ES2949546T3 - Vehículo ferroviario con dispositivo de refrigeración para una disposición de pilas de combustible - Google Patents

Abstract

El vehículo ferroviario según la invención presenta al menos un sistema de pilas de combustible con al menos una pila de pilas de combustible y al menos un componente eléctrico para su funcionamiento, pudiendo generarse energía eléctrica mediante el sistema de pilas de combustible. Además, el vehículo ferroviario presenta un dispositivo de tracción que puede accionarse mediante la energía eléctrica generada por el sistema de pila de combustible, pudiendo enfriarse al menos un componente eléctrico del dispositivo de tracción mediante un refrigerante líquido que circula en un primer refrigerante. circuito. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Vehículo ferroviario con dispositivo de refrigeración para una disposición de pilas de combustible

La presente invención hace referencia a un vehículo ferroviario con un dispositivo de refrigeración para un sistema de pilas de combustible que se utiliza para abastecer de energía eléctrica a un dispositivo de tracción del vehículo ferroviario.

Los vehículos ferroviarios que son abastecidos de energía eléctrica mediante un suministro de energía externo al vehículo, en forma de una catenaria o de un tercer carril, principalmente dependen de una electrificación completa de la red ferroviaria. Para poder utilizar esos vehículos ferroviarios también en vías no electrificadas de forma continua, los mismos son equipados con acumuladores de energía eléctricos, con las así llamadas baterías de tracción. La energía eléctrica almacenada en esas baterías de tracción se utiliza para el suministro de componentes de accionamiento y en particular de grupos auxiliares del vehículo ferroviario durante la circulación por una sección de vía no electrificada. Una carga de las baterías de tracción, por ejemplo, tiene lugar durante la circulación por una sección de vía electrificada o en estaciones de carga especiales que pueden estar dispuestas en particular en el área de las paradas.

Puesto que las baterías de tracción presentan sólo una capacidad limitada, en particular debido a las tecnologías de pilas de almacenamiento disponibles en la actualidad, a condiciones de espacio limitadas y a restricciones con respecto a un peso máximo de los vagones individuales, así como de una carga axial admisible de los bogies del vehículo ferroviario, también es limitada la cobertura que puede alcanzarse con el mismo. Esa cobertura limitada limita las posibilidades de utilización esos vehículos ferroviarios, en particular en el transporte de larga distancia. Para aumentar la posible cobertura del vehículo ferroviario, y en particular para posibilitar una utilización en vías no electrificadas por completo, se prevé disponer un sistema de pilas de combustible en el vehículo ferroviario, que genere energía eléctrica mediante un combustible transportado en el vehículo ferroviario, por ejemplo hidrógeno, así como aire ambiente, mediante un proceso electro-químico conocido. Debido a una variación posible, comparativamente lenta, de la energía eléctrica generada, de manera complementaria con respecto a un sistema de pilas de combustible de esa clase, se proporciona además una batería de tracción; pero la misma, como una mera batería compensadora, puede estar realizada marcadamente más reducida, así como con una capacidad de almacenamiento más reducida, que una batería de tracción antes mencionada.

Un sistema de pilas de combustible habitualmente se realiza como un sistema completo, en el que todos los componentes eléctricos y mecánicos requeridos para el funcionamiento están dispuestos en un contenedor en común. A ese sistema de pilas de combustible puede conectarse solamente el acumulador de combustible, así como el dispositivo de tracción y/o la batería de tracción del vehículo ferroviario.

El sistema de pilas de combustible habitualmente comprende un circuito de refrigerante con un refrigerante líquido circulante, mediante el cual en particular se refrigera el bloque de pilas de combustible con sus pilas individuales conectadas en serie. Una refrigeración basada en líquido se requiere en particular en el caso de un sistema de pilas de combustible de mayor rendimiento, ya que éste, durante el funcionamiento, por una parte, genera grandes cantidades de calor y, por otra parte, en función del estado de funcionamiento, exige un nivel de temperatura constante para garantizar una diferencia de temperatura reducida mediante el bloque de pilas de combustible.

