CESTA DE ACUMULACIÓN DE ENERGÍA 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 una cesta de almacenamiento de energía susceptible de emplearse en aplicaciones que requieran de un sistema de acumulación de energía embarcada, como por ejemplo los vehículos de transporte (trenes, tranvías, metros, autobuses y coches eléctricos o híbridos, etc.), no obstante la cesta de acumulación de energía de la invención puede ser aplicable a cualquier instalación eléctrica que requiera de un sistema de acumulación de la energía eléctrica. 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.

En los últimos años el desarrollo tecnológico de los condensadores ha dado lugar a acumuladores de energía basados en condensadores de alta capacidad, comúnmente denominados ultracapacidades o ultracondensadores, que permiten a los vehículos eléctricos transitar de forma autónoma por diferentes tramos de recorridos sin la necesidad de estar conectados a una catenaria. La patente española ES 2.372.454 del mismo solicitante que la presente invención, da a conocer un acumulador de energía de este tipo, formado por múltiples condensadores de alta capacidad que se encuentran conectados entre sí por sus bornas a través de unas pletinas de conexión. La sujeción de los condensadores se realiza por la parte superior del acumulador de energía, a través de un conjunto de sustentación formado por una placa de soporte y una lamina orificada, estando las bornas de los condensadores atornilladas a la placa de soporte y el cuerpo de los condensadores encajado en la lamina orificada que aporta cohesión estructural al conjunto de los condensadores.

A pesar de existir un estándar de facto en el formato y dimisiones de los condensadores, pueden existir ciertas diferencias de anchura y altura entre los condensadores de distintos fabricantes. Estas diferencias provocan que los condensadores no queden correctamente ajustados en el acumulador de energía, lo cual puede dar lugar a que durante la circulación del vehículo ferroviario se produzcan movimientos indeseados de los condensadores y se ocasionen fallos en la conexión de los mismos. Se hace por tanto necesario un acumulador de energía que permita alojar de manera ajustada condensadores de diferentes tamaños.

Las Patentes US2007/253146 y US2010/015512 proponen, a su vez, acumuladores de energía que incluyen múltiples condensadores incorporados entre dos soportes en los que encajan por sus extremos, yendo entre los extremos de los condensadores y los soportes unos elementos elásticos que permiten ajusfar con la debida sujeción en sentido longitudinal condensadores de diferentes longitudes, pero en ninguno de los casos se establece una sujeción que permita ajusfar la retención de los condensadores periféricamente, de manera que los condensadores de diferentes diámetros quedan con holguras laterales que permiten el movimiento de los mismos. Objeto de la invención

De acuerdo con la presente invención se propone una cesta de acumulación de energía para su aplicación en vehículos de transporte, si bien puede ser aplicada en cualquier instalación eléctrica que requiera de un sistema de acumulación de la energía eléctrica. La cesta de acumulación de energía de la invención, permite alojar múltiples condensadores de manera ajustada, permitiendo que la cesta de acumulación de energía se pueda adaptar a condensadores de diferentes dimensiones, quedando los condensadores adecuadamente retenidos en la cesta, sin que sufran movimientos indeseados durante la circulación del vehículo de aplicación.

La cesta de acumulación de energía objeto de la invención incorpora múltiples condensadores conectados por sus bomas a través de pletinas de conexión. La cesta comprende unos soportes provistos con múltiples alojamientos en los que se disponen los condensadores, quedando los condensadores sujetados por sus extremos entre los soportes. Las paredes de los alojamientos presentan unos recesos, en donde se alojan unas respectivas prominencias elásticas accesorias mediante las que se establecen un ajuste perimetral de los condensadores que se disponen en los alojamientos.

Asimismo, cada soporte determina en su cara exterior unas conformaciones que asoman hacia el interior de los alojamientos para apoyo del correspondiente extremo del condensador que se disponga en el alojamiento, estableciéndose mediante dichas conformaciones de los soportes una retención axial de los condensadores en los respectivos alojamientos. Por otro lado, cada soporte determina en su cara interior unas columnas que se proyectan verticalmente para conectar los soportes entre sí, estableciéndose mediante dichas columnas la separación entre los soportes, de manera que mediante un cambio selectivo de las columnas se pueda ajusfar la altura de la cesta de acumulación de energía para adaptarla a condensadores de diferentes alturas.

