IT201800007376A1

IT201800007376A1 - Caricabatterie per veicoli e relativo procedimento di realizzazione

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Publication number: IT201800007376A1
Application number: IT102018000007376A
Authority: IT
Priority date: 2018-07-20
Filing date: 2018-07-20
Publication date: 2020-01-20
Also published as: US20210276438A1; CN110733360B; WO2020016802A1; US11999249B2; EP3824701B1; JP2021530958A; CN110733360A; EP3824701A1; JP7564085B2

Description

Descrizione di Brevetto per Invenzione Industriale avente per titolo: “CARICABATTERIE PER VEICOLI E RELATIVO PROCEDIMENTO DI REALIZZAZIONE ”.

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un caricabatterie per veicoli ed al relativo procedimento di realizzazione.

Con riferimento in particolare al settore dei veicoli elettrici o ibridi, è indispensabile l’impiego di apparecchiature elettroniche di potenza installate a bordo dei veicoli per la conversione di una tensione/corrente in ingresso in una opportuna tensione/corrente di uscita, quali caricabatterie OBC (On-Board Charger) o convertitori DC-DC.

I caricabatterie per veicoli di tipo noto comprendono in genere una o più schede di potenza o di controllo, costituite da uno o più circuiti stampati. I circuiti stampati possono essere realizzati su di un supporto in materiale elettricamente isolante come la vetronite o su di un supporto metallico di tipo IMS (Insulated Metal Substrate).

Si sottolinea, in particolare, che nell’ambito della realizzazione di caricabatterie per veicoli l’impiego di circuiti stampati con supporto metallico è preferito in quanto consente di raggiungere un’elevata efficienza termica, dovuta appunto alle caratteristiche di dissipazione termica del metallo impiegato (in genere alluminio).

I caricabatterie devono comprendere necessariamente componenti elettrici avvolti di grandi dimensioni (per potenze dell’ordine dei kW) costituiti da componenti quali trasformatori, filtri ed induttanze.

Secondo una soluzione nota, tali componenti elettrici avvolti di grandi dimensioni sono raggruppati in appositi moduli comprendenti un apposito sostegno di alloggiamento. Tali ulteriori moduli sono in genere necessari in quanto i componenti avvolti, proprio perché di grandi dimensioni, sono difficilmente fissabili direttamente al circuito stampato.

Analoghe considerazioni valgono per componenti quali condensatori di grandi dimensioni.

Con particolare riferimento al circuito stampato con supporto in vetronite, infatti, il fissaggio dei componenti avvolti direttamente sul supporto finirebbe per conferire al circuito stampato una bassa robustezza meccanica, influendo negativamente ed in modo sostanziale sulla durata del caricabatterie.

Inoltre, con riferimento all’utilizzo di un circuito stampato con supporto metallico di tipo IMS, al problema della bassa robustezza meccanica si aggiunge il fatto che il fissaggio dei componenti avvolti sul supporto richiederebbe la foratura del supporto stesso, con un conseguente elevato rischio di cortocircuiti elettrici.

E’ noto, infatti, che i supporti di tipo IMS comprendono una piastra in metallo, comunemente realizzata in alluminio, ricoperta da un sottile strato di materiale dielettrico sul quale sono realizzate le piste in rame.

Pertanto, forare il supporto per il fissaggio di un componente avvolto significherebbe effettuare un possibile collegamento elettrico tra il componente avvolto stesso e l’alluminio del supporto, creando quindi un corto circuito.

Nei caricabatterie di tipo noto, quindi, il modulo con i componenti elettrici avvolti è collegato al circuito stampato mediante appositi cavi elettrici ed entrambi sono fissati all’interno di un apposito contenitore od in contenitori differenti.

Tale soluzione nota presenta, tuttavia, alcuni inconvenienti.

Infatti, occorre effettuare il collegamento di ciascuno degli avvolti presenti su di un modulo in punti precisi e differenti del circuito e risulta complesso prelevare i fili di ciascuno degli avvolti per effettuarne il corretto collegamento.

Di conseguenza, la laboriosità di tali collegamenti rende più complesso il montaggio e, allo stesso tempo, incrementa le possibilità di errori di collegamento o, comunque, la possibilità di creare collegamenti che non risultino sufficientemente “robusti” nel tempo durante il normale impiego del caricabatterie.

