ES2998458T3 - Compressor and battery system for a vehicle - Google Patents

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Thomas Hartmann
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Abstract

La invención se refiere a un sistema de compresor eléctrico para un vehículo de motor, en particular con un sistema de accionamiento eléctrico, preferiblemente puramente eléctrico, que comprende al menos un compresor accionado eléctricamente para comprimir un refrigerante y al menos un dispositivo de refrigeración del compresor para enfriar el compresor, en donde un fluido refrigerante, en particular un líquido refrigerante, preferiblemente que comprende agua, puede fluir en el dispositivo de refrigeración del compresor, dicho fluido refrigerante/líquido refrigerante está separado del refrigerante que debe ser comprimido por el compresor. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Sistema de compresor y de batería para un vehículo de motor
La invención se refiere a un sistema de compresor y un sistema de batería para un vehículo de motor, en particular con accionamiento eléctrico, preferentemente puramente eléctrico, así como a un uso de un sistema correspondiente, un vehículo de motor con un sistema correspondiente, un método para fabricar un vehículo de motor y un método para el funcionamiento de un sistema o un vehículo de motor correspondiente.
Especialmente en los vehículos con accionamiento puramente eléctrico (cadena cinemática completamente eléctrica) sin motor de combustión interna (en particular sin híbrido o sin extensor de autonomía) se utilizan acumuladores eléctricos comparativamente grandes (que en lo sucesivo también se denominan baterías recargables o simplemente, de forma abreviada, baterías) para suministrar la energía necesaria para el accionamiento. Sobre todo cuando la batería se carga rápidamente, en particular en un intervalo de potencia superior a 150 kW, pueden producirse corrientes elevadas que generan el calor correspondiente.
El calor residual de una línea de alimentación eléctrica de una estación de carga suele disiparse (al menos parcialmente) a través de un sistema interno de enfriamiento con agua en un cable de alimentación. Se trata de un circuito de enfriamiento en el lado de la estación de carga. El calor residual en el vehículo (después de un contacto eléctrico o después de un terminal de contacto eléctrico) no es disipado por el sistema de enfriamiento de la estación de carga, sino que puede tener que ser enfriado por un sistema de enfriamiento interno del vehículo.
Esto requiere capacidades de enfriamiento comparativamente altas y puede provocar vibraciones y ruidos considerables en la cabina del vehículo o en el entorno del vehículo (especialmente en modo de carga). Los compresores de aire acondicionado convencionales, especialmente los instalados en la parte delantera de la carrocería, son especialmente problemáticos en este sentido.
En el documento US 2017/0096073 A1 se describe un método de enfriamiento alternativo para compensar el calor residual (interno del vehículo) durante la carga rápida de la batería. El agua se pulveriza sobre el bajo chasis del vehículo para que el calor residual de la batería (o del paquete de baterías) pueda alejarse del bajo chasis de vehículo sin tener que proporcionar capacidad de enfriamiento en el interior del vehículo. De este modo se evitan los ruidos y vibraciones provocados por el funcionamiento del circuito de refrigeración del vehículo. Este método de enfriamiento propuesto en el documento US 2017/0096073 A1 es comparativamente complejo y solo puede utilizarse de forma limitada. Además, en el documento US 2017/0096073 A1 se menciona que puede realizarse un bucle de enfriamiento entre las celdas de la batería para enfriar un paquete de baterías. En el documento DE 102016 108468 A1 se divulga un sistema de compresor eléctrico para un vehículo de motor, con accionamiento eléctrico, que comprende un compresor accionado eléctricamente para comprimir un refrigerante y al menos un dispositivo de enfriamiento del compresor para enfriar el compresor, en donde un fluido de enfriamiento puede fluir en el dispositivo de enfriamiento del compresor.
En el documento DE 102009054186 A1 se divulga un vehículo de motor con accionamiento eléctrico, que comprende un sistema para enfriar y calentar la batería de tracción y el compartimento interior del vehículo, con un circuito de medio de enfriamiento, y un circuito de medio de enfriamiento en donde el fluido de enfriamiento está separado del refrigerante que se va a comprimir.
Además, se sabe que los compresores de aire acondicionado accionados eléctricamente de los vehículos de motor utilizan su propio flujo de refrigerante (del refrigerante que se va a comprimir) para enfriar un compresor de aire acondicionado o su motor de accionamiento eléctrico. El aire que fluye sobre la carcasa de un compresor de aire acondicionado también puede utilizarse para enfriarlo. Este tipo de enfriamiento permite que el compresor funcione con mayor eficacia. Sin embargo, se considera que la eficiencia aún se debe mejorar.
El objetivo de la invención es proponer un sistema de compresor para un vehículo de motor que permita un funcionamiento comparativamente eficaz, en particular un enfriamiento comparativamente eficaz de una batería y/o de otros componentes de un vehículo de motor. Además, la invención tiene el objetivo de proponer un uso correspondiente, un vehículo de motor correspondiente, un método correspondiente para fabricar un vehículo de motor y un método correspondiente para el funcionamiento de un sistema de compresor o un vehículo de motor.
Además, la invención tiene el objetivo de proponer un sistema de batería para un vehículo de motor, en particular con un accionamiento eléctrico, preferentemente puramente eléctrico, que pueda utilizarse fácilmente y con la menor perturbación posible para el medio ambiente, en particular durante un proceso de carga, en particular de carga rápida. Además, la invención tiene el objetivo de proponer un uso correspondiente, un vehículo de motor correspondiente, un método correspondiente para fabricar un vehículo de motor y un método correspondiente para el funcionamiento de un sistema de batería o un vehículo de motor.