Según un ejemplo de realización de la invención, las prominencias elásticas mediante las que se establece un ajuste perimetral del condensador en los alojamientos de sujeción, presentan una forma de cuña, de manera que las prominencias elásticas en forma de cuña garantizan un ajuste del condensador en una dirección sustancialmente radial y sustancialmente axial al eje longitudinal del condensador. Se ha previsto que en cada alojamiento se dispongan cuatro prominencias elásticas, ubicadas en recesos diametralmente opuestos dos a dos en el alojamiento. También cabe la posibilidad que en cada alojamiento se dispongan tres prominencias elásticas ubicadas en respectivos recesos.

Las prominencias elásticas, aparte de realizar un ajuste perimetral de los condensadores que se disponen en los alojamientos de los soportes para que la cesta de acumulación de energía pueda adaptarse a condensadores de distintos fabricantes (esto es un ajuste en una dirección sustancialmente radial al eje longitudinal del condensador), también permite compensar las dilataciones en diámetro y en altura que se dan en las carcasas de los condensadores, a lo largo de la vida operativa de la cesta, debido a vibraciones y/o calor.

Así, las prominencias elásticas permiten realizar un correcto ajuste de los condensadores en los soportes de la cesta de acumulación de energía, que garantiza un adecuado contacto entre la borna de conexión del condensador y su respectiva pletina de conexión, pudiendo emplearse pletinas de diferentes grosores, garantizando en todo momento el contacto eléctrico entre la borna y la pletina de conexión.

La cesta de acumulación de energía es escalable lateral y verticalmente mediante la adición selectiva de cestas de acumulación de energía adyacentes. Así, para conectar cestas de acumulación de energía lateralmente, los soportes componentes de las cestas determinan en sus caras laterales unas hendiduras en las que se insertan unas piezas intermedias que conectan con las hendiduras de una cesta de acumulación de energía adyacente lateralmente.

Para conectar cestas de acumulación de energía verticalmente, los soportes componentes de las cestas determinan en sus vértices unos salientes hacia el exterior, que conectan verticalmente con los salientes de una cesta de acumulación de energía adyacente verticalmente. Dichos salientes de los soportes determinan unos orificios pasantes, a través de los que se establece una retención axial con los salientes de la cesta de acumulación de energía adyacente verticalmente.

Los orificios pasantes de unos salientes de los soportes determinan unas prominencias axiales que encajan en los orificios pasantes de otros salientes recíprocos de los soportes de otra cesta de acumulación de energía adyacente verticalmente; y por otro lado, algunos de los salientes de los soportes presentan unos pitones que encajan en unos respectivos rebajes determinados en salientes recíprocos de otra cesta de acumulación de energía adyacente verticalmente.

Las columnas que conectan entre sí los soportes componentes de cada cesta de acumulación de energía, se disponen encajadas en unos huecos de los soportes y están realizadas cada una de ellas en dos tramos que se acoplan entre sí, determinando dichas columnas unos agujeros pasantes para la inserción de tornillos de sujeción para la retención del conjunto formado por los soportes y las columnas.

Se obtiene así una cesta de acumulación de energía que por sus características constructivas y funcionales resulta ventajosa, adquiriendo vida propia y carácter preferente para la función de aplicación a la que se halla destinada en relación con una alimentación eléctrica mediante condensadores de alta capacidad.

Descripción de las figuras La figura 1 muestra una vista en perspectiva de la cesta de acumulación de energía de la invención.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva explosionada de los distintos elementos que componen la cesta de acumulación de energía.

La figura 3 muestra una vista en perspectiva de uno de los soportes de la cesta de acumulación de energía, con algunas de las prominencias elásticas en posición extraída fuera de su posición en el soporte.

La figura 4 muestra un detalle ampliado de la figura anterior.

La figura 5 muestra un detalle esquemático ampliado de la disposición de alojamiento de un condensador en un soporte de la cesta de acumulación de energía objeto de la invención.

