ES2960075T3 - Dispositivo y procedimiento para suministrar energía a un dispositivo sensor de un vehículo ferroviario - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a una disposición para suministrar energía a una disposición de sensores en un vehículo ferroviario. El dispositivo presenta al menos un segundo conductor eléctrico que está acoplado inductivamente con un primer conductor eléctrico, conectando el primer conductor eléctrico un convertidor con un motor del vehículo ferroviario. Además, el dispositivo presenta un módulo de conmutación que funciona mediante una tensión de funcionamiento y tiene como objetivo procesar señales de al menos un sensor, sirviendo dicho al menos un sensor para registrar datos y/o detectar el estado de un componente del vehículo. . En este contexto, el módulo de conmutación está conectado al segundo conductor eléctrico, y el segundo conductor eléctrico está configurado para generar la tensión de funcionamiento a partir de una tensión alterna, aplicada al primer conductor, mediante inducción en el segundo conductor eléctrico. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y procedimiento para suministrar energía a un dispositivo sensor de un vehículo ferroviario

La invención se refiere al suministro de energía eléctrica a un dispositivo sensor de un vehículo ferroviario. El dispositivo sensor o los sensores respectivos pueden estar dispuestos en particular en la zona de un componente del vehículo ferroviario.

Un dispositivo electrónico situado en el interior o en la superficie de un vehículo ferroviario, en particular en el motor o la transmisión, especialmente en el interior o en la superficie de un bogie del vehículo ferroviario, deberá estar equipado con una fuente de alimentación segura y suficiente. El dispositivo electrónico puede tener un sensor para detectar datos como aceleraciones, velocidades o temperaturas. También puede utilizarse un sensor para detectar el estado de los componentes sometidos a desgaste, como los cojinetes del motor y la transmisión.

Las denominadas cajas de sensores conocidas, que se fijan a un motor o transmisión para la instalación de sensores, suelen contener baterías que suministran energía eléctrica al sensor o a otros componentes de la caja de sensores. La capacidad de las baterías es demasiado baja para el funcionamiento continuo del sensor y la transmisión continua de datos durante un largo período de tiempo. Además, la vida útil de las baterías puede verse considerablemente reducida por las condiciones ambientales, como las fluctuaciones de temperatura. Por lo tanto, puede ser necesario sustituir las baterías con frecuencia, pero esto debe evitarse en la medida de lo posible debido a la accesibilidad normalmente limitada de la caja del sensor.

En el documento DE 10 2009 043 225 A1, se especifican diversos sistemas de suministro local de energía para sensores en el bogie o el tren de rodaje. En este caso, se propone utilizar el calor generado en el cojinete de la rueda o convertir la energía cinética de los componentes giratorios formados por los ejes y los cojinetes de los ejes en energía eléctrica con ayuda de bobinas de inducción. También se propone utilizar diversos movimientos relativos o deformaciones, en particular las vibraciones y choques que se producen en el cojinete del eje de ruedas y en el bastidor del tren de rodaje, con la ayuda de elementos piezoeléctricos para generar energía eléctrica.

El documento DE 112011 104872 T5 divulga un dispositivo a base de sensores para recuperar energía eléctrica en un vehículo eléctrico con motor de corriente continua. El dispositivo utiliza un inductor como sensor para rectificar la corriente y regular la tensión. Una bobina primaria del inductor está conectada eléctricamente en serie con el motor de corriente continua. Cuando el motor de corriente continua funciona, la bobina primaria genera una inducción electromagnética e influye en una bobina secundaria del inductor para generar una corriente alterna y una tensión en la bobina secundaria. La corriente alterna se transforma en corriente continua mediante un puente rectificador y se alimenta a la batería para su recuperación. El inductor está situado en una rama de un circuito intermedio de corriente alterna, es decir, entre un primer inversor y un primer puente rectificador. El primer puente rectificador está conectado en el lado de salida al motor de corriente continua, mientras que el primer inversor está conectado en el lado de entrada a la batería.

Es un objeto de la presente invención proporcionar una fuente de alimentación para una disposición de sensores que no requiera una batería o una conexión de cable larga.

Esta tarea se resuelve mediante las características respectivas del dispositivo y el procedimiento de las reivindicaciones de patente independientes. Las realizaciones resultan de las reivindicaciones dependientes.

