WO2022149096A1

WO2022149096A1 - Sistema de gestão de cabo de carregamento

Info

Publication number: WO2022149096A1
Application number: PCT/IB2022/050116
Authority: WO
Inventors: Pedro Nuno MARCOS MOREIRA DA SILVA; Germano Miguel OLIVEIRA DA SILVA; Vitor Alexandre MARTINS FERREIRA; Daniel Filipe PEREIRA MAGALHÃES; Susana Marinho Ferreira Guedes; Bruno Filipe Alves De Oliveira; Diana Alves LOBO GUIMARÃES; Nelson NEVES DA ROCHA; Filipe Alexandre SILVA FERREIRA
Original assignee: I-Charging - Mobilidade Elétrica, Sa
Priority date: 2021-01-07
Filing date: 2022-01-07
Publication date: 2022-07-14
Also published as: EP4277065A1; US20240067010A1

Abstract

A presente invenção diz respeito a um sistema de gestão de cabo de carregamento, que é motorizado e é aplicado em equipamentos de carregamento de veículos elétricos, ou outras aplicações que necessitem deste tipo de solução. O sistema de gestão de cabo de carregamento desenvolvido permite estender ou retrair um cabo de suspensão que auxilia o utilizador na tarefa de mobilização e deslocação de um cabo de carregamento elétrico para o carregamento de viaturas elétricas, evitando que o mesmo toque no chão quando não está em uso. Além disso, o sistema de gestão de cabo de carregamento permite a utilização e mobilização de cabos de carregamento com maior amplitude longitudinal, minimizando os esforços associados à realização destas tarefas por parte do utilizador.

Description

"SISTEMA DE GESTÃO DE CABO DE CARREGAMENTO"

Domínio técnico

A presente invenção diz respeito a um sistema de gestão de cabo de carregamento, que é motorizado e é aplicado em equipamentos de carregamento de veículos elétricos, ou outras aplicações que necessitem deste tipo de solução.

Antecedentes

Com o aumento de veículos elétricos no mercado, aumenta a exigência da solução a nível tecnológico e da experiência por parte do utilizador. As soluções tecnológicas encontram- se em franca evolução. Contudo, existem ainda lacunas quanto à experiência de carregamento oferecida ao utilizador, como por exemplo, a questão do manuseamento dos cabos de carregamento .

Com o aumento do número e variedade de modelos de veículos elétricos disponíveis no mercado, onde as entradas físicas de carregamento (i.e. tomadas) estão localizadas em locais completamente diferentes de modelo para modelo, torna-se evidente a necessidade de garantir o carregamento independentemente do veículo ou modelo. Assim, é necessário garantir a disponibilização de cabos mais longos nas estações de carregamento quando comparados com as soluções inicialmente desenvolvidas e lançadas no mercado.

Adicionalmente à questão do posicionamento das tomadas de carregamento nos veículos elétricos, os próprios locais de carga, onde as interfaces com o utilizador estão instaladas, são cada vez mais variadas. Assim, torna-se pertinente que os fabricantes de carregadores garantam que as estações de carregamento disponibilizem sempre um cabo com comprimento suficiente que permita alcançar as viaturas.

A solução apresentada pela presente invenção permite que a interface de carregamento com o utilizador, proporcione uma experiência de carregamento única, uma vez que não será necessária força para manusear e segurar o cabo de carregamento. Para poder realizar a operação de carregamento, o sistema de gestão de cabo de carregamento da presente invenção vai disponibilizar mais cabo de carregamento em conformidade com a necessidade, bem como proceder à sua recolha, sem que seja necessário a realização de esforços por parte do utilizador.

O documento US6338450B1 descreve um gestor de cabos que tem um membro de suporte e um suporte que monta o membro de suporte numa viga de teto de um galpão de carrinho de golfe. A primeira roda de uma polia é conectada à extremidade superior do membro de suporte e uma segunda roda de polia é conectada a um suporte de montagem de polia. Uma mola helicoidal arrastada em torno da primeira roda da polia apresenta uma extremidade presa ao suporte de montagem da polia e a outra extremidade presa à extremidade inferior do membro de suporte. A segunda roda da polia é suspensa numa elevação mais baixa do que a primeira roda da polia e move- se para baixo contra a força da mola quando o cabo de força arrastado sobre ela é puxado para baixo para se conectar a um carrinho de golfe para recarga. Enquanto ocorre a recarga, a polia inferior é fixada ao membro de suporte que fixa o seu suporte a um gancho em S que prende a mola ao membro de suporte vertical. Quando o cabo de alimentação é liberado, a polia move-se para cima, mas seu deslocamento para cima é limitado por um suporte de cabo que captura o cabo de alimentação e mantém-no em posição para a sua fácil recuperação para uma próxima utilização.

