el procedimiento continúa en una tercera etapa del procedimiento 204 subsiguiente.
En la tercera etapa del procedimiento 204, el dispositivo de control, en base a la diferencia determinada entre la temperatura real detectada y la temperatura objetivo o el rango de temperatura objetivo, determina un requerimiento de potencia de refrigeración para refrigerar la batería de tracción. En función de ese requerimiento de potencia de refrigeración determinado, el dispositivo de control, en una cuarta etapa del procedimiento 205 subsiguiente, controla bombas, válvulas, así como en caso necesario otros componentes del sistema de acondicionamiento de aire o de los sistemas de acondicionamiento de aire y del dispositivo de almacenamiento de energía, para proporcionar una potencia de refrigeración para la batería de tracción correspondiente al requerimiento determinado.
El control descrito tiene lugar hasta que la temperatura real corresponda otra vez a la temperatura objetivo, o hasta que la misma se encuentre nuevamente dentro del rango de temperatura objetivo.
Las etapas del procedimiento representadas y antes descritas no son absolutas; en el dispositivo de control pueden tener lugar igualmente otras etapas del procedimiento, o etapas del procedimiento modificadas. De este modo, por ejemplo entre las etapas 204 y 205 puede preverse otra etapa en la que tenga lugar un control con respecto a si al menos uno de los sistemas de acondicionamiento de aire, o cuál de los sistemas de acondicionamiento de aire, ya se encuentra en funcionamiento, y qué potencia de refrigeración generan en ese momento. En base a esa información el dispositivo de control puede evaluar si la potencia de refrigeración requerida para la refrigeración de la batería de tracción puede ser proporcionada por un sistema de acondicionamiento de aire que ya se encuentra en funcionamiento, o si adicionalmente debe conectarse otro sistema de acondicionamiento de aire. Del modo antes descrito, mediante el dispositivo de control puede tener lugar una distribución de la carga entre la refrigeración del espacio para pasajeros y la batería de tracción, así como, en tanto se encuentren presentes, entre varios sistemas de acondicionamiento de aire. Esa distribución de la carga debería tener la finalidad un funcionamiento lo más eficiente posible del sistema de acondicionamiento de aire o de los sistemas de acondicionamiento de aire. También la primera etapa del procedimiento 201 puede comprender por ejemplo la detección de un aumento de temperatura previsto en las células de batería, por ejemplo debido a un proceso de carga que está comenzando. Por ejemplo, esto puede conducir a un pasaje directo a la tercera etapa del procedimiento 204, en la que se determina el requerimiento de potencia de refrigeración previsto.

Claims (12)

REIVINDICACIONES
1. Disposición para refrigerar una batería de tracción (110) de un vehículo guiado sobre raíles (1), que presenta: al menos un dispositivo de almacenamiento de energía (11) con al menos una batería de tracción (110) para suministrar energía eléctrica a por lo menos un dispositivo de tracción (10) del vehículo (1), y
un dispositivo de refrigeración (111) para refrigerar la batería de tracción (110) mediante un refrigerante que circula en al menos un circuito de refrigerante (139.1, 139.2),
donde
la disposición además presenta:
dos dispositivos de acondicionamiento de aire (13.1, 13.2) que presentan un respectivo circuito de agente frigorífico (130), en el que circula un agente frigorífico para acondicionar el aire de un espacio para pasajeros (7) de un vagón (2) del vehículo guiado sobre raíles (1)
donde los dispositivos de acondicionamiento de aire (13.1, 13.2) adicionalmente presentan un respectivo intercambiador de calor (135.1, 135.2) que acopla el circuito de agente frigorífico (130) del respectivo dispositivo de acondicionamiento de aire (13.1, 13.2) con un respectivo circuito de refrigerante (139.1, 139.2) del dispositivo de refrigeración (111) del dispositivo de almacenamiento de energía (11), y
un dispositivo de control (14) para controlar los dispositivos de acondicionamiento de aire (13.1, 13.2) y el dispositivo de almacenamiento de energía (11).
