ITMO20080266A1

ITMO20080266A1 - ELECTROGEN DEVICE FOR AN ELECTRIC WHEELCHAIR.

Info

Publication number: ITMO20080266A1
Application number: IT000266A
Authority: IT
Inventors: Cristian Iori
Original assignee: Galileo S R L
Priority date: 2008-10-15
Filing date: 2008-10-15
Publication date: 2010-04-16
Also published as: IT1391455B1

Description

DESCRIZIONE DESCRIPTION

DISPOSITIVO ELETTROGENO PER UNA CARROZZINA ELETTRICA. ELECTRIC DEVICE FOR AN ELECTRIC WHEELCHAIR.

La necessitÃ di garantire una sufficiente mobilitÃ a persone senza l'uso degli arti inferiori o con patologie piÃ¹ gravi a livello psico-motorio Ã ̈ una delle problematiche piÃ¹ importanti per aziende che si occupano di realizzare soluzioni tecniche che possano in un qualche modo garantire una qualitÃ dÃ¬ vita accettabile agli individui colpiti da tali menomazioni. The need to guarantee sufficient mobility for people without the use of the lower limbs or with more serious psycho-motor pathologies is one of the most important problems for companies that deal with creating technical solutions that can in some way guarantee a quality of life acceptable to individuals affected by such impairments.

Le sedie a rotelle, o carrozzine, di tipo piÃ¹ diffuso sono ausili mobili che, per essere movimentate, necessitano dell'intervento fisico diretto della persona portatrice di handicap che deve azionare in rotazione le ruote posteriori. Nei casi di handicap piÃ¹ gravi, ove le limitazioni non permettono alla persona trasportata di provvedere autonomamente alla movimentazione della sedia, Ã ̈ richiesta la presenza di un accompagnatore. Wheelchairs, or wheelchairs, of the most common type are mobile aids which, in order to be moved, require the direct physical intervention of the handicapped person who must rotate the rear wheels. In cases of more serious handicaps, where the limitations do not allow the person transported to provide for the movement of the chair independently, the presence of a companion is required.

Un notevole progresso per le persone portatrici di handicap Ã ̈ stato stabilito dall'introduzione delle carrozzine mosse da motori elettrici. Queste carrozzine hanno infatti offerto una sufficiente mobilitÃ anche alle persone fisicamente non in grado di operare in proprio la movimentazione delle carrozzine tradizionali, ed hanno comunque aumentato le possibilitÃ di spostamento anche alle persone fisicamente meno menomate. Significant progress for handicapped people was established by the introduction of wheelchairs powered by electric motors. These wheelchairs have in fact offered sufficient mobility even to people physically unable to operate on their own the movement of traditional wheelchairs, and have in any case increased the possibility of moving even to physically less handicapped people.

Le carrozzine dotate di propulsore elettrico attualmente presenti sul mercato presentano una struttura complessiva analoga a quella delle carrozzine classiche. Esse sono dotate di una struttura portante tubolare, pieghevole o fissa, che puÃ² essere in acciaio verniciato o in lega leggera. Alla struttura portante Ã ̈ associata una seduta ortopedica dotata di tutti gli ausili complementari quali braccioli, poggiapiedi , poggiatesta etc..., tutti ampiamente regolabili in modo da potersi adattare al meglio alle caratteristiche fisiche del disabile. Le ruote motrici sono in genere quelle posteriori, esistono perÃ² anche modelli speciali a trazione anteriore o modelli a sei ruote con trazione centrale. Nelle carrozzine a trazione posteriore, le ruote anteriori sono piroettanti per consentire il direzionamento del veicolo sul piano di moto. The wheelchairs equipped with an electric drive currently on the market have an overall structure similar to that of classic wheelchairs. They are equipped with a tubular, folding or fixed supporting structure, which can be in painted steel or light alloy. The supporting structure is associated with an orthopedic seat equipped with all the complementary aids such as armrests, footrests, headrests etc ..., all widely adjustable in order to adapt to the physical characteristics of the disabled person. The drive wheels are generally the rear ones, but there are also special models with front-wheel drive or six-wheel models with central drive. In rear-wheel drive wheelchairs, the front wheels are swiveling to allow the vehicle to be steered on the plane of motion.

