Memoria Descriptiva

Objeto de la Invención:

Más concretamente la presente invención se refiere a una estación de recarga multiusuario, es decir que permite que varios usuarios recarguen a la vez sus vehículos de dos o más ruedas. Adicionalmente otro de los objetos de la invención es la posibilidad que dicha estación esté conectada telemáticamente con la central de servicio.

Según es otro de los objetos de la invención, una o mas estaciones formarán una red, y la misma estará gobernada por la central de servicio, en esta central se gestionara toda la información de los usuarios, y se controlará el buen funcionamiento de las estaciones y de sus puntos de recarga.

Según es otro de los objetos de la invención las estaciones de servicio preconizadas han sido proyectadas para que sean modulares, con lo que un numero determinado de puntos de recarga, será el resultado de unir varios módulos de recarga con igual, o distinto número de puntos.

Estado de la Técnica:

Existen en el mercado, y por tanto pueden considerarse como estado de la técnica de la presente invención, una pluralidad de fabricantes de puntos de recarga, todos a diferencia del objeto de la invención son punto de recarga independientes, básicamente comprenden una torreta hincada en el suelo o plataforma, y que incluye dos programas de recarga, el primero con un enchufe hembra de los llamados domésticos y cargador a bordo del vehículo, con cable independiente, y un segundo mediante alimentación de corriente alterna de alta potencia, con cable propio en la estación y clavija especial con piloto de control, la identificación del usuario se hace con dispositivo RFID. Todo lo anterior se encuentra en la Patente de Invención GB n° 2.438.979.

En la Patente PCT WO 2009/089249 se muestra como varios puntos de recarga funcionan en red con los más cercanos, y solo uno tiene las funciones de acceso a la red mediante MODEM GSM o en línea. Toda una red de recarga la gobierna un sistema operativo, y permite diferentes formas de gestión según el cliente o la región que lo implementa, disponiendo un servicio de web on-line de localización y consulta de estado.

Otros fabricantes por ejemplo la firma Circutor diferencian la torreta según la misma vaya instalada en la vía pública o bien en un parking, la columna que se instala en la vía pública comprende 1 o 2 enchufes tipo doméstico, y funciona con una tarjeta RFID de prepago, también realiza recargas con corriente alterna de alta potencia mediante enchufes especiales. Pero no puede hacerse un control específico con este segundo tipo de enchufe .

Alternativamente también se encuentran en el mercado una diversidad de fabricantes de bases y enchufes, los cuales tienen un modelo específico para la recarga de los vehículos siguiendo la normativa correspondiente a la norma UNE 62196 e incluso un modelo más avanzado para uso de la tecnología V2G.

Finalidad de la invención:

La invención tiene por fin la introducción de estaciones modulares multiusuario de recarga, las cuales a su vez forman una red de estaciones de recarga, comunicándose las estaciones de recarga con una estación central de servicio.

Descripción de la invención:

La invención comprende las siguientes partes:

Estación de servicio.

Módulo principal.

- Módulos de recarga.

Puntos de recarga.

Central de servicio.

Se entiende por estación de servicio según la presente invención, el conjunto de puntos de recarga reunidos en varios módulos de recarga, y estos a un módulo principal de control, de dichos módulos de recarga. Punto de recarga es un conjunto de elementos que permiten al usuario enchufar su vehículo de dos o más ruedas de forma cómoda y segura para recargarla, (básicamente el enchufe eléctrico y una serie de complementos) .

Módulo principal es la parte de la estación de servicio donde se encuentran los elementos de control y la interficie de comunicación con el usuario y la central de servicio.

Módulo de recarga es un conjunto de varios puntos de recarga unidos a una sola carcasa o módulo, y que permite una instalación fácil y rápida entre el resto de módulos de la estación de servicio.

Central de servicio es la oficina donde se ubica el control principal de todo el servicio, y más concretamente de las estaciones de servicio, desde donde se gestiona la información de los usuarios, facturación, servicios on-line y otros. La estación de servicio es un sistema modular que contendrá un módulo principal con el cuadro de control y la acometida eléctrica, y una serie de módulos de recarga, donde se reúnen varios puntos de recarga que permitirá a los usuarios conectar sus vehículos.

En el cuadro de control se ubicarán las protecciones eléctricas de baja tensión obligatorias, y el cuadro eléctrico de control.

