CAMPO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se relaciona con un sistema de abastecimiento e intercambio de banco de baterías en un vehículo eléctrico, particularmente en un vehículo eléctrico empleado para el reparto de productos comerciales. El sistema de la presente invención facilita el suministro, remplazo y transportación del banco de baterías hacia el vehículo eléctrico, lo cual presenta una ventaja considerable en los tiempos de espera para el remplazo de una o todas las baterías en el caso de daño así como también para el mantenimiento y servicio general del banco de baterías .

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

En el campo de la industria automotriz especialmente en el área aplicada al desarrollo de vehículos eléctricos, se han desarrollado diferentes dispositivos, métodos y sistemas para la recarga del banco de baterías de los vehículos eléctricos. También se ha buscado hacer más eficiente el consumo de energía para brindar una mejor autonomía al vehículo. Sin embargo, es indudable que todo vehículo eléctrico requiere de un periodo de tiempo mediante en el cual se lleva a cabo la recarga de energía del banco de baterías, la principal desventaja es que dicho tiempo es mucho mayor en comparación al tiempo en el que un auto de combustión interna recarga combustible.

Las grandes marcas de automóviles han tratado de aminorar dicho tiempo optando por sistemas que permiten recargar las baterías en cuatro horas en lugar de ocho. Por lo que al valor del vehículo eléctrico se debe sumar el costo del equipo de recarga, más el costo de las baterías que deben ser compatibles con las especificaciones técnicas requeridas por el dispositivo de recarga.

Si un vehículo eléctrico se directamente en un tomacorriente eléctrica de 110 VAC, los cargadores de a bordo se alimentan de corriente alterna (CA) , la convierten en corriente continua (CC) o corriente directa (CD) y regulan la potencia que se provee al banco de baterías. No obstante, en el caso de utilizar una carga rápida o supercarga, el cargador de a bordo y la conversión de CA a CD tiene lugar fuera del vehículo. Un reto para la carga rápida es que al proveer de energía a una batería muy rápidamente, la batería sufre desgaste y acorta su vida útil. Por lo tanto, para evitar daños a la batería, el cargador externo tiene que comunicarse debidamente con los componentes electrónicos que llevan a cabo un seguimiento del estado de la batería, incluyendo su voltaje y temperatura, para así ajusfar las tasas de la carga rápida en consonancia. Para lograr este tipo de carga, el cargador tiene que estar debidamente diseñado para funcionar en perfecta sincronía de acuerdo a los parámetros medidos del estado de la batería .

Para alcanzar cargas de menos de veinte minutos, hace falta no solo mejorar aún más el sistema de carga, sino también mejorar la interfaz con la red eléctrica, debido a que se requieren de puntos de la red que soporten cargas de 120 kilovatios. Por consiguiente, extraer grandes cantidades de potencia de la red implica costes por la demanda de energía de la compañía eléctrica, lo cual aumenta aún más el precio del sistema de carga.

A este respecto, la solicitud de patente china CN104333108 describe un sistema eléctrico de carga de emergencia para un automóvil eléctrico. El sistema comprende un generador diésel, un dispositivo AC-DC de carga rápida- lenta integrado, una batería de almacenamiento montada en el vehículo, un suministro eléctrico y un automóvil eléctrico. El dispositivo integrado de carga rápida-lenta comprende un módulo rectificador AC-DC y regulador de tensión, un módulo inversor y un módulo regulador de tensión secundario. El generador diésel y el suministro eléctrico están conectados con el módulo rectificador y regulador. Un puerto de salida de la batería de almacenamiento está montado en el vehículo. El módulo rectificador y regulador de tensión está conectado con el extremo del puerto de entrada de la batería de almacenamiento montada en el vehículo. El extremo de salida del módulo rectificador y regulador de tensión está conectado con el extremo de entrada del módulo inversor. El extremo de salida de la batería de almacenamiento montada en el vehículo está conectado respectivamente con los puertos de entrada del módulo inversor y el módulo regulador de tensión secundario. El módulo inversor y el módulo regulador de tensión secundario se conectan con el vehículo eléctrico, cuando el vehículo eléctrico se encuentra en un estado de inactividad, el suministro eléctrico se conecta para cargar completamente la batería de almacenamiento montada en el vehículo, y cuando el vehículo eléctrico se encuentra en un estado de carga, el motor diésel de forma individual realiza la carga de la batería montada en el vehículo. Sin embargo, dicho sistema eléctrico de carga de emergencia presenta la desventaja de requerir de otra fuente generadora de energía que se alimenta de combustible diésel.

La solicitud de patente japonesa JP2014204549 describe un sistema de fuente de alimentación acompañado de una operación para cargar una batería auxiliar de la batería principal por un dispositivo de control de carga durante el tiempo en el que el vehículo eléctrico se encuentra estacionado o inactivo. En esta invención el sistema incluye: un panel solar, un cargador solar y una sección de detección de energía eléctrica de carga solar. El panel solar está unido a un panel exterior de un vehículo, por ejemplo un panel de techo. El cargador solar carga la batería auxiliar con la potencia eléctrica generada por el panel solar. La sección de detección de carga solar de energía eléctrica detecta la cantidad de carga en la batería auxiliar, de acuerdo a la cantidad de energía de la batería auxiliar cargada por el cargador solar, en donde una unidad de control electrónico de integración (ECU) controla y ajusta el período de ejecución de la carga para iniciar la carga. No obstante, dicha invención descrita sería insuficiente poder recargar un banco de baterías mediante un panel solar, para ello es necesario de un sistema de paneles solares que suministre la cantidad de energía que requiere sea suministrada al banco de baterías del vehículo eléctrico para su recarga.

