ITVA20130023A1

ITVA20130023A1 - Apparecchiatura portatile e indipendente per l'alimentazione a tensione continua di utilizzatori come caricabatterie standard per elettroutensili e simili senza collegamento alla rete elettrica.

Info

Publication number: ITVA20130023A1
Application number: IT000023A
Authority: IT
Inventors: Mauro Paganini
Original assignee: All Energy Systems S R L
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-11-14

Description

TITOLO:

Apparecchiatura portatile e indipendente per l'alimentazione a tensione continua di utilizzatori come caricabatterie standard per elettroutensili e simili senza collegamento alla rete elettrica.

DESCRIZIONE:

Descrizione dell' INVENZIONE INDUSTRIALE da titolo:

“Apparecchiatura portatile e indipendente per l'alimentazione a tensione continua di utilizzatori come caricabatterie standard per elettroutensili e simili senza collegamento alla rete elettrica”

L'invenzione concerne la ricarica in assenza di rete elettrica delle batterie usate negli utensili elettrici portatili in genere.

Attualmente l'utilizzo di apparecchi elettrici a batteria come trapani, avvitatori, motoseghe e molti altri utensili portatili, risulta spesso ostacolato dai problemi causati dalla ridotta capacità delle batterie commerciali disponibili che ne limitano l'autonomia e l'impiego in luoghi e situazioni in cui la rete elettrica per ricaricare le batterie non è presente.

L'invenzione in oggetto elimina o riduce notevolmente tali difficoltà e assicura notevoli vantaggi come verrà qui di seguito illustrato.

Oggetto dell'invenzione è un'apparecchiatura portatile indipendente dalla rete elettrica per l'alimentazione a tensione continua dei caricabatterie da commercio che permette di caricare le batterie degli elettroutensili portatili in luoghi dove non è disponibile la rete elettrica e con un'autonomia di una o più giornate di lavoro.

Tale apparecchiatura presenta un piano su cui posizionare e collegare elettricamente i caricabatterie da commercio e altri utilizzatori, e comprende: un gruppo di batterie di potenza opportunamente collegate tra di loro, i caricabatterie per caricare le batterie di potenza e una scheda elettronica collegata ad un microprocessore che gestisce e controlla tutti i parametri e le funzioni dell’apparecchiatura. Per una agevole movimentazione e trasporto l'apparecchiatura è dotata di ruote e presenta impugnature per il trascinamento e il sollevamento.

All'apparecchiatura possono essere collegati e fissati la maggior parte dei caricabatterie da commercio funzionanti a 110 Volt e che presentino circuiti di alimentazione di tipo switching. Grazie ad un opportuno collegamento delle batterie di potenza, l'apparecchiatura rende disponibile in uscita una tensione continua idonea ad alimentare i caricabatterie da commercio.

Si potrà notare che i caricabatterie da commercio sono progettati per essere alimentati con una tensione alternata, mentre l'invenzione in oggetto rende disponibile una tensione continua. Anche se apparentemente i caricabatterie da commercio sembrerebbero non funzionare a tensione continua in realtà la soluzione adottata nell'invenzione in oggetto permette sia il funzionamento dei caricabatterie da commercio sia la migliore gestione dell'energia disponibile nelle batterie di potenza dell'apparecchiatura.

Una analisi dei circuiti elettronici tipici degli alimentatori switching evidenzia come la tensione alternata di alimentazione sia inizialmente filtrata e poi raddrizzata direttamente per trasformarla in una tensione continua di alto voltaggio. La tensione continua di alto voltaggio viene poi utilizzata dal circuito elettronico che comanda il trasformatore ad alta frequenza il quale ne trasla la potenza sul suo secondario abbassandone la tensione a valori idonei all'impiego; nel caso specifico la carica delle batterie degli elettroutensili da commercio e simili.

Si comprende pertanto che dopo la fase di raddrizzamento sul primario del circuito switching è presente una tensione continua elevata, tipicamente il valore della tensione alternata moltiplicato per 1,41, quindi fornendo direttamente una tensione continua di opportuno valore il circuito funziona regolarmente. La sezione di filtro e il raddrizzatore consentono il passaggio della tensione continua di alimentazione comportandosi in modo passivo; nello specifico solo due dei diodi raddrizzatori saranno tipicamente interessati dal passaggio della tensione continua di alimentazione.

Nell'apparecchiatura oggetto dell'invenzione, n. 14 batterie con tensione nominale di 12 volt sono state collegate in serie per formare una tensione di 168 volt, che equivale al valore efficace di una tensione alternata di 110 volt (168 volt /1,41=119,14 volt) tenuto conto della tolleranza del 10% (110 volt 10%=121 volt).

