WO2011117430A1 - Estación de recarga de vehículos eléctricos y sistema de recarga de dichos vehículos - Google Patents

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WO2011117430A1
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recharging
electric vehicles
vehicle
station
electric
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PCT/ES2010/070167
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Jon ASÍN MUÑOA
Lesmes NICOLÁS HARO
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Ingeteam Energy, S.A.
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Definitions

  • the present invention belongs to the field of electric vehicles, and more specifically to the recharging systems of said vehicles.
  • the main object of the present invention is a recharging station, as well as the system that manages the recharging of electric vehicles, by means of which the recharging process of the same is considerably optimized, guaranteeing satisfactory safety and recharging conditions.
  • Electric vehicles have existed for just over 100 years. Its performance in terms of energy is much higher than internal combustion, but its use has not been extended mainly due to the low energy density of its batteries, which normally involve a large additional weight in the vehicle, with long recharge times and a very limited autonomy compared to that of an internal combustion vehicle.
  • PHEV - Hybrid Electric Vehicles equipped with a battery and an internal combustion engine.
  • BEV - Battery Electric Vehicle they do not have internal combustion engine, reason why all the energy necessary for its operation is supplied from the electrical network.
  • Electric vehicles are of special interest in urban environments as they do not produce local emissions. They can work with electric motors of alternating current or with motors of direct current. In turn, the electrical energy necessary for its use can be generated in multiple ways, highlighting especially the great synergy that the combination of electric power from wind power can offer with the recharging of vehicle batteries during night hours. In this period, the demand for electricity is considerably lower and corresponds to the hours of higher generation of wind energy.
  • the recharging of batteries of an electric vehicle is carried out through the so-called charging stations or poles.
  • These recharging stations consist of a power socket that allows the transfer of energy from the electrical network to the vehicle.
  • GB2438979 discloses a recharging station for electric vehicles for public roads, with a single-phase socket. For its operation, the user must have an RFID (Radio Frequency IDentif cation) card supplied by the operator of said stations.
  • RFID Radio Frequency IDentif cation
  • vehicle charging stations that allow to offer various types of LAN (Local Area Network) communications between them and with a data control center or with a payment station.
  • LAN Local Area Network
  • locking system they have a locking mechanism electromechanical that is released automatically in case of power outages.
  • access to the interior of the receptacle is limited to users of the infrastructure that have valid means of identification.
  • the current state of the art does not offer charging stations for electric vehicle batteries that adapt to the requirements imposed by the expansion of the electric vehicle as a means of transport in the near future. It is necessary to guarantee optimal recharging conditions that satisfy both the user and the recharge infrastructure manager, ensuring the safety of the operation during the recharging process.
  • the aforementioned drawbacks are solved by providing a charging station for electric vehicles that allows to optimize the communications and ways in which a person can carry out the recharging operation of his electric vehicle, guaranteeing a safe, reliable and efficient performance of the vehicle. recharging process and preventing vandalism by third parties.
  • the recharging station of the type comprising an electrical power connection connected to a local power supply source that feeds the recharging station, and an electrical power outlet adapted for its connection to the vehicle that provides electrical energy to the vehicle, stands out fundamentally for understanding:
  • control unit that controls the switch device, which controls the intensity measuring device, which governs the transfer of energy between the vehicle and the local power source of electrical power, as well as being connected to the communications device for receiving and sending information to an external control center,
  • At least one locking system associated with the control unit that establishes an opening position or a closing position with the ability to make accessible or not the electric power to the vehicle.
  • the recharging station comprises means preventing the removal of the connector of a cable coupled to the electrical power outlet, when the cable is connected to the vehicle and the locking system in the closed position. It is only at this moment, in which the locking system is closed, when the transfer of electrical energy between the vehicle and the charging station is allowed.
  • the recharging station additionally has an identification device for communication between user and charging station, being able to be a card reader, a keyboard, a key, a biometric reader or any equipment provided with technology that allow a user its correct identification.
  • a communication system may exist between the charging station and the vehicle.
  • the communications device present in the recharging station is adapted for connection to an area network selected from: an extended area network (WAN), a wired local area network (LAN), a network of wireless local area (WLAN) and combination of the above.
  • WAN extended area network
  • LAN wired local area network
  • WLAN wireless local area
  • This device allows the simultaneous connection of various channels and communication protocols, both wired LAN or wireless WLAN, and remote communications or WAN, wired or wireless.
  • an auxiliary power system can be counted, for example, batteries, condenser bank, ultracapacity, Uninterruptible power supply systems (UPS), etc., through which it is possible to:
  • control unit may record the energy transfer parameters during recharging when the absence of energy occurs, using said parameters when the supply is restored.
  • the recharging station comprises a receptacle which houses the electrical power outlet and which is intended to completely house the cable connector.
  • a type of resettable magnetothermal circuit breaker protection such as DCR-Residual Current Device
  • DCR-Residual Current Device capable of automatically resetting after checking the absence of defects in the installation. Since a WAN communication device has been included, the operation of isolated stations is possible in autonomous mode or as part of a network.
  • the recharging stations can be grouped so as to constitute a system in which, directly or through a gateway, they communicate with an external control center through the communication devices of the charging stations, through a communications network.