La solicitud de patente japonesa JP2014183713 describe un dispositivo de recarga de baterías para cargar una batería de accesorio, con la energía eléctrica adecuada durante un periodo de aparcamiento. Una batería de accesorio del sistema de carga realiza una primera carga para cargar una batería de accesorio en cada periodo de tiempo predeterminado, por ejemplo, mientras que la fuente de energía eléctrica del vehículo está apagada, y una segunda carga para la alimentación de energía eléctrica a la batería de accesorio. Mientras tanto, un dispositivo de intercambio del vehículo o un dispositivo de comunicación ha hecho la comunicación mientras que la fuente de energía eléctrica está apagada. El método para aumentar el suministro de energía eléctrica se ejemplifica mediante un método de alargamiento de un período de tiempo de carga o un método para aumentar el valor de la tensión de salida de un convertidor DC-DC. Por lo que dicha invención presenta la desventaja de ser apta solo para recargar una sola batería de accesorio en periodos de tiempo cuando el vehículo se encuentra estacionado, lo cual carece de capacidad para cargar el banco de baterías de un vehículo eléctrico.

La solicitud de patente estadounidense US2014203077 describe un sistema de carga para la batería para un vehículo eléctrico en donde una etiqueta RFID, un receptor RFID, un cargador eléctrico y un controlador operan para cargar la batería de un vehículo eléctrico según un perfil de usuario y un perfil de carga en respuesta a una señal recibida por el lector de RFID de la etiqueta RFID. En un sistema interconectado , múltiples estaciones de carga están conectados a la red de energía eléctrica y se comunican con un controlador central a través de enlaces de comunicaciones . Un convertidor de rejilla puede ser proporcionado para permitir la recarga de energía en el vehículo eléctrico a la red eléctrica en respuesta a un comando desde el controlador central. Por lo que dicha invención requiere de una inversión adicional para la infraestructura de las estaciones de carga así como también de las adecuaciones pertinentes a la red eléctrica para abastecer las estaciones de carga, lo cual representa una total desventaja para el uso de vehículos eléctricos.

La solicitud de patente japonesa JP2014108031 describe un dispositivo de control de carga/descarga que controla apropiadamente la carga/descarga de una batería de iones de litio y un capacitor, doble capa eléctrica: un dispositivo de control de carga/descarga, que controla la carga/descarga de un dispositivo de almacenamiento de energía provisto de un primera unidad de almacenamiento de energía que tiene una relativamente alta densidad de energía y una segunda unidad de almacenamiento de energía que tiene una densidad relativamente baja de energía. El dispositivo de control incluye: una unidad de determinación que detecta carga/descarga valores de potencia en la primera unidad de almacenamiento de energía y la segunda unidad de almacenamiento de energía, un valor de consumo de potencia consumida por una carga y un valor de potencia de carga suministrado desde un generador y da salida a una señal de control de carga/descarga sobre la base de estos valores detectados . Una primera carga/descarga de la unidad para la carga/descarga de la primera unidad de almacenamiento de energía sobre la base de la señal de control de carga/descarga, y una segunda carga/descarga de la unidad para la carga/descarga de la unidad de almacenamiento de energía segundos sobre la base de la señal de control de carga/descarga. La potencia que se cargará/descarga a/desde la unidad de almacenamiento de una primer potencia y la segunda unidad de almacenamiento de energía se determina de acuerdo con la energía suministrada por el generador al dispositivo de almacenamiento de energía y potencia suministrada desde el dispositivo de almacenamiento de energía a la carga. Lo anterior, representa costos adicionales al utilizar baterías de alta densidad de energía así como también de los dispositivos eléctricos/electrónicos específicos para su recarga. Las invenciones citadas anteriormente, aplicadas a la industria automotriz en el ámbito de vehículos eléctricos, particularmente requieren de una inversión de capital adicional por parte de los usuario para equipar su vehículo eléctrico de un sistema o equipo para la recarga rápida del banco de baterías del vehículo, lo cual evite el largo tiempo de espera en la recarga del banco de baterías.

Por lo que actualmente los vehículos eléctricos no son totalmente aceptables por los usuarios principalmente por el costo elevado de dichos vehículos, la autonomía y el tiempo prolongado que se requiere en la recarga del banco de baterías si no existe una equipamiento eléctrico adecuado para la carga rápida del banco de baterías. Debido a que los usuarios de vehículos están acostumbrados a que sus vehículos los tienen disponibles para su uso casi todo el tiempo, además hay sectores económicos en los que la disponibilidad del vehículo es una necesidad primordial.

Sin embargo, para evitar tiempos tan prolongados en la recarga del banco de baterías, no solo es necesario un equipamiento especial para la recarga rápida del banco de baterías, también se necesita que la infraestructura eléctrica soporte las cantidades elevadas de corriente que se requieren para su funcionamiento. A pesar que la energía eléctrica está disponible en todo lugar, para lograr recargas rápidas del banco de baterías es necesario contar con la capacidad de la red eléctrica y los equipos eléctricos adecuados para lograr dicho fin.

La presente invención aporta la solución a dicha problemática, especialmente aplicado a vehículos eléctricos empleados en el reparto de productos comerciales, en donde el tiempo de espera para la recarga del banco de baterías es un factor indeseable y la opción de recargar de manera rápida las baterías no es factible debido al daño a corto plazo que pueden sufrir las baterías del vehículo o a los costes económicos que conllevan .

Dado el estado de la técnica, existe la necesidad de aportar un sistema que permita el fácil remplazo o intercambio de la totalidad del banco de baterías con un nivel de carga bajo por otro banco de baterías con un nivel de carga óptimo para el funcionamiento del vehículo eléctrico, sin la necesidad de esperar a que el banco de baterías del vehículo sea totalmente cargado para volver a utilizar el vehículo.

La presente invención, no requiere de una infraestructura especial para la recarga rápida de baterías así como también de la inversión que conlleva hacer las adecuaciones correspondientes a la red eléctrica, instalar estaciones de recarga, el mantenimiento periódico requerido y las tarifas por el consumo de energía.

