IT201800006614A1 - Sistema di ricarica conduttivo di un veicolo elettrico - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“SISTEMA DI RICARICA CONDUTTIVO DI UN VEICOLO ELETTRICO”

La presente invenzione ha per oggetto un sistema di ricarica conduttivo di un veicolo elettrico.

In particolare, l’invenzione qui proposta trova impiego nella ricarica dei sistemi di accumulo di energia elettrica di veicoli elettrici, ad esempio batterie, per impieghi in ambito domestico/residenziale, oppure in ambito urbano, sia privato che pubblico.

Attualmente i sistemi di ricarica per veicoli elettrici, necessitando questi ultimi di importanti quantità di energia elettrica da trasferire, sono generalmente di tipo conduttivo, ovvero nei quali il collegamento fra caricatore e veicolo avviene per conduzione mediante un contatto fisico fra materiali conduttori.

Attualmente infatti, non risulta applicabile al settore dei sistemi di ricarica per veicoli elettrici la tecnologia induttiva, ovvero dove non è necessaria la presenza di un contatto fisico fra caricatore e veicolo da ricaricare.

I sistemi noti di ricarica di veicoli elettrici sono costituiti quindi da collegamenti presa-spina.

In sintesi quindi, il veicolo elettrico viene collegato da parte di un utente al rispettivo sistema di ricarica attraverso un apposito cablaggio.

Il sistema permette di ricarica in modo adeguato un veicolo elettrico ma presenta importanti inconvenienti.

Un primo importante inconveniente è costituito dalla presenza del cablaggio stesso, sia che esso sia riposto in prossimità del sistema di ricarica sia che faccia parte integrante degli accessori del veicolo (in questo ultimo caso si noti l’ingombro del cavo che va ad occupare spazio utile di carico del veicolo).

Un ulteriore importante inconveniente è dato dal fatto che, il collegamento attraverso cablaggio, essendo una operazione di tipo manuale da effettuarsi da parte dell’utente, una volta riposto il veicolo nella apposita area di ricarica (ad esempio il proprio garage), nel caso in cui questo si dimentichi di collegare il veicolo elettrico al rispettivo sistema di ricarica al successivo utilizzo il veicolo non sarà pronto per riabilitarsi e svolgere la propria funzione utile poiché le batterie non saranno state adeguatamente ricaricate.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un sistema di ricarica di un veicolo elettrico, che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, scopo della presente invenzione è proporre un sistema di ricarica di un veicolo elettrico completamente automatico e che non necessiti di alcun intervento da parte di un utente per far iniziare la fase di ricarica.

Ulteriore scopo della presente invenzione è proporre un sistema di ricarica di un veicolo elettrico, che non occupi alcuno spazio utile di carico del veicolo elettrico stesso.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un sistema di ricarica di un veicolo elettrico, secondo la presente invenzione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un sistema di ricarica di un veicolo elettrico, come illustrato negli uniti disegni in cui:

- la figura 1 mostra una vista schematica di una soluzione realizzativa di un sistema di ricarica per veicolo elettrici secondo la presente invenzione in una prima condizione di utilizzo;

- la figura 2 mostra un sistema di ricarica per veicolo elettrici secondo la presente invenzione in una seconda condizione di utilizzo;

- la figura 3 mostra una schematizzazione di accoppiamento fra un sistema di ricarica secondo la presente invenzione ed un veicolo elettrico e

- la figura 4 mostra una vista schematizzata di un dispositivo di trasmissione di energia elettrica compreso in un sistema di ricarica secondo la presente invenzione,

- la figura 5 mostra una vista schematica di una soluzione realizzativa di un accoppiamento fra un veicolo elettrico ed un sistema di ricarica secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle figure allegate, con il numero 1 è stato indicato un sistema di ricarica di un veicolo elettrico 100, in particolare per impiego in ambito domestico/residenziale, oppure in ambito urbano, sia pubblico che privato, in accordo con la presente invenzione.

Il sistema di ricarica 1 di un veicolo elettrico 100 comprende nella sua forma essenziale un corpo principale 2 idoneo per essere disposto sulla pavimentazione di una area adatta alla ricarica del veicolo 100 stesso. Con area adatta alla ricarica di un veicolo elettrico 100 si intende ad esempio un garage o box privato o pubblico oppure appositi spazi auto adatti allo scopo.

Vantaggiosamente il corpo principale 2 del sistema di ricarica 1 deve essere fissato alla pavimentazione in modo che non si sposti quando sormontato dal veicolo elettrico 1 da ricaricare.

