IT201800004702A1 - SYSTEM AND METHOD OF CHARGING A DIRECT CURRENT ELECTRIC VEHICLE - Google Patents

SYSTEM AND METHOD OF CHARGING A DIRECT CURRENT ELECTRIC VEHICLE Download PDF

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Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

Annessa a domanda di brevetto per INVENZIONE INDUSTRIALE avente per titolo Attached to a patent application for INDUSTRIAL INVENTION having the title

“SISTEMA E METODO DI RICARICA DI UN VEICOLO ELETTRICO IN “SYSTEM AND METHOD OF CHARGING AN ELECTRIC VEHICLE IN

CORRENTE CONTINUA” DIRECT CURRENT"

La presente invenzione ha per oggetto un sistema e un metodo di ricarica di un veicolo elettrico in corrente continua. The present invention relates to a system and a method of recharging a direct current electric vehicle.

In particolare, l’invenzione qui proposta trova impiego in ambito domestico/residenziale, oppure in ambito industriale, sia privato che pubblico. In particular, the invention proposed here is used in the domestic / residential environment, or in the industrial sector, both private and public.

L’accumulo di energia elettrochimica in applicazioni di emergenza, ad esempio in gruppi statici di continuità o UPS (acronimo dell’espressione inglese “Uninterruptible Power Supply”), è noto da tempo. The accumulation of electrochemical energy in emergency applications, for example in static uninterruptible power supplies or UPS (acronym of the English term "Uninterruptible Power Supply"), has been known for some time.

Più recentemente, la diffusione di impianti di produzione di energia da fonti rinnovabili, quali il fotovoltaico e l’eolico, ha posto le basi per lo sviluppo di una rete di distribuzione elettrica “intelligente” - comunemente nota come “smart grid” – la quale, oltre alla generazione centralizzata di energia elettrica, affianca una generazione distribuita grazie ad una pluralità di nodi periferici, anche di piccole dimensioni, dai quali i flussi di energia sono bidirezionali (dal centro verso i nodi e dai nodi verso il centro). More recently, the spread of energy production plants from renewable sources, such as photovoltaic and wind power, has laid the foundations for the development of an "intelligent" electricity distribution network - commonly known as a "smart grid" - which , in addition to the centralized generation of electricity, it supports a distributed generation thanks to a plurality of peripheral nodes, even small ones, from which the energy flows are bidirectional (from the center to the nodes and from the nodes to the center).

Poiché, per loro stessa natura, le fonti rinnovabili non sono programmabili, la generazione distribuita richiede un sistema di controllo più complesso, in grado di gestire dinamicamente (cioè in tempo reale) gli eccessi di energia di alcuni nodi, accumulando energia in opportuni dispositivi e/o ridistribuendola verso altri nodi deficitari, e in grado di regolare al contempo la generazione centralizzata. Since, by their very nature, renewable sources are not programmable, distributed generation requires a more complex control system, capable of dynamically managing (i.e. in real time) the excess energy of some nodes, accumulating energy in suitable devices and / or redistributing it to other deficient nodes, and able to regulate centralized generation at the same time.

Successivamente, la saturazione del mercato dell’energia e il conseguente taglio di incentivi all’impiego di fonti rinnovabili, ha indirizzato sempre più all’autoconsumo, per cui ogni nodo periferico si automantiene accumulando i surplus di energia per riutilizzarli durante periodi di produzione scarsa o nulla. Subsequently, the saturation of the energy market and the consequent cut in incentives for the use of renewable sources, has increasingly directed towards self-consumption, so that each peripheral node maintains itself by accumulating surplus energy to reuse them during periods of scarce or nothing.

Questo approccio consente di aumentare l’indipendenza dei nodi dalla rete centrale e di adottare soluzioni cosiddette “peak shaving”, cioè che evitano di ricorrere alla rete durante i periodi di massima richiesta. This approach makes it possible to increase the independence of the nodes from the central network and to adopt so-called "peak shaving" solutions, that is, which avoid resorting to the network during periods of maximum demand.

In figura 1 è illustrato lo schema a blocchi di un noto sistema di gestione 1 dell’accumulo di energia (tipicamente ma non limitatamente elettrochimica), in cui è schematizzata la divisione tra un dominio corrente/tensione in continua DC e un dominio corrente/tensione in alternata AC. Figure 1 illustrates the block diagram of a known energy storage management system 1 (typically but not limited to electrochemical), in which the division between a DC current / voltage domain and a current / voltage domain is schematised. in alternating AC.

L’elemento fondamentale del sistema 1 è un inverter bidirezionale 2, ovvero un convertitore statico DC/AC da dominio in continua DC a dominio in alternata AC, e viceversa. The fundamental element of system 1 is a bidirectional inverter 2, that is a DC / AC static converter from DC domain to AC domain, and vice versa.

La corrente alternata proveniente dalla rete elettrica pubblica R e/o da dispositivi di generazione locale G di energia elettrica (es. fonti rinnovabili e/o motogeneratori) va ad alimentare una o più utenze U in alternata e, in caso di eccesso, viene inviata all’inverter bidirezionale 2 per essere trasformata in corrente continua e stoccata in un accumulatore 3, ad esempio una batteria. The alternating current coming from the public electricity grid R and / or from local electricity generation devices G (e.g. renewable sources and / or motogenerators) feeds one or more AC users U and, in case of excess, is sent to the bidirectional inverter 2 to be transformed into direct current and stored in an accumulator 3, for example a battery.

Il sistema 1 comprende inoltre un dispositivo di sezionamento 7 interposto fra l’inverter bidirezionale 2 e la rete elettrica pubblica R. System 1 also includes a disconnecting device 7 interposed between the bidirectional inverter 2 and the public electricity grid R.