Otros componentes eléctricos del sistema de pilas de combustible, en particular un compresor de aire para el suministro de aire, una bomba para el transporte de combustible, un regulador de tensión continua para una adaptación del nivel de tensión generado a un nivel de tensión del dispositivo de tracción o de la batería de tracción, así como un dispositivo de control para controlar los componentes del sistema de pilas de combustible, en cambio, poseen otros requerimientos en cuanto a una refrigeración, a diferencia del bloque de pilas de combustible. Esos otros componentes preferentemente funcionan a una temperatura más reducida que el bloque de pilas de combustible para aumentar su eficiencia y su vida útil, pero por otra parte también son menos sensibles a fluctuaciones de la temperatura del refrigerante. Debido a los distintos requerimientos en cuanto a la refrigeración, para uno o varios de esos componentes eléctricos del sistema de pilas de combustible está proporcionado un circuito de refrigerante separado con un refrigerante líquido circulante.

El sistema de pilas de combustible, de manera correspondiente para cada uno de los dos circuitos de refrigerante, presenta un respectivo intercambiador de calor en forma de un intercambiador de calor de aire/agua, uno o varios respectivos ventiladores que generan un flujo forzado de aire de refrigeración guiado a través del intercambiador de calor, así como una respectiva bomba de refrigerante para la circulación del refrigerante. La refrigeración del sistema de pilas de combustible, de este modo, de manera desventajosa, requiere una pluralidad de componentes para los que debe proporcionarse un espacio correspondiente.

Por el documento DE 102013009749 A1 se conoce un dispositivo para refrigerar o templar una fuente de corriente de tracción y componentes electrónicos de un vehículo que puede ser accionado con una corriente eléctrica de esa clase. Por el documento DE 102016 110964 A1 se conoce un sistema de refrigeración de pilas de combustible con un circuito de refrigeración de pilas de combustible con un primer dispositivo de refrigeración y con un segundo circuito de refrigeración con un segundo dispositivo de refrigeración. Por el documento DE 19850829 C1 se conoce además un circuito de refrigeración-calentamiento para un vehículo, en particular un vehículo eléctrico con pila de combustible.

Por tanto, el objeto de la presente invención consiste en proporcionar un vehículo ferroviario con un sistema de pilas de combustible que posibilite una refrigeración simplificada de componentes eléctricos del sistema de pilas de combustible. Este objeto se cumple con el vehículo ferroviario, así como con el sistema, según las respectivas características de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se indican configuraciones del vehículo ferroviario.

El vehículo ferroviario según la invención presenta al menos un sistema de pilas de combustible con al menos un bloque de pilas de combustible y al menos un componente eléctrico para su funcionamiento, donde mediante el sistema de pilas de combustible puede generarse energía eléctrica. Además, el vehículo ferroviario presenta un dispositivo de tracción que puede funcionar mediante la energía eléctrica generada por el sistema de pilas de combustible, donde al menos un componente eléctrico del dispositivo de tracción puede refrigerarse mediante un refrigerante líquido que circula en un primer circuito de refrigerante. De manera significativa, al menos un componente eléctrico del sistema de pilas de combustible puede refrigerarse mediante el refrigerante líquido que circula en el primer circuito de refrigerante, y mediante un refrigerante líquido que circula en un segundo circuito de refrigerante puede refrigerarse al menos un bloque de pilas de combustible del sistema de pilas de combustible, donde el sistema de pilas de combustible y al menos un componente eléctrico del dispositivo de tracción están dispuestos en distintos contenedores o en uno o en distintos vagones del vehículo ferroviario.

Según la invención, de este modo, tiene lugar una integración de la refrigeración de los componentes eléctricos del sistema de pilas de combustible en los componentes eléctricos del dispositivo de tracción del vehículo ferroviario, que habitualmente ya se encuentran presentes, debido a lo cual, de manera ventajosa, no se requiere ningún circuito de refrigerante separado para uno o varios componentes eléctricos del sistema de pilas de combustible. De manera ventajosa, el segundo circuito de refrigerante puede diseñarse de forma óptima, de modo correspondiente, en cuanto a los requerimientos del bloque de pilas de combustible con respecto a la temperatura de refrigeración. En cambio, los componentes eléctricos habituales del sistema de pilas de combustible y los componentes eléctricos del dispositivo de tracción presentan los mismos requerimientos, o al menos requerimientos similares, en cuanto a la refrigeración, de manera que éstos pueden refrigerarse fácilmente mediante un circuito de refrigeración en común.