En particular, el objetivo se resuelve mediante un sistema de compresor (eléctrico) para un vehículo de motor, en particular con accionamiento eléctrico, preferentemente puramente eléctrico, que comprende al menos un compresor (accionado eléctricamente) (en particular compresor de aire acondicionado) para comprimir un refrigerante y al menos un dispositivo de enfriamiento del compresor para enfriar el compresor. Preferentemente, un fluido de enfriamiento, en particular un líquido de enfriamiento (que comprende preferentemente agua, si es necesario, al menos el 50 % en peso), puede fluir o fluye en el dispositivo de enfriamiento del compresor, en donde el fluido de enfriamiento o el líquido de enfriamiento está separado del refrigerante que va a ser comprimido mediante el compresor.
Una idea de la invención es poder enfriar un compresor (de aire acondicionado) independientemente de cualquier efecto de enfriamiento mediante el refrigerante que se va a comprimir (en su caso, de forma adicional). Este tipo de enfriamiento separado (o externo) puede, por ejemplo, reducir el precalentamiento de un refrigerante aspirado (que se va a comprimir) cuando fluye o durante el enfriamiento (parcial) asociado de un motor eléctrico. Además, se puede reducir la temperatura del gas caliente a la salida del compresor. Como alternativa, o de forma adicional, se puede enfriar el sistema electrónico.
El fluido de enfriamiento (separado), en particular el líquido de enfriamiento (separado), comprende preferentemente agua, por ejemplo al menos el 20 % en peso, preferentemente al menos el 50 % en peso, aún más preferentemente al menos el 80 % en peso, aún más preferentemente al menos el 95 % en peso.
El fluido de enfriamiento separado se diferencia en su composición del refrigerante que se va a comprimir. El fluido de enfriamiento, en particular el líquido de enfriamiento, se proporciona preferentemente a través de un circuito de fluido de enfriamiento ya presente en el vehículo de motor (en particular, el circuito de agua) o puede proporcionarse de manera correspondiente. Este circuito de fluido de enfriamiento (circuito de agua) se utiliza preferentemente también para enfriar (y/o calentar) otros componentes del vehículo de motor.
El compresor puede ser un compresor de tipo en espiral(scroll)u otro (accionado eléctricamente).
De acuerdo con algunas realizaciones, el compresor accionado eléctricamente comprende al menos un motor eléctrico, al menos un desplazador (en particular, desplazador en espiral) y/o al menos un dispositivo de control (sistema electrónico o sistema electrónico de control).
El fluido de enfriamiento, en particular el líquido de enfriamiento, puede fluir por al menos un conducto de fluido de enfriamiento (proporcionado con dicha finalidad), en particular un canal de fluido de enfriamiento. El conducto de fluido de enfriamiento (canal de fluido de enfriamiento) puede, por ejemplo, discurrir en y/o sobre, en particular, en el interior de, una pared de una carcasa (en la que se aloja el compresor). El conducto de fluido de enfriamiento (en particular, el canal de fluido de enfriamiento) puede, por ejemplo, tener al menos dos o al menos tres o al menos cuatro secciones (zonas) a través de las cuales el fluido de enfriamiento puede fluir, preferentemente, según se desee, de modo que, por ejemplo, el fluido de enfriamiento puede fluir o fluye a través de una primera zona, mientras que, por ejemplo, conmutando las válvulas y/o bombas en consecuencia, no puede fluir o no fluye a través de una segunda zona. El conducto de fluido de enfriamiento puede tener varias secciones de conducto de fluido de enfriamiento paralelas (en términos de flujo).
De acuerdo con otro aspecto de la invención, en general independiente (preferentemente, como un desarrollo adicional), se propone un sistema de compresor (en particular del tipo anterior) para un vehículo de motor, preferentemente con accionamiento eléctrico, más preferentemente puramente eléctrico, que comprende al menos un compresor (accionado eléctricamente) para comprimir un refrigerante, en donde un motor eléctrico del compresor puede ser enfriado al menos por una porción (que fluye a través del motor eléctrico) del refrigerante que se va a comprimir, en donde se proporciona un desvío, en particular un desvío controlable, preferentemente regulable, para enfriar al menos una porción (posiblemente más) del refrigerante que se va a comprimir que pasa por el motor eléctrico. Preferentemente, todo el refrigerante (que se va a comprimir) puede fluir (en particular, opcionalmente) a través del motor eléctrico, así como más allá del motor eléctrico (en particular, por medio de un circuito de válvulas correspondiente).
Preferentemente, un gas aspirado puede ser conducido más allá del motor eléctrico del compresor y guiarse directamente (sin calentamiento) a un desplazador (desplazador en espiral). Como alternativa, parte del gas aspirado o todo el flujo de gas aspirado puede guiarse a través del motor eléctrico. En conjunto, esto permite conseguir un enfriamiento variable y eficaz o bien dosificada. Esto también puede aumentar la eficiencia del sistema de compresor.
Incluso más preferentemente, el desvío es controlable, más preferentemente regulable, de modo que la porción del refrigerante (o gas aspirado) que se va a comprimir, que se alimenta sobre el motor eléctrico (o a través del motor eléctrico), puede establecerse en consecuencia. Control o regulación significa en particular que pueden establecerse o ajustarse al menos dos valores diferentes para esta porción, preferentemente al menos cinco valores diferentes para esta porción (distinta de cero). En general, un control o regulación debe entenderse como un proceso en el que al menos dos, preferentemente al menos cinco valores diferentes (mayores que cero) pueden establecerse o ajustarse en consecuencia.
En particular, combinando el desvío con el dispositivo (separado) de enfriamiento del compresor, se puede conseguir un funcionamiento comparativamente eficiente del sistema de compresor, en particular un enfriamiento comparativamente eficiente del motor eléctrico.
Preferentemente, al menos dos componentes del compresor pueden ser enfriados por el fluido de enfriamiento. Para ello, se proporcionan preferentemente varios (por ejemplo, al menos dos o al menos tres) subsistemas de enfriamiento, preferentemente independientes entre sí. En particular, los subsistemas de enfriamiento son independientes entre sí, de manera que la función de enfriamiento de cada subsistema de enfriamiento individual puede activarse o desactivarse y/o controlarse, en particular regularse, independientemente de los demás subsistemas de enfriamiento. Preferentemente, los componentes del compresor son un desplazador (por ejemplo, un desplazador en espiral) y/o un motor eléctrico y/o un sistema electrónico y/o al menos otro componente.