La propulsione delle carrozzine elettriche avviene generalmente per mezzo di sue motori asincroni da 24 Volt che sono connessi alle ruote posteriori e sono alimentati da batterie da 12 Volt. E' previsto un alimentatore di rete 220V/24VDC per la ricarica delle batterie direttamente sulla carrozzina. Il sistema di controllo elettronico Ã ̈ generalmente contenuto in una scatola posta su uno dei braccioli, ove risiede anche il joystick di comando per il disabile. The propulsion of electric wheelchairs generally takes place by means of its 24 Volt asynchronous motors which are connected to the rear wheels and are powered by 12 Volt batteries. A 220V / 24VDC mains power supply is provided for recharging the batteries directly on the wheelchair. The electronic control system is generally contained in a box placed on one of the armrests, where the control joystick for the disabled also resides.

Le carrozzine a propulsione elettrica attualmente presenti sul mercato soffrono di un grave inconveniente rappresentato dalla limitata autonomia delle batterie. Le batterie normalmente utilizzate, di tipo a Gel, contengono un elettrolito in forma gelatinosa o cremosa. In questa forma, l'elettrolito provoca meno problemi in caso di fuori uscita rispetto agli elettroliti in forma liquida. Inoltre, le batterie di questo tipo possono funzionare in tutte le posizioni, anche capovolte, e non sviluppano gas venefici o esplosivi durante la ricarica. Ulteriore aspetto vantaggioso di queste batterie Ã ̈ dato dal fatto che sono esenti da fenomeni di evaporazione e quindi non richiedono manutenzione. The electrically powered wheelchairs currently on the market suffer from a serious drawback represented by the limited autonomy of the batteries. The batteries normally used, of the Gel type, contain an electrolyte in a gelatinous or creamy form. In this form, the electrolyte causes fewer problems in the event of leakage than electrolytes in liquid form. In addition, batteries of this type can work in all positions, even upside down, and do not develop poisonous or explosive gases when recharging. Another advantageous aspect of these batteries is that they are free from evaporation phenomena and therefore do not require maintenance.

Le batterie a gel richiedono tuttavia particolari attenzioni durante l'utilizzo. E' necessario infatti evitare di scaricarle completamente. L'utilizzo delle batterie a basso livello di carica ne riduce notevolmente la durata e le prestazioni. Le batterie in oggetto devono inoltre essere mantenute sempre cariche, poichÃ© un periodo di sole due settimane in cui vengono mantenute a basso livello di carica ne compromette irreversibilmente la capacitÃ . Ãˆ inoltre dannoso per le batterie interrompere il processo di carica prima che l'operazione sia completata. However, gel batteries require special attention during use. In fact, it is necessary to avoid completely discharging them. Using low-charge batteries significantly reduces their life and performance. The batteries in question must also be kept charged at all times, since a period of only two weeks in which they are kept at a low level of charge irreversibly compromises their capacity. It is also harmful to the batteries to interrupt the charging process before the charging process is completed.

Le attenzioni e le precauzioni di utilizzo richieste dalle batterie a gel non sempre vengono osservate scrupolosamente dagli utilizzatori, cosicchÃ© l'autonomia delle carrozzine elettriche si riduce drasticamente. Oltretutto, l'autonomia delle carrozzine puÃ² crollare improvvisamente a causa altri parametri quali il peso dell'utilizzatore ed il tipo di terreno su quale si muove. L'esperienza tecnica maturata nel settore indica in circa 12 Km l'autonomia reale media di una carrozzina elettrica, equivalente a circa due ore dÃ¬ autosufficienza. La ridotta autonomia risulta allora un forte deterrente all'utilizzo in campo aperto della carrozzina, in quanto 1'utilizzatore ha sempre il timore di non aver sufficiente riserva di energia per il tragitto di ritorno. The attentions and precautions of use required by gel batteries are not always scrupulously observed by users, so that the autonomy of electric wheelchairs is drastically reduced. Moreover, the autonomy of wheelchairs can suddenly collapse due to other parameters such as the weight of the user and the type of terrain on which he moves. The technical experience gained in the sector indicates the real average autonomy of an electric wheelchair in about 12 km, equivalent to about two hours of self-sufficiency. The reduced autonomy is then a strong deterrent to the use of the wheelchair in the open field, as the user is always afraid of not having sufficient energy reserve for the return journey.

