ITMO20130281A1 - Gruppo di alimentazione - Google Patents

Gruppo di alimentazione

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ITMO20130281A1
ITMO20130281A1 IT000281A ITMO20130281A ITMO20130281A1 IT MO20130281 A1 ITMO20130281 A1 IT MO20130281A1 IT 000281 A IT000281 A IT 000281A IT MO20130281 A ITMO20130281 A IT MO20130281A IT MO20130281 A1 ITMO20130281 A1 IT MO20130281A1
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shells
plate
cooling plate
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Giampiero Testoni
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Description

“GRUPPO DI ALIMENTAZIONE”.
DESCRIZIONE
La presente invenzione si riferisce ad gruppo di alimentazione per motociclette elettriche.
Sono note motociclette a propulsione elettrica, alimentate da batterie ricaricabili.
Le motociclette note includono un telaio a traliccio che definisce, in prossimità del cannotto di sterzo, una sede che alloggia e supporta un gruppo di alimentazione elettrica.
Tale gruppo è costituito da una cassa metallica di protezione e da un pacco batterie in essa incluso.
La cassa, di norma parallelepipeda, contiene nella loro interezza le batterie ricaricabili, sigillandole al proprio interno.
Un inconveniente di questa soluzione nota è legato al fatto che, in uso, le batterie contenute nella cassa producono una grande quantità di calore, che si dissipa solo in minima parte.
Pertanto, le batterie contenute nella cassa vanno soggette a surriscaldamento, il quale, notoriamente, ne riduce fortemente il ciclo di vita.
Il compito principale della presente invenzione è quello di escogitare un gruppo di alimentazione per motociclette elettriche che eviti il surriscaldamento delle batterie.
Altro scopo del presente trovato è quello di escogitare un gruppo di alimentazione per motociclette elettriche che consenta di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed eficace impiego e dal costo contenuto. Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dal presente gruppo di alimentazione per motociclette elettriche, realizzato in accordo con la rivendicazione 1. Altre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un gruppo di alimentazione per motociclette elettriche, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:
la figura 1 è una vista laterale di una motocicletta che monta il gruppo di alimentazione secondo il trovato;
la figura 2 è una vista assonometrica del gruppo di alimentazione secondo il trovato;
la figura 3 è una vista frontale del gruppo di alimentazione secondo il trovato;
la figura 4 è una vista in esploso del gruppo di alimentazione secondo il trovato;
la figura 5 è una vista assonometrica del gruppo di alimentazione secondo il trovato, privo del contenitore di protezione;
la figura 6 mostra l’oggetto di figura 5 da un diverso punto di vista;
la figura 7 è una vista dal basso del gruppo di alimentazione secondo il trovato, privo del contenitore di protezione;
la figura 8 è una vista in esploso che mostra il medesimo oggetto delle figure 5 - 7;
la figura 9 è una vista assonometrica di una piastra di raffreddamento del gruppo di alimentazione secondo il trovato; e
la figura 10 è una vista in esploso della piastra di raffreddamento.
Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 1 il gruppo di alimentazione per una motocicletta elettrica 2 dell’ invenzione. Il grupo 1 dell’ invenzione è quindi previsto per l alimentazione del motore 5 di una motocicletta elettrica 2.
Di preferenza, come mostrato nella figura 1, il gruppo 1 è montato sul telaio 4 della motocicletta 2 dietro il cannotto 3 di sterzo, in una posizione che corrisponde a quella che, nelle motociclette a motore endotermico, è occupata dal serbatoio per il carburante e dal motore endotermico stesso. In pratica, il telaio 4 può essere dotato di una apposita sede tra cannotto 3 e sella che ospita il gruppo 1 di alimentazione.
Il telaio 4 può essere configurato come quello descritto nella domanda di brevetto statunitense n. 13/861,461, a nome della Richiedente.
Il grupo 1 comprende almeno una batteria 6, 7, 8, 9 elettrica, ma di preferenza quattro, come mostrato nelle figure allegate, ed un contenitore 10, 11, 12 di protezione per le batterie 6, 7, 8, 9.
