ES1303371U - Kit Generador fotovoltaico con sistema de almacenamiento de energía para vehículo eléctrico - Google Patents
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Abstract
Kit generador fotovoltaico (1) para vehículo eléctrico (VE) con al menos un módulo fotovoltaico (2) montado en el techo del vehículo, formado por un convertidor DC/DC con rastreador de punto de máxima potencia (10), una batería modular (11) y un módulo de control de inyección de corriente (13), que transfiere la energía almacenada en la batería modular (11) hacia la batería del VE (3).
Description
DESCRIPCIÓN
Kit Generador fotovoltaico con sistema de almacenamiento de energía para vehículo eléctrico
Campo técnico
Este modelo de utilidad se refiere a un Kit generador fotovoltaico con sistema de almacenamiento de energía independiente para ser instalado en un vehículo eléctrico.
El objeto del presente modelo de utilidad es conseguir un incremento real de la autonomía del vehículo eléctrico sin coste alguno, puesto que la acumulación de energía se realiza exclusivamente con la electricidad proveniente del generador fotovoltaico.
Antecedentes de la invención
La tecnología fotovoltaica aplicada al vehículo eléctrico ha sido objeto de diversos trabajos de investigación. Existen varias patentes centradas especialmente en lo referente a sistemas de soporte y fijación en el techo del vehículo, y en la tecnología de integración de los elementos fotovoltaicos como parte constitutiva del chasis del vehículo.
Las soluciones encontradas al campo técnico al que refiere el presente modelo de utilidad se basan, principalmente, en el uso de la energía fotovoltaica para la carga directa de la batería del VE i/o realizar hibridaciones para propulsar el VE. Estas son las patentes más relevantes encontradas:
La patente CN113022321A describe un sistema auto generador de energía para vehículos eléctricos. El sistema incluye un motor, un generador, una batería y un controlador. El motor impulsa el generador para cargar la batería y proporcionar energía al vehículo.
La patente CN212195102U describe un sistema de control de carga automático para vehículos eléctricos y sus baterías a través de paneles solares. El sistema incluye un panel solar, una batería y un controlador. El controlador optimiza la carga de la batería del vehículo utilizando la energía solar recolectada por el panel solar.
La patente CN105270190A describe un automóvil eléctrico multienergía con techo fotovoltaico y un método de control de carga. El automóvil utiliza tanto la energía eléctrica como la solar recolectada por el techo fotovoltaico para la propulsión y carga de la batería. El método de control optimiza el uso de la energía solar y eléctrica para mejorar la eficiencia energética del automóvil.
La patente CN114290909A describe un dispositivo y método de control para la generación de energía solar en vehículos eléctricos. El dispositivo incluye una batería, un panel solar y un inversor. El método de control optimiza la generación y uso de energía solar para el vehículo.
Descripción de la invención
El presente modelo de utilidad se refiere a un kit generador fotovoltaico con sistema de almacenamiento de energía para vehículo eléctrico (VE), entendiendo por VE todo vehículo impulsado por uno o varios motores eléctricos a partir de la energía eléctrica almacenada en la batería que se encuentra en su interior.
El objetivo consiste en acumular la energía obtenida del generador fotovoltaico en una Batería Modular independiente de la batería del VE, de forma que independizamos totalmente el generador fotovoltaico del cargador embarcado del vehículo (On Board Charger, OBC). Por lo tanto puede, simultáneamente, cargarse la batería del VE desde la red eléctrica y, al mismo tiempo, acumular la energía del generador fotovoltaico.
Tal y como se muestra en la figura 1a, este modelo de utilidad consiste en un kit generador fotovoltaico con sistema de almacenamiento de energía para VE (1), el cual incluye al menos un módulo fotovoltaico (2) montado en el techo del vehículo. Dicho kit (1) se encuentra en el interior del vehículo y está formado por los siguientes elementos, colocados de forma distribuida o dentro de una envolvente:
• Un convertidor DC/DC con rastreador del punto de máxima potencia del módulo fotovoltaico (Maximum Power Point Tracking MPPT) (10)
• Una Batería Modular (11), formada por módulos (12). Los módulos de batería (12) se irán conectando eléctricamente en serie hasta alcanzar una tensión nominal similar a la de la propia batería del vehículo eléctrico VE (4)
• Un Modulo de Control de Inyección de Corriente (MCIC) (13), que transfiere la energía almacenada en la Batería Modular (11) hacia la batería del VE (3).
