ES1306904U - Vehículo eléctrico de batería con dispositivo de carga de batería - Google Patents
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Abstract
Vehículo eléctrico (10) que tiene un chasis (11) montado sobre ruedas (12), un motor de accionamiento eléctrico (13), un eje de transmisión (16) impulsado por dicho motor de accionamiento eléctrico (13), dos o más grupos de baterías (14, 15) para alimentar dicho motor de accionamiento eléctrico (13) y un dispositivo de autorrecarga (22, 24), caracterizado por que dicho dispositivo de autorrecarga (22, 24) incluye al menos un grupo de generación de energía (22), para convertir la energía cinética del vehículo eléctrico (10) en energía eléctrica, y una unidad de gestión de carga (24), para detectar continuamente el estado de carga del grupo de baterías (14, 15) que alimenta el motor de accionamiento eléctrico (13) y, si es necesario, cambiar el grupo de baterías descargadas por un grupo de baterías cargadas.
Description
DESCRIPCIÓN
Vehículo eléctrico de batería con dispositivo de carga de batería
Campo técnico
La presente invención se refiere, en general, al campo técnico de los vehículos eléctricos y se refiere, en particular, a un vehículo eléctrico de batería equipado con un dispositivo de carga de la batería.
Estado de la técnica
Los vehículos eléctricos de batería son de sobra conocidos en la técnica y atraen un interés continuo como medio de transporte alternativo a los vehículos con motor de combustión interna, en respuesta al coste creciente del combustible y la preocupación por reducir las emisiones de gases nocivos y de efecto invernadero en la atmósfera.
Sin embargo, debido a la capacidad limitada de las baterías como fuente de energía y al gran consumo de energía del propio vehículo eléctrico, la autonomía de un vehículo eléctrico con batería suele ser inferior a la de un vehículo tradicional con un motor de combustión interna de potencia equivalente y, por lo tanto, el vehículo eléctrico puede necesitar recargas frecuentes de la batería. Por lo tanto, el uso de un vehículo eléctrico de batería resulta incómodo, especialmente para distancias largas, ya que puede ser necesario realizar varias paradas en las estaciones de carga eléctrica. Además, las baterías actuales para vehículos eléctricos suelen tener una baja velocidad de carga, y por cada hora de carga, normalmente en una estación de carga residencial o en un aparcamiento público con una potencia de 11 a 22 kW, el aumento de la autonomía del vehículo eléctrico suele ser menos de 100 km. Por los motivos anteriores, los vehículos eléctricos de batería suelen ser más adecuados como medio de transporte en ciudades o distancias cortas.
Una solución conocida al problema de la recarga de las baterías de un vehículo eléctrico de batería es el aprovechamiento de la energía cinética del propio vehículo durante su movimiento para cargar las baterías. Esta solución ofrece una forma eficaz y gratuita para cargar las baterías y, por tanto, para aumentar la autonomía del vehículo eléctrico, reduciendo así la frecuencia de paradas en las estaciones de carga.
Un vehículo eléctrico de batería que adopta esta solución se describe, por ejemplo, en la publicación de solicitud de patente internacional WO 2020/018007 A1. Según dicha solicitud de patente, el vehículo eléctrico está equipado con un dispositivo de autorrecarga formado por una pareja de dinamos que cargan cada una de ellas automáticamente un grupo correspondiente de baterías y un dispositivo de control electrónico que transfiere la energía de las baterías a un motor eléctrico del vehículo. Cuando el estado de carga de las baterías alcanza el 75-85 %, el dispositivo de control electrónico puede dirigir la energía eléctrica producida por las dinamos directamente al motor eléctrico de accionamiento del vehículo.
El dispositivo de autorrecarga de baterías de este conocido vehículo eléctrico tiene el inconveniente de que los dos grupos de baterías se recargan simultáneamente y dado que la carga de cada grupo de baterías debe gestionarse individualmente, esto requiere dotar a cada grupo de baterías de su propio sistema de gestión de carga. Por lo tanto, un dispositivo de autorrecarga del tipo descrito anteriormente tiene el inconveniente de ser complejo y caro.
Resumen de la invención
La presente invención tiene por tanto como objetivo dotar a un vehículo eléctrico de batería de un dispositivo de autorrecarga de baterías que permita aumentar la autonomía del vehículo de una forma más sencilla y con un menor coste respecto a otros dispositivos de autorrecarga conocidos en la técnica.
