ES2886185T3 - Una unidad de carga móvil, en particular para vehículos eléctricos, y un sistema de gestión de la misma para la entrega de cargas a pedido - Google Patents

Una unidad de carga móvil, en particular para vehículos eléctricos, y un sistema de gestión de la misma para la entrega de cargas a pedido Download PDF

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Abstract

Una unidad de carga móvil (1), particularmente para uno o más vehículos eléctricos (4), del tipo que incluye baterías recargables (41), que comprende un vehículo de carga móvil (2), y un aparato de carga (3), instalado en dicho vehículo de carga (2), que tiene, a su vez: un grupo de acumulación de energía (5), equipado con acumuladores (51) para almacenar energía para cargar dichos vehículos eléctricos (4); una unidad inversora (6), conectada a dichos acumuladores (51), que comprende un convertidor de CC-CA-CC (62), para convertir la corriente continua de dichos acumuladores (51) en corriente alterna, en donde dicha unidad inversora (6) se puede conectar a una red de corriente alterna (9) y se adapta para transformar la corriente alterna de dicha red de corriente alterna (9) en corriente continua para cargar dichos acumuladores (51); y un sistema de control interno (7), conectado a dicha unidad inversora (6), adaptado para controlar el funcionamiento de dicha unidad inversora (6); dicho aparato de carga (3) está caracterizado porque dicha unidad inversora (6) comprende además un bus de corriente continua (63), conectado a dicho convertidor de CC-CACC (62), y un convertidor de CC-CC (61), de corriente continua a corriente continua, conectado a dicho bus de corriente continua (63) y conectable a las baterías recargables (41) de dicho vehículo (4), en donde dicho convertidor de CC-CC (61) y dicho convertidor de CCCA-CC (62) comprenden un interruptor (67) respectivamente, pudiendo conectarse cada interruptor (67) a dicha red de corriente alterna (9) y a dicho vehículo (4), y en donde dichos acumuladores (51) están conectados a dicho bus de corriente continua (63).

Description

DESCRIPCIÓN
Una unidad de carga móvil, en particular para vehículos eléctricos, y un sistema de gestión de la misma para la entrega de cargas a pedido
Una unidad de carga móvil, en particular para vehículos eléctricos, y un sistema de gestión de la misma para la entrega de cargas a pedido.
La presente invención se refiere a una unidad de carga móvil para vehículos eléctricos y un sistema de gestión de la misma para la entrega de cargas a pedido.
Más concretamente, la invención se refiere a una unidad del tipo mencionado, integrada en un sistema de gestión que ha sido diseñado y creado para permitir la carga de cualquier tipo de vehículo eléctrico ubicado en cualquier lugar, permitiendo una carga rápida.
A continuación la descripción se enfocará a la carga de autos eléctricos, pero es bastante evidente que la misma no debe considerarse limitada a este uso específico.
Como se sabe, los autos eléctricos están cada vez más expandidos en el mercado. El documento US2013020993 divulga que se proporciona una estación de carga de vehículos eléctricos multimodo que permite al usuario seleccionar una salida de forma de alimentación de CA y CC y puede proporcionar esas salidas a conectores para cargar vehículos eléctricos. Se proporciona una fuente de voltaje a un convertidor de CC que luego se envía a un bus de CC o conexión eléctrica. Se puede acceder al bus de cC mediante un equipo de carga de CC o un inversor de CCCA que está conectado a un equipo de carga CA, lo que proporciona la capacidad de carga CC y CA. En un aspecto, la estación de carga de vehículos eléctricos multimodo se utiliza en un vehículo de rescate para cargar vehículos eléctricos varados a través de múltiples estándares de carga sin requerir que el vehículo de rescate lleve sistemas de carga independientes para cada estándar de carga.
Esta necesidad se debe especialmente a que, por un lado, la contaminación de las grandes ciudades ha supuesto la reducción de la circulación local de los autos con combustión interna, y por otro lado, la tecnología de los autos eléctricos finalmente se ha vuelto utilizable para las necesidades cotidianas.
De hecho, los autos eléctricos están equipados actualmente con baterías capaces de tener una duración suficiente para permitir viajes de duración media/larga con distancias reducidas, en comparación con los vehículos de combustión interna.
Además, el precio de los autos eléctricos se ha reducido considerablemente. En la actualidad, hay muchos fabricantes de automóviles que están invirtiendo mucho en el desarrollo de automóviles eléctricos. En consecuencia, los vehículos eléctricos estarán cada vez más disponibles en el futuro.
Un problema que existe en la actualidad, y que de alguna manera limita la difusión de los vehículos eléctricos, es el hecho de que los distribuidores de energía para cargar dichos vehículos aún no están muy expandidos tanto en las ciudades como fuera de las ciudades.