Il compito principale della presente invenzione è quello di escogitare un caricabatterie per veicoli ed un relativo procedimento di realizzazione che consentano di semplificare le operazioni di assemblaggio del caricabatterie stesso, in particolare di componenti elettrici di grandi dimensioni, quali componenti avvolti o condensatori.

A ltro scopo della presente invenzione è quello di escogitare un caricabatterie per veicoli ed un relativo procedimento di realizzazione che consentano di evitare errori di collegamento dei componenti elettrici avvolti.

A ltro scopo della presente invenzione è quello di escogitare un caricabatterie per veicoli ed un relativo procedimento di realizzazione che consentano di superare i menzionati inconvenienti della tecnica nota nell’ambito di una soluzione semplice, razionale, di facile ed efficace impiego e dal costo contenuto.

Gli scopi sopra esposti sono raggiunti dal presente caricabatterie per veicoli secondo la rivendicazione 1.

Gli scopi sopra esposti sono inoltre raggiunti dal presente procedimento di realizzazione di un caricabatterie per veicoli secondo la rivendicazione 13. A ltre caratteristiche e vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione di una forma di esecuzione preferita, ma non esclusiva, di un caricabatterie per veicoli e da un relativo procedimento di realizzazione, illustrata a titolo indicativo, ma non limitativo, nelle unite tavole di disegni in cui:

la figura 1 è una vista complessiva di una possibile forma di attuazione di un caricabatterie secondo il trovato;

la figura 2 è una vista in esploso del caricabatterie di figura 1;

la figura 3 illustra una scheda elettronica e due sostegni per componenti elettrici del caricabatterie secondo il trovato;

la figura 4 illustra un possibile sostegno per componenti elettrici del caricabatterie secondo il trovato, atto in particolare al supporto di avvolti di grandi dimensioni;

la figura 5 illustra un possibile sostegno per componenti elettrici del caricabatterie secondo il trovato, atto in particolare al supporto di condensatori di grandi dimensioni.

Con particolare riferimento a tali figure, si è indicato globalmente con 1 un caricabatterie per veicoli, in particolare del tipo installabile a bordo di veicoli elettrici, ibridi o simili ed atto alla ricarica della batteria del veicolo. Il caricabatterie 1 comprende un contenitore 2 esterno, atto ad alloggiare e proteggere tutta l’elettronica del caricabatterie stesso ed atto a consentirne l’installazione ed il fissaggio all’interno del veicolo.

Il caricabatterie 1 comprende, inoltre, almeno una scheda elettronica 3, 4 alloggiata all’interno del contenitore 2, operativamente collegabile ad una batteria elettrica di un veicolo e configurata per la ricarica della batteria stessa.

Con riferimento alla particolare ma non limitativa forma di attuazione illustrata nelle figure, il caricabatterie 1 comprende una prima scheda elettronica di potenza 3 ed una seconda scheda elettronica IMS 4, opportunamente collegate tra loro.

Non si escludono, tuttavia, differenti forme di attuazione del caricabatterie 1 in cui sia previsto l’utilizzo di schede elettroniche di differente tipologia e in differente numero.

Il caricabatterie 1 comprende, inoltre, almeno un componente elettrico 5, 6 collegato ad almeno una delle schede elettroniche 3, 4, ed almeno un sostegno 7, 8 di alloggiamento di tale almeno un componente elettrico 5, 6. In particolare, ciascun sostegno 7, 8 utilizzato nel caricabatterie 1 è atto a consentire il supporto di uno o più componenti elettrici 5, 6 semplificando, al contempo, il corretto posizionamento all’interno del contenitore 2.

I componenti elettici supportati mediante il supporto 7, 8 possono essere costituiti da componenti avvolti di grandi dimensioni, ad esempio un trasformatore, una induttanza o un filtro, o da condensatori di grandi dimensioni.

Non si esclude, tuttavia, l’impiego di sostegni per componenti elettrici di differente tipologia.

V antaggiosamente, il sostegno 7, 8 impiegato nel caricabatterie 1 secondo il trovato comprende mezzi di collegamento elettrico 9, 10, 11 per il collegamento dell’almeno un componente elettrico 5, 6 con la scheda elettronica 4.

La presenza dei mezzi di collegamento elettrico 9, 10, 11, in particolare, consente di effettuare in modo rapido e semplice il collegamento tra componenti elettrici 5, 6 e una o più schede elettroniche 3, 4.