El módulo fotovoltaico (2) está eléctricamente conectado (21) a la entrada del convertidor DC/DC (10). La salida de dicho convertidor DC/DC (10) está conectada eléctricamente (22) a la Batería Modular (11). La Batería Modular (11) se conecta eléctricamente (23) a la entrada del MCIC (13), y la salida del MCIC (13) se conecta eléctricamente (24) a la Batería del VE (3).
La Batería Modular tendrá una tensión nominal similar o ligeramente inferior a la batería del VE: cuando el VE circule, la tensión de la batería del VE irá disminuyendo y, mediante el MCIC se irá transfiriendo energía eléctrica de la Batería Modular a la batería del VE, logrando de esta forma un notable incremento en la autonomía real del VE.
En su versión más básica, el MCIC estaría formado por un diodo y un elemento limitador de intensidad (por ejemplo un termistor PTC), para limitar la intensidad de carga de la batería del VE. Además, el MCIC deberá incorporar elementos de conexión eléctrica tipo relé o similar que serán accionados automáticamente por la electrónica de control del MCIC para poder desconectar la batería del VE en caso de malfuncionamiento o avería (tensión fuera de rango, exceso de intensidad, exceso de temperatura,...).
También se añadirá al MCIC elementos de protección tipo fusible o similar, correctamente dimensionados a la intensidad máxima de trabajo y a la tensión máxima de corte.
La Batería Modular está formada por módulos enlazados eléctricamente en serie. Cada módulo estará formado por, al menos, 4 celdas de Litio en serie con un sistema de electrónico integrado para la protección de sobrecarga de cada una de las celdas (de ahora en adelante BMS). En su versión más básica, el BMS sería del tipo “pasivo”, es decir: formado por resistencias de potencia que, cuando las celdas que alcanzan la tensión máxima de carga, disiparían el exceso de energía. El BMS también podría actuar en caso de detectar un fuerte desequilibrio entre las celdas de más tensión y las celdas de menos tensión: en este caso, mediante las resistencias de potencia se realizaría una descarga preventiva de dichas celdas con más tensión. No obstante, y al ser un generador fotovoltaico donde buscamos la máxima eficiencia energética, puede también implementarse un BMS “activo”, que realice transferencias de energía de las celdas con más tensión hacia las celdas con menos tensión, aunque su coste sería sensiblemente más alto debido a la complejidad electrónica de dicho BMS.
Puesto que cada módulo de la Batería Modular estará formado por 4 celdas de Litio en serie, dependiendo de la tecnología dichas celdas de Litio pueden tener una tensión nominal entre 3,6V y 3,8V, por lo tanto tendríamos una tensión nominal por cada módulo entre 14,4V y 15,2V, dependiendo de la tecnología de las celdas que lo conforman.
Las baterías de los VE actuales suelen tener una tensión nominal inferior a 400V, aunque ya han salido al mercado VE de gama superior que doblan dicho valor. Por ejemplo, en el caso de un VE con batería de 360V de tensión nominal, serán necesarios un total de 25 módulos de 14,4V para la Batería Modular.
La Batería Modular se cargará única y exclusivamente del generador fotovoltaico. Dicho generador fotovoltaico está formado por, al menos, un módulo fotovoltaico conectado a la entrada del convertidor DC/DC con MPPT. La potencia generada en la entrada del convertidor DC/DC es entregada a la salida, con un límite de tensión de carga adecuado a la tensión máxima de carga de la Batería Modular.
La salida de tensión del Convertidor DC/DC estará galvánicamente aislada de la entrada del módulo fotovoltaico, y con elementos de protección tipo fusible o similar, correctamente dimensionados a la intensidad máxima de trabajo y a la tensión máxima de corte.
Claims (3)
1. Kit generador fotovoltaico (1) para Vehículo Eléctrico (VE) con al menos un módulo fotovoltaico (2) montado en el techo del vehículo, formado por un convertidor DC/DC con rastreador de punto de máxima potencia (10), una Batería Modular (11) y un Módulo de Control de Inyección de Corriente (13), que transfiere la energía almacenada en la Batería Modular (11) hacia la batería del VE (3).
2. Kit según la reivindicación 1, en el que la Batería Modular (11) está formada por módulos (12) conectados eléctricamente en serie hasta alcanzar una tensión nominal similar a la de la propia batería del VE (3).
3. Kit según la reivindicación 2, en el que la Batería Modular (11) está formada por módulos (12) de, al menos, 4 celdas de Litio en serie con sistema electrónico integrado para la protección de sobrecarga de cada una de las celdas.
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2023
- 2023-04-17 ES ES202330640U patent/ES1303371Y/es active Active
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| ES1303371Y (es) | 2023-12-19 |
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