En particular, todavía hay sustancialmente pocas y, por lo tanto, estaciones de carga distantes para vehículos eléctricos en las ciudades.
Está claro cómo este límite no permite una difusión más rápida de los vehículos eléctricos, que en cambio sería, como se mencionó anteriormente, una buena solución al problema de la contaminación.
Por lo expuesto anteriormente, un objeto de esta invención es proponer un sistema de carga móvil para vehículos eléctricos que sea flexible y permita cargar diferentes tipos de vehículos eléctricos de forma rápida, permitiendo un almacenamiento de energía adecuado.
Otro objeto de esta invención es proponer un esquema de circuito que permita una carga más rápida de vehículos eléctricos, a fin de permitir la creación de servicios de carga móvil, para superar las deficiencias de las columnas de carga fijas, facilitando así la difusión de los vehículos eléctricos.
El objeto de esta invención es un sistema de carga móvil y un sistema de gestión para administrar cargas a pedido, según las reivindicaciones adjuntas, incluidas en la presente a modo de referencia.
Por lo tanto, el objeto específico de esta invención es una unidad de carga móvil, en particular para uno o más vehículos eléctricos, del tipo que incluye baterías recargables, que comprende un vehículo de carga móvil, y un aparato de carga, instalado en dicho vehículo de carga, que a su vez tiene: un grupo de acumulación de energía, equipado con acumuladores para contener la energía para cargar dichos vehículos eléctricos; una unidad inversora, conectada a dichos acumuladores, que comprende un convertidor de CC-CA-CC para convertir la corriente continua proveniente de dichos acumuladores en corriente alterna, en donde dicha unidad inversora se puede conectar a una red de corriente alterna y está adaptada para transformar la corriente alterna de dicha red en corriente alterna en corriente continua para cargar dichos acumuladores; y un sistema de control interno, conectado a dicha unidad inversora, adaptado para controlar el funcionamiento de dicha unidad inversora; dicho aparato de carga se caracteriza porque dicha unidad inversora comprende además un bus de corriente continua, conectado a dicho convertidor CC-CA-CC, y un convertidor CC-CC, de corriente continua a corriente continua, conectado a dicho bus de corriente continua y conectable a las baterías recargables de dicho vehículo.
Siempre según la invención, dicha unidad inversora puede comprender uno o más interruptores, interpuestos entre dicho bus de corriente continua y dichos acumuladores, estando dichos conmutadores conectados a dicho sistema de control interno.
Incluso según la invención, dicho sistema de control interno puede comprender: un panel de interfaz visible por medio de una pantalla, preferiblemente una pantalla táctil, para resaltar parámetros de carga tales como kWh entregados, tiempo de finalización de carga estimado, potencia instantánea y una placa de interfaz , destinada a conectarse, mediante un cable, a una placa de interfaz de comunicación análoga de dicho vehículo eléctrico cuyas baterías recargables deben ser cargadas, para detectar el estado de carga de dichas baterías recargables, dicha placa de interfaz, que está adaptada para detectar la información operativa de dicho aparato de carga, incluye: información relacionada con la carga eléctrica y la temperatura de dichos acumuladores y relacionada con la condición térmica y operativa de dicho inversor.
Ventajosamente según la invención, dichos acumuladores pueden disponerse en una configuración de cremallera. Además, según la invención, dicha unidad puede incluir una placa de detección para detectar el estado de carga y descarga de dichos acumuladores, dicha placa de detección está conectada a dicho sistema de control interno y configurada para proporcionar variables operativas de dichos acumuladores a dicho sistema de control interno. Preferiblemente según la invención, dicha unidad puede comprender conectores para conectar dicho inversor a dichas baterías recargables de dicho vehículo.
La presente invención se describirá ahora con fines ilustrativos, pero no se limitará, según sus realizaciones preferidas, con particular referencia a las figuras de los dibujos adjuntos, en donde:
La figura 1 muestra una vista esquemática de la unidad de carga móvil según esta invención;
La figura 2 muestra un diagrama de bloques del sistema de carga móvil de la unidad de carga móvil de la figura 1, conectado a un vehículo eléctrico que se cargará;
La figura 3 muestra el diagrama de cableado esquemático de la fuente de alimentación del sistema de carga móvil según esta invención;
La figura 4 muestra un diagrama esquemático de carga de una pluralidad de baterías;
La figura 5 muestra un diagrama de flujo del método de gestión de energía acumulada, que no forma parte de la invención;
La figura 6 muestra un diagrama de un sistema de gestión para la entrega de cargas y las unidades de carga móviles, que no forma parte de la invención; y
La figura 7 muestra un diagrama de bloques del método operativo del sistema de gestión para la entrega de cargas desde el sistema, que no forma parte de la invención, según la figura 6.