De acuerdo con la invención, un dispositivo para suministrar energía a una disposición de sensores en un vehículo ferroviario tiene al menos un segundo conductor eléctrico que presenta un acoplamiento inductivo con un primer conductor eléctrico, en donde el primer conductor eléctrico conecta un convertidor a un motor del vehículo ferroviario. Además, el dispositivo presenta un módulo de circuito operado por medio de una tensión de funcionamiento para procesar señales de al menos un sensor, en donde el al menos un sensor se utiliza para registrar datos y/o un estado de un componente del vehículo. En este caso, el módulo de circuito está conectado al segundo conductor eléctrico y el segundo conductor eléctrico está configurado para generar la tensión de funcionamiento a partir de una tensión alterna aplicada al primer conductor mediante inducción en el segundo conductor eléctrico. Ventajosamente, debido a la generación de la tensión de funcionamiento necesaria para el módulo de circuito por medio de inducción, no se requiere ninguna batería para alimentar el módulo de conmutación.

En la invención, el primer conductor eléctrico está diseñado como al menos parte de un cable de motor que conecta el inversor al motor. Esto tiene la ventaja particular de que la tensión alterna para el motor también se utiliza para la alimentación del módulo de circuito.

En la invención, al menos un sensor forma parte de una disposición de sensores y el módulo de circuito está conectado a la disposición de sensores o también forma parte de la disposición de sensores. Esta forma de realización tiene la ventaja particular de una fuente de alimentación mejorada para una disposición de sensores que está dispuesta directamente en el motor o en una transmisión conectada al mismo, por ejemplo. En otra realización de la invención, la disposición de sensores está configurada para detectar datos del motor, en particular el motor diseñado como motor de accionamiento, una transmisión, un motor de ventilador, un motor de bomba o un motor de compresor como componente del vehículo, que está dispuesto en particular en o sobre un bogie del vehículo ferroviario.

En otra realización de la invención, el dispositivo comprende un componente de rectificación conectado entre el segundo conductor eléctrico y el módulo de circuito. Esta realización tiene la ventaja particular de que un módulo del circuito o un sensor con un circuito integrado convencional pueden ser accionados con la fuente de alimentación. En otra realización de la invención, el dispositivo presenta un componente de almacenamiento de energía que está conectado al segundo conductor eléctrico y al módulo del circuito. Este diseño tiene la ventaja particular de que el suministro de energía está garantizado incluso en caso de interrupción temporal de la tensión alterna. El almacenamiento de energía puede tener una capacidad significativamente inferior a la de las baterías habituales, ya que las interrupciones suelen ser de corta duración.

En la invención, al menos una porción del segundo conductor eléctrico está configurado como un devanado de una bobina. Esta característica tiene la ventaja particular de una inducción eficiente.

En la invención, la bobina presenta un núcleo anular, que rodea concéntricamente al primer conductor eléctrico. En particular, el núcleo anular puede estar formado por un material magnetizable. Este diseño tiene la ventaja particular de que la tensión inducida es especialmente alta.

En la invención, el primer conductor eléctrico está configurado al menos como parte de un cable de motor. En otra realización, la bobina encierra el cable del motor y la bobina encierra el cable del motor.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, un componente para la medición de la velocidad, que está conectado al segundo conductor eléctrico y está configurado para determinar la velocidad del motor a partir de la frecuencia de una corriente de funcionamiento que fluye por el primer conductor o de la tensión alterna aplicada al primer conductor. Este diseño tiene la ventaja particular de que la velocidad del motor puede determinarse sin un sensor adicional.

En otra realización, el dispositivo comprende, además, un componente de análisis de la firma de corriente conectado al segundo conductor eléctrico y dispuesto para analizar un espectro de frecuencia de una corriente de funcionamiento que fluye en el primer conductor o de la tensión alterna aplicada al primer conductor. Este diseño tiene la ventaja particular de que el análisis de la firma de corriente puede llevarse a cabo sin un sensor adicional.

