IT201900004014U1 - Stazione di ricarica elettrica e sistema integrato per una pluralità di tali stazioni di ricarica - Google Patents

Description

DESCRIZIONE del modello di utilit? dal titolo: "Stazione di ricarica elettrica e sistema integrato per una pluralit? di tali stazioni di ricarica"

Campo del trovato

Il presente trovato riguarda una stazione di ricarica elettrica. Il trovato riguarda anche un sistema integrato per una pluralit? di tali stazioni di ricarica.

Il trovato ? stato sviluppato con particolare riguardo ad una stazione di ricarica elettrica che pu? essere alimentata ad energia solare, anche se non ? escluso che la stazione di ricarica elettrica sia collegata, in aggiunta o in alternativa, alla rete elettrica. Il sistema integrato del trovato ? utilizzabile per la gestione e l'interrogazione dello stato di energia e/o potenza localmente disponibili presso le stazioni di ricarica secondo il trovato.

Sfondo tecnologico

Come noto, l'impiego di batterie ricaricabili ? ampiamente diffuso nel settore dell'elettronica di consumo, per l'alimentazione di un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche portatili come telefoni cellulari, tablet, computer portatili, cuffie ed auricolari senza fili, macchine fotografiche, accumulatori elettrici portatili (detti anche power bank), e cos? via. L'impiego di batterie ricaricabili ? inoltre in rapida crescita anche per l'alimentazione di veicoli elettrici, sia di piccola taglia come ad esempio biciclette e monopattini, che di taglia maggiore come motocicli ed autoveicoli. Di conseguenza ? in forte crescita la necessit? di disporre di punti di ricarica elettrica per i dispositivi elettronici portatili e i veicoli elettrici.

La diffusione di punti di ricarica per veicoli elettrici ? in costante aumento, nella forma di colonnette di ricarica per i veicoli di maggiori dimensioni e di rastrelliere per i veicoli pi? leggeri. I punti di ricarica tradizionali sono connessi alla comune rete elettrica, e traggono alimentazione dalle centrali elettriche che sono perlopi? alimentate da fonti energetiche non rinnovabili. A parte rare eccezioni, anche la ricarica domestica dei dispositivi elettronici portatili avviene tramite connessione alla normale rete elettrica, e perci? avviene essenzialmente tramite fonti di energia non rinnovabili.

Sono note stazioni di ricarica elettrica alimentate da pannelli fotovoltaici. Queste stazioni di ricarica possono essere impiantate ad esempio in un posto auto o in un'area di parcheggio privato, per la ricarica individuale di pochi veicoli elettrici. Lo svantaggio principale di questi sistemi noti ? il fatto che servono utenze sostanzialmente singole o private, e non sono disponibili per il pubblico generale. Essendo nate per un uso individuale, le stazioni di ricarica elettrica di tipo noto sono inoltre difficilmente integrabili in un tessuto urbano per servire in modo utile ed efficiente molte persone, con esigenze sia di ricarica che di mobilit? molto differenti fra di loro.

Sintesi del trovato

Il presente trovato si propone di fornire un sistema comodo ed efficace per fornire possibilit? di ricarica elettrica ad un numero elevato di persone, con distribuzione potenzialmente diffusa nell'ambito di un'area, specialmente ma non necessariamente urbana, anche di vaste dimensioni. Nello sviluppo del presente trovato sono state prese in considerazione le soluzioni note, con l'obiettivo di eliminarne i difetti e migliorarne le qualit? e le prestazioni, soprattutto nell'ottica del servizio pubblico.

Un altro scopo del trovato ? quello di ottimizzare le risorse di ricarica, ed il particolare fornire un servizio di informazione, distribuzione e gestione delle risorse di ricarica tale da accontentare gli utenti, garantire quanto gi? possibile un uso equo e distribuito delle risorse di ricarica a quanti pi? utenti possibili, ed ridurre i rischi di sottoutilizzazione di una stazione di ricarica rispetto ad un'altra. Un altro scopo ? quello di fornire uno strumento di pianificazione delle risorse che possa essere utilizzato per decidere se e dove installare nuove stazioni di ricarica.