Los subsistemas de enfriamiento se controlan preferentemente (en particular, se regulan) mediante una o varias bombas (asignadas al subsistema respectivo, preferentemente independientes) y/o mediante una o varias válvulas (correspondientes).
El dispositivo de enfriamiento del compresor puede comprender al menos un generador de frío. A su vez, el generador de frío puede incluir al menos un compresor. De forma alternativa o adicionalmente, el dispositivo de enfriamiento del compresor puede tener al menos un generador de flujo de fluido, que comprende preferentemente (al menos) un soplador y/o al menos una bomba. El dispositivo de enfriamiento del compresor puede incluir varios evaporadores, de estos, al menos uno, por ejemplo, intercambia calor del aire y al menos uno intercambia calor del agua.
El dispositivo de enfriamiento del compresor puede comprender al menos un canal de guía de fluido (canal de guía de agua) o una sección de dicho canal. Preferentemente, el dispositivo de enfriamiento del compresor puede comprender al menos un circuito de fluido (circuito de agua) o una sección de un circuito de este tipo. De acuerdo con otro aspecto independiente de la invención, pero que preferentemente la conforma, el objetivo se resuelve en particular mediante un sistema de batería para un vehículo de motor, en particular con un accionamiento eléctrico, preferentemente puramente eléctrico, que comprende al menos una batería (acumulador) (recargable) y al menos un sistema de compresor de acuerdo con la presente invención, un dispositivo de enfriamiento para el enfriamiento (en particular activo) de la al menos una batería. El al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, del dispositivo de enfriamiento forma preferentemente una unidad estructural con la al menos una batería. En lo sucesivo, el dispositivo de enfriamiento para el enfriamiento (en particular activo) de la al menos una batería se denominará a veces simplemente "dispositivo de enfriamiento" (en particular, en contraste con el "dispositivo de enfriamiento del compresor" anterior). Este dispositivo de enfriamiento también puede denominarse "dispositivo de enfriamiento de la batería". Los dispositivos de enfriamiento de la batería y del compresor se diseñan preferentemente de forma independiente entre sí (como dispositivos de enfriamiento separados), pero también pueden estar formados, al menos parcialmente, por estructuras o componentes comunes.
El componente (activo), en particular el compresor, puede estar hecho, al menos parcialmente, de metal, por ejemplo hierro y/o aluminio y/o una aleación de los mismos. Por ejemplo, el compresor puede consistir en al menos 10 % en peso, preferentemente al menos 30 % en peso de metal. Al menos una batería puede ser una batería de iones de litio y/o un acumulador de plomo y/o un acumulador a base de níquel. La densidad energética de al menos una batería puede ser de al menos 50 Wh/kg, en particular de al menos 100 Wh/kg. El área de la sección transversal de la entrada y/o salida del compresor es preferentemente inferior o igual a 25 cm2, más preferentemente inferior o igual a 10 cm2 y/o superior o igual a 0,5 cm2.
En particular, una unidad estructural significa que el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, y la batería pueden montarse y/o desmontarse juntos (sin tener que separarse el uno del otro). Durante el montaje o desmontaje, se prefiere que la al menos una batería y el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, se mantengan conectados entre sí. Específicamente, la batería y el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, pueden estar soportados por un bastidor común y/o dentro de una carcasa común.
Una distancia entre el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, y la al menos una batería (o en el caso de varias baterías: al menos una de las baterías) es preferentemente inferior a 50 cm, más preferentemente inferior a 20 cm o inferior a 10 cm. Un componente activo es, en particular, un componente (como, por ejemplo, un compresor, un soplador o una bomba) al que se suministra energía (eléctrica y/o mecánica) para producir el enfriamiento (o al menos contribuir a este). Preferentemente, en el componente activo tiene lugar una conversión de energía durante el funcionamiento, en particular de energía eléctrica (y/o mecánica) en energía de presión y/o cinética de un fluido, en particular un fluido de enfriamiento. En general, un dispositivo de enfriamiento para el enfriamiento activo de la al menos una batería es preferentemente un dispositivo de enfriamiento que tiene dicho componente activo. En particular, un componente activo no significa un componente puramente pasivo (como un canal de fluido y/o una aleta de enfriamiento). En otras palabras, el al menos un componente activo del dispositivo de enfriamiento para el enfriamiento activo no es en particular un intercambiador de calor (puro) (a través del cual puede fluir un fluido).
En su caso, todo el dispositivo de enfriamiento puede formar una unidad estructural con la al menos una batería o al menos con uno o más (varios) componente(s) del dispositivo de enfriamiento, como en particular con un evaporador y/o con un circuito de enfriamiento (al menos parcialmente), en particular con al menos un tubo y/o al menos un intercambiador (o cambiador) de calor.
El al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, y la al menos una batería están preferentemente conectados entre sí de forma inmóvil. Una conexión puede ser en principio desmontable o no desmontable. Por tanto, el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, y la al menos una batería no están (sólo) conectados entre sí a través de líneas de fluido o líneas de enfriamiento (por ejemplo, mangueras de enfriamiento o similares). El al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, puede estar dispuesto (dentro del vehículo de motor) a una altura que corresponda (al menos aproximadamente) a una altura de la al menos una batería. Un extremo superior del al menos un componente activo, en particular del al menos un compresor, puede estar dispuesto debajo de un extremo superior de la al menos una batería (en el caso de varias baterías: el extremo superior de la batería más alta).
El componente activo (el compresor) y la al menos una batería están preferentemente conectados entre sí de forma inmóvil o rígida (directa o indirectamente o a través de un dispositivo de conexión rígido, como un bastidor de soporte o una sección de dicho bastidor). En particular, esto no debe entenderse como que el componente activo (compresor) y la batería sólo están conectados entre sí a través de una carcasa, en particular una pared de la carcasa y/o cualquier estructura de conexión móvil o flexible (no rígida o inestable dimensionalmente), como líneas de conexión, en particular líneas de conexión de fluidos.