Durante periodi di scarsa disponibilità di potenza dalla rete G, il flusso si inverte: la corrente continua viene fornita dalla batteria 3, che alimenta l’inverter bidirezionale 2, il quale alimenta poi con corrente alternata le diverse utenze U. During periods of low availability of power from the G grid, the flow is reversed: the direct current is supplied by the battery 3, which powers the bidirectional inverter 2, which then feeds the different users U with alternating current.

I comuni dispositivi di ricarica di veicoli elettrici sono connessi al dominio in alternata AC (figurano cioè come utenza U in alternata). Common electric vehicle charging devices are connected to the AC domain (i.e. they appear as AC user U).

Ad esempio, il documento US 2012/206104 propone un sistema di ricarica del veicolo in alternata, attraverso il connettore 23, che preleva direttamente energia dall’unità di distribuzione AC. Il convertitore DC/DC 213, invece, non è impiegato per alimentare il veicolo ma unicamente per prelevare energia dal veicolo. For example, document US 2012/206104 proposes an AC vehicle charging system, through connector 23, which directly draws energy from the AC distribution unit. The DC / DC converter 213, on the other hand, is not used to power the vehicle but only to draw energy from the vehicle.

Si deve rilevare che uno dei principali freni alla diffusione dei veicoli elettrici – oltre al costo – è legato ai lunghi tempi di attesa per la ricarica: alcune ore contro pochi minuti per i normali veicoli a motore endotermico. Ciò è dovuto anche al fatto che il caricabatterie in alternata ha una potenza limitata, così come è limitata la potenza disponibile in ambito residenziale. It should be noted that one of the main obstacles to the spread of electric vehicles - in addition to cost - is linked to long waiting times for recharging: a few hours against a few minutes for normal endothermic motor vehicles. This is also due to the fact that the AC charger has a limited power, just as the power available in a residential environment is limited.

Allo stato dell’arte, esistono anche veicoli elettrici con sistema di ricarica direttamente in corrente continua. In the state of the art, there are also electric vehicles with a direct current charging system.

In figura 2 è illustrato lo schema a blocchi di un sistema di ricarica 10 in corrente continua di un veicolo elettrico V, secondo lo stato dell’arte. Figure 2 shows the block diagram of a direct current charging system 10 of an electric vehicle V, according to the state of the art.

Anche qui è stata schematizzata la divisione tra il dominio corrente/tensione in continua DC e il dominio corrente/tensione in alternata AC. Here too the division between the DC current / voltage domain and the AC current / voltage domain has been schematized.

Al di là degli elementi presenti nel sistema 1 di figura 1, il sistema di ricarica 10 di figura 2 comprende anche un convertitore statico AC/DC 4, che riceve corrente alternata dalla rete elettrica pubblica R e/o da dispositivi di generazione locale G di energia elettrica (es. fonti rinnovabili e/o motogeneratori) oppure dall’accumulatore elettrochimico 3 tramite l’inverter bidirezionale 2 e la trasforma in corrente continua da accumulare direttamente nella batteria installata a bordo del veicolo V. Beyond the elements present in the system 1 of figure 1, the recharging system 10 of figure 2 also comprises a static AC / DC converter 4, which receives alternating current from the public electricity network R and / or from local generation devices G of electricity (e.g. renewable sources and / or motor generators) or from the electrochemical accumulator 3 through the bidirectional inverter 2 and transforms it into direct current to be stored directly in the battery installed on board the vehicle V.

A bordo del veicolo elettrico V è presente un connettore che consente di collegarsi direttamente alla propria batteria per effettuare la ricarica in continua. On board the electric vehicle V there is a connector that allows you to connect directly to your battery for continuous recharging.

Quindi, in questo caso il limite del flusso di potenza verso il veicolo elettrico V è definito dalla minor potenza fra batteria 3, convertitore statico AC/DC 4, inverter bidirezionale 2 e potenza disponibile dalla rete R o dalla generazione locale G. Therefore, in this case the limit of the power flow towards the electric vehicle V is defined by the lower power between the battery 3, the AC / DC static converter 4, the bidirectional inverter 2 and the power available from the grid R or from the local generation G.

In questo modo, i tempi di ricarica di un veicolo elettrico si abbassano da qualche ora a 15-20 minuti, diventando così confrontabili con i tempi di ricarica dei veicoli a motore endotermico. In this way, the charging times of an electric vehicle are lowered from a few hours to 15-20 minutes, thus becoming comparable with the charging times of endothermic motor vehicles.

Il principale svantaggio di questa soluzione è legato alla necessità di disporre di elevata potenza dalla rete locale e/o pubblica e alla necessità di sovradimensionare l’inverter bidirezionale (che è la principale voce di costo del sistema insieme alla batteria) per soddisfare richieste di potenza elevata per periodi medio-lunghi (es. superiori a 5 minuti), rendendo di fatto non utilizzabile il sistema in ambito domestico/residenziale. The main disadvantage of this solution is linked to the need to have high power from the local and / or public grid and to the need to oversize the bidirectional inverter (which is the main cost item of the system together with the battery) to satisfy power requests. high for medium-long periods (e.g. over 5 minutes), making the system not usable in a domestic / residential environment.

Ad esempio, il documento WO 2011/078397 propone un sistema di alimentazione per un veicolo elettrico comprendente una pluralità di convertitori DC/DC, in cui l’attenzione è qui focalizzata sul convertitore DC/DC indicato con il numero 15. Tale convertitore, che è monodirezionale, ha l’unico scopo di convertire la tensione fornita dalla batteria 52 in un prestabilito valore di tensione in uscita. For example, document WO 2011/078397 proposes a power supply system for an electric vehicle comprising a plurality of DC / DC converters, in which the attention here is focused on the DC / DC converter indicated with the number 15. This converter, which it is unidirectional and has the sole purpose of converting the voltage supplied by the battery 52 into a predetermined output voltage value.