In una sua forma di attuazione, il trovato pu? prevedere la realizzazione di una o pi? stazioni di ricarica elettrica con alimentazione ad energia solare e/o da rete elettrica, aventi le caratteristiche indicate nelle rivendicazioni che seguono. Il trovato pu? inoltre prevedere la realizzazione di un sistema integrato di tali stazioni di ricarica elettrica, utilizzabile per la gestione e l'interrogazione del loro stato, in particolare dello stato di energia e/o potenza localmente disponibili, secondo le caratteristiche indicate nelle relative rivendicazioni annesse.

Con il presente trovato, che verr? descritto pi? dettagliatamente nel seguito, ? possibile realizzare aree pubbliche di sosta e di ricarica di veicoli elettrici, in cui l'energia elettrica viene acquisita - e potenzialmente fornita -gratuitamente. Il trovato prevede un sistema di approvvigionamento e accumulo di energia elettrica che pu? derivare dall'energia solare, eventualmente connesso alla rete elettrica per sfruttare meccanismi di accumulo virtuale quali lo scambio sul posto, volto a favorire l'uso di veicoli elettrici rispetto a quelli alimentati con carburanti fossili.

Il trovato si presta inoltre alla realizzazione di aree pubbliche di aggregazione, ad esempio in parchi e giardini, oppure all'attrezzatura di aree di aggregazione pubblica gi? esistenti, come ad esempio le fermate di autobus e treni.

Il trovato si presta vantaggiosamente alla realizzazione di stazioni di ricarica elettrica in cui la sorgente di energia pu? essere dislocata anche lontano dall'area di fruizione, grazie alla predisposizione nell'area di fruizione di accumulatori connessi elettricamente alla sorgente di energia distante.

Secondo un aspetto particolare, il trovato prevede una connessione in rete di tutte le stazioni di ricarica che, attraverso un'applicazione server, possono fornire al terminale remoto di un utente informazioni specifiche sulla loro ubicazione e sul loro stato, in particolare sulla disponibilit? di una presa di ricarica libera e di energia e/o potenza sufficienti a soddisfare le richieste di un utente, ad esempio per la ricarica di un veicolo elettrico.

Un vantaggio del presente trovato ? la possibilit? di realizzare stazioni di ricarica elettrica che possono essere totalmente staccate dalla rete elettrica, e tuttavia essere integrate in una rete di comunicazione cablata e/o wireless in modo tale da essere gestite e interrogate in remoto, sia da parte di un utente amministratore che da parte di vari utenti utilizzatori. Sebbene il distacco totale dalla rete elettrica non sia necessario al fine delle funzionalit? del presente trovato, la potenzialit? in tal senso rende il trovato per una possibile installazione di una o pi? stazioni di ricarica elettrica anche in zone impervie o remote, ad esempio in zone di ristoro su percorsi di trekking e simili.

Un vantaggio della stazione di ricarica elettrica secondo il presente trovato ? la possibilit? anche per l'utente privato di ottenere energia a basso costo o totalmente gratuita, anche oltre il limite di potenza attualmente disponibile per le normali utenze domestiche collegate alla rete elettrica. Breve descrizione dei disegni

Ulteriori caratteristiche e vantaggi risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue di una forma preferita di attuazione, con riferimento ai disegni annessi, dati a titolo di esempio non limitativo, in cui:

- la figura 1 ? una vista in prospettiva di un esempio di stazione di ricarica ad energia solare incorporante aspetti del presente trovato; e

- la figura 2 ? un diagramma schematico della rete di comunicazione attiva fra stazioni di ricarica, un server di gestione remota ed un'applicazione su un terminale utente.

Descrizione dettagliata

Con riferimento ora alla figura 1, una stazione di ricarica elettrica 10 pu? essere alimentata ad energia solare, oltre che eventualmente attraverso la rete elettrica. A tale fine, la stazione di ricarica elettrica 10 comprende uno o pi? pannelli fotovoltaici 12. I pannelli fotovoltaici 12 sono connessi elettricamente ad uno o pi? accumulatori 14. Gli accumulatori 14 possono essere collegati in alimentazione ai soli pannelli fotovoltaici 12, oppure possono essere collegati anche alla rete elettrica, secondo modalit? tecniche note nel settore. A titolo di esempio non limitativo, ? possibile utilizzare nella stazione di ricarica uno o pi? accumulatori del tipo commercialmente noto con il nome Powerwall della societ? Tesla aventi capacit? di 13,5 kWh. Naturalmente, ? possibile utilizzare taglie differenti di accumulatori 14, a seconda degli usi specifici a cui ? destinata la stazione di ricarica elettrica 10, e del tipo, potenza e numero dei pannelli fotovoltaici 12.