De acuerdo con un primer perfeccionamiento de la invención, el vehículo ferroviario presenta un primer intercambiador de calor que está dispuesto en el primer circuito de refrigerante, y un segundo intercambiador de calor que está dispuesto en el segundo circuito de refrigerante, donde el primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor están dispuestos de manera que mediante un flujo forzado de aire de refrigeración pueden refrigerarse tanto el refrigerante en el primer intercambiador de calor, como también el refrigerante en el segundo intercambiador de calor. Los intercambiadores de calor en particular están diseñados como un respectivo intercambiador de calor de aire/agua, en los cuales el aire de refrigeración circulante respectivamente consigue una refrigeración del refrigerante que fluye a través del intercambiador de calor.

De acuerdo con otro perfeccionamiento que se basa en el primer perfeccionamiento, el segundo intercambiador de calor, en dirección del flujo de aire de refrigeración, está conectado aguas abajo del primer intercambiador de calor. Mediante la utilización de un flujo de aire de refrigeración en común se requiere un flujo volumétrico total menor en comparación con intercambiadores de calor separados, gracias a lo cual, de manera ventajosa, pueden proporcionarse ventiladores menos eficientes o un número menor de ventiladores que, de manera correspondiente, también necesitan menos energía eléctrica para su funcionamiento. Debido a los distintos niveles de temperatura de los dos circuitos de refrigerante, donde el segundo circuito de refrigerante, en particular para el bloque de pilas de combustible, presenta un nivel de temperatura más elevado que el primer circuito de refrigerante, a pesar de un precalentamiento del aire de refrigeración al circular a través del primer intercambiador de calor, es posible una refrigeración aún más suficiente del refrigerante en el segundo circuito de refrigerante, así como en el segundo intercambiador de calor.

Los dos intercambiadores de calor pueden estar realizados como componentes separados del respectivo circuito de refrigerante, pero de manera alternativa, del mismo modo, pueden estar realizados como un único componente, y en particular en una carcasa en común.

De acuerdo con otro perfeccionamiento que se basa en uno de los dos perfeccionamientos anteriores, el vehículo ferroviario presenta una válvula que puede ser controlada, que está dispuesta en el segundo circuito de refrigerante, y mediante la cual puede controlarse una circulación del refrigerante por el segundo intercambiador de calor.

Una válvula que puede ser controlada por un dispositivo de control del sistema de pilas de combustible, por ejemplo, puede estar diseñada en correspondencia con una así llamada válvula de tres vías o válvula mezcladora, mediante la que puede regularse una relación de dos flujos volumétricos. De manera ventajosa, mediante el control del volumen del refrigerante líquido que es guiado a través del segundo intercambiador de calor, puede alcanzarse una temperatura del refrigerante casi constante en la entrada del bloque de pilas de combustible durante el funcionamiento del sistema de pilas de combustible.

De acuerdo con otro perfeccionamiento de la invención, al menos un componente eléctrico del dispositivo de tracción del vehículo ferroviario, que puede refrigerarse mediante el refrigerante que circula en el primer circuito de refrigerante, es un convertidor de tracción, que en particular presenta un inversor de tracción, un convertidor de funcionamiento auxiliar, mediante el cual pueden abastecerse equipos auxiliares relacionados con la tracción y/o uno o varios motores de tracción.

De acuerdo con otro perfeccionamiento de la invención, al menos un componente eléctrico del sistema de pilas de combustible que puede refrigerarse mediante el refrigerante en el primer circuito de refrigerante, es un regulador de tensión continua, que en particular se utiliza para una conversión del nivel de tensión generado en un nivel de tensión del dispositivo de tracción y/o de una batería de tracción, un compresor de aire que se utiliza para un suministro de aire hacia el bloque de pilas de combustible, y/o un sistema de transporte de combustible que en particular transporta el combustible, por ejemplo hidrógeno almacenado en contenedores adecuados, mediante una bomba, y/o un dispositivo de control que en particular se utiliza para controlar los componentes del sistema de pilas de combustible.

De acuerdo con otro perfeccionamiento de la invención, al menos un componente eléctrico del dispositivo de tracción y al menos un componente eléctrico del sistema de pilas de combustible pueden refrigerarse de forma paralela o en serie mediante el refrigerante en el primer circuito de refrigerante. En particular, una refrigeración paralela ofrece la ventaja de que los respectivos componentes eléctricos del dispositivo de tracción y del sistema de pilas de combustible se refrigeran con refrigerantes que presentan la misma temperatura.