Para controlar todos los elementos de la estación se incorporará a la estación un autómata tipo PLC, o PC industrial. Este autómata, integrado en el cuadro de control, dirigirá toda la estación de servicio, incluyendo la interacción con el usuario y las comunicaciones con la central de servicio. La capacidad de control podrá alternativamente concentrarse exclusivamente en el cuadro de control o distribuirse también en los puntos de recarga.

El punto de recarga contendrá como mínimo los elementos siguientes:

Base de enchufe.

Sensor de clavija.

Trampilla de enchufe manual, o motorizada.

Sensor de cierre.

Etiqueta

Luz piloto será un indicador de estado del punto de recarga, con tecnología "Led" con diferentes colores :

1. Verde: punto disponible.

2. Ámbar: punto reservado por un usuario identificado y en proceso de conexión, o bien, vehículo - de dos o más ruedas cargado a la espera de ser retirada. 3. Azul: vehículo cargando (enchufe en tensión).

4. Rojo: punto averiado fuera de servicio.

5. Apagado: LED averiado o estación fuera de servicio .

El proceso de interacción entre la Estación de

Servicio y el usuario es el que se detalla en el Cuadro n° 1 que sigue :

Cuadro n° 1 El usuario llega a una estación de servicio y aparca su moto en una de las plazas con la luz de indicación de estado (LED) en verde.

Leyendo sólo la columna USUARIO se entiende como en 5 sencillos e intuitivos pasos el usuario consigue conectar su moto satisfactoriamente.

El resto de columnas indican el estado de diferentes componentes del punto de recarga que elige el usuario, y además las operaciones y comunicaciones que realizan el control de la estación y la central del servicio .

A partir de este momento pueden suceder diferentes cosas. Las más relevantes se detallan a continuación en los cuadros n° 2, 3 y 4 que se muestran a continuación:

A) Petición de información, cuadro n° 2:

El usuario pide al sistema que le informe del estado de su carga, ya sea mediante SMS o consulta on- line en la web.

Cuadro n° 2 B) El usuario retira la moto sin terminar el proceso de carga cuadro n° 3 :

Cuadro n° 3

C) El usuario retira la moto con la carga completada cuadro n° 4:

Cuadro n° 4 El control de los puntos de recarga admite dos posibilidades a elegir:

Control centralizado, con todo el control en el módulo principal y reducir los puntos de recarga a un enchufe y varios sensores y actuadores, los cuales deben cablear todos hasta el autómata en el módulo principal.

Control distribuido, se dota a cada punto de recarga de cierta electrónica para que tenga capacidad de comunicarse por bus con el autómata, y sea el mismo punto el que controle la tensión del enchufe y mida la energía que se vende. Asi como que gestione la apertura de la trampilla o el led de indicación del estado.

El autómata dispondrá de las funcionalidades siguientes tanto para el control centralizado como para el control distribuido:

Conexión telemática con la central de servicio vía MODEM.

Salida "interface" gráfica.

Teclado o bien pantalla táctil.

Lector dispositivo RF, chip o lector de banda magnética (identificación de usuarios). Existe la posibilidad de incluir uno por enchufe.

Para el control centralizado dispondrá además de:

Entradas de señal:

- n entradas digitales, presencia de clavija en base.

n entradas digitales, verificación del cierre de trampilla de la base de enchufe.

n entradas digitales, verificación de la tensión de "ok" en enchufes (contacto auxiliar del magneto-térmico o contacto de maniobra en paralelo con el enchufe) .

n entradas de pulsos optocopladas, para contadores de energía monofásicos (o bus de datos) .

Salidas de señal:

n salidas, actuador apertura trampilla enchufe .

- n salidas, contacto encendido enchufe.

- n salidas, luz piloto (hay que evaluar la cantidad de colores necesarios) .

Donde n es la cantidad de puntos de recarga. Con el control distribuido, el autómata no necesita tantas entradas y salidas de señal, pero sí requiere un puerto de comunicaciones por BUS de datos con los puntos de recarga inteligentes. Así, será el punto de recarga el que gestione todas las señales de sus sensores y actuadores, pero deberá pedir autorización al autómata antes de abrir la trampilla, dar tensión al enchufe, y otros. El mismo punto de recarga gestionará la luz piloto y contará los kWh entregados.

La información de kWh consumidos y tiempo de recarga los comunicará el punto de recarga al autómata bajo petición de este último.

Entonces el autómata deberá reunir las siguientes funcionalidades mínimas:

- Conexión telemática con la central del servicio (13) vía módem (GSM, GPRS, RTC, 3G) .

