FR3083173A1 - ON-BOARD ENERGY STORAGE SYSTEM - Google Patents
ON-BOARD ENERGY STORAGE SYSTEM Download PDFInfo
- Publication number
- FR3083173A1 FR3083173A1 FR1855889A FR1855889A FR3083173A1 FR 3083173 A1 FR3083173 A1 FR 3083173A1 FR 1855889 A FR1855889 A FR 1855889A FR 1855889 A FR1855889 A FR 1855889A FR 3083173 A1 FR3083173 A1 FR 3083173A1
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- energy
- energy storage
- storage system
- storage
- branch
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 title claims abstract description 77
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 6
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 210000000352 storage cell Anatomy 0.000 claims abstract description 4
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 4
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
- B60L50/40—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by capacitors
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L9/00—Electric propulsion with power supply external to the vehicle
- B60L9/02—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using dc motors
- B60L9/04—Electric propulsion with power supply external to the vehicle using dc motors fed from dc supply lines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
- B60L2200/00—Type of vehicles
- B60L2200/26—Rail vehicles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transportation (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Electric Double-Layer Capacitors Or The Like (AREA)
Abstract
L'invention concerne un système de stockage d'énergie (26), destiné à être embarqué sur un véhicule ferroviaire, le système de stockage d'énergie (26) étant propre à être relié électriquement à une source extérieure d'énergie électrique pour recevoir une énergie à stocker, ainsi qu'à un système de propulsion du véhicule, pour lui restituer l'énergie stockée ou emmagasiner de l'énergie, le système de stockage d'énergie (26) comprenant une pluralité de modules de stockage d'énergie (32). Chaque module de stockage d'énergie (32) comprend une pluralité de cellules de stockage (36) d'énergie comprenant chacune au moins un condensateur de type lithium-ion .The invention relates to an energy storage system (26) intended to be installed on a railway vehicle, the energy storage system (26) being suitable for being electrically connected to an external source of electrical energy for receiving energy to be stored, as well as to a propulsion system of the vehicle, for restoring the stored energy or storing energy, the energy storage system (26) comprising a plurality of energy storage modules (32). Each energy storage module (32) comprises a plurality of energy storage cells (36) each comprising at least one lithium-ion type capacitor.
Description
Système de stockage d’énergie embarquéOn-board energy storage system
La présente invention concerne un système de stockage d’énergie destiné à être embarqué sur un véhicule ferroviaire, le système de stockage d’énergie étant propre à être relié électriquement à une source extérieure d’énergie électrique pour recevoir une énergie à stocker, ainsi qu’à un système de propulsion du véhicule, pour lui restituer l’énergie stockée ou emmagasiner de l’énergie, le système de stockage d’énergie comprenant une pluralité de modules de stockage d’énergie.The present invention relates to an energy storage system intended to be installed on a railway vehicle, the energy storage system being adapted to be electrically connected to an external source of electrical energy to receive energy to be stored, as well as 'to a vehicle propulsion system, for restoring the stored energy or storing energy, the energy storage system comprising a plurality of energy storage modules.
Les véhicules ferroviaires destinés au transport urbain de surface sont généralement connectés à une caténaire ou un rail de captage pour l’alimentation de leur système de propulsion en énergie électrique.Railway vehicles intended for surface urban transport are generally connected to a catenary or a collector rail for supplying their propulsion system with electrical energy.
Dans certains cas, le véhicule ne peut pas se connecter à la caténaire sur une partie de l’itinéraire, et doit effectuer le trajet sans connexion à partir d’énergie électrique stockée sur un système embarqué.In some cases, the vehicle cannot connect to the catenary on part of the route, and must make the journey without connection from electrical energy stored on an on-board system.
Pour cela, il est connu de munir les véhicules ferroviaires urbains de surface d’un système de stockage d’énergie comprenant à la fois des batteries standard et des supercondensateurs.For this, it is known to provide surface urban rail vehicles with an energy storage system comprising both standard batteries and supercapacitors.
En effet, les batteries présentent une haute capacité de stockage énergétique, mais sont limitées par une puissance de charge et de restitution faible. A l’inverse, les supercondensateurs bénéficient d’une puissance en charge et en décharge très satisfaisante, mais d’une capacité de stockage limitée.Indeed, the batteries have a high energy storage capacity, but are limited by a low charge and restitution power. Conversely, supercapacitors have very satisfactory charge and discharge power, but a limited storage capacity.