Sumário

0 presente pedido descreve um sistema de gestão de cabo de carregamento de veículos elétricos compreendendo um sistema motorizado de enrolamento de um cabo de suspensão, em que o sistema motorizado de enrolamento encontra-se adaptado para controlar a disponibilização do cabo de suspensão que garante o suporte e suspensão do cabo de carregamento dos veículos elétricos.

Numa forma de realização proposta, o sistema motorizado de enrolamento compreende uma calha longitudinal em forma de U com duas extremidades, dentro da qual percorre longitudinalmente uma guia compreendendo um furo vertical que atravessa o seu núcleo central e que se encontra física e mecanicamente adaptada ao formato da calha permitindo o seu livre deslocamento entre as duas extremidades da calha, em que a base da referida calha compreende um recorte longitudinal coincidente com o posicionamento e alinhamento do furo vertical da guia, a calha compreendendo numa das suas extremidades um sensor de desvio A, e na extremidade oposta um outro sensor de desvio B; um suporte em forma de U compreendendo um veio roscado, um motor, sensores de fim de curso A e B, o veio roscado mecanicamente adaptado ao suporte compreende uma guia móvel, o motor mecanicamente adaptado ao veio roscado por forma a promover a sua rotação encontra-se fixo ao suporte, os sensores de fim de curso A e B fixos ao suporte encontram-se posicionados de forma a determinar o posicionamento da guia móvel, e a calha encontrando-se fixa ao referido suporte; um enrolador, posicionado por cima da calha e mecanicamente adaptado ao veio roscado por forma a acompanhar os seus movimentos de rotação, compreendendo um meio mecânico de fixação; e um cabo de suspensão fixo numa das suas extremidades ao enrolador pelo referido meio mecânico de fixação, atravessa simultaneamente o recorte longitudinal da calha e o furo da guia, compreende na sua outra extremidade um suporte do cabo de suspensão mecanicamente fixo por um sistema de aperto.

Numa outra forma de realização proposta, o motor encontra- se mecanicamente adaptado ao veio roscado por meio de um rotor.

Numa outra forma de realização proposta, os sensores de desvio A e B detetam o contacto da guia com a respetiva extremidade da calha promovendo o acionamento do motor.

Ainda numa outra forma de realização, o contacto da guia com o sensor de desvio A promove a rotação do motor num sentido, e o contacto da guia com o sensor de desvio B promove a rotação do motor no mesmo sentido correspondente ao desenrolar do cabo de suspensão.

Ainda numa outra forma de realização,os sensores de fim de curso A e B detetam o contacto da guia móvel que percorre o veio roscado com as extremidades do suporte.

Ainda numa outra forma de realização, o enrolador promove o enrolamento ou desenrolamento do cabo de suspensão por intermédio da ação gerada pelo motor.

Ainda numa outra forma de realização, o contacto da guia movei com o sensor de fim de curso A ou com o sensor de fim de curso B identifica a posição de enrolamento ou desenrolamento do cabo no enrolador.

Ainda numa outra forma de realização, o sistema proposto compreende um involucro exterior com uma ranhura aberta na sua base que permite o atravessamento e manuseamento do cabo de suspensão.

Ainda numa outra forma de realização, o sistema de gestão de cabo de carregamento proposto compreende um sistema de controlo composto por uma unidade de aquisição e processamento de sinal, uma unidade de processamento e controlo e um sinal de saida para controlo do motor; um sistema de comando; e uma fonte de alimentação DC.

Ainda numa outra forma de realização, o sistema proposto compreende um sistema de sensores composto por sensores de corrente do motor e sensores de repouso do conector.

Ainda numa outra forma de realização, o sistema de controlo recebe os sinais provenientes do sistema de sensores através da unidade de aquisição de sinal, realizando o tratamento de sinal na unidade de processamento a qual emite o sinal de saida para o sistema de comando do motor.

Ainda numa outra forma de realização,o sinal de saida, atua o sistema de comando através da utilização de uma ponte H, que promove a rotação do motor num sentido fechando um circuito MOSFET Q3-Q2, ou promove a rotação do motor no sentido inverso fechando um circuito MOSFET Q1-Q4.

O presente documento descreve ainda um sistema de carregamento de viaturas elétricas caracterizado por compreender pelo menos um sistema de gestão de cabo de carregamento de veículos elétricos anteriormente descrito, e pelo menos um cabo de carregamento com um conector de carregamento; em que o cabo de carregamento é suportado pelo cabo de suspensão do sistema motorizado de enrolamento garantindo que este não entra em contacto com o chão quando não está em uso.

O sistema proposto poderá ser ainda ser implementado em bombas de abastecimento de combustível ou outro tipo de suporte de mangueiras.

Breve descrição

A presente invenção diz respeito a sistema de gestão de cabo, em particular cabos para o carregamento de veículos elétricos, recorrendo à utilização de um sistema motorizado.

