ES2406831A2 - Equipo emulador del sistema de carga de baterías de vehículos eléctricos - Google Patents

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Abstract

Equipo emulador del sistema de carga de baterías de vehículos eléctricos. Permite verificar y testear el correcto funcionamiento de un cargador (1) de baterías eléctricas DC de vehículos eléctricos (2) sin necesidad de disponer de vehículo eléctrico (2) alguno, permitiendo someter a dicho cargador (1) a condiciones extremas sin que ningún vehículo eléctrico (2) se vea afectado por ello, siendo el equipo emulador (100) de la presente invención totalmente portátil y fácilmente manejable.

Description

Equipo emulador del sistema de carga de baterías de vehículos eléctricos.
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al campo de los vehículos eléctricos, y más concretamente al sistema de carga, mantenimiento y maniobra de dichos vehículos eléctricos.
El objeto principal de la presente invención es un equipo emulador portátil que permite verificar el correcto funcionamiento de un cargador de baterías de vehículos eléctricos, sin necesidad de disponer de vehículo alguno conectado al cargador, y permitiendo someter a dicho cargador a condiciones extremas sin que ningún vehículo eléctrico se vea afectado por ello.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
En la actualidad son conocidos los cargadores rápidos de baterías de vehículos eléctricos, y más en particular los cargadores rápidos de corriente continua. Dichos cargadores comprenden estaciones o postes para la carga/recarga de las baterías eléctricas de corriente continua DC de los vehículos eléctricos, estando constituidos dichos cargadores por una toma de corriente que permite la transferencia de energía desde la red eléctrica hasta el sistema de carga interno de cada vehículo a través de un cable de suministro.
El problema técnico que aquí se plantea es que en el momento de verificar y testear el correcto funcionamiento de dichos cargadores de baterías eléctricas, actualmente es necesario disponer físicamente de un vehículo eléctrico (in situ) para su comprobación, con los problemas e inconvenientes que ello puede ocasionar. Por un lado, con el empleo de un vehículo eléctrico únicamente es posible realizar un cierto tipo de ensayos que impiden verificar el comportamiento del cargador bajo distintas condiciones de carga, además de que ese tipo de ensayo sólo permite comprobar el adecuado comportamiento del cargador para ese vehículo concreto utilizado. Por otro lado, dicho proceso de ensayo es muy lento debido a que cada vez que se realiza la carga del vehículo, éste debe ser descargado nuevamente para poder realizar el siguiente ensayo. Asimismo, no se pueden realizar ensayos de comportamiento extremo.
Por último, cabe señalar las limitaciones de espacio y poca manejabilidad que presentan los sistemas actuales de carga de baterías eléctricas, pues suponen una instalación fija y permanente, y requieren disponer de un espacio suficiente como para permitir el establecimiento momentáneo de un vehículo eléctrico.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Mediante la presente invención se resuelven los inconvenientes anteriormente citados proporcionando un equipo emulador del sistema de carga de baterías existente en el interior de un vehículo eléctrico, simulando ser éste, permitiendo prescindir de la presencia de un vehículo eléctrico para aquellos momentos en los que es necesario verificar y comprobar el correcto funcionamiento de los cargadores de baterías eléctricas de corriente continua DC.
Más concretamente, el equipo emulador objeto de invención está destinado a conectarse a un cargador de baterías eléctricas de corriente continua DC, comprendiendo al menos los siguientes elementos:
Un bloque equivalente de baterías basado en una carga controlable que permite emular el comportamiento de las baterías de un vehículo eléctrico. Se ha previsto que dicha carga controlable pueda estar constituida por un conjunto de baterías, un conjunto de resistencias o cualquier otra carga que con el control adecuado, emule el comportamiento de las baterías eléctricas de cualquier vehículo eléctrico. Asimismo, según otra realización preferente, dicho bloque equivalente de baterías está constituido por un equipo auxiliar que permite la devolución de energía a la red eléctrica; de esta manera se consigue aumentar la eficiencia durante el proceso de ensayo y verificación del cargador (no existe energía perdida en el proceso excepto las pérdidas de los componentes electrónicos), ocupando menos espacio y permitiendo obtener un equipo emulador portátil, más ligero y menos voluminoso.
Además, el equipo emulador comprende un bloque de precarga, mediante el cual es posible cargar el equipo emulador con un nivel de tensión inicial requerido, emulando así el nivel de carga inicial de la/las baterías de un vehículo eléctrico, realizándose esta precarga mediante su conexión a Red.
Asimismo, el equipo emulador comprende un bloque de control, que controla en todo momento la puesta en funcionamiento del equipo emulador y que está adaptado para recibir y procesar información relativa a las curvas de carga y especificaciones del tipo de batería eléctrica que se vaya a simular. Dicha información es introducida a través de una interfaz de usuario que permite a un operario ajustar las curvas de tensión e intensidad de un determinado tipo de batería eléctrica, ya sea manualmente o a través de unas tablas, a la vez que es posible forzar errores de funcionamiento. Además, dicha interfaz de usuario permite visualizar en tiempo real todos los parámetros de funcionamiento del cargador, tales como tensiones, intensidades, factor de potencia, temperaturas, rendimiento, comunicaciones, etc., almacenando todos los parámetros obtenidos para un posterior tratamiento de los mismos. Esto permite emular el comportamiento de cualquier tipo de vehículo eléctrico, y asignar valores extremos para ensayar el comportamiento en condiciones límite.
Por otro lado, el equipo emulador comprende un bloque de potencia vinculable al cargador y conectado al bloque equivalente de baterías y el bloque de precarga, teniendo como función recibir las consignas de tensión e intensidad procedentes del bloque de control, y entregar energía al bloque equivalente de baterías.
De acuerdo con una realización preferente, el bloque de precarga está comprendido a su vez por:
-
un interruptor que actúa cerrándose cuando recibe la señal de activación del bloque de control,
-
un transformador elevador que eleva la tensión inicial recibida de la red monofásica, llegando incluso hasta tensiones de más de 325 V,
- un puente rectificador, adaptado para rectificar las tensiones de salida del transformador, y
-
una resistencia de precarga, que limita la corriente de entrada para cargar al bloque equivalente de baterías durante un cierto tiempo.
Por su parte, la interfaz de usuario dispone preferentemente de un puerto serie de comunicación RS-232 para su comunicación con el bloque de control. Además, se ha previsto que el intercambio de información entre el cargador y el bloque de control del equipo emulador se realice a través de un Bus CAN existente en dicho bloque de control. Dicho bus CAN consiste en un protocolo de comunicaciones de uso habitual en automoción, con control distribuido en tiempo real y niveles altos de seguridad y multiplexación. Además, cabe mencionar que el protocolo de comunicaciones empleado para la carga rápida de baterías eléctricas es el protocolo CHAdeMO.
Por tanto, algunas de las ventajas del equipo emulador aquí descrito son:
-
No es necesario disponer de un vehículo eléctrico para verificar el correcto funcionamiento del cargador de baterías, con los beneficios que ello supone en seguridad, coste, comodidad, espacio, operabilidad y agilidad.
-
El equipo emulador aquí descrito es totalmente portátil, cerrado, compacto y alimentado de la red, con capacidad para ser transportado a cualquier lugar siempre y cuando se disponga de una conexión a red, preferentemente monofásica, 230 V, 50 Hz.
-
Permite someter al cargador a diferentes condiciones límite para comprobar el correcto funcionamiento de éste ante situaciones extremas, sin que ningún vehículo eléctrico se vea afectado por ello. Además, es posible realizar ensayos de larga duración para detectar problemas de calentamiento, eficiencia, calidad de red, etc.
-
Permite el registro y monitorización de todos los datos recogidos durante los ensayos.
-
La energía que se solicita al cargador se puede entregar a tres elementos externos: a) Un sistema de baterías o acumuladores reales de un vehículo eléctrico existente o de una nueva tecnología que se quiera probar; b) un conjunto de elementos resistivos capaces de disipar la energía al ambiente en forma de calor; una conexión directa a una red trifásica, para la devolución de la energía a red.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, 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:
Figura 1.- Muestra una vista esquemática según el estado actual de la técnica, donde la comprobación del funcionamiento del cargador de baterías exige la presencia de un vehículo eléctrico.
Figura 2.- Muestra una vista general donde el testeo y comprobación del correcto funcionamiento del cargador de baterías se lleva a cabo mediante el equipo emulador objeto de invención.
Figura 3.- Muestra una vista más detallada del equipo emulador, donde se aprecian sus diferentes elementos componentes.REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
Se describe a continuación un ejemplo de realización preferente haciendo mención a las figuras arriba citadas, sin que ello limite o reduzca el ámbito de protección de la presente invención.
En la figura 1 se puede apreciar el modo actual empleado para la comprobación del correcto funcionamiento de un cargador (1) de baterías eléctricas. Como se puede observar, actualmente dicha comprobación exige de la presencia física de un vehículo (2) eléctrico, con los inconvenientes que ello conlleva para el mecanismo interno del vehículo (2), el cual puede verse gravemente afectado por los defectos que pueda presentar el cargador (1) durante el ensayo o prueba, a la vez que limita el tipo de pruebas a realizar y ralentiza el proceso de ensayo.
Mediante el equipo emulador (100) objeto de invención se consigue evitar la necesidad de disponer de un vehículo
(2) eléctrico para la verificación del funcionamiento del cargador (1) de baterías, tal y como se representa en la figura 2, además de constituir un equipo totalmente portátil, fácilmente manejable. Más en particular, en la figura 3 se observan los elementos internos que componen el equipo emulador (100) de acuerdo con la presente realización. Dicho equipo emulador
(100) comprende:
-
un bloque equivalente de baterías (10) que simula y actúa como la/las baterías eléctricas DC de un vehículo eléctrico (2), y que puede estar formado por un conjunto de resistencias, un conjunto de baterías, o bien puede estar constituido por un equipo auxiliar adaptado para devolver energía a la red,
-
un bloque de precarga (20) que permite cargar el equipo emulador (100) con un nivel de tensión igual al nivel de tensión inicial de las baterías eléctricas del vehículo eléctrico (2) que se pretenden simular, realizándose esta precarga mediante su conexión a una toma de corriente monofásica,
-
un bloque de control (30) encargado de la puesta en funcionamiento del equipo emulador (100), y que está adaptado para recibir y procesar información relativa a las curvas de carga y especificaciones del tipo de batería eléctrica a simular, siendo dicha información introducida previamente a través de una interfaz de usuario (40) que permite visualizar en tiempo real todos los parámetros de funcionamiento del cargador (1), y almacenarlos para un posterior tratamiento de los mismos,
-
un bloque de potencia (50) vinculable al cargador (1) y conectado al bloque equivalente de baterías (10) y el bloque de precarga (20), es el encargado de recibir las consignas de tensión e intensidad procedentes del bloque de control (30), y que se encarga de entregar energía al bloque equivalente de baterías (10), y
-
un bloque de registro (60) dotado de un conjunto de sensores que recogen información de los diferentes parámetros del cargador (1), del bloque equivalente de baterías (10) y del bloque de potencia (50), siendo dicha información almacenada para su posterior análisis, así como enviada a la interfaz de usuario (40) para su presentación en tiempo real.
Además, de acuerdo con la presente realización el bloque de precarga (20) comprende los siguientes elementos:
-
un interruptor (24) que actúa cerrándose cuando recibe la señal de activación del bloque de control (30),
-
un transformador elevador (21) que eleva la tensión inicial recibida de la red eléctrica,
-
un puente rectificador (22), adaptado para rectificar las tensiones de salida del transformador elevador (21), y
-
una resistencia de precarga (23), que limita la corriente de entrada para cargar al bloque de potencia (50) durante un cierto tiempo.
De acuerdo con la presente realización, la interfaz de usuario (40) comprende un puerto serie de comunicación RS232 para su comunicación con el bloque de control (30). Por su parte, se ha previsto que tanto el bloque de control (30) como el bloque de registro (60) comprendan un bus CAN (32, 62) para el intercambio de información entre el cargador (1) y dichos bloques (30, 60), consiguiendo así un alto nivel de seguridad, multiplexación y control en tiempo real.

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1.-Equipo emulador (100) del sistema de carga de baterías de vehículos eléctricos (2), destinado a conectarse a un cargador (1) de baterías eléctricas de corriente continua DC, caracterizado porque comprende:
    -
    un bloque equivalente de baterías (10) que comprende una carga controlable que permite emular el comportamiento de las baterías eléctricas DC de un vehículo eléctrico (2),
    -
    un bloque de precarga (20) que permite cargar el equipo emulador (100) con un nivel de tensión igual al nivel de tensión inicial de las baterías eléctricas del vehículo eléctrico (2) que se pretenden simular, realizándose esta precarga mediante su conexión a Red,
    -
    un bloque de control (30) encargado de la puesta en funcionamiento del equipo emulador (100), y que está adaptado para recibir y procesar información relativa a las curvas de carga y especificaciones del tipo de batería eléctrica a simular, siendo dicha información introducida previamente a través de una interfaz de usuario (40) que permite visualizar en tiempo real todos los parámetros de funcionamiento del cargador (1), y almacenarlos para un posterior tratamiento de los mismos,
    -
    un bloque de potencia (50) vinculable al cargador (1) y conectado al bloque equivalente de baterías (10) y el bloque de precarga (20), encargado de recibir las consignas de tensión e intensidad procedentes del bloque de control (30), y entregar energía al bloque equivalente de baterías (10), y
    -
    un bloque de registro (60) dotado de un conjunto de sensores que recogen información de los diferentes parámetros del cargador (1), del bloque equivalente de baterías (10) y del bloque de potencia (50), siendo dicha información almacenada para su posterior análisis, así como enviada a la interfaz de usuario (40) para su presentación en tiempo real.
  2. 2.-Equipo emulador (100) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la carga controlable del bloque equivalente de baterías (10) comprende un conjunto de resistencias.
  3. 3.-Equipo emulador (100) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la carga controlable del bloque equivalente de baterías (10) comprende un conjunto de baterías.
  4. 4.-Equipo emulador (100) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la carga controlable del bloque equivalente de baterías (10) un equipo auxiliar adaptado para devolver energía a la Red.
  5. 5.-Equipo emulador (100) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el bloque de precarga (20) comprende:
    -
    un interruptor (24) que actúa cerrándose cuando recibe la señal de activación del bloque de control (30),
    -
    un transformador elevador (21) que eleva la tensión inicial recibida de la red eléctrica,
    -
    un puente rectificador (22), adaptado para rectificar las tensiones de salida del transformador elevador (21), y
    -
    una resistencia de precarga (23), que limita la corriente de entrada para cargar al bloque equivalente de baterías (10) durante un cierto tiempo.
  6. 6.-Equipo emulador (100) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque tanto el bloque de control (30) como el bloque de registro (60) comprenden un bus CAN (32, 62) para el intercambio de información entre el cargador (1) y dichos bloques (30,60), consiguiendo así un alto nivel de seguridad, multiplexación y control en tiempo real.
  7. 7.-Equipo emulador (100) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la interfaz de usuario (40) comprende un puerto serie de comunicación RS-232 para su comunicación con el bloque de control (30).
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