En el procedimiento para suministrar energía a una disposición de sensores en un vehículo ferroviario, se aplica una tensión alterna a un primer conductor eléctrico a través del cual fluye corriente al menos a veces y que conecta un inversor a un motor del vehículo ferroviario. Se genera otra tensión alterna por inducción en un segundo conductor eléctrico, que tiene un acoplamiento inductivo con el primer conductor eléctrico. La tensión alterna adicional se utiliza para suministrar energía a un módulo de circuito que sirve para procesar señales de al menos un sensor para registrar datos y/o el estado de un componente del vehículo.

Las propiedades, características y ventajas anteriores, así como la forma en que se ponen en práctica, se explican con más detalle a continuación mediante una descripción detallada de ejemplos de realización basados en las figuras adjuntas.

La Figura 1 muestra una representación esquemática de un dispositivo para suministrar energía a una caja de sensores.

La Figura 2 muestra un diagrama esquemático de una bobina que puede utilizarse en el dispositivo.

La Figura 3 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de suministro de energía.

La Figura 4 muestra un diagrama de bloques según la Figura 3 con una bobina.

La Figura 5 muestra un diagrama de bloques según la Figura 4 con una disposición de sensores.

La Figura 6 muestra un diagrama de bloques según la Figura 3 con un inversor y un motor.

La Figura 7 muestra un diagrama de bloques según la Figura 6 con una bobina.

La Figura 8 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de alimentación con otros componentes.

La Figura 9 muestra un diagrama de bloques según la Figura 8 con una disposición diferente de los componentes. La Figura 10 muestra un diagrama de bloques según la Figura 8 con una selección diferente de componentes. La Figura 11 muestra un diagrama de bloques según la Figura 10 con una selección y disposición diferentes de los componentes.

La Figura 1 muestra una disposición de un primer conductor 1 eléctrico, un segundo conductor 2 eléctrico, una caja 3 de sensores, una línea 4 de conexión entre el segundo conductor 2 eléctrico y la caja 3 de sensores, una carcasa 5 y un componente 6 del vehículo. El primer conductor 1 eléctrico y el segundo conductor 2 eléctrico están acoplados inductivamente entre sí.

El primer conductor 1 eléctrico es, en particular, una sección de un cable de motor que comprende, por ejemplo, un conductor 11 y una cubierta 12. Dicho cable de motor se utiliza, por ejemplo, como cable de motor de tracción de un vehículo, en particular de un vehículo ferroviario accionado eléctricamente. Un cable de motor de este tipo se utiliza, por ejemplo, como cable de motor de tracción de un vehículo, en particular de un vehículo ferroviario accionado eléctricamente. En este caso, el cable de motor impide la conexión de un inversor de tensión alterna al motor de tracción del vehículo. Sin embargo, el cable del motor también puede tener otra función. Para el suministro de energía es esencial que se aplique una tensión alterna al primer conductor 1 eléctrico.

El segundo conductor 2 eléctrico presenta, en particular, una bobina, que se muestra esquemáticamente en la Figura 1. Cuando se utiliza una bobina con una pluralidad de bobinados conductores de electricidad, se induce una tensión alterna más elevada que cuando se utiliza un conductor eléctrico lineal. La función de la bobina corresponde a la función de la bobina secundaria de un transformador y, por lo tanto, no es necesario explicarla con mayor detalle.

La caja 3 de sensores contiene, por ejemplo, uno o más sensores y posiblemente otros componentes. En la caja 3 de sensores, también está dispuesto, por ejemplo, un módulo de circuito que sirve para hacer funcionar el sensor y para registrar, almacenar y/o procesar los datos del sensor. El módulo de circuito es, por ejemplo, un circuito integrado, en particular un microprocesador o microcontrolador. Entre el segundo conductor 2 eléctrico y la caja 3 de sensores, se dispone una línea 4 de conexión para transmitir la energía eléctrica generada y, en caso necesario, señales a la caja 3 de sensores.

La caja 3 de sensores es conveniente para la instalación del sensor, pero no es necesaria. Los sensores también pueden instalarse directamente en un componente 6 del vehículo. Por ejemplo, el módulo de circuito también puede alojarse en una carcasa 5, que puede estar prevista para alojar el primer conductor 1 eléctrico y el segundo conductor 2 eléctrico. El componente 6 del vehículo solo se muestra esquemáticamente, ya que el sensor puede fijarse en principio a cualquier componente del vehículo, en particular, por ejemplo, al motor, la caja de cambios, el cojinete de la rueda o un bogie de un vehículo ferroviario.