A presente solução encontra-se direcionada para aplicação em estações de carregamento de veículos elétricos, quando existe necessidade de utilização de cabos de carregamento mais longos, podendo servir adicionalmente como solução para qualquer outro tipo de aplicação que necessite deste tipo de inovação .

O objetivo do presente sistema de gestão de cabo de carregamento visa melhorar o manuseamento do cabo de carregamento de estações de carregamento de viatura elétrica, minimizando os esforços de ação por parte do utilizador, garantindo ainda a integridade e durabilidade do referido cabo de carregamento uma vez que este não entra em contacto com o chão. Presentemente, para uma qualquer estação de carregamento garantir a disponibilização de cabos de carregamento mais longos e que permitam alcançar posições do conector de entrada no veiculo mais afastadas, estes ficam frequentemente em contacto com o chão pelo menos num ponto da totalidade da sua extensão quando não estão em uso e em repouso, pelo que tal utilização do cabo de carregamento promove o desgaste do mesmo, reduzindo a sua vida útil, e colocando em causa a segurança do utilizador.

Existem algumas soluções disponíveis para tentar mitigar este problema. No entanto, a generalidade destas soluções, apresenta fragilidades no seu conceito de funcionamento. As soluções baseadas em mola ou elástico, bem como as soluções baseadas em sistemas de gravidade, são os exemplos mais significativos das soluções apresentadas no mercado.

Nas soluções de mola ou elástico a força de tensionamento aumenta proporcionalmente com a distância à estação de carregamento, e por isso o utilizador vai sofrer a resistência à extensão do cabo de suspensão, tornando o movimento difícil e desconfortável. A força necessária para realizar a operação de transporte do cabo de carregamento até à posição final de carregamento da viatura torna-se, portanto, muito grande e exigente até ao utilizador obter a extensão máxima. Os sistemas de retenção baseados em gravidade, recorrem à utilização de contrapesos para aplicação de uma força constante, mas o processo de retração com aceleração implica que o utilizador possa ter uma má experiência .

A presente solução recorre a um sistema de gestão de cabo de carregamento motorizado, que previne o contacto ou repouso do cabo de carregamento elétrico no chão. O sistema é também diferenciador por não realizar o enrolamento do cabo de carregamento elétrico, mas sim de um cabo auxiliar de suspensão do cabo elétrico de carregamento. O sistema motorizado apresenta força e velocidade controladas.

Assim ao puxar o cabo de carregamento em direção ao veiculo, o suporte do sistema que o segura, promove a sua libertação de uma forma controlada até que não seja necessário mais cabo de carregamento. Quando o utilizador termina a sessão de carregamento e retira o conector da viatura, coloca-o na posição de repouso da estação de carregamento, e o sistema promove a retração do cabo de carregamento de forma automática, não sendo necessária qualquer tipo de intervenção por parte do utilizador.

O presente pedido descreve, portanto, um sistema de tensionamento e retração de cabo de carregamento de viaturas elétricas composto por:

- fonte de alimentação;

- motor;

- sistema de comando;

- proteção contra sobre corrente;

- sistema de controlo;

- sensores de fim de curso;

- enrolador;

- cabo de suspensão com guia.

De acordo com a presente invenção, quando o utilizador levanta o conector do suporte da estação de carregamento conduzindo-o em direção à viatura, o sistema de tensionamento e retração de cabo identifica que o conector já não está em repouso e inicia o processo de avaliação de necessidade de fornecimento de cabo de carregamento ao utilizador. Assim que, com recurso aos sensores, o sistema deteta o movimento angular do cabo de carregamento, o motor é acionado atuando sobre o enrolador onde o cabo de suporte está enrolado que promove o desenrolamento do cabo de suspensão. O motor do sistema é imobilizado assim que deixa de ser necessário fornecer mais cabo de carregamento ao utilizador ou é detetado que o cabo de suspensão está totalmente desenrolado. Assim que o sistema deteta que o conector do cabo de carregamento está no suporte de repouso da estação de carregamento, e após um curto tempo de espera, o motor é acionado, desta vez no sentido da retração do cabo de suspensão até que todo o cabo de carregamento seja recolhido. Quando é detetado que o cabo de suspensão está totalmente recolhido, o motor é imobilizado e o sistema entra em modo de espera.

Sempre que o motor liberta ou retrai o cabo de suspensão, não é aplicada qualquer força no cabo de carregamento por parte do utilizador, ao contrário das soluções tradicionais. O motor controla a velocidade de ambos os movimentos, garantindo o conforto ao utilizador.

Breve Descrição das Figuras

Para uma mais fácil compreensão do presente pedido juntam- se em anexo figuras, as quais, representam realizações que, contudo, não pretendem limitar a técnica aqui divulgada.

