ES1291146U - Estacion de recarga electrica y sistema integrado para una pluralidad de tales estaciones de recarga - Google Patents
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Abstract
Una estación de recarga eléctrica que comprende uno o más paneles fotovoltaicos (12) que están conectados eléctricamente a uno o más acumuladores (14) que están conectados en cuanto a suministro de energía a uno o más grupos de recarga (16, 18, 20) que comprende enchufes de suministro de energía respectivos para recargar baterías eléctricas de dispositivos móviles y/o vehículos, comprendiendo además la estación de recarga (10) una conexión de comunicación a un nodo remoto para transmitir elementos de información que comprenden al menos el estado de carga de los acumuladores (14).
Description
DESCRIPCIÓN
ESTACIÓN DE RECARGA ELÉCTRICA Y SISTEMA INTEGRADO PARA UNA
PLURALIDAD DE TALES ESTACIONES DE RECARGA
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una estación de recarga eléctrica. La invención también se refiere a un sistema integrado para una pluralidad de tales estaciones de recarga.
La invención se ha desarrollado con respecto, en particular, a una estación de recarga eléctrica que puede suministrarse con energía solar, aunque no se excluye que la estación de recarga eléctrica esté conectada adicional o alternativamente a la red eléctrica. El sistema integrado de la invención puede usarse para gestionar y consultar el estado de potencia y/o energía disponibles localmente cerca de las estaciones de recarga según la invención.
Antecedentes tecnológicos
Como es sabido, el uso de baterías recargables está muy extendido en el campo de la electrónica de consumo, para suministrar potencia a una amplia gama de equipos electrónicos portátiles, tales como teléfonos móviles, tabletas, ordenadores portátiles, cascos y auriculares inalámbricos, máquinas fotográficas, acumuladores portátiles eléctricos (también denominados bancos de energía), y demás. El uso de baterías recargables está también aumentando aún más rápidamente para suministrar potencia a vehículos eléctricos, ambos de pequeño tamaño, tales como, por ejemplo, bicicletas y patinetes, y de gran tamaño, tales como motocicletas y vehículos de motor. Por consiguiente, existe una gran necesidad creciente de proporcionar puntos de recarga eléctrica para los dispositivos electrónicos portátiles y los vehículos eléctricos.
La difusión de puntos de recarga para vehículos eléctricos está aumentando constantemente, en forma de torres de recarga para vehículos de mayores dimensiones y bastidores para vehículos más ligeros. Los puntos de recarga convencionales están conectados a la red eléctrica común y se benefician del suministro de potencia desde las centrales de energía eléctrica que están suministradas principalmente por fuentes de energía no renovables. Excepto por raras excepciones, la recarga doméstica de
dispositivos electrónicos portátiles también se lleva a cabo por medio de la conexión a la red eléctrica normal y, por lo tanto, se lleva a cabo sustancialmente por medio de fuentes de energía no renovables.
Existen estaciones de recarga eléctrica conocidas que se suministran con energía mediante paneles fotovoltaicos. Estas estaciones de recarga pueden instalarse, por ejemplo, en un aparcamiento o en una zona de aparcamiento privada, para recargar individualmente vehículos eléctricos pequeños. La principal desventaja de estos sistemas conocidos es que sirven sustancialmente a usuarios individuales o privados y no están disponibles para el público general. Al estar concebidas para uso individual, las estaciones de recarga eléctrica de tipo conocido son además difíciles de integrar en un entorno urbano para dar servicio a muchas personas de una manera ventajosa y eficiente con requisitos tanto de recarga como de movilidad que son muy diferentes entre sí.
Declaración de la invención
Un objeto de la presente invención es proporcionar un sistema que sea conveniente y efectivo para proporcionar posibles formas de recarga eléctrica para un alto número de personas, con distribución que es potencialmente extensa en el contexto de un área, que es específicamente, pero no necesariamente, urbana y que también puede tener grandes dimensiones. Durante el desarrollo de la presente invención, las soluciones conocidas se han tomado en consideración con el objetivo de eliminar los defectos de las mismas y mejorar las cualidades y los niveles de rendimiento de las mismas, particularmente, con respecto al servicio público.