Il corpo principale 2 è configurato per essere collegato ad una sorgente di energia elettrica, ad esempio attraverso apposita cablatura, non mostrata nelle figure in quanto di tipo noto.

Una volta fissato alla pavimentazione dell’area di ricarica il corpo principale 2 può essere sormontato almeno parzialmente dal veicolo 100 da ricaricare in modo da disporre il veicolo 100 stesso al di sopra del corpo principale 2.

Il corpo principale 2 comprende un dispositivo di trasmissione 5 di energia elettrica atto a trasferire energia elettrica fra la suddetta sorgente e il sistema di accumulo di energia installato sul veicolo elettrico 100 in ricarica.

Il dispositivo di trasmissione 5 comprende un mezzo di sollevamento 14 per movimentare almeno un elemento conduttivo 8, 9 (preferibilmente una coppia: positivo e negativo in caso di alimentazione in corrente continua oppure fase e neutro in caso di alimentazione in corrente alternata) da una prima posizione abbassata (mostrata in figura 1) ad una seconda posizione sollevata (mostrata in figura 2).

La seconda posizione sollevata è tale per cui l’almeno un elemento conduttivo 8, 9 può entrare in contatto fisico con almeno un rispettivo elemento conduttivo 108, 109 (anche in questa caso generalmente trattasi di una coppia di contatti) disposto nel pianale inferiore del veicolo elettrico in ricarica 100 e collegato con il sistema di accumulo energia dello stesso (ad esempio un pacco batterie o simili).

La coppia di elementi 108 e 109 costituiscono un dispositivo di ricezione di energia elettrica del veicolo elettrico 100.

Il trasferimento di energia è quindi di tipo conduttivo.

Vantaggiosamente il dispositivo di trasmissione 5, quando questo si trova nella posizione abbassata (figura 1), è disposto completamente all’interno di detto corpo principale 2.

Questa configurazione risulta conveniente in quanto si evita ogni possibile ostacolo nel momento in cui il veicolo 100 sormonta il corpo principale 2 per ottenere il proprio corretto posizionamento reciproco.

Per ottimizzare la fase di posizionamento reciproco, e con riferimento alla figura 5, vantaggiosamente il corpo principale 2 comprende almeno una prima coppia di emettitori 6a, 6b di un rispettivo fascio luminoso 16a, 16b disposti in modo da emettere il suddetto fascio inclinato di un medesimo angolo rispetto alla direzione X, ovvero la direzione di avanzamento ideale del veicolo 100 rispetto al sistema di ricarica 1.

Il fascio luminoso 16a, 16b, 17a, 17b può vantaggiosamente essere di tipo laser.

Il fascio luminoso 16a, 16b. 17a, 17b può inoltre essere costituito da una luce di tipo coerente oppure incoerente, nello spettro del visibile oppure nello spettro del non visibile.

Vantaggiosamente i fasci luminosi 16a, 16b, 17a, 17b sono emessi ad una altezza dal suolo compresa fra 1 cm e 20 cm, preferibilmente fra 3cm e 12cm.

Gli emettitori 6a, 6b, 7a, 7b hanno potenze adeguate per far sì che i rispettivi fasci luminosi emessi 16a, 16b, 17a, 17b raggiungano almeno i 2 metri senza distorsioni del fascio stesso.

Preferibilmente il sistema di ricarica 1 comprende una ulteriore seconda coppia di emettitori 17a, 17b disposta a valle rispetto alla direzione di avanzamento X del veicolo 100 rispetto al sistema di ricarica 1.

Il sistema di ricarica comprende inoltre un dispositivo di comunicazione 19, funzionante mediante una qualsiasi tecnologia radio ed in grado di scambiare informazioni con un rispettivo dispositivo di comunicazione di bordo 119 del veicolo 100.

Mediante l’utilizzo dei suddetti fasci luminosi 16a, 16b, 17a, 17b e lo scambio di informazioni fra i dispositivi 19, 119, vengono fornite al guidatore del veicolo (ad esempio mostrate su un qualsiasi display di bordo) le indicazioni relative alla traiettoria ideale da seguire per ottenere un perfetto posizionamento reciproco di ricarica.

E’ chiaro che quando nel presente trovato si parla di posizionamento reciproco fra veicolo 100 e sistema di ricarica 1 si intende il posizionamento reciproco fra gli elementi conduttori 8, 9 (de corpo principale 2) e gli elementi conduttori 108, 109 (del veicolo 100), o comunque fra il dispositivo di trasmissione 5 del sistema di ricarica 1 ed il dispositivo di ricezione 105 del veicolo 100.

