ES3009338T3 - Fast charge device for an electric or hybrid vehicle - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un dispositivo de carga para un vehículo híbrido o eléctrico destinado a ser conectado a una red de distribución eléctrica (2) por una parte, y a los terminales de la batería (10) de un vehículo híbrido o eléctrico por otra parte, comprendiendo el dispositivo dos cables de carga (61, 62) aptos para circular, independientemente uno del otro, por el interior del vehículo, estando cada uno destinado a ser conectado a un terminal de la batería, comprendiendo cada cable de carga (61, 62) un conductor eléctrico (8) y al menos una capa aislante (9) que rodea al conductor eléctrico (8), comprendiendo además cada cable de carga un dispositivo de protección (G) constituido por al menos una funda (G1, G2) dispuesta alrededor de la capa aislante y en correspondencia con el conjunto formado por el conductor eléctrico (8) y la capa de accionamiento (9). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Dispositivo de carga rápida para vehículos eléctricos o híbridos
Campo técnico general
La invención se refiere al campo de los vehículos eléctricos o híbridos. Más concretamente, se refiere a la recarga rápida de dichos vehículos.
Estado de la técnica
La llegada de los vehículos de propulsión eléctrica ha hecho necesario el desarrollo de soluciones para recargar las baterías de estos vehículos. Los documentos WO 2019/062972 A2, US 2016/082943 A1 describen dispositivos de carga de vehículos eléctricos.
Como se ilustra en lafigura 1,para recargar un vehículo eléctrico 1, la batería eléctrica 10 del vehículo se conecta a la red eléctrica 2 mediante un conjunto de carga que comprende a cada lado de un conector 50 dos cables 31, 32, 31', 32'. El conector 50 se utiliza para conectar o desconectar el dispositivo de carga del vehículo. El vehículo se carga utilizando corriente alterna o continua, y los vehículos están equipados para cargarse con cualquiera de los dos tipos de corriente.
En el marco de una carga en corriente continua, en el interior del vehículo, dos cables 31, 32 están conectados por una parte a los bornes de la batería del vehículo 10 (un cable 31 para el borne positivo de la batería y un cable 32 para el borne negativo de la batería) y por otra parte al conector 50. Por lo tanto, la parte situada entre el conector 50 y la batería se encuentra en el interior del vehículo 1.
En el exterior del vehículo, dos cables 31', 32' están conectados por una parte al conector 50 y por otra parte a la red eléctrica 2. Por lo tanto, la parte situada entre el conector 50 y la red eléctrica 2 se encuentra fuera del vehículo 1. Para la parte exterior, los dos cables 31', 32' están dispuestos preferentemente dentro de la misma carcasa para formar un cable de alimentación 40.
Como se ilustra en lasfiguras 2y3,para la parte interior, los cables 31, 32 están aislados por separado y protegidos conjuntamente con una o más trenzas 30, de naturaleza textil o metálica. En particular, cada cable de carga 31, 32 comprende un conductor eléctrico 8 rodeado por una capa aislante 9.
La parte exterior y la parte interior constituyen un conjunto de carga, la parte interior constituye un dispositivo de carga interno.
Hasta ahora, los conjuntos de carga que se han desarrollado permiten tiempos de recarga de varias horas (8 horas, por ejemplo). Estos tiempos se consideran demasiado largos para facilitar el uso de estos vehículos.
Además, es necesario reducir estos tiempos con el objetivo de conseguir tiempos de 15mn, o incluso 5mn, para una recarga completa de la batería.
Como es bien sabido, para reducir el tiempo de carga es necesario aumentar la corriente eléctrica.
Sin embargo, tal aumento de la corriente eléctrica no está exento de problemas, ya que se observa un calentamiento excesivo del sistema por efecto Joule (W=R.I2).
En particular, el conector está dimensionado para una carga a largo plazo, y se desea utilizarlo en una aplicación a corto plazo. Sin embargo, con una sección transversal del conductor demasiado pequeña, se produce un aumento significativo de la temperatura del conector durante la carga rápida.
Una solución para mitigar este calentamiento excesivo es aumentar las secciones transversales de los conductores eléctricos de los cables es conectores.