Otro objeto de la invención es optimizar los recursos de recarga y, en particular, proporcionar un servicio de distribución, gestión e información para los recursos de recarga para dar servicio a usuarios, garantizando en la medida de lo posible un uso justo y distribuido de los recursos de recarga para tantos usuarios como sea posible, y reducir los riesgos de infrautilización de una estación de recarga con respecto a otra. Otro objeto es proporcionar un instrumento de planificación para los recursos que pueden usarse para decidir si instalar nuevas estaciones de recarga y dónde.
En una realización de la misma, la invención puede proporcionar la construcción de una o más estaciones de recarga eléctrica con un suministro de energía solar y/o desde la red eléctrica, que tiene las características expuestas en las reivindicaciones adjuntas. La
invención puede proporcionar además la construcción de un sistema integrado de tales estaciones de recarga eléctrica que puede usarse para gestionar y consultar el estado de las mismas, en particular, el estado de potencia y/o energía que están disponibles localmente, según las características indicadas en las reivindicaciones adjuntas relevantes.
Con la presente invención, que se describirá con mayor detalle a continuación, es posible construir áreas de aparcamiento y áreas de recarga públicas para vehículos eléctricos, en las que la energía eléctrica se adquiere, y se suministra potencialmente, de manera gratuita. La invención proporciona un sistema para suministrar y acumular energía eléctrica que puede provenir de energía solar, cuando sea aplicable, conectado a la red eléctrica para usar mecanismos de acumulación virtuales, tal como medición neta, que se dirige a promover el uso de vehículos eléctricos con respecto a los suministrados con combustibles fósiles.
La invención es además adecuada para construir áreas de reunión públicas, por ejemplo, en parques y jardines, o para equipar áreas de reunión públicas que ya existen, tales como, por ejemplo, paradas de tren y autobús.
La invención es ventajosamente adecuada para construir estaciones de recarga eléctrica en las que la fuente de energía también puede retirarse lejos del área de uso como resultado de la provisión en el área de uso de acumuladores que están conectados eléctricamente a la fuente de energía remota.
Según un aspecto particular, la invención proporciona la conexión de red de todas las estaciones de recarga que pueden, a través de una aplicación de servidor, suministrar al terminal remoto de un usuario información específica relacionada con la ubicación y el estado de las mismas, en particular, la disponibilidad de un enchufe de recarga libre y potencia y/o energía suficiente para cumplir con los requisitos de un usuario, por ejemplo, para recargar un vehículo eléctrico.
Una ventaja de la presente invención es la posibilidad de construir estaciones de recarga eléctrica que pueden separarse completamente de la red eléctrica pero integrarse en una red de comunicación por cable y/o inalámbrica que va a gestionarse y consultarse de manera remota, tanto por un usuario administrativo como por varios usuarios que la utilizan. Aunque la retirada completa de la red eléctrica no es necesaria para los fines de las funcionalidades de la presente invención, el potencial en este sentido también hace posible
instalar una o más estaciones de recarga eléctrica en áreas que son inaccesibles o remotas, por ejemplo, en zonas de descanso en rutas de senderismo, y similares.
Una ventaja de la estación de recarga eléctrica según la invención es la posibilidad, también para el usuario privado, de obtener energía a bajo coste o de manera completamente gratuita, incluyendo más allá del límite de potencia actualmente disponible para usuarios domésticos normales conectados a la red eléctrica.
Breve descripción de los dibujos
Se apreciarán características y ventajas adicionales a partir de la siguiente descripción detallada de una realización preferida con referencia a los dibujos adjuntos que se proporcionan únicamente a modo de ejemplo no limitativo y en los que:
- la figura 1 es una vista en perspectiva de un ejemplo de una estación para recarga con energía solar, que incorpora aspectos de la presente invención; y
- la figura 2 es un diagrama esquemático de la red de comunicación que está activa entre estaciones de recarga, un servidor para gestión remota y una aplicación en un terminal de usuario.
