ITUB20159377A1 - Sistema di ricarica per accumulatori elettrici di biciclette elettriche, stazione di ricarica, cassa di avvolgimento elettrico e relativo metodo. - Google Patents

Description

Sistema di ricarica per accumulatori elettrici di biciclette elettriche, stazione di ricarica, cassa di avvolgimento elettrico e relativo metodo.

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce al settore dei trasporti elettrici, in particolare alle stazioni di ricarica per biciclette elettriche .

STATO DELL'ARTE

Megli ultimi anni è sempre più sentita la necessità di avere a disposizione veicoli a trazione elettrica. Come noto, tali veicoli presentano una relativamente ridotta autonomia e pertanto sono soggetti a rifornimenti di energia molto più frequenti (per chilometro) che non i veicoli dotati di propulsori chimico- termica (es. motori ciclo otto o diesel) .

Il rifornimento di energia, del resto implica la connessione fisica (via cavo) del veicolo ad una stazione di ricarica.

La connessione fìsica, a sua volta, implica avere a disposizione un conduttore elettrico sufficientemente lungo che deve poi essere conservato all/ asciutta e in luoghi facilmente raggiungibili.

Vi sono pertanto delle oggettive difficoltà in tale operazione di ricarica e nelle operazioni ad essa direttamente legate.

A tal fine è nato il sistema di ricarica wireless, ovvero senza fili, come quello descritto ad esempio in US20 14340027 , in cui il veicolo elettrico è un' automobile .

Brevemente, qui, la carica senza fili avviene avvicinando una prima ed una seconda bobina ad induzione tra loro, grazie al campo magnetico.

Sebbene in linea di principio valida questa soluzione presenta tuttavia alcuni inconvenienti, legati principalmente al posizionamento delle bobine ad induzione: le stesse infatti, se posizionate a distanze eccessive o non correttamente allineate, presentano una elevata perdita di rendimento complessivo .

A tal fine in US2014 340027 sono previsti segnali di riferimento per il pilota, in grado di aiutarlo nel posizionamento preciso dell' auto sopra la stazione di ricarica; in altri casi più complessi, invece, si prevedono sistemi di auto-pilota dell'auto, che automaticamente spostano la macchina sino a collocarla in posizione ideale per la ricarica; un'altra soluzione qui prevista è quella di prevedere uno spostamento della stazione dì ricarica,. o, almeno, delia porzione di essa che alloggia la bobina ad induzione; ovviamente il corretto posizionamento risulta quindi un aspetto critico della soluzione appena descritta.

Si pensi adesso al caso in cui il veicolo elettrico è una bicicletta elettrica (ad esempio ma non limitatamente a pedalata assistita o simili) : in essa infatti non vi sono compartimenti sufficientemente capienti per custodire un conduttore elettrico di ricarica tradizionale, che deve essere quindi immagazzinato nei pressi della stazione di ricarica. Inoltre nelle biciclette elettriche è opportuno contenere quanto più possibile il peso degli accessori non direttamente dedicati alla motrici tà, stante il fatto che già la batteria ed il motore elettrico presentano un peso non trascurabile che l'utente deve spostare agendo sui pedali quando la batteria è scarica o quando non si sta utilizzando il motore elettrico.

Volendo utilizzare il sistema di ricarica wireless su biciclette elettriche, come si può facilmente rilevare, il sistema descritto in US201434G027 , nato per auto, non sii dimostra particolarmente utile quando il veicolo elettrico è una bicicletta elettrica ,

In questo caso infatti non è possibile pensare di dotare la bicicletta di sistemi di auto-pilota e il suo posizionamento in condizione stabile rispetto alla bobina della stazione risulta inficiato dalla intrinseca instabilità del mezzo, sia per via del fatto che risulta facilmente spostabile in modo accidentale (per via del ridotto peso) sia per il fatto che la bicicletta, avendo due ruote, deve necessariamente appoggiare su di un cavalletto o una struttura di parcheggio che la trattiene in condizione di non utilizzo.