Secondo un aspetto importante dell’invenzione, il contenitore 10, 11, 12 comprende una piastra di raffreddamento 12, realizzata ad esempio in alluminio, posta a contatto con le batterie 6, 7, 8, 9 e provvista di una pluralità di fori 13 passanti, che comunicano con l esterno e che attraversano longitudinalmente la piastra di raffreddamento 12.
A tale proposito si specifica che, nellambito della presente trattazione, il fatto che i fori 13 attraversano longitudinalmente la piastra di raffreddamento 12 significa essi si estendono parallelamente alla piastra stessa, ossia nel senso della sua larghezza e/o della sua lunghezza, non del suo spessore, come appare chiaramente nelle figure.
In dettaglio, i fori 13 hanno un accesso ed un’uscita entrambi comunicanti con l’esterno del gruppo 1 e in essi circola l’aria durante la marcia della motocicletta 2 su cui è montato il gruppo 1.
In pratica, il gruppo 1 dell’invenzione è stato escogitato per ottenere il raffreddamento ad aria delle batterie 6, 7, 8, 9 in esso comprese grazie al contatto termico definito tra la piastra di raffreddamento 12 forata e le batterie 6, 7, 8, 9 medesime, oltre che grazie al contatto termico delle batterie 6, 7, 8, 9 con due semigusci 10, 11 che verranno descritti più in dettaglio nel seguito.
In tal modo si ottiene la trasmissione del calore verso l’esterno da entrambi i lati delle batterie 6, 7, 8, 9, rispettivamente con la piastra di raffreddamento 12 e con i semigusci 10, 11, che sono conformati in modo da smaltire con l’aria il calore in eccesso delle batterie 6, 7, 8, 9.
Vantaggiosamente, la piastra 12 ha anche la funzione di supportare le batterie 6, 7, 8, 9, di preferenza tramite apposite mensole 14, 15.
In dettaglio, la piastra 12 è dotata di due facce 17, 18 di trasmissione laterali ed opposte, a contatto con le quali sono poste le citate batterie 6, 7, 8, 9 e tra le quali sono ricavati i suddetti fori 13 passanti per l’attraversamento dell’aria.
Le mensole 14, 15 sporgono trasversalmente dalle facce 17, 18 e ciascuna di esse supporta una rispettiva batteria 6, 7, 8, 9.
In pratica, le mensole 14, 15 supportano e sono fissate alla rispettiva batteria 6, 7, 8, 9, che vi poggia col proprio fondo.
Ciascuna batteria 6, 7, 8, 9 supportata dalle mensole 14, 15 ha un lato interno a contatto con la rispettiva faccia di trasmissione 17, 18, al fine del suo raffreddamento.
I fori 13 sono preferibilmente paralleli tra loro e ricavati a tutta lunghezza nella piastra 12.
In pratica, tali fori 13 sono orientati longitudinalmente nella piastra 12 e sono disposti su un piano che è parallelo alle due facce 17, 18 di trasmissione.
I fori 13 possono essere a sezione prismatica ed essere suddivisi da un sottile setto che costituisce una parete comune tra fori 13 contigui.
II contenitore 10, 11, 12 delle batterie 6, 7, 8, 9 comprende di preferenza due semigusci 10, 11 di raffreddamento, di forma sostanzialmente prismatica, che ospitano ciascuno una o più batterie 6, 7, 8, 9.
I semigusci 10, 11 sono separati dalla piastra 12, a definire con questa due volumi interni che alloggiano le batterie 6, 7, 8, 9 e contengono anche le rispettive mensole 14, 15.
I volumi interni sono isolati dall’ esterno, benché possano essere comunicanti.
In dettaglio, ciascun volume comprende di preferenza una coppia di batterie 6, 7, 8, 9 sovrapposte.
I semigusci 10, 11 possono essere fissati in modo rimuovibile alla piastra 12, ad esempio tramite bulloni o simili, in corrispondenza di rispettive facce 17, 18 di trasmissione della piastra 12 stessa.
In corrispondenza della linea di contatto tra la piastra 12 ed i semigusci 10, 11 possono essere disposte delle guarnizioni 19 di tenuta in gomma.
La piastra 12 è posta centralmente nel gruppo 1 di alimentazione, sostanzialmente in corrispondenza di un piano che divide il gruppo 1 in due mèta.