Nel funzionamento, quando il veicolo 100 si avvicina entro il raggio di azione dei dispositivi di comunicazione 19, 119, inizia a trasmettere informazioni riguardanti ad esempio le dimensioni, la geometria (compresa la distanza fra gli pneumatici di ogni asse) e la velocità del veicolo 100 stesso.

Vantaggiosamente, alla fine della fase di riconoscimento fra i dispositivi 19 e 119, il sistema di ricarica 1 invia un comando di accensione di un display di bordo del veicolo 100 in modo da permettere al guidatore di vedere, ad esempio attraverso una telecamera anteriore, il sistema di ricarica 1 stesso.

Proseguendo l’avvicinamento, quando uno dei due raggi luminosi 16a, 16b interferisce con uno dei due pneumatici 29a, 29b, conoscendo: il punto di intersezione, l’angolo fra il raggio luminoso stesso e la direzione x di avanzamento, il sistema di ricarica 1 determina a quale distanza si trova il veicolo 100 (ovvero la posizione del dispositivo di ricezione 105) in quanto il suo posizionamento sul veicolo 100 lo ha appreso nelle prime comunicazione fra i dispositivi 19, 119).

Quando il veicolo 100 prosegue il proprio avanzamento anche il secondo raggio luminoso 16b interferisce con il rispettivo pneumatico 29a, 29b, mediante l’acquisizione di queste informazioni, il dispositivo di ricarica 1 riesce a determinare la posizione del veicolo 100 rispetto a se stesso compresa l’inclinazione reciproca.

A questo punto il sistema di ricarica 1 comunica le prime informazioni di traiettoria ideale, ad esempio su un display di bordo del veicolo 100, in modo da indicare al guidatore come agire sullo sterzo per ottenere un corretto posizionamento.

Vantaggiosamente, se presente anche una ulteriore coppia di emettitori luminosi 7a, 7b questi possono acquisire una seconda misurazione, dopo che il veicolo 100 ha continuato ad avanzare, sempre basandosi sulla interferenza dei fasci luminosi 17a, 17b con gli pneumatici 29a, 29b, in modo da ottimizzare ulteriormente il posizionamento reciproco fra il sistema 1 ed il veicolo 100.

In particolare, una soluzione realizzativa prevede che la seconda coppia di emettitori 17a, 17b emetta un rispettivo raggio in direzione perpendicolare rispetto alla direzione X in modo da determinare il corretto centraggio del veicolo 100 rispetto al sistema di ricarica.

A tal scopo può essere presente anche un solo ulteriore emettitore 17a o 17b in quanto le informazioni relative alla geometria del veicolo 100 e, quindi, al posizionamento del dispositivo di ricezione 105 sul veicolo 100 stesso sono già state elaborate dal sistema di ricarica 1 nella prima fase di avvicinamento del veicolo 100 attraverso i dispositivi di comunicazione 19, 119.

Alternativamente od in aggiunta può essere prevista che gli emettitori 6a, 6b, 7a, 7b siano mobili su un’asse in modo da inseguire l’avanzamento del veicolo 100 e fornire una sorta di scannerizzazione istantanea del posizionamento dello stesso rispetto al sistema di ricarica 1.

Una volta che il sistema di ricarica 1 identifica il corretto posizionamento del veicolo 100 comunica con lo stesso l’inizio della procedura di ricarica oppure invia allo stesso informazioni di correzione della propria posizione da effettuarsi tramite il guidatore oppure mediante comandi di guida autonoma.

Come mostrato in figura 4 vantaggiosamente il corpo principale 2 comprende almeno una copertura 12 di protezione disposta esternamente e tutta intorno all’elemento conduttivo 8, 9.

La copertura è ad esempio del tipo a soffietto ed è configurata per muoversi verticalmente insieme all’elemento conduttivo 8, 9.

In particolare è l’elemento conduttivo 8, 9 a guidare in movimento la copertura di protezione 12, ad esempio mediante un collegamento meccanico isolante elettricamente fra i due.

Preferibilmente la copertura 12 comprende una spira elettricamente conduttrice, ad esempio di materiale metallico, ed è configurata per il collegamento a terra del veicolo 100.

La copertura 12 svolge quindi la duplice funzione di:

- protezione al contatto dei componenti 5, 105 atti al collegamento e trasferimento elettrico, ovvero dove la tensione risulta essere pericolosa e - il contatto di massa, ovvero di messa a terra del veicolo 100.

Vantaggiosamente la copertura 12 comprende un mezzo conduttore di massa 13 adatto ad entrare in contatto con una rispettiva massa disposta sul veicolo 100 quando avviene il sollevamento della stessa copertura 12 e degli elementi conduttori 8, 9.

