IT201800002528A1 - Dispositivo di ricarica per veicoli stradali a trazione elettrica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo

“Dispositivo di ricarica per veicoli stradali a trazione elettrica”

La presente invenzione riguarda il campo dei dispositivi di ricarica per veicoli stradali a trazione elettrica, con particolare riferimento ai dispositivi di ricarica a parete, conosciuti anche come “wall box”.

Il commercio e l’utilizzo di veicoli stradali a trazione elettrica stanno rapidamente emergendo in molti paesi del mondo, mettendo a disposizione nuove forme di trasporto individuale sostenibili e pulite.

Uno degli ostacoli alla diffusione dei veicoli elettrici è stata, e in parte è tuttora, la difficoltà di ottenere una ricarica rapida e affidabile della batteria nei momenti di bisogno.

Benché alcuni veicoli siano teoricamente ricaricabili da normali prese domestiche, tale applicazione è poco sicura e quasi tutti i paesi del mondo si sono dotati di apposite normative di settore che impongono l’utilizzo di dispositivi in grado di comunicare con un’unità di controllo a bordo del veicolo per monitorare la ricarica e garantirne la sicurezza e l’efficacia. Parallelamente, sono stati sviluppati dispositivi di ricarica domestici collegabili alla rete elettrica per fornire la possibilità di una ricarica domestica dei veicoli elettrici, con particolare riferimento alle automobili. Attualmente, i sistemi di ricarica più usati e diffusi si collegano al veicolo mediante cavi e connettori standard e stabiliscono una comunicazione con un’unità di controllo di bordo attraverso un circuito di segnale con codifica “PWM” o “pulse-width modulation”, in cui l'informazione è codificata sotto forma di durata nel tempo di ciascun impulso.

Parallelamente al circuito di segnale, è presente un circuito di potenza, integrato negli stessi cavo e connettori, attraverso il quale il sistema di ricarica invia delle correnti di ricarica al veicolo.

Attualmente, i sistemi domestici in commercio prevedono correnti di ricarica in corrente alternata.

Mediante il sistema descritto, l’unità a bordo del veicolo monitora l’andamento della ricarica e lo comunica al dispositivo di ricarica che potrà adattare le correnti di ricarica e sospendere la ricarica stessa in caso di inconvenienti.

In questo modo viene incrementata la sicurezza di ricarica e vengono abbattuti i rischi principalmente connessi alle batterie al litio, note per danneggiarsi facilmente in seguito a problemi di ricarica e per dare luogo a eventi pericolosi quali incendi ed esplosioni in alcune situazioni.

I dispositivi che implementano questo tipo di ricarica si suddividono in colonnine di ricarica e dispositivi a parete (o “wall box”).

I dispositivi a parete, in particolare, comprendono un involucro che racchiude al suo interno la parte elettrica del dispositivo ed è fissabile a una parete verticale.

Essi sono alimentabili direttamente da una rete elettrica domestica o industriale e presentano un connettore che attraversa l’involucro per collegare la parte elettrica interna all’alimentazione.

Per garantire l’accesso alla componentistica interna gli involucri noti presentano uno o più sportelli o porzioni apribili che si affacciano ai componenti elettrici per consentirne la manutenzione, riparazione o sostituzione.

Svantaggiosamente, la disposizione reciproca dello sportello e della parte elettrica nei dispositivi noti non garantisce un comodo e rapido accesso a tutti i componenti e la necessità di operare su alcuni di questi comporta il disassemblaggio parziale di alcune parti e lunghi tempi di lavoro da parte di operatori specializzati.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un dispositivo di ricarica per veicoli stradali elettrici che superi almeno alcuni degli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

In particolare, è scopo della presente invenzione mettere a disposizione un dispositivo di ricarica per veicoli stradali elettrici in grado di semplificare l’accesso ai componenti interni e la loro manutenzione.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un dispositivo di ricarica per veicoli stradali elettrici, comprendente le caratteristiche tecniche esposte in una o più delle unite rivendicazioni.

Le rivendicazioni dipendenti corrispondono a possibili differenti forme di realizzazione dell'invenzione.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi della presente invenzione appariranno maggiormente chiari dalla descrizione indicativa, e pertanto non limitativa, di una forma di realizzazione preferita ma non esclusiva di un dispositivo di ricarica per veicoli stradali elettrici.

