WO2012004429A1 - Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios - Google Patents

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WO2012004429A1
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capacitors
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energy storage
plate
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PCT/ES2011/000119
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Txomin Nieva Fatela
Ion Onandia Jove
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Trainelec, S.L.
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    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries

Definitions

  • the present invention relates to electrical energy storage devices by using high capacity capacitors, proposing a compact energy storage module for the power supply of traction equipment and auxiliary systems of railway vehicles such as trams, meters, or trains
  • one of them consists of the tram power supply through a third rail located on the ground between the guide rails, which is segmented into small sections that are fed independently, so that they only have electric current the sections where the tram runs.
  • These systems can be made with direct contact between the tram and the third rail, or without contact, where electricity does not pass through the tracks directly, but instead becomes converted through a magnetic field.
  • the accumulators are constituted by several energy storage modules interconnected with each other for the supply of traction equipment and auxiliary systems of the tram, these modules are usually arranged on the roof of the tram and are partly recharged by the kinetic energy recovered from the braking, so it is not necessary to establish a continuous connection with the catenary.
  • Conventional energy storage modules consist of multiple high capacity capacitors, known as supercapacitors, double layer capacitors, or ultracapacitors, which can be supported by A set of batteries.
  • the capacitors are related to a power electronics and a control electronics that are arranged in direct contact, that is, the terminals of each capacitor of the module are connected directly with a connection plate that is immediately adjacent in its upper part. This arrangement is counterproductive, since high temperatures are reached in the capacitor terminals, which can affect the behavior of the control electronics.
  • an energy storage module for the power supply of traction equipment and auxiliary systems of railway vehicles, which has a light and compact structure, and where the control electronics are isolated from the electronics of power
  • the energy storage module for railway vehicles object of the invention is constituted by a plurality of capacitors interconnected in series, where each capacitor of the module has a pair of terminals that establish an electrical connection with a single connection plate common to all capacitors, and also establish a mechanical mooring with a support plate that is arranged between the terminals and the connection plate.
  • the capacitor terminals are oversized so that they define a cooling channel between the support plate and the condensers, the connection plate being isolated from said cooling channel by the support plate.
  • connection plate is isolated from the terminals of the condensers, there are no problems associated with the temperature or with the possible humidity that the cooling air carries and, also, when the terminals are oversized in length, the section of the cooling channel is increased and the cooling conditions of the terminals are improved.
  • connection plate is isolated from the terminals of the condensers, there are no problems associated with the temperature or with the possible humidity that the cooling air carries and, also, when the terminals are oversized in length, the section of the cooling channel is increased and the cooling conditions of the terminals are improved.
  • all the wiring is eliminated and with it its associated problems.
  • the oversizing of the terminals is determined by a longitudinal elongation of the capacitor terminals themselves. According to another embodiment of the invention, the oversizing of the terminals is determined by means of a supplementary piece that is associated with each terminal of the capacitors.
  • the cooling channel of the energy storage module of the invention has a section greater than 1.5 centimeters where a forced air circulation is performed, and where this section is of a size substantially equal to the size of the oversized terminals, which improves the cooling conditions of the capacitor terminals.
  • this orificed sheet and the support plate have a support on its lateral sides, with tables that provide greater rigidity to the entire structural assembly, while also making lateral closure for the cooling channel, which improves the heat dissipation that is generated in the terminals of the condensers when cooling is carried out by forced air circulation.
  • the assembly formed by the support plate, the laminated sheet and the stiffening boards, is a light and self-supporting structure, since it is made of composite resins, called as composite material, and also guarantees an appropriate electrical isolation of the module with other modules or nearby electrical equipment.
  • All the capacitors of the same module are arranged connected in series, determining a single input and a single electrical output for the entire module and where the capacitors of the same row are connected in a straight line, while each row of capacitors is connected to the next one through a zig-zag-shaped connection.
  • An energy storage module is thus obtained which, due to its constructive and functional characteristics, is very advantageous, acquiring its own life and preferential character for the application function to which it is intended in relation to the supply of electrical energy for railway vehicles, although This application is not limiting, and can be applied to other types of transport vehicles, such as hybrid buses, as well as other applications.