L’unico convertitore AC/DC 16 risulta monodirezionale, infatti è configurato per convertire l’ingresso AC (dall’alimentazione 100) in uscita DC. The only AC / DC converter 16 is unidirectional, in fact it is configured to convert the AC input (from power supply 100) to DC output.

Il sistema di ricarica del veicolo prevede sempre un doppio stadio di conversione, con relativa perdita di efficienza ad oggi passaggio. Ad esempio, per ricaricare la batteria 52 dalla rete 100 si impiegano appunto l’AC/DC 16 e il DC/DC 15. Per la ricarica del veicolo si impiega poi il DC/DC 21 (che è monodirezionale).Infatti, la bidirezionalità in WO 2011/078397 è stata ottenuta impiegando due DC/DC converter: il numero 21 appunto, che preleva energia dalla linea L2 e la riversa nel veicolo, e il numero 22 che preleva energia dal veicolo e la riversa sulla linea L1. The vehicle recharging system always includes a double conversion stage, with relative loss of efficiency to date. For example, to recharge the battery 52 from the 100 network, the AC / DC 16 and the DC / DC 15 are used. To recharge the vehicle, the DC / DC 21 (which is unidirectional) is then used. in WO 2011/078397 it was obtained using two DC / DC converters: number 21 precisely, which takes energy from line L2 and pours it into the vehicle, and number 22 which takes energy from the vehicle and pours it back onto line L1.

In questo contesto, il compito tecnico alla base della presente invenzione è proporre un sistema e un metodo di ricarica di un veicolo elettrico in corrente continua, che superino gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati. In this context, the technical task underlying the present invention is to propose a system and a method of recharging an electric vehicle in direct current, which overcome the drawbacks of the prior art mentioned above.

In particolare, scopo della presente invenzione è proporre un sistema e un metodo di ricarica di un veicolo elettrico in corrente continua, che consentano una ricarica rapida anche in situazioni di limitata disponibilità di potenza. In particular, the object of the present invention is to propose a system and a method of recharging a direct current electric vehicle, which allow rapid recharging even in situations of limited power availability.

Ulteriore scopo della presente invenzione è proporre un sistema e un metodo di ricarica di un veicolo elettrico in corrente continua, che semplifichino la gestione della ricarica dal lato utente, riducendo i tempi di attesa e aumentando la disponibilità di siti di ricarica, ad esempio in ambito domestico/residenziale o in aree di parcheggio pubbliche/private. Altro scopo della presente invenzione è proporre un sistema e un metodo di ricarica di un veicolo elettrico in corrente continua, che siano il più possibile autonomi dalla rete, evitando così un aumento del prezzo di energia. A further object of the present invention is to propose a system and a method of recharging an electric vehicle in direct current, which simplify the management of recharging from the user side, reducing waiting times and increasing the availability of recharging sites, for example in the field domestic / residential or in public / private parking areas. Another object of the present invention is to propose a system and a method of recharging a direct current electric vehicle, which are as autonomous as possible from the network, thus avoiding an increase in the price of energy.

Il compito tecnico precisato e gli scopi specificati sono sostanzialmente raggiunti da un sistema di ricarica di un veicolo elettrico in corrente continua, comprendente: The specified technical task and the specified purposes are substantially achieved by a direct current electric vehicle recharging system, comprising:

- mezzi di accumulo di energia, ad esempio una o più batterie elettrochimiche oppure uno o più accumulatori capacitivi oppure uno o più accumulatori cinetici; - energy storage means, for example one or more electrochemical batteries or one or more capacitive accumulators or one or more kinetic accumulators;

- un convertitore DC/AC bidirezionale avente una sezione in continua collegata ai mezzi di accumulo di energia ed una sezione in alternata collegabile ad una sorgente di alimentazione locale o ad una rete elettrica pubblica; - a bidirectional DC / AC converter having a DC section connected to the energy storage means and an AC section that can be connected to a local power source or to a public electricity network;

- un convertitore DC/DC avente una prima sezione in continua collegata ai mezzi di accumulo di energia ed una seconda sezione in continua collegabile al veicolo elettrico per alimentarlo. - a DC / DC converter having a first DC section connected to the energy storage means and a second DC section connectable to the electric vehicle to power it.

Preferibilmente, il convertitore DC/DC è del tipo bidirezionale. La prima sezione in continua del convertitore DC/DC è collegata anche con la sezione in continua del convertitore DC/AC. Preferably, the DC / DC converter is of the bidirectional type. The first DC section of the DC / DC converter is also connected to the DC section of the DC / AC converter.

Preferibilmente, il sistema di ricarica comprende un dispositivo di sezionamento collegato alla sezione in alternata del convertitore DC/AC e collegabile alla rete elettrica pubblica. Preferably, the recharging system comprises a disconnecting device connected to the AC section of the DC / AC converter and connectable to the public electricity network.

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 sistema e di un metodo di ricarica di un veicolo elettrico in corrente continua, come illustrato negli uniti disegni in cui: Further characteristics and advantages of the present invention will become clearer from the indicative, and therefore non-limiting, description of a preferred but not exclusive embodiment of a system and method of charging a direct current electric vehicle, as illustrated in the accompanying drawings. in which:

- le figure 1 e 2 illustrano rispettivamente schemi a blocchi di un sistema di accumulo di energia e di un sistema di ricarica di un veicolo elettrico, secondo l’arte nota; - Figures 1 and 2 respectively illustrate block diagrams of an energy storage system and a charging system for an electric vehicle, according to the known art;

- la figura 3 lo schema a blocchi di un sistema di ricarica di un veicolo elettrico in corrente continua, secondo la presente invenzione. - figure 3 the block diagram of a recharging system for a direct current electric vehicle, according to the present invention.