Para aquellos con experiencia en la técnica conocen la necesidad de un sistema que permita montar y desmontar el banco de baterías de un vehículo eléctrico en el menor tiempo posible y sustituirlo por otro banco de baterías previamente cargado y dar solución a los tiempos de ocho horas para recargar el banco e baterías del vehículo, considerando que en el sector económico en el que se utiliza el vehículo, el factor tiempo es fundamental para la empresa o negocio.

La presente invención permite una eficiente programación en las rutas de reparto que debe cumplir el o los vehículos eléctricos, considerando el rendimiento de la carga del banco de baterías y la autonomía del vehículo eléctrico más el tiempo estimado en el remplazo del banco de baterías. Por lo tanto, el usuario del vehículo o la empresa no requiere de equipos especiales o una infraestructura costosa para optimizar el tiempo de la recarga del banco de baterías.

OBJETIVOS DE LA INVENCIÓN

De conformidad con la presente invención, el principal objetivo de la misma es proporcionar un sistema de abastecimiento e intercambio del banco de baterías en un vehículo eléctrico, el cual excluye el tiempo de recarga del banco de baterías del vehículo eléctrico para poder continuar con su operación.

Un segundo objetivo de la presente invención es proporcionar un vehículo eléctrico de uso comercial que tenga una autonomía de 80-100 km (por cada carga eléctrica de baterías) con una capacidad máxima de carga de 1000 kg.

Un tercer objetivo de la presente es proporcionar un sistema de intercambio o remplazo del banco de baterías en un vehículo eléctrico que facilita la manipulación del banco de baterías previamente cargado hacia dicho vehículo.

Un cuarto objetivo de la presente invención consiste en proporcionar un vehículo eléctrico de uso comercial que comprende medios y conexiones que permitan quitar y/o intercambiar el banco de baterías por otro banco de baterías previamente cargado, en el menor tiempo posible para continuar con la operación del vehículo eléctrico.

La presente invención busca proporcionar un sistema de intercambio o remplazo del banco de baterías en un vehículo eléctrico, el cual supera y/o resuelve sustancialmente los problemas sobre el tiempo de recarga de baterías de un vehículo eléctrico .

Por lo tanto, las modalidades de la invención comprenden una combinación de características y ventajas que mejoran sustancialmente el sistema de abastecimiento e intercambio del banco de baterías en un vehículo eléctrico. Estas y varias otras características y ventajas de la invención serán fácilmente evidentes para aquellos con experiencia en la técnica al leer la siguiente descripción detallada de la invención y haciendo referencia a los dibujos adjuntos. SUMARIO DE LA INVENCIÓN

En general, el aspecto principal de la presente invención se relaciona con un sistema de abastecimiento e intercambio del banco de baterías de un vehículo eléctrico de uso comercial, que comprende una estructura de rieles montada en la parte trasera de la cabina del vehículo. La finalidad consiste en que la fuente de energía del vehículo eléctrico se encuentre lo más cercana al control y al motor del vehículo evitando pérdidas de energía en los conductores eléctricos, lo cual asume importancia en la autonomía del vehículo eléctrico.

El vehículo eléctrico de uso comercial comprende un sistema electrónico de control que mejora la autonomía del vehículo a partir de una lógica de control, la cual permite hacer más eficiente el rendimiento de la carga eléctrica del banco de baterías del vehículo eléctrico, a partir del monitoreo y administración de los datos sensados referentes a la operación del vehículo, como: el voltaje del banco de baterías, la corriente consumida, la temperatura del motor, señal de freno de mano, señal de puertas abiertas, señal de puerta de carga, activación de la bomba de vacío para frenado suave y seguro. A través de dichos datos, el dispositivo electrónico de control del vehículo eléctrico optimiza el consumo excesivo o impropio de corriente, por ejemplo, si el sistema electrónico de control detecta la activación del freno de mano durante un periodo de tiempo previamente establecido, el dispositivo electrónico de control del vehículo eléctrico emitirá una alerta a través del tablero de instrumentos para subsecuentemente enviar una orden relativa a una señal de control para evitar que el vehículo se mueva

El sistema de abastecimiento e intercambio del banco de baterías del vehículo eléctrico de uso comercial de la modalidad preferida de la presente invención comprende un banco de baterías integrado por al menos ocho baterías de ácido plomo conectadas en serie a 24 baterías conectadas en serie- paralelo; las cuales integran un voltaje de 96 volts. Dicho banco de baterías está ensamblado en una estructura metálica base que se acopla estructuralmente a la estructura metálica de engarce montada en el vehículo eléctrico, de tal manera que el banco de baterías se desliza por medio de una serie de ruedas de la estructura metálica de engarce hasta el tope y encaja entre sí, de manera que se mantiene fijo el banco de baterías fuera de vibraciones o desplazamiento indeseados .

Adicionalmente, el sistema de abastecimiento e intercambio del banco de baterías en el vehículo eléctrico de uso comercial de la presente invención comprende un dispositivo de manipulación que consiste de una base móvil de metal que posee las mismas dimensiones y características técnicas estructurales de la estructura metálica de engarce del vehículo eléctrico, de manera que la base móvil se alinea y se asegura a dichos rieles para la extracción del banco de baterías fuera del vehículo hacia el dispositivo de manipulación o viceversa. En una modalidad, el dispositivo de manipulación comprende medios mecánicos y de control para ajustar la altura de la base móvil y alinearse correctamente con la estructura metálica de engarce montada en el vehículo eléctrico.

Por lo tanto, otros aspectos, objetos, funciones y modalidades serán evidentes a partir de la siguiente descripción y las reivindicaciones adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

Para facilitar el entendimiento de la descripción detallada de la invención, a continuación se hará referencia a los dibujos adjuntos.