Questi problemi sono ancor più sentiti quando si consideri che la mobilità urbana si sta spostando sempre più verso soluzioni che si orientano verso un parco biciclette elettriche quanto più diffuso e condiviso possibile (ad esempio un parco di biciclette elettriche a noleggio con formula "sharing") .

In questo caso le stazioni di ricarica sono destinate a ricaricare un elevato numero di biciclette e sono utilizzate da personale non specializzato.

Le stazioni, quindi, non solo devono essere il più semplici e robuste possibile, ma devono anche permettere anche ad utenti non esperti di posizionare la bicicletta in modo corretto per la ricarica.

SCOPI E RIASSUNTO DELL'INVENZIONE

E' scopo della presente invenzione superare gli inconvenienti dell'arte nota.

In particolare, è scopo della presente invenzione quello di mettere a disposizione una stazione di ricarica wireless (senza fili) per la ricarica di una bicicletta elettrica o di una pluralità di biciclette elettriche che sia semplice da utilizzare, robusto, relativamente economico.

E' inoltre scopo della presente invenzione quello di mettere a disposizione una tale stazione di ricarica che sia facilmente utilizzabile ed installabile quando si debba prevedere la ricarica di un grande numero di biciclette elettriche.

Questi ed ulteriori scopi della presente invenzione sono raggiunti mediante una stazione ed un metodo secondo le rispettive rivendicazioni indipendenti allegate, che formano parte integrante della presente descrizione .

1/ idea generale alla base della presente invenzione prevede di combinare due azioni in un unico movimento: quando l'utente posteggia la bicicletta, simultaneamente avviene il corretto posizionamento degli avvolgimenti elettrici (primario e secondario) del sistema di ricarica wireless.

In questo modo si riesce ad evitare un posizionamento non corretto: se la bicicletta non è infatti posizionata correttamente non è neppure correttamente posteggiata e non risulta ferma.

Anche un utente non esperto,·quindi, può utilizzare in modo s empii-ce la stazione di ricarica della presente invenzione, perché è sufficiente che egli si occupi di posteggiare in modo stabile la bicicletta, agganciandola alla stazione di ricarica, e nello stesso tempo avviene il corretto posizionamento degli avvolgimenti elettrici che garantisce una ricarica ottimale c ridotte perdite energetiche.

Ulteriori oggetti dell' invenzione sono una stazione di ricarica ed una cassa per un avvolgimento utilizzabili in un sistema secondo l'invenzione.

Un ulteriore oggetto dell' invenzione è un metodo per la ricarica di un accumulatore di una bicicletta elettrica, comprendente le fasi dì disporre un primo avvolgimento elettrico, solidale alla bicicletta, affacciato in posizione stabile ad un secondo avvolgimento elettrico, solidale ad una stazione di ricarica accoppiando simultaneamente detta bicicletta con detta stazione di ricarica, così da trattenere la bicicletta in posizione stabile rispetto alla stazione di ricarica.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose sono oggetto delle allegate rivendicazioni, che si intendono parte integrante della presente descrizione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

L' invenzione verrà descritta qui di seguito con riferimento ad esempi non limitativi, forniti a scopo esplicativo e non limitativo nei disegni annessi. Questi disegni illustrano differenti aspetti e forme di realizzazione dell'invenzione e, dove appropriato, numeri di riferimento illustranti strutture, componenti, materiali e/o elementi simili in differenti figure sono indicati da numeri di riferimento similari.

Nelle figure allegate:

Figure 1 e 2 illustrano viste in prospettiva di una stazione di ricarica di una prima forma esecutiva di un sistema secondo 1'invenzione;

Figure 3,4 e 5 illustrano viste dall'alto, laterale ed in prospettiva di una cassa per un avvolgimento elettrico della prima forma esecutiva di un sistema secondo 1'invenzione;

Figure 6 e 7 illustrano viste laterale ed in prospettiva della prima forma esecutiva del sistema secondo 1 'invenzione;

Figure 8,9 e 10 illustrano viste laterale, frontale ed in prospettiva di una stazione di ricarica di una seconda forma esecutiva di un sistema secondo 1'invenzione;

Figure 11 e 12 illustrano viste laterale ed in prospettiva di una cassa per un avvolgimento elettrico della seconda forma esecutiva di un sistema secondo 1 'invenzione;

Figure 13 e 14 illustrano viste in prospettiva della seconda forma esecutiva del sistema secondo 1' invenzione ;

Figura 15 illustra una vista in prospettiva di un dettaglio della seconda forma esecutiva del sistema secondo l'invenzione.