Con riferimento alla figura 3, con il numero 100 è stato indicato un sistema di ricarica di un veicolo elettrico V in corrente continua, in particolare per impiego in ambito domestico/residenziale, oppure in ambito industriale, sia pubblico che privato. With reference to Figure 3, the number 100 indicates a recharging system for an electric vehicle V in direct current, in particular for use in a domestic / residential environment, or in an industrial environment, both public and private.

Il sistema di ricarica 100 comprende un dispositivo di ricarica principale 200 ed un dispositivo ausiliario 110 collegati elettricamente fra loro. The recharging system 100 comprises a main recharging device 200 and an auxiliary device 110 electrically connected to each other.

Il dispositivo di ricarica principale 200 comprende un convertitore DC/AC primario 2 bidirezionale (o inverter bidirezionale) avente una sezione in continua 2a ed una sezione in alternata 2b. The main recharging device 200 comprises a primary bidirectional DC / AC converter 2 (or bidirectional inverter) having a DC section 2a and an AC section 2b.

In figura 3 è schematizzata la divisione tra un dominio corrente/tensione in continua DC e un dominio corrente/tensione in alternata AC. Figure 3 schematizes the division between a DC current / voltage domain and an AC current / voltage domain.

Il convertitore DC/AC primario 2 è configurato per: Primary DC / AC converter 2 is configured for:

- trasformare il segnale elettrico in continua acquisito dalla sezione in continua 2a in un segnale elettrico in alternata fornito tramite la sezione in alternata 2b; - transforming the DC electrical signal acquired by the DC section 2a into an AC electrical signal supplied through the AC section 2b;

- trasformare il segnale elettrico in alternata acquisito dalla sezione in alternata 2b in un segnale elettrico in continua fornito tramite la sezione in continua 2a. - transforming the AC electrical signal acquired by the AC section 2b into a DC electrical signal supplied through the DC section 2a.

In questo contesto, per segnale elettrico si intende un segnale rappresentativo di una grandezza elettrica, quale corrente o tensione. Il dispositivo di ricarica principale 200 comprende mezzi di accumulo di energia principali 3. In this context, an electrical signal means a signal representative of an electrical quantity, such as current or voltage. The main recharging device 200 comprises main energy storage means 3.

Preferibilmente, i mezzi di accumulo di energia 3 comprendono una o più batterie elettrochimiche, ad esempio collegate in parallelo. Preferably, the energy storage means 3 comprise one or more electrochemical batteries, for example connected in parallel.

Ad esempio, le batterie 3 sono batterie piombo-acido oppure agli ioni di litio oppure al nichel-idruro di metallo. For example, the batteries 3 are lead-acid or lithium-ion or nickel-metal hydride batteries.

In alternativa, i mezzi di accumulo di energia principali 3 comprendono uno o più accumulatori capacitivi oppure uno o più accumulatori cinetici. Alternatively, the main energy storage means 3 comprise one or more capacitive accumulators or one or more kinetic accumulators.

La sezione in continua 2a del convertitore DC/AC primario 2 è collegata con i mezzi di accumulo di energia principali 3. The DC section 2a of the primary DC / AC converter 2 is connected to the main energy storage means 3.

La sezione in alternata 2b è collegabile con una sorgente di alimentazione locale G, quale ad esempio una fonte rinnovabile di energia elettrica (fotovoltaico, eolico, ecc.), oppure un motogeneratore. The AC section 2b can be connected to a local power source G, such as a renewable source of electricity (photovoltaic, wind, etc.), or a motor generator.

Il dispositivo principale di ricarica 200 comprende una unità di controllo principale 14 collegata almeno ai mezzi di accumulo di energia principali 3 per controllarne lo stato di carica. The main recharging device 200 comprises a main control unit 14 connected at least to the main energy storage means 3 to control the state of charge thereof.

L’unità di controllo principale 14 è vantaggiosamente collegata a tutti i componenti del dispositivo di ricarica principale 200. The main control unit 14 is advantageously connected to all the components of the main charging device 200.

Il sistema di ricarica 100 comprende inoltre un dispositivo ausiliario 110 collegato alla sezione in continua 2a del convertitore DC\AC primario 2. Vantaggiosamente il dispositivo ausiliario 110 è disposto in un locale residenziale o industriale diverso da quello dove è posto il dispositivo principale di ricarica 200 ed è collegato allo stesso mediante normale cablatura elettrica. The recharging system 100 also comprises an auxiliary device 110 connected to the DC section 2a of the primary DC / AC converter 2. Advantageously, the auxiliary device 110 is arranged in a residential or industrial room other than that where the main recharging device 200 is located. and is connected to the same by normal electrical wiring.

Il dispositivo ausiliario 110 comprende mezzi di accumulo di energia secondari 30 ed un collegamento ad una rete elettrica pubblica R. The auxiliary device 110 comprises secondary energy storage means 30 and a connection to a public electricity network R.

I mezzi di accumulo secondari 30 possono comprendere una o più batterie 31, 32, 33 preferibilmente aventi medesime caratteristiche di quelle dei mezzi di accumulo principali 3. The secondary accumulation means 30 can comprise one or more batteries 31, 32, 33 preferably having the same characteristics as those of the main accumulation means 3.

Il dispositivo ausiliario 110 comprende inoltre un convertitore DC\AC secondario 20 avente una sezione in continua 20a collegata ai mezzi di accumulo di energia secondari 30 ed una sezione in alternata 20b collegabile ad una rete elettrica pubblica R. The auxiliary device 110 further comprises a secondary DC / AC converter 20 having a DC section 20a connected to the secondary energy storage means 30 and an AC section 20b which can be connected to a public electricity network R.