La figura 1 muestra un diagrama a bloques de los elementos que comprende el vehículo eléctrico de la presente invención .

La figura 2 muestra una vista en perspectiva esquemática del vehículo eléctrico de la presente invención.

La figura 3 muestra el diagrama de flujo de la metodología del algoritmo de control y funcionamiento del dispositivo electrónico de control.

La figura 4 muestra otro diagrama de flujo de la metodología del algoritmo de control y funcionamiento del dispositivo electrónico de control en caso de detectar anomalías durante la operación del vehículo eléctrico de la presente invención.

La figura 5 muestra una vista lateral del vehículo eléctrico de la presente invención.

La figura 6A muestra una vista en perspectiva isométrica posterior de la estructura metálica de engarce de la presente invención.

La figura 6B es una vista en perspectiva frontal de la estructura metálica de engarce que forma parte del sistema de abastecimiento e intercambio de banco de baterías del vehículo eléctrico.

La figura 6C es una vista ampliada en perspectiva lateral de la zona AA indicada en la figura 6 ^a .

La figura 7 muestra una vista en perspectiva isométrica del banco de baterías desmontable que forma parte del sistema de abastecimiento e intercambio de banco de baterías del vehículo eléctrico.

La figura 8 muestra una vista en perspectiva isométrica trasera del dispositivo de manipulación que forma parte del sistema de abastecimiento e intercambio del banco de baterías del vehículo eléctrico de la presente invención. La figura 9 muestra una vista en perspectiva isométrica de otra modalidad del banco de baterías .

La figura 10 muestra una vista en perspectiva isométrica trasera de una modalidad alternativa del dispositivo de manipulación relacionada con la modalidad del banco de baterías al que se refiere la figura 9.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS

En el área de transporte y repartición de productos comerciales es de suma importancia que el vehículo cumpla con ciertas rutas programadas en el transcurso de un día; en donde el factor tiempo es primordial para que se lleve a cabo el cumplimiento de dichas rutas. Emplear vehículos eléctricos para dicho propósito ofrece ventajas importantes con respecto al uso de vehículos de motor de combustión interna. Una de las principales ventajas en el uso de vehículos eléctricos es en el ahorro monetario por no utilizar gasolina. Sin embargo, los vehículos eléctricos requieren de un tiempo para recargar el banco de baterías el cual es su fuente de energía, dicho tiempo oscila entre ocho a dieciséis horas. En vehículos eléctricos de uso comercial, el tiempo de recarga de baterías es un factor que limita el uso de dicho vehículo, por lo que es necesario un sistema que permita el remplazo de todo el banco de baterías por un banco de baterías previamente cargado como la mejor alternativa para abatir dicho tiempos de espera en el cual el vehículo eléctrico permanecería inactivo. La presente invención busca resolver dicho problema, asi como también busca evitar que el usuario o la empresa dueña del o de los vehículos eléctricos invierta en equipos eléctricos/electrónicos, estaciones de recarga y baterías especiales que permitan disminuir el tiempo de recarga de dichas baterías, lo cual son inversiones y gastos monetarios considerables; aunado al mantenimiento preventivo y correctivo que requieren dichos equipos e instalaciones.

El sistema de la presente invención agiliza el abastecimiento, así como también el intercambio del banco de baterías del vehículo eléctrico, abatiendo los lapsos de tiempo en el que el vehículo permanece inactivo por la recarga de energía del banco de baterías .

De acuerdo con la figura 1, se ilustra un diagrama a bloques de los elementos que comprende el vehículo eléctrico de la presente invención, el cual comprende principalmente un dispositivo electrónico de control (101) que posee una fuente conmutada independiente de alta eficiencia que disminuye el consumo de corriente por circuitos periféricos y elementos de control como contactores (no mostrados) y un tablero de instrumentos (104), además de generar ahorros por optimizar el tiempo de vida de los contactores de control y las baterías que integran un banco de baterías (103). Particularmente, el dispositivo electrónico de control (101) administra y comunica datos variables sensados como: el voltaje del banco de baterías (103) a través de un sensor de voltaje (124); el consumo de corriente de dicho banco de baterías (103) mediante los datos obtenidos a través de un sensor de corriente (125); la temperatura de un motor (105) mediante los datos obtenidos por un sensor de temperatura ( 126 ) ; las variables de aceleración a través de unos sensores (127 y 128) y la activación de una bomba de vacío (107) para un frenado suave y seguro del vehículo eléctrico a través de un sensor de vacío (129) .

Adicionalmente , el dispositivo electrónico de control (101) gobierna las variables de encendido y apagado del vehículo eléctrico así como también un sistema de aceleración (110) del motor eléctrico (105), lo anterior a través de un controlador (102), por lo que el dispositivo electrónico de control (101) administra y comunica variables sensadas de eventos ocurridos durante la operación del vehículo eléctrico de la presente invención, en el caso de: si una de las puertas de la cabina se encuentra abierta, a través de un par de interruptores mecánicos (121) que están dispuestos cada uno en el chasis del vehículo eléctrico para sensar el estado de las puertas de la cabina; si la puerta de la caja de carga se encuentra abierta, mediante un interruptor mecánico (122) que se encuentra montado en la caja de carga del vehículo para sensar el estado de la tapa de carga; y si el freno de mano se encuentra activado a través de la señal sensada obtenida de un interruptor mecánico (123) montado en el mecanismo de la palanca del freno de mano. El vehículo eléctrico posee además un tablero de instrumentos (104) que es completamente digital, el cual funciona en conjunto con el dispositivo electrónico de control

(101) y el controlador (102) . El tablero de instrumentos (104) comprende instrumentos de medición de velocidad, odómetro, temperatura del motor, un nivel de carga del banco de baterías

(103) y una serie de alarmas visuales (111), así como también comprende una alarma sonora. Por ejemplo, dichas alarmas sirven para alertar al operador del vehículo en caso que se detecte un consumo excesivo de corriente provocado por: acelerones, manejo en velocidad incorrecta, pendientes inclinadas más allá de lo permitido, carga mayor a la indicada, si el freno de mano se encuentra activado, una o más puertas abiertas, tapa de carga abierta, entre otros.