La inducción de una tensión alterna en el segundo conductor 2 eléctrico se produce sustancialmente debido al acoplamiento inductivo entre las porciones mutuamente paralelas del primer conductor 1 eléctrico y el segundo conductor 2 eléctrico. Por lo tanto, es conveniente que la bobina esté arrollada de tal manera que las porciones de los arrollamientos sean paralelas al primer conductor 1 eléctrico. Cuando el primer conductor 1 eléctrico es una sección de cable de motor o cable de motor de tracción dispuesto rectilíneamente, puede ser conveniente que cada arrollamiento de la bobina esté dispuesto sustancialmente en uno de los planos por los que discurre el primer conductor 1 eléctrico, es decir, en uno de los planos del haz de planos a lo largo de cuya línea recta de soporte o eje discurre el primer conductor 1 eléctrico.

La Figura 2 muestra un ejemplo de bobina especialmente adecuada como segundo conductor 2 eléctrico cuando el primer conductor 1 eléctrico es rectilíneo. El arrollamiento 21 conductor de electricidad se aplica, por ejemplo, a un núcleo 22 anular. Una bobina 2 de este tipo está dispuesta de tal manera que el núcleo 22 rodea concéntricamente al primer conductor 1 eléctrico, como se muestra esquemáticamente en la Figura 1. En este caso, el primer conductor 1 eléctrico atraviesa la abertura 23 interior del núcleo 22.

El núcleo 22 tiene, por ejemplo, la forma de un toroide o la forma de un cilindro hueco como se muestra en la Figura 2. El núcleo 22 presenta un material magnetizable como el hierro o un compuesto de hierro si se pretende un acoplamiento inductivo fuerte. El núcleo 22 tiene, por ejemplo, un material magnetizable como el hierro o un compuesto de hierro si se pretende un fuerte acoplamiento inductivo. Alternativamente, puede ser suficiente si el núcleo 22 solo tiene la función de estabilizar mecánicamente el devanado 21, en cuyo caso el núcleo 22 está hecho de un plástico, por ejemplo.

Otras formas del segundo conductor 2 eléctrico están dentro del alcance de la invención. En particular, puede ser suficiente que el segundo conductor 2 eléctrico presente solo una sección paralela al primer conductor 1 eléctrico; tal disposición puede ser suficiente si el módulo de circuito tiene un consumo de energía muy bajo o si el módulo de circuito y/o el sensor no están destinados a funcionar continuamente.

La Figura 3 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de alimentación eléctrica con un primer conductor 1 eléctrico y un segundo conductor 2 eléctrico en paralelo, entre los cuales hay un acoplamiento 7 inductivo. El segundo conductor 2 eléctrico está conectado a un componente de rectificación 8 en el que se rectifica la tensión alterna inducida, por ejemplo, mediante un diodo. La tensión continua se suministra al módulo 9 de circuito como tensión de funcionamiento. El módulo 9 de circuito presenta en particular un microprocesador o microcontrolador. Si el módulo 9 de circuito presenta un circuito integrado, el componente para la rectificación 8 puede estar integrado en el mismo. El componente de rectificación 8 puede omitirse si el módulo 9 de circuito puede funcionar con tensión alterna.

También se puede integrar un sensor en el módulo 9 de circuito. Entre otros, los sensores de inercia, los sensores de temperatura y los sensores de humedad pueden diseñarse como sensores integrados. Los sensores de inercia pueden, por ejemplo, estar formados como sistemas microelectromecánicos o como componentes micromecánicos en silicio y pueden, por ejemplo, utilizarse como sensores de aceleración, sensores de velocidad de rotación o sensores de vibración.

La Figura 4 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de alimentación eléctrica según la Figura 3, en el que el segundo conductor 2 eléctrico está formado por una bobina. La bobina solo se muestra esquemáticamente en el diagrama de la Figura 4. Los demás componentes corresponden a los componentes del diagrama de la Figura 3 y están marcados con los mismos signos de referencia.