  • Said recharging system can establish a communication network such that it allows the operation of recharging stations in autonomous mode or forming part of a network, either through a local area network (LAN), a wireless local area network ( WLAN), an extended area network (WAN), or any combination that may exist between them.
  • LAN local area network
  • WLAN wireless local area network
  • WAN extended area network
  • the external control center allows to control the amount of flow of electrical supply to the vehicle based on parameters such as: the energy available in the network, energy price, C02 content of the generation of the same and / or capacity of the distribution network. It should be noted that the system described here contemplates the possibility of allowing a user to make the reservation of a specific recharging station by means of any mobile device or equipment that allows the sending of SMS messages, or for example, through the Internet. It also contemplates the possibility that an occasional user who does not have an identification mechanism previously validated in the system, can establish a remote communication with the external control center.
  • Figure 1. Shows a schematic view of the recharging system of electric vehicles according to a preferred embodiment of the invention.
  • Figure 2. Shows a general perspective view of the electric vehicle recharging station according to a preferred embodiment. PREFERRED EMBODIMENT OF THE INVENTION
  • the recharging station (1) is formed by a front module (10), made of non-metallic material to allow radiofrequency communication, with which a user interacts, and a metallic envelope (20) that provides support and protection to the recharging station (1), comprising: - an electrical power connection connected to a local power source (2), shown in Figure 1, which feeds the recharging station (1),
  • an electrical power supply (13), housed inside a receptacle or feeding area (12), adapted for connection to the vehicle (3) providing electrical energy, being able to be direct current or alternating current,
  • the recharging station (1) additionally has in its upper part an identification device (11) for communication between user and recharging station (1) and that in this specific embodiment It is a card reader without contact RFID.
  • an automatic sliding lid (14) inserted in the front module (10), which is initially closed, driven by the automatic locking system (15) arranged inside the recharging station (1), which allows the opening of said cover (14) once the user is correctly identified, and allowing its closure after the connection of the cable (30) to the electric vehicle (3).
  • an electromagnetic mechanism prevents its transition to the upper position, preventing in turn access to the electrical power socket (13).
  • the connecting cable (30) between the electric vehicle (3) and the recharging station (1) can come from inside said recharging station (1), or be completely independent, each electric vehicle (3) having its own connection cable (30). It should also be noted that the recharging stations (1) described here allow the recharging of both electric (3) AC and DC vehicles, with said recharging stations (1) having the necessary conversion devices.
  • FIG. 2 there is shown a screen (16) located in the upper part of the front module (10) and connected to the control unit (19), which shows the user information about the status of the recharging station (1), appearing messages such as "available", “loading”, “failure”, etc., as well as light signals (17) equally arranged on top of the front module (10) and connected to the control unit (19), which alert the user to a change of state of the recharging station (1) (passing, for example, from a red light to an amber light to indicate a change) from "busy" to "available” from the charging station (1)).
  • connection cable (30) When the sliding cover (14) is in the closed position, it is not possible to connect or disconnect the connection cable (30) between the vehicle (3) and the recharging station (1).
  • a groove (18), suitably sized, allows the passage of the connection cable (30), but not its connector that acts as a connection with the electrical power socket (13), thus guaranteeing the safety of the user during the transfer of energy, as well as avoiding vandalism.
  • the electric vehicle recharging system (3) is shown in figure 1, which comprises:
  • an external control center (45), linked to said recharging stations (1), adapted to manage and control the recharging process, from its beginning to its completion, and
  • a communications network 44
  • linked to the external control center (45) and that through a WAN extended area network (46) allows a user to reserve a charging station (1) from a mobile device (43), a computer (47) or similar electronic device that allows access to the Internet.
  • Said recharging stations (1) may also be integrated into a GSM / GPRS / UMTS mobile telephony network.
  • the external control center (45) has a large database containing information on all users authorized to use recharging stations (1), in charge of recharging, sending and receiving messages to recharging stations (1), pricing and means of payment, as well as any possible incident that may occur.
  • the method of recharging electric vehicles (3) is carried out in the following manner:
  • the sending can be done directly through the use of a GSM / GPRS / UMTS modem that is inside the station, such as via a LAN or WLAN link with other charging stations or additional equipment with Direct connection capacity with the control center.
  • the sliding lid (14) remains closed and locked without being able to access the interior of the feeding area (12),
  • the external control center (45) sends an authorization message to the control unit (19) of the recharging station (1), said control unit (19) being connected to an automatic locking system (15) that realizes the opening of the sliding cover (14) upwards allowing the user access to the interior of the feeding area (12),
  • the intensity measurement device performs the power and energy measurements necessary for its management, sending periodic information to the external control center (45).
  • the instantaneous measurement of the supplied power allows to detect the completion of the recharging process, as well as any other anomalous situation (disconnection, breakdown, etc.) and react appropriately to it.
  • the recharging stations (1) have a communication system between the vehicle and the charging station.
  • this communication can be via PLC (Power Line Communication), Bluetooth, Wireless, WIFI, etc.
  • the communication system can be formed, at least, by an electronic circuit which, according to current regulations, forms part of the control unit (19), which modulates the pulse width of a signal of square wave.
  • This signal can be transmitted by means of a wire that forms part of the cable (30) that connects the charging station (1) with the electric vehicle (3), in such a way that the vehicle (3) reacts to changes in the vehicle. said signal, adapting to them the intensity of current requested from the network at each moment. This makes it possible to regulate the energy demand of the users to the existing supply at each moment in the recharging stations (1).