Oggetto della presente invenzione Ã ̈ quello di offrire una soluzione al problema della limitata autonomia di marcia delle carrozzine elettriche. Tale problema viene risolto offrendo un dispositivo elettrogeno che puÃ² essere collocato a bordo delle carrozzine per consentire la ricarica delle batterie anche in mancanza di una rete elettrica di alimentazione alla quale potersi collegare. Caratteristiche e vantaggi dell'invenzione appariranno maggiormente dalla descrizione dettagliata fatta qui di seguito con riferimento alle unite figure, date a titolo esemplificativo e non limitativo, in cui: The object of the present invention is to offer a solution to the problem of the limited running autonomy of electric wheelchairs. This problem is solved by offering a generator that can be placed on board the wheelchair to allow the batteries to be recharged even in the absence of an electrical power supply network to which they can be connected. Characteristics and advantages of the invention will become clearer from the detailed description given below with reference to the accompanying figures, given by way of non-limiting example, in which:

- la figura 1 mostra una rappresentazione schematica del dispositivo elettrogeno secondo la presente invenzione, combinato ad altri componenti di una carrozzina; Figure 1 shows a schematic representation of the generator device according to the present invention, combined with other components of a wheelchair;

- la figura 2 mostra una vista dall'alto del dispositivo elettrogeno secondo la presente invenzione, in cui l'involucro esterno Ã ̈ stato sezionato con piano orizzontale; Figure 2 shows a top view of the generator device according to the present invention, in which the external casing has been sectioned with a horizontal plane;

- la figura 3 mostra una carrozzina elettrica dotata di un dispositivo elettrogeno secondo la presente invenzione. Figure 3 shows an electric wheelchair equipped with a generator device according to the present invention.

Il dispositivo elettrogeno 1 secondo la presente invenzione comprende un motore endotermico 2, preferibilmente a quattro tempi per contenere emissioni e rumore. Il motore endotermico 2 Ã ̈ connesso ad un alternatore 3 che preferibilmente Ã ̈ di tipo sincrono a magneti permanenti, al fine di contenere gli ingombri, anche se potrebbe essere utilizzato un alternatore asincrono. The generator device 1 according to the present invention comprises an internal combustion engine 2, preferably with four strokes to contain emissions and noise. The endothermic engine 2 is connected to an alternator 3 which is preferably of the synchronous type with permanent magnets, in order to contain the overall dimensions, even if an asynchronous alternator could be used.

