Sistema de carga para vehículos eléctricos.

Sistema de carga (1, 20, 30) para vehículos eléctricos, que comprende:

- una pluralidad de puertos de carga

(2-5, 21-24, 31, 41, 42, 43, 57), cada uno con una interfaz (2'-5', 46, 49) para el intercambio de potencia con al menos un vehículo eléctrico; caracterizado por

- una pluralidad de convertidores de potencia (6, 7, 25, 45, 50), para la conversión de potencia de una fuente de potencia, tal como una red de potencia, a un formato adecuado para la carga del vehículo;

- una matriz de conexión conmutable, para conectar al menos un convertidor de potencia (6, 7, 25, 45, 50) a al menos un puerto de carga (2-5, 21-24, 31, 41, 42, 43, 57);

- al menos un controlador, para controlar al menos uno de los convertidores de potencia (6, 7, 25, 45, 50), y/o para controlar las operaciones de conmutación de la matriz de conexión y el convertidor de potencia (6, 7, 25, 45, 50);

- medios de comunicación, para el intercambio de parámetros con el al menos un vehículo eléctrico.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/NL2011/050341.

Solicitante: ABB B.V..

Nacionalidad solicitante: Países Bajos.

Dirección: George Hintzenweg 81 3068 AX Rotterdam PAISES BAJOS.

Inventor/es: BOUMAN,CRIJN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > VEHICULOS EN GENERAL > PROPULSION DE VEHICULOS PROPULSADOS ELECTRICAMENTE... > Propulsión eléctrica por fuente de energía suministrada... > B60L11/18 (que utilizan la energía suministrada por pilas primarias, pilas secundarias o pilas de combustibles)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > H02J7/00 (Circuitos para la carga o despolarización de baterías o para suministrar cargas desde baterías)
  • SECCION H — ELECTRICIDAD > PRODUCCION, CONVERSION O DISTRIBUCION DE LA ENERGIA... > CIRCUITOS O SISTEMAS PARA LA ALIMENTACION O DISTRIBUCION... > Circuitos para la carga o despolarización de baterías... > H02J7/02 (para cargar baterías por redes de corriente alterna mediante convertidores)

PDF original: ES-2497591_T3.pdf

 

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Sistema de carga para vehículos eléctricos.

Fragmento de la descripción:

Sistema de carga para vehículos eléctricos La presente invención se refiere a un sistema de carga para vehículos eléctricos. En particular, la invención se refiere a una configuración donde se pueden cargar múltiples vehículos, como es el caso en una estación de llenado regular para vehículos con motores de combustión.

Con la creciente popularidad de los vehículos eléctricos, aumenta también la necesidad de estaciones de carga aumenta, y también lo hace la potencia total requerida por cada puerto de carga disponible, y en caso de múltiples puertos, su consumo total de energía.

Un gran consumo de energía requiere convertidores de potencia con mayor capacidad de potencia, y como resultado, instalaciones de refrigeración más grandes para evitar daños como el sobrecalentamiento de sus componentes. Con una instalación de refrigeración (forzada) para cada puerto de intercambio de energía, el sistema de carga (o estación de carga) se convertiría en un ambiente ruidoso, con una baja eficiencia energética. Por tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un sistema de carga ventajoso con múltiples puertos para este fin.

Las estaciones de carga con una pluralidad de puertos de carga son conocidas a partir de la técnica anterior. Una forma implementarlas es mediante el uso de un convertidor CA/CC seguido de un bus CC donde los puertos de carga están conectados. La desventaja de esto es que los múltiples vehículos no se pueden cargar de forma simultánea, porque por lo general cada vehículo tiene una tensión de entrada diferente. Para poder cargar los vehículos eléctricos simultáneamente se colocan convertidores CC/CC antes de cada puerto de carga, lo que aumentará el coste de la estación de carga multipuerto.

El documento US 5 847 537 describe un sistema de carga para vehículos que comprende una pluralidad de puertos. El sistema tiene un único convertidor de potencia, y no se puede utilizar para cargar múltiples vehículos simultáneamente, debido a la tensión de entrada diferente de cada uno de los vehículos.

El documento US 2004/189251 describe un cargador de batería modular, que consiste en un convertidor CA/CC seguido de un bus CC y puertos de carga conectados al bus CC. El US 2004/189251 tampoco se puede utilizar para cargar múltiples vehículos simultáneamente, debido a la tensión de entrada diferente de cada uno de los vehículos.