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DELL'INVENZIONE

Mentre l'invenzione è 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 è alcuna intenzione di limitare l'invenzione alla specifica forma di realizzazione illustrata, ma, al contrario, essa intende coprire tutte le modifiche, costruzioni alternative, ed equivalenti che ricadano nell'ambito dell' invenzione come definito nelle rivendicazioni. L'uso di "ad esempio", "eco”, "oppure" indica alternative non esclusive senza limitazione a meno che non altrimenti indicato.

L'uso di "include" significa "include, ma non limitato a " a meno che non altrimenti indicato.

Indicazioni quali "verticale" ed "orizzontale", "superiore" ed " inferiore" (in assenza di altre indicazioni) vanno lette con riferimento alle condizioni di montaggio (o operative) e riferendosi alla normale terminologia in uso nel linguaggio corrente, dove "verticale" indica una direzione sostanzialmente parallela a quella del vettore forza di gravità ed orizzontale una direzione ad essa perpendicolare .

Nel seguito il sistema di ricarica per accumulatori elettrici di biciclette elettriche dell'invenzione verrà descritto con particolare riferimento a due forme esecutive preferite, in cui il sistema è indicato complessivamente con i riferimenti 1 e 100. In tutta generalità, con riferimento ad entrambe le forme 1, 100 del sistema, esso comprende una cassa 3,300 che alloggia un primo avvolgimento elettrico. L'avvolgimento elettrico è di tipo tradizionale, ad esempio una bobina elettrica induttiva, come quelle eli un circuito secondario di un trasformatore elettrico .

La cassa 3,300 è destinata ad essere accoppiata stabilmente ad una bicicletta elettrica tì, qui schematizzata per esigenze di comprensione.

La bicicletta elettrica potrebbe essere, ad esempio, del tipo a pedalata assistita, in cui un motore elettrico agisce sull'ingranaggio dei pedali, o anche semplicemente provvista di un motore elettrico -che agisce indipendentemente dai pedali- su una ruota, o di altro tipo ancora.

Il primo avvolgimento elettrico è operativamente collegato almeno con un accumulatore della bicicletta (B), ad esempio è connesso elettricamente con una batteria elettrica ricaricabile montata sulla bicicletta e destinata ad alimentare il motore elettrico di quest' ultima .

La cassa 3, 300 è vantaggiosamente stagna (ermetica) ad esempio in

In tutta generalità, la stazione di ricarica 5,500 a sua volta alloggia un secondo avvolgimento elettrico 6, 600; per esigenze di rappresentazione il secondo avvolgimento viene indicato con 6,600 nelle figure allegate, sebbene tale riferimento sarebbe più appropriatamente da riferirsi ad una seconda cassa, analoga alla prima cassa 3, 300 in cui è di fatto alloggiato il secondo avvolgimento elettrico.

La stazione 5,500 è destinata ad essere posta stabilmente in appoggio a terra, ad esempio infissa a terra oppure accoppiata ad un basamento.

Il secondo avvolgimento elettrico è operativamente collegabile ad almeno una sorgente di energia elettrica, ad esempio alla rete elettrica di alimentazione a corrente alternata.

Il primo ed il secondo avvolgimento sono accoppiabili induttivamente tra loro per generare una tensione almeno nel primo avvolgimento, destinata a fornire 1 ricarica dell'accumulatore della bicicletta.

Segnatamente, in una forma esecutiva particolarmente vantaggiosa, il primo ed il secondo avvolgimento sono gli avvolgimenti secondario e primario di un trasformatore/ raddrizzatore AC/DC ad esempio da 220 Volt In corrente alternata a 12V o 24 Volt in corrente continua .