- Salida interfície gráfica (pantalla TFT) .

- Teclado o pantalla táctil. - Lector dispositivo RF, chip o lector de banda magnética (identificación de usuarios) y/o lector de chip. En el futuro se podría incluir un lector por punto de recarga.

- Bus de comunicación con los puntos de recarga (22) .

Las estaciones de servicio se conectarán a la central de servicio telemáticamente vía modem. Esta conexión será rápida y segura, pudiendo tener el carácter de permanente o bien puntual, y también será punto a punto entre la estación y la central, o se usará internet. Esta última opción permitirá otras funcionalidades futuras de la estación, como conexión wifi a Internet de los usuarios, cámara web on-line, partes meteorológicos y otros.

La central de servicio dispondrá del equipo informático necesario que, conectado a la red de datos de las estaciones de servicio, (p.ej. Internet), intercambiará la información necesaria.

La central efectuará todos los servicios necesarios como avisos por e-mail o sms, la facturación mensual de la energía vendida, y gestionará la base de datos de usuarios y el histórico de recargas y facturación, así como incidencias del sistema y otros datos que resulten de interés para su posterior análisis.

Las estaciones de servicio serán modulares para permitir su ampliación de forma paulatina a medida que la demanda en un determinado punto geográfico aumente, al incluir un mayor número de módulos de recarga.

En el módulo principal se ubicará la acometida eléctrica, y respetará las restricciones de la compañía distribuidora, en este módulo se ubicarán así mismo todos los equipos y sistemas necesarios para el funcionamiento de la estación de servicio por ejemplo ilustrativo pero no limitativo el autómata de control, protecciones eléctricas, contadores de energía, pantalla de interficie con el usuario, teclado, lector de tarjetas de identificación, disponiendo como funciones principales los de control de la estación de servicio, y la comunicación con el usuario de la estación.

El módulo principal será estándar para todas las estaciones, y estará dimensionado para controlar un máximo de puntos de recarga. Para instalar más puntos de recarga se deberá instalar otro módulo principal.

Los módulos de recarga estarán formados por varios puntos de recarga, y serán encajables entre sí, para de esta forma poder ampliar la estación de servicio, y encajar así mismo con el módulo principal.

La estación de servicio estará preparada para servir a tres tipos de usuarios, entendiéndose por usuario en un concepto amplio y que admite variantes en función de su afinidad, los detalles sobre el tipo de usuario son los siguientes :

Socio del servicio, estará dado de alta en la base de datos, y dispondrá de una tarjeta de identificación (con chip, banda magnética o radio frecuencia RFID) y podrá aprovechar todas las funcionalidades extra del servicio (facturación mensual, tarifación nocturna, avisos por SMS y similares) .

Con tarjeta de prepago adquirida en algún establecimiento autorizado (por ejemplo en estancos o quioscos) y simplemente recargará su vehículo sin más. Mediante tarjeta bancaria VISA o de débito y código pin, tipo cajero.

Al llegar a la estación de servicio, el usuario aparcará el vehículo en alguna plaza libre que esté en servicio, la cual se identificará mediante un led verde, y a continuación memorizará el número del punto de recarga, se identificará en el módulo principal con la tarjeta de socio usando el lector, (aunque es posible la opción de incluir un lector RF en cada punto de recarga, para que el usuario no tenga que desplazarse al módulo principal ni memorizar el número del punto de recarga) . O bien usará tarjetas de prepago o la tarjeta bancaria.

Cuando el sistema identifica al usuario (o valida la tarjeta de prepago o la Visa) , pide al usuario que indique en que plaza ha aparcado el vehículo mediante teclado. En este momento el sistema abre el cierre de la trampilla del punto de recarga indicando el led el estado en que se encuentra. El usuario retorna al vehículo y abre la trampilla e inserta la clavija de su cargador. Seguidamente cierra la trampilla dejando trabado el cable del cargador (impidiendo de esta manera que terceros puedan desconectarlo) .

En este momento el sistema detecta todas las premisas de seguridad: usuario (o tarjeta) identificado, clavija conectada y trampilla cerrada. Autoriza la recarga y da tensión al punto de recarga. En este momento el contador de energía empieza a contar.

Varios desenlaces son posibles, o bien la batería se recarga completamente o bien el usuario retira el vehículo antes que ello suceda. Si el usuario retira el vehículo antes de que la carga se haya completado, éste se identificará y directamente el sistema cortará el suministro eléctrico y abrirá la trampilla para que pueda desconectar y retirar la moto. El piloto cambiará a color disponible (led verde, por ejemplo) .