  • the power supply to the electric vehicle (3) is interrupted.
  • the external control center (45) is informed of the change in state of the recharging station (1), who in turn can inform the user by means of an SMS message.
  • the external control center (45) can interrupt said recharging process, sending a message to the control unit (19) of the charging station for this purpose. recharge (1) corresponding.
  • the locking system (15) When during a recharging process there is an absence of power supply, the locking system (15) remains closed until new identification of the same user who initiated the recharging session.
  • the validation of the RFID card (40) can be indicated to the user through a screen (16) and / or light signals (17) present in the front module (10) of the recharging station (1).
  • the recharging station (1) remains with the sliding cover (14) in the closed position, until the user re-identifies himself by means of a new reading of his RFID card (40).
  • This new reading of the RFID card (40) can be replaced by sending a new SMS to the external control center (45).
  • the external control center (45) is capable of performing the sending a message indicating to the control unit (19) the unlocking of the electromechanical locking system (15), which locks the sliding cover (14). The user can then release the connection cable (30) between the vehicle (3) and the recharging station (1).
  • the recharging station (1) Upon a new closing of the sliding cover (14), the recharging station (1) will go to the waiting or free state, changing the color of the light signals (17) and informing the external control center (45) of the new state.
  • the control unit (19) detects this event and changes the state of the recharging station (1) to one in which the power supply of the control system comes from an auxiliary power system, based on batteries or other technology, which is part of it. In this state, the recharging station (1) is able to ensure the retention of the cable (30) until the intervention of the user for an extended time after the failure of supply.
  • the main elements that comprise the external control center (45) include a set of servers that are responsible for maintaining a database updated with the profiles of users; have a portal that allows the creation of profiles and the request for reservations through the Internet; make the necessary communications with the means of payment; indicate the states of the charging stations (1) with sufficient periodicity; manage the recharging processes of the vehicles (3) as well as the indications of malfunction or breakdowns; generate statistics for electricity companies and other official institutions (town halls, etc.);

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Permite optimizar las comunicaciones y modos en que una persona puede recargar su vehículo (3) eléctrico, garantizando una segura y eficiente realización del proceso de recarga, comprendiendo dicha estación de recarga (1) al menos: un dispositivo interruptor que permite o interrumpe el suministro de energía eléctrica al vehículo (3) a través de una toma de energía eléctrica (13); un dispositivo de medida de intensidad que mide la intensidad que circula por la toma de energía eléctrica (13); un dispositivo de comunicaciones que proporciona capacidad de comunicación de red; una unidad de control (19) que controla y gobierna la transferencia de energía; un sistema de bloqueo (15) asociado a la unidad de control (19) estableciendo una posición de apertura o cierre con capacidad de hacer accesible o no la toma de energía eléctrica (13) al vehículo (3).

Description

ESTACIÓN DE RECARGA DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS Y SISTEMA DE RECARGA DE DICHOS VEHÍCULOS
D E S C R I P C I Ó N
OBJETO DE LA INVENCIÓN
La presente invención pertenece al campo de los vehículos eléctricos, y más concretamente a los sistemas de recarga de dichos vehículos.
El objeto principal de la presente invención es una estación de recarga, así como el sistema que gestiona la recarga de vehículos eléctricos, mediante el cual se optimiza considerablemente el proceso de recarga de los mismos, garantizando unas condiciones de seguridad y recarga satisfactorias.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Los vehículos eléctricos han existido durante algo más de 100 años. Su rendimiento en términos energéticos es muy superior a los de combustión interna, pero su uso no se ha extendido principalmente debido a la baja densidad energética de sus baterías, que normalmente suponen un gran peso adicional en el vehículo, con largos tiempos de recarga y una autonomía muy limitada comparada con la de un vehículo de combustión interna.
Principalmente, existen dos tipos de vehículos eléctricos:
- Híbridos enchufables (PHEV - Plug-in Hybrid Electric Vehicles): dotados de una batería y un motor de combustión interna. - Con batería (BEV - Battery Electric Vehicle): no tienen motor de combustión interna, por lo que toda la energía necesaria para su funcionamiento se suministra desde la red eléctrica. Los vehículos eléctricos resultan de especial interés en entornos urbanos ya que no producen emisiones locales. Pueden funcionar con motores eléctricos de corriente alterna o con motores de corriente continua. A su vez, la energía eléctrica necesaria para su uso puede ser generada de múltiples formas, destacando especialmente la gran sinergia que puede ofrecer la combinación de energía eléctrica de origen eólico con la recarga de baterías de vehículos durante las horas nocturnas. En este periodo, la demanda de electricidad es considerablemente menor y corresponde con las horas de mayor generación de energía de origen eólico.
La recarga de baterías de un vehículo eléctrico se lleva a cabo a través de las denominadas estaciones o postes de recarga. Estas estaciones de recarga constan de una toma de energía que permite la transferencia de energía desde la red eléctrica hasta el vehículo.
En el documento GB2438979 se describe una estación de recarga para vehículos eléctricos para la vía pública, con toma de corriente monofásica. Para su funcionamiento, el usuario debe disponer de una tarjeta RFID (Radio Frequency IDentif ¡catión) suministrada por el operador de dichas estaciones.