Más en detalle, este objetivo se logra mediante un vehículo eléctrico que tiene un chasis montado sobre ruedas, un motor de accionamiento eléctrico, un eje de transmisión impulsado por dicho motor de accionamiento eléctrico, dos o más grupos de baterías para alimentar dicho motor de accionamiento eléctrico y un dispositivo de autorrecarga, caracterizado porque dicho dispositivo de autorrecarga comprende al menos una unidad de generación de energía, para convertir la energía cinética del vehículo eléctrico en energía eléctrica, y una unidad de gestión de carga, para detectar continuamente el estado de carga del grupo de baterías que alimenta el motor de accionamiento eléctrico y, si es necesario, cambiar el grupo de baterías descargadas por un grupo de baterías cargadas y cargar el grupo de baterías descargadas.
Dado que al menos dos grupos de baterías están instalados en el chasis del vehículo y la unidad de gestión de carga está equipada con un conmutador, la invención permite la creación de un ciclo optimizado de carga y descarga alterna de los grupos de baterías, que no solo garantiza una conducción continua del vehículo eléctrico, sino que también permite aumentar la autonomía del vehículo eléctrico, solucionando los problemas técnicos asociados a la carga de vehículos eléctricos en las estaciones de carga.
Además, al trabajar los grupos de baterías de forma alterna, en cada momento solo se está recargando un grupo de baterías y, por tanto, es suficiente el uso de una única unidad de gestión de carga para gestionar y controlar la carga de los grupos de baterías, lo que permite simplificar la estructura y reduce el coste del dispositivo de carga.
Breve descripción de los dibujos
El dispositivo según la presente invención se describirá ahora con más detalle con referencia a una forma enunciativa, y no limitativa, del mismo, ilustrada en el dibujo adjunto, cuya única figura es una vista esquemática de la estructura del vehículo eléctrico de batería según la invención. Aunque el dibujo ilustra un vehículo eléctrico de cuatro ruedas, se sobreentiende que la invención se aplica igualmente a vehículos de tres ruedas.
Descripción de un modo de realización de la invención
Con referencia a la figura del dibujo, el número 10 indica en general un vehículo eléctrico propulsado por batería según la presente invención. El vehículo incluye un chasis 11 montado sobre ruedas 12, un motor eléctrico 13 y dos o más grupos de baterías 14 y 15. El motor eléctrico 13 está montado de manera fija en el chasis 11 y su cigueñal está conectado operativamente a un eje de transmisión central 16. El eje de transmisión 16, a su vez, está conectado operativamente, en sus extremos, a un diferencial delantero 17 y a un diferencial trasero 18, respectivamente, para transmitir el movimiento del eje de transmisión a los semiejes delantero y trasero del vehículo, indicados en su conjunto con 19 y 20, respectivamente. Naturalmente, el vehículo eléctrico 10 está equipado con una dirección y otros órganos mecánicos de control y dirección, pero éstos son conocidos por los técnicos de la industria y, por tanto, no requieren una descripción detallada.
Un dispositivo de recuperación y transmisión 21 está fijado en el eje de transmisión 16 y apto para recuperar el movimiento del eje de transmisión 16 y transmitirlo a uno o más grupos de dinamos 22, comprendiendo cada uno de ellos una o más dinamos 23. Este dispositivo de recuperación y transmisión 21 incluye, por lo general, engranajes, multiplicadores, transmisores y otros órganos aptos para recuperar el movimiento rotativo del eje de transmisión 16 y transmitirlo a los grupos de dinamos 22. El número, dimensiones y potencia de las dinamos 23 instaladas en cada grupo de dinamos 22 se determinan en función de la cantidad de energía a producir, o, como se verá más claramente a continuación, en función de la potencia necesaria para garantizar la recarga de un único grupo de baterías del vehículo 14, 15.
En el ejemplo de realización de la invención aquí descrito, el vehículo 10 está equipado con dos grupos de baterías 14, 15, pero es evidente que los grupos de baterías también pueden ser más de dos. A continuación, para describir la invención, se considerará el caso más sencillo de un vehículo eléctrico con dos grupos de baterías, como se ilustra en la figura del dibujo.
Los grupos de dinamos 22 están conectados a una única unidad de gestión de carga 24 que selecciona el grupo de baterías 14, 15 a recargar, en base a la detección continua del estado de carga del grupo de baterías 14, 15 que en ese mismo momento alimenta el motor eléctrico 13. Cuando la unidad de gestión de carga 24 detecta que se ha alcanzado el límite mínimo de carga del grupo de baterías 14, 15 que en ese momento está alimentando el motor eléctrico 13, conmuta los dos grupos de baterías, para desconectar del motor eléctrico 13 el grupo de baterías descargadas, por ejemplo el grupo de baterías 14, y conectarlo al grupo de dinamos 22, y al mismo tiempo también conecta el grupo de baterías cargadas, en este ejemplo el grupo de baterías 15, al motor eléctrico 13. De esta manera, la unidad de gestión de carga 24 es capaz de garantizar la continuidad del suministro de energía al motor eléctrico 13.
