ITMI20132006A1 - Sistema di gestione della ricarica di un veicolo elettrico o ibrido - Google Patents

Sistema di gestione della ricarica di un veicolo elettrico o ibrido

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ITMI20132006A1
ITMI20132006A1 IT002006A ITMI20132006A ITMI20132006A1 IT MI20132006 A1 ITMI20132006 A1 IT MI20132006A1 IT 002006 A IT002006 A IT 002006A IT MI20132006 A ITMI20132006 A IT MI20132006A IT MI20132006 A1 ITMI20132006 A1 IT MI20132006A1
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Alessandro Bernardini
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Description

Descrizione dell’invenzione industriale dal titolo:
SISTEMA DI GESTIONE DELLA RICARICA DI UN VEICOLO ELETTRICO O IBRIDO
***** ***** *****
DESCRIZIONE
Campo di applicazione dell’invenzione
La presente invenzione si riferisce al campo dei sistemi di gestione della ricarica di veicoli elettrici o ibridi.
Stato della tecnica
Le norme tecniche IEC 62196-1, 62196-2 e 61851 rappresentano le norme di riferimento nell’ambito della standardizzazione delle specifiche di ricarica dei veicoli elettrici o ibridi, ciò al fine di garantire l’interoperabilità tra veicoli e stazioni di ricarica.
Lo standard IEC 61851-1 specifica quattro modi di interconnessione di un veicolo elettrico con una rete elettrica esterna di alimentazione.
Il modo 3 è quello di riferimento in Europa per le stazioni di ricarica pubbliche. Esso prevede
- ricarica lenta o veloce usando una stazione di ricarica dedicata (colonnina) dotata di una propria unità di controllo,
- che il cavo non sia stabilmente fissato né al veicolo né alla presa
- che funzioni di controllo e protezione siano permanentemente installati nella stazione di ricarica attraverso la suddetta unità di controllo,
- si instauri una intercomunicazione tra il veicolo e l’unità di controllo della stazione di ricarica attraverso il cavo.
Affinché una ricarica di modo 3 sia possibile, il connettore deve avere almeno 7 pin, di cui 3 di fase 3F, il neutro N, la terra PE, un pin di prossimità ed un pin di controllo detto anche pin pilota.
Il pin di prossimità è collegato mediante una resistenza Rc di valore predefinito al conduttore di terra.
Per comodità si indica tale resistenza come resistenza di prossimità.
A bordo del veicolo è installata una unità elettronica (VMU, dalla espressione Vehicle Management Unit) in grado di misurare il valore di tale resistenza, riconoscendo le prestazioni del cavo in termini di capacità del cavo stesso di trasferire corrente elettrica. Lo standard IEC 61851-1 specifica che la corrente di 13A corrisponde ad Rc = 1,5 kOhm, 20A - > Rc = 680 Ohm, 32A -> Rc = 220 Ohm e 70A corrisponde a Rc = 100 Ohm.
Il pin di controllo, invece consente, la comunicazione di una apposita unità di controllo della ricarica (RCU, dall’acronimo della espressione Recharge Control Unit), installata a bordo del veicolo e capace di dialogare con l’unità di controllo installata a bordo della stazione di ricarica.
Le centraline elettroniche RCU e VMU comunicano tra loro attraverso la rete CAN veicolare.
La unità VMU, tra le altre cose, gestisce il riconoscimento del cavo e l’interblocco delle prese con le rispettive spine, in modo che non si possa scollegare il cavo fintanto che la ricarica non è ultimata oppure interrotta dal veicolo.
La unità RCU, attraverso il pin di controllo, verifica la corretta connessione all’impianto di terra della stazione di ricarica, negozia con la stazione di ricarica la massima corrente erogabile dalla stessa ed informa la unità VMU, la quale a sua volta controlla, concordemente, il caricabatterie veicolare.
Un veicolo predisposto per il funzionamento di modo 3 deve necessariamente dialogare con una stazione di ricarica implementante il modo 3 di ricarica.
Ciò implica che il medesimo veicolo, per essere ricaricato anche in ambito privato, necessita di dialogare con una stazione di ricarica idonea.
Ma questo comporta un ulteriore costo di gestione per la flotta veicolare, specialmente se si tratta di flotte di decine o centinaia di veicoli.
Sommario dell’invenzione
Pertanto scopo della presente invenzione è quello di proporre un sistema di gestione della ricarica di veicoli elettrici o ibridi conforme ai suddetti standard, ma al tempo stesso in grado di consentire la ricarica delle batterie veicolari, anche in ambito privato, senza l’installazione di una specifica stazione di ricarica.
L’idea di base della presente invenzione è quello di abilitare la unità VMU alla ricarica delle batterie veicolari, indipendentemente dalla esecuzione delle funzionalità della unità RCU.