A Figura 1 ilustra um sistema de carregamento de veículos elétricos em que:

100 - estação de carregamento;

101 - sistema motorizado de enrolamento;

102 - cabo de carregamento;

104 - conector de carregamento;

200 - utilizador. A Figura 2 ilustra um sistema de carregamento de veículos elétricos em que:

100 - estação de carregamento;

101 - sistema motorizado de enrolamento;

102 - cabo de carregamento;

104 - conector de carregamento;

200 - utilizador.

A Figura 3 ilustra um sistema de carregamento de veículos elétricos em que:

100 - estação de carregamento;

101 - sistema motorizado de enrolamento;

102 - cabo de carregamento;

103 - cabo de suspensão;

104 - conector de carregamento;

105 - suporte do cabo de suspensão;

200 - utilizador.

A Figura 4 ilustra esquematicamente um sistema de carregamento de veículos elétricos em que:

100 - estação de carregamento;

101 - sistema motorizado de enrolamento;

102 - cabo de carregamento;

103 - cabo de suspensão;

104 - conector de carregamento;

105 - suporte do cabo de suspensão;

200 - utilizador.

A Figura 5 representa o diagrama de blocos que compõem o sistema motorizado de enrolamento, em que:

101 - sistema motorizado de enrolamento;

1011 - fonte de alimentação;

1012 - proteção contra sobre corrente; 1013 - sistema de comando;

1014 - motor DC;

10141 - sistema mecânico, rotor;

1016 - sistema de sensores;

1017 - sistema de controlo.

A Figura 6 representa os componentes mecânicos que compõem o sistema motorizado de enrolamento, em que:

105 - suporte do cabo de suspensão;

1014 - motor DC;

10141 - rotor;

1031 - calha;

1032 - involucro do sistema,

1033 - enrolador;

1034 - detetor / sensor de desvio A;

1035 - veio roscado;

1036 - suporte;

1037 - guia móvel;

1039 - detetor / sensor de desvio B.

A Figura 7 representa os componentes mecânicos que compõem o sistema de deteção de desvio do cabo de suspensão, em que: 103 - cabo de suspensão;

105 - suporte do cabo de suspensão;

1031 - calha;

1034 - detetor / sensor de desvio A;

1038 - guia do cabo de suspensão;

1039 - detetor / sensor de desvio B.

A Figura 8 representa em detalhe os componentes mecânicos que compõem o sistema de deteção de desvio do cabo de suspensão, em que:

1031 - calha; 1034 - detetor / sensor de desvio A;

1038 - guia do cabo de suspensão;

1039 - detetor / sensor de desvio B.

A Figura 9 representa em detalhe os componentes mecânicos que compõem o sistema de deteção de cabo retraído ou estendido, em que:

1035 - veio roscado;

1036 - suporte;

1037 - guia móvel;

10351 - detetor /sensor de fim de curso A;

10352 - detetor / sensor de fim de curso B;

A Figura 10 representa o diagrama do sistema motorizado de enrolamento (101), em que:

1016 - sistema de sensores;

10350 - sensores de corrente do motor;

10351 - detetor / sensor de fim de curso A;

10352 - detetor / sensor de fim de curso B;

10353 - detetor / sensor de repouso do conetor;

1034 - detetor / sensor de desvio A;

1017 - sistema de controlo;

10171 - unidade de aquisição e processamento de sinal;

10172 - unidade de processamento e controlo;

10173 - sinal de saída para controlo do motor;

1011 - fonte de alimentação DC;

1013 - sistema de comando;

1014 - motor DC.

A Figura 11 representa a componente elétrica aplicada ao motor. Os números de referência representam:

301 - movimento rotação sentido horário;

302 - movimento imobilizado; 303 - movimento rotação sentido anti-horário;

1014 - motor DC.

A Figura 12 representa a componente mecânica, em que:

103 - cabo de suspensão;

1014 - motor DC;

10141 - sistema mecânico, rotor;

1035 - veio roscado;

1033 - enrolador.

A Figura 13 representa o diagrama de estados do sistema de gestão de cabo de carregamento, descrevendo o seu método de funcionamento .

Descrição de formas de realização

Fazendo referência às figuras, algumas formas de realização são agora descritas de forma mais pormenorizada, as quais não pretendem, contudo, limitar o âmbito do presente pedido.

No que diz respeito à figura 1, o conector de carregamento (104), encontra-se inativo e colocado no suporte de repouso da estação de carregamento (100), levando a que o cabo de carregamento (102) se encontre recolhido e o cabo de suspensão (103) completamente enrolado no enrolador (1033) do sistema motorizado de enrolamento (101). Neste caso, não há qualquer tensão ou desvio no cabo de suspensão (103) que faça ativar o sistema de gestão de cabo de carregamento.

Na figura 2, encontra-se retratada a primeira interação do utilizador (200) com a estação de carregamento (100). Nesta, o utilizador (200) puxa o conector de carregamento (104) em direção à viatura elétrica, ficando o cabo de carregamento (102) suspenso no ar sem entrar em contacto com o chão. Neste primeiro momento, através dos detetores de desvio A e B (1034, 1039), o sistema motorizado de enrolamento (101) deteta que está a ser solicitado mais cabo de carregamento (102) pelo utilizador (200).

