ES2339171T3 - Sistema de aire acondicionado para un vehiculo, en particular un vehiculo industrial, y vehiculo equipado con dicho sistema. - Google Patents
Sistema de aire acondicionado para un vehiculo, en particular un vehiculo industrial, y vehiculo equipado con dicho sistema. Download PDFInfo
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Abstract
Sistema de aire acondicionado para un vehículo, preferentemente un vehículo industrial, comprendiendo dicho sistema: un motor principal de combustión interna (1); una máquina eléctrica de corriente alterna (7) adecuada para funcionar tanto como un motor como un generador; un circuito de refrigeración (2) que comprende un compresor (3), adecuado para accionarse por dicho motor principal o por dicha máquina eléctrica; una fuente (8) de energía eléctrica adecuada para suministrar a dicha máquina eléctrica; tres embragues (10, 11, 12) adecuados para conectar/desconectar de forma independiente dicho motor principal a dicho compresor, a dicha máquina eléctrica o dicho compresor a dicha máquina eléctrica. caracterizado por comprender medios de reducción (13, 14, 15) que comprenden un par de engranajes (13, 14) entre dicho motor (1) y el eje (9) de dicho compresor (3) y un par de engranajes (14, 15) entre dicho eje (9) y dicha máquina eléctrica (7).
Description
Sistema de aire acondicionado para un vehículo,
en particular un vehículo industrial, y vehículo equipado con dicho
sistema.
La presente invención se refiere a un sistema de
aire acondicionado para un vehículo, en particular un vehículo
industrial, también capaz de funcionar durante los paros del
vehículo.
En el campo del aire acondicionado para
vehículos industriales existe una particular necesidad de aire
acondicionado para la cabina incluso durante los paros del
vehículo. Se han propuesto diversos sistemas para accionar el
compresor del circuito de refrigeración. Un ejemplo de un sistema
conocido se describe en la solicitud de patente
US-A-3844130. En esta solución cuando el vehículo está en marcha, dicho compresor puede accionarse por el motor principal del vehículo, o mediante un motor eléctrico, que puede accionarse por ejemplo por la corriente suministrada por las baterías habituales del vehículo, o por otra fuente de energía eléctrica. Se han propuesto sistemas que se caracterizan por un conjunto generador auxiliar que comprende un motor de combustión interna de energía adecuada, que utiliza el mismo combustible que el motor principal del vehículo. De hecho, las baterías del vehículo son habitualmente insuficientes para garantizar el funcionamiento en caso de paros prolongados ello debe evitarse para descargar por completo las baterías.
US-A-3844130. En esta solución cuando el vehículo está en marcha, dicho compresor puede accionarse por el motor principal del vehículo, o mediante un motor eléctrico, que puede accionarse por ejemplo por la corriente suministrada por las baterías habituales del vehículo, o por otra fuente de energía eléctrica. Se han propuesto sistemas que se caracterizan por un conjunto generador auxiliar que comprende un motor de combustión interna de energía adecuada, que utiliza el mismo combustible que el motor principal del vehículo. De hecho, las baterías del vehículo son habitualmente insuficientes para garantizar el funcionamiento en caso de paros prolongados ello debe evitarse para descargar por completo las baterías.
Sin embargo, los sistemas de la técnica conocida
presentan inconvenientes en el hecho de que no es fácil reconciliar
las dimensiones de los diversos elementos con una energía adecuada
del motor eléctrico, con el fin de garantizar el aire acondicionado
adecuado incluso en las condiciones más críticas cuando el motor
principal no está en marcha. Además, sería deseable conseguir una
mejor explotación de la máquina eléctrica para accionar el
compresor, especialmente si se utiliza con baterías o
ultracapacitores.
Los problemas anteriormente mencionados se
superan ahora de acuerdo con la presente invención con un sistema
de aire acondicionado para un vehículo, un sistema de aire
acondicionado según la reivindicación 1.
En particular la presente invención se refiere a
la que se define en las reivindicaciones adjuntas.