La combinaison des deux technologies de stockage permet de pallier les désavantages de chacune et d’obtenir une capacité de stockage et une puissance de charge et de restitutions suffisantes.The combination of the two storage technologies makes it possible to overcome the disadvantages of each and to obtain sufficient storage capacity and charging and restitution power.
Cependant, ces systèmes de stockage peuvent encore être améliorés. En effet, la combinaison des deux technologies nécessite un équilibre qui ne peut pas être adapté à toutes les situations. De plus, ces systèmes sont complexes et encombrants, et il est désirable d’améliorer encore leurs performances énergétiques.However, these storage systems can still be improved. Indeed, the combination of the two technologies requires a balance that cannot be adapted to all situations. In addition, these systems are complex and bulky, and it is desirable to further improve their energy performance.
Un but de l’invention est donc de fournir un système de stockage d’énergie pour véhicule ferroviaire urbain de surface, présentant des performances énergétiques améliorées tout en étant plus compact et moins complexe d’utilisation et d’entretien.An object of the invention is therefore to provide an energy storage system for a surface urban rail vehicle, having improved energy performance while being more compact and less complex to use and maintain.
A cet effet, l’invention a pour objet un système du type précité, dans lequel chaque module de stockage d’énergie comprend une pluralité de cellules de stockage d’énergie comprenant chacune au moins un condensateur de type lithium-ion.To this end, the invention relates to a system of the aforementioned type, in which each energy storage module comprises a plurality of energy storage cells each comprising at least one capacitor of the lithium-ion type.
Selon des modes de réalisation particuliers, le système selon l’invention présente l’une ou plusieurs des caractéristiques ci-dessous, prise(s) indépendamment ou selon toute combinaison techniquement réalisable :According to particular embodiments, the system according to the invention has one or more of the characteristics below, taken independently or according to any technically feasible combination:
- les modules de stockage sont arrangés pour former une pluralité de branches de stockage indépendantes, connectées parallèlement les unes aux autres ;- the storage modules are arranged to form a plurality of independent storage branches, connected parallel to each other;
- Selon une alternative, un système de stockage avec une seule branche est aussi réalisable ;- According to an alternative, a storage system with a single branch is also possible;
- chaque branche de stockage comprend un convertisseur de puissance connecté en amont des modules de stockage ;- each storage branch includes a power converter connected upstream of the storage modules;
- selon une possibilité, chaque branche de stockage présente une capacité de stockage d’énergie comprise entre 1 kWh et 2 kWh, en utilisant par exemple des cellules de 2.300 F pour réaliser une capacité de stockage de 1,5kWh ;- According to one possibility, each storage branch has an energy storage capacity of between 1 kWh and 2 kWh, using for example cells of 2.300 F to achieve a storage capacity of 1.5kWh;
- selon une autre possibilité, chaque branche de stockage présente une capacité de stockage d’énergie comprise entre 2 kWh et 2,5 kWh ; par exemple 2,112 kWh en utilisant des cellules de 3.300 F ;- according to another possibility, each storage branch has an energy storage capacity of between 2 kWh and 2.5 kWh; for example 2.112 kWh using cells of 3.300 F;
- la pluralité de branches de stockage comprend exactement trois branches de stockage,the plurality of storage branches comprises exactly three storage branches,
- Selon un autre mode de réalisation, le nombre de branches peut être variable et n’est pas nécessairement égal à trois ;- According to another embodiment, the number of branches can be variable and is not necessarily equal to three;
- chaque module de stockage est amovible de manière indépendante des autres modules de stockage ;each storage module is removable independently of the other storage modules;
- chaque module de stockage est propre à délivrer une tension nominale inférieure à une tension de sécurité ;each storage module is capable of delivering a nominal voltage lower than a safety voltage;
- le système de stockage comprend de plus un module de contrôle configuré pour surveiller au moins une température dans le système de stockage d’énergie, au moins une intensité de courant électrique et/ou une tension électrique dans le système de stockage d’énergie ;the storage system further comprises a control module configured to monitor at least one temperature in the energy storage system, at least one intensity of electric current and / or an electric voltage in the energy storage system;
- chaque branche de stockage est adaptée pour être rechargée lorsque le système de stockage d’énergie est en contact électrique avec une source externe, un temps de recharge totale de la branche de stockage étant inférieur à 60 secondes et de préférence à 50 secondes ;each storage branch is adapted to be recharged when the energy storage system is in electrical contact with an external source, a total recharging time of the storage branch being less than 60 seconds and preferably 50 seconds;
- le système de stockage d’énergie est également propre à être relié à des circuits annexes, pour leur restituer l’énergie stockée.- the energy storage system is also suitable for being connected to auxiliary circuits, to restore the stored energy to them.