En las diversas figuras, las partes similares se indicarán con los mismos números de referencia.
Con referencia a las figuras 1 y 2, se puede observar la unidad de carga móvil 1 según esta invención.
La unidad de carga móvil 1 comprende esencialmente un vehículo de carga 2 y un aparato de carga 3, instalados en dicho vehículo de carga 2, para llegar a diferentes vehículos eléctricos 4 para el suministro y la carga.
En particular, dicho aparato de carga 3 comprende un grupo de acumulación de energía 5, una unidad inversora 6, un sistema de control interno 7 y conectores 8.
El grupo de acumulación de energía 5 comprende una pluralidad de baterías o acumuladores 51 y una placa de detección 52, adaptada para controlar los estados de carga y descarga de los acumuladores 51, proporcionando variables operativas de los acumuladores 51 al sistema de control interno 7 al que está conectado.
La unidad inversora 6 está conectada a dicho grupo de acumulación de energía 5, que también está instalado en dicho vehículo de carga 2.
La unidad inversora 6 comprende un convertidor CC-CC 61, es decir, de corriente continua a corriente continua, y un CC-CA-CC 62, es decir, de corriente continua a corriente alterna y viceversa.
La unidad inversora 6 gestiona la potencia del flujo de energía para cargar acumuladores de vehículos, como se explica mejor a continuación.
En otras palabras, el inversor 6 es la parte responsable, según las necesidades, de proporcionar energía a la carga (el vehículo eléctrico 4).
La unidad inversora 6 es de tipo bidireccional y está adaptada para realizar las siguientes funciones:
- transformar la corriente continua suministrada por las baterías del sistema, en corriente alterna con una tensión industrial adaptada para alimentar los cargadores de baterías de los vehículos eléctricos 4 a cargar (carga en modo 1, 2 y 3, tipo 1,2 y 3 según Norma IEC 61851-1);
- gestionar la corriente continua y el voltaje de carga del sistema para la carga directa en CC de las baterías de los vehículos eléctricos 4 a cargar (carga en modo 4, tipo CHAdeMO y CCS Combo, según la norma IEC 61851-1); - convertir, u operar, como cargador de batería cuando está conectado a la red 9 para cargar los acumuladores 51, invirtiendo su función y transformando la corriente alterna CA en corriente continua CC.
Todas estas funciones integradas en un mismo componente permiten disminuir el peso y la cantidad de componentes en todos los equipos.
También se prevé un interruptor múltiple 67, coordinado para que el sistema pueda cargar selectivamente los acumuladores 51 o a través de la red 9, o cargar las baterías recargables 41 de un vehículo eléctrico 4, en corriente continua o corriente alterna.
Con referencia también a la figura 3, la disposición eléctrica de la unidad inversora 6 tiene como objetivo obtener la máxima modularidad y la máxima flexibilidad de uso al tiempo que se minimiza el peso y el tamaño.
Para cumplir con estos objetivos, la unidad inversora 6 utiliza tecnologías de conmutación de alta frecuencia y comprende un bus de corriente continua 63, que desacopla los acumuladores 51 de la parte de carga del lado del vehículo eléctrico 4.
En particular, los conectores 8, que se pueden conectar al vehículo eléctrico 4 a suministrar, están conectados a dicho convertidor CC-CC 61 y a dicho convertidor CC-CACC 62, cada uno conectado a dicho bus de corriente continua 63.
Esta configuración permite, como se mencionó, reducir el peso y las dimensiones generales del aparato de carga 3. Bajo el perfil mecánico, los acumuladores 51 se pueden alojar en una configuración de cremallera, para permitir un fácil mantenimiento, además de brindar la posibilidad de aumentar la capacidad instalada de una manera sencilla. Los interruptores 66 están previstos entre el bus 63 y las baterías 51, conectados y controlados por dicho sistema de control interno 7.
El sistema de control interno 7 está conectado a dicho grupo de acumulación de energía 5 y dicha unidad inversora 6, y comprende un panel de interfaz 71, visible por medio de una pantalla, preferiblemente una pantalla táctil (no mostrada en las figuras) a través de la cual el usuario puede gestionar y controlar fácilmente el estado de las baterías y el funcionamiento del aparato de carga 3 durante los pasos de carga.
Dicho sistema de control interno 7 está adaptado para regular el funcionamiento de dicha unidad inversora 6, mientras carga baterías externas y cierra o abre dichos interruptores 66, para desacoplar los acumuladores 51 durante los pasos de carga de las baterías recargables 41 de uno o más vehículos 4.
