ES2351650B1 - Sistema de carga, almacenamiento y suministro de baterías para vehículos eléctricos. - Google Patents

Sistema de carga, almacenamiento y suministro de baterías para vehículos eléctricos. Download PDF

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Abstract

Sistema de carga, almacenamiento y suministro de baterías para vehículos eléctricos.#El sistema tiene por objeto la reposición de forma automática de una batería descargada de un vehículo por otra recargada. Dicho sistema está constituido por varios módulos (4), cada uno de ellos para un tipo de batería distinto, dispuestos en un foso (1) cerrado mediante una trampilla (11). Los módulos (4) están dotados de una pluralidad de compartimentos (5) de almacenamiento y carga de baterías. Cada compartimento (5) posee un transformador-cargador de baterías conectados con distribuidores asociados a un sistema informático. En el interior del foso (1) va dispuesto un carro desplazable (9) con un brazo robotizado (10) que permite extraer una batería descargada del automóvil (8) y su traslado al compartimento (5) y el posterior traslado de la batería cargada al vehículo (8) y su montaje en éste.

Description

esefosoun carro desplazable tantoensentidovertical
Sistemade carga, almacenamientoysuministrode baterías para vehículos eléctricos. Objeto de la invención
La presente invención se refiere a un sistema de carga, almacenamiento y suministro de baterías para vehículos eléctricos, concebido para llevar a cabo de forma automáticalaextraccióndela bateríade un vehículo, la reposición por otra totalmente cargada, así como la propia carga de las baterías extraídas de los vehículos y correspondiente almacenamiento de las mismas.
El objeto de la invención es eliminar las fronteras que presentan los vehículos eléctricos puros, a la hora de llevar a cabo la recarga y/o recambio de sus baterías. Antecedentes de la invención
Como es sabido, losvehículos que se mueven mediante baterías eléctricas, es decir sin combustible derivado del petróleo, presentan una serie de inconvenientesyproblemasala horadesustituirlas baterías por otras nuevas, o bien recargar las mismas, ya que en virtud de la reducida flota de vehículos existentes que se mueven mediante baterías, no existen estacionesde servicio adecuadas para el recambioy recarga delas baterías,yloqueesmas importante,noexisten estaciones de servicio, como pueden ser las clásicas gasolineras que suministran combustible derivado del petróleo, para llevara cabolas operacionesde mantenimientoysuministrodelas bateríasconquese mueven algunos vehículos.
Otro problema es que no existe una unificación en lo que respecta al diseño o forma general de las baterías que montan las distintas marcas de vehículos.
En definitiva, losvehículos eléctricos puros tienen dos serios obstáculos consistentes en la unificación de la formaexteriorde las baterías en todas las marcasy el comportamiento desigual, en lo que a la carcasa se refiere, de las baterías de los vehículos. Descripción de la invención
El sistema que se preconiza ha sido concebido para resolver de forma plenamente satisfactoria la problemática anteriormente expuesta, ya que el mismo está previsto para implantarse en lo que puede considerarse como una estación de servicio para el mantenimiento, suministroy atenciónalos usuariosdelos vehículos eléctricos, proporcionandoaéstos unos medios eficacesyfuncionales, puestoque permitedeforma automática recambiar las baterías o llevar a cabo la carga de las mismas.
Mas concretamente, el sistema de la invención se constituye a partir de un foso en el que están establecidos una pluralidad de módulos, de acuerdo con los distintos tipos de baterías existentes, de manera que cada módulo incluye una pluralidad de compartimentos para baterías que pueden irse cargando en los mismos compartimentos, para lo cual se ha previsto que cada uno de éstos cuente con un transformadorcargadory/o cargador conectado con una fuenteo distribuidor de energía eléctrica, habiéndoseprevisto que ese foso esté delimitado tanto perimetralmente como en su fondo por un muro de hormigón, mientras que superiormente está cerrado por un aglomerado asfáltico, sobre el que se situará el vehículo, como mas adelante se expondrá.
