IT201900016874A1

IT201900016874A1 - “Sistema di frenatura per veicolo elettrico”

Info

Publication number: IT201900016874A1
Application number: IT102019000016874A
Authority: IT
Inventors: Vianello Bruno
Original assignee: Texa Spa
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2021-03-20
Also published as: WO2021053629A1

Description

“Sistema di frenatura per veicolo elettrico”

DESCRIZIONE

L'invenzione si riferisce - in generale - ad un sistema di frenatura, e recupero energetico, per un veicolo dotato di un motore elettrico di propulsione. In particolare il veicolo elettrico è una bicicletta elettrica.

È noto recuperare l’energia cinetica di un veicolo elettrico mentre sta frenando. Invece di dissipare l’energia con l’attrito dei freni, il motore elettrico viene sfruttato come generatore per ricaricare le batterie di alimentazione. Nel caso ad esempio di una bicicletta assistita da un motore elettrico, conviene che ci sia cooperazione tra i classici freni ad attrito e il freno tramite motore elettrico.

Si vuole allora proporre un sistema e metodo per gestire il funzionamento coordinato tra motore elettrico e freni, ove il sistema e/o metodo è definito come alle rivendicazioni allegate, in cui quelle dipendenti definiscono varianti vantaggiose.

Si presenta allora un sistema di frenatura per veicolo elettrico, in particolare una bicicletta assistita da un motore elettrico di propulsione,

il veicolo comprendendo un motore elettrico per spostare il veicolo rispetto al suolo e una ruota dotata di mezzi di frenatura ad attrito sulla ruota che sono pilotati via fluido,

il sistema comprendendo

un elemento azionabile da un utente per frenare il veicolo proporzionalmente ad uno spostamento dell’elemento,

un circuito idraulico per pilotare i mezzi di frenatura, il circuito comprendendo un fluido la cui pressione è variabile (ad es. innalzabile) tramite uno spostamento dell’elemento azionabile,

un circuito o scheda elettronica configurata (ad es. programmata tramite un microprocessore) per rilevare una variazione di pressione del fluido (indirettamente monitorando quindi uno spostamento dell’elemento azionabile) e controllare il motore elettrico e i mezzi di frenatura in modo che

ad una variazione iniziale di pressione del fluido (ad es. un aumento) il motore funzioni come generatore elettrico e i mezzi di frenatura siano inattivi, e

con una variazione ulteriore di pressione (ad es. un aumento ulteriore) vengono attivati i mezzi di frenatura.

La rilevazione della pressione del fluido rende molto precisa e/o facilmente programmabile la discriminazione tra gli istanti di intervento del motore o dei freni. Inoltre tramite la pressione rilevata si può calcolare o stimare indirettamente la variazione posizionale dell’elemento azionabile dall’utente, evitando sensoristica dedicata a rilevare tale variazione posizionale.

Preferibilmente, il sistema comprende una batteria elettrica per alimentare il motore elettrico e per immagazzinare la potenza elettrica generata dal motore elettrico.

Preferibilmente, il circuito di fluido, per inviare un fluido in pressione (ad es. olio) ai mezzi di frenatura per attivarli, è aperto, cioè configurato ad es. per convogliare fluido da un serbatoio di fluido ai mezzi di frenatura oppure per spostare avanti e indietro fluido da e verso i mezzi di frenatura, senza un circuito chiuso di fluido.

Preferibilmente il sistema comprende un sensore per rilevare una variazione di pressione del fluido, e così uno spostamento dell’elemento azionabile da un utente; il sensore è un sensore di pressione del fluido.

Preferibilmente, l’elemento azionabile da un utente è una leva configurata per aumentare la pressione del fluido ad un ingresso del circuito idraulico e detto sensore di pressione è configurato per rilevare la pressione del fluido a detto ingresso.

Preferibilmente, il circuito idraulico comprende una valvola configurata per far passare fluido verso i mezzi di frenatura solo se la pressione del fluido variata tramite l’elemento azionabile è diversa da una pressione di soglia, in particolare solo se la pressione del fluido innalzata tramite l’elemento azionabile è superiore ad una pressione di soglia.

Preferibilmente, il circuito idraulico comprende un elemento antagonista per creare una pressione opposta a quella del fluido onde determinare la soglia di attivazione dei mezzi di frenatura. L’elemento antagonista è preferibilmente un elemento elastico, ad es. una molla.