Nel dettaglio, sempre con riferimento alla figura 4, è mostrata una possibile soluzione realizzativa di un gruppo di sistema di sollevamento 14 degli elementi conduttori 8, 9.

Il sistema può comprendere un sollevatore 14 (ad esempio ad azionamento elettrico, pneumatico o idraulico) collegato ad una piastra in materiale conduttore 18 mediante un giunto sferico 19.

Il giunto sferico 19 consente il possibile disallineamento della piastra in materiale conduttore 18 con il rispettivo sollevatore 14.

Il disallineamento consente a sua volta di ottimizzare il contatto con la piastra conduttore 18 ed i rispettivi contatti del veicolo 100.

E’ importante considerare che il perfetto parallelismo fra i contatti 8,9 e 108, 109 lo si perde anche soltanto se uno dei quattro pneumatici è maggiormente sgonfio rispetto agli altri.

Il giunto sferico 19 permette di superare questa tipologia di problemi.

Preferibilmente, il corpo principale 2 comprende uno sportello di protezione 15 per proteggere l’almeno un elemento conduttivo 8, 9, quando il mezzo di sollevamento 14 si trova in posizione abbassata.

Questo permette di evitare ogni possibile ostacolo all’avanzamento del veicolo 100 sopra al corpo principale 2.

Vantaggiosamente l’almeno un elemento conduttivo 8, 9 comprende almeno un sensore di temperatura per misurare la temperatura dell’elemento conduttivo 8, 9 stesso quando è in contatto con il rispettivo elemento conduttivo 108, 109 del veicolo.

Se il sensore di temperatura verifica una temperatura al di sopra di un valore di soglia, il sistema di ricarica 1 inibisce l’erogazione di corrente in quanto il contatto elettrico di tipo conduttivo non è ottimale.

Nel funzionamento un veicolo elettrico 100 si avvicinandosi al sistema di ricarica 1 mette in comunicazione radio il dispositivo di comunicazione 19 con il dispositivo di comunicazione del veicolo 119 i quali iniziano a scambiarsi informazioni relative quantomeno alle dimensioni e geometrie del veicolo.

Una volta terminata la fase di riconoscimento fra i dispositivi 19, 119 il veicolo 100 procedendo l’avanzamento farà in modo che prima uno pneumatico 29a e successivamente l’altro 29b (oppure contemporaneamente in caso di allineamento perfetto) interferirà con il rispettivo fascio luminoso 16a, 16b emesso dagli altresì rispettivi emettitori 6a, 6b.

Dalle suddette interferenze il sistema di ricarica 1 è in grado di calcolare esattamente molte informazioni relative al veicolo 100, in particolare il posizionamento rispetto al sistema di ricarica 1 e la sua velocità di avanzamento.

Proseguendo l’avanzamento, nella soluzione realizzativa preferita che comprende anche una seconda coppia di emettitori 7a, 7b posti a valle dei primi 6a, 6b, il sistema di ricarica 1 effettua una seconda misurazione della posizione del veicolo 100.

Il sistema di ricarica fin dalla prima fase di riconoscimento inizia ad inviare informazioni relative alle eventuali correzioni di traiettoria che il guidatore deve effettuare per arrivare ad ottenere un corretto e perfetto allineamento con il sistema di ricarica 1.

Una volta che il sistema di ricarica 1 determina un perfetto allineamento da il consenso per l’inizio della procedura di ricarica.

Se invece il sistema di ricarica 1 determina un non corretto posizionamento del veicolo 100 rispetto al corpo principale 2, segnala all’utente la necessità di effettuare un nuovo posizionamento.

In caso di corretto posizionamento, lo sportello di protezione 15 del corpo principale si apre e lascia lo spazio adeguato per il sollevamento degli elementi conduttori 8, 9 e della protezione 12 verso la superficie inferiore del veicolo 100.

La protezione 12 è il primo componente ad entrare in contatto con il veicolo 100 (in particolare con un rispettivo contatto di massa 13).

Il sistema di ricarica 1 effettua un primo controllo della resistenza di contatto delle masse.

Se questo controllo ha esito positivo allora il sistema di ricarica 1 prosegue con il completamento del sollevamento degli elementi conduttori 8, 9 per porli a contatto con i rispettivi conduttori del veicolo 108, 109.

Il sistema di ricarica 1 effettua un controllo della resistenza di contatto dei conduttori 8-108 e 9-109.

Se anche questo controllo ha esito positivo il sistema di ricarica 1 comunica al veicolo 100 i valori della propria tensione o potenza a disposizione per il prelievo durante la ricarica.