Gli accumulatori 14 sono connessi elettricamente in uscita ad uno o pi? gruppi di ricarica, che possono variare da stazione a stazione a seconda delle esigenze specifiche e delle configurazioni desiderate. I gruppi di ricarica comprendono ciascuno rispettive prese di alimentazione per la ricarica di batterie elettriche di dispositivi mobili e/o veicoli. A titolo di esempio non limitativo, la stazione di ricarica 10 pu? comprendere un gruppo di ricarica 16 per autoveicoli elettrici, e/o un gruppo di ricarica 18 per biciclette elettriche, e/o un gruppo di ricarica 20 per piccoli dispositivi elettronici quali telefoni cellulari, tablet, computer portatili, cuffie e auricolari, console per videogiochi e vari altri dispositivi del genere.

I gruppi di ricarica possono essere convenientemente raccolti in un luogo di aggregazione sociale, come ad esempio una fermata di autobus, dove per esempio il gruppo di ricarica 20 per piccoli dispositivi elettronici pu? essere integrato in una panchina 22. Convenientemente, i pannelli fotovoltaici 12 possono essere supportati da uno o pi? montanti 24 per formare o ricoprire una tettoia 26. In una variante della stazione di ricarica 10, i pannelli fotovoltaici non sono nell'immediata prossimit? dei gruppi di ricarica, e sono posizionati ad esempio su tetti di edifici, pubblici o privati circostanti, da dove partono conduttori elettrici adeguatamente dimensionati per trasportare agli accumulatori 14 l'energia elettrica generata dai pannelli fotovoltaici.

Come visibile nella figura 1, la stazione di ricarica 10 pu? essere convenientemente arricchita con dispositivi elettrici alimentati dai medesimi accumulatori 14 che alimentano i gruppi di ricarica. Ad esempio, la stazione di ricarica 10 pu? essere dotata di uno o pi? lampade o lampioni 28 o altri elementi di illuminazione, ad esempio strisce o pannelli LED. Pu? essere prevista l'installazione di uno o pi? schermi video 30, ad esempio a scopo informativo e/o pubblicitario. Pu? essere prevista l'installazione di un totem di assistenza 32 per chiamate di emergenza e/o informative, connesso ad esempio ad una centrale attraverso una connessione telefonica cablata o cellulare. Pu? essere previsto un punto di accesso 34 per la connettivit? WiFi pubblica.

La figura 2 illustra un possibile schema di connettivit? di varie stazioni di ricarica del tipo sopra descritto. A titolo di esempio nella figura 3 sono raffigurate quattro diverse stazioni di ricarica indicate come SR1, SR2, SR3, SRn, anche se naturalmente non vi ? limite al numero delle stazioni di ricarica che possono partecipare al medesimo schema di connettivit?. Ciascuna stazione di ricarica ? configurata a proprio modo con specifici gruppi di ricarica e specifiche potenze di alimentazione, definite sostanzialmente dalla capacit? nominale degli accumulatori 14 di ciascuna stazione di ricarica, e dalla potenza di ciascuno dei gruppi di ricarica ad essi associati. Gli accumulatori 14 vengono dimensionati in modo noto, ad esempio sulla base della potenza erogabile da parte dei pannelli fotovoltaici nelle condizioni tipiche di impiego locali.