L’invention a également pour objet un véhicule ferroviaire comprenant au moins un système de stockage d’énergie comme décrit plus haut, chaque système de stockage d’énergie étant relié électriquement à un dispositif de captage du véhicule ferroviaire et à un système de propulsion du véhicule ferroviaire, le véhicule ferroviaire étant adapté pour stocker une énergie électrique dans chaque système de stockage d’énergie lorsque le véhicule ferroviaire est en contact électrique avec une source d’énergie externe et à restituer l’énergie stockée dans chaque système de stockage d’énergie ou emmagasiner de l’énergie provenant du système de propulsion lorsque le véhicule ferroviaire est isolé de la source d’énergie externe.The subject of the invention is also a rail vehicle comprising at least one energy storage system as described above, each energy storage system being electrically connected to a device for capturing the rail vehicle and to a propulsion system for the railway vehicle, the railway vehicle being adapted to store electrical energy in each energy storage system when the railway vehicle is in electrical contact with an external energy source and to restore the energy stored in each energy storage system energy or store energy from the propulsion system when the rail vehicle is isolated from the external energy source.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en référence aux dessins annexés, parmi lesquels :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawings, among which:
- la figure 1 est une vue schématique en coupe longitudinale d’un véhicule ferroviaire selon l’invention, etFIG. 1 is a schematic view in longitudinal section of a rail vehicle according to the invention, and
- la figure 2 est un schéma d’un système de stockage d’énergie du véhicule ferroviaire de la figure 1.- Figure 2 is a diagram of an energy storage system of the rail vehicle of Figure 1.
Le véhicule ferroviaire 10 représenté sur la figure 1 comprend au moins une caisse 12, montée sur des bogies 14 munis de roues 16, de manière à circuler sur une voie ferrée. La propulsion du véhicule ferroviaire 10 est assurée par des moteurs électriques 18 entraînant les roues 16, chaque moteur électrique 18 étant fixé à un des bogies 14 respectif, notamment de manière suspendue.The rail vehicle 10 represented in FIG. 1 comprises at least one body 12, mounted on bogies 14 provided with wheels 16, so as to run on a railway track. The propulsion of the rail vehicle 10 is ensured by electric motors 18 driving the wheels 16, each electric motor 18 being fixed to one of the respective bogies 14, in particular in a suspended manner.
Le véhicule ferroviaire 10 est par exemple un véhicule de transport urbain et interurbain de surface, de type « tramway », destiné à circuler sur un itinéraire s’étendant par exemple dans une agglomération. Notamment, le véhicule ferroviaire 10 est adapté pour circuler sur un itinéraire sur lequel une source d’énergie externe, par exemple une caténaire ou un rail de captage, s’étend au voisinage de la voie ferrée sur au moins une partie de l’itinéraire, et est absente sur au moins une autre partie de l’itinéraire.The rail vehicle 10 is for example an urban and interurban surface transport vehicle, of the "tramway" type, intended to travel on a route extending, for example, in an agglomeration. In particular, the rail vehicle 10 is adapted to travel on a route on which an external source of energy, for example a catenary or a collector rail, extends in the vicinity of the railway on at least part of the route. , and is absent on at least one other part of the route.
Le véhicule ferroviaire 10 comprend au moins un dispositif de captage 20, fixé à la caisse 12, propre à venir en contact avec la source d’énergie externe. Le dispositif de captage 20 est propre à recueillir une énergie électrique délivrée par la source externe pour alimenter le véhicule ferroviaire 10. Dans l’exemple représenté, le dispositif de captage 20 est un pantographe venant en contact avec une caténaire.The rail vehicle 10 comprises at least one capture device 20, fixed to the body 12, suitable for coming into contact with the external energy source. The capture device 20 is capable of collecting electrical energy delivered by the external source to power the rail vehicle 10. In the example shown, the capture device 20 is a pantograph coming into contact with a catenary.