En total, puede haber una pluralidad de al menos 2 o al menos 5 o al menos 10 o al menos 20 baterías, que se combinan preferentemente en uno o más paquetes de baterías. El al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, preferentemente no está dispuesto en un compartimento del motor del vehículo de motor (o no está dispuesto en una zona delantera y/o trasera correspondiente del vehículo). Sin embargo, este puede ser el caso. En general, el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, preferentemente no está instalado en un espacio situado junto a un habitáculo y cerrado por la carrocería del vehículo de motor (aunque, como alternativa, puede ser el caso).
El dispositivo de enfriamiento o el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, se proporciona preferentemente de forma exclusiva para la enfriamiento activo de la al menos una batería. Como alternativa, el dispositivo de enfriamiento o el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, puede utilizarse para enfriar otra u otras zonas del vehículo, por ejemplo, un habitáculo o un compartimento interior del vehículo.
De acuerdo con la invención, también se reconoció en particular que durante el funcionamiento de la batería, especialmente en modo de carga, pueden producirse en algunos casos vibraciones y emisiones de ruido considerables, por ejemplo en la cabina del vehículo o en el entorno del vehículo, que son generadas por un circuito de refrigeración interno del vehículo (con un compresor interno del vehículo). Aislar, amortiguar o apantallar estas vibraciones o efectos de ruido (excitaciones vibroacústicas) y suprimirlos resulta problemático en varios aspectos en las configuraciones de la técnica anterior, ya que el compresor (del aire acondicionado) se instala normalmente en la zona delantera de la carrocería, donde la rigidez y la masa (peso) de los pilares son bajas, especialmente en los vehículos sin motor de combustión pesado. Esto dificulta el desacoplamiento del sonido transmitido por las estructuras. La invención permite ahora disipar el calor residual generado en el interior del vehículo (incluso a potencias eléctricas más elevadas, como por ejemplo durante la carga rápida de la al menos una batería, en particular de los acumuladores de la cadena cinemática de los vehículos eléctricos, en particular en la clase de potencia superior a 150 kW hasta 350 kW o mayor) mediante un sistema de enfriamiento en el vehículo, sin que se produzcan efectos de ruido significativos y/o entradas de vibraciones, en particular en la cabina del vehículo, y/o radiaciones sonoras, en particular en el entorno del vehículo. Además, no es necesario el enfriamiento externo de los componentes del vehículo durante la carga rápida a través de una estación de carga (o no es necesario en la misma medida). La unidad estructural de acuerdo con la invención puede lograr una mejora general (significativa) con respecto al desarrollo de vibraciones o ruidos no deseados.
El dispositivo de enfriamiento comprende preferentemente al menos un generador de frío. A su vez, el generador de frío comprende preferentemente al menos un compresor (de aire acondicionado). De forma alternativa o adicionalmente, el dispositivo de enfriamiento puede tener al menos un generador de flujo de fluido, que preferentemente comprende (al menos) un soplador y/o al menos una bomba. El dispositivo de enfriamiento también puede incluir varios evaporadores, al menos uno de estos, por ejemplo, realiza un intercambio de calor por aire y al menos uno de estos realiza un intercambio de calor por agua. Las emisiones de vibraciones o ruidos de dichos generadores de frío y/o generadores de flujo de fluidos pueden suprimirse o reducirse de forma especialmente eficaz diseñando la unidad estructural de forma adecuada.
En realizaciones preferidas, se proporciona al menos un dispositivo de soporte, en particular un bastidor de soporte (o estructura portante), mediante el que se sujeta a la al menos una batería, en particular un paquete de acumulador. El al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, está preferentemente (en particular, predominante o exclusivamente) dispuesto sobre el al menos un dispositivo de soporte. Una disposición predominante del al menos un componente activo, en particular del al menos un compresor, sobre el dispositivo de soporte significa en particular que al menos el 50 % en peso, preferentemente al menos el 80 % en peso, del al menos un componente activo, en particular del al menos un compresor, está dispuesto, en particular, sujetado, sobre el al menos un dispositivo de soporte. Un compresor (de aire acondicionado) del dispositivo de enfriamiento está situado preferentemente en el bastidor de soporte, que también está destinado a soportar al menos una batería (en particular un paquete de baterías). Esto significa que se ha separado de otros componentes (tradicionales) del vehículo. Un dispositivo de soporte, en particular un bastidor de soporte, ofrece buenas condiciones para mejorar el desacoplamiento vibroacústico, ya que de todos modos dicho dispositivo de soporte debe estar diseñado para ser comparativamente rígido (con el fin de cumplir su función) y, junto con la al menos una batería (en particular con los paquetes de acumulador), tiene un peso comparativamente elevado (masa) y tiene pocos puntos de fijación definidos con el vehículo (posiblemente sólo dos, en particular delantero y trasero).
En general, puede haber un máximo de 10, preferentemente un máximo de 4, más preferentemente un máximo de 2 puntos de fijación (o sitios de fijación) de la unidad estructural de acuerdo con la invención con respecto al vehículo. Además, todos los puntos de fijación (o sitios de fijación) de la unidad estructural de acuerdo con la invención pueden extenderse sobre un área de contacto (con los otros componentes del vehículo) de un máximo de 1000 cm2, preferentemente un máximo de 100 cm2 con respecto al vehículo.
Preferentemente, varias baterías (acumuladores) están dispuestas alrededor del al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor. Esta disposición significa, en particular, que al menos dos baterías están dispuestas (completamente) en lados diferentes de un plano que interseca el componente activo (y que preferentemente discurre verticalmente cuando el sistema de baterías está instalado). Las proyecciones de estas dos baterías sobre dicho plano se solapan preferentemente con una proyección del componente activo sobre el mismo plano. Al menos una batería puede estar dispuesta en al menos dos lados (en el estado instalado) del componente activo (por ejemplo, delante y detrás y/o a izquierda y derecha). Los dos lados mencionados son, en particular, un primer lado y un lado del dispositivo de enfriamiento (o de su componente activo) opuesto al primer lado.