La Figura 5 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de alimentación eléctrica según la Figura 4, en el que una disposición 10 separada de sensores está conectada adicionalmente al módulo 9 de circuito. El módulo 9 de circuito está dispuesto, por ejemplo, junto con el componente para la rectificación 8 en una carcasa 5 de los conductores 1, 2 eléctricos (Figura 1), y la disposición 10 de sensores está dispuesta, por ejemplo, en una caja 3 de sensores. En cambio, el módulo 9 de circuito y la disposición 10 de sensores pueden disponerse juntos en una caja 3 de sensores. El componente de rectificación 8 puede estar dispuesto por separado o integrado en el módulo 9 de circuito. La disposición 10 de sensores puede presentar un único sensor o más de uno. Puede haber diferentes tipos de sensores. La fuente de alimentación descrita es adecuada para diferentes diseños de sensores.

La Figura 6 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de alimentación eléctrica según la Figura 3 con un inversor y un motor. El inversor 14 suministra la tensión alterna que induce la tensión alterna adicional prevista para la alimentación del módulo 9 de circuito en el segundo conductor 2 eléctrico. El inversor 14 está conectado al motor 13 a través de un cable de motor. En este caso, el primer conductor 1 eléctrico está formado por una sección del cable del motor. Si se utiliza la tensión alterna para accionar el motor 13, el cable del motor puede ser el cable del motor de tracción. Los demás componentes corresponden a los componentes del esquema de la Figura 3 y están marcados con los mismos signos de referencia.

La Figura 7 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo para la alimentación eléctrica según la Figura 4 con convertidor y motor. El segundo conductor 2 eléctrico está formado por una bobina. En el diagrama de la Figura 7, la bobina solo se muestra esquemáticamente. Los demás componentes corresponden a los componentes del diagrama de la Figura 6 y están marcados con los mismos signos de referencia.

La Figura 8 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de alimentación con otros componentes. Un componente para la medición de la velocidad 15 y/o un componente para el análisis 16 de la firma de corriente está conectado a la bobina 2. Por ejemplo, si el primer conductor 1 eléctrico es una sección de un cable de motor de tracción, la velocidad del motor accionado por una tensión alterna aplicada al cable del motor de tracción puede determinarse a partir de la frecuencia de la tensión alterna, teniendo en cuenta el número de pares de polos del motor. También es posible analizar el espectro de frecuencias de la tensión alterna aplicada y su variación en el tiempo para poder determinar de este modo las características del motor. Para ello pueden utilizarse procedimientos conocidos de análisis de señales. Alternativamente, también puede omitirse el componente para la medición 15 de la velocidad y/o para el análisis 16 de la firma de corriente.

En el análisis de la firma de corriente, se monitoriza la corriente del motor, lo que puede hacerse, por ejemplo, monitorizando una de las tres fases de una tensión de funcionamiento aplicada. La fase en cuestión suele estar conectada a uno de los tres cables del motor de tracción, y una sección de este cable del motor de tracción puede utilizarse como primer conductor 1 eléctrico en el dispositivo descrito en la presente. Los devanados del estator del motor se utilizan como transductores, y las corrientes inducidas en el rotor se captan como señales y se alimentan a un analizador de espectro, por ejemplo. Diferentes condiciones de error provocan la modulación de la señal sinusoidal ideal. Del análisis de esta modulación, pueden extraerse conclusiones sobre las condiciones de fallo existentes. Este análisis de la firma de corriente se utiliza, por ejemplo, para supervisar el estado del motor, detectar daños en el motor debidos a desgaste, montaje defectuoso o sobrecarga, por ejemplo, un desequilibrio, daños en los cojinetes o daños en la suspensión, o para aplicar un autocontrol permanente del estado del motor sin tener que acoplar sensores adicionales.

Puede conectarse un componente de limitación 17 de tensión a continuación del componente de rectificación 8 para limitar la tensión de funcionamiento, por ejemplo, utilizando una resistencia en derivación. La limitación de la tensión puede ser necesaria si la tensión alterna aplicada fluctúa mucho, de modo que la tensión alterna inducida esté temporalmente por encima del intervalo admisible para la tensión de funcionamiento. Si solo se esperan pequeñas fluctuaciones en la tensión alterna aplicada, la tensión de funcionamiento puede ajustarse convenientemente mediante el valor nominal del segundo conductor 2 eléctrico, de modo que se puede prescindir del componente 17 de limitación de tensión.