Il dispositivo ausiliario 110 comprende inoltre una unità di controllo secondaria 40 collegata all’unità di controllo principale 14 del dispositivo principale di ricarica 200 ed ai mezzi di accumulo di energia secondari 30. Il dispositivo principale di ricarica 200 comprende inoltre un dispositivo di sezionamento 7 (di per sé noto) collegato alla sezione in alternata 2b del convertitore DC/AC primario 2 e alla rete elettrica pubblica R. The auxiliary device 110 further comprises a secondary control unit 40 connected to the main control unit 14 of the main recharging device 200 and to the secondary energy storage means 30. The main recharging device 200 further comprises a disconnecting device 7 ( per se known) connected to the AC section 2b of the primary DC / AC converter 2 and to the public electricity grid R.

Il dispositivo principale di ricarica 200 comprende inoltre un convertitore DC/DC 6 avente una prima sezione in continua 6a ed una seconda sezione in continua 6b, il cui scopo è quello di convertire la tensione DC dei mezzi di accumulo di energia 3 in tensione DC idonea alla batteria del veicolo V. The main recharging device 200 further comprises a DC / DC converter 6 having a first DC section 6a and a second DC section 6b, the purpose of which is to convert the DC voltage of the energy storage means 3 into a suitable DC voltage. to the vehicle battery V.

La seconda sezione in continua 6b è preferibilmente del tipo a tensione variabile al fine di adattarsi alla tensione di batteria del veicolo V. The second DC section 6b is preferably of the variable voltage type in order to adapt to the battery voltage of the vehicle V.

La prima sezione in continua 6a è collegata con i mezzi di accumulo di energia 3, mentre la seconda sezione in continua 6b è collegabile al veicolo elettrico V per alimentarlo. The first DC section 6a is connected to the energy storage means 3, while the second DC section 6b can be connected to the electric vehicle V to power it.

Preferibilmente, il convertitore DC/DC 6 è anch’esso del tipo bidirezionale. Oltre che con i mezzi di accumulo di energia principale 3, la prima sezione in continua 6a del convertitore DC/DC 6 bidirezionale è collegata anche con la sezione in continua 2a del convertitore DC/AC 2 ed al dispositivo ausiliario 110. Preferably, the DC / DC converter 6 is also of the bidirectional type. In addition to the main energy storage means 3, the first DC section 6a of the bidirectional DC / DC converter 6 is also connected to the DC section 2a of the DC / AC converter 2 and to the auxiliary device 110.

Vantaggiosamente inoltre l’unità di controllo principale 14 del dispositivo principale 200 è configurata per monitorare lo stato di carica dei mezzi di accumulo di energia principali 3 ed inviare un relativo segnale alla unità di controllo secondaria 40 del dispositivo ausiliario 110. Advantageously, moreover, the main control unit 14 of the main device 200 is configured to monitor the state of charge of the main energy storage means 3 and send a related signal to the secondary control unit 40 of the auxiliary device 110.

Preferibilmente inoltre l’unità di controllo secondaria 40 è configurata per collegare elettricamente almeno un primo 31 mezzo di accumulo di energia secondario con la sezione in continua 2a del convertitore DC\AC primario 2 del dispositivo di ricarica principale 200. Furthermore, the secondary control unit 40 is preferably configured to electrically connect at least a first 31 secondary energy storage means with the DC section 2a of the primary DC \ AC converter 2 of the main recharging device 200.

Vantaggiosamente inoltre l’unità di controllo secondaria 40 effettua il collegamento elettrico fra almeno il primo 31 mezzo di accumulo di energia secondario con la sezione in continua 2a del convertitore DC\AC primario 2 quando riceve un segnale da parte dell’unità di controllo principale 14 relativo all’esaurimento della carica dei mezzi di accumulo di energia principali 3. Advantageously, moreover, the secondary control unit 40 carries out the electrical connection between at least the first 31 secondary energy storage means with the DC section 2a of the primary DC / AC converter 2 when it receives a signal from the main control unit 14 relating to the exhaustion of the charge of the main energy storage means 3.

L’unità di controllo secondaria 40 monitora inoltre lo stato di carica del primo 31 mezzo di accumulo di energia secondario 30 (e vantaggiosamente anche dei successivi mezzi 32, 33..) ed è configurata per scollegarlo dalla sezione in continua 2a del convertitore DC\AC primario 2 quando si verifica l’esaurimento di carica dello stesso primo mezzo di accumulo secondario 31. The secondary control unit 40 also monitors the state of charge of the first 31 secondary energy storage means 30 (and advantageously also of the subsequent means 32, 33 ..) and is configured to disconnect it from the DC section 2a of the DC converter. Primary AC 2 when the same first secondary storage medium 31 runs out of charge.

Vantaggiosamente inoltre l’unità di controllo secondaria 40 del dispositivo ausiliario 110, successivamente al verificarsi della condizione di esaurimento della carica del primo mezzo di accumulo secondario 31, è configurata per effettuare il collegamento elettrico fra almeno un secondo 32 mezzo di accumulo di energia secondario con la sezione in continua 2a del convertitore DC\AC primario 2 del dispositivo di ricarica principale 200. Il metodo di ricarica di un veicolo elettrico in corrente continua, secondo la presente invenzione, è descritto nel seguito. Advantageously, moreover, the secondary control unit 40 of the auxiliary device 110, following the occurrence of the condition of exhaustion of the charge of the first secondary storage means 31, is configured to make the electrical connection between at least a second 32 secondary energy storage means with the direct current section 2a of the primary DC / AC converter 2 of the main recharging device 200. The method of recharging a direct current electric vehicle, according to the present invention, is described below.