Sin embargo, por razones de normalización, no es factible modificar el conector. Además, el aumento de estas secciones transversales conlleva inevitablemente un aumento del coste y del peso del sistema de carga, lo que no es deseable.
Descripción de la invención
La invención propone superar el inconveniente mencionado.
Para ello, la invención propone, según un primer aspecto, un dispositivo de carga para un vehículo híbrido o eléctrico destinado a ser conectado a una red de distribución de electricidad, por una parte, y a los bornes de una batería de un vehículo híbrido o eléctrico, por otra parte, comprendiendo dicho dispositivo dos cables de carga, cada uno de los cuales está destinado a ser conectado a un borne de la batería; cada cable de carga comprende un conductor eléctrico y al menos una capa aislante que rodea al conductor eléctrico; cada cable de carga comprende además un dispositivo de protección consistente en al menos una funda dispuesta alrededor de la capa aislante, que se ajusta perfectamente al conjunto formado por el conductor eléctrico y la capa aislante.
La invención se completa ventajosamente por las siguientes características, tomadas aisladamente o en cualquiera de sus combinaciones técnicamente posibles:
• dicha al menos una funda se dispone mediante un proceso de extrusión o coextrusión de manera que esté en íntimo contacto no adhesivo con la capa sobre la que se dispone la funda;
• dicha al menos una funda es una funda termorretráctil de modo que esté en íntimo contacto no adherente con la capa sobre la que está dispuesta la funda;
• el dispositivo de protección comprende una primera funda en contacto con la capa aislante;
• el dispositivo de protección también comprende una segunda funda en contacto con la primera funda; • la primera funda y la segunda funda tienen grosores radiales idénticos o diferentes;
• la primera funda y la segunda funda están hechas del mismo material o de materiales diferentes;
• la primera funda y la segunda funda, en su caso, están hechas de un material seleccionado entre: polímeros termoplásticos, por ejemplo cloruro de polivinilo, polietileno, etc.
• el dispositivo de carga comprende un conector con una entrada para la conexión a un cable de alimentación conectado a la red eléctrica y una salida de la que salen los cables de carga.
Según un segundo aspecto, la invención se refiere a un conjunto de carga para un vehículo híbrido o eléctrico que comprende un dispositivo de carga según el primer aspecto de la invención y un cable de alimentación destinado a ser conectado a una red de distribución de electricidad.
El hecho de proporcionar una o más fundas que se ajustan perfectamente al conjunto formado por el elemento conductor y la capa aislante en lugar de una trenza convencional utilizada para rodear los cables ayuda a favorecer la disipación del calor.
Al proporcionar cables de carga que tienen cada uno al menos una funda que coincide con el conjunto formado por el elemento conductor y la capa aislante hace posible eliminar los espacios de aire y promover la disipación de calor del dispositivo de carga dentro del vehículo y en el conector. La carga rápida ya es posible.
El uso convencional de una o más trenzas, que constituyen una protección de naturaleza eléctrica y/o mecánica para el cable de carga, crea espacios de aire entre los cables de carga, por un lado, pero también entre las trenzas. Estos espacios de aire dificultan la disipación del calor.
De hecho, el dispositivo de carga, en particular, cuando está conectado al conector permite que el calor se disipe: por conducción térmica desde el conector al conductor eléctrico del cable de carga; por conducción térmica a través del aislamiento del cable de carga; por conducción térmica a través del trenzado del cable de carga (protección mecánica y eléctrica) y el entrehierro generado por este trenzado; por convección natural y radiación al entorno del cable de carga. Además, la disipación térmica de la potencia generada por el efecto Joule en elementos conductores de la electricidad depende de la conductividad del elemento conductor, de la naturaleza de la capa aislante y de la naturaleza del trenzado y, por supuesto, de la presencia de un entrehierro.
En consecuencia, las ventajas de la invención son las siguientes:
• favorece el intercambio de calor entre el cable y la habitación;
• permite evacuar más rápidamente las calorías añadidas al conector;
• ahorra tiempo en la instalación del sistema de cable de carga;
• ahorra tiempo en la fabricación del haz eléctrico que entra en el dispositivo de carga;
• reduce el tiempo de carga (aumenta la corriente de carga).