2. Disposición según la reivindicación 1, caracterizada porque la circulación del refrigerante en el respectivo circuito de refrigerante (139.1, 139.2), así como la circulación del agente frigorífico en el respectivo circuito de agente frigorífico (130), se controla mediante el dispositivo de control (14).
3. Disposición según la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque
en el respectivo circuito de agente frigorífico (130), aguas arriba del intercambiador de calor (135.1, 135.2) adicional, respectivamente está conectada al menos una válvula (137), mediante la cual el dispositivo de control (14) controla un flujo del agente frigorífico a través del respectivo intercambiador de calor (135.1, 135.2).
4. Disposición según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque
el respectivo intercambiador de calor (135.1, 135.2) en el respectivo circuito de agente frigorífico (130) está dispuesto paralelamente con respecto a un respectivo evaporador (131) de los dispositivos de acondicionamiento de aire (13.1, 13.2).
5. Vehículo guiado sobre raíles (1) que presenta al menos una disposición según una de las reivindicaciones 1 a 4, donde el dispositivo de control (14) además está conformado para controlar un flujo del agente frigorífico a través del respectivo intercambiador de calor (135.1, 135.2).
6. Vehículo (1) según la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de control (14) además está conformado para controlar el flujo del refrigerante en los circuitos de refrigerante (139.1, 139.2).
7. Vehículo (1) según la reivindicación 5 ó 6, caracterizado porque
los dispositivos de acondicionamiento de aire (13.1, 13.2) respectivamente presentan al menos una válvula (137) conectada aguas arriba del respectivo intercambiador de calor (135.1, 135.2) en el circuito de agente frigorífico (130), y el dispositivo de control (14) está conformado para controlar el flujo del agente frigorífico a través del respectivo intercambiador de calor (135.1, 135.2) mediante la válvula (137).
8. Vehículo (1) según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque
la batería de tracción (110) presenta una pluralidad de células de batería o una pluralidad de módulos con una respectiva pluralidad de células de batería.
9. Vehículo (1) según una de las reivindicaciones 5 a 8, caracterizado porque
el dispositivo de almacenamiento de energía (13) adicionalmente se utiliza para suministrar energía eléctrica a circuitos auxiliares del vehículo (1).
10. Procedimiento para controlar una disposición para refrigerar una batería de tracción (110) de un dispositivo de almacenamiento de energía (11) de un vehículo guiado sobre raíles (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque
mediante el dispositivo de control (14) se controla un flujo del agente frigorífico a través del intercambiador de calor (135.1, 135.2) dispuesto adicionalmente en el respectivo circuito de agente frigorífico (130),
donde el respectivo intercambiador de calor (135.1, 135.2) acopla el respectivo circuito de agente frigorífico (130) al circuito de refrigerante (139.1, 139.2).
11. Procedimiento según la reivindicación 10, en el cual, en el dispositivo de control (14) se realizan al menos las siguientes etapas:
detección de una temperatura real o prevista para el futuro de la batería de tracción (110),
comparación de la temperatura detectada de la batería de tracción (110) con una temperatura objetivo o con un rango de temperatura objetivo,
determinación de un requerimiento de potencia de refrigeración para la refrigeración de la batería de tracción (110) en función de una diferencia de temperatura determinada, y
control del flujo del agente frigorífico del respectivo circuito de agente frigorífico (130) de los dispositivos de acondicionamiento de aire (13.1, 13.2) y del refrigerante del respectivo circuito de refrigerante (139.1, 139.2) del dispositivo de refrigeración (111) a través del respectivo intercambiador de calor (135.1, 135.2) en función del requerimiento de potencia de refrigeración determinado.
12. Procedimiento según la reivindicación 11, en el cual el dispositivo de control (14) controla el flujo del agente frigorífico a través de un respectivo evaporador (131) de los dispositivos de acondicionamiento de aire (13.1, 13.2) para refrigerar el espacio para pasajeros (7) en función del requerimiento de potencia de refrigeración determinado para la batería de tracción (110).
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