Un componente de conversión 18 de corriente continua está conectado opcionalmente entre el componente de rectificación 8 o el componente de limitación 17 de tensión y el módulo 9 de circuito o un componente de almacenamiento 20 de energía. El componente de almacenamiento 20 de energía es, por ejemplo, un condensador o un pequeño acumulador y sirve para garantizar un suministro uniforme de energía. Esto puede ser especialmente útil si la tensión alterna no se aplica en forma continua al primer conductor 1 eléctrico, de modo que, mientras tanto, no se induzca tensión alterna en el segundo conductor 2 eléctrico. Esto puede ocurrir, por ejemplo, si la tensión alterna no se aplica en forma continua al primer conductor 2 eléctrico. Esto puede ocurrir, por ejemplo, si el primer conductor 1 eléctrico es una sección de un cable de un motor de tracción y temporalmente no hay ni aceleración ni deceleración del vehículo a través del motor, de modo que no fluye corriente durante este tiempo. El componente de almacenamiento 20 de energía también está conectado al módulo 9 de circuito, de modo que el módulo 9 de circuito siempre está suficientemente abastecido de energía eléctrica.

Otro componente opcional de conversión 19 de corriente continua puede conectarse entre el componente de almacenamiento 20 de energía y el módulo 9 de circuito. La selección y los circuitos de estos y otros componentes adicionales pueden adaptarse a la aplicación prevista del dispositivo, independientemente del suministro de energía.

La Figura 8 también muestra un módulo 29 de comunicación opcional, que puede preverse para emitir o transmitir los datos adquiridos o procesados en el módulo 9 de circuito a instrumentos de visualización. Una memoria 30 de datos también opcional, que puede tener, por ejemplo, memorias flash, EEPROM u otras memorias electrónicas, en particular memorias electrónicas no volátiles, se prevé para el almacenamiento de datos, por ejemplo, y está conectada al módulo 9 de circuito.

En el diagrama de la Figura 8, se muestran a modo de ejemplo los sensores: un primer sensor 31, que puede ser un sensor de temperatura, por ejemplo, y un segundo sensor 32, que puede ser un sensor micromecánico inercial, por ejemplo. El número y la naturaleza de los sensores son arbitrarios y pueden elegirse en función de los requisitos de la aplicación concreta del dispositivo. Los sensores 31, 32 están conectados al módulo 9 de circuito.

El marco discontinuo de la Figura 8 indica que la disposición 10 de sensores puede comprender, además de los sensores 31, 32, el módulo 9 de circuito, posiblemente los componentes de conversión 18, 19 de corriente continua, el componente de almacenamiento 20 de energía, el módulo 29 de comunicación y la memoria 30 de datos. La disposición 10 de sensores se instala en una caja 3 de sensores, por ejemplo.

La Figura 9 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de suministro de energía según la Figura 8 con una disposición diferente de los componentes. En el diagrama de la Figura 9, hay un tercer sensor 33 adicional en la disposición 10 de sensores, que puede ser, por ejemplo, un sensor de humedad o un sensor de inercia adicional. Los demás componentes corresponden a los componentes del diagrama de la Figura 8 y están marcados con los mismos signos de referencia. El componente para la medición 15 de la velocidad y/o para el análisis 16 de la señal de corriente también puede omitirse en este dispositivo.

Los marcos punteados de la Figura 9 indican que el componente de rectificación 8, el módulo 9 de circuito, el componente de medición 15 de la velocidad y el componente de análisis 16 de la firma de corriente, respectivamente, el componente de limitación 17 de la tensión, los componentes de conversión 18, 19 de corriente continua, el componente de almacenamiento 20 de energía, el módulo 29 de comunicación y la memoria 30 de datos pueden estar dispuestos en una carcasa 5 del primer conductor 1 eléctrico y del segundo conductor 2 eléctrico, mientras que la disposición 10 de sensores contiene los sensores 31, 32 y 33. La distribución de los componentes entre la carcasa 5 y la disposición 10 de sensores puede ser diferente. También es posible una división diferente de los componentes entre la carcasa 5 y la disposición 10 de sensores, que puede instalarse en una caja de sensores. Los componentes de este dispositivo también pueden disponerse fuera de la carcasa 5 o de la caja 3 de sensores. La carcasa 5 y/o la caja 3 de sensores pueden omitirse.

