BR112021016009A2

BR112021016009A2 - Placa de circuito para uma estação de carregamento de veículo elétrico

Info

Publication number: BR112021016009A2
Application number: BR112021016009-4A
Authority: BR
Inventors: Kjetil Næsje; Jonas Helmikstøl; Steffen Mølgaard; Ola STENGEL
Original assignee: Easee As
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2020-03-23
Publication date: 2021-10-05
Also published as: ZA202108030B; KR20210145185A; EP3941781A4; MX2021010934A; JP2022525453A; CA3130743A1; EP3941781A1; AU2020247076B2; CN113613940A; NO20190387A1; SG11202108815QA; AU2020247076A1; US20220185132A1; WO2020197406A1

Abstract

placa de circuito para uma estação de carregamento de veículo elétrico. a presente invenção refere-se a uma placa de circuito (100) para uma estação de carregamento de veículo elétrico (1), compreendendo um sensor de temperatura (200) e uma pista condutora (300) tendo um terminal (300t) para transferir energia elétrica entre a pista condutora (300) e o exterior da estação de carregamento (1). o sensor de temperatura (200) e a pista condutora (300) são separados por pelo menos uma camada isolante (120, 121, 122) de modo que a temperatura da pista condutora (300) seja mensurável pelo sensor de temperatura (200) através da pelo menos uma camada isolante (120, 121, 122).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PLACA

DE CIRCUITO PARA UMA ESTAÇÃO DE CARREGAMENTO DE VEÍCULO ELÉTRICO". CAMPO DA INVENÇÃO

[0078] A presente invenção refere-se a uma placa de circuito para uma estação de carregamento de veículo elétrico e a uma estação de carregamento de veículo elétrico compreendendo uma placa de circuito. Também, a presente invenção refere-se a um método de monitorar uma estação de carregamento de veículo elétrico.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0079] Hoje em dia, estações de carregamento dedicadas são cada vez mais usadas para recarga de veículos elétricos após o uso. As estações de carregamento de (VE) são conhecidas por incluir vários recursos para uma usabilidade e operabilidade melhoradas. Por exemplo: uma interface de usuário pode ser fornecida para permitir que um usuário configure um ciclo de carregamento de modo mais preciso (por exemplo, estabelecendo quando e como os ciclos de carga ocorrem); pode ser fornecida uma tomada para conectar um tipo padrão de conector de plugue de VE, tal como o tipo de conector IEC 62196 tipo 2 (também conhecido como o tipo de conector Mennekes); recursos para conectar a estação de carregamento com a Internet, como um adaptador sem fio, podem ser fornecidos de modo que a estação pode ser controlada remotamente por um usuário ou que a estação pode realizar um ciclo de carregamento de modo autônomo com base os preços de eletricidade; e recursos podem ser implementados de modo que as estações conectadas ao mesmo gabinete de fusíveis se comunicam entre si e obtêm uma coordenação elétrica eficiente (por exemplo, otimizando as fases elétricas em cada estação).

[0080] Estações de carregamento de VE podem ser instaladas em locais públicos e privados. Alguns governos e municipalidades fornecem pontos de carregamento públicos onde um proprietário de VE pode recarregar seu VE a uma taxa reduzida ou, em alguns casos, gratuitamente. No caso de locais privados, muitos proprietários de VE instalam estações de carregamento de VE em casa, tal como na garagem. Também, muitas companhias fornecem alguns de seus espaços de estacionamento com estações de carregamento para os empregados usarem e recarregarem VEs após o uso. Uma estação de carregamento pode ser instalada ao ar livre e expostas à chuva e umidade, como próxima a um espaço de estacionamento sem teto ou perto de uma rampa para mover barcos para e da água.

[0081] As características dos ciclos de carregamento podem diferir de estação para estação, mas alguns aspectos são comuns à maioria das estações de carregamento. Tipicamente, um ciclo de carregamento em estações de carregamento de VE conhecidas dura de 6 a 12 horas. Também, durante o ciclo de carregamento, o VE e a estação de carregamento são normalmente deixados sem supervisão. Além disso, as correntes transferidas para a estação de carregamento de VE e entre a estação de carregamento e o VE são normalmente altas, tal como de 13 a 60A.

[0082] A transmissão das correntes de carregamento através de componentes, condutores, e contatos pode levar a condições perigosas, como uma temperatura excessivamente alta devido a um aumento de resistência elétrica ou a produção de arcos elétricos. Um aumento de temperatura não é perigoso na maioria dos casos, mas, se excessivo, pode resultar em partes derretidas ou incêndio. O mau funcionamento da estação de carregamento pode por sua vez causar dano ao VE ou fazer com que tensões letais sejam expostas ao usuário. Além do mais, a produção de arcos elétricos é muito perigosa e pode levar rapidamente a um aquecimento inesperado e facilmente iniciar um incêndio. Por exemplo, pode ocorrer um arco contínuo em um pequeno contato entre os condutores em um soquete, o que pode levar a um incêndio que pode danificar a estação de carregamento, o VE e/ou o local no qual o ciclo de carregamento está sendo realizado. Portanto é um aspecto importante no desenvolvimento de estações de carregamento de VE minimizar as circunstâncias ameaçadoras causadas pela transmissão das correntes de carga.