A questo punto se esiste una corrispondenza dei valori forniti dal sistema di carica 1 rispetto a quelli propri del veicolo 100 inizia la fase di ricarica. Una volta che il ciclo di ricarica è terminato, il sistema di ricarica effettua l’abbassamento della protezione 12 e dei conduttori 8, 9.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche di un sistema di ricarica 1 di un veicolo elettrico 100 secondo la presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi rispetto allo stato della tecnica. In particolare, un importante vantaggio consiste nel fatto che un sistema di ricarica 1 secondo la presente invenzione consente di effettuare l’operazione di ricarica di un veicolo elettrico 100 senza la necessità che l’utente provveda a svolgere operazioni di tipo manuale.

In particolare è sufficiente il posizionamento del veicolo 100 sopra il corpo principale per far sì che l’operazione di ricarica abbia inizio.

In questo modo viene scongiurata la possibilità che l’utente si dimentichi di collegare il veicolo 100 alla rispettiva stazione di ricarica una volta rientrato ad esempio presso la propria abitazione.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di ricarica (1) di un veicolo elettrico (100) comprendente un corpo principale (2) configurato per essere collegato ad una sorgente di energia elettrica ed essere sormontato almeno parzialmente da detto veicolo elettrico (100), detto corpo principale (2) comprendendo un dispositivo di trasmissione (5) di energia elettrica, detto dispositivo di trasmissione (5) comprendendo un mezzo di sollevamento (14) per movimentare almeno un elemento conduttivo (8, 9) da una prima posizione abbassata ad una seconda posizione sollevata, detta seconda posizione essendo configurata per entrare in contatto con almeno un rispettivo elemento conduttivo (108, 109) disposto nel pianale inferiore di detto veicolo (100) e collegato con il sistema di accumulo energia di detto veicolo (100) stesso.
2. 2. Sistema di ricarica (1) secondo la rivendicazione 1, in cui detto dispositivo di trasmissione (5) è disposto all’interno di detto corpo principale (2).
3. 3. Sistema di ricarica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto corpo principale (2) comprende almeno una coppia di mezzi di identificazione (6, 7) della posizione reciproca di detto veicolo (100) con detto sistema di ricarica (1).
4. 4. Sistema di ricarica (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi di identificazione (6, 7) comprendono una prima coppia di emettitori (6a, 7a) di un fascio luminoso configurati per determinare la posizione reciproca fra le ruote (101) di detto veicolo (100) e detto elemento conduttivo (8, 9).
5. 5. Sistema di ricarica (1) secondo la rivendicazione 3, in cui detti mezzi di identificazione (6, 7) comprendono una seconda coppia di emettitori (6b, 7 b) di un fascio luminoso configurati per determinare la posizione reciproca fra le ruote (101) di detto veicolo (100) e detto elemento conduttivo (8, 9).
6. 6. Sistema di ricarica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti 3-5 in cui detto fascio luminoso emesso da detto mezzi di identificazione (6, 7) è un raggio di tipo laser.
7. 7. Sistema di ricarica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto corpo principale (2) comprende inoltre almeno una copertura (12) disposta esternamente a detto almeno un elemento conduttivo (8, 9) di detto mezzo di sollevamento (14), detta copertura (12) essendo configurata per muoversi verticalmente insieme a detto elemento conduttivo (8, 9).
8. 8. Sistema di ricarica (1) secondo la rivendicazione 7 in cui detta copertura (12) comprende una spira elettricamente conduttrice configurata per il collegamento a terra di detto veicolo (100).
9. 9. Sistema di ricarica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto corpo principale (2) comprende uno sportello (15) di protezione per proteggere dagli agenti esterni detto almeno un elemento conduttivo (8, 9), quando detto mezzo di sollevamento (14) si trova in detta posizione abbassata.
10. 10. Sistema di ricarica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto almeno un elemento conduttivo (8, 9) comprende almeno un sensore di temperatura per misurare la temperatura di detto elemento conduttivo (8, 9) quando è in contatto con il rispettivo elemento conduttivo (108, 109) di detto veicolo.
11. 11. Sistema di ricarica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto dispositivo di trasmissione (5) comprende un giunto sferico (19) atto a consentire il possibile disallineamento fra detto elemento conduttivo (8, 9) e detto mezzo di sollevamento (14).
12. 12. Sistema di ricarica (1) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti comprendente inoltre un dispositivo di comunicazione (19) configurato per comunicare con un rispettivo dispositivo di comunicazione di bordo (119) di detto veicolo (100).