ES2947768T3 - Chasis para un vehículo eléctrico - Google Patents

Abstract

Un bastidor para un vehículo eléctrico (10) que comprende: un tubo de dirección (12) y al menos dos tubos traseros (13) que se extienden hacia atrás desde el tubo de dirección (12); un módulo de batería eléctrica (24) utilizado como fuente de energía para alimentar el vehículo eléctrico que comprende al menos una batería ubicada debajo de la parte trasera (13B) de dichos tubos traseros (13); una estructura de marco protector (23) para montar de forma segura dicho módulo de batería (24); en el que dicha estructura de marco protector (23) está fijada a dichos tubos traseros (13) de dicho marco y se proporciona sustancialmente en el centro y hacia abajo de dicho vehículo (10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Chasis para un vehículo eléctrico

Campo de la invención

Esta invención está relacionada con los vehículos eléctricos, en concreto con una estructura de chasis que permite llevar una o más baterías en vehículos eléctricos, particularmente en vehículos de 2 ruedas (2W).

Contexto de la invención

Debido a la preocupación por el cambio climático y la disponibilidad de combustibles fósiles, se evidencia una gran tendencia a la fabricación y uso de vehículos eléctricos. Los vehículos eléctricos incluyen una serie de baterías que incluyen un gran número de celdas eléctricas. El número de baterías requeridas para una aplicación depende en gran medida de la autonomía requerida del vehículo. Actualmente, las baterías que están disponibles son voluminosas y esto puede limitar su uso, especialmente cuando la autonomía deseada del vehículo entra en conflicto con las reducidas dimensiones del vehículo.

Los documentos US 2018/339584 A1, US 2017/113556 A1, US 5 460 234 A y US 2013/161108 A1 presentan conjuntos de chasis de vehículos de dos ruedas.

Por ejemplo, los vehículos pequeños que actualmente operan con combustibles de hidrocarburos líquidos y gaseosos podrían cambiarse para utilizar motores principales eléctricos y reducir las emisiones. Una tendencia inicial por los motores principales de emisión reducida ha conllevado la transición de los motores a gasolina a los motores a gas, por ejemplo, del tipo GLP (LPG) o GNC (CNG). Esto ha reducido las emisiones. Sin embargo, los cambios propuestos en las regulaciones, en India, por ejemplo, está propiciando el cambio a los vehículos eléctricos. El cronograma para este cambio es corto y existen obvias dificultades para reconfigurar una flota de vehículos para que opere con motores eléctricos. El rediseño del vehículo y la reconfiguración de las plantas de fabricación de vehículos eléctricos es un ejercicio potencialmente costoso y que lleva tiempo. Aun así, es deseable cumplir con las directivas/el enfoque del Gobierno de varios países.

Normalmente, las baterías son costosas, están pensadas (aunque no siempre) para ser utilizadas en grupos y están específicamente diseñadas para ser recargables. Esto presenta dos problemas. En primer lugar, las baterías están sujetas al robo, y sería deseable evitar esto con algunas de las opciones para protección antirrobo disponibles. En segundo lugar, el coste de las baterías de alta calidad también crearía la tentación de reemplazarlas con versiones de inferior calidad, que podrían no incluir las funciones de seguridad descritas a continuación. La seguridad de las baterías es un problema especialmente delicado para los vehículos de dos ruedas como motocicletas y escúteres. Sin embargo, hay otros tipos de vehículos eléctricos no cerrados, como los cuatriciclos y otros vehículos todoterreno (ATV), y la seguridad de las baterías puede ser de igual modo un problema para estos tipos de vehículos.

Además, una batería necesita estar montada firmemente y de manera segura en el vehículo para que esté bloqueada en la posición correcta y no sufra ningún tipo de movimiento en ninguna dirección debido a las vibraciones producidas durante la conducción del vehículo. Puede usarse una caja de baterías separada para montar con seguridad las baterías. Sin embargo, estas cajas son voluminosas y ocupan más espacio. Por lo tanto, se compromete el espacio para los pies/espacio para las piernas y para almacenamiento, y esto es un requisito esencial para los vehículos de dos ruedas. La batería es uno de los componentes más pesados en un vehículo. En un vehículo de dos ruedas, que haya una distribución de peso equilibrada en el vehículo es un criterio importante, ya que el conductor necesita ajustar el peso para mantener el equilibrio durante la conducción. Si la distribución del peso en un vehículo es desigual, es más difícil para el conductor mantener el equilibrio, lo que puede provocar condiciones inseguras. Por ende, una batería también necesita estar ubicada de tal manera que no haya un peso desigual actuando sobre el vehículo durante la conducción.

En este aspecto, como la batería es típicamente un componente más pesado, su posicionamiento juega un papel fundamental para determinar el centro de gravedad (CG) del vehículo. Para una conducción eficiente, siempre es mejor si el CG del vehículo se desplaza hacia la parte baja del vehículo. También mejora la maniobrabilidad del vehículo, la seguridad y la comodidad de la conducción. Sin embargo, un gran desafío a la hora de desplazar la batería hacia la parte baja es que el brazo basculante debe desplazarse hacia atrás, lo que aumenta el largo total del vehículo. El tamaño de la batería es otro parámetro importante que determina la capacidad de un vehículo. Cuanto mayor sea la capacidad de un vehículo, mayor será el tamaño de la batería.

Al mismo tiempo, otro componente importante para un vehículo es la caja de almacenamiento que se encuentra típicamente en vehículos de dos ruedas para almacenar artículos. El espacio de almacenamiento brindado en la caja de almacenamiento es también una característica importante de cualquier vehículo de dos ruedas. Preferiblemente, el tamaño y la posición de una batería y de otros componentes asociados no deberían comprometer el espacio proporcionado en la caja de almacenamiento, incluso teniendo en cuenta los requisitos de que haya espacio suficiente disponible para montar firmemente otros componentes asociados, como el cargador, la unidad de control del motor (MCU), una batería auxiliar, etc.