Si la batería se carga completamente, el sistema percibe que este punto de recarga deja de consumir energía. En este caso debe indicar el estado de "vehículo recargado al 100%" (led color ámbar, por ejemplo) .

En el caso de que el usuario sea un no socio, la identificación se hace mediante el código de la tarjeta de prepago, (para cada tarjeta nueva el sistema creará un usuario ficticio con ese código y le controlará el saldo) . O mediante tarjeta bancaria, se procede igual pero creando un usuario con número de tarjeta.

La central de servicio que controlará y gestionará una o más estaciones de servicio deberá en primer lugar crear, mantener, y actualizar una base de datos de usuarios y tarjetas autorizadas, y se guardarán históricos de todas las recargas para poder estudiar bien las tendencias de los usuarios, y el funcionamiento de los diferentes cargadores.

Para cada recarga se medirá el flujo de energía y se guardaran en la base de datos por ejemplo varios parámetros como punta de corriente, corriente media durante el 50% de la carga y corriente media durante el segundo 50%. Para ello el autómata deberá guardar los valores de kWh/pulso y juntamente con el reloj calcular los datos a almacenar, que deberá mandar al servidor del sistema, juntamente con la energía total consumida.

El sistema permite poder consultar on-line el estado de recarga de su vehículo al usuario incluso vía Web con el móvil, por lo que los datos de energía consumida deberían transmitirse bajo demanda del usuario. Cuando la recarga ha finalizado, o cuando se produce una incidencia, el usuario debe recibir un e- mail y/o sms (a su elección según el perfil del usuario) . En la información de recarga completa se debe incluir la cantidad de energía recargada y el coste de la misma.

Finalmente, cuando el usuario retira su vehículo identificándose, en la pantalla debe aparecer la energía consumida y el coste de la recarga. En el caso de tarjetas de prepago, debe informarse del saldo restante. Para los socios existirá diferentes modalidades de pago, pero una facturación mensual mediante domiciliación bancaria podría ser la más conveniente.

Otros detalles y característica se irán poniendo de manifiesto en el transcurso de la descripción que a continuación se da, en los que se hace referencia a los dibujos que a esta memoria se acompañan en los que se representan a título informativo pero no limitativo los detalles preferidos de la invención.

Descripción de las figuras:

Sigue a continuación una relación numérica de las distintas partes que se encuentran en las figuras y forman parte de la invención; (10) sistema, (11) estación de servicio, (12) red de conexión telemática, (13) central de servicio, (14) ordenador central, (15) operaciones administrativas, (16) comunicaciones con e- mails, (17) comunicaciones por sms, (18) base de datos, (20) módulo principal, (21) módulo de recarga, (22) puntos de recarga, (23) cuadro de control, (24) acometida eléctrica, (25) cuadro eléctrico de baja tensión, (26) cuadro de protección y medida de los puntos de recarga, (27a, 27b) filas, (30) base de enchufe, (31) sensor de presencia de clavija, (32) trampilla con muelle de cierre, (33) sensor de cierre de trampilla, (34) luz piloto (LED) , (35) etiqueta numerada, (36) cerradura eléctrica.

La figura n° 1 es un esquema simplificado del sistema objeto de la invención y de sus distintas partes .

La figura n° 2 es un esquema simplificado de las distintas partes de una estación de servicio.

La figura n° 3 es una perspectiva de un ejemplo de realización de estación de servicio (11), con un módulo principal (20), del que nace una fila (27), con tres módulos de recarga (21) , y cada uno de dichos módulos de recarga (21) con tres puntos de recarga (22).

La figura n° 4 es una perspectiva de otro ejemplo de realización de la estación de servicio (11), con un módulo principal (20), del que nacen dos filas (27a, 27b) , con tres módulos de recarga (21) cada una de dicha filas (27a, 27b) , y cada uno de dichos módulos de recarga (21) está formado por tres puntos de recarga (22) .

Descripción de una de las realizaciones de la invención:

En una de las realizaciones preferidas de la invención el sistema de venta de energía de recarga (10) estará formado por:

Una o más estaciones de servicio (11) .

Uno o más módulo principal (20) .

Unos módulos de recarga (21) .

Unos puntos de recarga (22) .

Una central de servicio (13) para una o más estaciones de servicio (11).

Un sistema de comunicación entre las estaciones de servicio (11), y la central de servicio (13).