En los compartimentos establecidos en los módulos del foso, lógicamente se almacenan las baterías como en sentido horizontal, asociadoa un brazo robotizado con la función que mas adelante se expondrá.
El aglomerado asfáltico que cubre el foso con sus módulosy por donde ha de circular el vehículo cuya batería pretende recambiarse, incluye una trampillade aperturaycierre automáticas,sobrelaquelógicamente ha de situarse convenientemente el vehículo paraque mediante el brazo robotizado en sus movimientos pueda llevar a cabo la extracción de la batería del vehículo, su trasiego a un compartimento del módulo correspondiente,yel suministrode otra batería cargadaysuemplazamientoenel mismovehículo, todo ello en base a un sistema informático que se pone en funcionamientotras una operatividad por parte del conductor del vehículo de un selector de producto que incorpora una pantalla táctil que va indicando al conductor o usuario los pasos a seguir, en combinación con un sensor para que el conductor de dicho vehículo, mediante una señal visual o acústica, sepa donde tiene que posicionar el vehículo para que la trampilla quede centradamente por debajo delvehículo, en correspondencia con la zona de acceso a la batería,yparaqueelbrazo robotizadopuedaextraeresa batería.
Unavez realizada dicha operaciónde centradoy posicionado del vehículo, bastará con seleccionar el producto deseado, es decir la marcaycaracterísticas de la batería, para que se ponga en funcionamiento el sistema, consistente en la apertura de la trampilla, movimientos del brazo robotizado, etc.,de manera que una vez dado por conforme por parte del usuario el importe que debe abonar de acuerdo con la carga de la bateríaque traíayconla cargadela batería llena,se pulsaráyabonará el importe correspondiente, procediendo entonces a la extracción de la batería cargada de uno de los compartimentos de los módulos correspondientes y a su correspondiente instalación en el vehículo, efectuándose finalmente el cierre de la trampilla para que el vehículo pueda proseguir su marcha con una batería nueva o cargada.
La trampilla anteriormente referida,y por la que se tiene acceso por parte del brazo robotizado a la bateríadelvehículo, constituyeun mediode aislamiento ycomunicación de todo el sistema con el exterior, ya que todo el sistema se encuentra bajo tierra, consiguiéndose con ello un óptimo aspecto estéticoy una carencia total de impacto medioambiental, habiéndose previsto que la trampilla se complemente con unas guías longitudinales que son lasencargadas de centrar el vehículo en su posición correcta, llevándose a cabo la apertura de la misma de forma automática cuando reciba la orden del selector de producto.
Los compartimentos establecidos en los módulos previstos en el foso, constituyen un medio de almacenamientode las bateríasy en donde sellevaa cabo la recarga de éstas, para lo cual cada compartimento cuenta con su correspondiente transformador-cargadory/ocargadorysupropio sistemade comunicación con el sistema informático, el cual indica el estado de la batería, es decir el tanto por ciento de la carga tanto de la batería que se reemplaza como de la batería que está almacenada en el compartimento ya cargada, por lo que mediante una simple diferencia se conocerá que cantidad de carga de batería hay que abonar.
Los distintos módulos ubicados en el foso pueden ensamblarse entre sí, lo que permite establecer un sistema tan amplio como la necesidad de negocio demande.
Además, dichos módulos están conectadosalared generalde electricidadatravésdeun distribuidorubicado en la parte posterior de cada módulo, cuya función además de distribuir es transformar (si fuera necesario) la energía eléctrica, sirviendo también como estabilizador.
Por último, el sistema comprende una central de control desde la cual unapersona puede ejecutar todos los procesosavoluntad,garantizandode esta manera una seguridad enla gestiónanteel posible desconocimiento del usuario o conductor del funcionamiento del sistema, pudiendo dar el operario de la estación de servicio las explicaciones oportunas al usuario para que se proceda a llevar a cabo el suministro de la batería. Descripción de los dibujos
Para complementar la descripción que seguidamente sevaa realizary con objetode ayudara una mejor comprensión de las características del invento, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica del mismo, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente:
La figura 1.-Muestra una representación según una vista frontal del sistema de la invención, dejándoseverunvehículoenla cubiertade cerramiento superior, enfrentado al puesto determinante del selector de producto.