Por su parte, en la solicitud internacional WO2009/089249 se describen estaciones de recarga de vehículos que permiten ofrecer diversos tipos de comunicaciones LAN (Local Area Network) entre ellas y con un centro de control de datos o con una estación de pagos. En cuanto al sistema de bloqueo, disponen de un mecanismo de bloqueo electromecánico que se libera automáticamente en caso de cortes de suministro. Al igual que en el caso anterior, el acceso al interior del receptáculo está limitado a usuarios de la infraestructura que dispongan de medios de identificación válidos.
El estado de la técnica actual no ofrece estaciones de recarga de baterías de vehículos eléctricos que se adapten a las exigencias impuestas por la expansión del vehículo eléctrico como medio de transporte en un futuro próximo. Es necesario garantizar unas condiciones de recarga óptima que satisfagan tanto al usuario como al gestor de la infraestructura de recarga, asegurando la seguridad de la operación durante el proceso de recarga.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Mediante la presente invención se resuelven los inconvenientes anteriormente citados proporcionando una estación recarga de vehículos eléctricos que permite optimizar las comunicaciones y modos en que una persona puede llevar a cabo la operación de recarga de su vehículo eléctrico, garantizando una segura, fiable y eficiente realización del proceso de recarga e impidiendo acciones vandálicas por parte de terceros.
De acuerdo con un primer objeto de la invención, la estación de recarga, del tipo que comprende una conexión de energía eléctrica conectada a una fuente de suministro local de energía eléctrica que alimenta la estación de recarga, y una toma de energía eléctrica adaptada para su conexión al vehículo que proporciona energía eléctrica al vehículo, destaca fundamentalmente por comprender:
- al menos un dispositivo interruptor que permite o interrumpe el suministro de energía eléctrica al vehículo a través de la toma de energía eléctrica,
- al menos un dispositivo de medida de intensidad que mide la intensidad que circula por la toma de energía eléctrica,
- al menos un dispositivo de comunicaciones que proporciona capacidad de comunicación de red,
- al menos una unidad de control que controla el dispositivo interruptor, que controla el dispositivo de medida de intensidad, que gobierna la transferencia de energía entre el vehículo y la fuente de suministro local de energía eléctrica, así como que está conectada al dispositivo de comunicaciones para recepción y envío de información a un centro de control externo,
- al menos una envolvente que incorpora al menos uno de los elementos anteriormente descritos, y en la que el acceso a dichos elementos se realiza tras la apertura o extracción de un único elemento constructivo de la misma,
- al menos un sistema de bloqueo asociado a la unidad de control que establece una posición de apertura o una posición de cierre con capacidad de hacer accesible o no la toma de energía eléctrica al vehículo.
Preferentemente la estación de recarga comprende unos medios que impiden la extracción del conector de un cable acoplable a la toma de energía eléctrica, cuando el cable está conectado al vehículo y el sistema de bloqueo en la posición de cierre. Es únicamente en este momento, en el que el sistema de bloqueo está cerrado, cuando se permite la transferencia de energía eléctrica entre el vehículo y la estación de recarga.
Asimismo se ha previsto que la estación de recarga disponga adicionalmente de un dispositivo de identificación para la comunicación entre usuario y estación de recarga, pudiendo ser un lector de tarjetas, un teclado, una llave, un lector biométrico o equipo cualquiera provisto de tecnología que permita a un usuario su correcta identificación.
Además, en una realización preferida, puede existir un sistema de comunicaciones entre la estación de recarga y el vehículo.
En una realización preferida, el dispositivo de comunicaciones presente en la estación de recarga está adaptado para su conexión con una red de área seleccionada entre: una red de área extendida (WAN), una red de área local cableada (LAN), una red de área local inalámbrica (WLAN) y combinación de las anteriores. Dicho dispositivo permite la conexión simultánea de diversos canales y protocolos de comunicación, tanto de LAN cableada o inalámbrica WLAN, como de comunicaciones remotas o WAN, cableadas o inalámbricas. Se ha previsto que para situaciones en las se produzca una ausencia de suministro de energía, cortando y afectando al funcionamiento interno de una estación de recarga, se pueda contar con un sistema de alimentación auxiliar, por ejemplo, baterías, banco de condensadores, ultracapacidad, sistemas de alimentación ininterrumpida (UPS), etc., mediante los cuales es posible:
- Mantener cerrado el mecanismo de bloqueo hasta la intervención de un usuario autorizado.
- Registrar los parámetros que permiten continuar con el proceso de transferencia de energía eléctrica una vez restablecido el mismo.
En dicho caso de ausencia de suministro de energía, y cuando se está produciendo un proceso de recarga, el sistema de bloqueo se mantiene cerrado hasta la intervención de un usuario autorizado. En una realización preferida, este usuario será el mismo que inició el proceso de recarga. Asimismo dicha unidad de control podrá registrar los parámetros de transferencia de energía durante la recarga cuando se produce la ausencia de energía, empleando dichos parámetros cuando se restablece el suministro.
De acuerdo con una realización preferente la estación de recarga comprende un receptáculo que alberga la toma de energía eléctrica y que está destinado a albergar completamente el conector del cable. Como elemento de protección del sistema, se propone utilizar una protección del tipo disyuntor magnetotérmico rearmable (como por ejemplo DCR-Dispositivo de Corriente Residual), capaz de rearmarse automáticamente tras comprobar la ausencia de defectos en la instalación. Al haberse incluido un dispositivo de comunicación WAN, se posibilita el funcionamiento de estaciones aisladas en modo autónomo o formando parte de una red.