Le stazioni di ricarica SR1, SR2, SR3, SRn sono collegate via internet ad un applicativo server (SERVER), che pu? essere un computer standalone remoto, oppure un server virtuale, oppure anche un applicativo distribuito su un o pi? server, ad esempio in cloud. In ogni caso, l'applicativo server comprende almeno una base dati nella quale vengono registrati dati relativi a ciascuna stazione di ricarica. I dati comprendono sia dati identificativi della stazione di ricarica, compresa la posizione geografica, le caratteristiche di potenza ed i gruppi di ricarica disponibili. L'applicativo server comprende inoltre un modulo di raccolta dati di ciascuna stazione di ricarica. Ciascuna stazione di ricarica invia periodicamente al modulo di raccolta dati informazioni relative al proprio stato. Le informazioni inviate da ciascuna stazione di ricarica possono comprendere indicazioni sullo stato di carica degli accumulatori 14, oltre a indicazioni e statistiche relative al funzionamento dei pannelli fotovoltaici 12, nonch? alla disponibilit? della stazione stessa. Ciascuna stazione di ricarica pu? essere configurata per indicare una specifica capacit? di ricarica associata a ciascun gruppo di ricarica presente nella stazione di ricarica stessa. A titolo meramente indicativo, nella figura 2 si ? raffigurata una possibile tabella della base di dati dell'applicativo server, in cui ciascuna stazione di ricarica indica la potenza della stazione, ad esempio con riferimento ai quattro valori standard di 3,6-7,2-11,0-22,0 kW, e il tempo disponibile per la ricarica. Questi due dati rappresentano in sostanza l'energia disponibile nella specifica stazione di ricarica, ad esempio per ciascun servizio di ricarica fornito dai gruppi di ricarica 16 per autoveicoli elettrici e dai gruppi di ricarica 18 per biciclette elettriche. Nel caso in cui la stazione di ricarica sia collegata alla rete elettrica, che non ha limiti in termini di fornitura di energia, il tempo disponibile ? fissato in fase di configurazione della stazione specifica. Naturalmente ? possibile acquisire e memorizzare informazioni ulteriori o diverse sullo stato di ciascuna stazione di ricarica, ad esempio ma non limitativamente il numero di prese di ricarica libere e occupate, eventuali errori sullo stato di funzionamento del sistema, ad esempio a causa di malfunzionamenti dei pannelli fotovoltaici e/o degli accumulatori, e cos? via.

L'applicativo server SERVER comprende anche un'interfaccia utente interrogabile da un generico terminale utente 40 connesso ad internet. E' quindi possibile interrogare lo stato di una particolare stazione di ricarica SR1, SR2, SR3 o SRn attraverso un comune cellulare o un tablet, ad esempio attraverso un'app dedicata, oppure anche attraverso un applicativo web consultabile anche dal browser di un normale computer. In questo modo un utente pu? interrogare lo stato di una specifica stazione di ricarica e conoscerne ad esempio l'ubicazione geografica, il tipo di servizi di ricarica disponibili, e la loro capacit? in termini di possibile ricarica. Ad esempio ? possibile che un utente interroghi lo stato di una specifica stazione solare per sapere se essa sia dotata di un gruppo di ricarica per autovetture elettriche, e in tal caso, se vi sia una capacit? di carica sufficiente o se vi siano prese libere per la ricarica del proprio autoveicolo. Sfruttando le caratteristiche di geolocalizzazione tipiche del terminale utente 40, l'applicativo server pu? essere predisposto per fornire indicazioni sulla stazione di ricarica pi? prossima all'utente con almeno una presa libera e in grado di soddisfare le necessit? di ricarica dell'utente.

E' possibile sviluppare varianti e ulteriori funzioni dei servizi forniti agli utenti. Ad esempio, si pu? predisporre un servizio di avvisi o messaggi che avvertano un utente quando si renda disponibile una determinata stazione di ricarica, nel caso in cui l'utente abbia fatto richiesta di essere avvisato. In una forma dell'applicativo server ? possibile impostare un servizio di prenotazione della ricarica, in cui l'utente richiede una certa disponibilit? di carica per una determinata fascia oraria, ad esempio entro un certo raggio di distanza predeterminato, e l'applicativo server provvede ad inviare un segnale di prenotazione alla stazione di ricarica pi? adatta o pi? vicina, ad un orario prestabilito sulla base delle informazioni di stato segnalate dalla specifica stazione di ricarica. In tal caso, i gruppi di ricarica di ciascuna stazione di ricarica sono provvisti di meccanismi di abilitazione selettiva, eventualmente segnalati localmente con indicatori luminosi o pannelli informativi, che indichino la disponibilit? di ricarica o meno. Le medesime informazioni sono naturalmente fornite ai terminali utente 40 che dovessero interrogare lo stato della stazione di ricarica.