Las figuras 6 y 7 muestran una vista ampliada de los salientes de un soporte de la cesta de acumulación de energía que permiten conectar en verticalidad la cesta de acumulación de energía con otra. La figura 8 muestra dos cestas de acumulación de energía dispuestas de manera adyacente en verticalidad.

La figura 9 muestra dos cestas de acumulación de energía dispuestas de manera adyacente lateralmente.

Descripción detallada de la invención

En la figura 1 se muestra en una vista en perspectiva un ejemplo de realización de una cesta de acumulación de energía según la invención, comprendiendo la cesta múltiples condensadores (1), los cuales en sus extremos superior e inferior presentan una respectiva borna (2) de conexión para conectarse a través de unas pletinas de conexión (3). En los ejemplos mostrados en las figuras, los condensadores (1) son condensadores cilindricos de alta capacidad (3000 Faradios) y de doble capa, disponiéndose pletinas de conexión (3) en relación con ambos extremos de dichos condensadores (1), pero pueden emplearse otro tipo de condensadores (1) con formas y tamaños diferentes, sin que ello altere el concepto de la invención. Los condensadores (1) se disponen entre dos soportes (4), presentando cada uno de dichos soportes (4) una pluralidad de alojamientos (5) en los que se encajan los extremos de los condensadores (1), de manera que cada condensador (1) queda encajado por cada extremo en un respectivo alojamiento (5) de un soporte (4). Como se observa en la figura 3, cada soporte (4) tiene una forma sustancialmente rectangular, con una cara exterior (4.1), una cara interior (4.2) y unas caras laterales (4.3), de manera que los condensadores (1) quedan retenidos entre las caras interiores (4.2) de dichos soporte (4).

Como se observa en detalle en las figuras 4 y 5, cada uno de los alojamientos (5) de los soportes (4), en donde encajan los extremos de los condensadores (1), incorpora unas prominencias elásticas (6), mediante las cuales se establece un ajuste perimetral del contorno externo del condensador (1) que se dispone en el alojamiento (5), con lo cual se garantiza que el condensador (1) quede adecuadamente retenido en el respetivo alojamiento (5), evitando que bascule o deslice, y asimismo este ajuste perimetral permite que condensadores (1) de diferentes anchuras queden correctamente ajustados en los correspondientes alojamientos (5). Asimismo, las prominencias elásticas (6) permiten absorber las dilataciones de las carcasas de los condensadores (1), tanto en dirección radial como en dirección axial al eje longitudinal (X) del condensador (1), que se producen a lo largo de la vida operativa de la cesta debido a vibraciones y/o cambios térmicos

Como se observa en el ejemplo de realización mostrado en las figuras y en detalle en la figura 4, se ha previsto que las prominencias elásticas (6) tengan una forma de cuña, de manera que aparte de un ajuste perimetral del contorno del condensador (1), la forma en cuña de las prominencias elásticas (6) permite un ajuste de los condensadores (1) en una dirección sustancialmente axial al eje longitudinal (X) del condensador (1). En los ejemplos de realización mostrados en las figuras, cada alojamiento (5) presenta cuatro cuñas elásticas, las cuales se disponen en unos recesos (5.1) practicados en las paredes interiores del alojamiento (5) y en una posición diametralmente opuestas dos a dos, si bien en cada alojamiento (5) también se pudieran disponer tres cuñas elásticas, o incluso cada alojamiento (5) podría disponer una única cuña elástica anular dispuesta en un respectivo receso (5.1) anular del alojamiento (5).

Cada soporte (4) determina en su cara exterior (4.1) unas conformaciones (7) que asoman hacia el interior de los alojamientos (5). Como se observa en la vista en sección de la figura 5, estando determinadas dichas conformaciones (7) en el propio cuerpo del soporte (4), haciendo de base de apoyo para los extremos de los condensadores (1), de manera que las conformaciones (7) de cada soporte (4) establecen una retención axial de los condensadores (1) en los respectivos alojamientos (5).