Las estaciones de recarga pueden estar agrupadas de modo que constituyan un sistema en el que, de forma directa o a través de una pasarela, se comuniquen con un centro de control externo a través de los dispositivos de comunicaciones de las estaciones de recarga, a través de una red de comunicaciones. Dicho sistema de recarga puede establecer una red de comunicaciones tal que permite el funcionamiento de estaciones de recarga en modo autónomo o formando parte de una red, ya sea a través de una red de área local (LAN), una red de área local inalámbrica (WLAN), una red de área extendida (WAN), o cualquier combinación que pueda existir entre ellas.
El centro de control externo permite controlar la cantidad de flujo de suministro eléctrico dirigido al vehículo en función de parámetros tales como: la energía disponible en la red, precio de la energía, contenido de C02 de la generación de la misma y/o capacidad de la red de distribución. Cabe señalar que mediante el sistema aquí descrito se contempla la posibilidad de permitir a un usuario hacer la reserva de una determinada estación de recarga mediante un dispositivo o equipo móvil cualquiera que permita el envío de mensajes SMS, o por ejemplo, a través de Internet. También se contempla la posibilidad de que un usuario ocasional que no dispone de un mecanismo de identificación previamente validado en el sistema, pueda establecer una comunicación remota con el centro de control externo.
DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Para complementar la descripción que se está realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las características de la invención, de acuerdo con un ejemplo preferente de realización práctica de la misma, se acompaña como parte integrante de dicha descripción, un juego de dibujos en donde con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha representado lo siguiente: Figura 1.- Muestra una vista esquemática del sistema de recarga de vehículos eléctricos de acuerdo con una realización preferente de la invención.
Figura 2.- Muestra una vista en perspectiva general de la estación de recarga de vehículos eléctricos según una realización preferente. REALIZACIÓN PREFERENTE DE LA INVENCIÓN
De acuerdo con una realización preferente, mostrada en la figura 2, la estación de recarga (1 ) está formada por un módulo frontal (10), de material no metálico para permitir la comunicación por radiofrecuencia, con el que un usuario interactúa, y una envolvente (20) metálica que proporciona soporte y protección a la estación de recarga (1 ), comprendiendo: - una conexión de energía eléctrica conectada a una fuente de suministro local (2) de energía eléctrica, mostrada en la figura 1 , que alimenta la estación de recarga (1 ),
- una toma de energía eléctrica (13), alojada en el interior de un receptáculo o zona de alimentación (12), adaptada para su conexión al vehículo (3) proporcionándole energía eléctrica, pudiendo ser corriente continua o corriente alterna,
- un dispositivo interruptor que permite o interrumpe el suministro de energía eléctrica al vehículo (3) a través de la toma de energía eléctrica (13),
- un dispositivo de medida de intensidad que mide la intensidad que circula por la toma de energía eléctrica (13),
- un dispositivo de comunicaciones, mostrado en la figura 1 , que proporciona capacidad de comunicación de red,
- una unidad de control (19) que controla el dispositivo interruptor, el dispositivo de medida de intensidad, gobierna la transferencia de energía entre el vehículo (3) y la fuente de suministro local (2) de energía eléctrica, estando conectada al dispositivo de comunicaciones para recepción y envío de información a un centro de control externo (45), y
- un sistema de bloqueo (15) electromecánico asociado a la unidad de control (19) que establece una posición de apertura o una posición de cierre con capacidad de hacer accesible o no la toma de energía eléctrica (13) al vehículo (3). Tal y como se puede apreciar en dicha figura 2, la estación de recarga (1 ) dispone adicionalmente en su parte superior de un dispositivo de identificación (11 ) para la comunicación entre usuario y estación de recarga (1 ) y que en esta realización concreta se trata de un lector de tarjetas sin contacto RFID.
Además, podrá existir un sistema de comunicaciones entre la estación de recarga y el vehículo eléctrico.
Asimismo, en la estación de recarga (1 ) de la figura 2 se puede apreciar una tapa (14) corredera automática insertada en el módulo frontal (10), que se encuentra inicialmente cerrada, accionada por el sistema de bloqueo (15) automático dispuesto en el interior de la estación de recarga (1 ), que permite la apertura de dicha tapa (14) una vez identificado correctamente el usuario, y permitiendo su cierre tras la conexión del cable (30) al vehículo (3) eléctrico. En la posición cerrada (posición inferior), un mecanismo electromagnético impide su transición a la posición superior, impidiendo a su vez el acceso a la toma de energía eléctrica (13).