Come in un trasformatore tradizionale i due avvolgimenti elettrici sono accoppiati induttivamente (una volta posti ad una distanza ed in posizione consona) e alimentando il secondo avvolgimento (della stazione) si genera una differenza di potenziale ai capi del primo.

Per consentire il corretto funzionamento ed ottenere i vantaggi più sopra delineati, la stazione di ricarica 5,500 comprende anche dispositivi di impegno 7,700 atti a sorreggere in posizione di parcheggio stabile la bicicletta elettrica B.

La posizione di parcheggio "stabile" sta ad indicare che una volta accoppiata la bicicletta B ai dispositivi di impegno 7,700, essa resta indefinitamente in posizione sino ad un nuovo intervento, di sgancio, dell'utente.

In questo modo si può così mettere in opera il metodo dell'invenzione: ovvero si dispone il primo avvolgimento elettrico, solidale alla bicicletta, affacciato in posizione stabile al secondo avvolgimento elettrico, solidale alla stazione di ricarica, accoppiando simultaneamente la bicicletta con la stazione di ricarica, così da trattenere la bicicletta in posizione stabile riscatto a quest' ultima .

l'utente, in breve, durante la fase di posteggio della bicicletta sostenuta dalla stazione assicura anche il corretto posizionamento (allineamento e distanza) tra il primo ed il secondo avvolgimento, che, una volta che sia stata stabilita l'alimentazione elettrica ricaricano l'accumulatore della bicicletta.

Non servono quindi complesse manovre o complessi sistemi di guida, come era nel caso dell' arte nota descritto in US2014340027 , risolvendo i problemi ad esso legati .

Scendendo ora più nel dettaglio, una prima forma esecutiva 1 del sistema appena descritto è illustrata nelle figure 1-7 allegate.

In ques Lo esempio non limitativo , la stazione di ricarica 5 comprende due montanti sostanzialmente paralleli 8 che si estendono da terra o da un basamento comune 81 a sua volta posto a terra.

I dispositivi di impegno 7 comprendono due sedi di impegno per accogliere stabilmente il mozzo della ruota della bicicletta B .

Come si nota le due sedi di impegno sono fissate ciascuna su di un montante, in modo da essere rivolte l'una verso l'altra affacciate.

Per quanto dette sedi possano avere in prima analisi diverse configurazioni, tuLLe atte a trattenere in posizione il mozzo, si è notato che una configurazione particolarmente vantaggiosa è quella illustrata, in cui le dette sedi di impegno sono sagomate ad U con una apertura di inserimento per il mozzo rivolta lateralmente in condizione operativa.

Si può così inserire il mozzo della ruota -che risulta accoppiato alle sedi stesse- semplicemente avvicinando la ruota della bicicletta ed eventualmente sollevandola quel poco necessario all'accoppiamento: la bicicletta risulta così posizionata ed accoppiata in modo stabile alla stazione 5, parcheggiata, per così dire, sulla stazione 5.

Come si nota , la stazione di ricarica 5 comprende una traversa di coU egamento che si estende tra i montanti 8 e risulta pertanto posta in posizione sostanzialmente orizzontale in confiourazione operativa .

Il secondo avvolgimento elettrico 6 è accoppiato alla traversa, rivolto verso il basso in condizione operativa: in questo modo esso si allaccia alla cassa 3, la quale a tal fine è montata sopra alla ruota della bicicletta il cui mozzo è in condizione di impegno con dette sedi di impegno.

Come si può quindi comprendere il corretto posizionamento dei due avvolgimenti si realizza simultaneamente con l'azione di accoppiamento della bicicletta alla stazione in posizione stabile (parcheggio), senza che siano necessarie altre manovre o complessi aggiustamenti .

Passando alla cassa 3 che alloggia il primo avvolgimento elettrico, a tal fine essa comprende staffe di aggancio con la bicicletta destinate a sospendere la cassa 3 sopra ad ima ruota della bicicletta B; le staffe possono essere di diverso tipo e forma, a seconda delle esigenze e delle condizioni in cui il tecnico si trova a lavorare, senza che quesLo implichi di uscire dalla presente invenzione .