Es importante mencionar que la comunicación del tablero (104) con el dispositivo electrónico de control (101) se realiza mediante un bus de comunicación RS-232.

Por otra parte, el controlador (102) tiene la función de convertir 96 volts de corriente directa suministrado por el banco de baterías (103) a un voltaje variable de corriente alterna trifásica que alimenta el motor eléctrico (105). Por lo tanto, el controlador (102) administra y controla las variables de operación del motor eléctrico como: las revoluciones por minuto, torque, límites de consumo de corriente, aceleración y la operación del motor con base a la temperatura sensada del motor. De esta manera, la aceleración del vehículo se logra a través de un módulo de aceleración electrónico (112) que funciona de forma mecánica en conexión con el controlador (102).

Para recargar las baterías del banco de baterías (103), el vehículo eléctrico de la presente invención comprende además un cargador (109) . Preferentemente el cargador (109) puede ser del tipo SCR, y controla el estado de las baterías con base a la corriente que demanda mediante una etapa de ecualización y flotación de forma electrónica.

Adicionalmente, el vehículo eléctrico de la presente invención comprende una batería auxiliar (106) para alimentar todos los sistemas de cabina, luces y la bomba de vacío (107) que asiste al amplificador de servofreno del sistema de frenos. Dichos sistemas son administrados por el dispositivo electrónico de control (101) que asiste y monitorea al sistema de frenos mediante el sensor de vacío (129) que sensa el vacío generado en el canister o depósito (figura 2, 118) . Además, el vehículo eléctrico comprende un interruptor de corte inercial (116) que "abre" el circuito en caso de alguna colisión, evitando el flujo de energía para inactivar el funcionamiento del vehículo eléctrico de la presente invención.

La figura 2 muestra una vista en perspectiva esquemática del vehículo eléctrico de la presente invención, en donde el motor eléctrico (105) es preferentemente del tipo jaula de ardilla de AC trifásico, el cual se acopla de forma directa a una caja de transmisión (113) del vehículo, de preferencia a través de un embrague reforzado a la medida; haciendo los cambios de velocidad con una palanca de cambios

(114) . En una modalidad, la transmisión (113) del vehículo se encuentra ajustada a una velocidad y a través de un botón selector (117) se mueve hacia adelante, neutral o en reversa, invirtiendo la polaridad del motor. Cuando el botón selector

(117) está en posición neutro, envía información al dispositivo electrónico de control (101) para que el vehículo no se mueva aunque el pedal del acelerador sea presionado o bien todas las condiciones de seguridad se hayan cumplido. En el caso que el botón selector (117) es presionado hacia adelante, se envía una la señal al dispositivo electrónico de control (101) para que la camioneta se pueda mover hacia adelante, por lo que se monitorea el giro del motor constantemente para asegurar que el motor no cambie de sentido hasta que se haya detenido por completo y las rpm sean 0 y se haya presionado el botón selector en reversa. Adicionalmente, se cerciora que el motor esté en reposo total para poder enviar dicha señal al curtís, para que el vehículo pueda retroceder. Lo anterior, aplica también en forma viceversa, es decir, si el vehículo se encuentra en reversa y se presiona el botón selector para avanzar hacia adelante, espera a que las rpm sean cero y entonces hace el cambio de polaridad, por lo que siempre se revisa el movimiento del motor para poder hacer un cambio de giro sólo cuando el motor se haya detenido por completo.

El banco de baterías (103) está integrado por al menos ocho baterías de ácido plomo conectadas en serie las cuales forman un voltaje de 96 volts. El banco de baterías (103) está montado en una estructura metálica de engarce (115) que se fija al chasis del vehículo eléctrico, justo detrás de la cabina mediante medios de fijación los cuales pueden ser preferentemente tornillos, remaches, entre otros, sin estar limitados a dichos medios.

La estructura metálica de engarce (115) está compuesta por un par de rieles laterales los cuales son los medios en donde se desliza y se acopla la estructura del banco de baterías (103), de tal manera el banco de baterías (103) encaja en la estructura metálica de engarce (115) acoplándose mecánicamente a ella y manteniéndose asentado sin vibraciones o desplazamiento indeseados.

En la figura 3 se observa el diagrama de flujo de la metodología del algoritmo de control y funcionamiento del dispositivo electrónico de control, el cual controla las variables de encendido y apagado del vehículo eléctrico cuando ha detectado un evento de alarma. Una vez que el vehículo eléctrico de la presente invención se ha puesto en marcha (301) a partir que el operador activa la señal del interruptor de encendido hasta que el vehículo está listo para avanzar, y si durante el trayecto o funcionamiento del vehículo, el dispositivo electrónico de control detecta que alguna de las puertas del vehículo se encuentra abierta en donde uno de los interruptores mecánicos colocados en cada puerta del vehículo sensa dicho evento (302); el dispositivo electrónico de control envía una señal correspondiente al tablero de instrumentos para activar una señal visual (305) y alertar al operador; si el operador corrige dicho evento asegurando que las puertas del vehículo se encuentran debidamente cerradas, el dispositivo electrónico de control envía otra señal correspondiente al tablero de instrumentos para desactivar la señal visual (306) . Sin embargo, en caso que el operador omita dicha alarma durante un periodo previamente determinado en el algoritmo de control del dispositivo electrónico de control, esté activara un temporizador de apagado (311) y subsecuentemente una bandera de desborde (312); una vez que transcurre el periodo de tiempo de apagado previamente establecido, el dispositivo electrónico de control envía una señal de control a los contactores de encendido del vehículo para desactivarlos, inactivando la operación del vehículo eléctrico (314) como medida de seguridad para los ocupantes del vehículo.