El sistema de control interno 7 también comprende una placa de interfaz 72, para detectar el estado de carga de las baterías del vehículo eléctrico 4 a suministrar, para tener en cuenta toda la información de temperatura de los acumuladores 51 del aparato de carga 3 junto con todos los requisitos de ventilación. Dicha placa de interfaz se puede conectar a dicho vehículo eléctrico 4 mediante un cable adecuado 73.
Con particular referencia a la figura 2, se puede observar la conexión de la unidad de carga móvil 1 conectada a un vehículo eléctrico 4.
Se debe considerar que, en general, los vehículos eléctricos 4 normalmente comprenden baterías recargables 41 para la acumulación de energía, equipadas con su propio tablero de detección 42 de los estados operativos de las baterías recargables 41, para controlar los estados de carga y descarga, así como cualquier otra variable operativa de dichas baterías recargables 41.
Los vehículos eléctricos 4 también comprenden por lo general una interfaz de comunicación 43, para detectar el estado de carga de las baterías recargables 41.
Dicha interfaz 43 de comunicación se puede conectar a dicha placa de interfaz 72 de dicho sistema de control interno 7 por medio de dicho cable 73.
Los vehículos eléctricos 4 también comprenden generalmente un convertidor de CA-CC 44, conectado a dichas baterías recargables 41, adaptado para transformar la corriente de salida desde el inversor 4, y un convertidor de CC-CA 47, interpuesto entre las baterías recargables 41 y el motor 45 a ser suministrado.
Los conectores 8 pueden ser de diferentes tipos, según las normas de la técnica anterior, según las cuales la carga debe realizarse en corriente continua o corriente alterna.
En particular, en el caso de que sea necesario cargar en corriente alterna, el convertidor de CC-CA de dicha unidad inversora 6 se conecta mediante un conector adecuado 8 al convertidor de CA-CC, para permitir la carga de las baterías recargables 41.
De lo contrario, el convertidor de CC-CC 61 se conecta directamente a las baterías recargables 41, siempre con un conector específico 8.
El funcionamiento de la unidad de carga móvil 1 descrita anteriormente tiene lugar de la siguiente manera.
Cuando las baterías recargables 41 de un vehículo eléctrico 4 a suministrar se conectan al sistema de carga móvil 3 mediante uno de los conectores 8 y la placa de interfaz 72 del sistema de control interno 7, se conecta mediante el cable 73 a la interfaz de comunicación 43 del vehículo eléctrico 4, el sistema de control 1, que actúa como coordinador de baterías-inversor, adquiere la información de estado desde la placa de baterías 42 y la combina con las variables necesarias para el correcto funcionamiento del par de unidad inversora 6 - baterías recargables 41. En general, el protocolo de interfaz con el auto o vehículo eléctrico 4 que se va a cargar depende del método de carga, como por ejemplo:
- el método según IEC 61851-1 para cargar en CA de tres pasos; y
- protocolo ChadeMo o CCScombo 2 para carga en CC.
El sistema de carga 3 controla las señales de control de piloto (CP) y piloto de proximidad (PP).
El sistema de control interno 7 está configurado para:
- la detección de la conexión del conductor de protección;
- la transmisión y especificación del estado del vehículo eléctrico 4 (vehículo conectado, vehículo listo para cargar en varios pasos, error);
- la transferencia de información relacionada con la corriente de carga máxima disponible en el vehículo mediante, por ejemplo, una modulación de ancho de pulso - señal de PWM.
El sistema de control 1 puede integrar un sistema de comunicación según el Protocolo de punto de carga abierto (OCPP), que es un protocolo abierto para la comunicación entre las estaciones de carga y un sistema de gestión central de puntos de carga (CPMS).
Esto permite que cualquier productor de puntos de carga se conecte a la red, y por este motivo ha sido elegido por los distintos fabricantes de estaciones de carga para crear su primera red, a la que pueden acceder todos los propietarios y constructores de puntos de carga, todos los operadores de red y todos los conductores de vehículos eléctricos enchufables.
Como se mencionó anteriormente, la interfaz hombre-máquina está disponible a través de una pantalla táctil a color, construida para ser duradera en entornos hostiles y para aplicaciones al aire libre y en automóviles.
El panel de interfaz 71 tiene el objetivo de indicar la información clave de carga al usuario (kWh entregados, tiempo de finalización de carga estimado, potencia instantánea), la autorización para la carga, los botones para iniciar y detener la carga, visualización de alarmas, indicación de finalización de carga y de retirada del cable habilitado. Además, la carga y descarga de los acumuladores 51 es supervisada por el sistema de control interno 7 y gestionada por el mismo en relación con los parámetros físicos que se controlan, tales como los voltajes de las celdas 51, que constituyen dichos acumuladores 51, y la temperatura de los acumuladores 51, en relación con las variables de corriente y la tensión de carga y descarga.