El chasis del vehículo tiene un papel importante en el montaje de la batería y los componentes asociados y, evidentemente, considerando los requisitos anteriores, es desafiante brindar una estructura de chasis para un vehículo de dos ruedas que permita montar una batería y los componentes asociados de manera segura y firme sin comprometer la eficiencia del vehículo, la conducción segura y cómoda y el espacio para el almacenamiento en un vehículo eléctrico.

Un objetivo de la presente invención es proporcionar un chasis para un vehículo eléctrico que permita la inserción segura y conveniente de una batería del vehículo y otros componentes asociados.

Otro objetivo de esta invención es proporcionar un chasis con una posición de montaje de la batería de tal modo que la batería no ejerza una fuerza desequilibrante, con la mejora esperada en la eficiencia general de un vehículo eléctrico y con comodidad de conducción.

Aún otro objetivo de la presente invención es proporcionar un chasis para un vehículo eléctrico que brinde una configuración de inserción compacta, conveniente y menos voluminosa para la batería y los componentes asociados, de modo que el espacio del suelo para las piernas y el espacio de almacenamiento no se vean comprometidos.

Resumen de la invención

Teniendo en cuenta estos objetivos, la presente invención proporciona un conjunto de chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas de acuerdo con la reivindicación 1.

De acuerdo con la invención, la estructura protectora incluye una serie de miembros cruzados conectados a los tubos traseros para fines estructurales y también para permitir la sujeción segura y conveniente del módulo de batería eléctrica. Los miembros cruzados de conexión frontal y/o trasero se utilizarían normalmente dependiendo de las consideraciones de diseño en términos de resistencia y componentes a incluir, con un miembro cruzado frontal que se conecta a los tubos traseros hacia la parte frontal del vehículo y un miembro cruzado trasero que se conecta a los tubos traseros hacia la parte trasera del vehículo para soportar el módulo de batería eléctrica. Estos miembros cruzados están preferiblemente conectados al módulo de batería eléctrica con medios de montaje adecuados, como un soporte de montaje. El miembro cruzado frontal puede extenderse principalmente en dirección horizontal sobre la superficie superior de la batería para restringir cualquier movimiento vertical del módulo de batería eléctrica. El miembro cruzado trasero puede estar conectado a los tubos traseros cerca de la parte trasera del chasis y extendiéndose hacia abajo desde los tubos traseros. Se proporciona un miembro cruzado inferior que conecta los dos tubos traseros. El miembro cruzado inferior está conectado al miembro cruzado trasero usando miembros conectores en dirección principalmente horizontal para crear una plataforma en la que la batería pueda alojarse de forma segura y mantenerse en posición mediante medios de bloqueo con el miembro conector trasero. Se puede proporcionar una guía en los miembros cruzados de la estructura de chasis de protección y/o en el módulo de batería para montar y retirar de forma conveniente la batería de la estructura de chasis de protección. La guía puede ser en forma de carril guía. La batería puede retirarse desde cualquier lado, desde la parte trasera o desde la parte frontal central del vehículo para cargarla o cambiarla.

El módulo de batería eléctrica está conectado a la estructura protectora con medios de bloqueo desde el lado frontal y el lado trasero para minimizar las vibraciones, para poder soltar el módulo de batería eléctrica del chasis para facilitar el movimiento vertical y lateral, y para evitar el robo. Se pueden equipar medios de bloqueo/soportes adecuados en el lado frontal y trasero del módulo de batería. La batería se monta firmemente en la estructura protectora con ayuda de los medios de bloqueo; por lo tanto, no se requiere de una caja separada para montar el módulo de batería, de modo que no se compromete el espacio de almacenamiento brindado en la caja de almacenamiento. Los medios de bloqueo en el lado trasero del módulo de batería incluyen un soporte de montaje trasero utilizado para fijar la posición de la batería desde el lado trasero, sujetando el soporte de montaje trasero a los soportes laterales desde ambos lados del módulo de batería, y además se fija el módulo de batería a los soportes laterales usando un tornillo en una ranura en el módulo de batería; estos soportes laterales están fijados a la estructura protectora. La estructura de chasis de protección de la batería incluye una abertura para permitir el acceso al módulo de batería antes de conectarla; esta abertura está preferiblemente en la parte trasera de la batería. El acceso desde el lado trasero de la batería dificulta su retirada, brindando una mayor protección contra el robo. Es preferible la ubicación horizontal de la batería, aunque también puede utilizarse la posición vertical. Es deseable que los elementos de amortiguación de vibraciones se coloquen entre el módulo de batería eléctrica y la estructura de chasis de protección de la batería para reducir las vibraciones transmitidas al módulo de batería eléctrica que reducen la comodidad del usuario. Preferiblemente, el módulo de batería eléctrica se compone de una sola batería; sin embargo, puede utilizarse un módulo de batería que tenga varias baterías según los requisitos de energía, los parámetros de diseño del vehículo y la disponibilidad de espacio.

El módulo de batería eléctrica es un componente relativamente pesado del vehículo. Para un vehículo de dos ruedas, es muy deseable que haya una distribución de peso sustancialmente equilibrada para permitir al conductor ajustar la distribución de peso y poder mantener el equilibrio al conducir. Si bien es posible tener una distribución de peso desigual, esto dificulta al conductor mantener el equilibrio, lo que puede causar condiciones inseguras. Idealmente, la batería o el módulo de batería se ubican de forma centrada en el ancho del vehículo, preferiblemente en una posición central en el largo del vehículo. La posición de la batería tiene un papel importante para determinar el centro de gravedad (CG) del vehículo; por ello, cuando la batería se ubica en una posición baja, preferentemente en un lado central bajo del vehículo, es conveniente desplazar el CG del vehículo a esa misma posición. Esta ubicación del CG ayuda a mejorar la eficiencia general del vehículo y también brinda estabilidad de conducción, seguridad y mejor control del vehículo. El módulo de batería está montado de tal manera que no se extiende hacia delante más allá de las dimensiones de la caja de almacenamiento si se ve desde un costado del vehículo. Esto asegura que no se comprometa el espacio del suelo y para las piernas y el espacio de almacenamiento. Otra ventaja de este posicionamiento central de la batería y del posicionamiento central frente a la mayor parte de los componentes eléctricos del vehículo es su conveniencia para el cableado. Además, como la batería se ubica en una posición inferior, aumenta la longitud del brazo basculante. Sin embargo, este problema se trata montando el conjunto motor-transmisión en el brazo basculante con una cubierta para el conjunto motortransmisión que actúa como el basculante requerido. Por lo tanto, se elimina la necesidad de un basculante separado y se ayuda a lograr un montaje compacto.