  • Figure 1A shows a perspective view of a conventional energy storage module where the capacitor terminals are in direct contact with the connection plates.
  • Figure IB shows an elevation view with respect to the previous figure, which shows the minimum section of the cooling channel.
  • Figure 2A is an exploded perspective view of an energy storage module according to the object of the invention, wherein the terminals of the capacitors and the connection plate are separated by a support plate arranged between them.
  • Figure 2B shows an elevation view with respect to the previous figure, where a cooling channel of greater section than the conventional one is defined.
  • Figure 3 shows a sectional view of an exemplary embodiment of the oversizing of the terminals of the energy storage module according to the invention.
  • Figure 4 shows a sectional view of another exemplary embodiment of the oversizing of the terminals of the energy storage module.
  • Figure 5 shows the electrical interconnection established between the capacitors of the energy storage module.
  • FIG. 6 shows the electrical interconnection of several energy storage modules.
  • FIG. 1A A conventional energy storage module is shown in Figure 1A, which is formed by multiple interconnected capacitors (1).
  • Each capacitor (1) of the module has two terminals (2), one for the positive terminal and one for the negative terminal.
  • Above terminals (2) and directly connected to them are located connection plates (3) where the electrical signals of the module arrive, each capacitor (1) having a connection plate (3).
  • the capacitors (1) of the same row are interconnected in series by means of plates (4) that connect the positive terminal (2) of a capacitor (1) with the negative terminal (2) of the next capacitor
  • the cooling of the terminals (2) of the condensers (1) is carried out by the forced air circulation through a cooling channel (5) defined between the connection plates (3) and the upper surface of the condensers (1),
  • This cooling channel (5) has a cross-section that coincides with the height of the terminals (2) (significantly lower than the terminals proposed by the invention, of the order of less than 1.5 centimeters), which may be insufficient for proper cooling of the terminals (2), in addition to presenting the problem that the control electronics come into direct contact with the forced air. (See figure IB).
  • the energy storage module for railway vehicles object of the invention solves the above-mentioned problems, separating the control electronics from the power electronics and defining a cooling channel of sufficient section to perform a correct cooling of the terminals (2) of the capacitors (1).
  • FIG. 2A An exploded perspective view of the energy storage module object of the invention is shown in Figure 2A, which consists of multiple high capacity capacitors (1) each having oversized terminals (2), which are the positive and negative capacitor terminals (1).
  • the oversized terminals (2) are connected to each other by means of plates (4), placing above them a support plate (6), of a light material and with electrical insulation properties, which supports a single connection plate (7) common to all capacitors (1).
  • the oversized terminals (2) fulfill a double function, on the one hand they make a mechanical tie with the support plate (6) that stiffens the entire module, and on the other hand they make an electrical connection with the connection plate (7), so that the terminals (2) that form the power electronics of the module, by means of the support plate (6) are isolated from the plate (7) of connections that form the module control electronics.
  • the oversizing of the terminals (2) allows the definition of a cooling channel (8) with a sufficient section to efficiently dissipate the heat generated in the terminals (2). It is envisaged that an appropriate section for the cooling channel (8) is greater than 1.5 centimeters in height, approximately coinciding with the size of the oversized terminals (2).
  • the cooling channel (8) that gives direct access to the terminals (2) is isolated from the connection plate (7), this channel (8) can be valid, both for forced air cooling and cooling by means of a fluid, where the cooling fluid circulates through the cooling channel (8) without coming into direct contact with the terminals (2) of the condensers (1).
  • the support plate (6) and the laminated sheet (9) support their lateral sides in some stiffener boards (10), so that, on the one hand, they confer greater rigidity to the module, and on the other hand, they serve as a closure for the lateral sides of the channel (8), improving cooling when it operates by forced air circulation.
  • FIG. 3 An exemplary preferred embodiment of the invention is shown in Figure 3, where the oversizing of the terminals (2) is carried out by means of a longitudinal elongation (2.1) of the terminals themselves (2) of the capacitors (1).