Secondo una forma preferita di attuazione, il servizio fornito all'utente pu? prevedere la visualizzazione di una mappa riportante le varie stazioni di ricarica SR1, SR2, SR3, SRn sotto forma di una icona "parlante", che descriva la tipologia e lo stato della stazione di ricarica stessa. A titolo di esempio, possono essere predisposti vari tipi di icona che identifichino visivamente sulla mappa del dispositivo utente una stazione di ricarica di tipo EV, per la ricarica di veicoli elettrici, o DEVICE, in cui siano disponibili ad esempio prese di ricarica USB e prese per dispositivi vari quali notebook o smartphone. Le indicazioni o le icone che identificano le stazioni di ricarica possono segnalare diversi stati delle stesse, che possono essere ad esempio "disponibile", "occupata", "non alimentata o guasta (off)". E' possibile configurare l'applicazione in modo tale che il dispositivo utente consenta di interagire, connettendosi, con una stazione di ricarica che si trovi nelle vicinanze, ad esempio a pochi metri di distanza, ad esempio per gestire le operazioni di ricarica.

Come indicato in precedenza, attraverso il dispositivo utente possono essere visualizzati i dati di una specifica stazione di ricarica. A titolo di mero esempio non limitativo, possono essere fornite una o pi? delle seguenti indicazioni relative alla specifica stazione di ricarica:

- codice identificativo della stazione di ricarica, ad esempio SR1, SR2, SR3, SRn

- nome descrittivo della stazione di ricarica

- tipologia della stazione di ricarica (EV, DEVICE o entrambi)

- stato della stazione di ricarica EV (disponibile, occupata, off)

- stato della stazione di ricarica DEVICE (disponibile, occupata, off) - eventuale presenza di una connessione wifi pubblica

- potenza disponibile per la ricarica EV

- tempo disponibile per la ricarica EV, ed eventualmente il tempo massimo di ricarica disponibile in funzione dell'affollamento della stazione di ricarica, ad esempio dipendente dalla posizione della stazione stessa. Nelle zone affollate o trafficate, il tempo disponibile ricarica EV pu? essere limitato per dare modo a tutti di utilizzare il servizio. Il tempo disponibile potrebbe essere limitato dalla poca energia presente in quel momento dovuta ad una carica ridotta dell'accumulatore, nel caso in cui la stazione di ricarica non sia collegata alla rete elettrica

- eventuale coda di prenotazione utenti, ossia il numero di utenti gi? prenotati per la ricarica in quella stazione.

Se l'utente decide di connettersi ad una stazione di ricarica attraverso l'applicazione utente, la stazione di ricarica pu? erogare energia, facendo partire un contatore del tempo a disposizione dell'utente. E' possibile predisporre nella stazione di ricarica un sistema di rilevazione veicolo, in modo tale da effettuare un controllo di presenza ed avvisare l'utente o rendere nuovamente disponibile la stazione di ricarica nel caso in cui non venga rilevato un veicolo entro un certo periodo di tempo, ad esempio cinque minuti. Vantaggiosamente, una volta che la ricarica ? avviata, la connessione dell'applicazione utente con la stazione di ricarica in uso rimane attiva anche se l'utente si allontana, in modo tale da monitorare lo stato della ricarica. Quando il tempo disponibile di ricarica termina, la stazione di ricarica pu? interrompere l'erogazione di energia per quel determinato utente, al quale possono essere inviati messaggi affinch? provveda a liberare la stazione di ricarica. Se ? presente un sistema di rilevazione di veicolo, pu? essere effettuato un controllo di presenza anche al termine della ricarica. Se il veicolo ? stato rimosso, la connessione viene interrotta e la stazione di ricarica ritorna nello stato di libera. Nel caso entro un certo limite di tempo, ad esempio cinque minuti, non venga rimosso il veicolo, possono essere inviati messaggi all'utente. La mancata rimozione del veicolo pu? comportare il fatto che all'utente venga limitata o impedita la connessione futura a una o pi? stazioni di ricarica.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, le forme di attuazione ed i particolari di realizzazione potranno ampiamente variare rispetto a quanto descritto ed illustrato, senza per questo uscire dall?ambito del presente trovato.