La Figura 10 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de alimentación eléctrica según la Figura 8 con una selección diferente de componentes. Los componentes presentes en el ejemplo de la Figura 10 corresponden a componentes del diagrama de la Figura 8 y están marcados con los mismos signos de referencia. En el ejemplo de la Figura 10 se omiten los componentes de limitación de tensión y conversión de corriente continua. Además, el marco discontinuo de la Figura 10 indica que la disposición 10 de sensores en este ejemplo puede incluir, además de los sensores 31, 32, el módulo 9 de circuito, el componente de almacenamiento 20 de energía, el módulo 29 de comunicación y la memoria 30 de datos. También en este ejemplo, la disposición de los componentes puede realizarse de manera diferente. En particular, se omite el componente para la medición 15 de la velocidad y/o para el análisis 16 de la firma de corriente.

La Figura 11 muestra un diagrama de bloques de un dispositivo de alimentación eléctrica según la Figura 10 con una selección y disposición diferentes de los componentes. Los componentes presentes en el ejemplo de la Figura 11 corresponden a componentes del diagrama de la Figura 9 y están marcados con los mismos signos de referencia. Los marcos punteados de la Figura 11 indican que el componente de rectificación 8, el módulo 9 de circuito, un componente de conversión 19 de corriente continua, el componente de almacenamiento 20 de energía, el módulo 29 de comunicación y la memoria 30 de datos pueden estar dispuestos en una carcasa 5 del primer conductor 1 eléctrico y del segundo conductor 2 eléctrico, mientras que la disposición 10 de sensores comprende los sensores 31, 32 y 33. En cambio, es posible una división diferente de los componentes entre la carcasa 5 y la disposición 10 de sensores, que puede instalarse en una caja de sensores. En el ejemplo de la Figura 11, los componentes también pueden disponerse fuera de la carcasa 5 o de la caja 3 de sensores. En particular, la carcasa 5 y/o la caja 3 de sensores pueden omitirse. El componente para la medición 15 de la velocidad y/o para el análisis 16 de la firma de corriente puede omitirse.

El dispositivo descrito es, en particular, una parte de un sistema con suministro de energía de una disposición de sensores para la adquisición de datos de un componente del vehículo. Por ejemplo, el suministro de energía está destinado específicamente a una aplicación de sensor de motor/transmisión. En un sistema de este tipo, la energía eléctrica se acopla inductivamente fuera del cable del motor de tracción, en particular con una bobina dispuesta concéntricamente alrededor del cable del motor de tracción.

El dispositivo y el sistema tienen la ventaja particular de evitar largas conexiones de cables y enchufes al sistema eléctrico del vehículo. Además, se consigue un suministro de energía comparativamente elevado y esencialmente continuo, lo que tiene, entre otras, las siguientes ventajas: Los datos pueden adquirirse, procesarse y, en caso necesario, almacenarse continuamente a través del sensor o los sensores; el suministro de energía es especialmente adecuado para la transmisión inalámbrica de datos; no es necesario mantener una batería; y varias aplicaciones de sensores pueden alimentarse a través de conexiones de cables autosuficientes muy cortas. Además, se puede detectar la frecuencia de alimentación del motor de tracción (frecuencia básica del motor) y determinar a partir de ella la velocidad del motor de tracción, teniendo en cuenta el número de pares de polos. Además, los bloques de reloj del inversor durante los cuales la tensión de corriente alterna está desconectada pueden puentearse con ayuda de dispositivos sencillos de almacenamiento de energía.

En el procedimiento para suministrar energía a un módulo de circuito y/o a una disposición de sensores de un componente de vehículo, se aplica una tensión alterna a un primer conductor eléctrico, que conecta un inversor a un motor, para generar otra tensión alterna en un segundo conductor eléctrico, que tiene un acoplamiento inductivo con el primer conductor eléctrico, por medio de inducción y así suministrar energía eléctrica a un módulo de circuito y/o a una disposición de sensores. Con este procedimiento, se consiguen, entre otras, las siguientes ventajas: se hace posible un suministro de energía seguro, inalámbrico y suficiente a una aplicación de sensores montada sobre o en un componente del vehículo; este tipo de suministro de energía también permite una comunicación de datos al menos en gran medida continua e inalámbrica con dispositivos receptores y transmisores montados en el vehículo y/o estacionarios; la velocidad de rotación del motor, la transmisión y/o el eje de accionamiento puede determinarse sin tecnología de sensores adicional y tiene una mayor precisión que, por ejemplo, los sensores de campo magnético.