Nei periodi di eccesso di energia proveniente dalla sorgente di alimentazione locale G o dalla rete elettrica pubblica R, il convertitore DC/AC primario 2 del dispositivo di ricarica principale 200 converte il segnale elettrico in alternata acquisito dalla sua sezione in alternata 2b in un segnale elettrico in continua, il quale viene accumulato nelle batterie principali 3 (o, più in generale, nei mezzi di accumulo principali). In periods of excess energy from the local power source G or from the public electricity grid R, the primary DC / AC converter 2 of the main charging device 200 converts the AC electrical signal acquired by its AC section 2b into an electrical signal in continuous, which is accumulated in the main batteries 3 (or, more generally, in the main accumulation means).

Negli stessi periodi di eccesso di energia proveniente dalla rete elettrica pubblica R, il convertitore DC/AC secondario 20 del dispositivo ausiliario 110 converte il segnale elettrico in alternata acquisito dalla sua sezione in alternata 20b in un segnale elettrico in continua, il quale viene accumulato nelle batterie 30 (o, più in generale, nei mezzi di accumulo secondari). L’energia stoccata nelle batterie principali 3 e secondarie 30 serve a ricaricare, all’occorrenza, il veicolo elettrico V tramite il convertitore DC/DC 6, con un flusso di potenza che va dalla prima sezione in continua 6a alla seconda sezione in continua 6b. In the same periods of excess energy from the public electricity network R, the secondary DC / AC converter 20 of the auxiliary device 110 converts the AC electrical signal acquired by its AC section 20b into a DC electrical signal, which is accumulated in the batteries 30 (or, more generally, in secondary storage means). The energy stored in the main 3 and secondary batteries 30 is used to recharge, if necessary, the electric vehicle V through the DC / DC converter 6, with a power flow that goes from the first DC section 6a to the second DC section 6b .

Il convertitore DC/DC 6 è, nel presente trovato, l’unico componente dimensionato per far fluire una elevata potenza verso il veicolo V. The DC / DC converter 6 is, in the present invention, the only component sized to make a high power flow towards the vehicle V.

In particolare, una volta che l’unità di controllo 14 del dispositivo principale 200 verifica l’esaurimento della batteria principale 3 è configurata per comunicare e comandare l’unità di controllo secondaria 40 in modo che quest’ultima abiliti il collegamento elettrico fra le batterie secondarie 30 ed il veicolo V in ricarica. In particular, once the control unit 14 of the main device 200 verifies the exhaustion of the main battery 3, it is configured to communicate and command the secondary control unit 40 so that the latter enables the electrical connection between the batteries 30 and vehicle V being recharged.

In pratica mediante questo collegamento si ottiene una pluralità di batterie (3 e 30) collegate in sequenza al veicolo V. In practice, by means of this connection, a plurality of batteries (3 and 30) are obtained, connected in sequence to the vehicle V.

Inoltre, nei periodi di scarsa produzione energetica, è la batteria principale 3 oppure le secondarie 30 a fornire un segnale elettrico in continua alla sezione in continua 2a del convertitore DC/AC 2, il quale lo converte in un segnale elettrico in alternata, reso disponibile ad una o più utenze U tramite la sezione in alternata 2b. Furthermore, in periods of low energy production, it is the main battery 3 or the secondary ones 30 that supplies a direct electrical signal to the direct current section 2a of the DC / AC converter 2, which converts it into an alternating electrical signal, made available to one or more users U through the alternating section 2b.

In caso di impiego di convertitore DC/DC 6 di tipo bidirezionale, l’energia può essere anche prelevata dal veicolo elettrico V (in particolare dalla sua batteria) tramite la seconda sezione in continua 6b e messa a disposizione della rete locale G o delle utenze U attraverso il convertitore DC/AC 2 (con flusso di potenza dalla sua sezione in continua 2a alla sezione in alternata 2b). If a bidirectional DC / DC converter 6 is used, the energy can also be drawn from the electric vehicle V (in particular from its battery) through the second DC section 6b and made available to the local network G or to the users U through the DC / AC converter 2 (with power flow from its DC section 2a to the AC section 2b).

Il dispositivo di sezionamento 7 è in grado di comunicare agli altri elementi del sistema di ricarica 100 (es. al convertitore DC/AC 2, ai mezzi di accumulo di energia 3, al convertitore DC/DC 6, al generatore di energia se presente ecc.) un segnale rappresentativo della presenza/assenza delle rete. The disconnecting device 7 is able to communicate to the other elements of the recharging system 100 (e.g. to the DC / AC converter 2, to the energy storage means 3, to the DC / DC converter 6, to the energy generator if present, etc. .) a signal representative of the presence / absence of the network.

Tale comunicazione può avvenire con tecnologie radio note, quali bluetooth, ZigBee, Wi-Fi oppure attraverso la trasmissione di dati su reti di potenza (es. la cosiddetta “power line communication”). This communication can take place with known radio technologies, such as bluetooth, ZigBee, Wi-Fi or through the transmission of data on power networks (eg the so-called “power line communication”).

In risposta a tale segnale rappresentativo della presenza/assenza delle rete, ciascun elemento del sistema di ricarica 100 imposta parametri predefiniti per quello stato. In response to this signal representative of the presence / absence of the network, each element of the recharging system 100 sets predefined parameters for that state.

Anche in caso di assenza di rete (black-out) è quindi possibile continuare ad alimentare le utenze U. Even in the event of a power failure (black-out) it is therefore possible to continue to power the U users.

Ad esempio, in caso di mancanza di rete si possono limitare e/o procrastinare le attività di utenze U in alternata particolarmente dispendiose (es. forni, lavastoviglie, lavatrici, ecc.) oppure si possono impostare limitazioni al prelievo di potenza dalle batterie 3 da parte del convertitore DC/AC 2 o del convertitore DC/DC 6. For example, in the event of a power failure, it is possible to limit and / or postpone the activities of particularly expensive AC users (e.g. ovens, dishwashers, washing machines, etc.) or limitations can be set on the drawing of power from the batteries 3 from part of DC / AC converter 2 or DC / DC converter 6.