Si durante el trayecto o funcionamiento del vehículo eléctrico de la presente invención, el dispositivo electrónico de control detecta que la tapa de carga del vehículo ha sido abierta, en donde el interruptor mecánico dispuesto en la caja de carga sensa dicho evento (303), el dispositivo electrónico de control envía una señal correspondiente al tablero de instrumentos para activar la señal visual correspondiente (307) y alertar al operador, en el supuesto que el operador corrija dicho evento asegurando que la tapa de carga se encuentra debidamente cerrada, el dispositivo electrónico de control envía la señal correspondiente al tablero de instrumentos para desactivar la alarma visual (308) . Sin embargo, en caso que el operador omita dicha alarma durante un periodo previamente determinado en el algoritmo de control del dispositivo electrónico de control, esté activará al temporizador de apagado (311) y subsecuentemente la bandera de desborde (312) . Una vez que transcurre el periodo de tiempo de apagado previamente establecido, el dispositivo electrónico de control envía una señal de control que desactiva los contactores de encendido del vehículo (313), los cuales inactivan la operación del vehículo eléctrico (314) como medida de seguridad en la mercancía transportada y por lo tanto, no se mueve el vehículo.

En el caso que el operador del vehículo haya activado el freno de mano y posteriormente haya puesto en marcha el vehículo sin antes desactivar el freno de mano, o lo estaciona sin apagar el vehículo posteriormente, el dispositivo electrónico de control detecta dicho evento. Esta detección se realiza preferentemente a través del interruptor de presión dispuesto en el mecanismo de la palanca de freno de mano, en donde el interruptor sensa dicho evento (304) y el dispositivo electrónico de control envía una señal correspondiente al tablero de instrumentos para activar una señal visual (309) para alertar al conductor, en el supuesto de que el operador desactive el freno de mano, el dispositivo electrónico de control envía la señal correspondiente al tablero de instrumentos para desactivar la señal visual (310). No obstante, en caso de que el operador omita dicha alarma durante un periodo de tiempo previamente establecido en el algoritmo de control del dispositivo electrónico de control, se activa el temporizador de apagado (311) y subsecuentemente la bandera de desborde (312) . Una vez que ha transcurrido el periodo de tiempo de apagado, el dispositivo electrónico de control envía una señal de control que desactiva los contactores de encendido del vehículo (313), los cuales inactivan la operación del vehículo eléctrico (314) como medida de seguridad para evitar daños al vehículo o como medida de ahorro de energía en el supuesto que el vehículo se encuentre estacionado .

La figura 4 muestra el diagrama de flujo de la metodología del algoritmo de control y funcionamiento del dispositivo electrónico de control, en caso de detectarse anomalías durante la operación del vehículo eléctrico de la presente invención. Una vez que el vehículo eléctrico de la presente invención se ha puesto en marcha (301) a partir que el operador activa la señal del interruptor de encendido hasta que el vehículo está listo para avanzar, y durante el trayecto o funcionamiento del vehículo, el sensor de temperatura del motor del vehículo eléctrico continuamente envía los datos correspondientes a dicha lectura (401) al dispositivo electrónico de control para su interpretación y procesamiento, si dicha lectura no se encuentra dentro del rango de operación de 0-140°C, el dispositivo electrónico de control envía una señal al tablero de instrumentos para activar una señal visual (406) para alertar al operador del vehículo que se ha presentado dicho evento, para que el operador tome las medidas precautorias apagando lo más pronto posible el vehículo. En caso que el operador no apague el vehículo durante un periodo de tiempo previamente establecido en el algoritmo de control del dispositivo electrónico de control, éste activa al temporizador de apagado (311) y subsecuentemente la bandera de desborde (312) . Una vez que ha transcurrido el periodo de tiempo de apagado, el dispositivo electrónico de control envía una señal de control que desactiva los contactores de encendido del vehículo (313), los cuales inactivan la operación del vehículo eléctrico (314) como medida de seguridad para evitar daños al motor del vehículo eléctrico.

De la misma forma, durante el trayecto o funcionamiento del vehículo, el sensor de voltaje del banco de baterías del vehículo eléctrico continuamente sensa y envía una señal correspondientes a dicha lectura (402) al dispositivo electrónico de control, en donde el dispositivo de electrónico de control envía una señal correspondiente con dicha lectura al panel de instrumentos para ser interpretada y representada a través de una interfaz visual digital (407) . Si la lectura del voltaje del banco de baterías se encuentra dentro del rango de 104-86V, la interfaz visual digital tomara dicha lectura como un voltaje de operación normal (409) activando una señal visual correspondiente (412). Si la lectura del sensor de voltaje del banco de baterías del vehículo eléctrico es menor al rango previamente establecido (415), el panel de instrumentos activará una alarma visual correspondiente (418) para alertar al operador de dicho evento y se recargue el banco de baterías del vehículo. En caso que el operador no realice las medidas precautorias correspondientes y que el sensor detecte una caída mayor de voltaje en el banco de baterías, el dispositivo electrónico de control activa el temporizador de apagado (311) y subsecuentemente la bandera de desborde (312) . Una vez que ha transcurrido el periodo de tiempo de apagado, el dispositivo electrónico de control envía una señal de control que desactiva los contactores de encendido del vehículo

(313) , los cuales inactivan la operación del vehículo eléctrico

(314) como medida de seguridad para evitar daños al vehículo eléctrico .