Descripción de las figuras
[Fig. 1]
[Fig. 2]
[Fig. 3]
[Fig. 4]
[Fig. 5]
Otras características, propósitos y ventajas de la invención serán evidentes a partir de la siguiente descripción, que es puramente ilustrativa y no limitativa, y que debe leerse en conjunción con los dibujos adjuntos en los que, además de las Figuras 1 a 3 ya discutidas:
• La figura 4 muestra una vista general de un dispositivo de carga de vehículos eléctricos según la invención;
• La figura 5 ilustra una vista detallada de un cable de carga de un dispositivo de carga según la invención.
En el conjunto de figuras, elementos similares llevan referencias idénticas.
Descripción detallada
Ilustrado en lasfiguras 4y5es un dispositivo de carga de vehículo eléctrico o híbrido destinado a ser dispuesto en el interior del vehículo eléctrico o híbrido. Dicho dispositivo comprende un conector 50 desde el que se extienden dos cables de carga 61,62 hasta la batería (no mostrada). En particular, los cables de carga 61,62 salen de los terminales del conector 50 independientemente unos de otros. No están rodeados por ninguna funda o tubo como en la técnica anterior (véase la figura 2). De este modo, los cables de carga 61, 62 pueden discurrir independientemente unos de otros por el interior del vehículo hasta la batería y atravesar así espacios independientes. Esto facilita la instalación del dispositivo de carga.
Cada cable de carga 61, 62 debe soportar una intensidad de referencia que depende del tiempo de carga requerido para la batería. Por ejemplo, recargar completamente una batería de 36kW con corriente alterna hacen falta 10 horas (230Vac x 16Ah = 3,6kWh).
Cada cable de carga comprende, como se ha comentado anteriormente, un conductor eléctrico 8 rodeado por una capa aislante 9.
El conductor eléctrico 8 es, por ejemplo, de cobre, de una aleación de cobre, de aluminio o de una aleación de aluminio, etc.
La capa aislante 9 está hecha, por ejemplo, de material termoplástico, PVC (cloruro de polivinilo sin plomo), XLPE (polietileno reticulado), etc.
Ventajosamente, cada cable de carga es idéntico para tener una distribución uniforme de la intensidad.
A diferencia de la configuración presentada en la introducción, los cables de carga no están rodeados conjuntamente por una o varias trenzas, sino que están rodeados individualmente por un dispositivo de protección G que comprende una o dos fundas G1, G2. Para cada cable de carga, el conjunto formado por el conductor eléctrico y la capa aislante está rodeado por el dispositivo de protección G.
Puede estar previsto que el dispositivo de protección G comprenda una primera funda G1 y opcionalmente una segunda funda G2. Debe entenderse que el concepto de funda utilizado aquí no es en absoluto comparable a ningún tipo de trenza.
Además, un cable de carga puede estar rodeado por dos fundas mientras que el otro está rodeado por una única funda.
Cada funda se dispone ventajosamente utilizando un proceso de extrusión o coextrusión de manera que esté en contacto no adhesivo con la capa sobre la que se dispone. El contacto no adhesivo facilita la instalación del dispositivo de carga, sobre todo al pelar el cable de carga para conectarlo a la batería.
La funda puede ser termorretráctil.
Más precisamente, en el caso de un dispositivo de protección con una sola funda, esta última está en contacto no adhesivo con la capa aislante 9 del cable de carga mientras que en el caso de un dispositivo de protección con dos fundas G1, G2 la segunda funda está en contacto no adhesivo con la primera funda G1. Como se comprenderá, la funda está en íntimo contacto con la capa sobre la que se coloca, por lo que no hay espacios de aire. Volviendo a la figura 3, que muestra dos cables agrupados en dos trenzas 30, hay espacios de aire 70 entre los cables y también entre las trenzas.
Cada funda G1, G2 está hecha de un material polimérico homogéneo y está hecha, por ejemplo, de: PVC (policloruro de vinilo sin plomo), XLPE (polietileno reticulado), etc.
En el caso de dos fundas, puede preverse que cada funda sea de un material diferente. Cada tipo de funda responde de forma independiente a unas limitaciones (eléctricas, mecánicas, térmicas) difíciles de cumplir con un solo tipo de material.