El cable (30) de conexión entre el vehículo (3) eléctrico y la estación de recarga (1 ) puede proceder del interior de dicha estación de recarga (1 ), o ser totalmente independiente, disponiendo cada vehículo (3) eléctrico de su propio cable (30) de conexión. Cabe señalar también que las estaciones de recarga (1 ) aquí descritas permiten la recarga tanto de vehículos (3) eléctricos de corriente alterna como de corriente continua, disponiendo para ello dichas estaciones de recarga (1 ) de los dispositivos de conversión necesarios. Además, en dicha figura 2 se muestra una pantalla (16) ubicada en la parte superior del módulo frontal (10) y conectada a la unidad de control (19), que muestra al usuario información sobre el estado de la estación de recarga (1 ), apareciendo mensajes tales como "disponible", "cargando", "avería", etc., así como unas señales luminosas (17) igualmente dispuestas en la parte superior del módulo frontal (10) y conectadas a la unidad de control (19), que alertan al usuario sobre un cambio de estado de la estación de recarga (1 ) (pasando por ejemplo de una luz roja a una luz averde para indicar un cambio de "ocupado" a "disponible" de la estación de recarga(1 )).
Cuando la tapa (14) corredera está en posición cerrada, no es posible conectar ni desconectar el cable (30) de conexión entre el vehículo (3) y la estación de recarga (1 ). En esta situación, una ranura (18), dimensionada adecuadamente, permite el paso del cable (30) de conexión, pero no de su conector que actúa de unión con la toma de energía eléctrica (13), garantizando así la seguridad del usuario durante la transferencia de energía, así como evitando actos vandálicos.
De acuerdo con un segundo objetivo de la invención, se muestra en la figura 1 , el sistema de recarga de vehículos (3) eléctricos, el cual comprende:
- unas estaciones de recarga (1 ) conectadas entre sí a través una red de área local LAN (41 ) o una red de área local inalámbrica WLAN (42), mediante las cuales es posible la transferencia energía en vehículos (3) eléctricos,
- una fuente de suministro local (2) de energía eléctrica, conectada a las estaciones de recarga (1 ) para su alimentación,
- un centro de control externo (45), vinculado a dichas estaciones de recarga (1 ), adaptado para gestionar y controlar el proceso de recarga, desde su inicio hasta su finalización, y
- una red de comunicaciones (44), vinculada al centro de control externo (45), y que a través de una red de área extendida WAN (46) permite a un usuario hacer la reserva de una estación de recarga (1 ) desde un dispositivo móvil (43), un ordenador (47) o dispositivo electrónico similar que permita el acceso a Internet. Dichas estaciones de recarga (1 ) pueden estar integradas asimismo en una red de telefonía móvil GSM/GPRS/UMTS.
El centro de control externo (45) dispone de una gran base de datos que contiene información de todos los usuarios autorizados para utilizar las estaciones de recarga (1 ), encargándose del control de la recarga, envío y recepción de mensajes a las estaciones de recarga (1 ), tarificación y medios de pago, así como de cualquier posible incidencia que pueda suceder.
La adopción de estándares internacionales en cuanto a los protocolos de comunicación y mensajes correspondientes a cada sesión de recarga, permitirá el uso de este sistema por usuarios pertenecientes a otros sistemas y/o países, cuyos datos serán leídos en la estación de recarga (1 ) y enviados al centro de control externo (45). Este se encargará de establecer las comunicaciones y validaciones externas necesarias para permitir la operación de recarga del vehículo (3) y su posterior tarificación.
Preferentemente, el procedimiento de recarga de vehículos (3) eléctricos se lleva a cabo de la siguiente manera:
- identificación de un usuario mediante la aproximación de su tarjeta (40) RFID sobre el dispositivo de identificación (1 1 ), lector de tarjetas RFID, presente en el módulo frontal (10) de la estación de recarga (1 ),
- envío de los datos de identificación del usuario presentes en su tarjeta (40) RFID desde una unidad de control (19) situada en el interior de la estación de recarga (1 ) hasta una centro de control externo (45), pudiendo realizar dicho envío mediante una red de área local LAN (41 ) o una red de área local inalámbrica WLAN (42). Como caso particular, el envío se puede hacer directamente por medio del uso de un módem GSM/GPRS/UMTS que se encuentra en el interior de la estación, como a través de un enlace LAN o WLAN con otras estaciones de recarga o equipos adicionales con capacidad de conexión directa con el centro de control.
- validación o denegación por parte del centro de de control externo (45) de los datos recibidos procedentes de la tarjeta (40) RFID del usuario;
- en caso de denegarse la tarjeta (40) RFID, la tapa (14) corredera se mantiene cerrada y bloqueada sin posibilidad de acceder al interior de la zona de alimentación (12),
- en caso de validarse la tarjeta (40) RFID, el centro de control externo (45) envía un mensaje de autorización a la unidad de control (19) de la estación de recarga (1 ), estando dicha unidad de control (19) conectada a un sistema de bloqueo (15) automático que realiza la apertura de la tapa (14) corredera hacia arriba permitiendo al usuario el acceso al interior de la zona de alimentación (12),
- conexión del cable (30) a la toma de energía eléctrica (13) y por su otro extremo libre a su vehículo (3) eléctrico,
- cierre y bloqueo de la tapa (14) corredera mediante el sistema de bloqueo (15) automático arriba citado, en esta posición no es posible la extracción del cable (30),
- confirmación por parte del usuario mediante una nueva lectura de su tarjeta (40) RFID, o tras el transcurso de un periodo de tiempo concreto,
- inicio de la transferencia de energía eléctrica a través del cable (30) para la recarga de la batería del vehículo (3) eléctrico,
- fin de la transferencia de energía eléctrica,
- identificación del usuario mediante una lectura final de su tarjeta (40) RFID, para la apertura automática de la tapa (14) corredera y así permitir al usuario desconectar el cable (30) de la toma de energía eléctrica (13).