En el mismo tenor, el sensor de corriente del vehículo eléctrico constantemente envía los datos correspondientes a dicha lectura (403) al dispositivo electrónico de control para su interpretación y procesamiento, en donde el dispositivo electrónico de control envía una señal correspondiente con dicha lectura al panel de instrumentos para ser representada a través de una interfaz visual digital (408) . Si la lectura del consumo de corriente de controlador se encuentra fuera del rango de 350 Amperes, se presentara dicha lectura en la interfaz visual digital como una alerta por consumo alto de corriente (410) activándose a la vez una señal auditiva pulsante (413) . Si la lectura del sensor de corriente sigue en aumento, dicha lectura será presentada en la interfaz visual digital como una alerta por consumo alto de corriente (416) conmutándose a la vez la señal auditiva pulsante a una señal auditiva constante (419) para alertar al operador de dicho evento y tome las medidas precautorias correspondientes, como: manejar a una velocidad correcta, evitar pendientes inclinadas más allá de lo permitido, que la carga no sea mayor a la indicada, entre otras. Sin embargo, en caso que el operador no realice las medidas precautorias correspondientes, y que el sensor de corriente continúe detectando un consumo de corriente mayor al previamente establecido en el algoritmo de control del dispositivo electrónico de control, esté activará al temporizador de apagado (311) y subsecuentemente la bandera de desborde (312) . Una vez que ha transcurrido el periodo de tiempo de apagado, el dispositivo electrónico de control envía una señal de control que desactiva los contactores de encendido del vehículo (313), los cuales inactivan la operación del vehículo eléctrico (314) como medida de seguridad para evitar daños al vehículo eléctrico.

Adicionalmente , los sensores de lectura del acelerador constantemente envían los datos correspondientes a dicha lectura (404 y 405) al dispositivo electrónico de control para su interpretación y procesamiento, si dicha lectura cumple (411) con la siguiente función:

Sensor2 = Sensorl - 1.5

El dispositivo electrónico de control tomará dicha lectura como un funcionamiento normal de aceleración del vehículo eléctrico (414). Sin embargo, si dicha lectura no cumple con la función previamente citada, el dispositivo electrónico de control enviará una señal correspondiente al controlador para que desactive la aceleración del vehículo (417) y a la vez el dispositivo electrónico de control envíe una señal correspondiente al panel de instrumentos para activar una señal visual y alertar al operador de dicho evento, y tome las medidas precautorias correspondientes, tales como evitar acelerones indebidos. En caso que el operador omita dicha señal de advertencia, y los sensores 1 y 2 de aceleración continúen detectando una lectura que no cumpla con la función prestablecida, el dispositivo electrónico de control activará al temporizador de apagado (311) y subsecuentemente la bandera de desborde (312) . Una vez que ha transcurrido el periodo de tiempo de apagado, el dispositivo electrónico de control enviará la señal de control que desactiva los contactores de encendido del vehículo (313), los cuales inactivan la operación del vehículo eléctrico (314) como medida de seguridad para evitar daños al motor del vehículo eléctrico y altos consumos de corriente.

La figura 5 muestra una vista lateral del vehículo eléctrico de la presente invención, en donde se ilustra el banco de baterías (103) montado en una estructura de soporte (605) que forman parte del sistema de abastecimiento e intercambio de banco de baterías en el vehículo eléctrico. Dicho banco de baterías (103) se acopla a una estructura metálica de engarce que consiste de un riel izquierdo (502) y un riel derecho (503), en donde dichos rieles se montan en la parte posterior de la cabina mediante medios de sujeción (no mostrados) que fijan directamente al chasis del vehículo.

La figura 6A muestra una perspectiva isométrica posterior de la estructura metálica de engarce que comprende al riel izquierdo (502) y al riel derecho (503), en donde cada riel comprende una serie de ruedas (504) sujetas a una base de ángulo de rueda (505) mediante medios de sujeción. Cada base de ángulo de rueda se une a la superficie inferior interna de cada riel (502) y (503) mediante soldadura eléctrica, preferentemente tungsteno o microalambre , mas no limitada a una de estas; formándose un área en donde se desliza la estructura de soporte (603) del banco de baterías, que es un espacio (DI) que existe entre cada una de las ruedas con la superficie superior interior en el riel izquierdo (502) y la superficie superior interior en el riel derecho (503) . Un tope (509) confina la distancia entre el riel izquierdo (502) y el riel derecho (503), además de limitar el deslice y acoplamiento de la estructura de soporte (no mostrada) del banco de baterías en la estructura metálica de engarce (115). Adicionalmente , cada uno de los rieles izquierdo (502) y derecho (503) comprenden al menos un par de medios de sujeción (508) los cuales están unidos o soldados en la superficie exterior inferior de cada riel para fijar la estructura metálica de engarce con el chasis del vehículo eléctrico. La figura 6B ilustra una vista en perspectiva frontal de la estructura metálica de engarce que forma parte del sistema de abastecimiento e intercambio de banco de baterías del vehículo eléctrico de la presente invención. En dicha figura se aprecia el espacio (DI) que existe entre cada una de las ruedas (504) con la superficie superior interior en el riel izquierdo (502) y con la superficie superior interior en el riel derecho (503), lo cual es el área en donde se encaja y desliza la estructura metálica del banco de baterías para su acoplamiento en los rieles. Cada rueda (504) se monta en el respectivo riel (502) ó (503) mediante un tornillo (506) y una tuerca (507) preferentemente, en donde el tornillo (506) atraviesa el riel y la base de ángulo de rueda (505), el cual además sirve como eje de giro para la respectiva rueda (504) . Además, en dicha figura se aprecian uno de los medios de sujeción (508) para cada riel izquierdo (502) y derecho (503), en donde los medios de sujeción (508) comprenden al menos un orificio (509) para sujetar la estructura metálica de engarce con el chasis del vehículo eléctrico mediante un tornillo o cualquier otro medio de sujeción que cumpla con dicho fin.