Para esto se propone un sistema de carga para vehículos eléctricos, que comprende una pluralidad de puertos de carga, cada uno con una interfaz para el intercambio de potencia con al menos un vehículo eléctrico, una pluralidad de convertidores de potencia, para la conversión de potencia desde una fuente de potencia tal como una red de potencia a un formato adecuado para la carga del vehículo, una matriz de conexión conmutable, para conectar al menos un convertidor de potencia al al menos un puerto de carga, al menos un controlador, para controlar al menos uno de los convertidores de potencia, y/o para controlar las operaciones de conmutación de la matriz de conexión y del convertidor de potencia, y medios de comunicación, para el intercambio de parámetros con el al menos un vehículo eléctrico.

El sistema de acuerdo con la invención proporciona múltiples ventajas. En primer lugar, las ventajas de un sistema 45 multi-puerto (al menos uno, pero preferentemente varios puertos) son que da funcionalidad mejorada con menos hardware, y es más fácil y más barato de actualizar con conexiones adicionales.

En una realización preferida, los convertidores de potencia y la matriz de conexión se encuentran en una ubicación remota desde el puerto de carga, tal como una sala separada, y/o un edificio separado.

La ventaja de tener el convertidor de potencia en una ubicación remota es que es más fácil de actualizar con más potencia (sin necesitar excavación) , los puertos de intercambio de energía son más fáciles de encajar en una situación del usuario, y hay menos requisitos técnicos (especialmente en cuanto al tamaño) del convertidor de potencia, si se coloca en una sala acondicionada. La ubicación de carga tampoco se altera durante la expansión de 55 la capacidad de carga.

La matriz de conexión conmutable se implementa a fin de acoplar cada puerto de carga simultáneamente a un número de la pluralidad de convertidores, de tal manera que a lo sumo un puerto se conecta a un convertidor. Esto significa que la matriz hace posible conectar cada puerto de carga simultáneamente a uno o más convertidores de potencia, o a ninguno. Los convertidores se pueden conectar a lo sumo a un puerto de carga al mismo tiempo.

Una ventaja de la presente invención es que los convertidores de potencia, la matriz y los puertos de carga se pueden expandir de forma independiente unos de otros, el número de puertos de carga y de módulos de potencia no tiene que ser igual cuando se expande la estación de carga. Una estación de carga se puede instalar en un lugar y 65 se puede expandir o incluso degradarse en función de la frecuencia con que se utiliza. Un escenario podría ser que la estación de carga no se utilice con mucha frecuencia, y debido a que está en un lugar remoto desde otras

estaciones los vehículos que llegan tendrán bajo estado de carga. En este caso tenemos una estación de carga con un puerto de carga y una capacidad de potencia alta. A lo largo del tiempo una nueva ciudad se construye cerca, lo que se traducirá en que más vehículos eléctricos visitarán el poste de carga con un estado de carga medio. Sería conveniente modificar la estación de carga después en una configuración con más puestos de carga y con la misma o mayor capacidad de potencia. La presente invención se utilizará dentro de la configuración descrita en la solicitud de patente holandesa NL 2004279, lo que permitirá que la invención registre las sesiones de recarga. En base a las sesiones de carga registradas el servidor puede decidir cambiar la capacidad de potencia o el número puertos de carga. Otra ventaja de la presente invención es que los puertos de carga no tienen una base común, esto significa que cuando más de un vehículo eléctrico está conectado al cargador los mismos estarán galvánicamente aislados, lo que se desea por los fabricantes de EV. Otra razón para desear aislamiento galvánico entre los vehículos es debido a que; tener más de un monitor de aislamiento en el mismo circuito disminuirá la sensibilidad del monitor de aislamiento.

En el puerto de intercambio de energía, donde el usuario carga su vehículo, hay menos ruido, alteración de la visión 15 o aire (caliente) inconveniente.

El sistema de acuerdo con la invención se vuelve más eficaz cuando la ubicación remota comprende una pluralidad de convertidores de potencia. En ese caso, la cuota (parte de) de convertidores del sistema de refrigeración y la ubicación, que pueden ser diseñados modulares, y el convertidor total se pueden adaptar al requisito de potencia total de todos los puertos.