La figura 2.-Muestra una vista en alzado posterior del mismo sistema representado en la figura anterior.
La figura 3.-Muestra una vista en planta del sistema de la invención, viéndose un vehículo en situaciónde situarse enfrentadamenteala correspondiente trampilla, delante de la cual existe un sensor detector delvehículo para conseguirel centradodeéste,ylateralmente a los módulos están los distribuidores de energía eléctrica correspondientes. Realización preferente de la invención
Como se puede ver en las figuras referidas, el sistema de la invención se constituye a partir de un foso
(1) delimitado tanto inferior como lateralmente mediante un muro de hormigón (2), mientras que superiormente se cierra mediante una cubierta de cerramiento constituida por un aglomerado asfáltico (3).
En el interior del foso (1) va montado uno o mas módulos(4), dependiendodel númerode marcasodiseño de baterías diferentes, de manera que cada módulo (4) está dotado de una pluralidad de compartimentos (5), en cada unode los cuales se situará una batería, destinada a ser no solamente almacenada sino cargada mediante un transformador-cargador y/o cargador establecido en cada uno de esos compartimentos, estando a través de un sistema de comunicaciones (6) alimentadas mediante correspondientes distribuidores de energía eléctrica (7), uno para cada compartimento, taly como se representa en la figura
2.
El sistema informático asociado a los distribuidoresde energía eléctrica(7)ypor supuestoala correspondiente centralde control, no representada, permitirá conocer tanto el porcentaje de carga de la batería procedente o extraída de un vehículo (8) como la carga de las baterías almacenadasen los distintos compartimentos (5), concretamente en el compartimento quehade ser ocupadoporla batería reemplazadadel vehículo (8), lo que permite mediante diferencia de la carga de baterías calcular el importe que hay que abonar.
En el foso (1) va también dispuesto un carro desplazador (9) con un brazo robotizado (10), pudiéndose desplazar aquel tanto en sentido vertical como en horizontal,esdecir desplazarsealolargoyaltodelos módulos (4).
En cuanto a la cubierta de cerramiento materializada por el aglomerado asfáltico (3), se ha previsto que incluya una trampilla (11) de apertura y cierre automático, a la que están asociadas guías que permiten centrary situar correctamente el vehículo (8) para que a través de la trampilla (11) en posición de apertura,el brazo robotizado(10)puedaextraerlabatería delvehículo, es decirla bateríaque se pretende recargarorecambiarporotra,encolaboración conun sensor (12) de aproximación o de contacto del vehículo (8).
El brazo robotizado (10) realiza una serie de funciones que son las siguientes:
1.-Extraelabateríadelvehículo(8),paralocual dicho brazo robotizado (10) incluirá un sensor que junto con otro establecido en el propio vehículo (8) calcula exactamente la zona por donde debe coger la batería para extraerla sin causar ningún tipo de problema.
2.-Transporta esa batería desde el vehículo (8) hasta el compartimento (5) que corresponda, insertándola en ésta para que una vez insertada el sistema detecte la carga en tanto por ciento que aún le queda.
3.-Extrae una batería recargadayalmacenada en uno de los compartimentos (5)y la transporta hasta el propio vehículo (8), insertándola de igual forma a comoseextrajo, conloqueel brazo robotizado calculará dondeva ubicadala batería, orientándoseen base al sensor del propio brazoyal sensor delvehículo.
Como es evidente, dicho brazo robotizado (10) además deir sujeto al correspondiente carro (9), está en perfecta comunicación para saber en todo momento en que compartimento (5) debeinsertar la batería queextrae delvehículoyde que celdaextraela batería a reponer.