Na figura 3, o cabo de suspensão (103) encarrega-se de garantir a sustentação e suporte do cabo de carregamento (102), impedindo que este entre em contacto com o chão quando o utilizador (200) promove a deslocação do conector de carregamento (104) em direção ao veiculo que se pretende carregar. Neste caso, enquanto houver deteção de desvio pelos detetores de desvio A e B (1034, 1039), o sistema motorizado de enrolamento (101) vai desenrolar o cabo de suspensão (103) do enrolador (1033).

Na figura 4, o sistema motorizado de enrolamento (101) deteta, através dos detetores de desvio A e B (1034, 1039), que não está a ser pedido mais cabo de carregamento (102), e uma vez que o cabo de suspensão (103) está na posição vertical à estação de carregamento (100), os sensores de desvio A e B (1034, 1039) não serão ativados. Assim, o motor (1014) é imobilizado e o suporte do cabo de suspensão (105) encarrega-se de garantir a sustentação do cabo de carregamento (102), permitindo folga e tensionamento suficiente para o utilizador (200) garantir a inserção do conetor de carregamento (104) no veiculo.

A solução de sistema de gestão de cabo de carregamento proposta pela presente invenção, tal como representado na Figura 5, é composta pelo sistema motorizado de enrolamento (101), que compreende uma fonte de alimentação em corrente continua, DC (1011), um sistema de comando (1013), sistema de controlo (1017), proteção contra sobre corrente (1012), um motor de corrente continua, DC (1014) com caixa redutora, um sistema mecânico, rotor (10141) e sistema de sensores (1016).

A inovação da solução proposta pela presente invenção passa pelo uso de um motor de funcionamento em corrente continua (1014) para promover o enrolamento e desenrolamento do cabo de suspensão (103) que suporta o cabo de carregamento (102), permitindo que este último tenha uma maior extensão e consequente maior alcance. O cabo de suspensão (103) suporta o cabo de carregamento (102) através do suporte do cabo de suspensão (105). O motor (1014) encontra-se mecanicamente ligado a um enrolador (1033) onde o cabo de suspensão (103) é enrolado e desenrolado. Uma vista explodida do sistema motorizado de enrolamento (101) desenvolvido encontra-se representado na figura 6.

O sistema motorizado de enrolamento (101) permite a aplicação e funcionamento com diferentes tipos de cabos de carregamento (102) tais como CCS e CHAdeMO de diferentes diâmetros e pesos, refrigerados ou não. O sistema motorizado de enrolamento (101) proposto tem a possibilidade de alterar os parâmetros necessários para compensar os diferentes cabos de carregamento (102) e manter a velocidade e facilidade de utilização independentemente do tipo de cabo de carregamento .

Para garantir que o cabo de suspensão (103) é libertado apenas quando solicitado, foi desenvolvido um mecanismo que determina, através do posicionamento do referido cabo de suspensão (103), se o utilizador (200) está ou não a puxar o cabo de carregamento (102) elétrico. A figura 7 ilustra este mecanismo de deteção do desvio do cabo de suspensão (103).

Nesse sentido, quando o utilizador (200) puxa o cabo de carregamento (102) em direção à viatura, o cabo de suspensão (103) que atravessa a guia (1038) desliza na calha (1031) ilustrada nas Figura 7 e Figura 8. Quando a guia (1038) toca numa das extremidades da calha (1031) os detetores de desvio A e B (1034, 1039) são ativados, levando o sistema de controlo (1017) e sistema comando (1013) a atuar o motor (1014).

Para que seja garantida a deteção de movimento do cabo de suspensão (103), independentemente do local onde o utilizador (200) se encontre e quando puxe o cabo de carregamento (102), a ranhura incorporada na calha (1031) foi desenhada por forma a que o cabo de suspensão (103) deslize sempre até acionar um dos detetores de desvio A e B (1034, 1039).

Assim que os detetores de desvio A e B (1034, 1039) da calha (1031) forem acionados por contacto com a guia (1038), o sistema motorizado de enrolamento (101) valida o estado dos sensores de fim de curso A e B (10351, 10352) instalados no suporte (1036) tal como ilustrado na Figura 9.

Para garantir que o motor (1014) imobiliza o movimento de rotação do seu eixo quando o cabo de suspensão (103) está totalmente desenrolado, ou totalmente enrolado, foi criado um mecanismo que, através de um guia móvel (1037), que percorre um veio roscado (1035) que roda em sintonia com o veio do motor (1014) através da comunicação mecânica realizada por um rotor (10141), fazendo com que a guia móvel (1037) encoste em um dos pontos A ou B, conforme apresentado na Figura 9, acionando cada um dos detetores de fim de curso A ou B (10351, 10352), respetivamente os sensores de fim de curso dos pontos A ou B (10351, 10352).