De acuerdo con otro perfeccionamiento de la invención que se basa en el perfeccionamiento precedente, el primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor están dispuestos juntos en un vagón, en un contenedor distinto de los contenedores del sistema de pilas de combustible y de al menos un componente eléctrico del dispositivo de tracción.

De acuerdo con otro perfeccionamiento, el vehículo ferroviario está diseñado como una unidad automotora con al menos un vagón para un transporte de pasajeros, o como una locomotora.

Un sistema según la invención para generar energía eléctrica en un vehículo ferroviario presenta al menos un sistema de pilas de combustible con al menos un bloque de pilas de combustible y al menos un componente eléctrico para su funcionamiento, donde mediante el sistema de pilas de combustible puede generarse energía eléctrica. De manera significativa, exclusivamente al menos un bloque de pilas de combustible del sistema de pilas de combustible puede refrigerarse mediante un refrigerante líquido que circula en un segundo circuito de refrigerante, y al menos un componente eléctrico del sistema de pilas de combustible puede refrigerarse mediante un refrigerante que circula en el primer circuito de refrigerante (KMK1), donde el primer circuito de refrigerante se utiliza para refrigerar al menos un componente eléctrico de un dispositivo de tracción del vehículo ferroviario, y donde el sistema de pilas de combustible y al menos un componente eléctrico del dispositivo de tracción están dispuestos en distintos contenedores o en uno o en distintos vagones del vehículo ferroviario.

Un dispositivo de refrigeración según la invención presenta al menos un primer circuito de refrigerante con un refrigerante líquido que puede circular dentro del mismo, donde el primer circuito de refrigerante se utiliza para refrigerar al menos un componente eléctrico de un bloque de pilas de combustible de un sistema de pilas de combustible, así como para refrigerar al menos un componente eléctrico de un dispositivo de tracción de un vehículo ferroviario, así como un segundo circuito de refrigerante con un refrigerante líquido que puede circular dentro del mismo, donde el segundo circuito de refrigerante se utiliza exclusivamente para refrigerar al menos un bloque de pilas de combustible del sistema de pilas de combustible, donde el sistema de pilas de combustible y al menos un componente eléctrico del dispositivo de tracción están dispuestos en distintos contenedores o en uno o en distintos vagones del vehículo ferroviario.

De acuerdo con un perfeccionamiento del dispositivo de refrigeración, éste presenta además un primer intercambiador de calor en el primer circuito de refrigerante, y un segundo intercambiador de calor en el segundo circuito de refrigerante, donde el primer intercambiador de calor y el segundo intercambiador de calor están dispuestos de manera que mediante un flujo forzado de aire de refrigeración pueden refrigerarse tanto el refrigerante en el primer intercambiador de calor, como también el refrigerante en el segundo intercambiador de calor.

De acuerdo con otro perfeccionamiento del dispositivo de refrigeración, que se basa en el perfeccionamiento precedente, el segundo intercambiador de calor, en dirección del flujo forzado de aire de refrigeración, está conectado aguas abajo del primer intercambiador de calor.

A continuación, la invención se explica con mayor detalle mediante ejemplos de ejecución. Muestran:

Figura 1 un vehículo ferroviario, y

Figura 2 un dispositivo de refrigeración.