La presente invención se ilustrará ahora por
medio de la siguiente descripción detallada de realizaciones
preferidas pero no exclusivas, proporcionadas meramente a modo de
ejemplo, con la ayuda de la figura 1, que muestra un diagrama del
sistema de aire acondicionado según una posible realización de la
presente invención.
Con referencia a la figura 1 se ilustra el
diagrama de un sistema de aire acondicionado de acuerdo con una
realización de la invención.
El sistema comprende un motor principal de
combustión interna 1, que puede ser un motor diesel, y es el motor
de propulsión de un vehículo, por ejemplo un vehículo
industrial.
Un circuito de refrigeración, de tipo conocido,
comprende un compresor 3, un condensador 4, conectado al lado de
suministro del compresor 3, medios de expansión para un fluido
refrigerante, tal como una válvula de expansión convencional 5, un
evaporador 6, conectado al lado de entrada del compresor, de modo
que cierra el circuito.
El circuito resulta adecuado para la circulación
de un fluido de refrigeración; el evaporador 6 resulta adecuado
para extraer calor de la cabina de un vehículo gracias a la
evaporación de dicho fluido; esto puede conseguirse de un modo
conocido.
El sistema comprende la máquina eléctrica de
corriente alterna 7, preferentemente una máquina asíncrono o
síncrono sin escobillas; también puede funcionar como un generador.
De acuerdo con una posible realización, el compresor 3 puede
conectarse o desconectarse del eje 9, por medios específicos, tales
como el embrague 10. Por medio de los embragues 11 y 12
respectivamente, el motor principal 1 y la máquina eléctrica 7
pueden conectarse o desconectarse del eje 9. Los tres embragues
anteriormente mencionados pueden ser de cualquier tipo adecuado,
por ejemplo embragues electromagnéticos.
Se proporcionan medios de transmisión. Estos son
medios de reducción, como se han descrito anteriormente; una pareja
de engranajes 13 y 14 entre el motor 1 y el eje 9 y un par de
engranajes 14 y 15 entre el eje 9 y una máquina eléctrica 7 se
utilizan para conseguir un grado de velocidad de giro adecuada entre
el motor y el compresor, entre la máquina eléctrica el compresor y
entre el motor 1 y la máquina eléctrica, en particular si éste se
utiliza como un generador. Con embragues 10 y 11 cerrados el
compresor puede accionarse por el motor 1 cuando el vehículo está
en marcha o, al cerrar los embragues 10 y 12 puede accionarse por la
máquina eléctrica cuando el motor 1 no está funcionando, al abrir
el embrague 11, para el aire acondicionado durante los paros del
vehículo. Con embragues 11 y 12 cerrados, puede realizarse una
conexión entre el motor 1 y la máquina eléctrica 7, tanto cuando el
compresor está funcionando o como si no, al accionar el embrague 10.
Esto permite que la máquina eléctrica sea utilizada como un
generador o, en cualquier caso, como un freno motor.
Una fuente 8 de energía eléctrica también se
proporciona para alimentar la máquina eléctrica 7. Existen
preferentemente medios, tales como inversores, por ejemplo
inversores transistores, adecuados para convertir la corriente
alterna en corriente directa o viceversa y/o para variar su
frecuencia, con la finalidad de accionar la máquina eléctrica tanto
como un motor como un generador y un freno motor, y de este modo
también para suministrarla por medio de las baterías si se desea (=
función "motor"), o para almacenar la energía que se genera
(=función "generador"). Máquinas eléctricas ya equipadas con
tales dispositivos son conocidos en la técnica. Esto puede
utilizarse ventajosamente en un sistema de acuerdo con la presente
invención. En el caso de un generador que comprende un motor
auxiliar de combustión interna como la fuente de energía eléctrica,
y de una máquina eléctrica adecuada para funcionar como un
generador, baterías de un tipo adecuado capaz de almacenar la
energía generada por la máquina eléctrica debe proporcionarse
también además al generador.
