PT2320383E

PT2320383E - Aparelho de veículo

Info

Publication number: PT2320383E
Application number: PT09450199T
Authority: PT
Inventors: Oliver Nagy; Alexander Leopold
Original assignee: Kapsch Trafficcom Ag
Priority date: 2009-10-20
Filing date: 2009-10-20
Publication date: 2012-08-06
Also published as: CA2772086A1; US9747728B2; US20120181859A1; ES2388564T3; EP2320383B1; PL2320383T3; DK2320383T3; WO2011047395A1; EP2320383A1; CA2772086C; SI2320383T1

Description

ΕΡ 2 320 383/ΡΤ

DESCRIÇÃO "Aparelho de veículo" O presente invento refere-se a um aparelho de veículo de um sistema de portagens de estradas ou de comunicações, para montagem num veículo, em que o aparelho de veículo contém componentes electrónicos.

Aparelhos de veículo com componentes electrónicos para sistemas de portagens de estradas, as chamadas "onboard-units" (OBU), são actualmente alimentados por baterias, as quais representam o maior componente de uma OBU deste género. Mesmo que o consumo de uma OBU se situa na gama dos pW, sendo portanto extremamente reduzido, tem como resultado que, para uma vida útil requerida para uma OBU de mais de 5 anos, uma capacidade da bateria de 100 mAh ou mais, o que tem por consequência um dimensionamento correspondente das baterias. O invento tem por objectivo desenvolver um aparelho de veículo, o qual é alimentado com energia, mas que economiza espaço de modo fiável. Este objectivo é conseguido de acordo com o invento com um aparelho de veículo com as características da reivindicação 1. A partir da DE 10 2008 030 758A1 é em si mesmo conhecido alimentar com energia uma rede de bordo de um veículo por intermédio de um gerador termoeléctrico exposto à radiação solar. A requerente reconheceu pela primeira vez que os geradores termoeléctricos se adaptam particularmente bem para alimentação de energia de OBU. Precisamente nos veículos existem regularmente grandes variações de temperatura, as quais podem ser utilizadas para a geração de diferenças de temperaturas, por exemplo, entre o interior do veículo e o exterior do mesmo ou entre um lado de radiação solar e um lado ensombrado do aparelho de veículo. Com o auxílio do invento o gerador termoeléctrico pode utilizar não apenas a radiação solar por debaixo do vidro mas também a temperatura de contacto do próprio vidro para a obtenção da diferença de temperatura. Por exemplo, no inverno um vidro arrefecido pelo vento é frio em comparação com um habitáculo aquecido e no verão um vidro aquecido pelo sol e pelo vento é quente em 2 ΕΡ 2 320 383/ΡΤ comparação com ο habitáculo climatizado. Contudo, também com diferenças de temperatura reduzidas, tais como aquelas que ocorrem devido às flutuações entre a temperatura do ar de dia e de noite e o seu efeito retardado no habitáculo ou durante a deslocação devido à passagem alternada de zonas iluminadas e ensombradas ou devido a diferentes camadas de ar, podem deste modo ser usadas para a produção de energia. Estas diferenças de temperatura de acordo com os estudos da requerente são mais do que suficientes para alimentar com energia de modo autónomo uma OBU.

Os geradores termoeléctricos do género mencionado podem ser produzidos com forma muito plana, por exemplo, como pastilhas de semicondutores, de modo que os mesmos podem ser aplicados numa grande área num lado do aparelho de veiculo, não ocupando qualquer espaço de montagem significativo. As OBU de acordo com o invento podem, por conseguinte, ser produzidas de forma essencialmente mais fina do que as OBU convencionais com baterias ou acumuladores. Uma vez que a vida útil da OBU já não é limitada pela capacidade de uma bateria, a OBU tem uma vida útil teórica ilimitada.

De preferência, o gerador termoeléctrico em conjunto com os componentes electrónicos, está instalado numa caixa do aparelho de veiculo. Em alternativa o gerador termoeléctrico pode também ser instalado numa caixa própria separada dos componentes electrónicos.

De preferência, o aparelho de veiculo tem uma caixa plana e o mencionado outro lado está exposto no lado posterior da caixa. Esta forma de realização é particularmente adequada para um contacto directo com o vidro ou para a exposição de um lado à luz solar. É particularmente favorável se, na posição de montagem do aparelho de veiculo, o mencionado um lado estiver voltado para uma ventilação do vidro do veículo. Deste modo a temperatura de saída de um ventilador de aquecimento ou de uma climatização do veículo pode ser aproveitada directamente para a obtenção da diferença de temperatura. 3 ΕΡ 2 320 383/ΡΤ

Se ο aparelho de veículo tiver uma caixa plana, é particularmente favorável dispor o mesmo através de aberturas de ventilação na caixa o mencionado lado em ligação ao espaço interior do veículo. As aberturas de ventilação podem, de preferência, ser orientadas para baixo e com isto directamente para os bicos de saída de ar de uma ventilação do vidro.