Con particolare ma non esclusivo riferimento alla forma di realizzazione illustrata nelle figure, il caricabatterie 1 comprende un primo sostegno 7 atto a supportare una pluralità di condensatori 5, ed un secondo sostegno 8 atto a supportare una pluralità di componenti avvolti 6. Il primo sostegno 7 e il secondo sostegno 8 sono entrambi associati alla scheda elettronica di potenza 4 e alla scheda elettronica IMS 4.

Non si esclude, tuttavia, l’impiego di un numero differente di sostegni, collegati a differenti schede elettroniche, e il supporto, mediante gli stessi, di differenti tipologie di componenti elettrici in differente numero.

V antaggiosamente, i mezzi di collegamento elettrico 9, 10, 11 comprendono almeno un primo terminale elettrico 9 collegato ad almeno un componente elettrico 5, 6, almeno un secondo terminale elettrico 10 collegato ad almeno una scheda elettronica 3, 4 ed almeno un elemento di collegamento 11 che collega elettricamente il primo terminale elettrico 9 al secondo terminale elettrico 10.

Ciascuna scheda elettronica 3, 4 è provvista di almeno un rispettivo terminale di attacco 12 per il collegamento del secondo terminale elettrico 10.

Il primo terminale elettrico 9, il secondo terminale elettrico 10 e l’elemento di collegamento 11 sono tutti realizzati sul sostegno 7, 8 stesso.

Con riferimento alla particolare forma di attuazione illustrata nelle figure, sia il primo sostegno 7 sia il secondo sostegno 8 comprendono rispettivi mezzi di collegamento elettrico 9, 10, 11.

In particolare, il primo sostegno 7 comprende una pluralità di primi terminali elettrici 9 per il collegamento di rispettivi condensatori 5, una pluralità di secondi terminali elettrici 10 collegati a rispettivi terminali di attacco 12 della scheda elettronica di potenza 3 e della scheda elettronica IMS 4, ed una pluralità di elementi di collegamento 11 per il collegamento elettrico di ciascuno dei primi terminali elettrici 9 con almeno un rispettivo secondo terminale elettrico 10.

Analogamente, il secondo sostegno 8 comprende una pluralità di primi terminali elettrici 9 per il collegamento di rispettivi componenti avvolti 6, una pluralità di secondi terminali elettrici 10 collegati a rispettivi terminali di attacco 12 della scheda elettronica di potenza 3 e della scheda elettronica IMS 4, ed una pluralità di elementi di collegamento 11 per il collegamento di ciascuno dei primi terminali elettrici 9 con almeno un rispettivo secondo terminale elettrico 10.

V antaggiosamente, ciascun sostegno 7, 8 comprende almeno un telaio di supporto 13 dei componenti elettrici 5, 6, provvisto dei mezzi di collegamento elettrico 9, 10, 11, ed opportunamente conformato in modo da consentire il corretto collegamento di ciascun componente elettrico 5, 6 con punti precisi e differenti delle schede elettroniche 3, 4.

In particolare, il telaio di supporto 13 comprende almeno una sede di alloggiamento di un rispettivo componente elettrico 5, 6.

Utilmente, il primo terminale elettrico 9 è realizzato in corrispondenza di tale sede di alloggiamento del telaio di supporto 13.

Con riferimento ad una particolare forma di attuazione, illustrata nelle figure, ciascun primo terminale elettrico 9 è costituito da una piazzola di collegamento dei terminali di un rispettivo componente elettrico 5, 6.

V antaggiosamente, secondo una preferita forma di attuazione, il secondo terminale elettrico 10 è costituito da un primo connettore elettrico collegato ad un corrispondente secondo connettore elettrico di attacco 12 della scheda elettronica

Preferibilmente, i secondi terminali elettrici 10 e i connettori elettrici di attacco 12 sono costituiti da connettori faston al fine di semplificare e rendere più rapide le operazioni di assemblaggio e collegamento con le schede elettroniche 3, 4.

V antaggiosamente, secondo una forma di attuazione preferita, l’elemento di collegamento 11 è costituito da un elemento conduttivo, del tipo di una pista conduttiva o di un apposito cablaggio, realizzato direttamente sul telaio di supporto 13.