La figura 1 muestra una vista lateral esquemática de un vehículo ferroviario que por ejemplo está diseñado como una unidad automotora TZ con una pluralidad de vagones para el transporte de pasajeros, donde solamente están representados un primer vagón en forma de un vagón del extremo EW, así como un segundo vagón acoplado a ese vagón, en forma de un vagón central MW. En función del número deseado de personas que puedan transportarse, la unidad automotora presenta dos vagones del extremo, así como un número de vagones centrales, donde el mismo, de manera alternativa, también puede componerse por dos vagones del extremo. Además, el vehículo ferroviario puede presentar solamente un único vagón o puede estar diseñado como una locomotora. Los vagones del extremo EW y central MW representados en la figura 1 respectivamente disponen de un cuerpo del vagón WK que está apoyado sobre raíles, no representados, mediante dos bogies DG en forma de bogies motor o bogies portantes. De manera alternativa con respecto a esta disposición de bogies, el extremo posterior derecho del vagón del extremo EW y el extremo anterior izquierdo del vagón central MW también pueden apoyarse sobre un bogie en común, en particular sobre un así llamado bogie Jakobs. El vagón del extremo EW, con respecto al eje longitudinal L, así como al eje horizontal, a modo de ejemplo, está dividido en varias áreas espaciales. Esas áreas, por una parte, son un puesto de conducción FS en el área anterior, por otra parte, un espacio para pasajeros FR contiguo al puesto de conducción FS, en el cual en particular están proporcionados asientos para los pasajeros. El vagón central MW, a diferencia del vagón del extremo EW, presenta exclusivamente un espacio para pasajeros FR. Los pasajeros, mediante puertas no representadas, dispuestas en paredes laterales del respectivo cuerpo del vagón KW, pueden acceder a los espacios para pasajeros Fr de los vagones EW, MW y pueden abandonar los mismos. Además, los pasajeros, mediante un paso de vagones, pueden alcanzar el espacio para pasajeros de un vagón respectivamente contiguo. Un paso de vagones de esa clase habitualmente está protegido de las influencias ambientales mediante un fuelle ondulado o un fuelle de pliegues.

Sobre el techo, así como por debajo del piso o en el área debajo del piso, del cuerpo del vagón WK del vagón del extremo EW, a modo de ejemplo, están dispuestos varios contenedores para aparatos eléctricos, como parte del equipamiento eléctrico de la unidad automotora TZ. Por ejemplo, éstos se utilizan para el accionamiento o la tracción de la unidad automotora TZ, en particular para el suministro en motores de tracción no representados específicamente en la figura 1.

En el área debajo del piso del vagón del extremo EW, en un contenedor SRC, está dispuesto un convertidor de tracción que suministra energía eléctrica a los motores de tracción. Los motores de tracción, por ejemplo, están dispuestos en el bogie anterior DG del vagón del extremo EW, que está diseñado como un bogie motor, donde en otros bogies de la unidad automotora TZ, en particular dependiendo de la potencia de accionamiento máxima requerida, pueden estar dispuestos otros motores de tracción.

En otro contenedor TBC en el área debajo del piso del vagón del extremo EW está dispuesto un acumulador de energía eléctrico en forma de una batería de tracción TB, o de una batería compensadora, que por ejemplo está conectada a un circuito intermedio de tensión continua del convertidor de tracción, mediante un regulador de tensión continua.

Sobre el techo del vagón del extremo EW está dispuesto un acumulador de combustible BSS, en el que por ejemplo está almacenado hidrógeno líquido, así como un contenedor BZC, en el que están dispuestos componentes mecánicos y eléctricos de un sistema de pilas de combustible. Por último, sobre el techo del vagón del extremo, en otro contenedor KEC, está dispuesto un dispositivo de refrigeración KE.

Sobre los techos de los vagones EW, MW, a modo de ejemplo, están dispuestos otros contenedores KLC, en los que está dispuesto un respectivo dispositivo de acondicionamiento de aire para el acondicionamiento de aire del respectivo espacio para pasajeros o de los espacios para pasajeros.

Junto con los componentes mencionados del equipamiento eléctrico de la unidad automotora TZ pueden estar dispuestos otros componentes, en particular un dispositivo de control STE para el control del dispositivo de tracción, otros equipos auxiliares, así como unidades para su suministro, del mismo modo, en contenedores en el área del techo o debajo del piso de los vagones, o también en su respectivo espacio interno. También la disposición representada de los componentes mencionados es estrictamente ilustrativa.

La figura 2 muestra un ejemplo de ejecución esquemático del primer y del segundo circuito de refrigerante KMK1, así como KMK2, en un dispositivo de refrigeración KE a modo de ejemplo. Ese dispositivo de refrigeración KE, así como los circuitos de refrigerante KMK1, KMK2, mediante líneas, tubos o tubos flexibles adecuados, por una parte, están conectados a un sistema de pilas de combustible BSZ, por otra parte, por ejemplo, a un convertidor de tracción SR, como un componente eléctrico, a modo de ejemplo, del dispositivo de tracción de la unidad automotora TZ. El dispositivo de refrigeración KE, en correspondencia con la figura 1, está dispuesto en un contenedor del dispositivo de refrigeración KEC sobre el techo del vagón del extremo EW de la unidad automotora TZ, mientras que el sistema de pilas de combustible BZS está dispuesto en un contenedor de pilas de combustible BZC separado, sobre el techo del vagón del extremo EW, y el convertidor de tracción SR está dispuesto en un contenedor del convertidor SRC, en el área debajo del piso del vagón del extremo EW. Los contenedores, de manera esquemática, están delimitados por una respectiva línea de puntos y trazos.