Descripción detallada
Con referencia ahora a la figura 1, una estación de recarga eléctrica 10 puede suministrarse con energía solar además de opcionalmente a través de la red eléctrica. Para este fin, la estación de recarga eléctrica 10 comprende uno o más paneles fotovoltaicos 12. Los paneles fotovoltaicos 12 están conectados eléctricamente a uno o más acumuladores 14. Los acumuladores 14 pueden conectarse en cuanto a suministro de energía solo a los paneles fotovoltaicos 12 o también pueden conectarse a la red eléctrica, según métodos técnicos conocidos en el sector. A modo de ejemplo no limitativo, es posible usar en la estación de recarga uno o más acumuladores del tipo conocido comercialmente por el nombre Powerwall de la empresa Tesla, que tienen capacidades de 13,5 kWh. Naturalmente, es posible usar diferentes tamaños de acumuladores 14, dependiendo de los usos específicos para los que está destinada la estación de recarga eléctrica 10 y del tipo, potencia y número de paneles fotovoltaicos 12.
Los acumuladores 14 están conectados eléctricamente en la salida a uno o más grupos de recarga, que pueden variar de estación a estación según los requisitos específicos y las configuraciones deseadas. Cada uno de los grupos de recarga comprende enchufes de suministro de energía respectivos para recargar baterías eléctricas de dispositivos móviles y/o vehículos. A modo de ejemplo no limitativo, la estación de recarga 10 puede comprender un grupo de recarga 16 para vehículos de motor eléctrico y/o un grupo de recarga 18 para bicicletas eléctricas y/o un grupo de recarga 20 para dispositivos electrónicos pequeños, tales como teléfonos móviles, tabletas, ordenadores portátiles, auriculares y cascos, consolas para videojuegos y otros diversos dispositivos del tipo.
Los grupos de recarga pueden estar dispuestos ventajosamente en una localización de reunión social, tales como, por ejemplo, una parada de autobús, donde, por ejemplo, el grupo de recarga 20 para dispositivos electrónicos pequeños puede integrarse en un banco 22. Ventajosamente, los paneles fotovoltaicos 12 pueden estar soportados por uno o más postes 24 para formar o cubrir un techo. En una variante de la estación de recarga 10, los paneles fotovoltaicos no están en la proximidad inmediata de los grupos de recarga y están posicionados, por ejemplo, sobre techos de edificios públicos o privados circundantes, desde donde se extienden conductores eléctricos con dimensiones adecuadas para transportar la energía eléctrica generada por los paneles fotovoltaicos a los acumuladores 14.
Como puede verse en la figura 1, la estación de recarga 10 puede complementarse ventajosamente con dispositivos eléctricos a los que dan suministro los mismos acumuladores 14 que dan suministro a los grupos de recarga. Por ejemplo, la estación de recarga 10 puede estar dotada de una o más luces o farolas 28 u otros elementos de iluminación, por ejemplo, tiras o paneles de LED. También puede proveerse la instalación de una o más pantallas de vídeo 30, por ejemplo, con fines informativos y/o publicitarios. También puede proveerse la instalación de un quiosco de asistencia 32 para llamadas de emergencia y/o llamadas de información, que está conectado, por ejemplo, a una unidad central a través de una conexión telefónica que es por cable o celular. Puede proveerse un punto de acceso 34 para conectividad de red WiFi pública.
La figura 2 ilustra un posible diagrama de conectividad de diversas estaciones de recarga del tipo descrito anteriormente. A modo de ejemplo, la figura 2 representa cuatro estaciones de recarga diferentes que se designan SR1, SR2, SR3, SRn, aunque, naturalmente, no hay límite en el número de estaciones de recarga que pueden estar involucradas en el
mismo diagrama de conectividad. Cada estación de recarga está configurada de manera individual con grupos de recarga específicos y potencias de suministro específicas, que se definen sustancialmente por la capacidad nominal de los acumuladores 14 de cada estación de recarga y por la potencia de cada uno de los grupos de recarga asociados con los mismos. Los acumuladores 14 están dimensionados de manera conocida, por ejemplo, basándose en la potencia que puede suministrarse mediante los paneles fotovoltaicos en las condiciones locales de uso típicas.