In una variante, l’elemento antagonista è montato a contatto con un elemento che è inserito nel circuito idraulico per ricevere fluido in pressione e per spingere fluido verso i mezzi di frenatura. Più in particolare, l’elemento per ricevere il fluido in pressione e spingerlo verso i mezzi di frenatura comprende - o è costituito da - una membrana o da una parete separatrice, la membrana o parete separatrice avendo due superfici opposte a contatto con fluido: una superficie riceve fluido in pressione spinto dall’elemento azionabile e una superficie spinge fluido verso i mezzi di frenatura.

Si presenta anche un veicolo elettrico, in particolare una bicicletta assistita da un motore elettrico di propulsione, comprendente

un motore elettrico per spostare il veicolo rispetto al suolo,

una ruota dotata di mezzi di frenatura ad attrito sulla ruota,

un sistema di frenatura come definito in una o ciascuna delle varianti sopra definito.

Si presenta anche un metodo per frenare un veicolo elettrico, in particolare una bicicletta assistita da un motore elettrico di propulsione e dotata di mezzi di frenatura tramite attrito su una ruota funzionanti tramite un fluido in pressione, con le fasi di

rilevare una variazione di pressione del fluido indotta da un elemento azionabile da un utente, l’elemento essendo azionabile per frenare il veicolo proporzionalmente ad uno spostamento dell’elemento, e

controllare il motore elettrico e i mezzi di frenatura in modo che

con un aumento iniziale di pressione del fluido motore funzioni come generatore elettrico e i mezzi di frenatura siano inattivi, e

con un aumento ulteriore di pressione del fluido vengono attivati, solo o anche, i mezzi di frenatura. I vantaggi dell’invenzione saranno più chiari dalla seguente descrizione di una preferita forma realizzativa, riferimento facendo all’allegato disegno in cui

- Fig.1 mostra un primo schema di principio di un sistema di frenatura,

- Fig.2 mostra un secondo schema di principio di un sistema di frenatura.

Numeri uguali nelle figure indicano parti uguali.

Il sistema MC1 illustrato in fig. 1 serve per frenare per attrito la rotazione di una ruota 40 di un veicolo, ad es una bicicletta, mossa anche da un motore elettrico 18.

Negli schemi illustrati ci può essere una batteria per alimentare il motore 18 e/o immagazzinare l’energia generata dal motore 18 durante la frenatura.

Il veicolo comprende un elemento 10 con cui frenare la ruota 40 tramite ad es. l’azionamento di ganasce 42. Nel caso della bicicletta l’elemento 10 comprende o consiste in una leva 12.

La leva 12 è collegata ad un pistoncino 22 adattato per mettere in pressione un fluido dentro un circuito 20 che trasporta il fluido in pressione alle ganasce 42 per frenare la ruota 40. A valle del pistoncino 22 è presente un sensore 24 per rilevare la pressione del fluido in quel punto del circuito 20.

Il circuito 20 comprende tra il pistoncino 22 e le ganasce 42 una valvola 26 tarata per aprirsi, e quindi far passare il fluido verso le ganasce 42, solo quando la pressione del fluido al suo ingresso supera una certa soglia.

Un circuito elettronico 16 controlla il funzionamento del motore 18 ed è collegato al sensore 24 per rilevarne un segnale di uscita.

Il funzionamento del sistema MC1 è il seguente.

Quando l’utente vuole frenare la ruota 40 agisce sulla leva 12 per spostarla.

La leva 12 aziona il pistoncino 22 e fa aumentare progressivamente la pressione del fluido dentro il circuito 20. Questo aumento di pressione viene rilevato dal circuito 16 tramite il sensore 24.

Siccome la soglia di pressione nella valvola 26 è impostata ad un valore maggiore di un aumento iniziale di pressione nel circuito 20, tale iniziale aumento di pressione non è sufficiente per aprire la valvola 26, quindi le ganasce non si attivano. Invece, il circuito elettronico 16 rileva subito una variazione di pressione e controlla il funzionamento del motore 18 in modo che il motore 18 si comporti da generatore, fornendo una coppia frenante sulla ruota 40, in particolare una coppia frenante proporzionale alla pressione rilevata.

Quando la leva 12 fa aumentare la pressione del fluido dentro il circuito 20 tanto da superare la soglia di pressione nella valvola 26, la valvola 26 si apre e le ganasce si attivano spinte dal fluido, quindi con un certo ritardo rispetto all’azione frenante del motore 18. A questo punto l’azione frenante del motore elettrico si somma all’azione del freno meccanico.

Durante l’attivazione delle ganasce 42 il circuito elettronico 16 controlla il funzionamento del motore 18 in modo che ancora il motore 18 si comporti da generatore, in particolare caricando la batteria in maniera proporzionale alla pressione della leva 12 e ottenendo una conseguente azione frenante.