  • a hole (12) is defined that crosses the connection plate (7), the support plate (6), the plate (4) and which enters the terminal ( 2), so that by inserting a conductive fastener, such as a screw, into said hole (12), the mechanical mooring and electrical connection are established.
  • FIG 4 it can be seen how the oversizing of the terminals (2) is carried out by means of an extra part (11) that is associated with a conventional terminal (2).
  • the hole (12) crosses the support plate (6), the plate (4) and enters the terminal (2), establishing the mechanical tie by inserting a fastening element, while the electrical connection with The terminals (2) are made, for example, by means of a screw that is inserted into a hole (13) that passes through the connection plate (7), the support plate (6), and the plate (4).
  • Figure 5 shows the electrical interconnection of the energy storage module, in where all the capacitors (1) of the module are connected in series by means of plates (4) that connect the positive terminal (2) of each capacitor (1) with the negative terminal (2) of the next capacitor (1), of so that the capacitors (1) of the same row are connected in a straight line, and a row of capacitors (1) is connected with the following in the form of a zig-zag.
  • This configuration allows a single electrical input (14) and a single electrical output (15) for the entire module, as well as this electrical interconnection of the capacitors (1) minimizes the voltage difference between adjacent capacitors (1).
  • the maximum voltage difference between two capacitors (1) adjacent to the same module of 16 capacitors (1) will be 8 times the voltage between the bumpers (2) of a capacitor (1), that is to say the difference in voltage between the adjacent capacitors (1) located at the end of each row. This ensures minimum insulation distances, which contribute to the realization of a very compact storage module.
  • This configuration of 16 capacitors is not limiting, and the energy storage module may have an alternative configuration in number of capacitors (1) and rows.
  • the structure formed by the support plate (6), the orifice laminate (9) and the stiffening boards (10), is a lightweight and self-supporting structure made of composite resins (composite), which also guarantees an appropriate electrical isolation of the module with other modules or electrical equipment nearby.
  • Figure 6 shows the electrical interconnection of several energy storage modules according to the invention, where to expand the capacity of electric energy accumulation of the module, simply connect the output (15) of a module with the input (14) of the following, which facilitates the scalability of the entire system.
  • capacitors (1) have been represented with a circular configuration, although they could be supercapacitors, double layer capacitors, or ultracapacitors, of any type and known geometric configuration.

Abstract

Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, constituido por múltiples condensadores (1) interconectados que presentan unas bornas (2) para establecer conexión eléctrica con una única placa (7) de conexiones común a todos los condensadores (1) y amarre mecánico con una placa (6) soporte que va dispuesta entre las bornas (2) y la placa (7) de conexiones; estando las bornas (2) sobredimensionadas de modo que definen un canal de refrigeración entre la placa (6) soporte y los condensadores (1), quedando la placa (7) de conexiones aislada de dicho canal de refrigeración mediante la placa (6) soporte.

Description

MODULO DE ALMACENAMIENTO DE ENERGIA PARA VEHICULOS
FERROVIARIOS
Sector de la técnica
La presente invención está relacionada con los dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica mediante el uso de condensadores de alta capacidad, proponiendo un módulo compacto de almacenamiento de energía para la alimentación eléctrica de los equipos de tracción y sistemas auxiliares de vehículos ferroviarios como tranvías, metros, o trenes.
Estado de la técnica
La reducción de las emisiones de carbono relacionadas con el transporte, en la búsqueda de un futuro sostenible, ha dado como resultado que la propulsión eléctrica se haya convertido en una de las soluciones más eficientes para impulsar medios de transporte público, como puede ser el caso de los tranvías, trenes, metro, autobuses, etc.
Habitualmente, en el caso de los transportes urbanos o interurbanos electrificados, como pueden ser los tranvías, la alimentación eléctrica a los equipos de tracción se hace mediante un sistema articulado de barras situado en el techo del tranvía, que toma la corriente por contacto con una línea aérea (catenaria) . Estas líneas aéreas tienen cada vez menos aceptación en las ciudades debido al impacto visual que generan sobre el entorno, aparte del alto coste económico en infraestructura que implica su utilización.