Si se agrupan baterías individuales (o paquetes de acumulador) alrededor del al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, se puede conseguir un efecto de aislamiento del ruido mediante componentes (conjuntos) ya presentes.
El al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, puede estar dispuesto en una carcasa correspondiente. De forma alternativa o adicionalmente, la al menos una batería (o todas las baterías en el caso de varias baterías) está dispuesta en una carcasa. La carcasa respectiva puede ser una carcasa común, que es común para el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, y la al menos una batería. Como alternativa, el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, o la al menos una batería pueden asignarse cada uno a una carcasa (separada) que contiene (posiblemente sólo contiene) el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor (y ninguna batería) o (sólo) la al menos una batería (y ningún componente activo). Además, el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, y la al menos una batería pueden estar dispuestos cada uno en sus propias carcasas, que a su vez están dispuestas en una carcasa común (de nivel superior). En cualquier caso, se puede realizar una unidad estructural compacta de forma sencilla.
La carcasa (respectiva) está preferentemente diseñada para ser aislante y/o amortiguadora acústicamente, al menos en secciones. Además, preferentemente, la carcasa (respectiva) comprende un componente de plástico, preferentemente poroso y/o espumado, por ejemplo, una sección de pared, en particular una sección de pared interior y/o exterior.
Preferentemente, el compresor, que puede estar colocado en una carcasa de aislamiento acústico del sonido, está conectado a un circuito de enfriamiento mediante al menos una disposición de líneas, en particular de manera que al menos las partes exteriores del compresor (además de su enfriamiento interno) se enfrían por separado.
El al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, puede estar dispuesto al menos parcialmente sobre al menos un dispositivo portante aislante del sonido y/o amortiguador del sonido, en particular aislante del sonido producido y/o amortiguador del sonido producido, preferentemente pasivo y/o conmutable y/o activo (vibroacústicamente), y/o un elemento portante neumático. Concretamente, el componente activo (el compresor) puede estar situado en un receptáculo aislante del ruido aéreo y/o sobre elementos portantes de desacoplamiento del ruido estructural. Los dispositivos portantes (elementos portantes) pueden tener una curva característica fija o estar diseñados como elementos portantes conmutables o como elementos portantes (de aire) con presión ajustable. Los dispositivos portantes (elementos portantes) pueden tener, al menos en secciones, un plástico, preferentemente poroso y/o espumado.
Una, varias o todas las líneas del sistema eléctrico de control y/o de potencia y/o todas, una, varias o todas las líneas conductoras de fluidos (por ejemplo, para refrigerante a través de un compresor, así como para agua, aire o similares, en particular, mediante serpentines de enfriamiento sobre o dentro del al menos un componente activo o al menos dentro de la carcasa de aislamiento del sonido), que conectan el al menos un componente activo colocado en una carcasa preferentemente de aislamiento del sonido con componentes situados fuera de la carcasa (de aislamiento del sonido), pueden fijarse preferentemente de forma individual o en grupos a puntos rígidos y/o de gran masa, preferentemente al dispositivo de soporte mencionado, preferentemente mediante elementos de acoplamiento aislantes y/o amortiguadores del sonido (producido).
Por lo tanto, en general, una, varias o todas las líneas que conectan el componente activo (el compresor) colocado en la carcasa de aislamiento del sonido con los componentes situados fuera de la carcasa de aislamiento del sonido pueden fijarse preferentemente de forma individual o en grupos a puntos rígidos y/o de gran masa. Esto se realiza, preferentemente, en el dispositivo de soporte mediante elementos de acoplamiento aislantes y/o amortiguadores del sonido (producido), de modo que todas las vías de transmisión también se amortiguan, además del desacoplamiento del sonido (producido) del componente activo (el compresor) y su radiación sonora aérea. Esta fijación afecta preferentemente a todas las líneas eléctricas de control y potencia, así como a las líneas conductoras de fluidos.
Las líneas conductoras de fluidos también pueden estar equipadas con amortiguadores de pulsaciones pasivos o activos (silenciadores). Las líneas conductoras de fluidos incluyen, en particular, las líneas de refrigerante, así como las líneas de fluido para cualquier enfriamiento adicional del compresor, que puede proporcionar enfriamiento adicional mediante otro fluido además de su enfriamiento interno por el refrigerante transportado. Esto puede hacerse a través de canales (de agua o de fluidos) en el componente activo (en el compresor) y/o a través de canales de enfriamiento (serpentines de enfriamiento) fijados al exterior del compresor. La enfriamiento (por agua) también es posible a través de un conducto de fluido de enfriamiento (serpentín de enfriamiento) situado dentro de la carcasa de aislamiento del sonido junto al compresor. Además, la enfriamiento por aire puede suministrarse con una línea de alimentación y, si es necesario, con aire de escape amortiguador del sonido. Para todas estas líneas de fluido se prefieren los métodos de fijación y desacoplamiento mencionados.
En algunas realizaciones, se proporciona al menos un sistema eléctrico de control para la al menos una batería, preferentemente como parte integrante de la unidad estructural. El al menos un componente activo, en particular el compresor, está preferentemente dispuesto al menos parcialmente entre la al menos una batería y el sistema eléctrico de control, en particular una carcasa del sistema eléctrico de control. Esta es otra forma sencilla de reducir la generación de vibraciones y emisiones sonoras.
En general, una capacidad de enfriamiento necesaria durante la carga rápida y, en su caso, también durante la conducción, puede lograrse de manera sencilla y sin (grandes) complicaciones por medio de la unidad estructural, concretamente, uniéndola de forma fija con la unidad de batería que se proporciona de todos modos (que comprende, preferentemente, un bastidor de soporte). Dicha unidad estructural (incluido el enfriamiento integrado) puede configurarse como un módulo (completo). La implementación en un vehículo (nuevo) puede simplificarse (significativamente) gracias a dicha modularidad.