Por otro lado, cada soporte (4) determina en su cara interior (4.2) unas columnas (8) que se proyectan verticalmente para conectar las caras interiores (4.2) de los soportes (4) componentes de la cesta de acumulación de energía. Dichas columnas (8) se disponen encajadas en unos huecos (10) localizados en las zonas del soporte (4) que quedan entre los alojamientos (5), estando realizadas cada una de las columnas (8) en dos tramos que se acoplan entre sí mediante una solución de machihembrado o mediante un apoyo directo. Las columnas (8) determinan en su interior unos agujeros pasantes (9), para la inserción de tornillos (no representados) de retención axial del conjunto formado por los tramos de las columnas (8) y los soportes (4). Se ha previsto la posibilidad de que cada columna (8) esté formada en una única pieza que conecte directamente a los soportes (4) entre sí, presentando una longitud similar a la altura de los condensadores (1). En cualquier caso, mediante un cambio selectivo de columnas (8) de diferente longitud se puede ajusfar la separación entre soportes (4), permitiendo disponer en la cesta de acumulación de energía condensadores (1) de diferentes alturas.

Como se observa en las figuras 8 y 9, la cesta de acumulación de energía de la invención es susceptible de ampliarse lateralmente y verticalmente mediante la adición selectiva de otras cestas de acumulación de energía que se dispongan de manera adyacente a una primera cesta de acumulación de energía.

Los soportes (4) presentan en sus vértices unos salientes (1 1) hacia el exterior, provistos de unos orificios pasantes (12), para conectar cestas de acumulación de energía en verticalidad. Así, como se puede observar en la figura 8, los salientes (11) del soporte (4) superior de una cesta de acumulación de energía dispuesta en una posición inferior, conectan con los salientes (11) del soporte (4) inferior de otra cesta de acumulación de energía que se disponga sobre la anterior, de manera que mediante la inserción de unos tornillos de fijación en los orificios pasantes (12) de los salientes (1 1) correspondientes, se establece la unión de las cestas de acumulación de energía superpuestas.

Como se observa en los detalles de las figuras 6, 7, se ha previsto que los salientes (11) presenten dos tipos de configuraciones reciprocas entre sí, para garantizar una correcta conexión de dichos salientes (1 1) cuando se conectan en verticalidad dos cestas de acumulación de energía, de manera que un soporte (4) que disponga de cuatro salientes (1 1) presenta dos salientes (11) con una primera configuración y los otros dos salientes (11) con una segunda configuración; aunque también podría darse la posibilidad de que todos los salientes (1 1) de un soporte (4) presenten la primera configuración y los salientes (1 1) del otro soporte (4) presenten la segunda configuración.

En la figura 6 se muestra una primera configuración de los salientes (11), presentando estos uno pitón (13) para encajar en un rebaje (14) reciproco de un saliente (1 1) que presente la segunda configuración (ver figura 7), mientras que los salientes (11) con la segunda configuración determinan una prominencia axial (15) para encajar en el orificio pasante (12) de otros salientes (11) que presenten la primera configuración. De esta manera se asegura la inmovilidad de los soportes (4) cuando se conectan entre sí para unir verticalmente dos cestas de acumulación de energía.

Por otro lado, tal y como se ilustra en la figura 9, para la conexión lateral de dos cestas de acumulación de energía, se ha previsto que los soportes (4) determinen en sus caras laterales (4.3) unas hendiduras (16), en donde se insertan unas piezas intermedias (17) que permiten la unión atornillada con las piezas intermedias (17) dispuestas en las hendiduras (16) de otra cesta de acumulación de energía que se disponga adyacente lateralmente respecto de la primera cesta de acumulación de energía.

Para aumentar la rigidez de la cesta de acumulación de energía se emplean unas barras verticales (18) que se disponen encajadas entre los soportes (4), empleándose dos barras verticales (18) dispuestas cada una en un extremo de la cesta de acumulación de energía. Se ha previsto que estas barras verticales (18) vayan huecas por el interior para permitir el paso de cables a través de ellas.

Los soportes (4) de la cesta de acumulación de energía presentan en su cara exterior (4.1) una pluralidad de apoyos (19), los cuales se emplean para sustentar y fijar una placa (no representada) de control de los condensadores (1), a donde llegan todas la señales eléctricas y de control de la cesta de acumulación de energía.