Se o cabo de suspensão (103) estiver totalmente enrolado, o guia móvel (1037) encosta num dos pontos identificados (A ou B) e ativa um dos sensores de fim de curso A ou B (10351 ou 10352). Da mesma forma, no caso do cabo de suspensão (103) estar totalmente desenrolado, a guia móvel (1037) irá encostar no ponto oposto (A ou B), acionando o outro detetor de fim de curso A ou B (10351 ou 10352).

Dessa forma, o sistema motorizado de enrolamento (101) analisa o estado dos sensores de fim de curso A e B (10351, 10352) para determinar se o cabo de suspensão (103) está completamente enrolado no enrolador (1033) ou completamente estendido na posição vertical à estação de carregamento (100), e juntamente com os dois sensores de desvio A e B (1034, 1039), valida se está a ser requisitada a libertação de mais cabo de carregamento (103) e se existem condições para o aceder ao pedido do utilizador (200).

O sistema de sensores (1016), referenciado na Figura 10, é composto por: sensores de corrente do motor (10350), que validam se a sua operação está a decorrer dentro dos padrões normais de funcionamento; sensores de fim de curso A e B (10351, 10352), que fornecem informação ao sistema motorizado de enrolamento (101) sobre o estado de enrolamento do cabo de suspensão (103) no enrolador (1033); sensores de desvio A e B (1034, 1039), em ação conjunta, permitem validar se existe ou não um pedido de libertação de cabo de suspensão (103); e sensor de repouso (10353) do conetor de carregamento (104) no suporte de repouso da estação de carregamento (100), determina a condição inicial e final de operação do sistema de gestão de cabo de carregamento, para que o sistema motorizado de enrolamento (101) disponibilize ou proceda ao enrolamento do cabo de suspensão (103).

A forma como o motor (1014) retrai ou estende o cabo de suspensão (103), depende dos sinais de controlo que fecham, ou abrem os circuitos da ponte elétrica H onde está inserido, tal como ilustrado na Figura 11.

Os sensores de desvio A e B (1034, 1039), sensores de fim de curso A e B (10351, 10352) e sensor de repouso (10353), enviam o sinal com os seus estados para a unidade de controlo (1017), que os recebe através da unidade de aquisição de sinal (10171), sendo o tratamento de sinal realizado pela unidade de processamento (10172) a qual irá determinar e emitir o sinal de salda (10173), que irá atuar a ponte H do sistema de comando (1013) ilustrada na Figura 11, em que o motor (1014) promove a rotação do seu eixo para um lado, fechando o circuito Q3-Q2 (MOSFET) ou para o outro fechando o circuito Q1-Q4 (MOSFET).

Em termos mecânicos, o conceito base do sistema de gestão de cabo de carregamento da presente invenção passa pela utilização de um modelo com um motor (1014) associado a um enrolador (1033), que puxa ou liberta um peso de acordo com a direção rotacional do eixo do motor (1014).

No modelo proposto, o motor encontra-se ligado a um rotor (10141), que altera a relação entre a velocidade e o binário. A velocidade angular no rotor (10141) reduz na relação (W2<W1) e o binário aumenta na relação de (T2>T1) devido ao rácio do redutor R =(N2/N1). A relação entre o rotor (10141), o binário e a velocidade angular é a seguinte:

W2= W1 / R

T2 TI x R

O que significa que quanto maior o rácio redutor do rotor (10141), maior é o binário, menor é a velocidade angular, neste caso o sistema é capaz de movimentar um objeto mais pesado, contudo será feito com menor velocidade.

O veio roscado (1035) de saida do rotor (10141) encontra-se acoplado a um enrolador (1033), onde o cabo de suspensão (103) é enrolado ou desenrolado.

Considerando a aplicação particular desta solução proposta pela presente invenção no carregamento de veículos elétricos, na Figura 13 encontra-se representado o fluxograma funcional do sistema de gestão de cabo de carregamento e o seu método de operação condicional.

De acordo com o fluxograma apresentado na figura 13, quando o sistema motorizado de enrolamento (101) deteta que o conector de carregamento (104) não se encontra instalado no suporte de repouso da estação de carregamento (100), por intermédio da informação proveniente do sensor de repouso (10353), o sistema motorizado de enrolamento (101) valida o estado dos detetores de desvio A e B (1034, 1039), para avaliar se o cabo de carregamento (102), e nomeadamente o cabo de suspensão (103), está a ser puxado pelo utilizador (200). Se os detetores de desvio A e B (1034, 1039) forem ativados, então o sistema motorizado de enrolamento (101) irá proceder à validação se existe cabo de suspensão (103) para fornecer ou recolher. Esta informação é determinada através dos dados provenientes dos detetores de fim de curso A e B (10351, 10352). Caso a condição de disponibilidade do cabo de suspensão (103) se verifique, o sistema motorizado de enrolamento (101) irá atuar o movimento de rotação do veio central do motor (1014), no sentido de disponibilizar (desenrolar) o cabo de suspensão (103). Enquanto existir disponibilidade de cabo de suspensão (103) e for detetado que o cabo de carregamento (102) está a ser puxado e o conector de carregamento (104) não está em repouso, o veio do motor (1014) roda no sentido de rotação que visa promover a disponibilização do cabo de suspensão (103).