En una realización, la ubicación remota comprende acondicionamiento climático, tal como un sistema de refrigeración en base a aire o líquido, un sistema de bombeo en caliente o un sistema de intercambio de calor, para alejar el calor de los convertidores de potencia, o para calentar los sistemas dentro de la sala acondicionada si la temperatura desciende por debajo de un determinado umbral. El sistema de refrigeración puede ser un ventilador que sopla aire dentro o fuera de la sala acondicionada. También el sistema de refrigeración puede ser un sistema de dos partes, tal como un sistema de bomba de calor. El calor se puede extraer de los convertidores de potencia o de la sala y transportarse (por ejemplo, por fluido o aire) a una segunda parte... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Sistema de carga (1, 20, 30) para vehículos eléctricos, que comprende:

-una pluralidad de puertos de carga (2-5.

2. 24, 31, 41, 42, 43, 57) , cada uno con una interfaz (2'-5', 46, 49) para el intercambio de potencia con al menos un vehículo eléctrico; caracterizado por -una pluralidad de convertidores de potencia (6, 7, 25, 45, 50) , para la conversión de potencia de una fuente de potencia, tal como una red de potencia, a un formato adecuado para la carga del vehículo; -una matriz de conexión conmutable, para conectar al menos un convertidor de potencia (6, 7, 25, 45, 50) a al menos un puerto de carga (2-5.

2. 24, 31, 41, 42, 43, 57) ; -al menos un controlador, para controlar al menos uno de los convertidores de potencia (6, 7, 25, 45, 50) , y/o para controlar las operaciones de conmutación de la matriz de conexión y el convertidor de potencia (6, 7, 25, 45, 50) ; -medios de comunicación, para el intercambio de parámetros con el al menos un vehículo eléctrico.

2. Sistema de carga (1, 20, 30) de acuerdo con la reivindicación 1, donde el al menos un convertidor de potencia (6, 7, 25, 45, 50) y la matriz de conexión se encuentran en una ubicación remota (8) del puerto de carga (2-5.

2. 24, 31, 41, 42, 43, 57) , tal como una sala separada, y/o un edificio separado (8) .

3. Sistema de carga (1, 20, 30) de acuerdo con la reivindicación 2, donde la ubicación remota (8) comprende al menos un convertidor de potencia (6, 7, 25, 45, 50) con al menos dos salidas de CC en ese mismo convertidor (6, 7, 25, 45, 50) .

4. Sistema de carga (1, 20, 30) de acuerdo con la reivindicación 2 o 3, donde la ubicación remota (8) es un 25 alojamiento del transformador o forma parte del mismo.

5. Sistema de carga (1, 20, 30) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2-4, donde la ubicación remota (8) contiene, además, un sistema de almacenamiento de energía, tal como un sistema de batería, sistema de condensadores o volante.

6. Sistema de carga (1, 20, 30) de acuerdo con la reivindicación 4, donde la pluralidad de convertidores de potencia (6, 7, 25, 45, 50) y el transformador se encuentran en salas separadas dentro de la ubicación remota (8) .

7. Sistema de carga (1, 20, 30) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, donde el convertidor de

potencia (6, 7, 25, 45, 50) está dispuesto físicamente por debajo de un puerto de carga (2-5.

2. 24, 31, 41, 42, 43, 57) .

8. Sistema de carga (1, 20, 30) de acuerdo con la reivindicación 1, donde el controlador es un controlador interno en la matriz de conexión para controlar el funcionamiento de dicha matriz de conexión. 40

9. Sistema de carga (1, 20, 30) de acuerdo con la reivindicación 1 y 8, donde la matriz de conexión puede ser controlada en base a la entrada de un sistema conectado a Internet o un método implementado por ordenador.

10. Sistema de carga (1, 20, 30) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, donde la matriz de 45 conexión puede ser controlable en base a reglas de decisión.

11. Sistema de carga (1, 20, 30) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 8 a 10, donde el controlador está acoplado a la pluralidad de convertidores de potencia (6, 7, 25, 45, 50) a través de Internet desde una ubicación remota.

12. Un método para hacer funcionar la matriz de conmutación, para la conexión de al menos un convertidor de potencia a al menos un puerto de carga (2-5.

2. 24, 31, 41, 42, 43, 57) en un sistema de carga (1, 20, 30) para vehículos eléctricos de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende las etapas de:

a) asignar una prioridad a cada puerto (2-5.

2. 24, 31, 41, 42, 43, 57) en base a al menos un parámetro. b) determinar la potencia requerida en cada puerto (2-5.

2. 24, 31, 41, 42, 43, 57) . c) distribuir los módulos de potencia entre los puertos (2-5.

2. 24, 31, 41, 42, 43, 57) en base a la prioridad y a la potencia requerida. d) repetir las etapas de a-c.