Durante el proceso de recarga, el dispositivo de medida de intensidad realiza las medidas de potencia y energía necesarias para su gestión, enviando información periódica al centro de control externo (45). La medición instantánea de la potencia suministrada permite detectar la finalización del proceso de recarga, así como cualquier otra situación anómala (desconexión, avería, etc.) y reaccionar adecuadamente ante la misma.
La recepción de información periódica del proceso de recarga en el centro de control externo (45), permite ajustar los parámetros del proceso de recarga en la estación de recarga (1 ) con esa misma periodicidad. Para ello, las estaciones de recarga (1 ) disponen de un sistema de comunicaciones entre el vehículo y la estación de recarga. Como ejemplo, señalar que esta comunicación puede ser vía PLC (Power Line Communication), Bluetooth, Wireless, WIFI, etc. En una realización preferida, el sistema de comunicaciones puede estar formado, al menos, por un circuito electrónico que, de acuerdo con la normativa vigente, forma parte de la unidad de control (19), que modula la anchura del pulso de una señal de onda cuadrada. Esta señal puede ser transmitida por medio de un hilo conductor que forma parte del cable (30) que une a la estación de recarga (1 ) con el vehículo (3) eléctrico, de tal manera que el vehículo (3) reacciona ante cambios en dicha señal, adaptando a los mismos la intensidad de corriente que solicita de la red en cada momento. Así resulta posible regular la demanda de energía de los usuarios a la oferta existente en cada momento en las estaciones de recarga (1 ).
Al detectar la estación de recarga (1 ), la finalización del proceso de recarga, se interrumpe el suministro de energía al vehículo (3) eléctrico. En ese momento, se informa al centro de control externo (45) del cambio de estado de la estación de recarga (1 ), quien a su vez puede informar al usuario por medio de un mensaje SMS.
Es también una vez terminado el proceso de recarga, cuando la unidad de control (19) de la estación de recarga (1 ) envía al centro de control externo (45) la información necesaria para realizar una tarificación en cuanto al total de energía transferida, así como de la duración total de la misma u otros parámetros, los cuales son reflejados en la pantalla (16) de la estación de recarga (1 ).
Cabe mencionar que, en cualquier momento durante el tiempo en el transcurre el proceso de recarga, el centro de control externo (45) puede interrumpir dicho proceso de recarga, enviando para ello un mensaje a la unidad de control (19) de la estación de recarga (1 ) correspondiente.
Cuando durante un proceso de recarga se produce una ausencia de suministro de energía, el sistema de bloqueo (15) se mantiene cerrado hasta nueva identificación del mismo usuario que inició la sesión de recarga. La validación de la tarjeta (40) RFID puede ser indicada al usuario a través de un pantalla (16) y/o unas señales luminosas (17) presentes en el módulo frontal (10) de la estación de recarga (1 ).
Una vez finalizado el proceso de recarga, la estación de recarga (1 ) permanece con la tapa (14) corredera en posición cerrada, hasta que el usuario vuelva a identificarse por medio de una nueva lectura de su tarjeta RFID (40).
Esta nueva lectura de la tarjeta RFID (40) puede ser sustituida por el envío de un nuevo SMS al centro de control externo (45). En caso de que fuese necesario, el centro de control externo (45) es capaz de realizar el envío de un mensaje que indica a la unidad de control (19) el desbloqueo del sistema de bloqueo (15) electromecánico, el cual realiza el bloqueo de la tapa (14) corredera. El usuario puede en ese momento liberar el cable (30) de conexión entre el vehículo (3) y la estación de recarga (1 ).
Al realizar un nuevo cierre de la tapa (14) corredera, la estación de recarga (1 ) pasará al estado de espera o libre, cambiando el color de las señales luminosas (17) e informando al centro de control externo (45) del nuevo estado.
Si se produce un fallo de suministro eléctrico en una estación de recarga (1 ), la unidad de control (19) detecta este evento y cambia el estado de la estación de recarga (1 ) a uno en el que la alimentación del sistema de control proviene de un sistema de alimentación auxiliar, basado en baterías u otra tecnología, que forma parte de la misma. En este estado, la estación de recarga (1 ) es capaz de asegurar la retención del cable (30) hasta la intervención del usuario por un tiempo extendido tras el fallo de suministro. Entre los principales elementos de los que consta el centro de control externo (45) cabe destacar un conjunto de servidores que se encargan de mantener actualizada una base de datos con los perfiles de los usuarios; disponer de un portal que permita la creación de perfiles y la solicitud de reservas a través de Internet; realizar las comunicaciones necesarias con los medios de pago; indicar los estados de las estaciones de recarga (1 ) con una periodicidad suficiente; gestionar los procesos de recarga de los vehículos(3) así como las indicaciones de mal funcionamiento o averías; generar estadísticas para las compañías eléctricas y otras instituciones oficiales (ayuntamientos, etc.);
Así, la existencia de diferentes perfiles de usuario, la posibilidad de regular con una latencia de minutos la demanda de energía de los vehículos (3) junto con la permanente comunicación con las empresas distribuidoras de energía, permite la realización de las recargas de los vehículos (3) según los distintos precios y la cantidad de potencia de diferentes fuentes en cada momento.