El sistema se complementa además con un selector de producto(13), que incorpora una pantalla táctil (14) que va indicando al conductor del vehículo
(8)
los pasos a seguir, estando además dotado ese selector de producto (13) de un sensor (15) para que el conductor del vehículo (8), mediante una señal visual
o acústica,sepa dondetieneque posicionarelvehículo para que la trampilla (11) quede centradamentey permita al brazo robotizado (10) extraer la batería del propio vehículo (8), realizándose las operaciones como anteriormente se ha dicho, es decir seleccionando el producto deseado o batería que quiere o que monta el vehículo (8), para una vez realizada la selección se ponga en funcionamiento el sistema, previa apertura de la trampilla (11), con movimientos del brazo robotizado (10), extracción de la batería a recambiar, desplazamiento hacia uno de los compartimentos (5), extracción de una batería cargada, su traslado al vehículo(8)y montajede esa batería cargada enelvehículo, previo pago o aceptación del importe que debe abonar el usuario, bien mediante pago en efectivo, bien mediante pago con tarjeta,ysiempre conociendo el importe exacto en base a la diferencia que se establece entre la carga de la batería que se lleva con respecto a la carga de la batería que se deja.
Como ya se ha dicho, todo el sistema incluye un de que el usuario desconozca o no sepa el funcionapuestoocentralde controlparaqueun operariopueda mientoo formade operardel sistema. controlar todos los procesos desde el mismo, en caso

Claims (4)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Sistemade carga, almacenamientoysuministro de baterías paravehículos eléctricos, que estando previstopara permitir llevaracabode forma automática la reposicióndeuna batería descargadadeunvehículo automóvil por otra recargada, se caracteriza porque se constituye mediante unoovariosmódulos (4), cada uno de ellos para un tipo de batería distinto, estando esos módulos (4) dispuestos en un foso (1) cerrado superiormente mediante una cubierta de aglomerado asfáltico (3), en la que está establecida una trampilla
    (11)
    que comunica el interior del foso,ypor lo tanto los compartimentos(4), conelexterior,conla particularidad de que los módulos (4) están dotados de una pluralidad de compartimentos (5) de almacenamientoy carga de las baterías, incluyendo cada compartimento (5) un transformador-cargador y/o cargador de baterías, conectados a través de un sistema de comunicación (6) con distribuidores de energía eléctrica
    (7)
    asociadosa un sistema informáticoy controlado a través de un puesto central de control; habiéndose previsto además que en el interior del foso (1) vaya dispuesto un carro desplazable (9) con un brazo robotizado (10) con capacidad para desplazarsey extraer
    una batería del automóvil (8) a través de la trampilla
    (11) en posición de apertura, traslado de esa batería al compartimento (5)ytraslado de una batería cargada de nuevoalvehículo(8)y su montajeen éste.
  2. 2.
    Sistemade carga,almacenamientoysuministro de baterías para vehículos eléctricos, según reivindicación 1, caracterizado porque la trampilla (11) se complementa con medios para el posicionadoy centrado del vehículo automóvil (8), para permitir al brazo robotizado (10)laextraccióndelabateríade ese vehículo (8), en combinación con un sensor (12) de aproximacióno contactoyotro sensorprevistoenel propio vehículo automóvil (8).
  3. 3.
    Sistema de carga, almacenamientoy suministrodebateríasparavehículos eléctricos,segúnreivindicaciones anteriores, caracterizado porque sobre la cubierta de aglomerado asfáltico (3) de cierre superior del foso (1), se ha previsto un selector (13) de producto accesibleal conductordelvehículo automóvil (8) con una pantalla táctil(14)y un sensor (15) para permitir al conductor la solicitud del cambio de batería descargada por otra cargadaycorrespondiente abono del importe establecido a través del sistema informático.
    OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS
    N.º solicitud: 200930446
    ESPAÑA
    Fecha de presentación de la solicitud: 13.07.2009
    Fecha de prioridad:
    INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA
    51 Int. Cl. : B60S5/06 (01.01.2006)
    DOCUMENTOS RELEVANTES
    Categoría
    Documentos citados Reivindicaciones afectadas
    Y
    JP 63228902 A (HITACHI KIDEN KOGYO KK) 22.09.1988, resumen; figuras. Extraída de la Base de Datos PAJ en EPOQUE. 1-3
    Y
    2008294283 A1 (LIGRANO) 27.11.2008, párrafos [0019-0034]; figuras. 1,2
    Y
    FR 2872470 A1 (ENAULT) 06.01.2006, página 1, línea 40 – página 2, línea 15; figuras. 3
    A
    JP 60164143 A (DAIFUKU MACHINERY WORKS) 27.08.1985, resumen; figuras. Extraída de la Base de Datos PAJ en EPOQUE. 1-3
    A
    FR 2696139 A1 (GARRIGOU) 01.04.1994, página 1, línea 36 – página 5, línea 4; figuras. 1-3
    A
    US 4087895 A2 (PEUGEOT) 09.05.1978, todo el documento. 1-3
    Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud
    El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones □ para las reivindicaciones nº:
    Fecha de realización del informe 25.01.2011
    Examinador P. Pérez Fernández Página 1/4
    INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA
    Nº de solicitud: 200930446
    Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B60S Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de
    búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC
    Informe del Estado de la Técnica Página 2/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200930446
    Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 25.01.2011
    Declaración
    Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO
    Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986)
    Reivindicaciones Reivindicaciones 1-3 SI NO
    Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986).
    Base de la Opinión.-
    La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica.
    Informe del Estado de la Técnica Página 3/4
    OPINIÓN ESCRITA
    Nº de solicitud: 200930446
    1. Documentos considerados.-
    A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión.
    Documento
    Número Publicación o Identificación Fecha Publicación
    D01
    JP 63228902 A (HITACHI KIDEN KOGYO KK) 22.09.1988
    D02
    2008294283 A1 (LIGRANO) 27.11.2008
    D03
    FR 2872470 A1 (ENAULT) 06.01.2006
  4. 2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración
    Falta de Actividad inventiva
    Reivindicación nº1
    Se establece el documento D01 como el más próximo del estado de la técnica. Dicho documento divulga un dispositivo para el intercambio de baterías, que contiene: -uno o varios módulos divididos en una pluralidad de compartimentos (8) (ver figura 1). -dichos módulos están situados un foso (6) (ver resumen; figura 1). -la batería se carga (ver resumen). -dispone de un carro desplazable (12) (ver resumen; figura 1). -también posee un intercambiador (10) de baterías (ver resumen; figura 1). La diferencia entre el documento D01 y la reivindicación nº1 reside en que en D01 no se menciona la existencia de un brazo mecánico. La utilización de un intercambiador (D01) o de un brazo mecánico (reivindicación nº 1) para la manipulación de las baterías es simplemente una de las posibilidades evidentes que un experto en la materia seleccionará según las circunstancias, sin el ejercicio de Actividad Inventiva, para resolver el problema planteado. No obstante, para ilustrar este criterio de evidencia se mencionará el documento D02 que divulga una estación de cambio de baterías en la que la manipulación de las mismas se realiza mediante un brazo robótico (18) (ver párrafos 32-34, figuras 1, 6, 7). En consecuencia, la reivindicación nº 1 de la solicitud carece de Actividad Inventiva a la vista de lo divulgado en el documento D01 (Art 8 LP).
    Reivindicación nº 2
    Las características recogidas en esta reivindicación ya aparecen recogidas en el documento D02 (ver párrafo 0022, 0030; figuras 2-6). Por lo tanto, la reivindicación nº2 carece de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Reivindicación nº3
    Las características de la reivindicación nº 3 ya aparecen mencionadas en el documento D03 (ver página 2, líneas 4-6; figuras 1,2). Por consiguiente, la reivindicación nº3 carece también de Actividad Inventiva (Art 8 LP).
    Informe del Estado de la Técnica Página 4/4
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