Tale tensione continua è utilizzata per alimentare direttamente i caricabatterie da commercio e simili i quali potranno effettuare la carica delle batterie degli elettroutensili utilizzandone la tecnica di carica originale.

L'apparecchiatura è completamente indipendente dalla rete elettrica e autonoma per un tempo correlato alla capacità delle batterie di potenza utilizzate e alla quantità di energia prelevata dai caricabatterie da commercio installati.

Il microprocessore collegato alla scheda elettronica sorveglia costantemente il livello di energia prelevato dalle batterie di potenza e quando la loro tensione raggiunge il valore minimo impostato provvede ad effettuare segnalazioni luminose ed acustiche per avvisare l'utilizzatore della necessità di collegare l'apparecchiatura alla rete elettrica ed eseguire la ricarica delle batterie di potenza.

Se l'apparecchiatura non viene collegata alla rete elettrica il microprocessore provvede ad interrompere l'erogazione di energia per salvaguardare le batterie interne di potenza ed evitare che raggiungano livelli di tensione troppo bassi che potrebbero danneggiarle.

Quando l'apparecchiatura viene collegata alla rete elettrica il microprocessore attiva e sorveglia i circuiti di carica fino al completamento ottimale della carica delle batterie di potenza.

Il microprocessore può memorizzare vari dati sulla carica, sul prelievo di energia delle batterie interne di potenza sul numero dei cicli eseguiti ecc.

La carica delle batterie interne di potenza può essere eseguita anche collegando un apposito pannello solare, particolarmente utile quando il livello di carica delle batterie interne di potenza è basso e la rete elettrica non è disponibile.

Quando viene collegato il pannello solare, il microprocessore attiva e sorveglia i circuiti di carica fino al completamento ottimale della carica delle batterie interne di potenza.

Si noti che l'apparecchiatura oggetto dell'invenzione presenta soluzioni che permettono di ottenere diversi vantaggi:

1) Alimentando i caricabatterie da commercio con la tensione continua del valore richiesto per il loro funzionamento, la tensione viene prelevata direttamente dalle batterie di potenza senza nessun tipo di conversione e si ottiene il vantaggio di sfruttare tutta l'energia presente nelle batterie senza nessuna perdita dovuta al rendimento del convertitore.

2) A motivo dell'elevato valore della tensione continua utilizzata, solo una modesta corrente verrà prelevata dalle batterie di potenza a vantaggio di una maggiore autonomia dell'apparecchiatura e di una maggiore durata delle batterie stesse.

3) La semplicità circuitale e l'assenza di circuiti di conversione riduce i costi dell'apparecchiatura.

4) Il vantaggio principale dell'apparecchiatura oggetto dell'invenzione è la totale indipendenza dalla rete elettrica che, in funzione della capacità delle batterie di potenza e del prelievo di energia da parte dei caricabatterie da commercio, può durare diversi giorni, permettendo l'ampio uso di elettroutensili a batteria in un modo senza precedenti.

5) In assenza di rete elettrica è possibile anche caricare le batterie interne di potenza utilizzando un apposito pannello solare, con innegabili vantaggi e spingendo l'autonomia dell'apparecchiatura ben oltre la capacità delle batterie di potenza.

6) La costruzione dell'apparecchiatura, che prevede ruote, impugnature e maniglie per la movimentazione, ne consente la facile trasportabilità e l'impiego in luoghi dove non è presente la rete elettrica.

Le caratteristiche e gli scopi del ritrovato risulteranno ancora più chiari dagli esempi di attuazione che seguono corredati da figure schematiche.

La figura 1 mostra l'apparecchiatura composta dal contenitore 1 che comprende le batterie di potenza, l'elettronica di controllo, i comandi e le segnalazioni, montato su ruote 2 e dotato di maniglie 3 e 4 per renderlo facilmente movibile e trasportabile. Il pannello comandi 5 raduna tutti i comandi, le connessioni e le segnalazioni in modo ben visibile e facilmente raggiungibile dall'utilizzatore. Una zona dell'apparecchiatura 6 è dedicata al supporto e al collegamento elettrico del caricabatterie da commercio che si desidera utilizzare ed è provvista della presa per l'alimentazione di piccoli utilizzatori come caricabatterie per telefoni cellulari, tablet e simili.

In assenza di rete elettrica è possibile caricare le batterie interne di potenza collegando un apposito pannello solare al connettore dedicato 7.

L'apparecchiatura oggetto del ritrovato è compatta, facilmente movibile e trasportabile, completamente indipendente dalla rete elettrica per tutta l'autonomia permessa dalle batterie di potenza installate al suo interno.

Anche durante il trasporto e gli spostamenti è possibile utilizzarla per caricare le batterie degli elettroutensili.