Tale descrizione verrà esposta qui di seguito con riferimento agli uniti disegni, forniti a solo scopo indicativo e, pertanto, non limitativo, nei quali:

- la figura 1 mostra una vista prospettica di un dispositivo di ricarica in accordo con la presente invenzione;

- la figura 2 mostra una vista prospettica del dispositivo di ricarica di figura 1 in una differente configurazione d’uso;

- la figura 3 mostra un particolare del dispositivo di ricarica di figura 2;

- la figura 4 mostra una vista frontale del dispositivo di ricarica di figura 2;

- La figura 5 mostra una sita in sezione del dispositivo di ricarica di figura 2.

Con riferimento alle figure, un dispositivo di ricarica per veicoli stradali a trazione elettrica è indicato genericamente con 1. A esso si farà di seguito riferimento usando l’espressione semplificata “dispositivo di ricarica 1”. Il dispositivo di ricarica 1 comprende un corpo scatolare 2 con funzione di involucro per la componentistica elettrica.

Il corpo scatolare 2 definisce internamente un volume di contenimento “V”.

Il corpo scatolare 2 è suddiviso in una parte fissa 10 e una parte mobile 20.

La parte fissa 10 del corpo scatolare 2 presenta dei mezzi di vincolo configurati per fissare il dispositivo di ricarica 1 a un supporto verticale, ad esempio una parete, preferibilmente in modo reversibile.

La parte mobile 20 del corpo scatolare 2 è incernierata alla parte fissa 10 in modo da poter ruotare rispetto ad essa tra una configurazione chiusa, illustrata in figura 1, e una configurazione aperta illustrata in figure 2-5. Nella configurazione chiusa, la parte mobile 20 è disposta in battuta contro la parte fissa 10 e occlude il volume di contenimento “V”, mentre nella configurazione aperta la parte mobile 20 disimpegna un accesso allo stesso volume di contenimento “V”.

Preferibilmente, la parte fissa 10 comprende una parete posteriore 11 sostanzialmente piana, presentante i suddetti mezzi di vincolo in modo da essere accoppiabile ad un supporto verticale per il dispositivo di ricarica 1. Inoltre, la parte fissa 10 comprende una parete laterale 12 circostante la parete posteriore 11 e preferibilmente perpendicolare ad essa.

In una forma realizzativa preferita, la parte mobile 20 del detto corpo scatolare 2 comprende una parete mobile 21 sostanzialmente piana e parallela alla parete posteriore 11.

La parete mobile 21 è configurata per disporsi, in configurazione chiusa, in battuta contro la parete laterale 12, in posizione contrapposta alla parete posteriore 11.

Nella soluzione preferita, sia la parete posteriore 11 che la parete mobile 21 hanno forma sostanzialmente rettangolare o, preferibilmente, quadrata e avente lato compreso tra 420 mm e 430 mm.

Inoltre, nella soluzione realizzativa preferita la parete laterale 12 presenta un’altezza compresa tra 155 e 165 mm.

Preferibilmente, la parte mobile 20 è incernierata in corrispondenza di una porzione inferiore della parte fissa 10, in particolare di un lato inferiore della sua pianta rettangolare o quadrata, in modo che in configurazione aperta la parte mobile 20 risulti disposta in posizione inferiore rispetto alla stessa parte mobile 20 in configurazione chiusa.

Vantaggiosamente, la parte mobile 20 così configurata si apre verso il basso e si mantiene stabilmente in posizione aperta grazie al proprio peso ed al sostegno dei mezzi di cerniera.

Il dispositivo di ricarica 1 comprende almeno una cerniera 5 di collegamento tra la parte fissa 10 e la parte mobile 20, preferibilmente esso comprende due cerniere 5.

Inoltre, il dispositivo di ricarica 1 comprende organi di chiusura 6, preferibilmente comprendenti una serratura, ad esempio contrapposti alla cerniera 5 per consentire il bloccaggio reversibile della parte mobile 20 in configurazione chiusa, in battuta contro la parte fissa 10.