[0083] Pode ser um desafio monitorar e controlar a temperatura e a ocorrência de arcos elétricos em uma estação de carregamento de VE.

[0084] Uma abordagem conhecida é fornecer pelo menos um sensor térmico dentro de um conector, tal como um plugue do cabo conectando o VE na estação de carregamento. Em particular, o sensor está disposto dentro de um alojamento que é compartilhado com os condutores elétricos (também conhecidos como pinos e hastes), de modo que o sensor pode medir indiretamente a temperatura dos condutores medindo a temperatura do alojamento. Esta temperatura é então monitorada e comprada contra um valor máximo pré- configurado, e o suprimento de energia para o VE é desligada ou mantida com base nesta comparação. Os documentos GB 2489988 A e US 9.490.640 B2 fornecem exemplos desta abordagem.

[0085] Na prática, os inconvenientes seguintes são observados nesta abordagem.

[0086] Pode ser difícil obter uma medição de temperatura separada de cada condutor no plugue. Em modalidades desta abordagem, verificou-se que mais que um condutor influencia as medições de um sensor. Isto torna difícil detectar se a temperatura aumentou devido a um condutor ou se aumentou devido a todos os condutores. Em algumas situações, pode ser crucial evitar dano parando a operação de carregamento quando a temperatura de um único condutor aumenta rapidamente, mesmo se a temperatura final deste aumento está abaixo de uma temperatura máxima global.

[0087] A maioria das modalidades desta abordagem são muito lentas em detectar um aumento em temperatura que pode ser prejudicial, algumas vezes, ocorre um arco contínuo dentro do soquete de energia conectado a um condutor e esta condição somente é detectada depois que parte do soquete foi danificada ou quando um incêndio já começou.

[0088] Além do mais, optar por fornecer os recursos de monitoramento e controle da temperatura no nível de cabo/plugue exige implementar um processo de fabricação para o cabo além daquele para a estação de carregamento de VE. O processo de fabricação do cabo pode ser difícil de automatizar, exigir trabalho manual, e ser dispendioso para implementar.

[0089] Outra abordagem conhecida é mencionada na página 13, linhas 18-27 do documento GB 2489988 A: os fabricantes de equipamento de carregamento gerenciam o problema de acúmulo de calor excessivo limitando a corrente de carga a uma fração da corrente de carga nominal disponível. No entanto, esta abordagem tem a desvantagem de impor um tempo de ciclo de carregamento mais longo ais usuários. Particularmente, isto é indesejável porque um objetivo geral no desenvolvimento e projeto de uma estação de carregamento de VE é atingir o carregamento mais rápido possível.

[0090] A publicação de Patente US2018/0097316 A1 descreve uma parte de conector de encaixe para conexão com uma parte de conector de encaixe correspondente, o conector de encaixe inclui: i) uma parte de alojamento;

ii) pelo menos um elemento de contato elétrico, que está disposto na parte de alojamento, para estabelecer contato elétrico com a parte de conector de encaixe correspondente; iii) e um dispositivo de monitoramento de temperatura incluindo pelo menos um dispositivo de sensor para detectar um aumento na temperatura do pelo menos um elemento de contato. O dispositivo de monitoramento de temperatura inclui um elemento de suporte que se estende sobre uma superfície inteira do mesmo ao longo de um plano e inclui pelo menos uma abertura e uma superfície de contato disposta em pelo menos uma abertura. O pelo menos um elemento de contato se estende através da pelo menos uma abertura de modo que o pelo menos um elemento de contato contata a superfície de contato, e o pelo menos um dispositivo de sensor sendo disposto no elemento de suporte de modo a detectar uma subida na temperatura do pelo menos um elemento de contato.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0014] A invenção é definida pelas reivindicações independentes. As reivindicações dependentes definem as modalidades vantajosas.

[0015] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é fornecida uma placa de circuito para uma estação de carregamento de veículo elétrico, compreendendo: circuito para a estação de carregamento de veículo elétrico; um sensor de temperatura; e uma pista condutora tendo um terminal para transferir energia elétrica entre a pista condutora e o exterior da estação de carregamento, em que o sensor de temperatura e a pista condutora são separados por pelo menos uma camada isolante de modo que a temperatura da pista condutora é mensurável pelo sensor de temperatura através da pelo menos uma camada isolante.

[0016] O efeito da placa de circuito de acordo com a invenção é como segue. A placa de circuito (que é a placa de circuito principal para a estação de carregamento) compreende tipicamente circuitos para permitir que a estação de carregamento elétrico carregue um veículo elétrico. O circuito pode compreender tipicamente de componentes tais como relés, contatores, eletrônicos de suprimento e controle de energia, por exemplo. A invenção é sobre medição de temperatura na placa de circuito impresso principal (PCB) da estação de carregamento em vez de em um local perto dos pinos do plugue como em US2018/0097316 A1. Enquanto na maioria das modalidades básicas, a placa de circuito impresso principal pode conter principal- mente pistas condutoras conectando os conectores elétricos entre si em uma maneira fixa (tornando o carregamento somente adequado para uma configuração e padrão). No entanto, as modalidades mais práticas exigirão que o dito circuito adicional torne a estação de carregamento robusta, flexível e de acordo com padrões e exigências.