El dispositivo de enfriamiento puede estar configurado exclusivamente para enfriar la batería o también puede enfriar otros componentes y/o zonas del vehículo, como, en particular, la cabina del vehículo. Se reconoció que la necesidad de enfriamiento de la cabina de un vehículo suele ser menor que la necesidad de enfriamiento durante la carga (rápida) de la batería del vehículo.
El objetivo anterior se resuelve además mediante el uso de un sistema de compresor y/o un sistema de batería del tipo anterior para un vehículo de motor, en particular con accionamiento eléctrico, preferentemente con accionamiento puramente eléctrico.
El objetivo mencionado anteriormente se resuelve además, en particular, mediante un vehículo de motor, en particular con accionamiento eléctrico, preferentemente con accionamiento puramente eléctrico, que comprende un sistema de compresor y/o un sistema de batería del tipo que se menciona anteriormente.
El objetivo se resuelve además, en particular, mediante un método para (o de) fabricación de un vehículo de motor del tipo anterior, en donde en una primera etapa se prepara o fabrica la unidad estructural que comprende el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor, y la al menos una batería, y en una etapa posterior se conecta la unidad estructural (completa) a los demás componentes del vehículo de motor.
El objetivo mencionado anteriormente se resuelve además, en particular, mediante un método para el (o de) funcionamiento de un sistema de compresor del tipo mencionado anteriormente y/o un sistema de batería del tipo mencionado anteriormente y/o un vehículo de motor del tipo mencionado anteriormente y/o un vehículo de motor fabricado de acuerdo con el método mencionado anteriormente, en donde el al menos un compresor se enfría mediante un fluido refrigerante, en particular que comprende agua, que fluye en el dispositivo de enfriamiento del compresor.
El objetivo anterior se resuelve además, en particular, mediante un método (en particular el anterior) para el (o de) funcionamiento del sistema de compresor anterior y/o el sistema de batería anterior y/o el vehículo de motor anterior de acuerdo con la reivindicación y/o un vehículo de motor fabricado de acuerdo con el método anterior, en donde, en particular opcionalmente, preferentemente mediante un control o regulación correspondiente, un motor eléctrico del compresor es enfriado al menos por una porción del refrigerante que se va a comprimir y/o al menos una porción del refrigerante es conducida más allá del motor eléctrico.
El objetivo anterior se resuelve además, en particular, mediante un método, que comprende en particular el método anterior para el funcionamiento de un sistema de compresor, para el (o de) funcionamiento del sistema de batería anterior y/o del vehículo de motor anterior y/o un vehículo de motor fabricado de acuerdo con el método anterior, en donde la al menos una batería y/o la cabina del vehículo se enfrían mediante el al menos un dispositivo de enfriamiento durante la carga y/o la descarga de los mismos, en particular durante el funcionamiento del vehículo de motor.
El enfriamiento (activo) de la batería (al menos o en particular durante la carga rápida) se realiza preferentemente de forma exclusiva a través del dispositivo de enfriamiento.
En las reivindicaciones secundarias se muestra otras realizaciones.
La invención también se describe a continuación con respecto a otras características y ventajas y con referencia a un ejemplo de realización, que se explica con más detalle con referencia a las figuras.
En estas se muestra:
Figura 1
Una representación esquemática de un vehículo de motor accionado eléctricamente convencional;
Figura 2
una representación esquemática de un vehículo accionado eléctricamente de acuerdo con la invención; y
Figura 3
una representación esquemática de un sistema de compresor de acuerdo con la invención.
En la siguiente descripción, se utilizan los mismos números de referencia para partes idénticas y partes con el mismo efecto.
La figura 1 muestra una representación esquemática de un vehículo de accionamiento convencional con una unidad de batería convencional.
El vehículo comprende una cabina 1, un portaequipajes 2 (opcional), un compartimento del motor (o compartimento de la unidad) 3 y un compresor (de aire acondicionado) 4 (preferentemente, accionado eléctricamente). Un paquete de baterías 8 está dispuesto sobre un bastidor de soporte (principal) 5 para recibir (soportar) el paquete de baterías 8.
El bastidor de soporte 5 se fija a través de un elemento de fijación delantero 6 de la carrocería y un elemento de fijación trasero 7 de la carrocería.
El compresor (de aire acondicionado) 4 es parte integrante de un dispositivo de enfriamiento 12 para, entre otras cosas, el enfriamiento (activo) del paquete de baterías 8. El paquete de baterías 8 comprende una pluralidad de baterías 13, como se muestra esquemáticamente en la figura 1 (y también en la figura 2).
Además, un sistema eléctrico de control 9 está situado en el bastidor de soporte 5. Una columna de dirección (opcional) se simboliza mediante el signo de referencia 10.
El vehículo eléctrico accionado de acuerdo con la invención que se muestra en la figura 2 puede construirse básicamente como el vehículo mostrado en la figura 1, pero con las siguientes diferencias (de acuerdo con la invención) con respecto al sistema de baterías. En la realización de acuerdo con la invención mostrada en la figura 2, el compresor (de aire acondicionado) 4 está sujeto por (apoyado en) el bastidor de soporte (principal) 5 del paquete de baterías 8. En concreto, este compresor (de aire acondicionado) 4 puede estar sujeto por (o alojado en) un bastidor de soporte (interior) 11 o un receptáculo correspondiente, en donde este bastidor de soporte (interior) 11 o el receptáculo se apoyan a su vez en el bastidor de soporte (principal).
Por lo tanto, en la solución de acuerdo con la realización, el paquete de baterías 8 y el compresor 4 son parte integrante de una unidad estructural (común) 14.