Dalla descrizione effettuata risultano chiare le caratteristiche di un sistema e di un metodo di ricarica di un veicolo elettrico in corrente continua, secondo la presente invenzione, così come chiari ne risultano i vantaggi. In particolare, il sistema di ricarica proposto consente una ricarica rapida del veicolo elettrico in continua anche in situazioni di limitata disponibilità di potenza sia da generazione locale che da rete pubblica. From the above description the characteristics of a direct current electric vehicle recharging system and method according to the present invention are clear, as are the advantages. In particular, the proposed recharging system allows rapid recharging of the electric vehicle continuously even in situations of limited availability of power both from local generation and from the public network.

Il sistema è sostanzialmente autonomo dalla rete e funzionante anche in caso di black-out. The system is substantially autonomous from the network and works even in the event of a blackout.

Il sistema di ricarica proposto è impiegabile anche in ambito domestico/residenziale, contribuendo quindi ad aumentare la confidenza dell’utente verso i veicoli elettrici. The proposed charging system can also be used in the home / residential area, thus helping to increase the user's confidence in electric vehicles.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI 1. Sistema di ricarica (100) di un veicolo elettrico (V) in corrente continua, comprendente un dispositivo di ricarica principale (200), detto dispositivo di ricarica principale (200) comprendendo: mezzi di accumulo di energia principali (3); un convertitore DC/AC primario (2) bidirezionale avente una sezione in continua (2a) collegata a detti mezzi di accumulo di energia principali (3) ed una sezione in alternata (2b) collegabile ad una sorgente di alimentazione locale (G) o ad una rete elettrica pubblica (R); un unico convertitore DC/DC (6) bidirezionale avente una prima sezione in continua (6a) la quale è collegata sia ai mezzi di accumulo di energia principali (3) sia alla sezione in continua (2a) del convertitore DC/AC primario (2), ed una seconda sezione in continua (6b) collegabile a detto veicolo elettrico (V) per alimentarlo, almeno una unità di controllo principale (14) collegata almeno a detti mezzi di accumulo di energia principali (3), detto sistema di ricarica (100) essendo caratterizzato dal fatto di comprendere inoltre un dispositivo ausiliario (110) collegato a detta sezione in continua (2a) di detto convertitore DC\AC primario (2) di detto dispositivo di ricarica principale (200), detto dispositivo ausiliario (110) comprendendo mezzi di accumulo di energia secondari (30), un collegamento ad una rete elettrica pubblica (R), un convertitore DC\AC secondario (20) avente una sezione in continua (20a) collegata a detti mezzi di accumulo di energia secondari (30) ed una sezione in alternata (20b) collegabile ad una rete elettrica pubblica (R) ed una unità di controllo secondaria (40) collegata a detta unità di controllo principale (14) e a detti mezzi di accumulo di energia secondari (30). CLAIMS 1. Recharging system (100) of an electric vehicle (V) in direct current, comprising a main recharging device (200), said main recharging device (200) comprising: main energy storage means (3); a primary bidirectional DC / AC converter (2) having a DC section (2a) connected to said main energy storage means (3) and an AC section (2b) connectable to a local power source (G) or to a public electricity network (R); a single bidirectional DC / DC converter (6) having a first DC section (6a) which is connected both to the main energy storage means (3) and to the DC section (2a) of the primary DC / AC converter (2 ), and a second continuous section (6b) connectable to said electric vehicle (V) to power it, at least one main control unit (14) connected at least to said main energy storage means (3), said recharging system ( 100) being characterized in that it further comprises an auxiliary device (110) connected to said DC section (2a) of said primary DC / AC converter (2) of said main recharging device (200), said auxiliary device (110) comprising secondary energy storage means (30), a connection to a public electricity network (R), a secondary DC / AC converter (20) having a DC section (20a) connected to said secondary energy storage means (30 ) and a section in alternating current (20b) connectable to a public electricity network (R) and a secondary control unit (40) connected to said main control unit (14) and to said secondary energy storage means (30). 2. Sistema di ricarica (100) secondo la rivendicazione 1, in cui detta unità di controllo principale (14) è configurata per monitorare lo stato di carica di detti mezzi di accumulo di energia principali (3) ed inviare un relativo segnale a detta unità di controllo secondaria (40) di detto dispositivo ausiliario (110). Charging system (100) according to claim 1, wherein said main control unit (14) is configured to monitor the state of charge of said main energy storage means (3) and send a relative signal to said unit secondary control (40) of said auxiliary device (110). 3. Sistema di ricarica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detta unità di controllo secondaria (40) è configurata per collegare elettricamente almeno un primo (31) di detti mezzi di accumulo di energia secondari (30) con detta sezione in continua (2a) di detto convertitore DC\AC primario (2) di detto dispositivo di ricarica principale (200). Recharging system (100) according to any one of the preceding claims wherein said secondary control unit (40) is configured to electrically connect at least one first (31) of said secondary energy storage means (30) with said section in continuous (2a) of said primary DC / AC converter (2) of said main recharging device (200). 4. Sistema di ricarica (100) secondo la rivendicazione 3 in cui detta unità di controllo secondaria (40) effettua il collegamento elettrico fra almeno detto primo (31) mezzo di accumulo di energia secondari (30) con detta sezione in continua (2a) di detto convertitore DC\AC primario (2) quando riceve un segnale da parte di detta unità di controllo principale (14) relativo all’esaurimento della carica di detti mezzi di accumulo di energia principali (3). Recharging system (100) according to claim 3 wherein said secondary control unit (40) carries out the electrical connection between at least said first (31) secondary energy storage means (30) with said DC section (2a) of said primary DC / AC converter (2) when it receives a signal from said main control unit (14) relating to the exhaustion of the charge of said main energy storage means (3). 