De acordo com uma outra variante favorável do invento, o aparelho de veículo pode ser colado no lado interior do vidro. Isto torna desnecessária uma construção de montagem dispendiosa para um aparelho de veículo e favorece o contacto directo e sobre toda a superfície da condução de calor entre o gerador termoeléctrico e o vidro. O gerador termoeléctrico é capaz de gerar, a partir de uma diferença de temperatura existente em dois dos seus lados, energia eléctrica. 0 gerador termoeléctrico é, pelo menos, um elemento "Seebeck" (o chamado "elemento Peltier inverso"), o qual se distingue pela construção plana e um elevado grau de eficácia. De preferência o gerador termoeléctrico consiste num grupo formado por uma pluralidade de elementos "Seebeck" interligados.

No contexto do invento a diferença de temperatura utilizada pode em princípio ocorrer em qualquer direcção, isto é, tanto entre um habitáculo quente e um vidro frio, respectivamente, um lado do aparelho de veículo situado na sombra, como também de forma inversa entre um habitáculo frio e um vidro quente ou um lado do aparelho de veículo exposto ao sol. Dado que a polaridade da tensão de saída gerada por um elemento "Seebeck" depende da direcção da diferença de temperatura, é particularmente favorável que o elemento "Seebeck" alimente os componentes electrónicos através de uma intercalação de um circuito para a conversão da polaridade, de modo que diferenças de temperatura podem ser aproveitadas nas duas direcções para a alimentação de energia. É particularmente favorável quando o gerador termoeléctrico se encontrar ligado a um acumulador eléctrico para um armazenamento intermédio, de modo que é salvaguardado uma alimentação contínua de energia para o aparelho de 4 ΕΡ 2 320 383/ΡΤ veículo, também para o caso em que ocorra temporariamente uma compensação de temperatura.

As análises da requerente comprovaram que bastam apenas as diferenças de temperatura que nas horas matutinas e nas horas da noite surgem entre o habitáculo do veículo e o ambiente, o que é atribuível à compensação de temperatura retardada das flutuações de temperatura durante do dia, para recarregar continuamente o acumulador e que na média temporal geram mais que a energia eléctrica suficiente para a OBU. Para este efeito até basta um acumulador relativamente pequeno, de preferência, um simples condensador, o qual necessita um espaço reduzido. O invento é a seguir explicado em pormenor na base de um exemplo de realização representado nos desenhos anexos. Os desenhos mostram: na Fig. 1 um veículo representado esquematicamente, equipado com um aparelho de veículo de acordo com o invento no âmbito de um sistema de portagens de estradas; na Fig. 2 um diagrama de blocos do aparelho de veículo da Fig. 1; e nas Figs. 3 e 4 o aparelho de veículo da Fig. 2 em vistas em perspectiva frontal e posterior, na posição de montagem num vidro. A Fig. 1 mostra de forma exemplificativa e apenas em vista parcial um sistema de portagens de estradas 1 com uma central de portagem 2, a qual através de uma rede de dados 3, por exemplo, uma Intranet, a Internet ou uma rede de rádio móvel, está ligado a uma pluralidade de estações de emissão/recepção 4. As estações de emissão/recepção 4 podem ser de qualquer tipo, por exemplo rádio balizas de acordo com a norma DSRC (dedicated short range communication Standard -norma de comunicação de curto alcance dedicada) ou norma WAVE (wireless Access for vehicle enviroments Standard - norma de acesso sem fios a ambientes de veículos) , ou estações base de uma rede de rádio móvel celular, por exemplo de acordo com a norma GSM. Através das estações de emissão/recepção 4 a 5 ΕΡ 2 320 383/ΡΤ central de portagens 2 comunica com os aparelhos de veículo ou OBU 5, as quais são levadas nos veículos 6, para taxar a sua utilização de zonas de tráfego 7, tais como estradas, auto-estradas, parques de estacionamento etc.