La invención se ha explicado y descrito en detalle con referencia a ejemplos de realizaciones.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo para suministrar energía a una disposición (10) de sensores en un vehículo ferroviario, que presenta al menos

- un segundo conductor (2) eléctrico que presenta un acoplamiento (7) inductivo con un primer conductor (1) eléctrico, en donde el primer conductor (1) eléctrico está diseñado como al menos una parte de un cable (11, 12) de motor que conecta un convertidor (14) a un motor (13) del vehículo ferroviario, en donde al menos una sección del segundo conductor (2) eléctrico está diseñada como un arrollamiento de una bobina (21, 22), y en donde la bobina (21, 22) presenta un núcleo (22) anular y el núcleo (22) encierra concéntricamente el primer conductor (1) eléctrico, y

- un módulo (9) de circuito accionado mediante una tensión de funcionamiento para procesar señales de al menos un sensor, en donde el al menos un sensor sirve para detectar datos y/o un estado de un componente (6) del vehículo,

en donde

- el módulo (9) de circuito está conectado al segundo conductor (2) eléctrico, y

- el segundo conductor (2) eléctrico está configurado para generar la tensión de funcionamiento a partir de una tensión alterna aplicada al primer conductor (1) mediante inducción en el segundo conductor (2) eléctrico, en donde el al menos un sensor forma parte de la disposición (10) de sensores y el módulo (9) de circuito está conectado a la disposición (10) de sensores o también forma parte de la disposición (10) de sensores.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la disposición (10) de sensores está configurada para detectar datos del motor (13), en particular del motor (13) configurado como motor de accionamiento, de una transmisión, de un motor de ventilador, de un motor de bomba o de un motor de compresor como componente del vehículo, que está dispuesto en particular en o sobre un bogie del vehículo ferroviario.

3. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende, además, un componente de rectificación (8) conectado entre el segundo conductor (2) eléctrico y el módulo (9) de circuito.

4. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que presenta, además, un componente de almacenamiento (20) de energía conectado al segundo conductor (2) eléctrico y al módulo (9) de circuito.

5. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la bobina (21, 22) encierra el cable (11, 12) del motor.

6. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que presenta, además, un componente de medición (15) de la velocidad conectado al segundo conductor (2) eléctrico y dispuesto para determinar una velocidad del motor (13) a partir de una frecuencia de una corriente de funcionamiento que circula por el primer conductor (1).

7. Dispositivo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que presenta, además, un componente de análisis de la firma de corriente (16) conectado al segundo conductor (2) eléctrico y dispuesto para analizar un espectro de frecuencias de una corriente de funcionamiento que circula por el primer conductor (1).

8. Procedimiento para suministrar energía a una disposición (10) de sensores en un vehículo ferroviario, en donde

- se aplica una tensión alterna a un primer conductor (1) eléctrico, al menos temporalmente conductor de corriente, que conecta un convertidor (14) a un motor (13) del vehículo ferroviario, en donde el primer conductor (1) eléctrico está diseñado como al menos parte de un cable (11, 12) de motor que conecta el convertidor (14) con el motor (13),

- se genera otra tensión alterna mediante inducción en un segundo conductor (2) eléctrico, que tiene un acoplamiento (7) inductivo con el primer conductor (1) eléctrico, en donde al menos una sección del segundo conductor (2) eléctrico está diseñada como devanado de una bobina (21,22), y en donde la bobina (21,22) presenta un núcleo (22) anular y el núcleo (22) rodea concéntricamente al primer conductor (1) eléctrico, y

- la tensión alterna adicional se utiliza para suministrar energía a un módulo (9) de circuito que sirve para procesar señales de al menos un sensor para registrar datos y/o un estado de un componente (6) del vehículo, en donde el al menos un sensor forma parte de la disposición (10) de sensores y el módulo (9) de circuito está conectado a la disposición (10) de sensores o igualmente forma parte de la disposición (10) de sensores.