Cuando el grupo de baterías 14 que se está recargando ha completado su ciclo de recarga, la unidad de gestión de carga 24 interrumpe la carga del grupo de baterías 14, desconectándolo del grupo de dinamos 22 y conectándolo al motor eléctrico 13 del vehículo, y al mismo tiempo desconecta el otro grupo de baterías 15 que hasta entonces alimentaban el motor eléctrico 13 y lo conecta al grupo de dinamos 22 para que pueda cargarse.
Repetir el ciclo descrito anteriormente permite tener siempre un grupo de baterías alimentando el motor eléctrico 13 del vehículo, mientras el otro grupo de baterías se está cargando. De esta forma se produce un ciclo alterno de uso y recarga de los dos grupos de baterías 14, 15. Cabe señalar que, dado que los grupos de baterías 14, 15 funcionan de forma alternada, en cada momento solo se está cargando un grupo de baterías 14, 15 y, por tanto, basta con el uso de una única unidad de gestión de carga 24 para gestionar y controlar la carga del grupo de baterías 14, 15. Todo ello permite simplificar la estructura y reducir el coste del dispositivo de carga.
Los grupos de baterías 14, 15 y los grupos de dinamos 22 están dimensionados para garantizar la carga del grupo de baterías individual dentro del tiempo medio de descarga del grupo de baterías que alimenta el motor eléctrico 13, determinado en condiciones de uso normal del vehículo. De esta forma, gracias a la descarga y carga alternadas de los dos grupos de baterías del vehículo, se garantiza una conducción continua del vehículo eléctrico en largos recorridos. Cada grupo de baterías puede consistir en baterías de plomo, baterías de iones de litio o baterías de níquel-hidrógeno.
La presente descripción solo proporciona un ejemplo de una implementación preferente del dispositivo según la invención y no debe entenderse en un sentido restrictivo. Una persona con conocimientos podrá aportar diversas modificaciones y extras al modo de realización que aquí se describe, sin por ello apartarse del alcance de las reivindicaciones adjuntas.
Claims (5)
1. Vehículo eléctrico (10) que tiene un chasis (11) montado sobre ruedas (12), un motor de accionamiento eléctrico (13), un eje de transmisión (16) impulsado por dicho motor de accionamiento eléctrico (13), dos o más grupos de baterías (14, 15) para alimentar dicho motor de accionamiento eléctrico (13) y un dispositivo de autorrecarga (22, 24),caracterizado por quedicho dispositivo de autorrecarga (22, 24) incluye al menos un grupo de generación de energía (22), para convertir la energía cinética del vehículo eléctrico (10) en energía eléctrica, y una unidad de gestión de carga (24), para detectar continuamente el estado de carga del grupo de baterías (14, 15) que alimenta el motor de accionamiento eléctrico (13) y, si es necesario, cambiar el grupo de baterías descargadas por un grupo de baterías cargadas.
2. Vehículo eléctrico (10) de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por quedicho grupo de generación de energía (22) incluye dos o más dinamos (23) que se accionan gracias a un dispositivo de recuperación y transmisión (21) del movimiento de dicho eje de transmisión (16) del vehículo eléctrico.
3. Vehículo eléctrico (10) de acuerdo con la reivindicación 2,caracterizado por quedicho dispositivo de recuperación y transmisión (21) incluye engranajes, multiplicadores, transmisores y otros órganos adecuados para recuperar el movimiento rotativo del eje de transmisión (16) y transmitirlo a dichas dinamos (23).
4. Vehículo eléctrico (10) de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por quedichos grupos de generación de energía (22) están dimensionados para garantizar la carga del único grupo de baterías (14, 15) dentro del tiempo medio de descarga del grupo de baterías (14, 15) que alimenta el motor de accionamiento eléctrico (13), determinado en condiciones de uso normal del vehículo eléctrico (10).
5. Vehículo eléctrico (10) de acuerdo con la reivindicación 1,caracterizado por quecada grupo de baterías (14, 15) está formado por baterías de plomo, baterías de iones de litio o baterías de níquel-hidrógeno.
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