Ciascun volume interno comprende di preferenza due mensole 14, 15 e due rispettive batterie 6, 7, 8, 9 disposte in sovrapposizione, in una configurazione simmetrica rispetto al piano della piastra 12, ad ottimizzare lo sfruttamento degli spazi disponibili.
Al fine dell’ incremento della dissipazione del calore, i semigusci 10, 11 sono provvisti ciascuno di una superficie esterna alettata 20, 21, disposta su una loro parete esterna opposta alla piastra 12, la quale parete affaccia internamente le facce esterne delle batterie 6, 7, 8, 9, cioè le facce opposte alle citate facce interne che contattano la piastra 12.
Tale parete esterna dei semigusci 10, 11 può contattare direttamente tale faccia esterna delle batterie 6, 7, 8, 9, a rendere più efficiente la dissipazione.
Ancora più in dettaglio, le batterie 6, 7, 8, 9 sono parallelepipede ed hanno i lati lunghi maggiori a contatto con la rispettiva faccia della piastra 12 e la rispettiva parete esterna del semiguscio 10, 11, mentre uno dei lati lunghi minori è disposto sulla relativa mensola 14, 15.
Si noti che diversi modelli di batterie sono configurati in modo da dissipare calore soprattutto attraverso i propri lati lunghi maggiori, il che è sinergico con la loro disposizione entro il gruppo 1 dell’ invenzione.
Vantaggiosamente, in corrispondenza dei lati lunghi maggiori delle batterie 6, 7, 8, 9, può essere applicato uno strato di materiale di interfaccia termica, a garantire la massima efficienza di dissipazione sia attraverso la piastra 12 che attraverso le pareti dei semigusci 10, 11.
A questo proposito si sottolinea che, neH’ambito della presente trattazione, affermare che la piastra 12 e i semigusci 10, 11 sono posti a contatto con le batterie 6, 7, 8, 9 va inteso a meno dello strato di materiale di interfaccia termica; in altre parole ciò significa che le superfici della piastra 12, dei semigusci 10, 11 e delle batterie 6, 7, 8, 9 si devono intendere in contatto reciproco sia in presenza dello strato di materiale di interfaccia termica sia in sua assenza.
Lo strato di materiale di interfaccia termica, infatti, consiste in un foglio di materiale avente caratteristiche tali da migliorare il contatto e la trasmissione del calore è, pertanto, la piastra 12 e i semigusci 10, 11 si devono continuare a considerare in contatto con le batterie 6, 7, 8, 9 anche in presenza dello strato di materiale di interfaccia termica.
Le mensole 14, 15 hanno forma e dimensioni paragonabili al lato della batteria 6, 7, 8, 9 che vi poggia sopra.
Nella forma di realizzazione preferenziale dell’ invenzione, la piastra 12 include una o più parti raffreddanti 22, 23, 24, in cui sono ricavati i fori 13 passanti, ed una o più parti strutturali 25, 26, 27, aventi ad esempio una resistenza meccanica maggiore rispetto alle parti raffreddanti 22, 23, 24. In pratica, le parti raffreddanti 22, 23, 24 sono provviste di una molteplicità di fori 13 per l’aria, a definire una struttura alveolare dotata di pareti sottili. Le parti strutturali 25, 26, 27 hanno pareti più spesse, il che non esclude che possano essere dotate di aperture 28, ad esempio aperture di alleggerimento.
Di preferenza, le parti raffreddanti 22, 23, 24 e quelle strutturali 25, 26, 27 sono disposte alternate nella piastra 12 nel senso della sua altezza.
Ad esempio, possono essere previste tre parti raffreddanti 22, 23, 24 e tre parti strutturali 25, 26, 27.
Utilmente, le parti raffreddanti 22, 23, 24 sono ottenute per estrusione e, dopo opportuna sagomatura, sono fissate alle parti strutturali 25, 26, 27, ad esempio tramite saldatura.
Ad ogni buon conto, per ciascuna batteria 6, 7, 8, 9, è prevista almeno una parte raffreddante e, nel caso preferito di un gruppo 1 con quattro batterie 6, 7, 8, 9, la piastra 12 può includere due parti raffreddanti principali 22, 23, alle facce opposte delle quali è disposta a contatto ed affiancata una rispettiva batteria 6, 7, 8, 9.