Nell'esempio non limitativo fornito le staffe fissano la cassa 3 sopra alla ruota anteriore e la accoppiano ai mozzo ed alla forcella della bicicletta.

In altre forme esecutive non illustrate, invece, la cassa 3 è fissata, a guisa di portapacchi, in corrispondenza della ruota posteriore della bicicletta .

Nella seconda forma esecutiva, con riferimento alle fig. 8-15 allegate, la stazione di ricarica 500 comprende invece un montante 800 collegato ad una prima ed una seconda traversa tra loro sostanzialmente parallele.

Nella forma esecutiva illustrata le traverse aggettano da entrambi i lati opposti del montante, a guisa di "T" sovrapposte, ma in altre forme esecutive esse aggettano entrambe un sole lato del montante, come una sorta di "F".

I dispositi vi di impegno 700 sono posti sostanzialmente in corrispondenza della estremità libera della prima traversa e comprendono almeno una sede di impegno per un cannotto di un telaio della bicicletta B.

Nell'esempio illustrato i dispositivi hanno una forma complessivamente a gancio, in cui viene inserito il cannotto reggi-sella della bicicletta.

Il secondo avvolgimento elettrico 600 è accoppiato in corrispondenza della estremità libera di detta seconda traversa.

Esso in alcune forme esecutive è fissato in modo non spostabile alla seconda traversa, ma nella forma esecutiva preferita ed illustrata il secondo avvolgimento elettrico 600 è accoppiato in modo spostabile all'estremità iibex'a della seconda traversa, per poter essere orientabile almeno in una, preferibilmente in due o ancora più preferibilmente in tre direzioni ortogonali.

A tal fine la seconda traversa ed il secondo avvolgimento elettrico 600 sono collegati da opportuni elementi di regolazione bloccabili.

In questo caso infatti poter orientare il secondo avvolgimento elettrico 600 consente di adattare la stazione ad una pluralità di diversi telai di bicicletta, rendendola, in sostanza, "universale".

Una volta orientato in posizione opportuna (a seconda del telaio di bicicletta che si vuole utilizzare} il secondo avvolgimento elettrico 600 i mezzi di regolazione vengono bloccati in posizione, così da assicurare che, durante la fase di accoppiamento della bicicletta alla stazione 500, si ottenga un corretto posizionamento degli avvolgimenti

Passando ora alla cassa 300 che alloggia il primo avvolgimento elettrico, essa comprende almeno una staffa di aggancio con la bicicletta destinata a sospendere la cassa 3 nella zona sopra ai pedali della bicicletta B

In questo modo la cassa 300 non ingombra zone importanti della bicicletta e risulta vantaggiosamente posizionata in posizione protetta. All'atto del parcheggio della bicicletta, ottenuto accoppiando il suo cannotto alla traversa superiore, in coincidenza dei dispositivi di impegno 700, si ottiene anche in questo caso il corretto posizionamento (distanza, allineamento} degli avvolgimenti elettrici, con gli stessi vantaggi sopra discussi, sui quali non si torna oltre per esigenze di concisione.

Sono così raggiunti gli scopi sopra elencati.

Sono ovviamente possibili numerose varianti a quanto sino ad ora descritto.

Claims (10)