Quando o utilizador (200) deixa de puxar o cabo de carregamento (102), deixa de existir angulação do cabo de suspensão (103) dentro da calha (1031), o que leva a que os sensores de desvio A e B (1034, 1039) deixem de estar acionados. Uma vez que os contactos dos sensores de desvio A e B (1034, 1039) não se encontrem fechados, o veio do motor (1014) será então imobilizado parando a sua rotação. De forma análoga, quando não existe mais cabo de suspensão (103) para disponibilizar, o veio roscado (1035) do motor (1014) irá parar por intermédio da atuação do contacto dos sensores de fim de curso A e B (10351, 10352).

De seguida, o sistema motorizado de enrolamento (101) valida se o conector de carregamento (104) está ligado ao veiculo para carregamento da viatura elétrica. Caso a condição se verifique, o veio roscado (1035) do motor (1014) permanece imóvel, não existindo necessidade de fornecer mais cabo de suspensão (103). Caso o veiculo não esteja em período de carregamento, o sistema motorizado de enrolamento (101) avalia se a sessão de carregamento já foi concluída. No caso do conector de carregamento (104) regressar à posição de repouso, então a sessão de carregamento é considerada como concluída e o sistema motorizado de enrolamento (101) passa à fase de validação da existência de cabo de suspensão (103) para retrair. Esta é realizada através da leitura dos sensores de fim de curso A e B (10351, 10352) e caso verifique a existência de cabo de suspensão (103) para retrair, o sistema motorizado de enrolamento (101) incorpora um temporizador, que permite que o utilizador (200) tenha tempo para se afastar, para que o sistema retraia o cabo de suspensão (103) em segurança.

O cabo de suspensão (103) é retraído, enquanto o conector de carregamento (104) permanecer na posição de repouso e existir cabo de suspensão (103) para recolher. Assim que o sistema motorizado de enrolamento (101) detete, através dos sensores de fim de curso A ou B (10351, 10352) que o cabo de suspensão

(103) está totalmente enrolado, então o ciclo termina, e o veio roscado (1035) do motor (1014) é imobilizado.

Quando o veículo termina o seu carregamento e o sensor de repouso (10353) colocado no suporte de repouso do conector de carregamento (104) não é ativado, é enviada uma mensagem ao utilizador (200), exibida em um display na estação de carregamento (100), a solicitar para colocar o conector de carregamento (104) na posição de repouso existente na estação de carregamento (100). O sistema imobiliza o veio roscado (1035) do motor (1014) até que o conector de carregamento

(104) seja colocado no suporte de repouso em posição de repouso pelo utilizador (200). O circuito de acionamento do motor (1014), tal como ilustrado na figura 11, é baseado num conversor elétrico com configuração de ponte H. Este conversor permite acionar o motor (1014) no sentido horário ou anti-horário conforme os estados dos MOSFET (Ql, Q2, Q3, Q4), assim como controlar a velocidade de rotação do motor (1014) com recurso à técnica de Modelação por largura de pulso (PWM). Para estabelecer a largura de pulso do PWM é utilizado um sistema de controlo de corrente em malha fechada. A corrente de referência utilizada para o controlo do motor (1014) é adaptada ao peso do cabo de carregamento (102), limitando assim o binário do motor (1014) ao essencial necessário para mover o cabo de carregamento (102).

Para imobilizar o motor (1014) numa dada posição, é induzido nos transístores um estado tal que os polos do motor (1014) ficam em curto-circuito, forçando a existência de um binário de contramovimento do rotor, obrigando à imobilização do mesmo. Isso é feito colocando em condução Ql e Q3, ou então Q2 e Q4.