Para mayor comodidad, hay una caja de almacenamiento que permite el almacenamiento de artículos, incluyendo artículos grandes, como un casco. Este almacenamiento está separado del almacenamiento de la batería, y la caja de almacenamiento no está apoyada directamente sobre la superficie de la batería o la estructura protectora de la batería. Esto ayuda a prevenir daños a la batería o al módulo de batería.

Para mayor comodidad, el tubo delantero del chasis del vehículo permite el ensamblaje del manillar y el conjunto de la dirección, y al menos un tubo delantero secundario se extiende desde el tubo delantero hacia atrás y hacia abajo. El tubo delantero secundario del chasis del vehículo tiene asimismo un miembro cruzado que puede ser una parte integral del tubo delantero secundario o puede fijarse por separado al tubo delantero secundario. Preferentemente, dos tubos traseros se fijan al tubo delantero secundario y se extienden hacia la parte trasera del chasis. Se pueden equipar al menos dos miembros longitudinales en el miembro cruzado. Los miembros longitudinales pueden ser sustancialmente horizontales y paralelos a la porción horizontal de cada uno de los dos tubos traseros. Los miembros horizontales longitudinales y las porciones horizontales de los tubos traseros permiten el montaje de al menos un reposapiés. Es posible montar un reposapiés encima de los miembros longitudinales desde el lado superior, mientras que otro puede ir montado en la parte inferior de los miembros longitudinales. Preferiblemente, los respectivos lados de los reposapiés están cubiertos con miembros laterales, creando un espacio hueco entre los dos reposapiés, lo que resulta beneficioso para varios fines, como el enfriamiento de la batería, la colocación de otros componentes, etc., como se describe más adelante.

Durante la operación (carga/descarga), la temperatura de la batería aumenta. Para obtener la máxima eficiencia de la batería y prolongar su vida útil, la batería se mantiene a la temperatura deseada. Idealmente, la operación de la batería se detiene si la temperatura excede el límite predeterminado. Existen varias opciones disponibles para calentar y refrigerar la batería, siendo preferidos los sistemas de refrigeración con aire. El requisito de enfriamiento será el más habitual y, para ello, la batería se provee con un sistema de refrigeración de entrada de aire de impacto, con un panel frontal (o más de uno) configurado con una o más ventilaciones para que el aire de impacto (es decir, el flujo de aire que atraviesa el vehículo durante el movimiento hacia delante) fluya por la batería y la enfríe.

El panel o protección frontal de la carrocería puede tener un conducto de aire que se comunica con las ventilaciones y preferiblemente con el espacio descrito anteriormente entre los reposapiés. El aire de impacto que entra por las ventilaciones fluye por el conducto y al espacio vacío entre los paneles del suelo para ser conducido por las guías de aire hacia la batería con fines de refrigeración; los componentes forman un sistema de refrigeración con aire. La guía de aire está dimensionada de forma conveniente en el panel del suelo inferior. El sistema de refrigeración con aire puede también incluir pasaje(s) de aire que dirijan el aire hacia el área objetivo de la superficie de la batería para lograr un enfriamiento efectivo.

Además, el espacio vacío creado en el panel de la carrocería se utiliza de manera práctica para colocar varios componentes eléctricos y electrónicos, como una batería auxiliar, cableado, etc., ocultando los cables y mejorando la estética del vehículo. También mantiene las conexiones de los cables seguras frente a amenazas externas. El chasis según la presente invención también proporciona medios de montaje para otros componentes asociados, como el cargador, la caja de conectividad, la unidad de control del motor, el convertidor CC a CC, etc., ayudando a una ubicación óptima de los componentes del vehículo eléctrico. El tubo trasero cuenta con medios de montaje para montar la unidad de control del motor (MCU 100) para que la MCU pueda montarse cerca del módulo de batería en el lado izquierdo del vehículo.

La MCU está configurada para controlar la cantidad de torque producido por el motor eléctrico controlando la cantidad de corriente/voltaje suministrada de acuerdo con la condición de conducción del vehículo. La cantidad de corriente/voltaje suministrada al motor eléctrico se determina mediante un mapa básico de la cantidad de energía suministrada al motor eléctrico para generar el torque requerido en función de las condiciones del vehículo seleccionadas, incluyendo la velocidad actual y/o la posición del pedal o maneta de aceleración.

El tubo trasero tiene un sistema de montaje para montar un convertidor CC a CC en el extremo de los tubos traseros.

El tubo delantero cuenta con un sistema de montaje para montar una caja de conectividad en el lado frontal del vehículo. La caja de conectividad está configurada para recibir información, incluyendo información de la batería, velocidad del vehículo, distancia recorrida, patrón de conducción, ubicación del vehículo e información sobre accidentes, y está configurada para almacenar y compartir la información con dispositivos externos mediante una red de comunicación adecuada, incluyendo Wi-Fi, Bluetooth, internet o una red de telecomunicación.

El tubo trasero tiene un sistema de montaje para montar una unidad cargadora, utilizada para cargar el módulo de batería, en el lado derecho del vehículo.

El módulo de batería se carga a bordo del vehículo con un cable de carga que conecta el cargador a una fuente externa mediante un punto de carga; el punto de carga está ubicado en la parte trasera del vehículo debajo del asiento, de tal forma que el cable de carga permanece enchufado y carga la batería incluso si el asiento está cerrado y bloqueado.