Preferibilmente, la parte fissa 10 e la parte mobile 20 presentano rispettive superfici di accoppiamento, comprendenti una guarnizione 23 e una superficie di battuta 13 accoppiata alla guarnizione 23 per sigillare, in modo impermeabile ai liquidi, il corpo scatolare 2 in configurazione chiusa. In particolare, una tra la guarnizione 23 e la superficie di battuta 13 è disposta indifferentemente su una tra la parte mobile 20 e la parte fissa 10 mentre l’altra tra la guarnizione 23 e la superficie di battuta 13 è disposta sull’altra una tra la parte mobile 20 e la parte fissa 10.

Preferibilmente, il dispositivo di ricarica 1 comprende inoltre una pluralità di primi organi magnetici 14 fissati alla parte fissa 10 e una pluralità di secondi organi magnetici 24 fissati alla parte mobile 20 e associati ai primi organi magnetici 14 in modo da determinare una forza magnetica di vincolo della parte mobile 20 contro la parte fissa 10 in configurazione chiusa.

Sia primi organi magnetici 14 che i secondi organi magnetici 24 possono essere costituiti da materiali magnetici o da materiali ferromagnetici o comunque adatti ad essere attratti da magneti, scelti e disposti in modo da generare la suddetta forza di vincolo. Nella soluzione illustrata, i primi organi magnetici 14 comprendono rosette di lega ferrosa mentre i secondi organi magnetici 24 comprendono dei magneti permanenti.In una forma realizzativa comprendente sia i primi e secondi organi magnetici 14 e 24 che la guarnizione 23, i primi o i secondi organi magnetici 14 o 24 sono vantaggiosamente disposti in prossimità della guarnizione 23, in particolare i primi organi magnetici 14 nella configurazione (illustrata) in cui la guarnizione 23 è montata sulla parte fissa 10 e i secondi organi magnetici 24 nell’equivalente configurazione in cui la guarnizione 23 è montata sulla parte mobile 20.

Preferibilmente, i suddetti primi o secondi organi magnetici 14 o 24 sono uniformemente distribuiti lungo la guarnizione 23 in modo che la summenzionata forza magnetica di vincolo determini una pressione sostanzialmente uniforme distribuita sulla guarnizione 23, per migliorare la tenuta della stessa, quando il corpo scatolare 2 è in configurazione chiusa. Preferibilmente, il dispositivo di ricarica 1 comprende inoltre una pluralità di guide 15 e di rispettivi perni 25 reversibilmente accoppiabili alle guide 15. Ciascuna guida 15 è disposta indifferentemente su una tra la parte fissa 10 e la parte mobile 20, mentre il rispettivo perno 25 è disposto sull’altra tra la parte fissa 10 e la parte mobile 20 e rivolto in modo da ingaggiare la rispettiva guida 15 quando la parte mobile 20 è disposta in configurazione chiusa.

Preferibilmente, ciascun perno 25 è formato da due lamine che si intersecano definendo una forma in pianta a croce e presentano una forma allungata e appuntita lungo la loro linea di intersezione, in modo da presentare una configurazione a punteruolo o cuneo.

Tale configurazione è disposta in modo che una porzione appuntita di ciascun perno 25 ingaggi la rispettiva guida 15 durante una chiusura della parte mobile 20.

Vantaggiosamente, le guide 15 e i perni 25 sono disposti in modo da pilotare l’ingaggio reciproco tra la guarnizione 23 e la superficie di battuta 13 durante la chiusura della parte mobile 20.

Nella soluzione realizzativa preferita, il dispositivo di ricarica 1 comprende un perno 25 e una rispettiva guida 15 per ciascun primo organo magnetico 14 e secondo organo magnetico 24.

In particolare, ciascuna coppia guida/perno è associata a una rispettiva coppia primo organo magnetico/secondo organo magnetico e disposti in prossimità di essi.

Inoltre, nella forma realizzativa preferita, i primi organi magnetici 14 e le guide 15 e/o perni 25 (quello dei due disposto sulla parte fissa 10) sono disposti lungo i lati della parte fissa 10 che non presentano le cerniere 5. Nella forma realizzativa illustrata, il dispositivo di ricarica 1 presenta due di detti primi organi magnetici 14 e rispettivi secondi organi magnetici 24 e due guide 15 e rispettivi perni 25 per ciascun lato non incernierato della parte fissa 10.