1. Sistema di ricarica per accumulatori elettrici di biciclette elettriche, stazione di ricarica, cassa di avvolgimento elettrico e relativo metodo . RIVENDICAZIONI 1) Sistema (1,100) di ricarica per accumulatori elettrici di biciclette elettriche, comprendente : una cassa (3,300) che alloggia un primo avvolgimento elettrico (4), la cassa (3,300) essendo destinata ad essere accoppiata stabilmente ad una bicicletta elettrica (B), detto primo avvolgimento elettrico essendo operativamente collegato almeno con un accumulatore della bicicletta (B) - una stazione di ricarica (5,500), che alloggia un secondo avvolgimento elettrico (6,600), la stazione (5,500) essendo destinata ad essere posta stabilmente in appoggio a terra, detto secondo avvolgimento elettrico essendo operativamente collegabile ad almeno una sorgente di energia elettrica, detto primo e detto secondo avvolgimento essendo tra loro accoppiabili induttivamente per generare una tensione almeno nel primo avvolgimento; caratterizzato dal fatto che la stazione di ricarica (5,500) comprende dispositivi di impegno (7,700) atti a sorreggere in posizione di parcheggio stabile la bicicletta elettrica (B), così che in detta condizione di parcheggio stabile il primo ed il secondo avvolgimento risultano correttamente posizionati per permettere la ricarica dell 'accumulatore .
2. 2) Il sistema (1) della rivendicazione precedente, in cui detta stazione di ricarica (5) comprende due montanti sostanzialmente paralleli (8) ed in cui i dispositivi di impegno (7) comprendono due sedi di impegno per un mozzo di una ruota della bicicletta (B), dette sedi di impegno essendo preferibilmente sagomate ad U con una apertura di inserimento per il detto mozzo rivolta lateralmente in condizione operativa .
3. 3) Il sistema (1) della rivendicazione precedente, in cui la stazione di ricarica (5) comprende una traversa di collegamento tra detti montanti (8), detto avvolgimento elettrico (6) essendo accoppiato a detta traversa, rivolto verso il basso in condizione operativa, così da affacciarsi a detta cassa (3) montata sopra ad una ruota della bicicletta il cui mozzo è in condizione di impegno con dette sedi di impegno .
4. 4) Il sistema (1) delle rivendicazioni 1, 2 o 3, in cui la cassa (3) che alloggia il primo avvolgimento elettrico comprende staffe di aggancio con la bicicletta destinate a sospendere la cassa (3} sopra ad una ruota della bicicletta (B).
5. 5) Il sistema (100) della rivendicazione 1, in cui detta stazione di ricarica (500) comprende un montante (800) collegato ad una prima ed una seconda traversa tra loro sostanzialmente parallele, ed in cui i dispositivi di impegno (700) sono posti sostanzialmente in corrispondenza della estremità libera di detta prima traversa e comprendendo almeno una sede dì impegno per un cannotto di un telaio della bicicletta (B), preferibilmente per un cannotto reggi-sella, in cui detto secondo avvolgimento elettrico (600) è accoppiato in corrispondenza della estremità libera di detta seconda traversa.
6. 6) Il sistema (100) della rivendicazione 5, in cui detto secondo avvolgimento elettrico (600) è accoppiato in modo spostabile all 'estremità libera della seconda traversa, per poter essere orientabile almeno in una prima direzione, preferibilmente in due, ancora più preferibilmente in tre direzioni ortogonali .
7. 7) Il sistema (100) della rivendicazione 4 o 5, in cui la cassa (300) che alloggia il primo avvolgimento elettrico comprende almeno una staffa dì aggancio con la bicicletta destinata a sospendere la cassa (3) sopra a pedali della bicicletta (B).
8. 8) Stazione di ricarica (5,500) per un sistema secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, in cui la stazione di ricarica (5,500) alloggia almeno un avvolgimento elettrico (6,600) operativamente collegabile ad almeno una sorgente di energia elettrica, caratterizzata dal fatto che comprende dispositivi di impegno (7,700) atti a sorreggere in posizione di parcheggio stabile la bicicletta elettrica (B) .
9. 9) Cassa (3,300) per l'alloggiamento di un primo avvolgimento elettrico (4) per un sistema secondo una o più delle rivendicazioni da 1 a 8, in cui la cassa (3,300) è destinata ad essere accoppiata stabilmente ad una bicicletta elettrica (B), detto primo avvolgimento elettrico essendo operativamente collegato almeno con un accumulatore della bicicletta (B).
10. 10) Metodo per la ricarica di un accumulatore di una bicicletta elettrica, comprendente le fasi di disporre un primo avvolgimento elettrico, solidale alla bicicletta, affacciato in posizione stabile ad un secondo avvolgimento elettrico, solidale ad una stazione di ricarica accoppiando simultaneamente detta bicicletta con detta stazione di ricarica, così da trattenere la bicicletta in posizione stabile rispetto alla stazione di ricarica.