Cada funda puede tener un grosor radial comprendido entre 0,5 mm y 1,5 mm, preferentemente 0,7 mm o incluso 1 mm. Además, puede preverse que en el caso de un dispositivo de protección que comprende dos fundas G1, G2 no tengan el mismo grosor radial. Por supuesto, el grosor de las dos fundas puede ser idéntico. Cuanto mayor sea el grosor de al menos una funda, mayor será la sección transversal del cable y mejor será la disipación del calor.
La primera funda G1 puede tener un grosor radial mayor o menor que el grosor de la segunda funda G2.
Según una realización preferida, cada cable de carga está rodeado por dos fundas y presenta las siguientes características:
• Grosor radial de la funda G1: 1 mm
• Grosor radial de la funda G2: 0,70 mm
• Grosor radial de la capa aislante: 2 mm
• Diámetro del elemento conductor: 12,6 mm.
Se probó una configuración con dos cables de carga con las características anteriores haciendo circular una intensidad de 350 A a través de cada cable de carga y se comparó con una configuración como la presentada en la introducción con dos trenzas (véase la Figura 3).
- Grosor del trenzado 1: 1 mm
- Grosor del trenzado 2: 0,70 mm
- Grosor medio equivalente del entrehierro: 5 mm
- Grosor radial de la capa aislante: 2 mm
- Diámetro del elemento conductor: 12,6 mm.
[Tabla 1]
Se puede observar una disminución notable del aumento de la temperatura en varios puntos del dispositivo de carga.
Claims (8)
1. Dispositivo de carga rápida para un vehículo híbrido o eléctrico destinado a ser conectado a una red de distribución de electricidad (2), por una parte, y a los bornes de una batería (10) de un vehículo híbrido o eléctrico, por otra, comprendiendo dicho dispositivo:
- dos cables de carga (61,62) adaptados para funcionar independientemente el uno del otro en el interior de un vehículo, sin que los dos cables estén rodeados por ninguna funda o tubo común a los dos cables;
- un conector (50) que comprende una entrada destinada a ser conectada a un cable de alimentación destinado, a su vez, a ser conectado a una red de distribución de electricidad y una salida desde la que se extienden los cables de carga;
estando cada uno de los dos cables destinado a ser conectado a un borne de la batería en un extremo del cable, y en el otro extremo a un terminal respectivo de la salida del conector (50),
comprendiendo cada cable de carga (61, 62) un conductor eléctrico (8) y al menos una capa aislante (9) que rodea al conductor eléctrico (8), estando la capa aislante (9) en contacto directo con el conductor eléctrico (8); comprendiendo además cada cable de carga un dispositivo de protección (G) consistente en al menos una funda (G1, G2) dispuesta alrededor de la capa aislante, haciéndola coincidir con el conjunto formado por el conductor eléctrico (8) y la capa aislante (9), estando una funda de la al menos una funda del dispositivo de protección (G) en contacto directo con la capa aislante para favorecer la disipación del calor del dispositivo de carga en el interior del vehículo y en el conector.
2. Dispositivo de carga según la reivindicación 1, en el que dicha al menos una funda está dispuesta mediante un proceso de extrusión o coextrusión de manera que esté en contacto íntimo no adherente con la capa sobre la que está dispuesta la funda.
3. Dispositivo de carga según la reivindicación 1, en el que dicha al menos una funda es una funda termorretráctil de modo que está en contacto íntimo no adherente con la capa sobre la que está dispuesta la funda.
4. Dispositivo de carga según una de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el dispositivo de protección (G) comprende además una segunda funda (G2) en contacto con la primera funda (G1).
5. Dispositivo de carga según la reivindicación 4, en el que la primera funda (G1) y la segunda funda (G2) tienen grosores radiales idénticos o diferentes.
6. Dispositivo de carga según una de las reivindicaciones 4 a 5, en el que la primera funda (G1) y la segunda funda (G2) están hechas del mismo o de diferentes materiales.
7. Dispositivo de carga según una de las reivindicaciones 4 a 5, en el que la primera funda (G1) y la segunda funda (G2), en su caso, están hechas de un material seleccionado entre: polímeros termoplásticos, por ejemplo cloruro de polivinilo y polietileno.
8. Conjunto de carga para un vehículo híbrido o eléctrico que comprende un dispositivo de carga según una de las reivindicaciones precedentes y un cable de alimentación destinado a ser conectado a una red de distribución de electricidad.
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