Para la eliminación de la catenaria se han desarrollado diversas soluciones, una de ellas consiste en la alimentación eléctrica del tranvía a través de un tercer raíl situado en el suelo entre los raíles de guiado, el cual está segmentado en pequeños tramos que son alimentados independientemente, de modo que sólo disponen de corriente eléctrica los tramos por donde circula el tranvía. Estos sistemas pueden ser realizados con contacto directo entre el tranvía y el tercer raíl, o sin contacto, en donde la electricidad no pasa a través de las vías de forma directa, sino que pasa convertida mediante un campo magnético.
Otras soluciones para la eliminación de la catenaria se basan en la utilización de volantes de inercia, sin embargo, el gran desarrollo que han tenido los condensadores y las baterías en los últimos tiempos, han hecho de los acumuladores de energía basados en condensadores y baterías una de las soluciones más significativas para la propulsión de vehículos eléctricos.
Los acumuladores se constituyen por varios módulos de almacenamiento de energía interconectados entre sí para la alimentación de los equipos de tracción y sistemas auxiliares del tranvía, estos módulos suelen ir dispuestos en el techo del tranvía y se recargan en parte mediante la energía cinética recuperada de las frenadas, de manera que no es necesario establecer una conexión continua con la catenaria.
Los módulos de almacenamiento de energía convencionales están formados por múltiples condensadores de alta capacidad, conocidos como supercondensadores , condensadores de doble capa, o ultracondensadores, los cuales pueden ir apoyados por un conjunto de baterías. En los módulos convencionales los condensadores están relacionados con una electrónica de potencia y una electrónica de control que se disponen en contacto directo, es decir, las bornas de cada condensador del módulo se conectan directamente con una placa de conexiones que se dispone inmediatamente contigua en su parte superior. Está disposición es contraproducente, ya que en las bornas de los condensadores se alcanzan elevadas temperaturas, lo que puede afectar al comportamiento de la electrónica de control.
En este caso, para refrigerar las bornas una corriente de aire forzado pasa por el espacio definido entre la parte superior del condensador y la placa de conexiones, pero la superficie de refrigeración que se establece es muy pequeña debido al reducido tamaño de la borna del condensador, y además, el comportamiento de la electrónica de control puede verse afectado por la humedad que pueda portar el aire, ya que las bornas a refrigerar están en contacto directo con la placa de conexiones .
Existen soluciones de módulos de almacenamiento de energía en donde la electrónica de potencia y la electrónica de control se encuentran separadas, en estos casos en un lateral del módulo y apartada de éste se dispone una placa de conexiones, a la cual se llevan una multiplicidad de cables provenientes de las bornas de los condensadores, en este caso se resuelve el problema asociado a la temperatura en la placa de conexiones, pero no en el cableado entre ésta y las bornas. Esta solución implica una problemática de montaje e instalación, posibles fallos en la conexión del cableado, así como un aumento del tamaño del módulo asociado con problemas de espacio, lo cual es contradictorio con las necesidades actuales, ya que al ir montado el módulo en el propio tranvía, debe ocupar poco espacio y ser lo más ligero y compacto posible.
Se hace por tanto necesario disponer un módulo de almacenamiento de energía para el uso en aplicaciones ferroviarias que sea compacto y ligero, en donde la electrónica de potencia (las bornas de los condensadores) y la electrónica de control (la placa de conexiones) se encuentren separadas para evitar posibles fallos asociados a la temperatura o a la humedad del aire, y que no presente cables ni conectores intermedios para poder optimizar el espacio.
Objeto de la invención
De acuerdo con la presente invención se propone un módulo de almacenamiento de energía para la alimentación eléctrica de equipos de tracción y sistemas auxiliares de vehículos ferroviarios, que presenta una estructura ligera y compacta, y en donde la electrónica de control se encuentra aislada de la electrónica de potencia.
El módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios objeto de la invención está constituido por una pluralidad de condensadores interconectados en serie, en donde cada condensador del módulo presenta una pareja de bornas que establecen una conexión eléctrica con una única placa de conexiones común a todos los condensadores, y establecen igualmente un amarre mecánico con una placa soporte que va dispuesta entre las bornas y la placa de conexiones. Las bornas de los condensadores están sobredimensionadas de modo que definen un canal de refrigeración entre la placa soporte y los condensadores, quedando la placa de conexiones aislada de dicho canal de refrigeración mediante la placa de soporte .