Il dispositivo di ricarica 1 presenta inoltre almeno una presa di ricarica 35 per veicoli stradali elettrici, ad esempio automobili, preferibilmente installata sulla parte mobile 20 in modo da essere rivolta verso l’esterno del corpo scatolare 2 in configurazione chiusa.

Nella forma realizzativa illustrata il dispositivo di ricarica 1 presenta due prese di ricarica 35, preferibilmente di tipo 2 o 3 secondo la normativa IEC. Vantaggiosamente, avere due prese di ricarica 35 consente di ricaricare contemporaneamente due veicoli oppure consente di tenere un cavo di ricarica collegato a una delle due prese di ricarica 35 per ricaricare veicoli sprovvisti di cavo (cavo di tipo B) e mantenere libera l’altra presa di ricarica 35 per ricaricare veicoli dotati di cavo (cavo di tipo A).

Il dispositivo di ricarica 1 comprende un modulo elettrico 30 per l’alimentazione e il controllo delle prese di ricarica 35, interamente contenuto nel volume di contenimento “V” quando la parte mobile 20 è in configurazione chiusa.

Una pluralità di connettori elettrici 36 attraversano la parete posteriore 11 per provvedere a un’alimentazione del modulo elettrico 30. Preferibilmente, l’interfaccia tra la parete posteriore 11 e i connettori elettrici 36 è sigillata per garantire la tenuta del corpo scatolare 2.

Il modulo elettrico 30 comprende una prima pluralità di dispositivi elettrici 31 fissati alla parte fissa 10, tra cui ad esempio i suddetti connettori elettrici 36, e una seconda pluralità di dispositivi elettrici 32 fissati alla parte mobile 20, tra cui ad esempio le stesse prese di ricarica 35.

Vantaggiosamente, la prima e seconda pluralità di dispositivi elettrici 31 e 32 sono disposti secondo una distribuzione tale che, in configurazione aperta, il modulo elettrico 30 presenti un unico strato di dispositivi elettronici singolarmente accessibili.

Tale distribuzione consente la rimozione e/o la riparazione di singoli componenti senza la necessità di rimuovere ulteriori componenti per il raggiungimento degli stessi.

Preferibilmente, almeno una cerniera 5 di collegamento tra la parte mobile 20 e la parte fissa 10 definisce una canalina per uno o più collegamenti elettrici tra la prima pluralità di dispositivi elettrici 31 e la seconda pluralità di dispositivi elettrici 32, tra cui uno o più cavi di potenza per l’alimentazione delle prese di ricarica 35.

Preferibilmente, il modulo elettrico 30 comprende un circuito di sicurezza elettricamente collegato ad almeno un primo organo magnetico 14 e a un rispettivo secondo organo magnetico 24 ad esso associato, in modo che il suddetto circuito risulti chiuso quando il primo organo magnetico 14 è disposto in contatto con il secondo organo magnetico 24 e viceversa. In questo modo, il suddetto circuito di sicurezza risulta aperto quando la parte mobile è disposta in configurazione aperta, oppure quando la porzione mobile 20 risulta chiusa in modo errato, tale da non consentire un contatto reciproco tra il primo organo magnetico 14 e il secondo organo magnetico 24.

Il modulo elettronico 30 è configurato per applicare una tensione al circuito di sicurezza per determinare la configurazione della porzione mobile in funzione dell’apertura o chiusura dello stesso.

Vantaggiosamente, il modulo elettronico 30 è inoltre configurato per interrompere l’alimentazione delle prese di ricarica 35 quando il circuito di sicurezza risulta aperto, per esempio a causa di un’apertura da parte di un operatore che non ha preventivamente interrotto l’alimentazione elettrica, di un’apertura forzata, di un guasto dell’impianto o di una erronea chiusura del corpo scatolare.

Nella soluzione illustrata un dispositivo di output visivo 37 preferibilmente uno schermo a due dimensioni è installato sulla parte mobile 10 e collegato al modulo elettrico 30 in modo da presentare a un utilizzatore informazioni riguardanti la ricarica e/o il dispositivo di ricarica 1.