Las estaciones de recarga SR1, SR2, SR3, SRn están conectadas a través de Internet a una aplicación de servidor (SERVIDOR) que puede ser un ordenador independiente remoto o un servidor virtual o una aplicación distribuida en uno o más servidores, por ejemplo, en la nube. En cualquier caso, la aplicación de servidor comprende al menos una base de datos en la que hay datos registrados relacionados con cada estación de recarga. Los datos comprenden datos de identificación de la estación de recarga, que incluyen la posición geográfica, las características de potencia y los grupos de recarga disponibles. La aplicación de servidor comprende además un módulo de adquisición de datos para cada estación de recarga. Cada estación de recarga envía periódicamente al módulo de adquisición de datos información relacionada con el estado individual. Los elementos de información enviados por cada estación de recarga pueden comprender indicaciones relacionadas con el estado de carga de los acumuladores 14 además de indicaciones y estadísticas relacionadas con el funcionamiento de los paneles fotovoltaicos 12 y la disponibilidad de la propia estación. Cada estación de recarga puede configurarse para indicar una capacidad de recarga específica asociada con cada grupo de recarga presente en la propia estación de recarga. Simplemente como una indicación, la figura 2 representa una posible tabla de la base de datos de la aplicación de servidor, en la que cada estación de recarga indica la potencia de la estación, por ejemplo, con referencia a los cuatro valores estándar de 3,6-7,2-11,0-22,0 kW y el tiempo disponible para la recarga. Estos dos elementos de datos representan sustancialmente la energía disponible en la estación de recarga específica, por ejemplo, para cada servicio de recarga proporcionado por los grupos de recarga 16 para vehículos de motor eléctrico y los grupos de recarga 18 para bicicletas eléctricas. Si la estación de recarga está conectada a la red eléctrica, que no tiene limitaciones en cuanto a suministro de energía, el tiempo disponible se fija en la etapa de configuración de la estación específica. Naturalmente, es posible adquirir y almacenar información adicional o diferente relacionada con el estado de cada estación de recarga, por ejemplo, pero de manera no limitativa, el número de enchufes de recarga libres y ocupados, posibles errores en el estado de funcionamiento del sistema, por ejemplo, como
resultado del mal funcionamiento de los paneles fotovoltaicos y/o los acumuladores, etc.
La aplicación de servidor SERVIDOR también comprende una interfaz de usuario que puede consultarse por un terminal de usuario genérico 40 que está conectado a Internet. Por lo tanto, es posible consultar el estado de una estación de recarga particular SR1, SR2, SR3 o SRn a través de un teléfono móvil común o una tableta, por ejemplo, a través de una aplicación dedicada, o a través de una aplicación web que también puede consultarse por el navegador de un ordenador normal. De esta manera, un usuario puede consultar el estado de una estación de recarga específica y puede conocer, por ejemplo, la ubicación geográfica de la misma, el tipo de servicios de recarga disponibles y la capacidad de la misma en cuanto a posible recarga. Por ejemplo, es posible que un usuario consulte el estado de una estación solar específica para saber si está dotada de un grupo de recarga para vehículos de motor eléctrico, y en este caso, si hay suficiente capacidad de carga o si hay enchufes libres para recargar el vehículo de motor que pertenece al usuario. Usando las características de geolocalización típicas del terminal de usuario 40, la aplicación de servidor puede proporcionarse para suministrar indicaciones relacionadas con la estación de recarga que está más cerca del usuario con al menos un enchufe libre y que es capaz de satisfacer las necesidades de recarga del usuario.
Es posible desarrollar variantes y funciones adicionales de los servicios proporcionados para los usuarios. Por ejemplo, es posible proporcionar un servicio de anuncios o mensajes que informan a un usuario cuando una estación de recarga predeterminada pasa a estar disponible si el usuario ha realizado una solicitud para que se le notifique. En forma de la aplicación de servidor, es posible imponer un servicio de reserva para la recarga, en el que el usuario solicita una disponibilidad de carga dada para un intervalo de tiempo predeterminado, por ejemplo, en un radio de distancia predeterminado dado, y la aplicación de servidor proporciona el envío de una señal de reserva a la estación de recarga que es la más adecuada o más cercana, en un momento predeterminado basándose en los elementos de información relacionados con el estado señalizado por la estación de recarga específica. En este caso, los grupos de recarga de cada estación de recarga están dotados de mecanismos de autorización selectiva que pueden señalizarse opcionalmente de manera local con indicadores de luz o paneles de información que indican si la recarga está disponible o no. Los mismos elementos de información se suministran naturalmente a los terminales de usuario 40 que tienen que consultar el estado de la estación de recarga.