Breve descripción de los dibujos

El vehículo eléctrico de la presente invención puede entenderse mejor con la siguiente descripción de su realización preferida, hecha con referencia a los dibujos adjuntos, donde:

Fig. 1 es una vista isométrica parcial de un vehículo eléctrico según una primera realización de la presente invención.

Fig. 2 es una vista isométrica parcial del chasis del vehículo eléctrico de la Fig. 1.

Fig. 3 es una vista lateral parcial del chasis del vehículo eléctrico de la Fig. 1.

Fig. 4 es una vista isométrica parcial del chasis de las Figs. 2 y 3 mostrando la relación entre la porción trasera y una batería para el vehículo eléctrico.

Fig. 4(a) es una vista isométrica parcial de la estructura protectora mostrando una disposición de sujeción del soporte de montaje trasero de la Fig. 4.

Fig. 5 es una vista plana parcial del vehículo eléctrico mostrado en la Fig. 1.

Fig. 6 es una vista isométrica del chasis del vehículo eléctrico mostrado en la Fig. 1.

Fig. 7 es una vista isométrica del chasis desde el lado trasero del vehículo eléctrico mostrado en la Fig.1. Fig. 8 es una vista detallada del panel frontal de la carrocería del vehículo eléctrico mostrado en las Figs. 1 y 5. Fig. 9 es una vista lateral esquemática de la porción frontal del vehículo eléctrico de la Fig. 1.

Fig. 10 es una vista frontal parcial del vehículo eléctrico de las Figs. 1 y 5.

Fig. 11 es una vista lateral parcial del vehículo eléctrico de las Figs. 1 y 5.

Fig. 12 es una primera vista lateral detallada proyectada de la Fig. 9 mostrando la unidad de control del motor, el convertidor CC a CC, el conjunto motor-transmisión y el amortiguador en relación con la porción trasera del chasis del vehículo eléctrico de las Figs. 1 y 5.

Fig. 13 es una segunda vista lateral detallada proyectada de la Fig. 9 mostrando la unidad de control del motor, el amortiguador y la disposición del punto de carga.

Fig. 14(a) es una vista lateral esquemática de la porción trasera del vehículo eléctrico de las Figs. 1 y 5 ilustrando el montaje de la unidad cargadora y el convertidor CC a CC de acuerdo con otra realización de la invención.

Fig. 14(b) es una vista trasera esquemática de la porción trasera del vehículo eléctrico de las Figs. 1 y 5 ilustrando el montaje de la unidad cargadora y el convertidor CC a CC de acuerdo con otra realización de la invención.

Fig. 15 es una vista isométrica esquemática de la porción trasera del vehículo eléctrico de las Figs. 1 y 5.

Descripción de la realización preferida de la invención

Refiriéndose a las Figs. 1, 5 y 7, se muestra un vehículo eléctrico 10 apto para su uso como vehículo de transporte cotidiano y con un chasis 11 que tiene un tubo delantero 12, tubos delanteros secundarios 12A y al menos dos tubos traseros 13. El chasis 11 se describe en mayor detalle a continuación. El vehículo eléctrico 10 es un escúter de dos ruedas que incluye una rueda frontal 82 y una rueda trasera 84. La rueda trasera 84 tiene un sistema de suspensión con brazo basculante descrito más adelante y un amortiguador 94 en el lado del basculante del vehículo 10. El escúter 10 se muestra montado en un soporte 176 de forma convencional.

El conductor controla el vehículo eléctrico 10 mediante un manillar 15 que incluye frenos y un claxon 15A. El conductor va protegido por un panel o protector frontal 160 y un guardabarros frontal 170 y puede colocar cómodamente sus pies en el espacio del suelo 25 creado en el reposapiés 71.

El vehículo eléctrico 10 tiene un sistema de transmisión y motor eléctrico, formando un conjunto integrado de motor-transmisión 208, alimentado por un módulo de batería eléctrica 24 que consta de una única batería como se muestra en las Fig. 1, 2, 4, 5 y 6. El módulo de batería eléctrica 24 está posicionado en la parte trasera del vehículo 10 sobre el sistema de transmisión y motor eléctrico 208, una posición que proporciona una posición cómoda para el cableado.

De acuerdo con la realización preferida, el motor eléctrico tiene una potencia de 7 kW a 10 kW (aunque la potencia viene dictada por la aplicación) y está controlado por la unidad de control del motor (MCU) 100. Las baterías 24 son de diseño convencional, de 48 voltios cada una y preferiblemente conectadas en paralelo para que el voltaje distribuible sea de 48 voltios.

El escúter 10 incluye un chasis 11 como se mencionó anteriormente y esta estructura de chasis que soporta el módulo de batería eléctrica 24 y el conjunto motor-transmisión 208 junto con otros componentes del vehículo. El chasis 11, y en particular su tubo trasero 13 que consta de una estructura de chasis de protección de batería, se describen ahora en detalle.

Los tubos traseros 13 están conectados a un tubo delantero 12A que se extiende hacia abajo y hacia atrás y se extienden hacia la parte trasera del vehículo. Una porción delantera 13A del tubo trasero 13 consta de un par de tubos 13A que se extienden horizontalmente. La porción trasera de cada uno de los tubos traseros 13B se extiende hacia arriba en dirección hacia la parte trasera del escúter 10, terminando en una posición relativamente corta y casi horizontal con los tubos traseros 13B convergiendo unos hacia otros y conectándose con un miembro cruzado 132.

Las funciones clave del tubo trasero 13 son soportar el módulo de batería eléctrica 24 y otros componentes asociados. La siguiente descripción muestra cómo se logran estos objetivos. Los tubos traseros 13B están conectados por tres miembros cruzados 131, 133 y 134 como se muestra en las Figs. 2 a 5.

Un miembro cruzado inferior 133 está conectado a los tubos traseros 13B cerca de sus extremos inferiores. El miembro cruzado inferior 133 tiene una porción en forma de plataforma horizontal 133A en la que el módulo de batería 24 puede apoyarse fácilmente. La porción de la placa vertical 133C del miembro cruzado 133 previene el movimiento hacia delante del módulo de batería 24.

