(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Transkrypt

1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego: (13) (51) T3 Int.Cl. B60L 11/00 ( ) B60L 11/18 ( ) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (97) O udzieleniu patentu europejskiego ogłoszono: Europejski Biuletyn Patentowy 2011/38 EP B1 (54) Tytuł wynalazku: System magazynowania energii dla pojazdu szynowego (30) Pierwszeństwo: DE (43) Zgłoszenie ogłoszono: w Europejskim Biuletynie Patentowym nr 2010/50 (45) O złożeniu tłumaczenia patentu ogłoszono: Wiadomości Urzędu Patentowego 2012/02 (73) Uprawniony z patentu: Siemens Aktiengesellschaft, München, DE (72) Twórca(y) wynalazku: PL/EP T3 KARSTEN RECHENBERG, Dormitz, DE PETER ECKERT, Erlangen, DE MICHAEL MEINERT, Erlangen, DE (74) Pełnomocnik: rzecz. pat. Józef Własienko POLSERVICE KANCELARIA RZECZNIKÓW PATENTOWYCH SP. Z O.O. ul. Bluszczańska Warszawa Uwaga: W ciągu dziewięciu miesięcy od publikacji informacji o udzieleniu patentu europejskiego, każda osoba może wnieść do Europejskiego Urzędu Patentowego sprzeciw dotyczący udzielonego patentu europejskiego. Sprzeciw wnosi się w formie uzasadnionego na piśmie oświadczenia. Uważa się go za wniesiony dopiero z chwilą wniesienia opłaty za sprzeciw (Art. 99 (1) Konwencji o udzielaniu patentów europejskich).

2 53/57P29011PL Opis [0001] Wynalazek dotyczy systemu magazynowania energii dla pojazdu szynowego, w którym co najmniej jeden elektryczny zasobnik energii i co najmniej jeden elektrochemiczny zasobnik energii są przez co najmniej jedną przetwornicę połączone z przewodem zasilającym oraz z zespołem napędowym pojazdu. [0002] Taki system magazynowania energii znany jest ze wcześniejszego niemieckiego zgłoszenia patentowego Jako przetwornice służą tam dwa nastawniki DC/DC. Wymiana energii między zespołem napędowym oraz zasobnikami energii systemu magazynowania energii jest sterowana i/lub regulowana przez jednostkę zarządzania energią. [0003] Z dokumentu EP A1 jest znany dieselowoelektryczny układ napędowy, który ma jako zasobnik energii zarówno elektryczny zasobnik energii, np. UltraCap, jak również elektrochemiczny zasobnik energii, np. baterię niklowo-kadmową. W znany sposób te obydwa zasobniki energii są ze sobą połączone przez tak zwaną przetwornicę obniżającą napięcie. Elektryczny zasobnik energii jest przyłączony bezpośrednio do obwodu pośredniego przetwornicy. [0004] W celu obsługi zespołu napędowego mogą być wykorzystywane optymalnie obydwa obecne zasobniki energii, zaś dotychczas wymagana była jednostka zarządzania energią. [0005] Przedmiotem niniejszego wynalazku jest dostarczenie systemu magazynowania energii dla pojazdu szynowego, w którym różne zasobniki energii, np. bateria elektrochemiczna i/lub UltraCap, mogą pracować całkowicie niezależnie od siebie.