Con la carga de corriente continua (CC), la corriente continua se suministra directamente a las baterías recargables 41 del vehículo eléctrico 4.
Hay dos estándares diferentes para la carga en corriente continua: CHADEMO y CCS - Sistema de carga combinado.
El sistema de carga 3 está configurado para gestionar ambos estándares de carga.
Con referencia a la figura 4, se muestra una vista esquemática de la conexión entre los acumuladores 51 de dicho sistema de carga 3, con una pluralidad de baterías recargables 41, cada una con un respectivo vehículo eléctrico 4 a cargar.
El sistema de control interno 7 permite detectar la energía disponible en las baterías recargables 41 en tiempo real, así como la energía entregada a cada uno de los acumuladores 41 de cada vehículo eléctrico 4 conectado.
El sistema de control interno 7 también es capaz de evaluar la energía disponible, teniendo en cuenta las pérdidas causados por los efectos de la temperatura y el número de ciclos de carga y descarga que han tenido los acumuladores 51.
Con el tiempo, los acumuladores 51 estarán sujetos a ciclos de carga y períodos de descarga hacia los vehículos 4 para servir.
El sistema de carga 3 se caracteriza por el valor de potencia disponible (kW) y el valor de energía (kWh).
La potencia de los acumuladores 51 es suficiente para gestionar la carga de uno o más vehículos 4, también simultáneamente.
El sistema de control interno 7 detecta la energía que se puede entregar en kWh en tiempo real y determina si la cantidad de energía residual es suficiente para aceptar cargas adicionales.
En particular, el sistema de control interno 7 realiza el algoritmo mostrado en la figura 5, que no forma parte de la invención, evaluando instante a instante la potencia máxima disponible y entregable y la cantidad de energía residual. El algoritmo también evalúa la necesidad de volver a la base de carga y si es posible o no proponer y aceptar solicitudes de carga simultánea. El algoritmo indicado anteriormente comprende los siguientes pasos:
A. detectar la potencia requerida PRequerida por los vehículos 4 cuyas baterías recargables 41 conectadas a dicha unidad inversora 6 se van a cargar, sumar la potencia requerida en corriente alterna Pca, la potencia requerida en corriente continua Pcc y las corrientes de fuga PPérdida;
B. detectar la energía E-i,...,En de cada vehículo eléctrico 4 requerido para cargar dichas baterías recargables 41 de los vehículos eléctricos (4) conectados a dicha unidad inversora (6);
C. comprobar si la potencia disponible Püisponible es mayor o igual a la potencia requerida PRequerida;
D. si la potencia disponible Püisponible es mayor o igual a la potencia requerida PRequerida, entonces verificar si la energía disponible Enüisponible es mayor o igual a la energía requerida, y así realizar un paso de descarga;
E. de lo contrario, si la energía disponible Enüisponible es mayor o igual que la energía mínima de funcionamiento EnMín del sistema de control interno 7, se lleva a cabo un paso de descarga para reducir la energía;
F. de lo contrario, se detiene el suministro de energía;
G. si en dicho paso la potencia requerida Prequerida no es mayor que la potencia disponible Pdisponible, verificar si la potencia disponible Pdisponible es mayor que la potencia mínima operativa Pmín del sistema de control interno 7;
H. si la potencia disponible Pdisponible es mayor o igual que la potencia mínima Pmín, sigue un paso para reducir la potencia de descarga; y
I. de lo contrario, se detiene el suministro de energía.
La unidad de carga móvil 1 y el aparato de carga 3 están integrados en un sistema de gestión de suministro de energía acumulada y suministran cargas a pedido, capaces de gestionar solicitudes para el suministro de energía de diferentes usuarios, individuos o grupos, como se describe mejor a continuación.
En particular, el sistema de gestión 100 comprende un servidor de control principal 110, al que está conectado un monitor 111 de la unidad operativa central y un módulo para pagos en línea 112, que puede conectarse a un banco 113.
El sistema de gestión 100 también comprende un módulo de conexión 114 a la asistencia en carretera, conectado a dicho servidor de control principal 110.
El servidor de control principal 110 está conectado a un servidor en la nube 115, con un módulo de respaldo relativo 116.
El sistema de gestión 100 también incluye una unidad de control de recopilación de datos 120 para recopilar datos de los vehículos de carga 2 de las unidades de carga móviles 1, conectada a dicho servidor de control principal 110, una unidad de control de recopilación de datos del sistema de carga 130, siempre de las unidades de carga móviles 1, y una pluralidad de periféricos de servicio 140, tales como teléfonos inteligentes o tabletas, cada uno asociado al conductor de los vehículos de carga 2 de las unidades de carga móviles 1 del sistema de gestión 100, en donde están instalados los aparatos de carga 3.