En el ramal inferior del primer circuito de refrigerante KMK1 está dispuesta una primera bomba de refrigerante KMP1 diseñada de forma adecuada, cuyo funcionamiento provoca una circulación del refrigerante líquido. La potencia de flujo de la primera bomba de refrigerante KMP1, por ejemplo, puede ser controlada por el dispositivo de control STE, en particular en función de una necesidad de refrigeración determinada, por medio de una línea de control adecuada. El refrigerante calentado en el convertidor SR circula a través de un primer intercambiador de calor WT1 que está diseñado como un intercambiador de calor de aire/agua. En éste, el refrigerante circulante es refrigerado mediante un flujo forzado de aire de refrigeración que fluye. El flujo forzado de aire de refrigeración, por ejemplo, es generado mediante uno o varios ventiladores VEN, cuya potencia igualmente puede ser controlada por el dispositivo de control STE y que están dispuestos de forma adecuada, relativamente con respecto al primer intercambiador de calor WT1. El refrigerante enfriado mediante el flujo de aire de refrigeración en el primer intercambiador de calor WT1, a continuación, retorna al ramal superior del primer circuito de refrigerante KMK1, en el convertidor SR. Mediante al menos un sensor de temperatura adecuado, por ejemplo, puede medirse la temperatura del refrigerante después de pasar por el primer intercambiador de calor WT1, la cual es considerada por el dispositivo de control STE para controlar la primera bomba de refrigerante KMP1 y/o el ventilador o los ventiladores VEN.

En la figura 2, partiendo desde el ramal superior del primer circuito de refrigerante KMK1, está proporcionado otro ramal, mediante el cual el refrigerante se suministra a por lo menos un componente eléctrico del sistema de pilas de combustible BZS. En el ejemplo de la figura 2, éste consiste en un regulador de tensión continua GSS que convierte una tensión de salida en por ejemplo una tensión predeterminada del circuito intermedio del convertidor SR. El refrigerante calentado en el regulador de tensión continua GSS, a continuación retorna al ramal inferior del primer circuito de refrigerante KMK1.

Junto con la alimentación paralela representada modo de ejemplo, tanto del convertidor SR, como también del regulador de tensión continua GSS, con el refrigerante circulante, éstos también pueden alimentarse en serie, donde preferentemente el refrigerante circula primero por el componente eléctrico con la menor necesidad de refrigeración, con una temperatura de funcionamiento más reducida o con una menor sensibilidad a la temperatura, o por su disipador.

En el ramal inferior del segundo circuito de refrigerante KMK2 está dispuesta una segunda bomba de refrigerante KMP2 diseñada de forma adecuada, cuyo funcionamiento provoca una circulación del refrigerante líquido. La potencia de flujo de la segunda bomba de refrigerante KMP2, por ejemplo, igualmente puede ser controlada por el dispositivo de control STE, en particular en función de una necesidad de refrigeración determinada, por medio de una línea de control adecuada. El refrigerante calentado por ejemplo en el bloque de pilas de combustible BST circula a través de un segundo intercambiador de calor WT2 que, como el primer intercambiador de calor WT1, está diseñado como un intercambiador de calor de aire/agua. El segundo intercambiador de calor WT2 está dispuesto de manera que el flujo forzado de aire de refrigeración, generado mediante al menos un ventilador VEN, circula primero por el primer intercambiador de calor WT1 y refrigera el refrigerante que circula en el primer circuito de refrigerante KMK1, y sólo a continuación, en el segundo intercambiador de calor WT2, refrigera el refrigerante que circula en el segundo circuito de refrigerante KMK2.

No obstante, esta disposición no afecta el funcionamiento del segundo intercambiador de calor WT2, ya que el refrigerante en el segundo circuito de refrigerante KMK2 en principio presenta una temperatura más elevada que el refrigerante en el primer circuito de refrigerante.