La figura 6C muestra una vista ampliada de la zona AA indicada en la figura 6A, que muestra en detalle el acoplamiento de la base de ángulo de rueda (505) en el interior del riel, mediante el cual se monta la rueda al interior del riel a través de un tornillo (506) con apoyo de una tuerca (507), lo cual facilita el mantenimiento y el cambio de las ruedas en caso de desgaste o avería. En la figura 7 se muestra una vista en perspectiva del banco de baterías desmontable que forma parte del sistema de abastecimiento e intercambio de banco de baterías en el vehículo eléctrico de la presente invención. El banco de baterías desmontable consta de al menos ocho baterías (602) las cuales se disponen sobre una estructura de soporte (603) y se sujetan a dicha estructura mediante medios de sujeción

(601) . La estructura de soporte (603) se dimensiona de acuerdo con el tamaño y numero de baterías, en donde dicha estructura

(603) comprende un par de rebordes laterales (605) los cuales se insertan en los rieles de la estructura metálica de engarce

(115) del vehículo eléctrico, para su deslice y acoplamiento manteniendo fijo el banco de baterías desmontable (103) sobre el vehículo eléctrico sin vibraciones o desplazamiento indeseados. El banco de baterías desmontable (103) además comprende un par de conectores (606) para facilitar su conexión o desconexión con el sistema eléctrico del vehículo.

La figura 8 ilustra una vista en perspectiva lateral posterior del dispositivo de manipulación que forma parte del sistema de abastecimiento e intercambio del banco de baterías en el vehículo eléctrico de la presente invención. El dispositivo de manipulación (700) consiste de una base móvil de metal que comprende un riel izquierdo (702) y un riel derecho (701), en donde cada riel comprende una serie de ruedas (704) sujetas a una base de ángulo de rueda (705) mediante medios de sujeción como tornillo (706) y tuerca (707), cada base de ángulo de rueda (705) se une en la superficie inferior interna de cada riel (701) y (702) mediante soldadura eléctrica, tungsteno o microalambre preferentemente, mas no limitada a una de estas; formándose un área en donde se deslizará la estructura de soporte (no mostrada) del banco de baterías, que es la distancia (D2) que existe entre cada una de las ruedas con la superficie superior interior en el riel izquierdo (702) y la superficie superior interior en el riel derecho (701) . Un tope (709) en uno de los extremos de cada uno de los rieles que limita el deslice de la estructura de soporte (no mostrada) del banco de baterías sobre dichos rieles (701) y (702) del dispositivo de manipulación (700) .

Los rieles (701) y (702) del dispositivo de manipulación (700) se montan sobre un estructura frontal (711) y una estructura posterior (710). La estructura frontal (711) consiste de dos soportes (712) y (713) que se unen entre sí por medio de un elemento de soporte superior (714) y un elemento de refuerzo inferior (715), en donde cada uno de los soportes (712) y (713) comprende en su extremo inferior una rueda (716) .

Por su parte, la estructura posterior (710) consiste de dos soportes (717) y (718) que se unen entre sí por medio de un elemento de soporte superior (719) y un elemento de refuerzo inferior (720), en donde cada uno de los soportes (717) y (718) comprenden en su extremo inferior una rueda (716) . Dichas ruedas (716) le brindan movilidad al dispositivo de manipulación (700) . Por lo tanto, los rieles (701) y (702) se montan sobre los elementos de soporte superior (714) y (719) correspondientes a las estructuras frontal (711) y posterior (710), en donde un elemento de unión (721) se fija al centro de cada elemento de refuerzo inferior (720) y (715), uniendo las estructuras frontal (711) y posterior (710) además de brindar refuerzo al dispositivo de manipulación (700).

Cabe mencionar que las dimensiones de la estructura metálica de engarce y del dispositivo de manipulación, particularmente los rieles del mismo deben ser iguales para proveer el abastecimiento e intercambio/remplazo del banco de baterías en el vehículo eléctrico. Las dimensiones dependen del número y características físicas de las baterías que conforman el banco de baterías.

La figura 9 muestra otra una vista en perspectiva lateral de otra modalidad del banco de baterías (800), el cual consiste de veinticuatro baterías (801) conectadas en serie, montadas sobre una estructura de soporte (802), en donde dichas baterías se sujetan a la estructura mediante medios de sujeción (803) dispuestos en los laterales y en el centro del banco de baterías (800) .

La figura 10 muestra una vista en perspectiva isométrica posterior de una modalidad alternativa del dispositivo de manipulación relacionada con la modalidad a la que se refiere la figura 9. El dispositivo de manipulación (900) consiste de una base estructural (901) compuesta por un par de rieles y un elemento de tope (902) dispuesto en los extremos posteriores de cada riel en forma de "X" que se fija sobre cuatro elementos de soporte (907), en donde cada elemento de soporte (907) posee en su extremo inferior una llanta (908), lo cual brinda movilidad al dispositivo de manipulación (900) .

Se podrá apreciar por los expertos en la técnica que tengan el beneficio de esta descripción que el sistema de la presente invención facilita el suministro, remplazo y transportación del banco de baterías está especialmente concebido para el vehículo eléctrico de la presente invención. Debe entenderse que la descripción y las figuras en el presente documento han de considerarse en carácter ilustrativo y no de manera limitativa, y no se pretende que se limitante a las formas y ejemplos particulares descritos. Por el contrario, se incluyen otras modificaciones, cambios, modalidades evidentes para los expertos en la técnica, alternativas, opciones de diseño, y formas de realización, sin apartarse del espíritu y alcance de la misma, tal como se define por las siguientes reivindicaciones. Por lo tanto, se pretende que las siguientes reivindicaciones sean interpretadas para abarcar todas estas adicionalmente modificaciones, cambios, alternativas, opciones de diseño.