IT202100012098A1 - Sistema di batterie aggiuntive per veicoli a trazione elettrica - Google Patents
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Description
Titolo: Sistema di batterie aggiuntive per veicoli a trazione elettrica Descrizione:
a.Settore tecnico
La presente invenzione si riferisce al settore dei veicoli ad alimentazione elettrica, in particolar modo, l?invenzione si riferisce alle batterie di alimentazione dei veicoli a trazione elettrica o ibrida.
b. Stato dell?arte:
Come noto, i veicoli elettrici sono spinti da uno o pi? motori elettrici, collegati alle ruote dei veicolo stesso ed alimentati da batterie poste sopra del veicolo. In particolare le batterie tipicamente vengono poste nel vano anteriore dell?auto, dove in genere ? posto il motore termico, oppure sotto i sedili anteriori/posteriori dell?auto, in altri casi pu? essere che siano poste in entrambi i vani.
Le batterie dei veicoli elettrici possono essere di vario tipo, per esempio:
? Batterie a piombo-acido, dette anche umide. Sono le pi? comuni batterie per auto, mentre non sono adatte alle moto perch? troppo pesanti.
? Batterie AGM: al contrario di quelle sopra, sono pi? leggere e quindi molto idonee alle moto. Non presentano pesanti strati di piombo, ma fibre di vetro (da qui la sigla AGM, cio? Absorbent Glass Material).
? Batterie EFB (Enhanced Fooded Battery). Sono le classiche batterie per auto (ma anche moto) con sistema Start&Stop. Usano una garza di poliestere per l?accumulazione.
? Batterie a GEL. Sono caratterizzate da un liquido gelatinoso, che riesce ad adempiere a le enormi richieste di potenza di veicoli molto potenti.
? Batterie agli ioni di litio: sono quelle delle auto e moto ibridi o elettrici, infatti non servono solo da elettronica ma anche come motore del veicolo.
Di queste ultime ne esistono numerosi tipi fra cui quelle pi? utilizzate sono:
? LCO all'ossido di cobalto (LiCoO2),
? LMO all'ossido di manganese (LiMn2O4),
? NMC all'ossido di Nickel Manganese Cobalto,
? LFP al fosfato di ferro (LiFePO4),
? LTO al titanato di litio (Li2TiO3)
Queste batterie sono composte da celle elementari poste in serie e/o in parallelo fra loro per raggiungere le prestazioni di voltaggio o capacit? richieste dall?applicazione. Le batterie agli ioni di Litio presentano notevoli vantaggi rispetto alle altre tecnologie, tra i vantaggi pi? evidenti ci sono una scarso effetto memoria, che le rende particolarmente adatte ad applicazioni che richiedono molti cicli di carica/scarica anche non completi, ed un basso tasso di autoscarica, ovvero sono in grado di mantenere la carica per lungo tempo senza perdite eccessive.
Le batterie degli autoveicoli, spesso facenti parte della famiglia delle batterie a ioni di litio, sono ricaricabili secondo varie modalit?:
? il collegamento alla rete elettrica, alcune auto possono essere caricate sia alla rete elettrica domestica
? presso le apposite colonnine di ricarica che permettono di ricaricare le batterie stesse con potenze maggiori rispetto a quelle possibile al livello domestico
Alcuni veicoli sono anche in grado di ricaricare le batterie recuperando parte dell?energia durante la frenata, ci? consente di aumentare sensibilmente l?autonomia totale dei veicolo.
In altri casi si hanno anche metodi di ricarica differenti come per esempio:
? Pannelli fotovoltaici posti sull?auto o in strutture esterne ad essa ma collegate alle batterie dell?auto
? Celle combustibili, alimentate a idrogeno, che ricaricano le batterie dell?auto mentre l?auto ? ferma o durante il moto.
La maggior parte delle auto ad alimentazione elettrica sul mercato tuttavia ha come opzione di ricarica solamente il collegamento alla rete elettrica, sia domestica che non domestica (come le colonnine sopracitate). In entrambi i casi la ricarica richiede un tempo minimo non trascurabile, nelle configurazioni pi? performanti si richiede comunque una sosta nell?ordine dei 20/30 minuti per ricaricare dell?80% nel batterie dell?auto.
Attualmente le auto elettriche hanno autonomie estremamente variabili, che possono andare dai 160 km ai 565 km. Le autonomie sono comunque di molto inferiori rispetto alle auto con motore termico alimentate combustibile liquido. Le versioni pi? performanti hanno un?autonomia paragonabile alle auto con motore termico alimentate a gas.
c. Problema tecnico da risolvere:
I veicoli a propulsione elettrica alimentati da batterie a bordo degli stessi hanno una autonomia limitata alla capacit? delle batterie che li alimentano, inoltre la ricarica di queste richiede tempi molto pi? lunghi di quelli di un rifornimento di un veicolo a combustione e la presenza di strutture dedicate ad oggi non capillari sul territorio; pertanto l?utilizzatore del veicolo pu? trovarsi a corto di autonomia e in mancanza di strutture per la ricarica o senza il tempo necessario ad effettuarla.