Alle parti strutturali 25, 26, 27 sono fissate le mensole 14, 15 suddette e, vantaggiosamente, possono essere fissate in modo rimuovibile anche le batterie 6, 7, 8, 9.
In uso, il grupo 1 di alimentazione è montato sulla motocicletta 2 orientato con la piastra 12 disposta in verticale quando la motocicletta 2 è “in piedi”.
In pratica, la piastra 12 è complanare all’asse della motocicletta 2 ed i semigusci 10, 11 sono disposti rispettivamente sul lato sinistro e su quello destro del veicolo 2.
In questa configurazione, i fori 13 per il passaggio deli’aria sono paralleli all’asse della motocicletta 2, mentre le eventuali aperture 28 delle parti strutturali 25, 26, 21 della piastra 12 sono orientate trasversalmente.
Quindi, durante la marcia della motocicletta 2, Paria penetra nei fori 13 della piastra 12 e li attraversa per tutta la lunghezza.
Le batterie 6, 7, 8, 9 comprese nel gruppo 1 di alimentazione, che in uso vanno soggette ad un normale riscaldamento, sono raffreddate grazie al loro contatto con la piastra 12 ed inoltre dissipano ulteriormente calore attraverso le superfici alettate 20, 21 dei semigusci 10, 11.
Al contempo, le batterie 6, 7, 8, 9 sono sempre e comunque protette da eventuali urti dalla presenza dei semigusci 10, 11.
Quando il gruppo 1 è montato sulla motocicletta 2 o comunque è orientato nello spazio nella maniera in cui va montato sulla motocicletta 2, si individuano due batterie superiori 6, 7 e due batterie inferiori 8, 9 separate dalla piastra 12.
Nel prosieguo, per comodità espositiva, si descriveranno ulteriori componenti dell’invenzione considerando il gruppo 1 con P orientamento con cui è montato sulla motocicletta 2.
Le batterie 6, 7, 8, 9 sono collegate in serie da opportuni mezzi di collegamento elettrico 29, 30, 31, 32, 33 che uniscono i rispettivi poli e che possono comprendere cinque segmenti 29, 30, 31, 32, 33 conduttivi.
Poli opposti delle batterie superiori 6, 7 sono collegati da un primo segmento 29, disposto orizzontalmente, che passa in una delle citate aperture 28 della parte strutturale superiore 25 della piastra 12.
I restanti poli delle batterie superiori 6, 7 sono collegati ad opposti poli delle batterie inferiori 8, 9 da due segmenti verticali posteriori 30, 31 disposti sul retro delle batterie lungo i lati di spessore posteriori delle batterie superiori 6, 7.
I rimanenti poli delle batterie inferiori 8, 9 cono collegati alla circuiteria di alimentazione 34, 35, 40 tramite segmenti conduttivi inferiori 32, 33 che passano lungo i lati di spessore anteriori di tali batterie 8, 9.
Vantaggiosamente, nei suddetti volumi interni definiti tra semigusci 10, 1 1 e piastra 12 sono completamente contenute la circuiteria 34, 35, 40 di alimentazione e carica e Γ elettronica di controllo 41 delle celle delle batterie 6, 7, 8, 9.
L’elettronica di controllo può essere del tipo BMS (battery management System) e comprendere ad esempio dieci schede elettroniche 41 disposte in corrispondenza dei lati di spessore delle batterie 6, 7, 8, 9, a minimizzare l’ingombro di detta elettronica
Con la presente soluzione, si evitano completamente rischi di folgorazione per gli utilizzatori e si diminuisce la lunghezza delle connessioni elettriche che collegano i componenti dell’ invenzione.
In dettaglio, la circuiteria 34, 35, 40 di alimentazione e carica è inclusa in due vani inferiori definiti dalla piastra 12, dalle mensole inferiori 15 e dai due semigusci 10, 11.
Tale circuiteria 34, 35, 40 può essere fissata direttamente alle mensole inferiori 15.
Come è mostrato nella figura 7, in questi vani afferiscono i citati segmenti conduttivi inferiori 32, 33 collegati alle batterie inferiori 14, 16, i quali, con Γ interposizione di rispettivi primi contattori 34, 35, cono collegati ai cavi di alimentazione 36, 37 che connettono il gruppo 1 all’ inverter che pilota il motore 5 della motocicletta 2.