Quando la leva 12 viene rilasciata, il fluido assume la configurazione iniziale, percorrendo all’indietro il circuito 20 attraverso una valvola libera unidirezionale 32.

La valvola 26 nel sistema MC1 in alcuni casi può essere complicata da produrre o tarare.

Allora si può sfruttare la variante del sistema MC2 illustrata in fig.2, ove la valvola 26 è sostituita da un diverso elemento di ritardo per attivare le ganasce 42, cioè un separatore a membrana 50. Il separatore 50 comprende una membrana 52 su cui una molla 54 agisce per contrastare la pressione indotta dalla leva 12 nel circuito 20.

La pressione a valle del separatore 50 cresce abbastanza linearmente man mano che la leva 12 viene spostata, sicché le ganasce 42 vengono attivate lentamente e diventano efficaci in frenatura solo dopo che la pressione nel circuito 20 è cresciuta di un certo valore.

Il sistema MC2 evita anche l’indesiderata possibilità di un funzionamento a scatto delle ganasce 42, a causa della valvola 26.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Sistema (MC1; MC2) di frenatura per veicolo elettrico, in particolare una bicicletta assistita da un motore elettrico di propulsione, il veicolo comprendendo un motore elettrico (18) per spostare il veicolo rispetto al suolo e una ruota dotata di mezzi di frenatura ad (42) attrito sulla ruota, il sistema comprendendo un elemento azionabile (12) da un utente per frenare il veicolo proporzionalmente ad uno spostamento dell’elemento, un circuito idraulico per pilotare i mezzi di frenatura, il circuito comprendendo un fluido la cui pressione è variabile tramite uno spostamento dell’elemento azionabile (12), un circuito elettronico (16) configurato per rilevare una variazione di pressione del fluido e controllare il motore elettrico e i mezzi di frenatura in modo che ad una variazione iniziale di pressione del fluido il motore funzioni come generatore elettrico e i mezzi di frenatura siano inattivi, e con una variazione ulteriore di pressione vengono attivati i mezzi di frenatura.
2. Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui il circuito idraulico, per inviare un fluido in pressione ai mezzi di frenatura per attivarli, è aperto.
3. Sistema secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, comprendente un sensore (24) per rilevare una variazione di pressione del fluido.
4. Sistema secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui l’elemento azionabile da un utente è una leva configurata per aumentare la pressione del fluido ad un ingresso del circuito idraulico.
5. Sistema secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il circuito idraulico comprende una valvola configurata per far passare fluido verso i mezzi di frenatura solo se la pressione del fluido variata tramite l’elemento azionabile è diversa da una pressione di soglia.
6. Sistema secondo una qualsiasi rivendicazione precedente, in cui il circuito idraulico comprende un elemento antagonista per creare una pressione opposta a quella del fluido onde determinare una soglia di attivazione dei mezzi di frenatura.
7. Sistema secondo la rivendicazione 6, in cui l’elemento antagonista è montato a contatto con un elemento che è inserito nel circuito idraulico per ricevere fluido in pressione e per spingere fluido verso i mezzi di frenatura.
8. Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui l’elemento per ricevere il fluido in pressione e spingerlo verso i mezzi di frenatura comprende - o è costituito da - una membrana o da una parete separatrice, la membrana o parete separatrice avendo due superfici opposte a contatto con fluido: una prima superficie per ricevere fluido in pressione spinto dall’elemento azionabile e una seconda superficie per spingere fluido verso i mezzi di frenatura.
9. Veicolo elettrico, in particolare una bicicletta assistita da un motore elettrico di propulsione, comprendente un motore elettrico per spostare il veicolo rispetto al suolo, una ruota dotata di mezzi di frenatura ad attrito sulla ruota, un sistema di frenatura come definito in una o ciascuna delle rivendicazioni precedenti.
10. Metodo per frenare un veicolo elettrico, in particolare una bicicletta assistita da un motore elettrico di propulsione e dotata di mezzi di frenatura tramite attrito su una ruota funzionanti tramite un fluido in pressione, con le fasi di rilevare una variazione di pressione del fluido indotta da un elemento azionabile da un utente, l’elemento essendo azionabile per frenare il veicolo proporzionalmente ad uno spostamento dell’elemento, e controllare il motore elettrico e i mezzi di frenatura in modo che con un aumento iniziale di pressione del fluido il motore funzioni come generatore elettrico e i mezzi di frenatura siano inattivi, e con un aumento ulteriore di pressione del fluido vengono attivati, solo o anche, i mezzi di frenatura.