5. Sistema di ricarica (100) secondo la rivendicazione 4 in cui detta unità di controllo secondaria (40) monitora lo stato di carica di detto primo (31) mezzo di accumulo di energia secondario (30) ed è configurata per scollegarlo da detta sezione in continua (2a) di detto convertitore DC\AC primario (2) quando si verifica l’esaurimento di carica dello stesso primo mezzo di accumulo secondario (31). Charging system (100) according to claim 4 wherein said secondary control unit (40) monitors the state of charge of said first (31) secondary energy storage means (30) and is configured to disconnect it from said section in direct current (2a) of said primary DC / AC converter (2) when the charge exhaustion of the same first secondary storage medium (31) occurs. 6. Sistema di ricarica (100) secondo la rivendicazione 5 in cui detta unità di controllo secondaria (40) di detto dispositivo ausiliario (110), successivamente al verificarsi della condizione di esaurimento della carica di detto primo mezzo di accumulo secondario (31), è configurata per effettuare il collegamento elettrico fra almeno un secondo (32) mezzo di accumulo di energia secondario con detta sezione in continua (2a) di detto convertitore DC\AC primario (2) di detto dispositivo di ricarica principale (200). Recharging system (100) according to claim 5 wherein said secondary control unit (40) of said auxiliary device (110), after the occurrence of the condition of exhaustion of the charge of said first secondary storage means (31), it is configured to make the electrical connection between at least one second (32) secondary energy storage means with said DC section (2a) of said primary DC / AC converter (2) of said main recharging device (200). 7. Sistema di ricarica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti in cui detto convertitore DC/AC primario (2) di detto dispositivo di ricarica principale (200) è configurato per: - trasformare un segnale elettrico in continua acquisito dalla sezione in continua (2a) in un segnale elettrico in alternata fornito tramite la sezione in alternata (2b); - trasformare un segnale elettrico in alternata acquisito dalla sezione in alternata (2b) in un segnale elettrico in continua fornito tramite la sezione in continua (2a). Recharging system (100) according to any one of the preceding claims, wherein said primary DC / AC converter (2) of said main recharging device (200) is configured for: - transforming a DC electrical signal acquired by the DC section (2a) into an AC electrical signal supplied through the AC section (2b); - transforming an AC electrical signal acquired by the AC section (2b) into a DC electrical signal supplied through the DC section (2a). 8. Sistema di ricarica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui etto dispositivo di ricarica principale (200) comprende inoltre un dispositivo di sezionamento (7) collegato alla sezione in alternata (2b) di detto convertitore DC/AC (2) e collegabile alla rete elettrica pubblica (R). Charging system (100) according to any one of the preceding claims, wherein said main charging device (200) further comprises a disconnecting device (7) connected to the AC section (2b) of said DC / AC converter (2 ) and can be connected to the public electricity network (R). 9. Sistema di ricarica (100) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui la seconda sezione in continua (6b) del convertitore DC/DC (6) è del tipo a tensione variabile al fine di adattarsi alla tensione di batteria del veicolo elettrico (V). Recharging system (100) according to any one of the preceding claims, wherein the second continuous section (6b) of the DC / DC converter (6) is of the variable voltage type in order to adapt to the battery voltage of the electric vehicle (V). 10. Metodo per ricaricare un veicolo elettrico (V) in corrente continua mediante il sistema di ricarica (100) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, comprendente le fasi di: - convertire un segnale elettrico in alternata in un segnale elettrico in continua attraverso il convertitore DC/AC primario (2) di detto dispositivo di ricarica principale (200) e accumulare detto segnale elettrico in continua nei mezzi di accumulo di energia principali (3); - convertire un segnale elettrico in alternata in un segnale elettrico in continua attraverso il convertitore DC\AC secondario (20) del dispositivo ausiliario (110) ed accumulare detto segnale elettrico in continua nei mezzi di accumulo di energia secondari (30), - convertire il segnale elettrico in continua accumulato nei mezzi di accumulo di energia principali (3) in un altro segnale elettrico in continua attraverso il convertitore DC/DC (6) e rendere disponibile detto altro segnale elettrico in continua al veicolo elettrico (100) attraverso la seconda sezione in continua (6b) del convertitore DC/DC (6), - al raggiungimento dell’esaurimento di carica di detti mezzi di accumulo di energia principali (3) di detto dispositivo di ricarica principale (200) convertire il segnale elettrico in continua accumulato nei mezzi di accumulo di energia secondari (30) in un altro segnale elettrico in continua attraverso il convertitore DC/DC (6) e rendere disponibile detto altro segnale elettrico in continua al veicolo elettrico (100) attraverso la seconda sezione in continua (6b) del convertitore DC/DC (6). Method for recharging an electric vehicle (V) in direct current by means of the recharging system (100) according to one or more of the preceding claims, comprising the steps of: - converting an AC electrical signal into a DC electrical signal through the primary DC / AC converter (2) of said main recharging device (200) and accumulating said DC electrical signal in the main energy storage means (3); - converting an AC electrical signal into a DC electrical signal through the secondary DC / AC converter (20) of the auxiliary device (110) and accumulating said DC electrical signal in the secondary energy storage means (30), - converting the DC electrical signal accumulated in the main energy storage means (3) into another DC electrical signal through the DC / DC converter (6) and making said other DC electrical signal available to the electric vehicle (100) through the second DC section (6b) of the DC / DC converter (6), - upon reaching the exhaustion of charge of said main energy storage means (3) of said main recharging device (200) converting the continuous electrical signal stored in the secondary energy storage means (30) into another electrical signal through the DC / DC converter (6) and making said other DC electrical signal available to the electric vehicle (100) through the second DC section (6b) of the DC / DC converter (6).
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