Ciò viene reso possibile sulla base della lettura del valore della suddetta resistenza di prossimità, attraverso il suddetto pin di prossimità.
In altre parole, se la resistenza Rc presenta un nuovo predefinito valore rispetto a quelli già predeterminati dalle norme IEC, la unità VMU può procedere alla attivazione del caricabatterie veicolare, anche se la unità RCU è disattivata, oppure anche se la unità RCU, a seguito di un tentativo di comunicazione con una corrispondente unità elettronica, abbia riportato esito negativo oppure un valore nullo di potenza erogabile dalla stazione di ricarica.
Pertanto, grazie alla presente invenzione si rende possibile ricaricare un veicolo anche in assenza di una vera e propria stazione di ricarica, purché il cavo di connessione alla rete elettrica abbia un nuovo ulteriore predefinito valore di resistenza di prossimità Rc.
Inoltre, la presente soluzione risolve il problema fornire l’energia elettrica necessaria per il mantenimento in temperatura di attivazione alcune tipologie di batterie veicolari, le quali, altrimenti, si scaricherebbero oppure, trascorso un determinato periodo di tempo, si disattiverebbero completamente, rendendo impossibile l’utilizzo del veicolo in tempi brevi.
Vale la pena evidenziare che l’attuale suddivisione delle funzionalità tra l’unità VMU ed RCU è soltanto a titolo di esempio, pertanto, nell’ipotesi che un’unica unità o più unità di controllo esegua/eseguano le funzionalità sopra descritte nel rispetto delle norme IEC, il concetto di trascurare l’esito di processi oppure di inibire l’esecuzione di alcuni processi risulta equivalente al trascurare l’esito delle operazioni svolte dalla RCU oppure risulta equivalente alla sua disattivazione, così come descritto sopra. Pertanto, nel seguito, piuttosto che fare riferimento a dispositivi concreti si farà riferimento a blocchi logici VMU ed RCU, implementabili in una o più unità di elaborazione veicolari.
Pertanto, tale nuovo predefinito valore di resistenza non soltanto abilità un funzionamento della VMU diverso da quanto standardizzato dalle norme IEC, ma continua, contestualmente ad indicare le prestazioni del cavo in termini di capacità del cavo stesso di trasferire corrente elettrica.
Ad esempio, un valore di 3 kOhm potrebbe indicare la connessione ad una rete elettrica privata di tipo trifase, priva di una stazione di ricarica, con corrente massima erogabile di 32A. Continuando con l’esempio, un valore di 6 kOhm potrebbe indicare la connessione ad una rete elettrica privata di tipo monofase da 16A di corrente massima erogabile ed un valore di 9 kOhm potrebbe indicare la connessione ad una rete elettrica privata di tipo monofase da 10A di corrente massima erogabile.
I valori della resistenza qui indicati sono soltanto a titolo di esempio.
E’ oggetto della presente invenzione un sistema di gestione della ricarica di un veicolo elettrico o ibrido, conformemente alla rivendicazione 1.
Un altro oggetto della presente invenzione è un metodo di funzionamento di un sistema di gestione della ricarica di un veicolo elettrico o ibrido.
Forma pure oggetto della presente invenzione un cavo di ricarica avente una resistenza di prossimità differente dai suddetti valori regolamentati dal suddetto standard IEC 61851-1.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione è un veicolo comprendete il suddetto sistema di gestione della ricarica.
Le rivendicazioni descrivono realizzazioni preferite dell’invenzione formano parte integrante della presente descrizione.
Breve descrizione delle figure
Ulteriori scopi e vantaggi della presente invenzione risulteranno chiari dalla descrizione particolareggiata che segue di un esempio di realizzazione della stessa (e di sue varianti) e dai disegni annessi dati a puro titolo esplicativo e non limitativo, in cui:
nella figura 1 è indicato uno schema di interconnessione di un veicolo elettrico od ibrido ad una stazione di ricarica pubblica secondo la tecnica nota;
nella figura 2 è indicata schematicamente l’interazione tra funzioni logiche veicolari ed i pin di una spina di tipo 2 o 3 (cioè conformi allo standard IEC 61851-2) secondo la presente invenzione,
nella figura 3 è indicato uno schema a blocchi relativo alle suddette funzioni logiche modificato secondo la presente invenzione.
Gli stessi numeri e le stesse lettere di riferimento nelle figure identificano gli stessi elementi o componenti.
Descrizione di dettaglio di esempi di realizzazione
La figura 1 dell’arte nota mostra una stazione di ricarica RS a cui si collega un cavo Ca avente un primo estremo dotato di spina PS per collegarsi meccanicamente ed elettricamente alla stazione di ricarica RS ed un secondo estremo dotato di spina PV per collegarsi meccanicamente ed elettricamente ad un veicolo HEV elettrico o ibrido da sottoporre a ricarica delle batterie.