V antaggiosamente, il telaio di supporto 13 è conformato per alloggiare una pluralità di componenti elettrici 5, 6 e comprende mezzi di collegamento elettrico 9, 10, 11 tra ciascuno dei componenti elettrici 5, 6 e ciascuna scheda elettronica 3, 4.

In particolare, ciascun telaio di supporto 13 comprende una pluralità di sedi di alloggiamento di una pluralità di componenti elettrici 5, 6.

In tal modo quindi, ciascuno dei sostegni 7, 8 può supportare una pluralità di rispettivi componenti elettrici 5, 6 e può consentire il rapido e semplice collegamento dei componenti elettrici stessi a ciascuna delle schede elettroniche 5, 6.

Inoltre, la presenza di secondi terminali elettrici 10 disposti su lati opposti del telaio di supporto 13 consente il collegamento dei componenti elettrici 5, 6 sia alla scheda elettronica di potenza 3 sia alla scheda elettronica IMS. Utilmente, secondo una possibile forma di attuazione, il telaio di supporto 13 comprende almeno un elemento di interconnessione 14 atto ad interconnettere almeno un contatto 15 presente su di una prima scheda elettronica 4, con almeno un rispettivo contatto presente su di una seconda scheda elettronica 3.

Preferibilmente, tale elemento di interconnessione 14 è costituito da un elemento sostanzialmente tubolare atto ad alloggiare il contatto della prima scheda elettronica 4.

Il procedimento per la realizzazione di un caricabatterie per veicoli, comprendente almeno i seguenti passi:

- realizzare almeno una scheda elettronica 3, 4 collegabile ad una batteria elettrica di un veicolo e configurata per la ricarica della batteria stessa;

- collegare almeno un componente elettrico 5, 6 alla scheda elettronica 3, 4.

V antaggiosamente, il collegamento dell’almeno un componente elettrico 5, 6 alla scheda elettronica 3, 4 è attuato secondo i seguenti passi:

- realizzare almeno un sostegno 7, 8 di alloggiamento dell’almeno un componente elettrico 5, 6, in cui il sostegno 7, 8 è provvisto di mezzi di collegamento elettrico 9, 10, 11 tra l’almeno un componente elettrico 5, 6 e la scheda elettronica 3, 4;

- associare l’almeno un componente elettrico 5, 6 al sostegno 7, 8, con collegamento elettrico tra il componente elettrico 5, 6 e i mezzi di collegamento elettrico 9, 10, 11;

- associare il sostegno 7, 8 alla scheda elettronica 5, 6, con collegamento elettrico tra i mezzi di collegamento elettrico 9, 10, 11 e la scheda elettronica 3, 4.

Inoltre, il procedimento secondo il trovato comprende i seguenti passi:

- realizzare un contenitore 2 esterno;

- alloggiare e fissare detta almeno una scheda elettronica 3, 4 e detto almeno un sostengo 7, 8 provvisto di detti componenti elettrici 5, 6 all’interno di detto contenitore 2.

Non si esclude l’utilizzo del sostegno descritto sopra con riferimento al caricabatterie 1 in applicazioni differenti, per supportare componenti elettrici di uguale o differente tipologia.

In tal caso, tale sostegno comprende mezzi di collegamento elettrico ed almeno un telaio di supporto analoghi ai mezzi di collegamento elettrico 9, 10, 11 e al telaio di supporto 13 descritti sopra.

Si è in pratica constatato come il trovato descritto raggiunga gli scopi proposti.

In particolare si sottolinea il fatto che il caricabatterie ed il procedimento secondo il trovato consentono di semplificare le operazioni di assemblaggio, in particolare dei componenti elettrici di grandi dimensioni, quali componenti elettrici avvolti o condensatori.

Inoltre, il caricabatterie ed il procedimento secondo il trovato consentono di evitare errori di collegamento dei componenti elettrici avvolti.