In corrispondenza del contato tra deti segmenti inferiori 32, 33 e detti contattori 34, 35, vi sono anche i collegamenti tra i segmenti inferiori 32, 33 ed i cavi di carica 38, 39 delle baterie 6, 7, 8, 9, uno di questi collegamenti potendo essere dotato di un secondo contattore 40 per evitare che la corrente passi al contempo attraverso i cavi di carica 38, 39 ed in quelli di alimentazione 36, 37, nelle diverse condizioni di funzionamento del gruppo 1 .
Si noti che, per ragioni di chiarezza illustrativa, nelle tavole allegate sono rappresentati solamente i cavi 38, 39 per la “carica rapida” delle batterie 6, 7, 8, 9, vale a dire quelli destinati alla connessione con colonnine di ricarica rapida, i quali cavi 38, 39 terminano in una presa che può essere ospitata ad esempio soto la sella della motocicletta 2.
Tuttavia, questi cavi 38, 39 sono opzionali e linvenzione prevede cavi principali, non rappresentati, per l’alimentazione tramite la rete domestica, con l’interposizione di un opportuno carica-baterie.

Claims (11)

  1. RIVENDICAZIONI 1) Gruppo (1) di alimentazione per una motocicletta (2) elettrica comprendente almeno due batterie (6, 7, 8, 9) elettriche ed almeno un contenitore (10, 11, 12) di protezione che contiene dette batterie (6, 7, 8, 9), caratterizzato dal fatto che detto contenitore (10, 11, 12) comprende: almeno una piastra di raffreddamento (12) posta a contatto con dette batterie (6, 7, 8, 9) e provvista di una pluralità di fori (13) passanti che comunicano con l’esterno e che attraversano longitudinalmente detta piastra di raffreddamento (12); almeno due semigusci (10, 11) di raffreddamento, contenenti ciascuno almeno una di dette batterie (6, 7, 8, 9) e posti a contatto con dette batterie (6, 7, 8, 9), detti semigusci (10, 11) essendo separati da detta piastra di raffreddamento (12).
  2. 2) Gruppo (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta piastra di raffreddamento (12) supporta dette batterie (6, 7, 8, 9).
  3. 3) Gmppo (1) secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che detta piastra di raffreddamento (12) è provvista di almeno una mensola (14, 15) che supporta almeno una di dette batterie (6, 7, 8, 9).
  4. 4) Gruppo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detti fori (13) sono paralleli tra loro.
  5. 5) Gruppo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta piastra di raffreddamento (12) comprende due facce (17, 18) di trasmissione opposte, a contatto delle quali sono poste una o più batterie (6, 7, 8, 9), tra dette facce (17, 18) essendo ricavati detti fori (13) passanti.
  6. 6) Gruppo (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detta piastra di raffreddamento (12) include almeno una parte raffreddante (22, 23, 24) dotata di detti fori (13) ed almeno una parte strutturale (25, 26, 27) a resistenza meccanica maggiore di detta parte raffreddante (22, 23, 24).
  7. 7) Gruppo (1) secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti semigusci (10, 11) sono uniti a detta piastra di raffreddamento (12) in corrispondenza di sue rispettive facce (17, 18) di trasmissione.
  8. 8) Gruppo (1) secondo la rivendicazione 6 o la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detti semigusci (10, 11) sono provvisti dì almeno una superficie esterna alettata (20, 21) di raffreddamento.
  9. 9) Gruppo (1) secondo una o più delle rivendicazioni dalla 6 alla 8, caratterizzato dal fatto che detti semigusci (10, 11) definiscono internamente uno o più vani in cui è completamente contenuta una circuiteria (34, 35, 40) di alimentazione e carica per le batterie (6, 7, 8, 9).
  10. 10) Motocicletta (2) elettrica caratterizzata dal fatto di comprendere un gruppo (1) di alimentazione secondo una o più delle rivendicazioni dalla 1 alla 11.
  11. 11) Motocicletta (2) secondo la rivendicazione 10, caratterizzata dal fatto che detto gruppo (1) è montato su detta motocicletta (2) orientato con detta piastra di raffreddamento (12) posta in verticale e parallela all’asse di detta motocicletta (2).
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