La figura 3 muestra un sistema de compresor de acuerdo con la invención. El sistema de compresor comprende un compresor 4 y una unidad de enfriamiento del compresor 15. El dispositivo de enfriamiento del compresor 15 se muestra de forma muy esquemática y puede comprender, específicamente, canales de fluido de enfriamiento (por ejemplo, bucles de fluido de enfriamiento) que están dispuestos, por ejemplo, en una pared correspondiente de una carcasa de compresor 16 y/o en el exterior y/o interior de una pared de la carcasa de compresor 16. El compresor 4 comprende un desplazador 17, un motor eléctrico 18 y un sistema electrónico (de control) 19. En este ejemplo, el desplazador está diseñado como un desplazador en espiral.
El gas aspirado se introduce (aspira) a través de una entrada del compresor 20, el gas comprimido (gas caliente) sale a través de una salida del compresor 21.
El gas (aspirado) que entra por la entrada del compresor puede conducirse a través del motor eléctrico 18 (en particular para su enfriamiento) o a través de un desvío 22. Una válvula de desvío 23 puede conmutarse o controlarse en consecuencia. También es posible hacer pasar parte del gas aspirado a través del motor eléctrico 18 y parte del gas (por ejemplo, abriendo parcialmente o cerrando parcialmente la válvula 23) a través del desvío 22. Incluso más preferentemente, la porción respectiva es controlable, en particular regulable. Gracias al desvío (controlable y/o regulable) del gas aspirado, éste puede pasar por el motor eléctrico 18 (y, por tanto, directamente al desplazador 17 sin calentarse). Como alternativa, al menos parte del gas aspirado o todo el flujo de gas aspirado puede guiarse a través del motor eléctrico 18. Esto permite aumentar la eficiencia optimizando las condiciones y temperaturas de funcionamiento en las zonas pertinentes.
Además, el dispositivo de enfriamiento del compresor 15 comprende un primer subsistema 24, un segundo subsistema 25 y un tercer subsistema 26. El primer subsistema 24 puede utilizarse para enfriar el desplazador 17 en particular, el segundo subsistema 25 puede utilizarse para enfriar el motor eléctrico 18 en particular y el tercer subsistema 26 puede utilizarse para enfriar el sistema electrónico (de control) 19 en particular. Preferentemente, cada subsistema puede funcionar independientemente de los otros dos, por ejemplo, el motor eléctrico 18 puede ser enfriado por el dispositivo de enfriamiento del compresor 15 sin que se enfríe el desplazador 17 (a través del subsistema correspondiente 24) o el sistema electrónico (de control) 19 (a través del subsistema 26 correspondiente). Esto permite optimizar aún más el funcionamiento, lo que aumenta la eficacia. El control o la regulación de los subsistemas (para enfriamiento adicional) puede realizarse mediante bombas y/o válvulas individuales (independientes).
En este punto, debe tenerse en cuenta que todas las partes descritas anteriormente deben considerarse como realizaciones independientes o realizaciones adicionales de la invención; también si no se describen características adicionalmente en el contexto respectivo, incluso si éstas no se han identificado explícitamente de forma individual como características opcionales en el contexto respectivo, por ejemplo, utilizando las expresiones: en particular, preferentemente, por ejemplo, como por ejemplo, opcionalmente, paréntesis redondos, etc.; o en combinación o en cualquier subcombinación; deben considerarse como realizaciones independientes o realizaciones adicionales de la invención, tal como se definen en particular en la introducción de la descripción y en las reivindicaciones. Se pueden producir desviaciones. En concreto, cabe señalar que la expresión en particular o los paréntesis no indican ninguna característica obligatoria en el contexto respectivo.
Números de referencia
1
Cabina del vehículo
2
Portaequipajes
3
Compartimento del motor (compartimento de la unidad)
4
Compresor (de aire acondicionado)
5
Bastidor de soporte (principal)
6
Elemento de fijación delantero de la carrocería
7
Elemento de fijación trasero de la carrocería
8
Paquete de baterías
9
Sistema eléctrico de control
10
Columna de dirección
11
Bastidor de soporte o receptáculo (interior)
12
Dispositivo de enfriamiento
13
Batería
14
Unidad estructural
15
Dispositivo de enfriamiento del compresor
16
Carcasa de compresor
17
Desplazador
18
Motor eléctrico
19
Sistema electrónico (de control)
20
Entrada del compresor
21
Salida del compresor
22
Desvío
23
Válvula de desvío
24
Primer subsistema
25
Segundo subsistema
26
Tercer subsistema

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Sistema de compresor eléctrico para un vehículo de motor, en particular con accionamiento eléctrico, preferentemente, puramente eléctrico, que comprende al menos un compresor (4) accionado eléctricamente para comprimir un refrigerante así como al menos un dispositivo de enfriamiento del compresor (15) para enfriar el compresor (4), en donde un fluido de enfriamiento, en particular un líquido de enfriamiento, que comprende preferentemente agua, puede fluir en el dispositivo de enfriamiento del compresor (15),caracterizado por queel fluido de enfriamiento está separado del refrigerante que se va a comprimir mediante el compresor (4), en donde el fluido de enfriamiento difiere en su composición del refrigerante que se va a comprimir.
2. Sistema de compresor de acuerdo con la reivindicación 1, en donde un motor eléctrico del compresor (4) puede ser enfriado al menos por una porción del refrigerante que se va a comprimir, en donde se proporciona un desvío (22), en particular uno que puede ser controlado o regulado, para poder conducir al menos una porción del refrigerante más allá del motor eléctrico (18).
3. Sistema de compresor de acuerdo con la reivindicación 1 o 2,caracterizado por queal menos dos componentes del compresor, preferentemente un desplazador (17), por ejemplo, en espiral(scroll),y/o un motor eléctrico (18) y/o un sistema electrónico (19) y/o al menos un componente más pueden ser enfriados por el fluido de enfriamiento, en particular mediante una pluralidad de subsistemas de enfriamiento (24, 25, 26), preferentemente, independientes entre sí.
4. Sistema de compresor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizado por queal menos una válvula y/o al menos una bomba, preferentemente al menos dos bombas, en particular independientes entre sí, se proporcionan para controlar, en particular regular, un enfriamiento de al menos dos subsistemas de enfriamiento (24, 25, 26) del dispositivo de enfriamiento del compresor (15).