Con esta configuración estructural se consigue solucionar los problemas relacionados con las soluciones convencionales, puesto que al estar la placa de conexiones aislada de las bornas de los condensadores no se producen problemas asociados con la temperatura ni con la posible humedad que porte el aire de la refrigeración y, asimismo, al estar las bornas sobredimensionadas en longitud se aumenta la sección del canal de refrigeración y se mejoran las condiciones de refrigeración de las bornas. Por otro lado, al disponer una única placa de conexiones directamente conectada con las bornas de los condensadores, se elimina todo el cableado y con ello sus problemas asociados .
Según un ejemplo de realización preferente de la invención, el sobredimensionamiento de las bornas se determina mediante un alargamiento longitudinal de las propias bornas de los condensadores. Según otro ejemplo de realización de la invención, el sobredimensionamiento de las bornas se determina mediante una pieza supletoria que va a asociada a cada borna de los condensadores.
El canal de refrigeración del módulo de almacenamiento de energía de la invención presenta una sección superior a 1,5 centímetros por donde se realiza una circulación de aire forzado, y en donde está sección es de un tamaño sensiblemente igual al tamaño de las bornas sobredimensionadas, con lo que se consigue mejorar las condiciones de refrigeración de las bornas de los condensadores .
Se ha previsto la posibilidad de que la refrigeración de las bornas se realice mediante un fluido, circulando el fluido refrigerante por el canal de refrigeración sin llegar a entrar en contacto directo con las bornas de los condensadores.
Sobre el conjunto de los condensadores y a la altura de la base de las bornas se dispone una lámina orificada de material aislante, la cual realiza unas funciones de aislamiento eléctrico entre los condensadores colindantes. Por otro lado, esta lámina orificada y la placa soporte presentan un apoyo en sus costados laterales, con unas tablas que aportan una mayor rigidez a todo el conjunto estructural, a la vez que hacen de cierre lateral para el canal de refrigeración, lo cual mejora la disipación del calor que se genera en las bornas de los condensadores cuando la refrigeración se realiza por circulación de aire forzado .
El conjunto formado por la placa soporte, la lamina orificada y las tablas rigidizantes , resulta una estructura ligera y autoportante, ya que está fabricada en resinas compuestas, denominadas como material de composite, y además garantiza un aislamiento eléctrico apropiado del módulo con otros módulos o equipos eléctricos cercanos .
Todos los condensadores de un mismo módulo se disponen conectados en serie, determinándose una única entrada y una única salida eléctrica para todo el módulo y en donde los condensadores de una misma fila están conectados en línea recta, mientras que cada fila de condensadores se conecta con la siguiente mediante una conexión en forma de zig-zag.
Con esta interconexión eléctrica de los condensadores se minimiza la diferencia de tensión entre condensadores colindantes. Igualmente esta configuración facilita la escalabilidad de todo el sistema y permite ampliar la capacidad de acumulación de energía eléctrica de una manera rápida y sencilla, en donde para lógralo sólo hace falta conectar la salida de un módulo con la entrada del siguiente.
Se obtiene así un módulo de almacenamiento de energía que por sus características constructivas y funcionales resulta muy ventajoso, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la función de aplicación a la que se halla destinado en relación con el suministro de energía eléctrica para vehículos ferroviarios, aunque esta aplicación no es limitativa, pudiendo ser aplicado en otro tipo de vehículos de transporte, como puede ser el caso de los autobuses híbridos, así como otro tipo de aplicaciones.
Descripción de las figuras
La figura 1A muestra una vista en perspectiva de un modulo de almacenamiento de energía convencional en donde las bornas de los condensadores se encuentran en contacto directo con las placas de conexiones.