De acuerdo con una realización posible, la
máquina eléctrica, los embragues anteriormente mencionados y
cualquier medio para convertir corriente directa en corriente
alterna o viceversa, pueden controlarse por una unidad de control
específica 16, que también puede comprender un módulo eléctrico.
De acuerdo con una realización de la presente
invención, la máquina eléctrica puede por ello utilizarse como un
generador, por ejemplo durante la deceleración o pendientes hacia
abajo, en particular aquellas en los que el motor principal no esté
alimentado con combustible. También puede utilizarse para cargar las
baterías convencionales del vehículo, especialmente si la fuente de
suministro auxiliar comprende un motor de combustión o célula de
combustible. O también puede cargar baterías de alta eficiencia si
estas son la fuente de energía, que constituye una realización
preferida de la invención. Por el contrario pueden proporcionarse
baterías de alta eficiencia además de un tipo diferente de fuente
de energía.
Son conocidos diferentes tipos de baterías de
alta eficiencia en el campo del automóvil, que también pueden
absorber picos de alta corriente; ejemplos son baterías de NiCd,
baterías de litio, baterías de cloruro de níquel sodio, tales como
baterías vendidas bajo el nombre de Zebra por ZEV y otras.
Las proporciones entre la velocidad de giro de
los diversos elementos se eligen según sus características, y para
optimizar el par motor transmitido a los diversos elementos. Por
ejemplo, en el caso mostrado en la figura 1, puede elegirse una
proporción de entre 1,3 y 1,4 entre el eje 9 y el motor principal,
por ejemplo 1,37, y puede elegirse una proporción de entre 1,7 y 2
entre la máquina eléctrica y el eje 9, por ejemplo 1,85.
De este modo, para un motor principal con una
velocidad máxima de 2100 r.p.m, que puede aplicarse para un motor
diesel de un vehículo industrial, la velocidad máxima de la máquina
eléctrica cuando se utiliza como un generador puede ser
aproximadamente 5300 r.p.m, y la velocidad del compresor 2877 r.p.m.
La energía de la máquina eléctrica utilizada como un motor puede
ser mayor de 1 kW, por ejemplo, se ha observado que una máquina de
1,5 kW resulta adecuada para el aire acondicionado incluso en
condiciones severas. Según una posible realización, la máquina
puede funcionar con voltajes habituales de los de la red de
distribución comercial, por ejemplo 220-250 V, lo
que significa que puede utilizarse cuando el vehículo está aparcado
también mediante la conexión a la red comercial.
En el caso de baterías de alta eficiencia como
fuente de energía eléctrica, pueden ser previstas diferentes etapas
durante el funcionamiento del motor principal, con lo cual la
máquina eléctrica carga las baterías, para un uso posterior cuando
el principal se detiene; si se aprecia necesario esto puede incluso
suceder cuando el motor está consumiendo combustible.
La máquina eléctrica también puede utilizarse
para cargar las baterías habituales del vehículo.
De acuerdo con una realización preferida, una
unidad de control 16 puede controlar el estado de carga de las
baterías de alta eficiencia, de modo que permite interrumpir la
generación de energía eléctrica, o permitir la carga de las
baterías del vehículo. Por ejemplo, puede proporcionarse un doble
inversor, con el fin de suministrar energía a diferentes voltajes,
por ejemplo 220 V y 24 V, respectivamente para cargar las baterías
de alta eficiencia y las baterías tradicionales del vehículo, y
alimentar la máquina eléctrica por medio de las baterías
auxiliares, cuando sea necesario (los tipos comunes de baterías de
alta eficiencia, de hecho, circulan con voltajes netos comunes).
Las máquinas eléctricas pueden estar equipadas con un inversor, como
el anteriormente citado, o puede estar un inversor integrado en la
batería de alta eficiencia; de hecho, tipos comerciales de dichas
baterías ya están provistas de inversores. Estas y otras soluciones
pueden adoptarse según las necesidades específicas.