As OBU 5 podem para os propósitos do presente invento ser de qualquer tipo, por exemplo, as chamadas "thin clients", os quais possam ser localizados por estações de emissão/recepção 4 na forma de por exemplo rádio balizas DSRC, as quais informam o local da OBU 5 à central de portagens 2 para facturar a taxa. Em alternativa nas OBU 5 também pode tratar-se de assim designados "thick clients", os quais eles próprios podem determinar o seu local, por exemplo, por meio de identificação do local da estação de emissão/recepção 4, por intermédio de auto localização numa rede de rádio móvel com o auxílio das estações de emissão/recepção 4, ou também com o auxílio de um próprio receptor de navegação por satélite para um sistema global de navegação por satélite (global navigation satelite System, GNSS) . As OBU 5 do thick client podem transmitir directamente o seu local à central de portagens 2 para avaliação ou com o auxílio de mapas próprios verificar troços de estradas sujeitos a taxas e enviar registos de portagens de local tornado anónimo à central de portagens 2. As OBU "thin Client" 5 enviam no entanto normalmente apenas a sua identificação às estações de emissão/recepção 4, as quais a partir desta produzem taxas de portagens para a central 2.

De acordo com a Fig. 2 a OBU 5 compreende numa caixa 8 componentes electrónicos 9, os quais aqui não são representadas em pormenor, tais como um microprocessador, uma memória, unidades emissoras e receptoras de qualquer tipo, por exemplo, módulos de comunicações GSM, DSRC, WAVE ou RFID, inclusive a sua dispositivos electrónicos periféricos.

Para a alimentação com energia eléctrica dos componentes electrónicos 9 da OBU 5 está previsto um gerador termoeléctrico 10, o qual pode produzir energia eléctrica a partir de uma diferença de temperatura existente em dois dos seus lados (11, 12) . Uma forma de realização preferida de um gerador termoeléctrico 10 deste género é um elemento "Seebeck" plano (assim chamado "elemento Peltier inverso"), 6 ΕΡ 2 320 383/ΡΤ em cujos lados planos 11, 12 é criada a diferença de temperatura. Numa forma de realização na prática um elemento "Seebeck" deste género é composto por um grupo de vários elementos "Seebeck" individuais ligados em paralelo e/ou em série.

Nas Figs. 3 e 4 é mostrada a posição de montagem da OBU 5 num vidro 13 do veiculo 6. 0 vidro 13 é, de preferência, o pára-brisas do veiculo 6, pode no entanto também ser qualquer outro vidro do veiculo 6 ou mesmo uma outra superfície não feita em vidro, por exemplo, uma peça tipo placa da carroçaria do veiculo. O lado 11 do gerador termoeléctrico 10 fica exposto no lado posterior 14 da caixa 8 da OBU 5 e fica voltado para o vidro 13, pelo que o mesmo fica exposto à radiação solar incidente. Embora a OBU 5 pudesse, em principio, ficar disposta a uma certa distância do vidro 11, a mesma fica, de preferência, fixa directamente no vidro 13. Deste modo o lado 11 do gerador termoeléctrico 10 pode ficar ajustado em toda a superfície no lado interior do vidro 13, de preferência, com o auxilio ou por intermédio de uma camada condutora térmica, por exemplo, uma pelicula termicamente condutora, uma pasta termicamente condutora ou uma almofada termicamente condutora, para estabelecer um bom contacto de transferência de calor entre o vidro 13 e o lado 11.

Em alternativa a OBU 5 e/ou o gerador térmico 10 podem ser também fixos ao vidro 13 por meio de uma fixação removível.

Se o vidro 13 for do tipo metalizado a OBU 5 é, de preferência, colada na zona de um espaço livre da metalização do vidro 13.