L'alternatore 3 Ã ̈ connesso a sua volta ad un dispositivo di controllo 4. Tale dispositivo di controllo 4 ha il compito di gestire il funzionamento del motore endotermico 2. Il dispositivo di controllo 4 comprende un elaboratore elettronico 5, predisposto per ricevere in ingresso un segnale significativo dello stato di carica di una o piÃ¹ batterie di cui Ã ̈ dotata la carrozzina. Quando il segnale indica uno stato di carica al disotto di un determinato valore, l'elaboratore elettronico comanda l'accensione del motore endotermico 2. A tal fine, l'accensione del motore endotermico 2 puÃ² essere effettuata inviando corrente, prelevata dalle batterie, all'alternatore 3 che svolge in questo modo la funzione di starter per il motore endotermico 2. In una forma di realizzazione semplificata, l'elaboratore elettronico 5 puÃ² essere deputato solamente alla segnalazione di un basso livello di carica. In questo caso, 1'utilizzatore provvede direttamente, mediante un apposito comando, all'accensione del motore endotermico che rimane in funzione fino al raggiungimento di un livello di carica prestabilito delle batterie. Sia nella forma di realizzazione semplificata del dispositivo, con accensione manuale del motore endotermico, sia nella forma di realizzazione con accensione automatica del motore endotermico, il dispositivo di controllo 4 provvede ad arrestare la carrozzina togliendo alimentazione elettrica al motore o ai motori elettrici. The alternator 3 is in turn connected to a control device 4. This control device 4 has the task of managing the operation of the internal combustion engine 2. The control device 4 comprises an electronic processor 5, designed to receive input a significant signal of the state of charge of one or more batteries the wheelchair is equipped with. When the signal indicates a state of charge below a certain value, the electronic processor commands the ignition of the internal combustion engine 2. To this end, the ignition of the internal combustion engine 2 can be carried out by sending current, taken from the batteries, to the alternator 3 which thus performs the function of starter for the internal combustion engine 2. In a simplified embodiment, the electronic processor 5 can only be used to signal a low charge level. In this case, the user directly switches on the internal combustion engine by means of a specific command, which remains in operation until a predetermined charge level of the batteries is reached. Both in the simplified embodiment of the device, with manual ignition of the internal combustion engine, and in the embodiment with automatic ignition of the internal combustion engine, the control device 4 stops the wheelchair by cutting off the power supply to the engine or electric motors.

I motori elettrici che normalmente consentono la propulsione delle carrozzine sono a corrente continua. Per l'alimentazione di questo tipo di motore, il dispositivo di controllo 4 comprende dunque un inverter 6. Vantaggiosamente, 1 'inverter 6 e l'elaboratore elettronico 5 possono tra loro integrati in un unico componente compatto che costituisce il dispositivo di controllo 4. The electric motors that normally allow the propulsion of wheelchairs are direct current. For powering this type of motor, the control device 4 therefore comprises an inverter 6. Advantageously, the inverter 6 and the electronic processor 5 can be integrated with each other in a single compact component which constitutes the control device 4.

Il dispositivo elettrogeno 1 Ã ̈ predisposto per essere connesso ad almeno una batteria 7 per l'alimentazione del motore o dei motori che consentono la propulsione della carrozzina. Normalmente le carrozzine sono dotate di due motori elettrici che azionano in rotazione, ciascuno, una ruota motrice. I due motori elettrici sono alimentati da una rispettiva batteria che, a sua volta, puÃ² essere connessa al dispositivo elettrogeno 1. The generator 1 is prearranged to be connected to at least one battery 7 for powering the motor or motors which allow the propulsion of the wheelchair. Usually wheelchairs are equipped with two electric motors that each rotate a drive wheel. The two electric motors are powered by a respective battery which, in turn, can be connected to the generator 1.

Come visibile in figura 2, il motore endotermico 2 e l'alternatore 3 sono racchiusi all'interno di un involucro 8 provvisto internamente di uno strato 8a per l'isolamento termico ed acustico del motore endotermico 2. Il dispositivo di controllo 4 Ã ̈ preferibilmente posizionato all'esterno dell'involucro 8 in modo da potersi collegare facilmente alla presa per la ricarica delle batterie che normalmente si trova sul dispositivo di comando 9 della carrozzina. Alcuni sostegni ammortizzanti, non visibili nelle figure, sono interposti tra il motore endotermico 2 e l'involucro 8, in modo da isolare il telaio della carrozzina dalle vibrazioni prodotte dal motore endotermico 2. As can be seen in Figure 2, the internal combustion engine 2 and the alternator 3 are enclosed inside a casing 8 internally provided with a layer 8a for the thermal and acoustic insulation of the internal combustion engine 2. The control device 4 is preferably positioned outside the casing 8 so as to be easily connected to the socket for recharging the batteries which is normally found on the control device 9 of the wheelchair. Some shock-absorbing supports, not visible in the figures, are interposed between the internal combustion engine 2 and the casing 8, in order to isolate the wheelchair frame from the vibrations produced by the internal combustion engine 2.