El uso de una máquina de corriente alterna, en
particular una máquina de tres fases, se ha observado ventajosa
respecto a las dimensiones y eficiencia, también en el caso de
máquinas de elevado par/fuerza, como se ha ejemplificado
anteriormente; esto poco probable respecto a soluciones de la
técnica anterior adoptadas a máquinas de corriente directa, con
rectificadores, incluso con un generador auxiliar de corriente
alterna.
La unidad de control 16, por ejemplo, puede ser
adecuada para regular la energía suministrada por la máquina
eléctrica bajo diferentes condiciones, de acuerdo con las órdenes, y
para controlar los diversos acoplamientos, en base a la lógica
predeterminada. El control de la energía suministrada por la máquina
eléctrica y el funcionamiento de los embragues puede ser tan rápido
que permita lógicas de control muy favorables. Por ejemplo, la
máquina eléctrica puede ser usada como un generador durante el
trayecto, bajo las condiciones de cuando se requiere un par de
freno para desacelerar el motor, como por ejemplo durante
desaceleraciones o descensos y puede tanto apagarse como
suministrar un par, en particular cuando el compresor está
funcionando. También puede trabajar como un generador durante el
trayecto, incluso durante pequeñas interrupciones del funcionamiento
del compresor (por ejemplo, aquellas forzadas por el detector
anti-hielo), absorbiendo la fuerza del motor
disponible mediante el apagado del compresor. Los tres embragues
permiten llevar a cabo todas las posibles conexiones deseadas, sin
accionar inútilmente en rotación la máquina eléctrica, cuando es no
está operativa (ya sea como motor y como generador) incluso cuando
el compresor está en marcha, conducido por el motor. De este modo el
rozamiento y el consumo de combustible se reducen y el par
necesario para el motor puede reducirse, bajo condiciones críticas,
tales como cuando el vehículo está encendido, cuando es más probable
que se genere contaminación. Un funcionamiento más fácil y más
rápida de la máquina eléctrica es además posible, en particular
durante el funcionamiento como generador cuando el vehículo se está
desplazando, durante un trayecto y funcionamiento del compresor
discontinuo, de modo que el par es absorbido solamente cuando se
desea.
La invención también se refiere a un vehículo,
en particular un vehículo industrial provisto del sistema descrito
anteriormente.
Claims (7)
1. Sistema de aire acondicionado para un
vehículo, preferentemente un vehículo industrial, comprendiendo
dicho sistema:
un motor principal de combustión interna
(1);
una máquina eléctrica de corriente alterna (7)
adecuada para funcionar tanto como un motor como un generador;
un circuito de refrigeración (2) que comprende
un compresor (3), adecuado para accionarse por dicho motor
principal o por dicha máquina eléctrica;
una fuente (8) de energía eléctrica adecuada
para suministrar a dicha máquina eléctrica;
tres embragues (10, 11, 12) adecuados para
conectar/desconectar de forma independiente dicho motor principal a
dicho compresor, a dicha máquina eléctrica o dicho compresor a dicha
máquina eléctrica.
caracterizado por comprender medios de
reducción (13, 14, 15) que comprenden un par de engranajes (13, 14)
entre dicho motor (1) y el eje (9) de dicho compresor (3) y un par
de engranajes (14, 15) entre dicho eje (9) y dicha máquina
eléctrica (7).
2. Sistema según la reivindicación 1,
caracterizado por el hecho de que dicha máquina eléctrica es
una máquina "sin escobillas".
3. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dichos embragues son embragues electromagnéticos.
4. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de
que dicha fuente de energía eléctrica es un generador que comprende
un motor auxiliar de combustión interna.
5. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por el hecho de que
dicha fuente de energía eléctrica comprende baterías seleccionadas
del grupo que consta de baterías de NiCd, baterías de litio y
baterías de cloruro de níquel sodio.
6. Sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 4, caracterizado por el hecho de que
dicha fuente de energía eléctrica comprende una célula de
combustible.
7. Vehículo, en particular un vehículo
industrial que comprende un sistema según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 6.
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|---|---|
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