Por lo tanto, el sistema de gestión 100 comprende una pluralidad de periféricos de acceso 150 asociados a los usuarios interesados en la carga, cada uno de ellos por tanto relacionado con un vehículo eléctrico 4, como teléfonos inteligentes y similares, debidamente programados o equipados con una APP específica, y eventuales unidades de control de datos del vehículo del usuario 151, destinadas a la conexión de datos con dicho servidor de control principal 110.
Estos periféricos de acceso 150, es decir, dichas unidades de control de datos de usuario 151, pueden asociarse con un solo usuario o con grupos de usuarios (o usuarios agrupados, por ejemplo para grandes clientes con una flota de vehículos eléctricos 4).
Además, en cada área específica, el sistema de gestión 100 también proporciona un ordenador de área local para la gestión de cargas en ese lugar o área. Estos ordenadores locales se indican con el número de referencia 160 y están conectados al servidor de control principal 110 para registrar los datos relativos.
El sistema de gestión 100 permite realizar, a través de los distintos terminales indicados anteriormente, y en particular por medio del servidor de control principal 110 y los módulos correspondientes, los periféricos de servicio 140 y los periféricos de acceso 150, diferentes pasos operativos para la prestación del servicio de carga por medio de las unidades de carga móviles 1, tales como:
- integrar un sistema de gestión de órdenes, clientes y pagos;
- integrar y gestionar solicitudes de órdenes;
- permitir la interfaz usuario/cliente para teléfonos inteligentes y tabletas para la generación de solicitudes/órdenes; - permitir la interfaz de grandes usuarios de clientes por PC para solicitudes de órdenes de flotas de vehículos; - permitir la interfaz de los conductores de las unidades de carga móviles 1 para definir y gestionar las misiones; - recopilar datos y geolocalizar las unidades de cargas móviles 1;
- recopilar datos y geolocalizar los vehículos eléctricos 4 de los usuarios que se cargarán.
La combinación de estas funciones y su conexión mutua con el sistema de gestión 100, que no forma parte de la invención, se muestran en la figura 7 y se explica mejor a continuación.
Bajo un perfil de TI, el servidor de control principal 110, los periféricos de servicio 140 y los periféricos de acceso 150 y/o las unidades de control de datos del vehículo del usuario 151, instalan software de comunicaciones que está adecuadamente coordinado entre ellos.
En particular, la coordinación de todo el sistema de gestión 100 se lleva a cabo mediante el método mostrado en el diagrama de flujo 200 mostrado en la figura 7, que no forma parte de la invención, gestionado principalmente por dicho servidor de control principal 110.
En particular, el sistema de gestión 100 prevé que el servidor de control principal 110 reciba una orden de carga en el paso 201, emitida por la APP instalada en un periférico de acceso 150 o las unidades de control de datos del vehículo del usuario 151, que han sido preprogramadas de antemano.
En particular, cada unidad de control de datos del vehículo del usuario 151 está conectada operativamente directa o indirectamente a la placa de detección 42 del respectivo vehículo eléctrico 4.
Dicha unidad de control de datos del vehículo del usuario 151 está programada para detectar el estado de carga de las baterías recargables 41 del vehículo eléctrico 4 y enviar una orden de carga cuando dicho estado de carga de dichas baterías recargables 41 cae por debajo de un umbral predefinido.
Cada orden de carga de un vehículo eléctrico 4 está geolocalizada, siempre mediante el periférico de acceso 150 (o las unidades 151 de control de datos del vehículo del usuario), que realiza la orden de carga.
La solicitud de carga de un vehículo 2 que transporta los aparatos de carga 3 es recibida por usuarios y/o grandes usuarios.
Se conoce el estado de carga de los aparatos de carga 3 de los vehículos 2 para el transporte de los sistemas de carga y se conoce la posición de los clientes que han realizado la solicitud (en el paso de emisión de la orden de carga 201), así como la posición de los vehículos 2 con el respectivo aparato de carga 3 a bordo, mediante un algoritmo de optimización adecuado, dicha unidad de control principal 110 decide qué vehículo de carga 2 y en qué momento emitir la solicitud para la ejecución de la orden de carga.
En particular, se comprueba que el vehículo de carga 2 presente una cantidad de carga en los acumuladores 51 que sea suficiente para cumplir con los requisitos del vehículo eléctrico 4 solicitante.
Luego también se verifica si el vehículo de carga tiene su propia carga eléctrica suficiente disponible para llegar al vehículo eléctrico 4 a cargar y regresar a la base de carga.
También se gestiona la urgencia de la solicitud de los usuarios de los vehículos eléctricos 4. Por consiguiente, también se estima el tiempo de carga, que como se sabe, es muy variable en términos de tiempo. Esto implica que el sistema de gestión 100 debería prever compensaciones de costes utilizando el módulo de pagos en línea 112, en caso de cualquier problema en los pasos de cargas reales.