La presente invenzione raggiunge lo scopo proposto, superando gli inconvenienti lamentati nella tecnica nota. Vantaggiosamente infatti, la distribuzione di dispositivi elettrici descritta consente un’agevole manutenzione e utilizza gli spazi nel volume di contenimento del corpo scatolare in modo efficiente.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Dispositivo di ricarica (1) per veicoli stradali a trazione elettrica, comprendente un corpo scatolare (2) definente internamente un volume di contenimento (V), una parte fissa (10) di detto corpo scatolare (2) essendo configurata per un fissaggio reversibile di detto dispositivo di ricarica (1) a un supporto verticale, una parte mobile (20) di detto corpo scatolare (2) essendo incernierata a detta parte fissa (10) e girevolmente mobile tra una configurazione chiusa, in cui detta parte mobile (20) è disposta in battuta contro detta parte fissa (10) e occlude detto volume di contenimento (V), e una configurazione aperta, in cui detto parte mobile (20) disimpegna un accesso a detto volume di contenimento (V); detto dispositivo di ricarica (1) comprendendo un modulo elettrico (30) per l’alimentazione e il controllo di almeno una presa di ricarica (35), detto modulo elettrico (30) essendo interamente contenuto in detto volume di contenimento (V) quando detta parte mobile (20) è in configurazione chiusa e detto modulo elettrico (30) comprendendo una prima pluralità di dispositivi elettrici (31) fissata a detta parte fissa (10) e una seconda pluralità di dispositivi elettrici (32) fissati a detta parte mobile (20).
2. 2. Dispositivo di ricarica (1) secondo la rivendicazione 1, in cui dette prima e seconda pluralità di dispositivi elettrici (31, 32) presentano una distribuzione su dette parti fissa e mobile (10, 20) tale da definire, in configurazione aperta, un unico strato di dispositivi elettrici singolarmente accessibili.
3. 3. Dispositivo di ricarica (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta parte mobile (20) è incernierata in corrispondenza di una porzione inferiore di detta parte fissa (10), in modo che detta parte mobile (20) in configurazione aperta risulti disposta in posizione inferiore rispetto a detta parte mobile (20) in configurazione chiusa.
4. 4. Dispositivo di ricarica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui almeno una cerniera (5) di collegamento tra detta parte mobile (20) e detta parte fissa (10) definisce una canalina per uno o più collegamenti elettrici tra detta prima pluralità di dispositivi elettrici (31) e detta seconda pluralità di dispositivi elettrici (32).
5. 5. Dispositivo di ricarica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui due presa di ricarica (35) sono installate su detta parte mobile (20), rivolte verso l’esterno di detto corpo scatolare (2) in configurazione chiusa.
6. 6. Dispositivo di ricarica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti comprendente un dispositivo di output visivo (37), preferibilmente uno schermo a due dimensioni, installato su detta parte mobile (20).
7. 7. Dispositivo di ricarica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente almeno una cerniera (5) di collegamento tra detta parte fissa (10) e detta parte mobile (20) e organi di chiusura (6), preferibilmente comprendenti una serratura, contrapposti a detta cerniera (5) per consentire il bloccaggio reversibile di detta parte mobile (20) in configurazione chiusa.
8. 8. Dispositivo di ricarica (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui detta parte fissa (10) comprende una parete posteriore (11) sostanzialmente piana, accoppiabile a un supporto verticale per detto dispositivo di ricarica (1) mediante detti mezzi di vincolo, e una parete laterale (12) circostante detta parete posteriore (11) e preferibilmente perpendicolare a detta parete posteriore (11), una pluralità di connettori elettrici (36) attraversando della parete posteriore (11) per un’alimentazione di detto modulo elettrico (30).
9. 9. Dispositivo di ricarica (1) secondo la rivendicazione 8, in cui detta parte mobile (20) di detto corpo scatolare (2) comprende una parete mobile (21) sostanzialmente piana e parallela a detta parete posteriore (11), configurata per disporsi, in configurazione chiusa, in battuta contro detta parete laterale (12) in posizione contrapposta a detta parete posteriore (11).
10. 10. Dispositivo di ricarica (1) secondo le rivendicazioni 8 e 9 in cui detta parete posteriore (11) e detta parete mobile (21) hanno forma sostanzialmente rettangolare o, preferibilmente, sostanzialmente quadrata di lato compreso tra 420 mm e 430 mm, e detta parete laterale (12) presenta un’altezza compresa tra 155 e 165 mm.