[0017] como mencionado, o circuito é tipicamente colocado em uma placa de circuito impresso (também referida como placa de circuito neste relatório). Os inventores perceberam que isto também implica que as correntes de carga se deslocarão através de pistas condutoras na placa de circuito impresso. Então os inventores perceberam que é muito mais fácil e mais barato realizar monitoramento de temperatura na placa de circuito impresso principal. A placa de circuito impresso é tipicamente construída de material eletricamente isolante, e fornecida com pistas condutoras e ainda camadas isolantes. Estas camadas isolantes são tipicamente muito finas e conduzem calor muito bem. Assim, tendo esta percepção, subitamente se torna fácil realizar o monitoramento de temperatura em uma estação de carregamento de veículo elétrico, isto é, implementando um sensor de temperatura sobre uma pista condutora ainda sendo separada dele por pelo menos uma camada isolante. A solução resultante é compacta e de custo muito baixo. No monitoramento de temperatura de PCB, como a atual invenção propõe, não foi feito antes. A suposição comum na técnica anterior é que deveria se feito dentro do plugue.

[0091] Em contraste com a invenção, o documento US2018/0097316 A1 descreve uma solução dispendiosa tendo um elemento de suporte, que basicamente é uma placa extra de circuito impresso (PCB) tendo furos através dos quais os elementos de contato se projetam. Em torno de cada furo existe um anel condutor fino (uma via feita de metal) e opcionalmente o anel é acoplado com uma parte de acoplamento (que também é uma pista condutora fina) é eletricamente isolado de, mas termicamente acoplado com o sensor de temperatura. Embora o anel e a parte de acoplamento sejam eletricamente condutores, é a condutividade térmica que é usada. A partir de um ponto de vista elétrico, o anel e a parte de acoplamento estão no mesmo potencial que o elemento de contato e não conduzem qualquer corrente. Ainda deve ser notado que a placa de circuito impresso em US2018/0097316 A1 somente compreende os furos, os anéis, as partes de acoplamento e os sensores de temperatura. O documento US2018/0097316 A1 descreve que existe um desafio em colocar todos estes elementos na placa de circuito impresso, porque os locais e as distâncias entre os elementos de contato do plugue e soquete são padronizados, por exemplo, o padrão de plugue e soquete do tipo 2.

[0092] Na verdade, a solução do documento US2018/0097316 A1 poderia ser combinada com a solução como apresentada pela invenção, porque elas operam em níveis diferentes na estação de carregamento, ainda esta solução dispendiosa se torna completamente supérflua pela invenção.

[0093] Cada uma da pelo menos uma camada isolante pode ser uma camada da placa de circuito. Também, duas camadas isolantes podem ser contíguas. Além do mais, a pelo menos uma camada isolante pode ser feita de fibra de vidro.

[0094] O terminal pode ser conectável a um conector elétrico para transferir energia elétrica da pista condutora para um veículo elétrico, ou o terminal pode ser conectável a um conector elétrico para transferir energia elétrica do exterior da estação de carregamento para a pista condutora.

[0095] O sensor de temperatura pode ser um termistor.

[0096] Em uma modalidade, o sensor e a pista podem ser separados por um conjunto de três camadas isolantes, o conjunto tendo uma espessura de 200 a 300 m.

[0097] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção, é fornecida uma estação de carregamento de veículo elétrico compreendendo uma placa de circuito descrita acima. A estação de carregamento pode incluir um conector elétrico para transferir energia elétrica entre a placa de circuito e o exterior da estação de carregamento, o conector elétrico sendo conectável ao terminal da pista condutora.

[0098] Foi constatado que o uso de um conector para transferir energia elétrica para o exterior da estação de carregamento de veículo elétrico tem um alto risco de causar circunstâncias perigosas. Por exemplo, uma placa de circuito fabricada não tem um risco de causar circunstâncias perigosas tão alto quanto o uso do conector, tipicamente, o processo de fabricação da placa de circuito pode ser automatizada com precisão robótica e sofre muitas verificações de qualidade; no entanto, o uso dos conectores dependerá muitas vezes de circunstâncias arbitrárias, tal como um usuário conectando corretamente um plugue de um cabo elétrico, um eletricista não falhando em aparafusar corretamente um conector elétrico, ou o nível de umidade no ar não sendo muito alto. Assim, enfrentar o problema de monitorar a temperatura nos conectores para o exterior da estação de carregamento é vantajoso.

[0099] Em uma modalidade, cada conector elétrico para transferir energia elétrica entre a placa de circuito e o exterior da estação de carregamento pode ser conectável a um terminal como descrito ao mencionar a placa de circuito acima.

[00100] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um método de controlar a transferência de energia elétrica entre a pista condutora da placa de circuito como descrita acima e o exterior de uma estação de carregamento de veículo elétrico. O método compreende as etapas: - ler uma primeira medição do sensor de temperatura; - aguardar uma quantidade de tempo pré-configurada; - ler uma segunda medição do sensor de temperatura; - calcular a variação de temperatura entre a segunda e a primeira medição; - se a variação de temperatura é maior que um aumento de temperatura máxima pré-configurada, interromper a transferência de energia elétrica entre a pista condutora e o exterior da estação de carregamento.