Claims (12)

1. RIVENDICAZIONI 1. Stazione di ricarica elettrica comprendente uno o pi? pannelli fotovoltaici (12) connessi elettricamente ad uno o pi? accumulatori (14) che sono connessi in alimentazione ad uno o pi? gruppi di ricarica (16, 18, 20) comprendenti rispettive prese di alimentazione per la ricarica di batterie elettriche di dispositivi mobili e/o di veicoli, la stazione di ricarica (10) comprendendo inoltre una connessione di comunicazione ad un nodo remoto per la trasmissione di informazioni comprendenti almeno lo stato di carica degli accumulatori (14).
2. 2. Stazione di ricarica elettrica secondo la rivendicazione 1, in cui i gruppi di ricarica sono selezionati da una lista comprendente: un gruppo di ricarica (16) per autoveicoli elettrici, un gruppo di ricarica (18) per biciclette elettriche, e un gruppo di ricarica (20) per piccoli dispositivi elettronici.
3. 3. Stazione di ricarica elettrica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, comprendente uno o pi? dispositivi elettrici (28, 30, 32, 34) alimentati da detti accumulatori (14) che alimentano anche l'uno o pi? gruppi di ricarica (16, 18, 20).
4. 4. Stazione di ricarica elettrica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, completamente autonoma e staccata dalla rete elettrica.
5. 5. Stazione di ricarica elettrica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, in cui nel nodo remoto ? predisposta una base dati in cui sono memorizzate informazioni identificative della stazione di ricarica elettrica, inclusa la sua posizione geografica ed il numero e tipo di gruppi di ricarica (16, 18, 20) disponibili.
6. 6. Sistema integrato di una pluralit? di stazioni di ricarica elettrica secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, utilizzabile per la gestione e l'interrogazione dello stato di ciascuna stazione di ricarica elettrica (SR1, SR2, SR3, SRn) e dell'energia e/o potenza localmente disponibili presso ciascuna di dette stazioni di ricarica elettrica, in cui sull'uno o pi? nodi remoti a cui sono connesse individualmente le stazioni di ricarica elettrica ? implementata un'applicazione server, comune a tutte le stazioni di ricarica elettrica, comprendente una base di dati localizzata o distribuita in cui sono memorizzate informazioni identificative di ciascuna stazione di ricarica elettrica, incluse le rispettive posizioni geografiche ed il numero e tipo di gruppi di ricarica (16, 18, 20) disponibili presso ciascuna stazione di ricarica elettrica (10).
7. 7. Sistema integrato secondo la rivendicazione 6, in cui l'applicazione server fornisce un modulo interrogabile da terminale remoto (40) per fornire informazioni su ogni specifica stazione di ricarica elettrica (10), comprendenti la sua ubicazione geografica, i gruppi di ricarica messi a disposizione da detta stazione di ricarica elettrica, e l'energia e/o potenza a disposizione.
8. 8. Sistema integrato secondo la rivendicazione 6 o la rivendicazione 7, in cui ciascuna stazione di ricarica elettrica (SR1, SR2, SR3, SRn) ? connessa al nodo remoto attraverso una connessione internet cablata e/o almeno parzialmente senza fili.
9. 9. Sistema integrato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6 a 8, in cui il nodo remoto ? unico per tutte le stazioni di ricarica elettrica (SR1, SR2, SR3, SRn).
10. 10. Sistema integrato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6 a 9, in cui l'applicazione server fornisce un modulo di avviso per informare terminali utenti (40) selezionati relativamente allo stato di uno o pi? stazioni di ricarica elettrica desiderate.
11. 11. Sistema integrato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6 a 10, in cui ad un terminale remoto (40) di un utente vengono fornite indicazioni relative a ciascuna stazione di ricarica, con indicazione della potenza della stazione e il tempo disponibile per la ricarica.
12. 12. Sistema integrato secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 6 a 11, in cui un terminale remoto (40) di un utente pu? connettersi ad una stazione di ricarica elettrica (SR1, SR2, SR3, SRn) posta in prossimit?, per attivare le operazioni di ricarica.