Por último, se tiene en cuenta el tiempo necesario para el trabajo de los operadores de los vehículos de carga 2. En base a lo anterior, el programa informático ejecutado por dicha unidad de control principal 110 tendrá en cuenta las siguientes variables:
A. el estado de todos los aparatos de carga disponibles 3;
B. el estado de carga de todos los vehículos de carga 2 que transportan dichos aparatos de carga 3;
C. la posición de los vehículos de carga 2 que llevan los aparatos de carga 3 (latitud y longitud en grados decimales/grados GMS, minutos, segundos);
D. la posición de los vehículos eléctricos 4 que se cargarán (latitud y longitud en grados decimales/grados GMS, minutos, segundos);
E. el tráfico en el momento del envío de la orden;
F. el tiempo solicitado por el cliente para realizar la carga;
G. el estado de servicio alcanzado por los vehículos 2 con los aparatos de carga 3 a bordo (horas de trabajo restantes), y por lo tanto la disponibilidad de tiempo residual para llevar a cabo la entrega de la orden de carga. El servidor de control principal 110, basándose en las variables anteriores, determina qué vehículo de carga móvil 2 está en servicio y qué aparato de carga 3 es el más adecuado para llevar a cabo la misión o solicitud de carga y, por lo tanto, para ejecutar la orden solicitada.
En particular, dicho servidor de control principal 110, mediante el programa de procesamiento informático instalado en el mismo, define el tiempo de entrega y el estado de avance de las órdenes recibidas por los usuarios que utilizan los periféricos de acceso 150, en los que se encuentra instalada la APP correspondiente.
Siempre a través del procedimiento descrito en la figura 7, que no forma parte de la invención, es posible definir qué aparato de carga 3, y por lo tanto qué vehículo de carga 2, debe regresar a una estación competente para la carga. Además, mediante el proceso mostrado en la figura 7, que no forma parte de la invención, la unidad de control principal 110 proporciona, cuando es posible, el control de abertura de la trampilla de acceso a las tomas de carga/clavijas de carga de los vehículos de los usuarios.
El procedimiento mostrado en la figura 7, que no forma parte de la invención, permite monitorear continuamente todas las variables para decidir rápidamente cómo definir y asignar las misiones.
En particular, en referencia a la figura 7, que no forma parte de la invención, dicho procedimiento comprende los siguientes pasos:
- solicitar en el paso 201, por parte del usuario o gran usuario, una carga eléctrica de un vehículo eléctrico 4 a través del programa o APP instalada en el respectivo terminal 150. Durante este paso, el vehículo eléctrico 4, o mejor el terminal 150 con el que se emite la orden, es geolocalizado por dicho servidor de control principal 110;
- dicho servidor de control principal 110, en el paso 202, procesa la orden, es decir, realiza la selección de una unidad de carga móvil 1, teniendo en cuenta las variables que recibe desde los vehículos 2 que llevan dicho aparato de carga 3. Dado que el servidor de control principal 110 recibe la posición de los vehículos 2 que llevan los aparatos de carga 3 del propio sistema de carga, adquirido a través de los terminales periféricos asociados con los conductores de los vehículos 2 y los vehículos eléctricos 4, las condiciones del tráfico, las posiciones de los vehículos del cliente, gracias a la evaluación o determinación de la posición geográfica de cada vehículo de carga 2 y de los vehículos eléctricos 4 que se cargarán, se elige la ruta óptima para cada orden de carga. Siempre en dicho paso 202, se comprueba la carga de los distintos vehículos de carga 2;
- en el paso 203, se comprueba la disponibilidad del vehículo de carga 2 elegido para verificar si puede llegar al cliente dentro del tiempo solicitado;
- si el vehículo 2 de carga está disponible, en el paso 204 se evalúa el estado de carga (en kWh) del aparato de carga 3 instalado en el vehículo de carga disponible identificado 2. Además, se detecta la disponibilidad (horas de trabajo restantes) del conductor del vehículo de carga disponible identificado 2, determinando y teniendo en cuenta también la autonomía suficiente (en kWh y horas) para regresar posteriormente a la estación;
- en el paso 205 se realiza una comprobación para verificar si se han cumplido todos los requisitos y el sistema 100, en particular la unidad de control principal 110 decide qué vehículo de carga 2, con respecto a la solicitud recibida, es capaz de suministrar la carga;
- en el paso 206 se lleva a cabo la asignación del pedido. En particular, la unidad de control principal 110, sobre la base de la posición geográfica de la solicitud o solicitudes recibida(s) por uno o más periféricos de acceso 150, calcula la ruta óptima (para distancias y condiciones de tráfico), kWh y autonomía, horas de trabajo residuales, y decide a qué sistema y cuándo (en base a las solicitudes recibidas hasta ese momento) emitir la solicitud de ejecución de la orden de carga;
- en el caso de que en los pasos 203 y 205 anteriores no haya, respectivamente, vehículos de carga 2 disponibles, es decir, no se hayan cumplido los requisitos necesarios, la orden no se confirmaría (paso 207).