[00101] Vantajosamente, um aumento súbito de temperatura em uma pista condutora pode ser detectado sem exigir que outras pistas condutoras ou conectores aumentem mais a temperatura. Em comparação com uma abordagem de limite máximo de temperatura, este método permite interromper a passagem de corrente elétrica em uma pista condutora, mesmo quando as medições de temperatura estão abaixo de um limite máximo de temperatura. Ele permite evitar um incidente relacionado com arco no estágio inicial de um arco contínuo.

[00102] O método pode também compreender a etapa: - se a variação de temperatura não é maior que o aumento de temperatura máxima configurado, permitir, se já não permitido, a transferência de energia elétrica entre a pista condutora e o exterior da estação de carregamento.

[00103] Além disso, a quantidade de tempo pré-configurada pode ser de cinco segundos e o aumento máximo de temperatura pré- configurado pode ser de dez graus Celsius.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00104] Modalidades da invenção serão descritas agora, por meio de exemplo somente, com referência aos desenhos anexos, nos quais:

[00105] a Figura 1 são duas vistas em perspectiva de uma estação de carregamento de VE montada na parede;

[00106] as Figuras 2a, 2b são vistas em seções semi-transversais de conectores elétricos conhecidos na estação de carregamento de VE na Figura 1;

[00107] a Figura 3 é uma vista em seção transversal de uma primeira modalidade de placa de circuito;

[00108] as Figuras 4a, 4b são vistas em elevação em seção transversal de duas modalidades de isolamento;

[00109] as Figuras 5a, 5b são vistas de topo de seções semi- transversais de duas modalidades de placa de circuito tendo disposições diferentes de pistas condutoras;

[00110] a Figura 6 é uma vista esquemática de um método de controlar a transferência de energia elétrica com a pista condutora de uma modalidade de placa de circuito; e

[00111] as Figuras 7a, 7b ilustram a placa de circuito de uma estação de carregamento compreende as pistas condutoras de acordo com a invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES

[00112] Voltando agora à Figura 1, ela mostra duas vistas em perspectiva de uma modalidade de estação de carregamento de VE 1 montada na parede.

[00113] No lado esquerdo da Figura 1, uma primeira vista em perspectiva mostra a estação de carregamento de VE 1 montada em uma parede 2. A estação de carregamento de VE 1 inclui um conector de soquete do tipo 2 (IEC 62196) 440 no lado dianteiro para permitir a conexão de um cabo elétrico entre a estação de carregamento de VE 1 e um VE (não mostrado).

[00114] No lado direito da Figura 1, uma segunda vista em perspectiva mostra a estação de carregamento de VE 1 flutuando na frente de sua posição na primeira perspectiva. Esta representação foi escolhida para o propósito ilustrativo de mostrar os conectores de pino de entrada no lado traseiro da estação de carregamento de VE 1.

[00115] A estação de carregamento de VE 1 inclui cinco conectores de pino de entrada, projetando do lado traseiro da estação de carregamento de VE 1, para receber sinais elétricos de entrada. Cada conector de pino de entrada 410 está disposto no lado traseiro da estação de carregamento de VE 1 de modo que, quando a última é montada na parede 2, uma conexão elétrica é estabelecida entre os cinco conectores de pino e um conjunto de conectores elétricos correspondentes (não mostrados) na parede 2. Isto é obtido tendo os conectores elétricos correspondentes fornecidos em uma placa (não mostrada) fixada na parede 2, a placa fornecendo ambas as funções de suportar a estação de carregamento de VE 1 e estabelece a conexão elétrica com os conectores de pino de entrada. Além do mais, os conectores elétricos correspondentes podem ser conectados aos terminais de uma instalação elétrica para conectar a estação de carregamento de VE 1a um gabinete de fusíveis a partir do qual a energia elétrica é consumida.

[00116] O conector de soquete 440 do tipo 2, no lado dianteiro da estação de carregamento de VE 1, e os conectores de pino de entrada, no lado traseiro, incluem condutores elétricos (tais como pinos ou garras) para transferir energia elétrica usada para recarregar o VE. Em particular, a estação de carregamento de VE 1 inclui, em seu interior, uma placa de circuito (não mostrada pelas perspectivas na Figura 1) conectada a estes condutores e configurada para controlar como a energia elétrica dos conectores de pino de entrada é encaminhada para o conector de soquete 440. A placa de circuito pode incluir recursos para fornecer uma usabilidade e operabilidade aperfeiçoada, tais como os recursos para selecionar as fases elétricas supridas para os conectores de pino de entrada.

[00117] As Figuras 2a e 2b mostram vistas em seção semitransversal de dois conectores elétricos que são usados na placa de circuito 100 da estação de carregamento de VE 1 na Figura 1. Esta placa de circuito 100 é a placa de circuito principal da estação de carregamento 1. Tipicamente compreende vários circuitos para permitir que a estação de carregamento carregue o veículo elétrico. Deve ser notado que a placa de circuito 100 da Figura 2a é a mesma placa de circuito 100 que na Figura 2b.

[00118] A Figura 2a mostra uma conexão elétrica estabelecida no lado traseiro da estação de carregamento de VE 1 na Figura 1. A conexão elétrica é estabelecida entre um conector de pino de entrada 410 e um conector de garfo instalado em uma placa (não mostrada) fixada na parede 2 na Figura 1.