5. Sistema de batería para un vehículo de motor, en particular con accionamiento eléctrico, preferentemente puramente eléctrico, que comprende al menos una batería recargable (13) y al menos un sistema de compresor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores para el enfriamiento activo de la al menos una batería (13).
6. Sistema de batería de acuerdo con la reivindicación 5, para un vehículo de motor, en particular con accionamiento eléctrico, preferentemente puramente eléctrico, que comprende al menos una batería recargable (13) y al menos un componente activo, a saber, al menos un compresor (4), un dispositivo de enfriamiento (12) para el enfriamiento activo de la al menos una batería (13), en donde el componente activo, junto con la al menos una batería (13), forma una unidad estructural (14) de tal manera que el componente activo y la al menos una batería están conectados entre sí de forma inmóvil o rígida (directa o indirectamente o a través de un dispositivo de conexión rígido).
7. Sistema de batería de acuerdo con la reivindicación 5 o 6,caracterizado por quese proporciona al menos un dispositivo de soporte, en particular un bastidor de soporte (5), mediante el cual se sujeta al menos una batería (13), en particular al menos un paquete de acumulador (8), en donde el componente activo, en particular el compresor (4), está dispuesto preferentemente, en particular de forma predominante o exclusiva, sobre el al menos un dispositivo de soporte.
8. Sistema de batería de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7,caracterizado por queuna pluralidad de baterías (13) están dispuestas alrededor del al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor (4).
9. Sistema de batería de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 a 8,caracterizado por queel al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor (4), y/o la al menos una batería (13) están dispuestos en una carcasa, en particular una carcasa de aislamiento acústico del sonido y/o de absorción interna del sonido, en donde la carcasa respectiva es, opcionalmente, una carcasa que es común al al menos un componente activo, en particular al al menos un compresor, y a la al menos una batería (13), o una carcasa, en particular una carcasa de aislamiento acústico del sonido común al al menos un componente activo, en particular al al menos un compresor, y a la al menos una batería (13), o una carcasa, en particular una carcasa de absorción acústica del sonido y/o de absorción interna del sonido, que contiene únicamente al al menos un componente activo, en particular al al menos un compresor, o únicamente a la al menos a una batería (13).
10. Sistema de batería de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 a 9,caracterizado por queel compresor, que puede estar colocado en una carcasa de aislamiento acústico del sonido, está conectado a un circuito de enfriamiento mediante al menos una disposición de líneas, de manera que al menos las partes exteriores del compresor se enfrían por separado, además de su enfriamiento interno.
11. Sistema de batería de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 a 9,caracterizado por queel al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor (4), está dispuesto al menos parcialmente sobre al menos un dispositivo portante, o un elemento portante neumático, aislante del sonido y/o amortiguador del sonido, en particular aislante del sonido producido y/o amortiguador del sonido producido, preferentemente pasivo y/o conmutable y/o activo vibroacústicamente.
12. Sistema de batería de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 a 11,caracterizado por queuna, varias o todas las líneas del sistema eléctrico de control y/o de potencia y/o una, varias o todas las líneas conductoras de fluidos, que conectan el al menos un componente activo colocado en una carcasa preferentemente de aislamiento del sonido de acuerdo con la reivindicación 9 con componentes situados fuera de la carcasa de aislamiento del sonido, se fijan preferentemente de forma individual o en grupos a puntos rígidos y/o de gran masa, preferentemente al dispositivo de soporte de acuerdo con la reivindicación 7, preferentemente mediante elementos de acoplamiento aislantes del sonido producido y/o amortiguadores del sonido producido.
13. Sistema de baterías de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 a 12,caracterizado por quese proporciona al menos un sistema eléctrico de control (9) para la batería (13), preferentemente como una parte integrante de la unidad estructural (14), en donde el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor (4), está dispuesto preferentemente al menos parcialmente entre la al menos una batería (13) y el sistema eléctrico de control (9), en particular una carcasa del sistema eléctrico de control.
14. Uso de un sistema de compresor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4 y/o un sistema de batería de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 a 13 para un vehículo de motor, en particular con accionamiento eléctrico, preferentemente puramente eléctrico.
15. Vehículo de motor, en particular con accionamiento eléctrico, preferentemente puramente eléctrico, que comprende un sistema de compresor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4 y/o un sistema de batería de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 a 13.
16. Método para el funcionamiento de un sistema de compresor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y/o un sistema de batería de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13 y/o un vehículo de motor de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el al menos un compresor se enfría mediante un fluido de enfriamiento, en particular, que comprende agua, que fluye en el dispositivo de enfriamiento del compresor (15).
17. Método de acuerdo con la reivindicación 16, con referencia a al menos una de las reivindicaciones 5 a 13, en donde en una primera etapa se prepara o fabrica la unidad estructural (14), que comprende el al menos un componente activo, en particular el al menos un compresor (4), y la al menos una batería (13), y en una etapa posterior se conecta la unidad estructural (14) a los demás componentes del vehículo de motor.
18. Método de acuerdo con las reivindicaciones 16 o 17, para el funcionamiento de un sistema de compresor de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 y/o un sistema de batería de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13 y/o un vehículo de motor de acuerdo con la reivindicación 15, en donde, en particular de forma opcional, preferentemente mediante un control o regulación correspondiente, un motor eléctrico (18) del compresor (4) es enfriado por al menos una porción del refrigerante que se va a comprimir y/o al menos una porción del refrigerante es conducida más allá del motor eléctrico (18).
19. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 16 a 18, para el funcionamiento de un sistema de baterías de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 5 a 13 y/o un vehículo de motor de acuerdo con la reivindicación 15, en donde el al menos un dispositivo de enfriamiento (12) enfría la al menos una batería (13) y/o la cabina del vehículo durante la carga y/o descarga de las mismas, en particular durante el funcionamiento del vehículo de motor.
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