3 [0006] Cel ten według wynalazku osiągany jest przez to, że pojedyncze fazy przetwornicy mogą pracować jako niezależne regulatory prądu stałego do niezależnego ładowania i rozładowania różnych zasobników energii. [0007] Przetwornice jako takie są znane i są np. w pojazdach szynowych umieszczane przed silnikami napędowymi. [0008] Z zastosowaniem typowej przetwornicy do połączenia różnych zasobników energii z zespołem napędowym osiąga się w niespodziewany sposób tę zaletę, że za pomocą prostszych środków niż dotychczas różne zasobniki energii np. UltraCapy oraz baterie elektrochemiczne, mogą pracować niezależnie od siebie. Możliwe są różne napięcia na zasobnikach energii, ale również różne charakterystyki ładowania względnie rozładowania dla zasobników energii oraz też różne moce zasobników energii. Konieczna jest tylko standardowa przetwornica, ewentualnie ze zmodyfikowanym oprogramowaniem, aby zastąpić dotychczas wymagane przetwornice z jednostką zarządzania energią. [0009] Zastrzeżenia zależne podają korzystne rozwinięcia i wykonania wynalazku. [0010] Przykładem dla elektrycznego zasobnika energii jest kondensator dwuwarstwowy oraz nadprzewodnikowy zasobnik energii. Przykładem elektronicznego zasobnika energii jest bateria NiMH. Z zasobnikami energii są połączone np. dławiki z przerywaczem, jedna lub kilka jednostek sterujących lub regulujących oraz różne urządzenia przełączające. [0011] Elektryczny zasobnik energii jest jednym z przykładów UltraCap i elektrochemicznego zasobnika energii, na przykład, baterii. [0012] Przetwornica jest przykładowo jedno- lub wielofazową przetwornicą impulsową. W jego przypadku za pomocą odpowiedniego oprogramowania może pracować każda faza

4 niezależnie jako regulator prądu stałego. Stąd nadaje się on szczególnie dobrze do tego, aby dla każdego zasobnika energii udostępnić własny przerywacz. [0013] Przykładowo przetwornica jest trójfazowa i każda z trzech faz służy jako przerywacz do regulacji procesów ładowania i rozładowania. Do jednej przetwornicy impulsowej mogą być przyłączone nawet trzy osobne zasobniki energii lub dwa zasobniki energii, przy czym w jednym zasobniku energii pracują dwie fazy równolegle w celu zwiększenia mocy, lub tylko jeden zasobnik energii, w którym w celu zwiększenia mocy trzy fazy pracują równolegle. [0014] System magazynowania energii składa się przykładowo z jedno- lub wielofazowej przetwornicy z lub bez zintegrowanego lub addytywnego nastawnika hamującego względnie ogranicznika przepięciowego, jednego i/lub kilku elektrycznych zasobników energii, np. na bazie kondensatorów dwuwarstwowych, jednego i/lub kilku elektrochemicznych zasobników energii, np. na bazie baterii NiMH, odpowiedniej liczby dławików z przerywaczem, jednej lub kilku jednostek sterujących/regulujących i różnych urządzeń przełączających. [0015] System magazynowania energii jest połączony np. bez dławika lub przez jeden lub kilka dławików z obwodem pośrednim układu napędowego. System magazynowania energii może być też przez jeden lub kilka dławików połączony bezpośrednio z napięciem sieciowym. [0016] Przez tę kombinację elektrycznego i elektrochemicznego zasobnika energii z typową przetwornicą udaje się optymalnie wykorzystać zalety systemów, a mianowicie specyficzną moc elektrycznych zasobników i wysoką specyficzną pojemność energii elektrochemicznych zasobników energii, w połączeniu z typową technologią przetwornic.

5 -5-5 [0017] Ponadto ten hybrydowy system magazynowania energii daje się w prosty sposób zintegrować w nowych i również dodatkowo w istniejących starszych pojazdach. Żywotność, w szczególności zasobników elektrochemicznych przez połączone działania pracy jest wyraźnie zwiększana. [0018] System magazynowania energii według wynalazku jest bliżej wyjaśniany na podstawie rysunku: Rysunek przedstawia przewód zasilający 1, przy czym ten przewód zasilający 1 jest połączony z zespołami napędowymi 3. Te zespoły napędowe 3 mogą zawierać co najmniej jeden nie przedstawiony dławik sieciowy w danym przewodzie zasilającym. Przewód zasilający 1 jest ponadto połączony z systemem 4 magazynowania energii. System 4 magazynowania energii może zawierać co najmniej jeden nie przedstawiony dławik sieciowy w danym przewodzie zasilającym. W systemie 4 magazynowania energii przewód zasilający 1 jest przyłączony do obwodu pośredniego przetwornicy impulsowej 5, który jest również połączony z punktem uziemienia 6. Do jednej fazy przetwornicy impulsowej 5 jest przyłączony elektrochemiczny zasobnik 7 energii. Do innej fazy przetwornicy impulsowej 5 jest jako elektryczny zasobnik energii przyłączony UltraCap 8. Zarówno elektrochemiczny zasobnik 7 energii, jak i UltraCap 8 są połączone z punktem uziemienia 6. W przewodach łączących między obydwoma zasobnikami energii oraz przetwornicą impulsową 5 są umiejscowione dławiki 9, 10, a ponadto opcjonalnie przełączniki 11, 12 lub bezpieczniki. Również w przewodzie zasilającym 1 przed systemem 4 magazynowania energii znajduje się opcjonalnie przełącznik 13.