Los dos intercambiadores de calor WT1, WT2 pueden estar realizados como componentes separados, pero de manera alternativa, del mismo modo, pueden estar realizados como un único componente, y en particular en una carcasa en común. Además, en el caso de una necesidad de refrigeración marcadamente diferente, por ejemplo el segundo intercambiador de calor WT2 también puede estar realizado de mayor tamaño que el primer intercambiador de calor WT1, de manera que una parte del flujo forzado de aire de refrigeración sea conducida exclusivamente a través del segundo intercambiador de calor WT2.

Paralelamente con respecto al segundo intercambiador de calor WT2, a modo de ejemplo, está proporcionado un ramal en el segundo circuito de refrigerante KMK2, que permite que el refrigerante fluya por delante del segundo intercambiador de calor WT2. Mediante una válvula MV diseñada de forma adecuada, el dispositivo de control STE puede controlar la respectiva cantidad de flujo a través del segundo intercambiador de calor WT2 y por delante del mismo. Por ejemplo, lo mencionado puede tener lugar con la finalidad de que la temperatura del refrigerante que circula en el ramal superior del segundo circuito de refrigerante KMK2 hacia el bloque de pilas de combustible bSt , presente una temperatura constante, que a su vez pueda ser monitorizada mediante al menos un sensor de temperatura adecuado, mediante el dispositivo de control STE.

Los componentes indicados a modo de ejemplo en los dos circuitos de refrigerante KMK1, KMK2 de la figura 2 no deben estar dispuestos en el contenedor del dispositivo de refrigeración KEC de forma obligatoria. De este modo, las bombas de refrigerante KMP1, KMP2 respectivamente también pueden estar dispuestas en el contenedor BZC del sistema de pilas de combustible BZS o en el contenedor SRC del convertidor de tracción SR. Además, en tanto sea necesario, los circuitos de refrigerante KMK1, KMK2, de manera complementaria, presentan un respectivo recipiente de compensación que asegura un llenado completo permanente del respectivo circuito de refrigerante con líquido refrigerante, por ejemplo agua.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Vehículo ferroviario, que presenta al menos:

- un sistema de pilas de combustible (BZS) con al menos un bloque de pilas de combustible (BST) y al menos un componente eléctrico (GSS) para su funcionamiento, donde mediante el sistema de pilas de combustible (BZS) puede generarse energía eléctrica,

- un dispositivo de tracción que puede funcionar mediante la energía eléctrica generada por el sistema de pilas de combustible (BZS), donde al menos un componente eléctrico (SR) del dispositivo de tracción puede refrigerarse mediante un refrigerante líquido que circula en un primer circuito de refrigerante (KMK1), caracterizado porque

- al menos un componente eléctrico (GSS) del sistema de pilas de combustible (BZS) puede refrigerarse mediante el refrigerante líquido que circula en el primer circuito de refrigerante (KMK1), y

- mediante un refrigerante líquido que circula en un segundo circuito de refrigerante (KMK2) puede refrigerarse exclusivamente al menos un bloque de pilas de combustible (BST) del sistema de pilas de combustible (BZS),

donde el sistema de pilas de combustible (BZS) y al menos un componente eléctrico (SR) del dispositivo de tracción están dispuestos en distintos contenedores (BZC, SRC) o en uno o en distintos vagones (EW) del vehículo ferroviario.

2. Vehículo ferroviario según la reivindicación 1, que presenta además:

- un primer intercambiador de calor (WT1) que está dispuesto en el primer circuito de refrigerante (KMK1), y - un segundo intercambiador de calor (WT2) que está dispuesto en el segundo circuito de refrigerante (KMK2),

donde el primer intercambiador de calor (WT1) y el segundo intercambiador de calor (WT2) están dispuestos de manera que mediante un flujo forzado de aire de refrigeración pueden refrigerarse tanto el refrigerante en el primer intercambiador de calor (WT1), como también el refrigerante en el segundo intercambiador de calor (WT2).

3. Vehículo ferroviario según la reivindicación 2, donde el segundo intercambiador de calor (WT2), en dirección del flujo forzado de aire de refrigeración, está conectado aguas abajo del primer intercambiador de calor (WT1).

4. Vehículo ferroviario según la reivindicación 2 ó 3,

que presenta además:

una válvula que puede ser controlada (MV) que está dispuesta en el segundo circuito de refrigerante (KMK2) y mediante la cual puede controlarse una circulación del refrigerante por el segundo intercambiador de calor (WT2).