L?invenzione si pone come obiettivo quello di migliorare l?autonomia dei veicoli elettrici tramite l?utilizzo di batterie ausiliarie e/o sostitutive di quelle principali dell?auto ed ovviare al suddetto problema secondo le caratteristiche della rivendicazione n.1.
Caratteristiche accessorie della presente invenzione sono indicate nelle conseguenti rivendicazioni dipendenti.
La presente invenzione viene specificamente esplicata mediante la seguente descrizione dettagliata di una possibile forma utile di esecuzione dell?invenzione, realizzata esemplificativamente e pertanto in nessun modo limitativa, con riferimento alle figure allegate che vengono brevemente descritte nel seguente paragrafo.
d. Breve descrizione dei disegni:
Figura 1
La 1 mostra uno schema esemplificativo di collegamenti del circuito elettrico delle batterie aggiuntive.
Figura 2
La figura 2 mostra un esempio del cablaggio di potenza da aggiungere al quello dei veicolo per permettere l?utilizzo delle batterie aggiuntive.
Figura 3
La figura 3 mostra una vista posteriore di un veicolo elettrico, contenente al suo interno 4 moduli di batterie aggiuntive
e. Descrizione dettagliata dell?invenzione:
Mentre l?invenzione ? suscettibile di varie modifiche e costruzioni alternative, alcune forme di realizzazione preferite sono mostrate nei disegni e saranno descritte qui di seguito in dettaglio. Si deve intendere, comunque, che non vi ? alcuna intenzione di limitare l?invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, l?invenzione intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell?ambito dell?invenzione come definito nelle rivendicazioni.
L?uso di ?ad esempio?, ?ecc.?, ?oppure? indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato. L?uso di ?comprende? e ?include? significa ?comprende o include, ma non limitato a? a meno che non altrimenti indicato.
L?invenzione riguarda un numero variabile di batterie aggiuntive (1) di piccole dimensioni e facilmente rimovibili senza l?utilizzo di nessuno strumento, che sono aggiunte a quelle principali di un veicolo elettrico o ibrido cos? da aumentare la capacit? di stoccaggio di energia dello stesso veicolo e dunque l?autonomia complessiva, le caratteristiche elettriche delle batterie utilizzate possono inficiare le prestazioni del sistema ma non la sua funzionalit?. Le batterie aggiuntive (1), che possono essere collegate in serie o in parallelo fra loro, e comunque in parallelo con la batteria principale del veicolo (7), aumentano la capacit? di energia stoccata all?interno del veicolo e dunque ne aumentano l?autonomia totale.
La figura 1 mostra un esempio di circuito elettrico che comprende quattro moduli di batterie aggiuntive (1) collegati, tra loro in parallelo, tramite il cablaggio bipolare apposito (a), il cui polo negativo ? identificato da una linea continua mentre quello positivo da una linea tratteggiata, a due elevatori di tensione (2)(3). La presenza di uno o pi? elevatori di tensione dipende dai parametri elettrici delle batterie aggiuntive e da quelli richiesti dal veicolo, la loro funzione ? quella di rendere la tensione proveniente dalle batterie aggiuntive (1) uguale a quella erogata dalla batteria principale (7). Gli elevatori di tensione (2)(3) sono posti all?interno del veicolo in una zona protetta dagli agenti atmosferici e non accessibile senza l?utilizzo di strumenti.
Gli elevatori di tensione (1)(2) sono collegati al sistema elettrico della macchina tramite il cablaggio bipolare (d), mostrato nella figura 2 che si va a inserire fra quello che porta l?alimentazione delle batterie principali alla scatola di controllo del motore. Il cablaggio aggiuntivo (d) presenta una terza via sia sul polo positivo che su quello negativo, la terza via di ogni polo ? collegata al polo corrispondente degli elevatori di tensione (2)(3) e dunque alle batterie aggiuntive (1) del veicolo. Il cablaggio aggiuntivo (d) presenta un?interruzione lungo il polo positivo nella quale ? inserito un rel? di controllo (6), la cui bobina ? alimentata, tramite apposito cablaggio (c1)(c2) da una batteria a basso voltaggio (4), come per esempio la batteria a basso voltaggio del veicolo. L?alimentazione della bobina del rel? ? a sua volta controllata da un interruttore meccanico (5) posto in una zona accessibile dal guidatore del veicolo stesso.
L?utilizzatore pu?, in qualsiasi momento, azionare l?interruttore meccanico (5), dunque alimentare la bobina del rel? (6) che chiudendosi chiude il circuito e dunque permette all motore del veicolo, tramite la scatola di controllo dei veicolo stesso (9), di utilizzare anche l?energia stoccata nelle batterie aggiuntive.