La figura IB muestra una vista en alzado respecto de la figura anterior, en la que se observa la sección mínima que presenta el canal de refrigeración. La figura 2A es una vista en perspectiva explosionada de un modulo de almacenamiento de energía según el objeto de la invención, en donde las bornas de los condensadores y la placa de conexiones se encuentran separadas por una placa soporte dispuesta entre ambas.
La figura 2B muestra una vista en alzado respecto de la figura anterior, en donde se define un canal de refrigeración de mayor sección que el convencional.
La figura 3 muestra una vista en sección de un ejemplo de realización del sobredimensionamiento de las bornas del módulo de almacenamiento de energía según la invención .
La figura 4 muestra una vista en sección de otro ejemplo de realización del sobredimensionamiento de las bornas del módulo de almacenamiento de energía.
La figura 5 muestra la interconexión eléctrica establecida entre los condensadores del módulo de almacenamiento de energía.
La figura 6 muestra la interconexión eléctrica de varios módulos de almacenamiento de energía.
Descripción detallada de la invención
En la figura 1A se muestra un módulo de almacenamiento de energía convencional, el cual está formado por múltiples condensadores (1) interconectados . Cada condensador (1) del módulo presenta dos bornas (2), una para el terminal positivo y otra para el terminal negativo. Por encima de las bornas (2) y directamente conectadas a éstas se sitúan unas placas (3) de conexiones a donde llegan las señales eléctricas del módulo, disponiendo cada condensador (1) de una placa (3) de conexiones.
Los condensadores (1) de una misma fila están interconectados en serie por medio de unas pletinas (4) que conectan la borna (2) positiva de un condensador (1) con la borna (2) negativa del siguiente condensador
(1) , o viceversa. La ampliación de la capacidad de acumulación de energía eléctrica de este módulo se realiza conectando, a la salida de cada fila de condensadores (1), otro módulo de almacenamiento de energía .
Con esta disposición de montaje convencional, la electrónica de potencia del módulo, es decir las bornas
(2) de los condensadores (1), se encuentra directamente conectada con la electrónica de control del módulo, es decir la placa (3) de conexiones, esto provoca que la alta temperatura que alcanzan las bornas (2) afecte a las conexiones y señales eléctricas extraídas desde las placas (3) de conexiones, ya que por las bornas (2) circulan corrientes elevadas en donde se disipa gran cantidad de calor (del orden de centenares de Amperios ) .
La refrigeración de las bornas (2) de los condensadores (1) se realiza mediante la circulación de aire forzado por un canal (5) de refrigeración definido entre las placas (3) de conexiones y la superficie superior de los condensadores (1), este canal (5) de refrigeración presenta una sección transversal que coincide con la altura de las bornas (2) (sensiblemente inferior a la de las bornas propuestas por la invención, del orden de menos de 1,5 centímetros), lo cual puede ser insuficiente para una correcta refrigeración de las bornas (2), además de presentar el problema de que la electrónica de control entra en contacto directo con el aire forzado. (Ver figura IB) .
El módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios objeto de la invención resuelve los problemas anteriormente comentados, separando la electrónica de control de la electrónica de potencia y definiendo un canal de refrigeración de sección suficiente para realizar una correcta refrigeración de las bornas (2) de los condensadores (1) .
En la figura 2A se muestra una vista en perspectiva explosionada del módulo de almacenamiento de energía objeto de la invención, el cual se constituye por múltiples condensadores (1) de alta capacidad que presentan cada uno unas bornas (2) sobredimensionadas , las cuales son los terminales positivo y negativo de los condensadores (1) . Las bornas (2) sobredimensionadas se disponen conectas entre sí por medio de unas pletinas (4), situándose por encima de éstas una placa (6) soporte, de un material ligero y con propiedades de aislamiento eléctrico, que hace de apoyo para una única placa (7) de conexiones común a todos los condensadores (1) .
Así, las bornas (2) sobredimensionadas cumplen una doble función, por un lado hacen de amarre mecánico con la placa (6) soporte que rigidiza todo el módulo, y por otro lado hacen de conexión eléctrica con la placa (7) de conexiones, de manera que las bornas (2) que forman la electrónica de potencia del módulo, por medio de la placa (6) de soporte se encuentran aisladas de la placa (7) de conexiones que forma la electrónica de control del módulo.