5. Vehículo ferroviario según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos un componente eléctrico del dispositivo de tracción comprende un convertidor de tracción (SR), un convertidor de funcionamiento auxiliar y/o al menos un motor de tracción.

6. Vehículo ferroviario según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos un componente eléctrico del sistema de pilas de combustible (BZS) comprende un regulador de tensión continua (GSS), un compresor de aire, un sistema de transporte de combustible y/o un dispositivo de control.

7. Vehículo ferroviario según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque al menos un componente eléctrico del dispositivo de tracción y al menos un componente eléctrico del sistema de pilas de combustible (BZS) pueden refrigerarse de forma paralela o en serie mediante el refrigerante en el primer circuito de refrigerante (KMK1).

8. Vehículo ferroviario según la reivindicación 1 y la reivindicación 2 ó 3, caracterizado porque el primer intercambiador de calor (WT1) y el segundo intercambiador de calor (WT2) están dispuestos juntos en un vagón (EW), en un contenedor (KEC) distinto de los contenedores (BZC, SRC) del sistema de pilas de combustible (BZS) y de al menos un componente eléctrico (SR) del dispositivo de tracción.

9. Vehículo ferroviario según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el mismo está diseñado como una unidad automotora (TZ) con al menos un vagón (EW, MW) para un transporte de pasajeros, o como una locomotora.

10. Sistema para la generación de energía eléctrica para un vehículo ferroviario, que presenta al menos:

un sistema de pilas de combustible (BZS) con al menos un bloque de pilas de combustible (BST) y al menos un componente eléctrico (GSS) para su funcionamiento, donde mediante el sistema de pilas de combustible (BZS) puede generarse energía eléctrica,

caracterizado porque

- exclusivamente al menos un bloque de pilas de combustible (BST) del sistema de pilas de combustible (BZS) puede refrigerarse mediante un refrigerante líquido que circula en un segundo circuito de refrigerante (KMK2), y

- al menos un componente eléctrico (GSS) del sistema de pilas de combustible (BZS) puede refrigerarse mediante un refrigerante que circula en el primer circuito de refrigerante (KMK1), donde el primer circuito de refrigerante (KMK1) se utiliza para refrigerar al menos un componente eléctrico (SR) de un dispositivo de tracción del vehículo ferroviario, y donde el sistema de pilas de combustible (BZS) y al menos un componente eléctrico (SR) del dispositivo de tracción están dispuestos en distintos contenedores (BZC, SRC) o en uno o en distintos vagones (EW) del vehículo ferroviario.

11. Dispositivo de refrigeración (KE), que presenta al menos:

- un primer circuito de refrigerante (KMK1) con un refrigerante líquido que puede circular dentro del mismo, donde el primer circuito de refrigerante se utiliza para refrigerar al menos un componente eléctrico de un bloque de pilas de combustible (BST) de un sistema de pilas de combustible (BZS), así como para refrigerar al menos un componente eléctrico (SR) de un dispositivo de tracción de un vehículo ferroviario, y

- un segundo circuito de refrigerante (KMK2) con un refrigerante líquido que puede circular dentro del mismo, donde el segundo circuito de refrigerante (KMK2) se utiliza exclusivamente para refrigerar al menos un bloque de pilas de combustible (BST) del sistema de pilas de combustible,

donde el sistema de pilas de combustible (BZS) y al menos un componente eléctrico (SR) del dispositivo de tracción están dispuestos en distintos contenedores (BZC, SRC) o en uno o en distintos vagones (EW) del vehículo ferroviario.

12. Dispositivo de refrigeración (KE) según la reivindicación 11,

que presenta además:

- un primer intercambiador de calor (WT1) en el primer circuito de refrigerante (KMK1), y

- un segundo intercambiador de calor (WT2) en el segundo circuito de refrigerante (KMK2),

donde el primer intercambiador de calor (WT1) y el segundo intercambiador de calor (WT2) están dispuestos de manera que mediante un flujo forzado de aire de refrigeración pueden refrigerarse tanto el refrigerante en el primer intercambiador de calor (WT1), como también el refrigerante en el segundo intercambiador de calor (WT2).

13. Dispositivo de refrigeración (KE) según la reivindicación 12, donde el segundo intercambiador de calor (WT2), en dirección del flujo forzado de aire de refrigeración, está conectado aguas abajo del primer intercambiador de calor (WT1).