Para a fixação da OBU 5 no vidro 13, o lado posterior 14 da OBU 5 pode estar provido com uma fita adesiva 15 e/ou o lado 11 do gerador termoeléctrico 10 e/ou a pasta termicamente condutora ser de qualidade auto adesiva. O outro lado 12 do gerador termoeléctrico 10 está voltado para o habitáculo do veiculo 6, para expor o mesmo à 7 ΕΡ 2 320 383/ΡΤ temperatura do habitáculo do veículo 6. Para esta finalidade, a caixa 8 está, de preferência, equipada com aberturas de ventilação 16. As aberturas de ventilação 16 estão principalmente dispostas de tal modo, que as mesmas podem ser orientadas directamente para as ranhuras de saída de ar de uma ventilação do vidro convencional do veículo 6, para receber o ar quente ou arrefecido de um sistema de aquecimento ou de climatização do veículo 6. A diferença de temperatura que ocorre nos dois lados 11, 12 do gerador termoeléctrico 10 é convertida pelo gerador termoeléctrico 10 em tensão eléctrica, cuja polaridade depende da direcção e da intensidade da diferença de temperatura, isto é, do gradiente de temperatura. O gerador termoeléctrico 10 alimenta com energia os componentes 9 através de um circuito intermédio 17, para produzir a partir da tensão polarizada do gerador termoeléctrico 10 dependente da temperatura, uma tensão de alimentação unipolar. O circuito intermédio 17 é, por exemplo, um rectificador. Além disso, pode estar previsto um acumulador eléctrico (armazenamento de energia) 18, por exemplo um condensador com um correspondente circuito ligação, para armazenamento temporário ou intermédio da energia eléctrica produzida pelo gerador termoeléctrico 10. O gerador termoeléctrico está, de preferência, disposto na mesma caixa 8 que o componente electrónica 9. Se tal for desejado, o gerador termoeléctrico 10 - opcionalmente também os componentes de circuito 17, 18 - pode ser instalado numa caixa própria, separada da caixa 8 e com os componentes 9 nela contidos e ligados à caixa 8 e os componentes 9 através de correspondentes linhas de ligação.

Os aparelhos de veículo 5 descritos são também adequados para outras finalidades para além das indicadas no âmbito do sistema de portagens de estradas, por exemplo, como aparelhos de navegação, computadores de bordo, aparelhos de comunicações ou similares em veículos,. O invento não se restringe portanto às formas de realização apresentadas, mas ΕΡ 2 320 383/ΡΤ 8 se integram compreende todas as variantes e modificações que no âmbito das reivindicações anexas.

Lisboa, 2012-07-31

Claims

ΕΡ 2 320 383/ΡΤ 1/2 REIVINDICAÇÕES 1 - Aparelho de veículo para um sistema de portagens de estradas ou de comunicações para ser montado num veículo, em que o mencionado aparelho de veículo (5) contém componentes electrónicos (9), em que os componentes electrónicos (9), em que os componentes electrónicos (9) são alimentados com energia por meio de um gerador termoeléctrico (10), que produz energia eléctrica a partir de uma diferença de temperatura, que ocorre entre dois dos seus lados (11, 12), em que um mencionado lado (12) está voltado para o habitáculo do veículo (6), e em que o gerador termoeléctrico (10) é pelo menos um elemento "Seebeck", caracterizado por, na posição de montagem do aparelho de veículo (5), o mencionado outro lado (11) poder ser colocado em contacto de condutibilidade térmica íntimo com o lado interior de um vidro (13) do veículo (6), de preferência, em contacto directo ou por intermédio de uma camada condutora termicamente, e por, pelo menos, um elemento "Seebeck" alimentar os componentes electrónicos (9) através de uma ligação intermediária (17) para a conversão da polaridade.
2 - Aparelho de veículo de acordo com a reivindicação 1 para veículos (6) com ventilação do vidro, caracterizado por o mencionado um lado (12), na sua posição de montagem estar voltado para a ventilação do vidro.
3 - Aparelho de veículo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por, o gerador termoeléctrico (10) ser acolhido numa caixa (8) do aparelho de veículo (5) em conjunto com os componentes electrónicos (9).
4 - Aparelho de veículo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado por o gerador termoeléctrico (10 ser acolhido numa caixa própria separada dos componentes electrónicos (9).
5 - Aparelho de veículo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por o mesmo ter uma caixa (8) plana e o mencionado outro lado (11) estar exposto no lado posterior (14) da caixa (8). ΕΡ 2 320 383/ΡΤ 2/2
6 - Aparelho de veículo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por o mesmo ter uma caixa plana (8) e o mencionado lado (12) poder ser colocado no habitáculo do veículo (6) através das aberturas de ventilação (16) na caixa (8).
7 - Aparelho de veículo de acordo com uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por o mesmo poder ser colado sobre o lado interior do vidro (13).
8 - Aparelho de veículo de acordo com uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado por o gerador termoeléctrico (10) estar ligado com um acumulador eléctrico (18) para armazenamento intermédio da energia eléctrica.
9 - Aparelho de veículo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado por o acumulador (18) ser um condensador.
10 - Veículo (6) com, pelo menos, um vidro (13) e, pelo menos, um aparelho de veículo de acordo com uma das reivindicações 1 a 9, cujo mencionado outro lado (11) estar colocado em contacto íntimo de condutibilidade térmica com o lado interior do vidro (13), de preferência, em contacto directo ou através de uma camada intermédia de condutibilidade térmica e cujo mencionado lado (12) está voltado para o habitáculo do veículo (6). Lisboa, 2012-07-31