Como se observa en la figura 2B, el sobredimensionamiento de las bornas (2) permite la definición de un canal (8) de refrigeración con una sección suficiente como para disipar de una manera eficiente el calor generado en las bornas (2) . Se ha previsto que una sección apropiada para el canal (8) de refrigeración sea superior a 1,5 centímetros de altura, coincidiendo aproximadamente con el tamaño de las bornas (2) sobredimensionadas.
El canal (8) de refrigeración que da acceso directo a las bornas (2) se encuentra aislado de la placa (7) de conexiones, pudiendo ser válido este canal (8), tanto para una refrigeración por aire forzado, como para una refrigeración mediante un fluido, en donde el fluido refrigerante circule por el canal (8) de refrigeración sin llegar a entrar en contacto directo con las bornas (2) de los condensadores (1).
En las figuras 2A y 2B se observa que en el extremo superior de los condensadores (1), a la altura de la base de las bornas (2) se dispone una lámina (9) orificada, de un material plástico resistente o análogo, que hace las funciones de aislamiento eléctrico entre los condensadores (1) colindantes y aporta cohesión estructural al conjunto de los condensadores (1).
Para dar mayor rigidez a todo el conjunto, se ha previsto que la placa (6) soporte y la lamina (9) orificada apoyen por sus costados laterales en unas tablas (10) rigidizantes , de modo que, por un lado, confieren mayor rigidez al módulo, y por otro lado, sirven de cierre para los costados laterales del canal (8), mejorando la refrigeración cuando ésta funciona por circulación de aire forzado.
En la figura 3 se muestra un ejemplo de realización preferente de la invención, en donde el sobredimensionamiento de las bornas (2) se realiza mediante un alargamiento (2.1) longitudinal de las propias bornas (2) de los condensadores (1) . En esta realización se observa que coincidiendo con cada borna (2) se define un agujero (12) que atraviesa la placa (7) de conexiones, la placa (6) soporte, la pletina (4) y que se adentra en la borna (2), de manera que mediante la inserción de un elemento de sujeción conductor, como por ejemplo un tornillo, en dicho agujero (12), se establece el amarre mecánico y la conexión eléctrica.
En un ejemplo de realización, representado en la figura 4, se observa como el sobredimensionamiento de las bornas (2) se realiza mediante una pieza (11) supletoria que va asociada a una borna (2) convencional. En este caso el agujero (12) atraviesa la placa (6) soporte, la pletina (4) y se adentra en la borna (2), estableciéndose mediante la inserción de un elemento de sujeción el amarre mecánico, mientras que la conexión eléctrica con las bornas (2) se realiza, por ejemplo, mediante un tornillo que se inserta en un agujero (13) que atraviesa la placa (7) de conexiones, la placa (6) soporte, y la pletina (4) .
En la figura 5 se observa la interconexión eléctrica del módulo de almacenamiento de energía, en donde todos los condensadores (1) del módulo se encuentran conectados en serie por medio de pletinas (4) que conectan la borna (2) positiva de cada condensador (1) con la borna (2) negativa del siguiente condensador (1), de manera que los condensadores (1) de una misma fila se conectan en linea recta, y una fila de condensadores (1) se conecta con la siguiente en forma de zig-zag.
Esta configuración permite disponer de una única entrada (14) y una única salida (15) eléctricas para todo el módulo, asi mismo esta interconexión eléctrica de los condensadores (1) minimiza la diferencia de tensión entre condensadores (1) colindantes. Según este concepto, y puesto que el número de condensadores (1) de la figura 5 son 16 dispuestos en filas de 4, la máxima diferencia de tensión entre dos condensadores (1) colindantes de un mismo módulo de 16 condensadores (1) será de 8 veces la tensión entre las bomas (2) de un condensador (1), es decir la diferencia de tensión entre los condensadores (1) colindantes situados en el extremo de cada fila. Esto permite garantizar unas distancias de aislamiento mínimas, que contribuyen a la realización de un módulo de almacenamiento muy compacto. Esta configuración de 16 condensadores no es limitativa, pudiendo presentar el módulo de almacenamiento de energía una configuración alternativa en número de condensadores (1) y filas.