En variante, la source externe est un système d’alimentation stationnaire, et le dispositif de captage 20 est propre à recueillir l’énergie lorsque le véhicule ferroviaire 10 est à l’arrêt, notamment aux arrêts prévus sur le trajet.As a variant, the external source is a stationary power supply system, and the capture device 20 is capable of collecting energy when the rail vehicle 10 is stationary, in particular at the stops provided for on the journey.
Le véhicule ferroviaire comprend une chaîne de conversion de puissance 22 connectée électriquement à chaque dispositif de captage 20, ainsi qu’au moins un coffre de traction 24, un système de stockage d’énergie 26 pour chaque coffre de traction 24, et des circuits annexes 28, connectés électriquement à la chaîne de conversion de puissance 22.The rail vehicle comprises a power conversion chain 22 electrically connected to each capture device 20, as well as at least one traction trunk 24, an energy storage system 26 for each traction trunk 24, and associated circuits 28, electrically connected to the power conversion chain 22.
La chaîne de conversion de puissance 22 est propre à convertir l’énergie électrique reçue depuis la source externe sous une forme utilisable par chacun des dispositifs auxquels elle est reliée. Par ailleurs, la chaîne de conversion de puissance 22 comprend au moins un module de sécurité (non représenté) propre à isoler le véhicule ferroviaire 10 de la source externe en cas d’accident.The power conversion chain 22 is suitable for converting the electrical energy received from the external source into a form usable by each of the devices to which it is connected. Furthermore, the power conversion chain 22 comprises at least one safety module (not shown) suitable for isolating the rail vehicle 10 from the external source in the event of an accident.
Sur chaque partie de l’itinéraire sur laquelle la source externe est présente, chaque coffre de traction 24, chaque système de stockage d’énergie 26 et chaque circuit annexe 28 est alimenté en énergie depuis la source externe, à travers le dispositif de captage 20 et la chaîne de conversion de puissance 22.On each part of the route on which the external source is present, each traction trunk 24, each energy storage system 26 and each auxiliary circuit 28 is supplied with energy from the external source, through the capture device 20 and the power conversion chain 22.
Chaque coffre de traction 24 est relié à au moins un moteur électrique 16, qu’il contrôle et alimente en énergie, de façon à propulser le véhicule ferroviaire 10. Chaque coffre de traction 24 forme ainsi un système de propulsion du véhicule ferroviaire 10.Each traction box 24 is connected to at least one electric motor 16, which it controls and supplies with energy, so as to propel the rail vehicle 10. Each traction box 24 thus forms a propulsion system for the rail vehicle 10.
Les circuits annexes 28, représentés regroupés sur la figure 1 pour simplifier, comprennent par exemple des systèmes de climatisation, de ventilation, d’éclairage et de sonorisation d’un habitacle du véhicule ferroviaire 10, ainsi qu’un système d’affichage lumineux et/ou un circuit d’alimentation de charge d’une batterie auxiliaire.The auxiliary circuits 28, represented grouped together in FIG. 1 for simplicity, include for example air conditioning, ventilation, lighting and sound systems of a passenger compartment of the rail vehicle 10, as well as a light display system and / or a charging supply circuit for an auxiliary battery.
Chaque système de stockage d’énergie 26 est propre à stocker l’énergie électrique et à la restituer ultérieurement. Chaque système de stockage 26 est relié à un des coffres de traction 24 respectif, qu’il est propre à alimenter en énergie lorsque le véhicule ferroviaire est sur une partie de l’itinéraire où la source externe est absente.Each energy storage system 26 is capable of storing electrical energy and of restoring it later. Each storage system 26 is connected to one of the respective traction boxes 24, which it is able to supply with energy when the rail vehicle is on a part of the route where the external source is absent.
Chaque système de stockage d’énergie 26 est également relié électriquement aux circuits annexes 28, pour les alimenter en énergie lorsque la source externe est absente.Each energy storage system 26 is also electrically connected to the auxiliary circuits 28, to supply them with energy when the external source is absent.
Avantageusement, chaque système de stockage d’énergie 26 est également relié électriquement à au moins une autre voiture du véhicule ferroviaire 10 par une liaison 29, pour alimenter l’autre voiture en énergie lorsque la source externe est absente.Advantageously, each energy storage system 26 is also electrically connected to at least one other car of the rail vehicle 10 by a link 29, in order to supply the other car with energy when the external source is absent.