Cada estación de servicio (11) comprenderá un módulo principal (20) y uno o más módulos de recarga

(21) , cada uno de ellos (21) , formados por varios puntos de recarga (22) . En una de las muchas realizaciones posibles una estación de servicio (11) comprenderá un modulo principal (20) del que penden dos filas (27) y cada fila (27) con tres módulos de recarga (21) y cada módulo de recarga con tres puntos de recarga (22), tal y como se muestra en la figura n° 4.

Dos o más módulos de recarga (21) pueden unirse al ser acoplables y formar una estación de servicio (11) multi-modular, permitiendo adaptar el sistema de forma que un punto geográfico con mayor demanda de servicio de recarga sea atendido con un mínimo tiempo, a la vez que en caso contrario puede desprenderse dicha estación (11) de un módulo (21) , y ser traslado y montado en otro punto y estación de servicio (11) distinta.

La modularidad en sí, aplicada al sistema preconizado, permite el montaje de todas las partes de la estación (11) en la fabrica o taller, con lo que los costes totales son más reducidos y el montaje en el punto geográfico elegido más rápido, pudiendo ser aprovechado un módulo principal (20) y sus anexos para otras estaciones de servicio (11).

Una representación del sistema objeto de la invención es el que puede verse en la figura n° 1, en la que se muestra varias estaciones de servicio (11), distribuidas geográficamente en puntos distintos, formadas cada una de ellas de un módulo principal (20) , y por uno o más módulos de recarga (21) , contando cada módulo de recarga (21) con uno o más puntos de recarga

(22) . La comunicación entre la central de servicio (13) y una o más estaciones de servicio (11) se lleva a cabo telemáticamente, vía modem, pudiéndose adoptar la modalidad de comunicación permanente o puntual, o bien se usará alternativamente Internet.

El módulo principal (20) contiene el cuadro de control (23) de la totalidad de la estación de servicio (11), incluyendo (23) en su seno el cuadro eléctrico de baja tensión (25) , y el cuadro de protección y medida (26) de los puntos de recarga (22).

Cada punto de recarga (22) comprenderá al menos una base de enchufe (30) , en la que se aloja un sensor de presencia de clavija (31) y una trampilla (32), cuya función es preservar la base de enchufe contra acciones no deseadas y asegurar la estanqueidad, cuando la cerradura eléctrica (36) no esta en posición de trabajo, la trampilla (32) esta abatida sobre la base (30), se incluirá en (30) un sensor de cierre (33) de la trampilla (32), incluyéndose además una luz piloto (34), a modo de indicador del estado del punto de recarga.

Otra de las características de la invención es el procedimiento de funcionamiento del sistema de recarga constituida por la central de servicio (13) en combinación con una o más estaciones de servicio (11), y el propio usuario con su vehículo eléctrico, que tal y como puede verse en el diagrama de bloques objeto de la figura n° 4, que comprende las fases siguientes:

Estacionamiento del vehículo no representado en las figuras, en alguna plaza libre de la estación de servicio (11), la cual se identificará por el usuario al visualizar una luz verde tal como el piloto (34), y una etiqueta con un número (35). Introducción de una tarjeta en un lector de tarjetas situado en el módulo principal (20), para identificación del usuario, puede usarse tarjetas de prepago o la tarjeta bancaria. Introducción del número del punto de recarga, en el módulo principal (20) por el usuario toda vez que el mismo ha sido identificado.

- Apertura automática de la trampilla (32) del punto de recarga (22), en el caso de que dicha trampilla (32) esté motorizada.

Introducción por el usuario de la clavija del cargador de su vehículo en la base de enchufe (30) en el punto de recarga (22) .

Entrada en tensión en el punto de recarga (22) . Se activa el contador y se inicia la medida de los kilowatios hora que se consumen en la recarga .

El usuario retira el vehículo cuando la carga es completada, o bien cuando no lo está pero precisa del vehículo, tras identificarse nuevamente en el módulo principal (20) , de forma que la trampilla (32) se vuelve a abrir y el usuario obtiene la información de recarga en pantalla.

El led (34) del punto de recarga (22) vuelve a ponerse verde.

Descrita suficientemente la presente invención en correspondencia con las figuras anexas, fácil es comprender que podrán introducirse en la misma cualesquiera modificaciones de detalle que se estimen convenientes, siempre y cuando no se alteren la esencia de la invención que queda resumida en las siguientes reivindicaciones .