Un segundo miembro cruzado frontal en forma de U 131 también conecta los tubos traseros 13B hacia la sección media de tal manera que, cuando el módulo de batería 24 está asegurado en su posición, como se describe más adelante, el miembro cruzado 131 restringirá las posibilidades de extracción, especialmente por robo, además de restringir el movimiento vertical del módulo de batería 24.

Un miembro conector trasero 134 conecta los tubos traseros 13B del chasis del vehículo extendiéndose hacia abajo y está conectado con un soporte de montaje trasero 135 que también permite la conexión a una superficie superior del módulo de batería 24. De acuerdo con una de las materializaciones, el soporte de montaje trasero está fijado a la estructura de chasis de protección (23) utilizando soportes laterales 135a en ambos lados del módulo de batería 24. Los soportes laterales (135a) están fijados al miembro cruzado de la estructura de chasis de protección (23) utilizando soportes adicionales (130), como se muestra en la Fig. 4(a). Una vez que la batería 24 está montada en la estructura de chasis de protección 23, se bloquea en una posición desde el lado trasero fijando el soporte de montaje trasero 135 a los soportes laterales (135a) con una tuerca y un tornillo 139c. La batería 24 tiene al menos una ranura en la cual se puede instalar un tornillo 139b. El tornillo 139c además va fijado al soporte lateral (135a). La ranura puede ser utilizada como guía para retirar y ajustar la batería 24 durante su cambio o para fines de carga. La disposición de los miembros cruzados 131, 133 y 134 se selecciona para brindar volumen suficiente para acomodar el módulo de batería 24 y dependerá de la potencia y de las dimensiones del módulo de batería 24.

La porción trasera del chasis 13 y los miembros cruzados 131, 133, 134 también están configurados para dejar una abertura trasera 137 mediante la cual se puede ubicar el módulo de batería 24. El módulo de batería 24 debe conectarse firmemente a la porción trasera del chasis 13 y para esto se utiliza una serie de medios de bloqueo en forma de tuercas y tornillos. En el extremo trasero, el módulo de batería 24 va atornillado al soporte de montaje trasero 135. En el extremo delantero, como se muestra más claramente en la Fig. 4, el módulo de batería 24 se conecta al primer miembro cruzado delantero 133C por un conector que incluye un tornillo 126, que se extiende hasta la altura del módulo de batería 24 y la tuerca 125. Para proporcionar mayor seguridad, una placa de fijación 124 se extiende desde la parte trasera del módulo de batería 24, donde se conecta con el soporte de montaje trasero 135, hacia el frente del módulo de batería 24. En este punto, la placa de fijación 124 se conecta al tornillo 126 con la tuerca 125. La batería 24 se monta firmemente en la estructura protectora 23 con ayuda de los medios de bloqueo; por lo tanto, no se requiere de una caja separada para montar el módulo de batería 24, de modo que no se compromete el espacio de almacenamiento proporcionado en la caja de almacenamiento 105.

Los elementos de amortiguación de vibraciones, como el amortiguador 133B (ilustrado en la Fig. 3), se colocan entre el módulo de batería 24 y el chasis 11 para reducir las vibraciones del módulo de batería 24 que se transmitan al chasis del vehículo 11.

El tubo delantero 12A del chasis del vehículo 11 también tiene un miembro cruzado 151 fijado por separado a los tubos delanteros 12A. Un par de miembros longitudinales 150 que se extienden hacia atrás están conectados a los miembros cruzados 151. Los miembros longitudinales 150 se extienden en dirección principalmente horizontal y paralela a la porción horizontal 13A de cada uno de los dos tubos traseros 13. Los miembros longitudinales horizontales y las porciones horizontales 13A de los tubos traseros 13B permiten montar un par de reposapiés 71 y 73. Un reposapiés 71 se monta encima de los miembros longitudinales 150, mientras que el otro reposapiés 73 se monta en la parte inferior de los miembros 150 del chasis como se muestra en la Fig. 7. Los respectivos lados de los reposapiés 71 y 73 quedan cubiertos por miembros laterales, creando para mayor comodidad un espacio hueco 74 entre los dos reposapiés 71 y 73, y el espacio 74 es aprovechado para varios propósitos (como parte del sistema de refrigeración y para acomodar una batería auxiliar), como se describe a continuación. La Fig. 6 muestra en mayor detalle el panel frontal 160 y una porción del reposapiés 71 que incluye una porción recortada para acomodar la porción trasera del chasis 13 y el módulo de batería 24, entre otros componentes del vehículo. El módulo de batería eléctrica 24 incluye una estructura de chasis de protección 23. El módulo de batería 24 está montado de tal manera que no se extiende más allá de las dimensiones de la caja de almacenamiento 105 si se ve desde el costado del vehículo, como se muestra en la Fig. 12. Esto asegura que no se comprometa el espacio del suelo 25 y el espacio de la caja de almacenamiento 105. La caja de almacenamiento 105 no descansa directamente sobre la superficie de la batería o la estructura de chasis de protección 23, lo que evita daños al módulo de batería 24 por el peso del equipaje colocado en la caja de almacenamiento 105.

Durante la operación (carga/descarga), la temperatura de la batería aumenta. Para obtener la máxima eficiencia del módulo de batería 24 y prolongar su vida útil, el módulo de batería 24 se mantiene a la temperatura deseada. Idealmente, la operación de la batería se detiene si la temperatura excede el límite predeterminado. A menudo se requiere de enfriamiento y el escúter 10 incluye un sistema de refrigeración con aire, específicamente un sistema de aire de impacto.

Como se muestra en la Fig. 8, el panel frontal 160 incluye varias ventilaciones 162 y 164 para que el aire de impacto (es decir, el flujo de aire que atraviesa el vehículo durante el movimiento hacia delante) fluya por la batería 24 con fines de refrigeración.