La figura 2 rappresenta lo schema elettronico a blocchi del ritrovato. Tale schema si compone delle seguenti parti:

– 1 gruppo delle batterie di potenza realizzato in modo da ottenere la tensione continua necessaria al funzionamento dei caricabatterie da commercio;

– 2 microprocessore per la gestione dell'apparecchiatura e il controllo di tutti i parametri di funzionamento

– 3 segnalazioni a led sullo stato dell'apparecchiatura

– 4 segnalazioni acustiche sullo stato dell'apparecchiatura

– 5 display per la presentazione dei dati dell'apparecchiatura – 6 tastiera per comandare le funzioni dell'apparecchiatura

– 7 caricabatterie per caricare il gruppo delle batterie di potenza – 8 relè di uscita che comanda l'accensione o lo spegnimento del caricabatterie da commercio installato sull'apparecchiatura – 9 il caricabatterie da commercio collegato all'apparecchiatura che viene utilizzato per caricare le batterie degli elettroutensili – 10 la presa ausiliaria per l'alimentazione di piccoli utilizzatori come caricabatterie per telefoni cellulari, tablet e simili

– 11 pannello fotovoltaico utilizzabile per la carica delle batterie di potenza e aumentare l'autonomia dell'apparecchiatura

La figura 3 rappresenta lo schema tipico di un caricabatterie/alimentatore con circuito di alimentazione switching ad alta frequenza in configurazione flyback.

Il condensatore 1 e l’induttanza di filtro 2 sono utilizzati per sopprimere le emissioni condotte quando il circuito è alimentato a tensione alternata, ma permettono il passaggio della tensione continua comportandosi in modo passivo.

Il ponte di diodi 3 viene utilizzato per raddrizzare le semionde positive e negative della tensione alternata e il risultato è che all’uscita del ponte di diodi sui punti 4 (positivo) e 5 (negativo) si trova una tensione continua; ma lo stesso risultato si ottiene applicando all’ingresso una tensione continua di opportuno valore che viene lasciata passare da due dei quattro diodi del ponte che permette il passaggio della tensione continua comportandosi in modo passivo. In sintesi, il circuito di ingresso di un alimentatore o caricabatteria di tipo switching in configurazione flyback viene normalmente utilizzato per raddrizzare e filtrare la tensione alternata e ottenere una tensione continua necessaria per pilotare, tramite appositi circuiti integrati e/o transistori 6, il trasformatore ad alta frequenza 7; quindi applicando direttamente una tensione continua di opportuno valore il circuito in ingresso lascia passare tale tensione in modo passivo e il circuito caricabatterie/alimentatore funziona regolarmente.

Claims

TITOLO: Apparecchiatura portatile e indipendente per l'alimentazione a tensione continua di utilizzatori come caricabatterie standard per elettroutensili e simili senza collegamento alla rete elettrica. RIVENDICAZIONI: 1) Apparecchiatura portatile e indipendente per l'alimentazione a tensione continua di utilizzatori come caricabatterie standard per elettroutensili e simili senza collegamento alla rete elettrica, caratterizzata dall'impiego della tensione continua di opportuno valore per alimentare caricabatterie da commercio per elettroutensili e utilizzatori simili che presentino circuiti di alimentazione di tipo switching.
2) Apparecchiatura come alla rivendicazione 1, caratterizzata dalla possibilità di caricare le batterie degli elettroutensili da commercio in assenza della rete elettrica utilizzando tensione continua e per un tempo correlato alla capacità delle batterie di potenza utilizzate e al prelievo di energia effettuato.
3) Apparecchiatura come alla rivendicazione 1, caratterizzata dall'impiego di un gruppo di batterie di potenza opportunamente collegate per formare una tensione continua che equivale al valore efficace della tensione alternata di alimentazione.
4) Apparecchiatura come alla rivendicazione 1, caratterizzata dalla gestione tramite microprocessore: del prelievo di energia, della carica delle batterie interne di potenza tramite rete elettrica e tramite pannello solare, delle segnalazioni acustiche, luminose e alfanumeriche e dei dati memorizzati durante i cicli di funzionamento.
5) Apparecchiatura come alla rivendicazione 1, caratterizzata dall'impiego di uno o più pannelli solari per la carica delle batterie di potenza per aumentare l'autonomia dell'apparecchiatura oltre quella permessa dalla capacità delle batterie di potenza.
6) Apparecchiatura come alla rivendicazione 1, caratterizzata dalla facile movimentazione grazie a ruote e a impugnature e maniglie di cui è dotata.
7) Apparecchiatura come alla rivendicazione 1, caratterizzata dalla presenza di comandi come interruttore generale, interruttore per la carica delle batterie di potenza, tastiera per immissione dati, e dalla presenza di segnalazioni come led luminosi, display alfanumerici e segnalazioni acustiche.