La estructura formada por la placa (6) soporte, la lamina (9) orificada y las tablas (10) rigidizantes , es una estructura ligera y autoportante fabricada en resinas compuestas (composite) , la cual además garantiza un aislamiento eléctrico apropiado del módulo con otros módulos o equipos eléctricos cercanos. En la figura 6 se muestra la interconexión eléctrica de varios módulos de almacenamiento de energía según la invención, en donde para ampliar la capacidad de acumulación de energía eléctrica del módulo basta con conectar la salida (15) de un módulo con la entrada (14) del siguiente, lo cual facilita la escalabilidad de todo el sistema.
En las figuras los condensadores (1) se han representado con una configuración circular, aunque pudieran ser supercondensadores, condensadores de doble capa, o ultracondensadores, de cualquier tipo y configuración geométrica conocida.

Claims

REIVINDICACIONES
1.- Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, que está constituido por múltiples condensadores (1) interconectados por medio de pletinas (4), en donde cada condensador (1) presenta unas bornas (2) que están conectadas a una placa (3) de conexiones a donde llegan las señales eléctricas del módulo, caracterizado en que mediante las bornas (2) de los condensadores (1) se establece conexión eléctrica con una única placa (7) de conexiones común a todos los condensadores (1) y amarre mecánico con una placa (6) soporte que va dispuesta entre las bornas (2) y la placa (7) de conexiones; y porque las bornas (2) están sobredimensionadas de modo que definen un canal (8) de refrigeración entre la placa (6) soporte y los condensadores (1), quedando la placa (7) de conexiones aislada de dicho canal (8) de refrigeración mediante la placa (6) de soporte.
2.- Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que el sobredimensionamiento de las bornas (2) se determina mediante un alargamiento (2.1) longitudinal de las propias bornas (2) de los condensadores (1) .
3.- Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que el sobredimensionamiento de las bornas (2) se determina mediante unas piezas supletorias (11) que van asociadas a las bornas (2) respectivas.
4.- Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que el canal (8) de refrigeración presenta una sección superior a 1,5 centímetros, por donde se realiza una circulación de aire forzado, y en donde dicha sección es sensiblemente igual al tamaño de las bornas (2) sobredimensionadas .
5.- Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que el canal (8) de refrigeración está provisto de una refrigeración mediante un fluido refrigerante.
6.- Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que a la altura de la base de las bornas (2) y sobre los condensadores (1) se dispone una lámina (9) orificada de material aislante que hace las funciones de aislamiento eléctrico entre los condensadores (1) colindantes y aporta cohesión estructural al conjunto de condensadores (1) .
7. - Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera y sexta reivindicaciones, caracterizado en que la placa (6) soporte y la lamina (9) orificada apoyan por sus costados laterales en unas tablas (10) que dan rigidez al conjunto y hacen de cierre lateral del canal (8) de refrigeración .
8. - Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que el amarre mecánico y la conexión eléctrica se determinan mediante un elemento de sujeción que se inserta en un agujero (12) que atraviesa la placa (7) de conexiones, la placa (6) soporte, la pletina (4) y que se adentra en la borna (2) respectiva.
9. - Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que el amarre mecánico se determina mediante un elemento de sujeción que se inserta en un agujero (12) que atraviesa la placa (6) soporte, la pletina (4) y que se adentra en la borna (2) respectiva, mientras que la conexión eléctrica se determina mediante un elemento que se inserta en un agujero (13) que atraviesa la placa (7) de conexiones, la placa (6) soporte, y la pletina (4).
10. - Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la primera reivindicación, caracterizado en que todos los condensadores (1) de un mismo módulo se conectan en serie, determinándose una única entrada (14) y una única salida (15) eléctrica para todo el módulo.
11. - Módulo de almacenamiento de energía para vehículos ferroviarios, de acuerdo con la decima reivindicación, caracterizado en que los condensadores (1) de una misma fila se conectan en línea recta, mientras que cada fila de condensadores (1) se conecta con la siguiente en forma de zig-zag.
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