Le véhicule ferroviaire 10 est ainsi adapté pour stocker l’énergie électrique fournie par la source externe dans les systèmes de stockage d’énergie 26 lorsque le véhicule ferroviaire 10 est en contact électrique avec la source externe, et à consommer l’énergie électrique stockée dans les systèmes de stockage d’énergie 26 lorsque le véhicule ferroviaire 10 est isolé de la source externe.The rail vehicle 10 is thus adapted to store the electrical energy supplied by the external source in the energy storage systems 26 when the rail vehicle 10 is in electrical contact with the external source, and to consume the electrical energy stored in energy storage systems 26 when the rail vehicle 10 is isolated from the external source.
Avantageusement, le système de stockage d’énergie 26 est également adapté pour récupérer une énergie générée par les coffres de traction 24.Advantageously, the energy storage system 26 is also adapted to recover energy generated by the traction boxes 24.
Un système de stockage d’énergie électrique 26 est représenté plus en détails sur la figure 2.An electrical energy storage system 26 is shown in more detail in FIG. 2.
Le système de stockage 26 est contenu dans une enceinte 30 jouant un rôle de protection et d’isolation du système de stockage d’énergie 26.The storage system 26 is contained in an enclosure 30 playing a role of protection and isolation of the energy storage system 26.
L’enceinte 30 est notamment séparée en deux compartiments, comprenant un compartiment d’interface 31 et un compartiment de stockage 33.The enclosure 30 is in particular separated into two compartments, comprising an interface compartment 31 and a storage compartment 33.
Le système de stockage 26 comprend une pluralité de modules de stockage d’énergie 32, propres à stocker et à restituer une énergie électrique, et arrangés pour former une pluralité de branches de stockage 34 indépendantes.The storage system 26 comprises a plurality of energy storage modules 32, suitable for storing and restoring electrical energy, and arranged to form a plurality of independent storage branches 34.
Les modules de stockage 32 sont contenus dans le compartiment de stockage 33.The storage modules 32 are contained in the storage compartment 33.
Chaque module de stockage d’énergie 32 comprend une pluralité de cellules de stockage d’énergie 36 comprenant chacune au moins un condensateur de type lithium-ion.Each energy storage module 32 comprises a plurality of energy storage cells 36 each comprising at least one lithium-ion type capacitor.
Chaque module de stockage 32 est avantageusement amovible depuis la branche de stockage 34 de manière indépendante, sans interrompre ou perturber le fonctionnement de la branche 34. Ainsi, il est facile pour un opérateur de démonter un des modules de stockage 32 pour des opérations de maintenance et de remplacement, sans nécessiter d’attendre une interruption du fonctionnement du véhicule ferroviaire 10.Each storage module 32 is advantageously removable from the storage branch 34 independently, without interrupting or disturbing the operation of the branch 34. Thus, it is easy for an operator to dismantle one of the storage modules 32 for maintenance operations and replacement, without having to wait for an interruption in the operation of the rail vehicle 10.
Avantageusement, chaque module de stockage 32 est propre à délivrer une tension nominale inférieure à une tension de sécurité, lors de la restitution d’énergie stockée, de sorte que le module 32 est démontable par un opérateur avec des risques réduits. La tension de sécurité est par exemple égale à 60 V.Advantageously, each storage module 32 is capable of delivering a nominal voltage lower than a safety voltage, during the return of stored energy, so that the module 32 can be dismantled by an operator with reduced risks. The safety voltage is for example equal to 60 V.
Chaque branche de stockage 34 comprend de plus un convertisseur de puissance 38 connecté en amont des modules de stockage 32. Par « connecté en amont », on entend que les modules de stockage 32 de la branche 34 sont connectés en série entre le convertisseur de puissance 38 et la masse.Each storage branch 34 further comprises a power converter 38 connected upstream of the storage modules 32. By “connected upstream”, it is meant that the storage modules 32 of the branch 34 are connected in series between the power converter 38 and the mass.
Ce convertisseur de puissance 38 est de type DC/DC réversible, c’est-à-dire qu’il est propre à convertir un courant d’entrée continu présentant une tension d’entrée en un courant continu de sortie présentant une tension de sortie différente de la tension d’entrée et cela de façon réversible, c’est-à-dire que l’entrée devient à son tour la sortie et la sortie l’entrée.This power converter 38 is of the reversible DC / DC type, that is to say it is suitable for converting a direct input current having an input voltage into a direct output current having an output voltage different from the input voltage and this in a reversible way, that is to say that the input in turn becomes the output and the output the input.