[00119] Uma seção transversal de parte de uma placa de circuito 100 é mostrada, incluindo um furo de montagem, que atravessa a placa de circuito 100, ocupada com uma porca de inserção 420. Uma pista condutora 300 também é incluída para conduzir um sinal elétrico recebido na porca de inserção 420 para algum outro componente na placa de circuito 100. O conector de pino de entrada 410 é aparafusado na porca de inserção 420 e este contato conduz eletricidade. Assim, qualquer sinal elétrico transmitido para o conector de pino de entrada 410 é transmitido para a porca de inserção 420 em subsequentemente, para a pista condutora 300.

[00120] O conector de garfo inclui dois braços 500, 501 dispostos para contatar o conector de pino de entrada 410 quando a estação de carregamento de VE 1 é montada na parede 2. O conector de pino de entrada 410 encaixa entre os dois braços 500, 501. O conector de garfo é fixado na placa na parede 2 por meio de um parafuso 510.

[00121] Dois efeitos de geração de calor podem ser observados quando uma corrente elétrica para recarregar um VE está passando através dos componentes: um aumento de temperatura devido à resistência elétrica, em particular nas superfícies de contato, e a ocorrência de arcos, que pode acontecer devido à perda de acoplamentos entre condutores, ruptura de isolamento entre trajetórias de condução causada por sobretensões severas, ou a presença de material condutor, tal como sal e poeira condutora. Na prática, foi observado que o uso do conector de pino de entrada 410 mostrado na Figura 2a pode causar aumento de resistência e/ou arcos nos seguintes contatos: - entre as roscas do conector de pino de entrada 410 e as roscas internas da porca de inserção 420. Se existe uma pequena folga entre as superfícies de contato das roscas, uma alta resistência e/ou um arco contínuo pode ser formado sempre que uma corrente elétrica é transmitida entre o pino de entrada 410 e a porca de inserção 420. Isto pode normalmente ser minimizado aparafusando o conector de pino de entrada 410 na porca de inserção 420 usando uma chave de fenda com torque suficiente, tal como 5 Nm (Newton/metro).

- entre o conector de pino de entrada 410 e os dois braços 500, 501 do conector de garfo. Isto pode acontecer se o conector de pino de entrada na parte traseira da estação de carregamento de VE 1 e o conector de garfo na placa fixada na parede 2 não estão alinhadas apropriadamente. - entre a base dos braços de garfo 500, 501 e o condutor da instalação elétrica que fornece energia elétrica do gabinete de fusíveis. Isto pode acontecer se o conector de garfo não instalado de modo apropriado na placa, como devido ao parafuso 510 que fixa o conector de garfo na placa na parede 2 não ter sido aparafusado de modo apertado.

[00122] A Figura 2b mostra uma vista em seção transversal do conector de soquete do tipo 2 440 que está no lado dianteiro da estação de carregamento de VE 1 na Figura 1. Somente um pino fêmea 430 é mostrado dentro da parte do conector de soquete do tipo 2 440 que aparece na Figura 2b. Também, parte de uma extremidade de um cabo elétrico é mostrado terminando em um pino macho 600. O cabo elétrico pode ser usado para conectar a estação de carregamento de VE 1 e um VE (não mostrado).

[00123] Neste conector, a conexão elétrica é estabelecida através do seguinte circuito: a pista condutora 300 na placa de circuito 100 transmite energia elétrica para o pino fêmea 430, que está em com tato direto, por exemplo, soldado, com a pista condutora 300; e o pino fêmea 430, por sua vez, transmite a energia elétrica recebida para o pino macho 600, que é encaixado na extremidade do pino fêmea 430. Na prática, foi observado que os seguintes contatos podem causar arcos: - as superfícies de contato entre o pino macho 600 e o pino fêmea 430. Isto pode acontecer devido ao plugue do cabo elétrico, do qual o pio macho 600 é parte, sendo incorretamente fixado no soquete do tipo 2 440. - a superfície de contato entre o pino fêmea 430 e a pista condutora 300. Isto pode acontecer devido a um defeito na solda do pino fêmea 430 na placa de circuito 100.

[00124] A Figura 3 ilustra uma modalidade da placa de circuito 100 de acordo com um aspecto da presente invenção.

[00125] A placa de circuito 100 inclui uma pista condutora 300 para conduzir um sinal elétrico para recarregar um VE, um furo de montagem 400 terminando na pista condutora 300, e um sensor de temperatura 200 para medir a temperatura da pista condutora 300. O sensor de temperatura 200 pode ser um termistor ou qualquer outro resistir cuja resistência depende de temperatura, mais do que em resistores padrões. No caso de um termistor, qualquer um dos tipos de coeficiente de temperatura positivo ou negativo pode ser usado. Em uma modalidade preferida usando um termistor, um termistor de coeficiente de temperatura negativo é usado.

[00126] A pista condutora 300, feita de um material condutor típico usado em placas de circuito (tal como cobre), termina em torno do furo de montagem 400, formando assim um terminal nesta área. O furo de montagem 400 pode ser usado para fixar um conector elétrico na placa de circuito em sua localização e estabelecer uma conexão com o terminal da pista condutora 300. Qualquer um dos dois conectores mostrados nas Figuras 2a e 2b são compatíveis com um furo de montagem, como um mostrado na Figura 3.