Claims

RIV E NDICAZIONI 1) Caricabatterie (1) per veicoli, comprendente almeno un contenitore (2) esterno, almeno una scheda elettronica (3, 4) alloggiata all’interno di detto contenitore (2), operativamente collegabile ad una batteria elettrica di un veicolo e configurata per la ricarica di detta batteria, almeno un componente elettrico (5, 6) collegato a detta scheda elettronica (3, 4), ed almeno un sostegno (7, 8) di alloggiamento di detto almeno un componente elettrico (5, 6), caratterizzato dal fatto che detto sostegno (7, 8) comprende mezzi di collegamento elettrico (9, 10, 11) tra detto almeno un componente elettrico (5, 6) e detta scheda elettronica (3, 4).
2) Caricabatterie (1) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di collegamento elettrico (9, 10, 11) comprendono almeno un primo terminale elettrico (9) collegato a detto almeno un componente elettrico (5, 6), almeno un secondo terminale elettrico (10) collegato a detta scheda elettronica (3, 4) ed almeno un elemento di collegamento (11) collegato a detto primo terminale elettrico (9) e a detto secondo terminale elettrico (10), detti primo terminale elettrico (9), detto secondo terminale elettrico (10) e detto elemento di collegamento (11) essendo realizzati su detto sostegno (7, 8).
3) Caricabatterie (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto sostegno (7, 8) comprende almeno un telaio di supporto (13) di detto almeno un componente elettrico (5, 6).
4) Caricabatterie (1) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto telaio di supporto (13) comprende almeno una sede di alloggiamento di detto almeno un componente elettrico (5, 6).
5) Caricabatterie (1) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto primo terminale elettrico (9) è realizzato in corrispondenza di detta sede di alloggiamento.
6) Caricabatterie (1) secondo una o più delle rivendicazioni dalla 2 alla 5, caratterizzato dal fatto che detto primo terminale elettrico (9) comprende almeno una piazzola (9) di collegamento dei terminati di detto almeno un componente elettrico (5, 6).
7) Caricabatterie (1) secondo una o più delle rivendicazioni dalla 2 alla 6, caratterizzato dal fatto che detto secondo terminale elettrico (10) comprende almeno un primo connettore elettrico (10) collegato ad un corrispondente secondo connettore elettrico (12) di detta scheda elettronica (3, 4).
8) Caricabatterie (1) secondo una o più delle rivendicazioni dalla 2 alla 7, caratterizzato dal fatto che detto elemento di collegamento (11) comprende almeno un elemento conduttivo (11) realizzato su detto telaio di supporto (13).
9) Caricabatterie (1) secondo una o più delle rivendicazioni dalla 3 alla 8, caratterizzato dal fatto che detto telaio di supporto (13) comprende una pluralità di sedi di alloggiamento di una pluralità di componenti elettrici (5, 6).
10) Caricabatterie (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato da fatto che detto componente elettrico (5, 6) è un componente avvolto (6).
11) Caricabatterie (1) secondo la rivendicazione 10 caratterizzato dal fatto che detto componente avvolto (6) è costituito da uno tra un trasformatore, una induttanza o un filtro.
12) Caricabatterie (1) secondo una o più delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che detto componente elettrico (5, 6) è un condensatore (5).
13) Procedimento per la realizzazione di un caricabatterie (1) per veicoli, comprendente almeno i seguenti passi: - realizzare almeno una scheda elettronica (3, 4) collegabile ad una batteria elettrica di un veicolo e configurata per la ricarica di detta batteria; - collegare almeno un componente elettrico (5, 6) a detta scheda elettronica (3, 4); caratterizzato dal fatto che detto passo di collegare comprende almeno i seguenti passi: - realizzare almeno un sostegno (7, 8) di alloggiamento di detto almeno un componente elettrico (5, 6), detto sostegno (7, 8) essendo provvisto di mezzi di collegamento elettrico (9, 10, 11) tra detto almeno un componente elettrico (5, 6) e detta scheda elettronica (3, 4); - associare detto almeno un componente elettrico (5, 6) a detto sostegno (7, 8), con collegamento elettrico tra detto componente elettrico (5, 6) e detti mezzi di collegamento elettrico (9, 10, 11); - associare detto sostegno (7, 8) a detta scheda elettronica (3, 4), con collegamento elettrico tra detti mezzi di collegamento elettrico (9, 10, 11) e detta scheda elettronica (3, 4).
14) Sostegno (7, 8) per componenti elettrici, comprendente almeno un telaio di supporto (13) provvisto di almeno una sede di alloggiamento di almeno componente elettrico (5, 6), caratterizzato dal fatto che comprende mezzi di collegamento elettrico (9, 10, 11) tra detto almeno un componente elettrico (5, 6) ed almeno una scheda elettronica (3, 4), detti mezzi di collegamento (9, 10, 11) essendo realizzati su detto telaio di supporto (13).