A presente descrição não é, naturalmente, de modo algum restrita às realizações apresentadas neste documento e uma pessoa com conhecimentos médios da área poderá prever muitas possibilidades de modificação da mesma sem se afastar da ideia geral, tal como definido nas reivindicações. As realizações preferenciais acima descritas são obviamente combináveis entre si. As seguintes reivindicações definem adicionalmente realizações preferenciais.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de gestão de cabo de carregamento de veículos elétricos caracterizado por compreender: um sistema motorizado de enrolamento (101) de um cabo de suspensão (103), em que o sistema motorizado de enrolamento (101) encontra-se adaptado para controlar a disponibilização do cabo de suspensão (103) que garante o suporte e suspensão do cabo de carregamento dos veículos elétricos.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o sistema motorizado de enrolamento (101) compreender: uma calha (1031) longitudinal em forma de U com duas extremidades, dentro da qual percorre longitudinalmente uma guia (1038) compreendendo um furo vertical que atravessa o seu núcleo central e que se encontra física e mecanicamente adaptada ao formato da calha (1031) permitindo o seu livre deslocamento entre as duas extremidades, em que a base da referida calha (1031) compreende um recorte longitudinal coincidente com o posicionamento e alinhamento do furo vertical da guia (1038), a calha (1031) compreendendo numa das suas extremidades um sensor de desvio A (1034), e na extremidade oposta um outro sensor de desvio B (1039); um suporte (1036) em forma de U compreendendo um veio roscado (1035), um motor (1014) e sensores de fim de curso A e B (10351, 10352), o veio roscado (1035) mecanicamente adaptado ao suporte (1036) compreende uma guia móvel (1037), o motor (1014) mecanicamente adaptado ao veio roscado por forma a promover a sua rotação encontra-se fixo ao suporte (1036), os sensores de fim de curso A e B (10351, 10352) fixos ao suporte (1036) encontram-se posicionados de forma a determinar o posicionamento da guia móvel (1037), e a calha (1031) encontrando-se fixa ao referido suporte (1036); um enrolador (1033), posicionado por cima da calha (1031) e mecanicamente adaptado ao veio roscado (1035) por forma a acompanhar os seus movimentos de rotação, compreendendo um meio mecânico de fixação; e um cabo de suspensão (103) fixo numa das suas extremidades ao enrolador (1033) pelo referido meio mecânico de fixação, atravessa simultaneamente o recorte longitudinal da calha (1031) e o furo da guia (1038), compreende na sua outra extremidade um suporte do cabo de suspensão (105) mecanicamente fixo por um sistema de aperto.

3. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o motor (1014) encontrar-se mecanicamente adaptado ao veio roscado (1035) por meio de um rotor (10141).

4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os sensores de desvio A e B (1034, 1039) detetarem o contacto da guia (1038) com a respetiva extremidade da calha (1031) promovendo o acionamento do motor (1014).

5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o contacto da guia (1038) com o sensor de desvio A (1034) promover a rotação do motor (1014) num sentido, e o contacto da guia (1038) com o sensor de desvio B (1039) promover a rotação do motor (1014) no mesmo sentido correspondente ao desenrolar do cabo de suspensão (103).

6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por os sensores de fim de curso A e B (10351, 10352) detetam o contacto da guia móvel (1037) que percorre o veio roscado (1035) com as extremidades do suporte (1036).

7. Sistema de acordo com as reivindicações anteriores, caracterizado por o enrolador (1033) promover o enrolamento ou desenrolamento do cabo de suspensão (103) por intermédio da ação gerada pelo motor (1014).

8. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o contacto da guia movei (1037) com o sensor de fim de curso A (10351) ou com o sensor de fim de curso B (10352) identificar a posição de enrolamento ou desenrolamento do cabo (103) no enrolador (1033).

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um involucro exterior (1032) com uma ranhura aberta na sua base que permite o atravessamento e manuseamento do cabo de suspensão (103).

10. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender: um sistema de controlo (1017) composto por uma unidade de aquisição e processamento de sinal (10171), uma unidade de processamento e controlo (10172) e um sinal de saida para controlo do motor (10173); um sistema de comando (1013); e uma fonte de alimentação DC (1011).

11. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender um sistema de sensores (1016) composto por sensores de corrente do motor (10350) e sensores de repouso do conector (10353).

12. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o sistema de controlo (1017) receber os sinais provenientes do sistema de sensores (1016) através da unidade de aquisição de sinal (10171), realizando o tratamento de sinal na unidade de processamento (10172) a qual emite o sinal de salda (10173) para o sistema de comando (1013) do motor (1014).

13. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o sinal de saída (10173), atuar o sistema de comando (1013) através da utilização de uma ponte H, que promove a rotação do motor (1014) num sentido fechando um circuito MOSFET Q3-Q2, ou promove a rotação do motor (1014) no sentido inverso fechando um circuito MOSFET Q1-Q4.

14. Sistema de carregamento de viaturas elétricas (100) caracterizado por compreender: pelo menos um sistema de gestão de cabo de carregamento de veículos elétricos descrito nas reivindicações anteriores, e pelo menos um cabo de carregamento (102) com um conector de carregamento (104); em que o cabo de carregamento (102) é suportado pelo cabo de suspensão (103) do sistema motorizado de enrolamento (101) garantindo que este não entra em contacto com o chão quando não está em uso.

15. Sistema (100) de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por ser implementado em bombas de abastecimento de combustível ou outro tipo de suporte de mangueiras .