[00127] O sensor de temperatura 200 está localizado em uma superfície da placa de circuito 100, paralelo à pista condutora 300 e a uma distância do furo de montagem 400. Foi constatado que esta disposição obtém um projeto eletricamente seguro no caso de acontecer um efeito de ionização de ar em torno de um conector elétrico fixado na placa de circuito na localização do furo de montagem

400. A distância entre o furo de montagem 400 e o sensor de temperatura 200 torna mais difícil ocorrer uma descarga entre o conector elétrico e os terminais do sensor de temperatura 200. Esta distância pode ser estabelecida como exigência por uma autoridade de certificação, ou pode ser configurada pelo especialista em uma base caso a caso. Em uma modalidade preferida, uma distância mínima de 6 mm é usada.

[00128] Também, foi constatado que aumentos anormais de temperatura ou a ocorrência de arcos nas superfícies de contato relacionadas a um conector elétrico fixado no furo de montagem 400 podem ser monitorados medindo a temperatura da pista condutora 300, à medida que a última é um bom condutor de eletricidade e calor. Usar uma parte da placa de circuito como uma camada de isolamento intermediando o sensor de temperatura 200 e a pista condutora 300 evita o problema de ionização de ar que é observado ao medir a temperatura de um conector elétrico no furo de montagem 400.

[00129] Além do mais, medir a temperatura da pista condutora 300 na modalidade mostrada na Figura 3 provou ser um caminho surpreendentemente eficiente para detectar a ocorrência de arcos. O calor causado pelo último rapidamente flui através da pista condutora 300, e isto causa um aumento em temperatura a ser detectado pelo sensor 200. Na prática, é observado que o tempo de detecção nesta modalidade de placa de circuito é muito menor que em abordagens conhecidas, tal como aquela mencionada na presente descrição. Embora o sensor de temperatura 200 possa estar mais afastado do local onde ocorre um arco que em outras abordagens, o sensor de temperatura 200 é mais rápido em detectar uma mudança de temperatura.

[00130] Além disso, deve ser notado que a modalidade mostrada na Figura 3 é vantajosa em termos do esforço que é exigido para produzi- la, devido a sua simplicidade. O processo de fabricação da placa de circuito 100 pode incorporar a implementação da modalidade adicionalmente incluindo uma especificação dos componentes e sua disposição na placa de circuito 100. Assim, nenhuma mudança de fabricação incomum é necessária a fim de obter a capacidade de monitorar e controlar a temperatura e a ocorrência de arcos em uma estação de carregamento de VE 1.

[00131] As Figuras 4a e 4b mostram vistas em elevação em seção transversal de duas modalidades para o isolamento fornecido entre o sensor de temperatura 200 na Figura 3 e a pista condutora 300.

[00132] A Figura 4a mostra uma modalidade de camada isolante única 110 intermediando o sensor de temperatura 200 e a pista condutora 300. A camada de isolamento 110 pode ser feira de qualquer material isolante tipicamente usado em placas de circuito, tal como fibra de vidro.

[00133] A camada isolante 110 deve ter uma espessura que permita que o sensor de temperatura 200 seja isolado da corrente elétrica que passa na pista condutora 300, mas também permita o sensor de temperatura medir a temperatura da pista condutora 300 através da camada de isolamento 110. A espessura mínima da camada de isolamento 110 pode ser estabelecida por uma autoridade de certificação, ou pode ser definida por um especialista com base caso a caso. Em uma modalidade preferida, a camada de isolamento 110 tem uma espessura mínima de 500 m.

[00134] A Figura 4b mostra uma modalidade em que o sensor de temperatura 200 e a pista condutora 300 são intermediados por uma pilha de três camadas de isolamento 120, 121, 122. A camada de isolamento superior 120 é contígua com a camada de isolamento média 121, e a camada de isolamento inferior 122 é contígua com a camada de isolamento média 121.

[00135] Foi constatado que intermediando o sensor 200 e a pista condutora 300 com mais que uma camada de isolamento 120, 121, 122 pode ser usada uma espessura vantajosamente reduzida para obter a mesma qualidade de isolamento. O sensor de temperatura 200 assim é posicionado a uma distância mais curta da pista condutora 300 sem sofre um efeito negativo de uma corrente elétrica sendo transferida na pista condutora 300. A espessura mínima das três camadas 120, 121, 122 pode ser estabelecida por uma autoridade de certificação, ou pode ser definida por um especialista com base caso a caso. Em uma modalidade preferida, o sensor de temperatura 200 e a pista condutora 300 são separados por um conjunto de três camadas de isolamento 120, 121, 122, o conjunto tendo uma espessura de 200 a 300 m.

[00136] As Figuras 5a e 5b são vistas em seção semi-transversais superiores de duas modalidades de placa de circuito tendo duas disposições diferentes entre um sensor de temperatura 200 e as pistas condutoras 300, 301, 302 sendo monitoradas. Em ambas as figuras, pelo menos um conector de pino de entrada 410, 411 é mostrado a partir de cima. Pelo menos uma porca de inserção 420, 421 também é mostrada em uma ilustração de corte transversal, de modo que o terminal (300T, 301T, 302T) da pista condutora respectiva 300, 301, 302 também é mostrado. Além do mais, a placa de circuito 100, incluindo o isolamento entre o sensor de temperatura 200 e as pistas condutoras 300, 301, 302 foi ocultada, e assim o sensor de temperatura 200 parece estar flutuando acima das pistas flutuantes 300, 301, 302. Esta representação foi escolhida para o propósito ilustrativo de mostrar onde o sensor de temperatura está posicionado com relação às pistas condutoras 300, 301, 302.