Según una realización preferida, el servicio proporcionado al usuario puede proporcionar
la visualización de un mapa que presenta las diversas estaciones de recarga SR1, SR2, SR3, SRn en la forma de un icono de “conversación” que describe el tipo y el estado de la propia estación de recarga. A modo de ejemplo, pueden proporcionarse varios tipos de iconos que identifican visualmente en el mapa del dispositivo de usuario una estación de recarga del tipo EV, para recargar vehículos eléctricos, o DISPOSITIVO, en la que hay disponibles, por ejemplo, enchufes de recarga USB y enchufes para diversos dispositivos, tales como ordenadores portátiles o teléfonos inteligentes. Las indicaciones o los iconos que identifican las estaciones de recarga pueden indicar diferentes estados de las mismas que pueden ser, por ejemplo, “disponible”, “ocupada”, “sin suministro o rota (apagada)”. Es posible configurar la aplicación de tal manera que el dispositivo de usuario permita la interacción mediante conexión, con una estación de recarga que está en las proximidades, por ejemplo, a unos pocos metros de distancia, por ejemplo, para gestionar las operaciones de recarga.
Como se indicó anteriormente, pueden visualizarse a través del dispositivo de usuario los datos de una estación de recarga específica. Simplemente a modo de ejemplo no limitativo, puede proporcionarse una o más de las siguientes indicaciones en relación con la estación de recarga específica:
- código de identificación de la estación de recarga, por ejemplo, SR1, SR2, SR3, SRn,
- nombre descriptivo de la estación de recarga,
- tipo de la estación de recarga (EV, DISPOSITIVO o ambos),
- estado de la estación de recarga de EV (disponible, ocupada, apagada),
- estado de la estación de recarga de DISPOSITIVO (disponible, ocupada, apagada),
- posible presencia de una conexión WiFi pública,
- potencia disponible para recarga de EV,
- tiempo disponible para la recarga de EV y, cuando sea aplicable, el tiempo máximo de recarga disponible según la congestión de la estación de recarga, por ejemplo, dependiendo de la posición de la propia estación. En las zonas congestionadas u
concurridas, el tiempo de recarga de EV disponible puede estar limitado para permitir que el servicio se use por todos. El tiempo disponible podría estar limitado por la pequeña cantidad de energía presente en ese momento como resultado de una carga reducida del acumulador, si la estación de recarga no está conectada a la red eléctrica,
- código de reserva de usuario posible, es decir, el número de usuarios ya registrados para la recarga en esta estación.
Si el usuario decide conectarse a una estación de recarga a través de la aplicación de usuario, la estación de recarga puede suministrar energía, provocando que se inicie un medidor en cuanto al tiempo disponible para el usuario. Es posible proporcionar en la estación de recarga un sistema de detección de vehículo para llevar a cabo un control de presencia del mismo e informar al usuario o hacer que la estación de recarga esté disponible nuevamente si no se detecta un vehículo dentro de un período de tiempo específico, por ejemplo, cinco minutos. Ventajosamente, una vez que se inicia la operación de recarga, la conexión de la aplicación de usuario a la estación de recarga que está usándose permanece activa incluso si el usuario se aleja para monitorizar el estado de recarga. Cuando finaliza el tiempo de recarga disponible, la estación de recarga puede interrumpir el suministro de energía para este usuario predeterminado, al que pueden enviarse mensajes para que el usuario proporcione la liberación de la estación de recarga. Si está presente un sistema de detección de vehículo, también puede llevarse a cabo un control de presencia al final de la operación de recarga. Si se ha retirado el vehículo, la conexión se interrumpe y la estación de recarga vuelve al estado libre. Si, dentro de un límite de tiempo dado, por ejemplo, cinco minutos, el vehículo no se retira, pueden enviarse mensajes al usuario. El fallo en cuanto a retirar el vehículo puede implicar el hecho de que la conexión futura a una o más estaciones de recarga esté limitada o se evite para el usuario.