Además, en una realización preferida, el sistema de gestión 100 prevé la creación de un registro de datos donde se registran todas las variables para los datos de mejora del autoaprendizaje para futuras misiones.
Una ventaja de esta invención es que también permite la carga simultánea de diferentes vehículos móviles.
También hay una ventaja en el esquema de bus inversor - corriente continua, es decir, permite una alta velocidad de carga del vehículo eléctrico servido, así como un alto grado de compacidad, lo que permite la creación de un servicio de carga móvil, teniendo en cuenta la escasez de columnas de carga fijas.
Esta invención se ha descrito con fines ilustrativos, pero no restrictivos, según sus realizaciones preferidas, pero debe entenderse que los expertos en la técnica pueden realizar variaciones y/o modificaciones sin apartarse del alcance relativo de protección, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (6)

REIVINDICACIONES
1. Una unidad de carga móvil (1), particularmente para uno o más vehículos eléctricos (4), del tipo que incluye baterías recargables (41), que comprende
un vehículo de carga móvil (2), y
un aparato de carga (3), instalado en dicho vehículo de carga (2), que tiene, a su vez:
un grupo de acumulación de energía (5), equipado con acumuladores (51) para almacenar energía para cargar dichos vehículos eléctricos (4);
una unidad inversora (6), conectada a dichos acumuladores (51), que comprende un convertidor de CC-CA-CC (62), para convertir la corriente continua de dichos acumuladores (51) en corriente alterna, en donde dicha unidad inversora (6) se puede conectar a una red de corriente alterna (9) y se adapta para transformar la corriente alterna de dicha red de corriente alterna (9) en corriente continua para cargar dichos acumuladores (51); y
un sistema de control interno (7), conectado a dicha unidad inversora (6), adaptado para controlar el funcionamiento de dicha unidad inversora (6);
dicho aparato de carga (3) está caracterizado porque dicha unidad inversora (6) comprende además
un bus de corriente continua (63), conectado a dicho convertidor de CC-CACC (62), y
un convertidor de CC-CC (61), de corriente continua a corriente continua, conectado a dicho bus de corriente continua (63) y conectable a las baterías recargables (41) de dicho vehículo (4),
en donde dicho convertidor de CC-CC (61) y dicho convertidor de CCCA-CC (62) comprenden un interruptor (67) respectivamente, pudiendo conectarse cada interruptor (67) a dicha red de corriente alterna (9) y a dicho vehículo (4), y
en donde dichos acumuladores (51) están conectados a dicho bus de corriente continua (63).
2. La unidad (1) según la reivindicación 1, caracterizada porque dicha unidad inversora (6) comprende uno o más interruptores (66), interpuestos entre dicho bus de corriente continua (63) y dichos acumuladores (51), estando dichos interruptores (66) conectados a dicho sistema de control interno (7).
3. La unidad (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dicho sistema de control interno (7) comprende:
un panel de interfaz (71) que puede visualizarse mediante una pantalla, preferiblemente una pantalla táctil, para resaltar los parámetros de carga tales como los KWh entregados, el tiempo de finalización de carga estimado, la potencia instantánea, y
una placa de interfaz (72), destinada a conectarse, mediante un cable (73), a una placa de interfaz de comunicación análoga (43) de dicho vehículo eléctrico (4) cuyas baterías recargables (41) deben estar cargadas, para la detección de estado de carga de dichas baterías recargables (41), dicha placa de interfaz (72) está adaptada para detectar información operativa de dicho aparato de carga (3), que incluye: información relacionada con la carga eléctrica y la temperatura de dichos acumuladores (51) y relacionada con la condición térmica y operativa de dicha unidad inversora (6).
4. La unidad (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque dichos acumuladores (51) están dispuestos en una configuración de cremallera.
5. La unidad (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende una placa de detección (52) para la detección de los estados de carga y descarga de dichos acumuladores (51), dicha placa de detección (52) está conectada a dicho sistema de control interno (7) y está configurada para proporcionar variables operativas de dichos acumuladores (51) a dicho sistema de control interno (7).
6. La unidad (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende conectores (8) para conectar dicha unidad inversora (6) a dichas baterías recargables (41) de dicho vehículo (4).
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EP3662560A1 (en) 2020-06-10

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