In figura 2 è mostrato il blocco logico RCU, che come descritto sopra ha il compito di dialogare con una rispettiva unità di elaborazione RSU istallata a bordo di una stazione di ricarica pubblica secondo la modalità 3 di funzionamento. Il blocco logico VMA ha invece il compito di verificare le caratteristiche prestazionali del cavo attraverso la lettura della resistenza Re di prossimità e di verificare l’interblocco spina/presa lato veicolo durante le operazioni di ricarica. Inoltre, sulla base di un valore di corrente di alimentazione negoziato dalla RCU, controlla il caricabatterie AC/DC a bordo del veicolo. Il caricabatterie preleva i segnali di potenza da uno dei pin 3F e dal neutro, se la rete elettrica disponibile è monofase oppure da tutti i pin 3F e dal neutro se rete elettrica disponibile è trifase. Le comunicazioni tra RCU, VMU e AC/DC avvengono tramite la rete veicolare CAN.
Secondo la presente invenzione, quando il blocco logico VMA rileva un valore di resistenza di prossimità Rc differente da quelli indicati dallo standard IEC 61851-1, il funzionamento del blocco logico RCU è inibito oppure, se il suo funzionamento è comunque consentito, l’esito delle relative elaborazioni è ignorato.
In figura 3 è riportato un metodo di funzionamento del sistema di gestione della ricarica di un veicolo elettrico o ibrido secondo la presente invenzione.
Al passo 1 avviene il collegamento del cavo al veicolo, al passo 2, misura del valore della resistenza di prossimità Rc, al passo 10, se tale valore non appartiene alla lista dei valori predeterminato dallo standard IEC 61851-1 allora (NO) si salta al passo 5, vale a dire, impostazione di un valore massimo, per il caricabatterie, di una corrente di ricarica delle batterie in funzione delle sole caratteristiche del cavo.
Se, invece, il valore della resistenza di prossimità RC appartiene alla lista dei valori predeterminato dallo standard IEC 61851-1 allora,
al passo 3 si abilità il blocco logico RCU,
al passo 4, il blocco logico RCU interpella l’unità di elaborazione a bordo della stazione di ricarica per negoziare la massima corrente erogabile dalla stazione,
al passo 5, la RCU trasmette alla VMU il valore massimo di corrente negoziato e la VMU predispone il funzionamento del caricabatterie concordemente a tale valore negoziato e alle caratteristiche prestazionali del cavo.
E’ evidente che il valore di corrente impostato per il caricabatterie è il valore minore tra la capacità del cavo ed la potenza erogabile dalla stazione di ricarica.
Un cavo elettrico secondo la presente invenzione, pertanto, ha ad un primo estremo una spina monofase o trifase di tipo tradizione penta polare, cioè con 3F N PE, mentre ad un secondo estremo è equipaggiata di una spina avente 7 pin, come specificato dalle norme IEC 61851-2 di tipo 2 e/o 3, in cui il pin pilota è isolato ed il pin di prossimità è collegato al conduttore di terra PE mediante una resistenza di prossimità Rc di valore predefinito, differente da quanto predefinito dallo standard IEC 61851-1.
La presente invenzione può essere vantaggiosamente realizzata tramite un programma per computer che comprende mezzi di codifica per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando questo programma è eseguito su di un computer. Pertanto si intende che l’ambito di protezione si estende a detto programma per computer ed inoltre a mezzi leggibili da computer che comprendono un messaggio registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma per la realizzazione di uno o più passi del metodo, quando detto programma è eseguito su di un computer.
Sono possibili varianti realizzative all'esempio non limitativo descritto, senza per altro uscire dall’ambito di protezione della presente invenzione, comprendendo tutte le realizzazioni equivalenti per un tecnico del ramo.
Dalla descrizione sopra riportata il tecnico del ramo è in grado di realizzare l’oggetto dell’invenzione senza introdurre ulteriori dettagli costruttivi. Gli elementi e le caratteristiche illustrate nelle diverse forme di realizzazione preferite possono essere combinati tra loro senza peraltro uscire dall’ambito di protezione della presente domanda. Quanto descritto nella descrizione dello stato della tecnica, se non specificatamente escluso nella descrizione di dettaglio, deve essere considerato in combinazione con le caratteristiche della presente invenzione, formando parte integrante della presente invenzione.