Naturalmente, mientras el principio de la invención siga siendo el mismo, las formas de realización y los detalles de construcción pueden variar ampliamente con respecto a los descritos e ilustrados, sin apartarse de ese modo del alcance de la presente invención.
Claims (10)
1. Una estación de recarga eléctrica que comprende uno o más paneles fotovoltaicos (12) que están conectados eléctricamente a uno o más acumuladores (14) que están conectados en cuanto a suministro de energía a uno o más grupos de recarga (16, 18, 20) que comprende enchufes de suministro de energía respectivos para recargar baterías eléctricas de dispositivos móviles y/o vehículos, comprendiendo además la estación de recarga (10) una conexión de comunicación a un nodo remoto para transmitir elementos de información que comprenden al menos el estado de carga de los acumuladores (14).
2. Una estación de recarga eléctrica según la reivindicación 1, en la que los grupos de recarga se seleccionan de una lista que comprende: un grupo de recarga (16) para vehículos de motor eléctrico, un grupo de recarga (18) para bicicletas eléctricas y un grupo de recarga (20) para dispositivos electrónicos pequeños, comprendiendo además la estación de recarga eléctrica uno o más dispositivos eléctricos (28, 30, 32, 34) a los que dan suministro los mismos acumuladores (14) que también suministran al uno o más grupos de recarga (16, 18, 20).
3. Una estación de recarga eléctrica según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que es completamente autónoma y está separada de la red eléctrica.
4. Una estación de recarga eléctrica según la reivindicación 1, en la que se proporciona en el nodo remoto una base de datos, en la que hay elementos de información de identificación registrados de la estación de recarga eléctrica, incluyendo la posición geográfica de la misma y el número y tipo de grupos de recarga (16, 18, 20) disponibles.
5. Un sistema integrado de una pluralidad de estaciones de recarga eléctrica según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que puede usarse para gestionar y consultar el estado de cada estación de recarga eléctrica (SR1, SR2, SR3, SRn) y el estado de potencia y/o energía que están disponibles localmente cerca de cada una de las estaciones de recarga eléctrica, en el que una aplicación de servidor que es común a todas las estaciones de recarga eléctrica se implementa en uno o más nodos remotos, al que las estaciones de recarga eléctrica están conectadas individualmente, que comprende una base de datos localizada o distribuida que
almacena elementos de información que identifican cada estación de recarga eléctrica, incluyendo las posiciones geográficas respectivas y el número y tipo de grupos de recarga (16, 18, 20) disponibles cerca de cada estación de recarga eléctrica (10).
6. Un sistema integrado según la reivindicación 5, en el que la aplicación de servidor proporciona un módulo que puede consultarse por un terminal remoto (40) para proporcionar elementos de información relacionados con cada estación de recarga eléctrica específica (10), que comprende la ubicación geográfica de la misma, los grupos de recarga puestos a disposición por la estación de recarga eléctrica y la potencia y/o energía disponibles.
7. Un sistema integrado según la reivindicación 5, en el que cada estación de recarga eléctrica (SR1, SR2, SR3, SRn) está conectada al nodo remoto a través de una conexión a Internet que es por cable y/o al menos parcialmente inalámbrica.
8. Un sistema integrado según la reivindicación 5, en el que el nodo remoto es único para todas las estaciones de recarga eléctrica (SR1, SR2, SR3, SRn).
9. Un sistema integrado según la reivindicación 5, en el que se suministran a un terminal remoto (40) de un usuario indicaciones relacionadas con cada estación de recarga, con una indicación de la potencia de la estación y el tiempo disponible para la recarga, proporcionando la aplicación de servidor un módulo de notificación para informar a terminales de usuario seleccionados (40) en relación con el estado de una o más estaciones de recarga eléctrica deseadas.
10. Un sistema integrado según la reivindicación 5, en el que un terminal remoto (40) de un usuario puede conectarse a una estación de recarga eléctrica (SR1, SR2, SR3, SRn) que está posicionada cerca para activar las operaciones de recarga.
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