Le convertisseur de puissance 38 est contenu dans le compartiment d’interface 31.The power converter 38 is contained in the interface compartment 31.
Chaque branche de stockage 34 est adaptée pour être rechargée lorsque le système de stockage 26 est en contact électrique avec la source externe, et pour se décharger lorsque le véhicule ferroviaire 10 est isolé de la source externe. La charge et la décharge de chacune des branches 34 se fait indépendamment des autres branches 34.Each storage branch 34 is adapted to be recharged when the storage system 26 is in electrical contact with the external source, and to discharge when the rail vehicle 10 is isolated from the external source. The charging and discharging of each of the branches 34 is done independently of the other branches 34.
Le système de stockage 26 comprend avantageusement exactement trois branches de stockage 34 indépendantes les unes des autres et connectées parallèlement les unes aux autres.The storage system 26 advantageously comprises exactly three storage branches 34 independent of each other and connected in parallel to each other.
Chaque branche de stockage 34 présente une capacité de stockage d’énergie respective, notamment comprise entre 1 kWh et 2 kWh, par exemple sensiblement égale àEach storage branch 34 has a respective energy storage capacity, in particular between 1 kWh and 2 kWh, for example substantially equal to
1,5 kWh en utilisant par exemple des cellules de 2.300 F. Le système de stockage 26 présente alors une capacité totale de stockage d’énergie sensiblement égale à 4,5 kWh.1.5 kWh using, for example, cells of 2,300 F. The storage system 26 then has a total energy storage capacity substantially equal to 4.5 kWh.
Selon une variante, chaque branche de stockage 34 présente une capacité de stockage d’énergie respective, notamment comprise entre 2 kWh et 2,5 kWh, par exemple sensiblement égale à 2,112 kWh en utilisant par exemple des cellules de 3.300 F. Le système de stockage 26 présente alors une capacité totale de stockage d’énergie sensiblement égale à 6,336 kWh.According to a variant, each storage branch 34 has a respective energy storage capacity, in particular between 2 kWh and 2.5 kWh, for example substantially equal to 2.112 kWh by using, for example, cells of 3.300 F. The system of storage 26 then has a total energy storage capacity substantially equal to 6.336 kWh.
Selon d’autres modes de réalisation, le nombre de branches peut être variable et n’est pas nécessairement égal à trois.According to other embodiments, the number of branches can be variable and is not necessarily equal to three.
Avantageusement, le temps de recharge totale de la branche de stockage 34 est inférieur à 60 secondes, de préférence 50 secondes, c’est-à-dire que la branche est adaptée pour être rechargée, en contact avec la source externe, depuis un état de décharge complète jusqu’à sa pleine capacité de stockage en un temps inférieur ou égal à 50 secondes.Advantageously, the total recharging time of the storage branch 34 is less than 60 seconds, preferably 50 seconds, that is to say that the branch is adapted to be recharged, in contact with the external source, from a state of complete discharge to its full storage capacity in a time less than or equal to 50 seconds.
Le module de contrôle 40 est propre à mettre en œuvre une gestion centralisée des branches 34, pour assurer que les branches 34 suivent toutes simultanément le même comportement, soit décharge, soit recharge, afin d’éviter les phénomènes de pompage, c’est-à-dire de transfert d’énergie entre deux branches 34.The control module 40 is suitable for implementing centralized management of the branches 34, to ensure that the branches 34 all simultaneously follow the same behavior, either discharge or recharge, in order to avoid pumping phenomena, that is to say ie energy transfer between two branches 34.
Le module de contrôle 40 pilote les modules 38, pour répartir l’énergie entrant dans le système de stockage 26 à part égale entre les branches 34 pour y être stockée.The control module 40 controls the modules 38, to distribute the energy entering the storage system 26 equally between the branches 34 to be stored there.
Le module d’entrée 39 comprend un système de sectionnement à commande manuelle permettant de déconnecter le système de stockage 26 et les branches 34 avec une sécurité améliorée.The input module 39 includes a manually controlled sectioning system enabling the storage system 26 and the branches 34 to be disconnected with improved security.