Claims (12)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Sistema di gestione della ricarica di un veicolo elettrico o ibrido (HEV) comprendente - primi mezzi (VCU) per misurare un valore di una resistenza di prossimità (Rc) di un cavo di ricarica (Ca) indicante caratteristiche prestazionali del cavo di ricarica (Ca), - secondi mezzi (RCU) per negoziare con una stazione di ricarica (RS) un valore di corrente di ricarica, - un caricabatterie (AC/DC) controllato da detti primi mezzi (VCU) in base a dette caratteristiche prestazionali del cavo di ricarica (Ca) e a detto valore di corrente di ricarica negoziato, in cui primi mezzi (VCU) sono adatti a inibire il funzionamento di detti secondi mezzi oppure ad ignorare detti secondi mezzi di elaborazione quando detto valore di resistenza di prossimità assume almeno un predefinito valore appartenente ad un primo insieme di valori.
  2. 2. Sistema secondo la rivendicazione 1, atto ad operare secondo il modo 3 definito dallo standard IEC 61851, quando detto valore di resistenza di prossimità coincide con un valore appartenete ad un secondo predefinito insieme di valori definito dallo stesso standard IEC 61851, in cui una intersezione tra detti primo e secondo insieme è vuota/nulla.
  3. 3. Sistema secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto predefinito valore di resistenza di prossimità è associato alle prestazioni del cavo e alle caratteristiche della relativa rete elettrica di alimentazione.
  4. 4. Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui detto almeno un predefinito valore di resistenza è associato ad - una connessione del veicolo (HEV) ad una rete elettrica privata di tipo trifase, priva di una stazione di ricarica, con corrente massima erogabile di 32A e/o - una connessione ad una rete elettrica privata di tipo monofase, priva di una stazione di ricarica, con corrente massima erogabile di 16A - una connessione ad una rete elettrica privata di tipo monofase da 10A, priva di una stazione di ricarica, con corrente massima erogabile di 10A.
  5. 5. Metodo di funzionamento Sistema di gestione della ricarica di un veicolo elettrico o ibrido (HEV) comprendente - primi mezzi (VCU) per misurare un valore di una resistenza di prossimità (Rc) di un cavo di ricarica (Ca) indicante caratteristiche prestazionali del cavo di ricarica (Ca), - secondi mezzi (RCU) per negoziare con una stazione di ricarica (RS) un valore di corrente di ricarica, - un caricabatterie (AC/DC) controllato da detti primi mezzi (VCU) in base a dette caratteristiche prestazionali del cavo di ricarica (Ca) e a detto valore di corrente di ricarica, il metodo comprendendo il passo di inibire il funzionamento di detti secondi mezzi oppure ad ignorare detti secondi mezzi di elaborazione quando detto valore di resistenza di prossimità assume almeno un predefinito valore di un primo insieme di valori.
  6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui detto sistema è conforme al modo 3 definito dallo standard IEC 61851, quando detto valore di resistenza di prossimità coincide con un ulteriore predefinito valore appartenete ad un secondo insieme di valori definito dallo stesso standard IEC 61851, in cui una intersezione tra detti primo e secondo insieme è vuota/nulla.
  7. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detto predefinito valore di resistenza di prossimità è associato alle prestazioni del cavo e alle caratteristiche della relativa rete elettrica di alimentazione.
  8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, in cui detto almeno un predefinito valore di resistenza è associato ad - una connessione del veicolo (HEV) ad una rete elettrica privata di tipo trifase, priva di una stazione di ricarica, con corrente massima erogabile di 32A e/o - una connessione ad una rete elettrica privata di tipo monofase, priva di una stazione di ricarica, con corrente massima erogabile di 16A - una connessione ad una rete elettrica privata di tipo monofase da 10A, priva di una stazione di ricarica, con corrente massima erogabile di 10A.
  9. 9. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 5 a 8 comprendente i seguenti passi: (passo 2) misura del valore della resistenza di prossimità (Rc), (passo 10) se tale valore non appartiene (NO) alla lista dei valori predeterminati dallo standard IEC 61851-1 allora (passo 5) impostazione di un valore massimo di una corrente di ricarica in funzione delle sole caratteristiche prestazionali del cavo (CA), altrimenti (SI) se il valore della resistenza di prossimità (Rc) appartiene alla lista dei valori predeterminati dallo standard IEC 61851-1 allora (passi 3 e 4) negoziazione di una massima corrente erogabile dalla stazione di ricarica, poi (passo 5), impostazione di una corrente di ricarica quale funzione di detta massima corrente negoziata e di caratteristiche prestazionali del cavo.
  10. 10. Veicolo ibrido o elettrico (HEV) comprendente un sistema di gestione della ricarica conforme con una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 4.
  11. 11. Programma di computer che comprende mezzi di codifica di programma adattati per realizzare i passi delle rivendicazioni da 5 a 9, quando detto programma è fatto girare su di un computer.
  12. 12. Mezzi leggibili da computer comprendenti un programma registrato, detti mezzi leggibili da computer comprendendo mezzi di codifica di programma adattati per realizzare i passi delle rivendicazioni da 5 a 9, quando detto programma è fatto girare su di un computer. (FIU/lm)
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