El panel frontal 160 cuenta con un conducto de aire que se comunica con las ventilaciones y preferiblemente con el espacio descrito anteriormente entre los paneles del suelo. El aire de impacto que entra por las ventilaciones fluye por el conducto y al espacio hueco 74 entre los paneles del suelo 71 y 73 para ser conducido por las guías de aire hacia la batería 24 con fines de refrigeración; los componentes forman un sistema de refrigeración con aire. La guía de aire está integrada de forma práctica en el panel del suelo inferior. El sistema de refrigeración con aire puede también incluir pasaje(s) de aire que dirijan el aire hacia el área objetivo de la superficie de la batería para lograr un enfriamiento efectivo.

La operación del motor eléctrico (no se muestra) es controlada por la unidad de control del motor (MCU) 100. El suministro de energía al motor eléctrico tiene que ser de CA, mientras que la energía suministrada por la batería 24 es de CC. La conversión de CC a CA también es controlada por la MCU 100.

La MCU 100 determina la cantidad de torque producido por el motor eléctrico según las diferentes condiciones de operación del vehículo junto con la cantidad correspondiente de corriente/voltaje que debe suministrarse al motor eléctrico. La MCU 100 cuenta con un mapa básico de la cantidad de energía que suministra al motor eléctrico para generar el torque requerido en función de las condiciones de vehículo seleccionadas, por ejemplo, la velocidad actual y la posición del pedal o la maneta de aceleración. Por lo tanto, si el escúter 10 se acelera o se desacelera, su requisito de torque cambia; de manera similar, si durante las diversas condiciones de conducción, la carga total del escúter 10 cambia, esto reduce o aumenta la velocidad del vehículo, lo que cambia el requisito de torque. Según la velocidad del vehículo y la posición del acelerador, el torque requerido se determina mediante el mapa básico y, por consiguiente, se proporciona la potencia eléctrica requerida (corriente/voltaje) al motor eléctrico para generar el torque requerido bajo el control de la MCU 100.

Como se muestra en las Figs. 1 y 9 a 13, la MCU 100 está ubicada cerca de la batería 24 en la parte trasera del vehículo 10, lo que resulta en una longitud más reducida del cableado 102 en comparación con la colocación de la MCU 100 en la parte frontal del escúter 10. Colocar la MCU 100 debajo de los paneles del suelo 71 y 73 aumentaría la probabilidad de daño debido a impactos externos. Como se muestra, la MCU 100 se monta en el lado izquierdo del escúter 10. La MCU 100 va fijada al chasis del vehículo mediante soportes de montaje.

El escúter 10 tiene varios componentes eléctricos de bajo voltaje, como el faro delantero, el faro trasero, el claxon, los intermitentes, etc. En algunos casos, estos componentes deben ser operados incluso si el vehículo 10 no está marcha, aunque el requisito energético de estos componentes es menor que el del motor eléctrico. Aunque estos componentes pueden funcionar directamente con el suministro de la batería principal 24, es conveniente proporcionar energía a estos componentes con una fuente de energía alternativa de bajo voltaje, como una batería auxiliar, que tiene menor capacidad/potencia en comparación con la batería principal 24. Por ejemplo, usar la corriente directa de la batería principal 24 para alimentar componentes de bajo voltaje puede causar problemas de seguridad. La batería auxiliar puede utilizarse también como bloqueo de seguridad para el vehículo 10 antes de arrancar la batería principal 24. Para mayor comodidad, la batería auxiliar tiene una capacidad de 12 V y es muy pequeña en tamaño en comparación con la batería principal 24.

La batería auxiliar está ubicada en el espacio creado entre los paneles del suelo 71 y 73. El panel del suelo superior 71 tiene una pequeña abertura de tipo caja para alojar la batería auxiliar. Una tapa 72 se encuentra en la parte superior de la abertura para mantener la batería auxiliar en su posición. Esta práctica ubicación que facilita el acceso para su mantenimiento también ayuda a una instalación sencilla del cableado del vehículo.

Un convertidor CC a CC 28 también está montado en la MCU 100 como se muestra en la Fig. 10 usando los soportes de montaje apropiados. Esto ayuda a reducir la longitud del cableado. La función del convertidor CC a CC 28 es cargar la batería auxiliar tomando energía de la batería principal 24. Como la batería auxiliar opera a un voltaje mucho menor que la batería 24, no se puede utilizar corriente directa de la batería principal de 48 voltios para cargar la batería auxiliar. El convertidor CC a CC 28 reduce el voltaje para que la energía de la batería principal 24 pueda utilizarse para cargar la batería auxiliar. De acuerdo con otra realización, el convertidor CC a CC 28 se instala en la parte trasera del vehículo en los extremos de los tubos traseros 13 como se muestra en la Fig. 14(a) y la Fig. 14(b). El convertidor CC a CC puede cubrirse adecuadamente con los miembros que cubren el vehículo.

La caja de conectividad 200, mostrada en la Fig. 2, es el núcleo del sistema electrónico utilizado en el vehículo 10, incluyendo la funcionalidad de comunicación y otros componentes electrónicos y de control. Todos los componentes en el vehículo 10 están conectados mediante una red común de tipo CAN, en la que los datos de los diferentes componentes pueden ser transmitidos a las respectivas unidades de control de forma digital. Por ejemplo, la batería 24 puede compartir información como su estado de carga o de salud con la caja de conectividad 200 mediante la red CAN. La caja de conectividad 200 tiene un medio de almacenamiento para almacenar los datos recibidos de diferentes componentes, como la información de la batería, la velocidad del vehículo, la distancia recorrida, el patrón de conducción, etc. La información almacenada puede ser transmitida directamente a un dispositivo móvil o a un servidor remoto o en la nube para ser procesada según sea necesario, por ejemplo, como se describe a continuación. Las actualizaciones del software de control pueden ser transferidas del mismo modo. La caja de conectividad 200 tiene medios de comunicación adecuados como Bluetooth, internet por Wi-Fi o capacidad de red de telecomunicación usando GSM SIM o todas estas opciones. La caja de conectividad 200 también tiene un transmisor GPS que ayuda a identificar la ubicación del vehículo. Los datos transmitidos a la nube o a dispositivos móviles pueden ser útiles de varias maneras, como la identificación de la ubicación del vehículo, la comprensión del patrón de conducción, el registro de errores, la identificación de la necesidad de recargar o cambiar la batería, etc. Estos datos también pueden ser útiles desde la perspectiva del servicio o mantenimiento del vehículo, y se pueden emitir alertas de mantenimiento periódicas según sea necesario.