Come visibile in figura 3, l'involucro 8 Ã ̈ conformato in modo da collocarsi in maniera razionale e discreta in posizione posteriore allo schienale della carrozzina. Un cavo elettrico 10 connette 1'inverter 6 alla presa per la ricarica delle batterie posizionata sul dispositivo di comando 9 della carrozzina. La carrozzina illustrata in figura 3 Ã ̈ provvista di due batterie 7 (una Ã ̈ visibile in primo piano, l'altra Ã ̈ disposta in posizione simmetrica rispetto al piano verticale medio della carrozzina) che alimentano ciascuna un motoriduttore elettrico 11. Ciascun motoriduttore 11 aziona in rotazione una ruota posteriore 12 ed Ã ̈ collocato tra il telaio della carrozzina e la ruota posteriore azionata. Grazie alla presenza del dispositivo elettrogeno secondo la presente invenzione, l'autonomia di marcia della carrozzina elettrica aumenta notevolmente, ben oltre quella consentita dalle carrozzine elettriche dotate delle sole batterie per l'alimentazione dei motori elettrici. Inoltre, anche in caso di scarica improvvisa delle batterie, 1'utilizzatore della carrozzina Ã ̈ in grado di usufruire di un notevole supplemento di autonomia, quanto meno per avvicinarsi alla propria meta. As can be seen in figure 3, the casing 8 is shaped in such a way as to be positioned in a rational and discreet way in a rear position to the backrest of the wheelchair. An electric cable 10 connects the inverter 6 to the socket for recharging the batteries positioned on the control device 9 of the wheelchair. The wheelchair illustrated in figure 3 is equipped with two batteries 7 (one is visible in the foreground, the other is arranged in a symmetrical position with respect to the average vertical plane of the wheelchair) which each power an electric gearmotor 11. Each gearmotor 11 drives a rear wheel 12 in rotation and is located between the wheelchair frame and the driven rear wheel. Thanks to the presence of the generator device according to the present invention, the running autonomy of the electric wheelchair increases considerably, well beyond that allowed by the electric wheelchairs equipped only with batteries for powering the electric motors. Furthermore, even in the event of a sudden discharge of the batteries, the wheelchair user is able to take advantage of a considerable additional autonomy, at least to get closer to his destination.

Claims

CLAIMS 1) Generating device for recharging batteries and / or electric accumulators, characterized in that it comprises: an internal combustion engine (2); an alternator (3), connected to the internal combustion engine (2) so that it can be driven by the internal combustion engine itself; a control device (4), connected to the alternator (3), which is designed to be connected to a battery (7) and to receive at the input a charge signal which is significant for the level of charge of the battery itself, called control () being also designed to compare the charge signal received at the input with a predetermined charge level and, if the charge signal received at the input is lower than the predetermined charge level, send an alert signal so that a user can command the ignition of the internal combustion engine (2).

2) Generating device according to claim 1, in which the control device (4) is arranged to automatically control the ignition of the internal combustion engine (2) if the charge signal received at the input is lower than the predetermined charge level.

3) Generating device according to claims 1 or 2, in which the control device (4) is arranged to control the ignition of the internal combustion engine (2) by sending an electric current, which can be taken from the battery (7), to the alternator ( 3), so that the alternator (3) starts rotating by dragging the internal combustion engine (2) for an initial starting point.

4) Generating device one of the preceding claims, in which the control device (4) comprises: an inverter (6), connected to the alternator (3) and designed to transform the current produced by the alternator (3) into direct current ) and to supply the direct current to the battery (7); an electronic processor (5), arranged to receive the battery charge signal (7) at its input.

5) Motorization device for a wheelchair, characterized in that it comprises: a generator device (1) according to one of the preceding claims; at least one battery (7), connected to the control device (4); at least one electric motor (11), powered by the battery (7) and arranged to rotate at least one drive wheel (12) of a wheelchair (20).

6) Device according to claim 5, in which the control device (4) is arranged to inhibit the electrical supply to the electric motor (11) before starting the internal combustion engine (2).

7) Device according to claims 5 or 6, comprising a control device (9) arranged for the control of the electric motor (11) by a user.