6 -6- [0019] Przetwornica impulsowa 5 służy w przedstawionym układzie jako niezawodny przerywacz dla elektrochemicznego zasobnika 7 energii oraz dla UltraCap 8.

7 53/57P29011PL Zastrzeżenia patentowe 1. System magazynowania energii dla pojazdu szynowego, w którym co najmniej jeden elektryczny zasobnik energii i co najmniej jeden elektrochemiczny zasobnik (7) energii są przez co najmniej jedną przetwornicę (5) połączone z przewodem zasilającym (1) oraz z zespołem napędowym (3) pojazdu, znamienny tym, że pojedyncze fazy przetwornicy mogą pracować jako niezależne regulatory prądu stałego do niezależnego ładowania i rozładowania różnych zasobników energii. 2. System magazynowania energii według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że przetwornica (5) jest jednofazowym lub wielofazowym regulatorem prądu stałego. 3. System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń 1 albo 2, znamienny tym, że przetwornica (5) jest trójfazowa i że każda z trzech faz służy jako przerywacz do regulacji procesów ładowania i rozładowania. 4. System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń od 1 do 3, znamienny tym, że przetwornica (5) jest wyposażona w zintegrowany lub addytywny nastawnik hamujący lub w ogranicznik przepięciowy. 5. System magazynowania energii według zastrzeżenia 4, znamienny tym, że zintegrowany lub addytywny nastawnik hamujący lub ogranicznik przepięciowy oprócz ograniczenia wchodzących przepięć może być również stosowany do rozładowania elektrycznych zasobników energii. 6. System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń od 1 do 5, znamienny tym, że przetwornica (5)

8 -8-7. System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń od 1 do 6, znamienny tym, że elektryczny zasobnik energii oraz elektrochemiczny zasobnik (7) energii są połączone przez dławiki (9, 10) z przetwornicą (5). 8. System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń od 1 do 7, znamienny tym, że pojazd szynowy jest lokomotywą, zespołem trakcyjnym, lokomotywą manewrową, koleją miejską, metrem lub tramwajem. 9. System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń od 1 do 8, znamienny tym, że elektrochemiczny zasobnik energii jest baterią ołowiową, baterią niklowokadmową, baterią niklowo-metalowo-wodorkową, baterią litowo-jonową, baterią Zebra, baterią NaS lub baterią redox-flow. 10. System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń od 1 do 9, znamienny tym, że elektryczny i elektrochemiczny zasobnik energii stanowią jedną jednostkę. 11. System magazynowania energii według zastrzeżenia 10, znamienny tym, że tą jednostką jest PseudoCap. 12. System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń od 1 do 11, znamienny tym, że jest on umiejscowiony wewnątrz pojazdu, na dachu pojazdu lub pod podłogą. 13. System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń od 1 do 12, znamienny tym, że składa się on z wielu poszczególnych systemów.

9 System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń od 1 do 13, znamienny tym, że w pojeździe jest obecna centralna jednostka regulacji energii lub wiele jednostek regulacji energii. 15. System magazynowania energii według jednego z zastrzeżeń od 1 do 14, znamienny tym, że zasobniki energii są połączone szeregowo i/lub równolegle. Siemens Aktiengesellschaft Pełnomocnik:

10 53/57P29011PL