La caja de conectividad 200 se ubica en la parte frontal del escúter 10; en concreto, está montada sobre el tubo delantero 12, que es una posición a una distancia suficiente de la batería 24 y la batería auxiliar para evitar interferencias magnéticas de los componentes electrónicos en la caja de conectividad 200. Teniendo estas consideraciones en cuenta, incluyendo el espacio disponible, es mejor que la caja de conectividad 200 esté colocada en la parte frontal del vehículo 10, lo que también facilita el cableado.

El escúter 10 también cuenta con un sensor de accidentes (no se muestra) que detecta la posición del vehículo e identifica un caso de accidente. Si se detecta un caso de accidente, se envía una señal de alarma a un dispositivo móvil y a la nube con información sobre la ubicación del vehículo para que se pueda brindar asistencia.

La unidad de carga 29 se utiliza para cargar el módulo de batería 24. Recibe CA de una fuente de energía externa, convierte la energía a CC y proporciona energía con el voltaje específico al módulo de batería 24 para cargar las baterías. La cantidad de corriente y voltaje, además de la duración de la corriente suministrada al módulo de batería 24 para la carga, pueden ajustarse usando un controlador incluido en el sistema de gestión de la batería. Se conecta a un cargador mediante un cable 110 que controla la energía suministrada al módulo de batería 24 según las instrucciones recibidas del sistema de gestión de la batería. Los parámetros de control para el cargador de la batería 29 pueden variar dependiendo del tamaño y la cantidad de baterías utilizadas. Además, el peso del cargador 29 es considerable. Para lograr un mejor equilibrio al conducir, el cargador 29 se ubica en un lado del vehículo, preferiblemente en el lado opuesto a la ubicación de la MCU 100. Este posicionamiento ayuda a equilibrar el peso. Como el cargador 29 está fijado en el propio vehículo 10, su posición debe ser segura y estar protegida de impactos externos y de intentos de robo. Para esto, el cargador 29 se monta de manera firme y segura sobre el chasis del vehículo 11 y los tubos traseros. El cargador 29 se monta preferiblemente en el lado opuesto de la MCU (100) para distribuir mejor el peso y lograr un mejor equilibrio. El cargador 29 puede montarse en el chasis del vehículo con ayuda de soportes apropiados.

De este modo, la batería 24 puede cargarse a bordo del vehículo 10. Sin embargo, la batería 24 también puede retirarse para su carga. El escúter 10 cuenta con un asiento 103 como se muestra en las Figs. 12 y 14. El asiento 103 tiene una bisagra en un punto, y su apertura permite acceder al compartimento 105 y el punto de carga 129. El posicionamiento del módulo de batería 24 en la porción trasera del chasis 13 permite maximizar la capacidad del compartimento de equipaje 105 para la potencia y dimensiones de un módulo de batería 24 y un escúter 10 particulares.

El punto de carga 129 se encuentra dentro del asiento como se muestra en la Fig. 13. Para cargar la batería 24, se abre el asiento 103, se enchufa el cable del cargador 110 al punto de carga 129 y a una fuente de alimentación y comienza la carga. No es recomendable mantener el asiento 103 abierto durante la carga, ya que el cargador 110 necesita estar protegido contra robos y contra los efectos ambientales. Por lo tanto, se ha dispuesto que, durante la carga, el asiento 103 pueda estar cerrado y bloqueado para que el cargador permanezca asegurado dentro del compartimento de equipaje 105 y no pueda retirarse sin abrir el asiento 103.

Refiriéndose a las Figs. 9 a 14, el escúter 10 cuenta con una monosuspensión trasera, es decir, se utiliza un solo amortiguador 94 para brindar suspensión trasera y reducir el coste. El amortiguador 94, que puede ser del tipo SNS como se describe en la Patente india n.° 695/MUM/2005 del solicitante, se encuentra en la parte trasera del escúter 10 y no en el centro. También se provee un amortiguador delantero.

El amortiguador 94 se conecta en el lado 20/80 de motor-transmisión del escúter 10, ya que la carga es mayor en ese lado. Un extremo del amortiguador 94 está conectado con la cubierta 208C del conjunto motor-transmisión 208 mediante un tornillo, mientras que el otro extremo está conectado a la porción trasera del chasis 13 con un soporte de montaje 13C. El extremo delantero del conjunto motor-transmisión está montado en un soporte 198C que va soldado a la estructura de chasis de protección 23, mientras que el extremo trasero del conjunto motortransmisión 208 está montado en el eje trasero de la rueda trasera 84. El conjunto motor-transmisión 208 está convenientemente descrito en la Solicitud de patente india n.° 201821047186, pendiente de aprobación, presentada el 13 de diciembre de 2019.

La Fig. 15 muestra una vista trasera esquemática del vehículo de acuerdo con la presente invención con un cable de carga 110 saliendo del asiento 103 en posición cerrada. Se ilustra el conjunto motor-transmisión 208.

Las modificaciones y variaciones del vehículo eléctrico descrito en la presente especificación pueden resultar evidentes para los lectores cualificados de esta publicación. Estas modificaciones y variaciones se consideran incluidas en el alcance de las reivindicaciones adjuntadas.