L?autonomia dei veicolo ? dunque aumentata dalle batterie aggiuntive (1) in tre modi a seconda del momento in cui l?utilizzatore collega il sistema tramite l?interruttore meccanico (5) :
? Funzione ausiliaria:
le batterie, a prescindere dalla carica della batteria principale (7), forniscono una parte della potenza necessaria al moto dei veicolo. L?effetto di ci? ? un consumo minore delle batteria principale (7) del veicolo a parit? di potenza richiesta dal motore.
? Funzione di ricarica:
Durante una qualunque fase in cui il motore non viene alimentato, per esempio la sosta temporanea o durante una fase di decelerazione dei veicolo le batterie aggiuntive (1) ricaricano quella principale (7).
? Funzione di sostituzione
Nel caso in cui la batteria principale (7) non sia pi? in grado di fornire potenza sufficiente al motore del veicolo le batterie aggiuntive (1) la forniscono al posto di quella principale (7).
L?utente pu? in qualsiasi momento aggiungere batterie aggiuntive (1) nel caso in cui le batterie aggiuntive presenti sul veicolo siano scariche.
I supporti delle batterie aggiuntive (1), i quali non sono specificati in questo documento, sono alloggiati nei vani che tipicamente nella carrozzeria delle autovetture sono predisposti per il trasporto di un carico all?interno del veicolo. I supporti hanno il solo scopo di sostenere e tenere in posizione i moduli contenenti le batterie aggiuntive (1). Nei suddetti vani, che da qui in poi verranno indicati col termine ?bagagliaio?, ? possibile usare un numero di batterie aggiuntive (1) dipendente dalle dimensione di questo, una per ogni supporto installato; a seconda del numero di batterie utilizzate al momento, nello spazio libero ? ripristinata la funzione originaria di vano bagagli. Nella figura 2 ? mostrato un esempio di alloggiamento dei moduli componenti il sistema di batterie ausiliarie nel bagagliaio posteriore del veicolo.
Applicazione industriale:
Il sistema di batterie aggiuntive ? applicabile su qualsiasi tipo di veicolo a trazione elettrica o ibrida sia per uso privato che professionale, esso infatti pu? essere volto ad aumentare l?autonomia di percorrenza del veicolo oppure l?autonomia nello svolgimento di qualsiasi altra attivit?. Col termine autonomia dunque si intende l?intervallo di tempo operativo che intercorre tra uno stato di piena carica delle batterie del veicolo e il momento in cui si rende necessario ricaricare le batterie stesse per poter proseguire con l?attivit?.
Claims (5)
1. Batterie aggiuntive per veicoli a trazione elettrica (1) caratterizzate dal fatto di comprendere: un numero variabile di batterie aggiuntive (1) rimovibili senza l?utilizzo di nessuno strumento; dette batterie aggiuntive sono poste nei vani accessibili senza l?utilizzo di strumenti del veicolo; dette batterie aggiuntive sono connesse elettricamente al sistema elettrico del veicolo e meccanicamente al telaio dello stesso; dette batterie aggiuntive forniscono alternativamente, mediante la funzione ?ausiliaria?, parte della potenza necessaria al veicolo, mediante la funzione ?sostitutiva?, la totalit? della potenza necessaria al veicolo, mediante la funzione di ?ricarica? parte della potenza necessaria alla ricarica delle batterie durante l?utilizzo dei veicolo.
2. Batterie aggiuntive per veicoli a trazione elettrica o ibrida secondo la rivendicazione 1 sono caratterizzate dal fatto di poter essere ricaricate alternativamente rimuovendo queste dai supporti presenti sul veicolo o mantenendo queste collegate meccanicamente ai supporti presenti sul veicolo.
3. Batterie aggiuntive per veicoli a trazione elettrica o ibrida secondo la rivendicazione 1 sono caratterizzate dal fatto di svolgere le funzioni espresse nella rivendicazione 1 utilizzando il cablaggio originale del veicolo come mostrato nella figura 1, lasciando la possibilit? di ripristinarlo alla sua configurazione originale.
4. Batterie aggiuntive per veicoli a trazione elettrica o ibrida secondo la rivendicazione 1 sono caratterizzate dal fatto di comprendere la logica della modularit?, potendo variare il numero delle batterie ausiliare senza inficiare in nessun modo la funzionalit? del veicolo.
5. Batterie aggiuntive per veicoli a trazione elettrica o ibrida secondo la rivendicazione 1 sono caratterizzate dal fatto di comprendere l?accensione o lo spegnimento dell?impianto tramite un interruttore posto nell?abitacolo del veicolo ed attivabile in qualsiasi momento.
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2021
- 2021-05-11 IT IT102021000012098A patent/IT202100012098A1/it unknown
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