[00137] Na Figura 5a, um único sensor de temperatura 200 é usado para monitorar a temperatura de uma pista condutora 300. A pista condutora 300 tem um terminal (300T) circundando uma porca de inserção 420, que por sua vez circunda um conector de pino de entrada 410.

[00138] Na Figura 5b, o sensor de temperatura 200 está monitorando a temperatura de duas pistas condutoras 301, 302, que são projetadas de modo que ambas podem ser medidas pelo mesmo sensor de temperatura 200.

[00139] A Figura 6 mostra uma vista esquemática de um método que permite controlar a transferência de energia elétrica em uma pista condutora 300 de uma placa de circuito 100. A placa de circuito 100 inclui um comutador 705 para controlar a passagem de corrente na pista condutora 300.

[00140] O método tem uma etapa inicial 701 de ler uma primeira medição de um sensor de temperatura 200. Depois disto, o método faz uma pausa e aguarda um período de tempo pré-configurado 702, tal como cinco segundos. Então, uma segunda medição é obtida 703 do sensor de temperatura 200, e a primeira medição da etapa inicial 701 e a segunda medição da última etapa 703 são comparadas em uma etapa posterior 704 para calcular a variação de temperatura entre as duas medições. Esta variação de temperatura é então usada para controlar o comutador 705.

[00141] Se a variação de temperatura é maior que um aumento de temperatura máxima pré-configurado, tal como dez graus Celsius, o comutador 705 interrompe a passagem de corrente elétrica na pista condutora 300.

[00142] Em uma modalidade, o método pode também incluir uma etapa de verificar se a variação de temperatura não é maior que o aumento de temperatura máxima pré-configurada. Neste caso pode permitir, se ainda não permitiu, a passagem de corrente elétrica na pista condutora 300.

[00143] Modalidades da invenção podem ter algumas ou todas as vantagens seguintes: - uma sensibilidade maior aos aumentos em temperatura ou à ocorrência de arcos - um tempo de detecção mais rápido quando ocorre um arco - um processo de fabricação simples - uma boa precisão em monitorar uma única pista condutora, que Poe sua vez permite monitorar um único conector.

[00144] As Figuras 7a-7b ilustra a placa de circuito 100 de uma estação de carregamento compreendendo as pistas condutoras 300 de acordo com a invenção. Nesta Figura é ilustrado mais claramente como a Figura 2a está conectada com a Figura 2b, isto é que a placa de circuito da Figura 2a é a mesma placa de circuito da Figura 2b. As Figuras 7a e 7b devem também ser lidas em vista das Figuras 5a e 5b, que ilustram os terminais 300T, 301T, 302T dos condutores 300. Nestas figuras, o circuito adicional anteriormente discutido 800 é ilustrado em uma maneira simplificada com um bloco. Na prática, este circuito adicional 800 pode ser espalhado sobre a placa de circuito 100 e compreender muitos blocos ou sub-blocos. Este circuito adicional pode tipicamente compreender componentes como relés, contatores, eletrônicos de controle e suprimento de energia, por exemplo.

[00145] Além do mais, somente um conector elétrico 410 é mostrado para as conexões traseiras. Na prática, existem 3, 4, ou 5, dependendo do número de fases elétricas que é alimentado na estação de carregamento. Estes conectores elétricos 410 não são mostrados, porque as Figuras 7a e 7b são vistas em seção transversal, e em modalidades práticas estes conectores elétricos 410 são alinhados em uma direção ortogonal ao plano da seção transversal. No lado do soquete da placa de circuito existem dois conectores de soquete 440 do tipo 2, mas existem tipicamente 7 deles em um soquete do tipo 2, a saber, quatro pinos de energia, 1 pino terra e dois pinos de sinal.

[00146] A Figura 7a ilustra uma seção transversal da placa de circuito 100 mostrando uma pista condutora 300G, que se conecta à terra (PE) que é alimentada no lado traseiro da placa de circuito 100 por meio do conector elétrico 410. O conector elétrico 410 se estende através de um terminal 300T da pista condutora 300G por meio da porca de inserção 20 como ilustrado e faz contato elétrico com a mesma. Como não existe necessidade de conectar a terra (PE) a nada no circuito adicional 800 é simplesmente encaminhada para o outro lado na direção do conector elétrico 440. Nesta extremidade, a pista condutora 300G é conectada ao dito conector elétrico 440 por meio de um pino fêmea 430 como discutido anteriormente. A Figura 7A ainda ilustra uma estrutura de suporte 45, que prende todos os conectores elétricos 440 e os pinos fêmeas 430 de um soquete, por exemplo um soquete do tipo 2.