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) con un módulo de batería eléctrica (24) que se compone de:

un tubo delantero (12) y al menos dos tubos traseros (13) que se extienden hacia atrás desde el tubo delantero (12), donde al menos una porción de los dos tubos traseros se extiende hacia arriba hacia la parte trasera del vehículo y al menos una porción de los dos tubos traseros (13B) se extiende horizontalmente hacia la parte trasera del vehículo continuando la porción que se extiende hacia arriba;

una estructura de chasis de protección (23) para montar firmemente dicho módulo de batería (24), esencialmente en una posición central y baja de dicho vehículo;

que se caracteriza en que la estructura de chasis de protección (23) consta de una pluralidad de miembros cruzados (131, 133, 134) conectados a dicha porción de los tubos traseros (13) que se extiende hacia arriba desde el lado frontal, inferior y trasero, y creando un espacio para montar firmemente dicho módulo de batería (24) de forma que al menos una porción de la batería esté detrás de dicha porción del tubo trasero (13) que se extiende hacia arriba, y la porción se ubica directamente debajo de la porción horizontal del tubo trasero (13B), y dicho módulo de batería (24) se fija a la estructura de chasis de protección (23) desde el lado frontal y trasero del módulo de batería (24).

2. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, donde el miembro cruzado (131, 133, 134) de dicha estructura de chasis de protección cuenta con medios de bloqueo para fijar firmemente el módulo de batería eléctrica (24) desde el lado frontal y trasero para minimizar las vibraciones y evitar el robo.

3. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, donde los medios de bloqueo proporcionados en el lado trasero del módulo de batería (24) incluyen un soporte de montaje trasero (135) que se utiliza para bloquear la posición de la batería desde el lado trasero fijando el soporte de montaje trasero (135) a los soportes laterales (135a) desde ambos lados del módulo de batería (24) y también bloqueada fijando el módulo de batería (24) a los soportes laterales (135a) utilizando un tornillo (139b) provisto en una ranura (24a) en el módulo de batería (24); dichos soportes laterales (135a) se fijan a la estructura de chasis de protección (23).

4. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, donde el miembro cruzado (131, 133, 134) cuenta con una guía para el montaje y desmontaje cómodos del módulo de batería eléctrica (24) de la estructura de chasis de protección (23) con fines de carga/sustitución.

5. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, donde la estructura de chasis de protección cuenta con una abertura desde el lado frontal o el lado trasero del vehículo (10) para retirar el módulo de batería eléctrica (24) con fines de carga o sustitución.

6. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, donde la estructura de chasis de protección (23) crea un espacio para montar el módulo de batería eléctrica (24) horizontal o verticalmente dentro de la estructura de chasis de protección (23).

7. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, donde los miembros cruzados (131, 133, 134) cuentan con elementos de amortiguación de vibraciones (133B) sobre los que se monta el módulo de batería eléctrica (24) para reducir las vibraciones transmitidas al módulo de batería eléctrica (24).

8. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, donde la estructura de chasis de protección (23) crea un espacio para montar el módulo de batería eléctrica (24) esencialmente centrado en el ancho del vehículo (10) y esencialmente centrado en el largo del vehículo (10).

9. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, donde el miembro cruzado frontal (131) conecta los tubos traseros (13) hacia la parte delantera del vehículo (10); el miembro cruzado trasero (134) conecta los tubos traseros (13) hacia la parte trasera del vehículo, y el miembro cruzado inferior (133) se conecta a los miembros cruzados traseros (134) y a los tubos traseros (13) en dirección esencialmente horizontal para crear una plataforma (133A) sobre la que se ubica con seguridad el módulo de batería (24).

10. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 9, donde el miembro cruzado frontal (131) se extiende esencialmente en dirección horizontal sobre una superficie superior del módulo de batería (24) para restringir el movimiento vertical del módulo de batería eléctrica (24); el miembro cruzado trasero (134) cuenta con un soporte de montaje trasero (135) para restringir más el movimiento del módulo de batería eléctrica (24), y el miembro cruzado inferior (133) tiene un primer miembro cruzado delantero (133C) utilizado para restringir el movimiento hacia delante del módulo de batería (24) usando un tornillo (126) que se extiende hasta la parte superior de la batería y se conecta con el soporte de montaje trasero (135) mediante una placa de fijación (124).

11. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde la estructura de chasis de protección (23) brinda un espacio para montar una caja de almacenamiento 105 en los tubos traseros (13B) sobre el módulo de batería eléctrico (24), de modo que el módulo de batería (24) no se extienda hacia delante más allá de las dimensiones de la caja de almacenamiento 105 si se ve desde el costado del vehículo.

12. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde los tubos traseros (13) cuentan con al menos dos miembros longitudinales (150) esencialmente horizontales y paralelos a la porción horizontal (13A) de cada uno de los dos tubos traseros 13, donde dichos miembros longitudinales (150) permiten montar dos reposapiés (71,73), de modo que un reposapiés (71) se monta encima de los miembros longitudinales (150), mientras que el otro reposapiés (73) se monta en la parte inferior de los miembros longitudinales (150) y los respectivos lados de los dos reposapiés están cubiertos con los miembros laterales, creando un espacio vacío (74) entre los dos reposapiés que está configurado para guiar el aire de impacto hacia el módulo de batería eléctrica para el enfriamiento de la batería.

13. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 12, donde el espacio vacío creado por la porción horizontal del tubo trasero cuenta con medios de montaje para alojar una batería auxiliar, cableado y la unidad de control del motor (MCU 100).

14. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el tubo trasero (13) cuenta con medios de montaje para instalar una unidad de control del motor (MCU 100), de tal modo que la MCU (100) se monta cerca del módulo de batería eléctrica (24) en el lado izquierdo del vehículo (10).

15. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde los tubos traseros (13) cuentan con un sistema de montaje para montar un convertidor CC a CC (28) en el extremo de los tubos traseros (13).

16. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el tubo delantero (12) tiene un sistema de montaje para montar una caja de conectividad (200) en el lado frontal del vehículo (10).

17. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, donde el tubo trasero (13) cuenta con un sistema de montaje para montar una unidad de carga (29) utilizada para cargar el módulo de batería (24) en el lado derecho del vehículo.

18. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 1, donde la estructura de chasis de protección tiene un soporte (198) para montar el extremo delantero del conjunto motortransmisión (208).

19. El conjunto del chasis para un vehículo eléctrico de dos ruedas (10) de acuerdo con la reivindicación 18, donde el conjunto motor-transmisión (208) tiene una cubierta (208C) donde la propia cubierta (208C) actúa como brazo basculante.