Le système de stockage 26 comprend en outre un module de contrôle 40 configuré pour piloter le module d’entrée 41, ainsi que pour surveiller au moins une température dans le système de stockage d’énergie 26 et au moins une intensité de courant électrique dans le système de stockage d’énergie 26.The storage system 26 further comprises a control module 40 configured to control the input module 41, as well as to monitor at least one temperature in the energy storage system 26 and at least one intensity of electric current in the energy storage system 26.
Le système de contrôle 40 est notamment configuré pour surveiller les températures dans le compartiment d’interface 31 et dans le compartiment de stockage 33, afin de détecter une éventuelle surchauffe, et est configuré pour stopper le fonctionnement du système de stockage 26 lors d’une telle surchauffe.The control system 40 is in particular configured to monitor the temperatures in the interface compartment 31 and in the storage compartment 33, in order to detect any overheating, and is configured to stop the operation of the storage system 26 during a such overheating.
Le système de contrôle 40 est avantageusement configuré pour surveiller la température dans chacune des branches de stockage 34, et est configuré pour isoler une des branches 34 de manière indépendante en cas de surchauffe locale.The control system 40 is advantageously configured to monitor the temperature in each of the storage branches 34, and is configured to isolate one of the branches 34 independently in the event of local overheating.
De plus, le système de contrôle 40 est apte à surveiller l’intensité de courant électrique traversant chacune des branches 34, et est configuré pour isoler une des branches 34 en cas de sur-courant, ou de défaut de courant différentiel.In addition, the control system 40 is capable of monitoring the intensity of electric current flowing through each of the branches 34, and is configured to isolate one of the branches 34 in the event of an overcurrent, or a differential current fault.
Le système de contrôle 40 est en outre apte à surveiller les tensions électriques 5 dans chacune des branches 34, et est configuré pour isoler une des branches 34 en cas de défauts, par exemple en cas de sous-tensions ou surtensions.The control system 40 is further able to monitor the electrical voltages 5 in each of the branches 34, and is configured to isolate one of the branches 34 in the event of faults, for example in the event of undervoltage or overvoltage.
Le système de stockage d’énergie 26 est plus simple de conception que les systèmes de l’état de la technique, car il met en œuvre uniquement des condensateurs lithium-ion, plutôt que de nécessiter la mise en œuvre à la fois de batteries standard et de 10 super-condensateurs.The energy storage system 26 is simpler in design than the systems of the prior art, because it uses only lithium-ion capacitors, rather than requiring the use of both standard batteries and 10 super-capacitors.
Ceci permet de plus de réduire l’espace occupé et la masse du système de stockage d’énergie 26, ce qui est critique pour un véhicule ferroviaire.This further reduces the space occupied and the mass of the energy storage system 26, which is critical for a rail vehicle.
De plus, ce système de stockage d’énergie permet d’utiliser des composants standardisés, en faisant varier le nombre de modules de stockage 32 de chaque branche 15 34 pour obtenir la capacité de stockage d’énergie requise.In addition, this energy storage system makes it possible to use standardized components, by varying the number of storage modules 32 of each branch 15 34 to obtain the required energy storage capacity.
Enfin, le système de stockage 26 présente une praticité d’utilisation et d’entretien améliorée, ainsi qu’une plus grande sécurité.Finally, the storage system 26 has improved practicality of use and maintenance, as well as greater security.