[00147] A Figura 7b ilustra uma seção transversal da placa de circuito 100 mostrando uma pista condutora que é encaminhada por meio do circuito adicional 800. Isto pode ser tipicamente o caso onde a pista condutora serve para conectar os pinos de energia no lado traseiro com o soquete no lado dianteiro da estação de carregamento. Isto implica em que a pista condutora tem duas partes, isto é, uma primeira parte 300a que se desloca do conector elétrico 410 para o circuito adicional 800, e uma segunda parte 300b que se desloca do circuito adicional 800 para o pino fêmea 430 e conector elétrico 440, como ilustrado. Similar aos terminais 300T nas extremidades onde os pinos estão localizados, os terminais 300T das pistas condutoras

300a, 300b em extremidades opostas são conectadas ao circuito adicional 800 por meio de vias 810 como ilustrado. Esta é a tecnologia padrão.

[00148] Em geral, os termos usados nesta descrição e reivindica- ções são interpretados de acordo com seu significado comum no campo técnico, a menos que explicitamente definido de outro modo. Contudo, os termos "compreende" e "compreendendo" e variações dos mesmos significam que os recursos especificados, etapas e inteiros estão incluídos. Estes termos não são interpretados para excluir a presença de outros recursos, etapas ou inteiros. Além disso, o artigo indefinido "um" ou "uma" é interpretado amplamente como introdu- zindo pelo menos um caso de uma entidade, a menos que explicita- mente estabelecido de outro modo. Uma entidade introduzida por um artigo indefinido não é excluída de ser interpretada como uma pluralidade da entidade.

[00149] Os recursos descritos na descrição precedente, ou nas reivindicações seguintes, ou nos desenhos anexos, expressos em suas formas específicas ou em termos de um significado para realizar a função descrita, ou um método ou processo para obter os resultados descritos, quando apropriado, podem separadamente, ou em qualquer combinação de tais recursos, serem utilizados para realizar a invenção em diversas formas.

[00150] Enquanto a invenção foi descrita em conjunto com as modalidades descritas acima, muitas modificações e variações equivalentes serão evidentes para aqueles versados na técnica quando fornecida esta descrição. Consequentemente, as modalidades da invenção apresentadas acima são consideradas ilustrativas e não limitantes. Várias mudanças nas modalidades descritas podem ser feitas sem se afastar do escopo da invenção.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Placa de circuito (100) para uma estação de carregamento de veículo elétrico (1), caracterizada pelo fato de que compreende: - circuito (800) para permitir que a estação de carregamento de veículo elétrico (1) carregue um veículo elétrico; - um sensor de temperatura (200); e - uma pista condutora (300) tendo um terminal (300T) para transferir energia elétrica entre a pista condutora (300) e o exterior da estação de carregamento (1), em que o sensor de temperatura (200) e a pista condutora (300) são separados por pelo menos uma camada isolante (120, 121, 122) de modo que a temperatura da pista condutora (300) é mensurável pelo sensor de temperatura (200) através da pelo menos uma camada isolante (120, 121, 122).

2. Placa de circuito (100), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que cada uma da pelo menos uma camada isolante (120, 121, 122) é uma camada da placa de circuito (100).

3. Placa de circuito (100), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que duas camadas isolantes (120, 122) são contíguas.

4. Placa de circuito (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma camada isolante (120, 121, 122) é feita de fibra de vidro.

5. Placa de circuito (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o terminal (300T) é conectável a um conector elétrico (430, 440) para transferir energia elétrica da pista condutora (300) para um veículo elétrico.

6. Placa de circuito (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o terminal (300T)

pode ser conectável a um conector elétrico (410, 420) para transferir energia elétrica do exterior da estação de carregamento para a pista condutora (300).

7. Placa de circuito (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que o sensor de temperatura (200) é um termistor.

8. Placa de circuito (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que o sensor (200) e a pista (300) são separados por um conjunto de três camadas isolantes (120, 121, 122), o conjunto tendo uma espessura de 200 a 300 m.

9. Estação de carregamento de veículo elétrico (1), caracterizada pelo fato de que compreende uma placa de circuito (100) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

10. Estação de carregamento de veículo elétrico (1), de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que um conector elétrico (410, 420, 430, 440) para transferir energia elétrica entre a placa de circuito (100) e o exterior da estação de carregamento (1), o conector elétrico (410, 420, 430, 440) sendo conectável ao terminal (300T) da pista condutora (300).

11. Estação de carregamento de veículo elétrico (1), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que cada conector elétrico (410, 420, 430, 440) para transferir energia elétrica entre a placa de circuito (300) e o exterior da estação de carregamento (1) é conectável a um terminal (300T), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.

12. Método de controlar a transferência de energia elétrica entre a pista condutora (300) da placa de circuito (100) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 8, e o exterior de uma estação de carregamento de veículo elétrico (1), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas:

- ler uma primeira medição do sensor de temperatura (200); - aguardar uma quantidade de tempo pré-configurada; - ler uma segunda medição do sensor de temperatura (200); - calcular a variação de temperatura entre a segunda e a primeira medição; - se a variação de temperatura for maior que um aumento de temperatura máxima pré-configurada, interromper a transferência de energia elétrica entre a pista condutora (300) e o exterior da estação de carregamento (1).

13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa: - se a variação de temperatura não for maior que o aumento de temperatura máxima configurada, permitir, se já não permitido, a transferência de energia elétrica entre a pista condutora (300) e o exterior da estação de carregamento (1).

14. Método, de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a quantidade de tempo pré-configurada pode ser de cinco segundos e o aumento máximo de temperatura pré- configurada pode ser de dez graus Celsius.