Claims

R E I V I N D I C A C I O N E S
1. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos que comprende:
al menos una conexión de energía eléctrica conectada a una fuente de suministro local (2) de energía eléctrica que alimenta la estación de recarga (1 ),
al menos una toma de energía eléctrica (13) adaptada para su conexión al vehículo (3) que proporciona energía eléctrica al vehículo (3), caracterizado porque comprende adicionalmente:
al menos un dispositivo interruptor que permite o interrumpe el suministro de energía eléctrica al vehículo (3) a través de la toma de energía eléctrica (13),
al menos un dispositivo de medida de intensidad que mide la intensidad que circula por la toma de energía eléctrica (13),
al menos un dispositivo de comunicaciones que proporciona capacidad de comunicación de red,
al menos una unidad de control (19) que controla el dispositivo interruptor, que controla el dispositivo de medida de intensidad, que gobierna la transferencia de energía entre el vehículo (3) y la fuente de suministro local (2) de energía eléctrica, así como que está conectada al dispositivo de comunicaciones para recepción y envío de información a un centro de control externo (45),
una envolvente (20) que incorpora al menos uno de los elementos anteriormente descritos, y en la que el acceso a dichos elementos se realiza tras la apertura o extracción de un único elemento constructivo de la misma.
2. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque comprende al menos un sistema de bloqueo (15) asociado a la unidad de control (19) que establece una posición de apertura o una posición de cierre con capacidad de hacer accesible o no la toma de energía eléctrica (13) al vehículo (3).
3. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos de acuerdo con reivindicaciones 1 y 2 caracterizado porque comprende unos medios que impiden la extracción del conector de un cable (30) acoplable a la toma de energía eléctrica (13), cuando el cable (30) está conectado al vehículo (3) y el sistema de bloqueo (15) en la posición de cierre.
4. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque comprende adicionalmente un dispositivo de identificación (11 ) para la comunicación entre usuario y estación de recarga (1 ).
5. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos de acuerdo con la reivindicación 4 caracterizado porque el dispositivo de identificación (11 ) de usuarios es un lector de tarjetas sin contacto o de equipos móviles provistos de tecnología de identificación de usuario.
6. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque comprende adicionalmente un sistema de comunicaciones entre la estación de recarga (1 ) y el vehículo (3).
7. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el dispositivo de comunicaciones está adaptado para su conexión con una red de área seleccionada entre una red de área extendida (WAN), una red de área local cableada (LAN), una red de área local inalámbrica (WLAN) y combinación de las anteriores.
8. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque el dispositivo de comunicaciones está adaptado para la conexión simultánea de diversos canales y protocolos de comunicación, tanto de LAN cableada o inalámbrica WLAN, como de comunicaciones remotas o WAN, cableadas o inalámbricas.
9. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos de acuerdo con reivindicación 1 caracterizado porque comprende un sistema de alimentación auxiliar.
10. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos de acuerdo con reivindicaciones 1 y 3 caracterizado porque comprende un receptáculo (12) que alberga la toma de energía eléctrica (13) y que está destinado a albergar completamente el conector del cable (30).
11. - Estación de recarga (1 ) de vehículos eléctricos de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque comprende una protección del tipo disyuntor magnetotérmico rearmable, y/o del tipo disyuntor del tipo Detector de Corriente Residual (DCR) con capacidad de rearmarse automáticamente tras comprobar la ausencia de defecto en la instalación.
12. - Método para operar la estación de recarga (1 ) descrita en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 caracterizado porque si durante el proceso de recarga se produce una ausencia de suministro de energía se mantiene cerrado el sistema de bloqueo (15) hasta la intervención de un usuario autorizado.
13. - Método para operar la estación de recarga (1 ) de acuerdo con la reivindicación 12 caracterizado porque la unidad de control (19) registra los parámetros de transferencia de energía durante la recarga cuando se produce la ausencia de energía, empleando dichos parámetros cuando se restablece el suministro.
14.- Sistema de recarga de vehículos eléctricos caracterizado porque comprende al menos una estación de recarga (1 ) descrita en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 , y adicionalmente comprende:
un centro de control externo (45) conectado a los dispositivos de comunicaciones de las estaciones de recarga (1 ), a través de una red de comunicaciones (44).
15. - Método para operar el sistema de recarga de vehículos eléctricos descrito en la reivindicación 14, caracterizado porque la red de comunicaciones (44), se utiliza para gestionar cada proceso de recarga, su inicio y finalización.
16. - Método para operar el sistema de recarga de vehículos eléctricos descrito en la reivindicación 14, caracterizado porque el centro de control externo (45) controla la cantidad de flujo de suministro eléctrico dirigido al vehículo (3) en función de parámetros relativos a energía disponible en la red, precio de la energía, contenido de C02 de la generación de la misma, capacidad de la red de distribución, entre otros.
17. - Método para operar el sistema de recarga de vehículos eléctricos descrito en la reivindicación 16, caracterizado porque el centro de control externo (45) controla la reserva y el uso de una determinada estación de recarga (1 ) tras la recepción de mensajes SMS u otros tipos de mensajes de señalización, o a través de Internet.
18. - Método para operar el sistema de recarga de vehículos eléctricos descrito en la reivindicación 16, caracterizado porque el centro de control externo (45) permite liberar el sistema de bloqueo (15).
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