Claims (12)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1855889A FR3083173B1 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | ON-BOARD ENERGY STORAGE SYSTEM |
| PCT/FR2019/051552 WO2020002820A1 (en) | 2018-06-28 | 2019-06-25 | Onboard energy storage system |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR1855889A FR3083173B1 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | ON-BOARD ENERGY STORAGE SYSTEM |
| FR1855889 | 2018-06-28 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3083173A1 true FR3083173A1 (en) | 2020-01-03 |
| FR3083173B1 FR3083173B1 (en) | 2021-01-15 |
Family
ID=63638046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR1855889A Active FR3083173B1 (en) | 2018-06-28 | 2018-06-28 | ON-BOARD ENERGY STORAGE SYSTEM |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3083173B1 (en) |
| WO (1) | WO2020002820A1 (en) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110094808A1 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | Siemens Industry, Inc. | Peak Demand Reduction in Mining Haul Trucks Utilizing an On-Board Energy Storage System |
| CN107248451A (en) * | 2017-07-28 | 2017-10-13 | 中国科学院电工研究所 | A kind of lithium-ion capacitor of high-energy-density |
-
2018
- 2018-06-28 FR FR1855889A patent/FR3083173B1/en active Active
-
2019
- 2019-06-25 WO PCT/FR2019/051552 patent/WO2020002820A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20110094808A1 (en) * | 2009-10-23 | 2011-04-28 | Siemens Industry, Inc. | Peak Demand Reduction in Mining Haul Trucks Utilizing an On-Board Energy Storage System |
| CN107248451A (en) * | 2017-07-28 | 2017-10-13 | 中国科学院电工研究所 | A kind of lithium-ion capacitor of high-energy-density |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ANONYME: "Lithium-ion capacitor", 17 May 2018 (2018-05-17), XP002789224, Retrieved from the Internet <URL:http://web.archive.org/web/20180517132955/https://en.wikipedia.org/wiki/Lithium-ion_capacitor> [retrieved on 20190225] * |
| ANONYME: "Supercondensateurs lithium pour le transport", 10 February 2016 (2016-02-10), XP002789225, Retrieved from the Internet <URL:https://www.asrc.fr/fr/supercondensateurs-lithium-pour-le-transport/> [retrieved on 20190225] * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020002820A1 (en) | 2020-01-02 |
| FR3083173B1 (en) | 2021-01-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2684274B1 (en) | Charge balancing system for batteries | |
| EP3016817B1 (en) | Electric vehicle and associated transport installation | |
| CA2778162C (en) | Electrical supply process for a railway vehicle, station supply system, airborne energy storage system and associated railway vehicles | |
| EP3586423A1 (en) | Battery with groups of storage cells respectively associated with conversion modules, for supplying voltages of different types | |
| WO2018193173A1 (en) | Battery with cell group and conversion module assemblies, for supplying various voltages and carrying out various charging operations | |
| FR2976737A1 (en) | SECURE BATTERY ELEMENT | |
| EP1765631B1 (en) | Use of a power supply device, method for supplying power to the electricity users of a traction vehicle and a record carrier for said method | |
| FR2933356A1 (en) | ENERGY STORAGE DEVICE FOR MOTOR VEHICLES OF THE HYBRID OR ELECTRIC TYPE AND METHOD FOR MANAGING ELECTRICAL ENERGY THEREFOR | |
| EP3224923B1 (en) | Battery pack for an automotive vehicle | |
| FR2987589A1 (en) | ELECTRIC RAILWAY NETWORK AND ASSOCIATED ENERGY EXCHANGE METHOD. | |
| WO2014118476A1 (en) | Device for powering an on-board power supply system of a hybrid motor vehicle | |
| FR2976138A1 (en) | CAPACITIVE ENERGY STORAGE SYSTEM | |
| EP3981056B1 (en) | Rechargeable electrical energy storage device and system, vehicle and facility provided with such a system | |
| WO2020002820A1 (en) | Onboard energy storage system | |
| EP3269581B1 (en) | Electric power supply system for a rail vehicle, and rail vehiclecomprising said system | |
| EP2922726A1 (en) | System for balancing a traction battery of a vehicle | |
| EP4237273A1 (en) | Electric power supply system | |
| EP3377366A1 (en) | Method and system for electrical recharging of an electric vehicle | |
| FR2994896A1 (en) | Device for storage of electricity on-board of electric motor vehicle, has voltage converter transferring electrical energy from low voltage battery to high voltage battery, where cells of low voltage battery are designed in lithium-ion type | |
| EP4046861A1 (en) | Emergency power supply device for a railway vehicle | |
| WO2024094940A1 (en) | Energy management system for a battery pack | |
| WO2015145010A1 (en) | Vehicle including onboard apparatus, particularly cryogenic apparatus, and connection device for supplying electrical power to said apparatus | |
| EP4043270A1 (en) | Power supply system, associated method and computer program | |
| FR3138561A1 (en) | ELECTRICAL ASSEMBLY FOR SECURING A HIGH VOLTAGE ELECTRICAL NETWORK OF AN ELECTRIFIED MOTOR VEHICLE | |
| FR2897018A1 (en) | Subway train, has backup power supply with set of batteries dimensioned for providing sufficient useful electric energy to motors to drive train for distance of three hundred meters in case of loss of main electric power supply |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLSC | Publication of the preliminary search report |
Effective date: 20200103 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| TP | Transmission of property |
Owner name: FORSEE POWER, FR Effective date: 20230102 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |