ES2901196T3 - Caja mural - Google Patents

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Abstract

Caja mural para cargar paquetes de baterías móviles desde un sistema (3) de almacenamiento de baterías, presentando la caja (1) mural una carcasa (10) con una conexión (11) de suministro y una conexión (12) de carga, y estando dispuesto en la carcasa (10) de caja (1) mural un controlador (WBC) de caja mural, estando el sistema (3) de almacenamiento de baterías conectado con una línea (2) de suministro a la conexión (11) de suministro de la caja (1) mural y estando la conexión (12) de carga de la caja (1) mural configurada para la conexión eléctrica con el paquete (8) de baterías móvil, y con un convertidor (13) de CC/CC dispuesto en la carcasa (10) de la caja (1) mural, el cual adapta una tensión continua suministrada a través de la línea (2) de suministro desde el sistema (3) de almacenamiento de baterías a una tensión de carga del paquete (8) de baterías móvil, así como con una conexión (21) de comunicaciones entre el controlador (WBC) de caja mural y el sistema (3) de almacenamiento de baterías, siendo la única línea (2) de suministro eléctrico conectada a la caja (1) mural una línea (20) de corriente continua, y la línea (20) de corriente continua es una línea de dos hilos, desde la cual se alimenta la corriente de carga para la conexión (12) de carga, caracterizada por que la línea (20) de corriente continua suministra la corriente de trabajo para la caja (1) mural y está configurada como línea común para el suministro de energía eléctrico y la conexión (21) de comunicaciones entre la caja (1) mural y el sistema (3) de almacenamiento de baterías.

Description

DESCRIPCIÓN
Caja mural
La invención se refiere a caja mural para la carga de paquetes de baterías móviles, en particular, de vehículos de motor. La caja mural se conecta a una fuente de energía para proporcionar una corriente de carga a través de una línea de suministro y proporciona, por su parte, una conexión de carga para la conexión eléctrica con el paquete de baterías móvil del vehículo. En la carcasa de la caja mural está previsto un convertidor de tensión, el cual adapta el nivel de tensión de la fuente de energía a una tensión de carga del paquete de baterías. La caja mural se suministra con una corriente de trabajo a través de otra conexión eléctrica. El controlador de la caja mural intercambia datos a través de una conexión de comunicaciones con el sistema de almacenamiento de baterías.
Una caja mural conocida puede estar conectada a una red de suministro pública, debiendo estar las línea de suministro hacia la caja mural dimensionadas correspondientemente resistentes a causa de la tensión alterna fijada de la red pública en caso de capacidades de carga altas. Además de ello, en la mayoría de los casos, se instala una conexión de comunicaciones adicional como conexión cableada o conexión inalámbrica entre la caja mural y un control central.
Dado que los tiempos de carga deben volverse siempre más cortos, las conexiones de carga disponen de capacidades de, p. ej., 20 kW, 40 kW o más altas. Esto conduce a corrientes correspondientemente altas en las líneas de suministro. Las capacidades de carga crecientes han conducido a tensiones de carga más altas hasta el rango de alto voltaje de 300 voltios a 1000 voltios. Una caja mural conocida presenta una conexión de alto voltaje para proporcionar la capacidad de carga y, adicionalmente, un suministro de tensión desde la red pública de, p. ej., 230 voltios de CA.
A partir del documento WO 2011/019855 A1 es conocido un dispositivo de carga complejo para la batería de un vehículo de motor, en el cual están previstos diferentes subgrupos juntos en una ubicación. Si el punto de carga está previsto lejos de la ubicación, deben instalarse correspondientes conexiones de línea al punto de carga. Esto está unido con alto costo.
A partir de la referencia Dominic A. Savio ET AL:”Photovoltaic Integrated Hybrid Microgrid Structured Electric Vehicle Charging Station and its Energy Management Approach”, Energies, vol. 12 (2019-01-04), página 168, XP055738309, resulta como conocida una caja mural con una carcasa, en la cual están dispuestos un controlador de caja mural y un convertidor de CC/CC. El controlador de caja mural se comunica con un sistema de almacenamiento de baterías, siendo una línea de suministro eléctrica una línea de corriente continua, desde la cual se alimenta la corriente de carga para la conexión de carga.
La invención tiene el objeto subyacente de reducir el costo de instalación para el montaje de una caja mural y proporcionar una conexión simplificada entre la caja mural y el sistema de almacenamiento de baterías.
Este objeto se resuelve según las características de la reivindicación 1. La línea de suministro configurada como línea de corriente continua suministra desde el sistema de almacenamiento de baterías una tensión continua, que se encuentra en el rango de alto voltaje de 300 voltios de CC a 1000 voltios de CC, en particular 650 voltios de CC a 850 voltios de CC. Dentro de la caja mural, la tensión continua ajustada se adapta a través de un primer convertidor de CC/CC a una tensión de carga del paquete de baterías móvil. La línea de suministro eléctrica conectada a la caja mural forma una única línea de suministro eléctrica desde la cual, por un lado, se alimenta la corriente de trabajo para la caja mural y, por otro lado, la corriente de carga para la conexión de carga. Se omiten otras conexiones de suministro eléctricas.
Está previsto configurar la línea de corriente continua para el suministro de energía de la caja mural y la conexión de comunicaciones entre el controlador de caja mural y el sistema de almacenamiento de baterías como línea de dos hilos eléctrica común. A causa de esto, únicamente es necesario un cable sencillo para la instalación de la caja mural, el cual, por un lado, conduce la energía desde el sistema de almacenamiento de baterías hacia la caja mural y, por otro lado, establece una conexión de comunicaciones entre la caja mural y un sistema de almacenamiento de baterías.
Para proporcionar la tensión de trabajo para los componentes de la caja mural, la línea de corriente continua dentro de la carcasa de la caja mural está conectada con un segundo convertidor de CC/CC, el cual reduce la tensión de alto voltaje de la línea de corriente continua a la tensión de trabajo requerida.
Dentro de la carcasa de la caja mural, la línea de corriente continua está conectada con al menos un módulo de comunicaciones, el cual establece la conexión con el controlador de caja mural. Dentro del sistema de almacenamiento de baterías está previsto un módulo de comunicaciones, el cual establece una conexión de datos a través de la línea de corriente continua y el sistema de almacenamiento de baterías, así como, de manera ventajosa, a un control central.
La conexión de comunicaciones a través de la línea de corriente continua está configurada, en particular, como conexión de datos de línea eléctrica.
Como sistema de almacenamiento de baterías se entiende una disposición de baterías, las cuales están conectadas directamente y/o a través de un convertidor de CC/CC a la línea de suministro. Un sistema de este tipo forma, en particular, un almacenamiento de baterías estacionario, el cual, de manera conveniente, está configurado como almacenamiento de alto voltaje con una tensión continua de más de 100 voltios. El sistema de almacenamiento de baterías proporciona, a través de un convertidor de CC/CC indirecta o directamente a la batería, una tensión continua de 300 voltios de CC a 1000 voltios de CC, de manera ventajosa de 400 voltios de CC a 800 voltios de CC, en particular de 650 voltios de CC a 850 voltios de CC.
Otras características de la invención resultan a partir de las otras reivindicaciones, de la descripción y del dibujo, en el cual está representado un ejemplo de realización esquemático de la invención, el cual a continuación está descrito en detalle.
En el dibujo está representada esquemáticamente la construcción de una caja 1 mural, la cual está conectada a través de una línea 2 de suministro con un sistema 3 de almacenamiento de baterías, en particular estacionario.
Como sistema 3 de almacenamiento de baterías se entiende una disposición de baterías 5, 5a, las cuales están conectadas directamente y/o a través de un convertidor 5b de CC/CC a la línea 2 de suministro. Un sistema de este tipo está formado, en particular, por un almacenamiento 5, 5a de baterías estacionario, el cual de manera conveniente está configurado como almacenamiento de alto voltaje con una tensión continua de más de 100 voltios. El sistema 3 de almacenamiento de baterías pone a disposición a través de la batería 5a y del convertidor 5a de CC/CC, que preferiblemente separa galvánicamente, indirectamente y/o, mediante conexión directa de la batería 5 a la línea 3 de suministro, directamente una tensión continua de 300 voltios de CC a 1000 voltios de CC, de manera ventajosa de 400 voltios de CC a 800 voltios de CC, en particular de 650 voltios de CC a 850 voltios de CC.
La caja 1 mural puede, p. ej., estar dispuesta en una pared, en particular, una pared exterior de un edificio 4, mientras que el sistema 3 de almacenamiento de baterías estacionario está previsto, de manera ventajosa, dentro de un espacio de aceptación, de un edificio 4 o similar. La línea 2 de suministro conecta, en este caso, el sistema 3 de almacenamiento de baterías interior con la caja 1 mural exterior.
El sistema 3 de almacenamiento de baterías puede estar compuesto por una disposición de varias baterías 5 y 5a recargables, como están representadas esquemáticamente en el dibujo. Las baterías 5 se cargan a través de un convertidor 6 de CA/CC desde una red 7 de suministro. Las baterías 5a se cargan a través del convertidor 6 de CA/CC y del convertidor 5b de CC/CC bidireccional. La red 7 de suministro puede ser una red pública o una red de suministro del edificio 4. De manera preferida, el convertidor 6 de CA/CC está concebido para que, en caso necesario, también pueda retroalimentarse energía desde el sistema 3 de almacenamiento de baterías a la red 7 de suministro.
El sistema 3 de almacenamiento de baterías está en conexión a través de un módulo CM1 de comunicaciones con un control CC central. El control CC central puede ser un control de vivienda de orden superior; el control CC central controla, en particular, la función del sistema 3 de almacenamiento de baterías, p. ej., la descarga y la carga de las baterías 5, 5a.
La caja 1 mural está compuesta por una carcasa 10, la cual, por un lado, presenta una conexión 11 de suministro y, por otro lado, una conexión 12 de carga. A través de la conexión 12 de carga se debe cargar un paquete 8 de baterías móvil, el cual está dispuesto en un vehículo 9, en particular un vehículo de motor, un vehículo de reparto o un camión. En el dibujo, el vehículo 9 está representado esquemáticamente como vehículo de motor.
En la carcasa 10 de la caja 1 mural está previsto un controlador WBC de caja mural, el cual puede estar dotado con una pantalla DP, un lector de RFID, un módulo de WLAN, un módulo de Bluetooth, un módulo de NFC o similar. De esta manera, puede tener lugar una identificación de usuario a través de una App de WLAN, una conexión de Bluetooth, un conexión de NFC o similar. Un manejo de la caja mural mediante un usuario es posible solo tras su identificación inequívoca.
El controlador de caja mural está dentro de la caja 1 mural en conexión de comunicaciones con un módulo CM2 de comunicaciones, el cual está conectado a la línea 2 de suministro. Además, el controlador WBC de caja mural está en conexión de comunicaciones con un convertidor 13 de CC/CC, en particular separado galvánicamente, el cual, a través de un módulo 14 de protección en la conexión 12 de carga, pone a disposición una tensión de carga para un paquete 8 de baterías móvil.
A través de otro convertidor de CC/CC, en particular separado galvánicamente, el cual está conectado a la línea 2 de suministro, se pone a disposición una red 16 de suministro con una tensión de trabajo para diferentes subgrupos electrónicos de la caja 1 mural.
La línea 2 de suministro, en particular de dos hilos, pone, por lo tanto, a disposición, por un lado, la energía necesaria para cargar un paquete 8 de baterías móvil y, por otro lado, la energía eléctrica necesaria para el funcionamiento eléctrico de la caja 1 mural.
La línea 2 de suministro está configurada, en particular como línea 20 de corriente continua de dos hilos, la cual suministra una tensión continua del sistema 3 de almacenamiento de baterías de la caja 1 mural. El sistema 3 de almacenamiento de baterías es, en particular un almacenamiento de alto voltaje con más de 100 voltios, en particular un sistema de almacenamiento de baterías con una tensión continua de 300 voltios de CC a 1000 voltios de CC. De manera preferida, el sistema 3 de almacenamiento de baterías tiene una tensión de salida de más de 300 voltios de CC, en particular una tensión de salida de 650 voltios de CC a 850 voltios de CC.
La línea 20 de corriente continua está concebida, en particular como línea con dos hilos conductores de corriente, en particular como línea de dos hilos, suministrándose a través de la línea 20 de corriente continua como una única conexión de línea eléctrica entre el sistema 3 de almacenamiento de baterías y la caja 1 mural, por un lado, la energía eléctrica para cargar el paquete 8 de baterías móvil y, por otro lado, la energía eléctrica para el funcionamiento eléctrico de la caja 1 mural.
De manera conveniente está previsto establecer a través de la línea 2 de corriente continua al mismo tiempo una conexión cableada como conexión de comunicaciones entre la caja 1 mural y el sistema 3 de almacenamiento de baterías. Esta conexión 21 de comunicaciones es, en particular, una conexión de línea eléctrica, la cual establece una transmisión de datos mediante modulación de una señal de frecuencia sobre la línea de corriente continua. La conexión 21 de comunicaciones es, preferiblemente, bidireccional.
Dado que la línea 2 de suministro se utiliza como línea 20 de corriente continua y, al mismo tiempo, como conexión 21 de comunicaciones, se reduce de manera significativa el costo de instalación de una caja 1 mural en comparación con cajas murales convencionales. Dado que, además de ello, de manera ventajosa se utiliza una tensión continua de, p. ej., 650 voltios a 850 voltios, en el caso de una capacidad de carga de, p. ej., 20 kW, fluye solo una corriente pequeña de aprox. 30 A o menos, de modo que la sección transversal de línea necesaria de la línea de dos hilos se puede concebir pequeña. A la línea 20 de corriente continua, para la transmisión de datos, están conectados módulos CM1, CM2, CM3 de comunicaciones y el controlador WBC de caja mural, estableciéndose a través del módulo CM3 de comunicaciones una comunicación con el vehículo 9 de motor conectado a la conexión 12 de carga. La conexión de datos puede estar concebida, de modo que todos los módulos CM1, CM2, CM3 de comunicaciones y el controlador WBC de caja mural se pueden comunicar de cualquier forma con el control CC central. Todos los módulos se suministran a través del segundo convertidor de CC/CC con la tensión de trabajo requerida, la cual está concebida como tensión baja de, en particular, menos de 48 V.

Claims (1)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Caja mural para cargar paquetes de baterías móviles desde un sistema (3) de almacenamiento de baterías, presentando la caja (1) mural una carcasa (10) con una conexión (11) de suministro y una conexión (12) de carga, y estando dispuesto en la carcasa (10) de caja (1) mural un controlador (WBC) de caja mural, estando el sistema (3) de almacenamiento de baterías conectado con una línea (2) de suministro a la conexión (11) de suministro de la caja (1) mural y estando la conexión (12) de carga de la caja (1) mural configurada para la conexión eléctrica con el paquete (8) de baterías móvil, y con un convertidor (13) de CC/CC dispuesto en la carcasa (10) de la caja (1) mural, el cual adapta una tensión continua suministrada a través de la línea (2) de suministro desde el sistema (3) de almacenamiento de baterías a una tensión de carga del paquete (8) de baterías móvil, así como con una conexión (21) de comunicaciones entre el controlador (WBC) de caja mural y el sistema (3) de almacenamiento de baterías, siendo la única línea (2) de suministro eléctrico conectada a la caja (1) mural una línea (20) de corriente continua, y la línea (20) de corriente continua es una línea de dos hilos, desde la cual se alimenta la corriente de carga para la conexión (12) de carga,
    caracterizada por que la línea (20) de corriente continua suministra la corriente de trabajo para la caja (1) mural y está configurada como línea común para el suministro de energía eléctrico y la conexión (21) de comunicaciones entre la caja (1) mural y el sistema (3) de almacenamiento de baterías.
    2. Caja mural según la reivindicación 1,
    caracterizada por que la línea (20) de corriente continua está conectada dentro de la carcasa (10) de la caja (1) mural con un segundo convertidor (15) de CC/CC para proporcionar una tensión (16) de trabajo para la caja (1) mural.
    3. Caja mural según la reivindicación 1,
    caracterizada por que la línea (20) de corriente continua está configurada como línea común para el suministro de energía eléctrico y la conexión (21) de comunicaciones entre el controlador (WBC) de caja mural y el sistema (3) de almacenamiento de baterías.
    4. Caja mural según la reivindicación 3,
    caracterizada por que la línea (20) de corriente continua está conectada dentro de la carcasa (10) de la caja (1) mural con un módulo (CM2) de comunicaciones.
    5. Caja mural según la reivindicación 3,
    caracterizada por que un módulo (CM1) de comunicaciones previsto dentro del sistema (3) de almacenamiento de baterías está conectado con la línea (20) de corriente continua.
    6. Caja mural según la reivindicación 3,
    caracterizada por que la conexión (21) de comunicaciones es una conexión de línea eléctrica.
    7. Caja mural según la reivindicación 1,
    caracterizada por que el sistema (3) de almacenamiento de baterías es un sistema de almacenamiento de baterías estacionario.
    8. Caja mural según la reivindicación 1,
    caracterizada por que el sistema (3) de almacenamiento de baterías comprende un almacenamiento de alto voltaje con una tensión continua de más de 300 voltios.
    9. Caja mural según la reivindicación 8,
    caracterizada por que el sistema (3) de almacenamiento de baterías presenta una tensión continua en el rango de 300 voltios a 1000 voltios, en particular de 400 voltios a 800 voltios.
    10. Caja mural según la reivindicación 1,
    caracterizada por que el paquete (8) de baterías móvil está dispuesto en un vehículo (9), como un vehículo de motor, un vehículo de reparto o un camión.
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