BR112015025337B1

BR112015025337B1 - Aparelho de conexão para montagem em um teto de um veículo ou em uma estação de carregamento, veículo que compreende meio de acionamento elétrico compreendendo o dito aparelho de conexão, estação de carregamento para suprimento de energia elétrica a um veículo via o dito aparelho de conexão, e método para carregamento de um dispositivo de armazenamento de energia elétrica de um veículo usando o dito aparelho de conexão

Info

Publication number: BR112015025337B1
Application number: BR112015025337-7A
Authority: BR
Inventors: Bruce Warner; Alexandru Dimitru; Philippe HAEBERLIN
Original assignee: Abb Schweiz Ag
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2022-03-15
Also published as: US9421874B2; MX2015014054A; BR112015025337A2; AU2014246942B2; US20160023564A1; CA2908427A1; CN105682978A; ES2629728T3; CA2908427C; WO2014162015A1; PT2981432T; AU2014246942A1; MX365455B; CN105682978B

Abstract

APARELHO DE CONEXÃO PARA CONEXÃO DE UM VEÍCULO ELETRICAMENTE ERNERGIZADO A UMA ESTAÇÃO DE CARREGAMENTO. Revela-se um aparelho de conexão (10) para montagem em teto de veículo (3) ou em uma estação de carregamento, para prover conexão elétrica entre a estação e o veículo para carregar um dispositivo de armazenagem de energia elétrica (31) do veículo, compreendendo: cabeça de contato (13) para conexão ao meio de recebimento da cabeça de contato (20) para transferir energia elétrica; pelo menos um meio de alinhamento (11, 14, 15) para acoplar a cabeça ao meio de recebimento (20) para conexão elétrica ao ou desconexão do meio de recebimento; meio detector (17) configurado para determinar uma posição do meio de recebimento; e unidade de controle (16) para controlar o alinhamento entre cabeça (13) e meio de recebimento (20) em resposta à posição determinada do meio de recebimento (20), o pelo menos um meio de alinhamento compreendendo um meio de posicionamento horizontal (11) para mover a cabeça de contato horizontalmente; um meio de articulação (14) para articular um poste de contato (12) que transporta a cabeça de contato em sua extremidade de uma posição de estacionamento, o poste (12) sendo horizontal, a uma posição de contato, em que o poste é elevado até uma posição vertical; e um meio de posicionamento vertical (15) para (...).

Description

Campo Técnico

[0001] A presente invenção refere-se a sistemas de carregamento para conexão de veículos eletricamente energizados a uma estação de alimentação de energia para recarregar um dispositivo de armazenagem de energia elétrica.

Técnica Relacionada

[0002] A energia para veículos eletricamente acionado é usualmente armazenada nos dispositivos de armazenagem de energia elétrica, tais como baterias ou similares. As baterias necessitam de serem recarregadas regularmente para assegurar operação total do veículo elétrico. Os veículos privadamente usados, tais como carros, são usualmente operados para acionar ao longo de uma rota, uma vez que sua disponibilidade seja restaurada após um tempo suficiente de recarregamento.

[0003] Em contraste, veículos para transporte público têm um tempo de operação muito mais longo. Usualmente, a energia elétrica armazenada nestes veículos não proporciona capacidade suficiente para operar veículos de transporte público, tais como ônibus, pelo tempo de operação total. Paradas de recarregamento, contudo, não são aceitáveis, à medida que o veículo de transporte público está cheio com pessoas, para ser comutado de acordo com uma tabela de ônibus.

[0004] De modo a manter o dispositivo de armazenagem de energia elétrica de tal veículo o mais carregado possível, as breves paradas de ônibus para carregamento e descarregamento de passageiros podem ser usadas para conexão a uma fonte de energia elétrica de modo a, pelo menos parcialmente, recarregar o dispositivo de armazenagem de energia elétrica.

[0005] Para ônibus elétricos, as soluções encontradas hoje são baseadas nos contatos através de um ou mais pantógrafos divididos, ou um arranjo de múltiplos pantógrafos no teto do veículo, ou uma divisão de uma barra de conexão na margem da estrada.

[0006] Além disso, seria inconveniente se o motorista do veículo necessitasse estabelecer manualmente uma conexão de energia cada vez que o veículo de transporte público para.

[0007] Do documento WO 2011/079 215 A2, uma estação de carregamento para veículos elétricos é conhecida tendo braços conectores para conectar às placas de contato ou barras no veículo. Os braços conectores podem ter tiras-guia com superfícies eletricamente condutivas que convergem, tal que a convergência é direcionada em direção às superfícies eletricamente condutivas. O alinhamento dos braços conectores às placas de contato ou barras no veículo é realizado quando o veículo entra na estação de carregamento, de modo que as placas de contato ou barras se movem no braço conector que é, em seguida, alinhado por meio das tiras-guia.

[0008] O Documento WO 2011/064 596 A2 revela uma estação de carregamento de veículo elétrico tendo dois pantógrafos dispostos ao longo do eixo longitudinal do veículo para contatar a barras de linha de energia quando o veículo está em posição para recarregamento.

[0009] O Documento FR 2 802 069 revela uma estação de carregamento para um veículo elétrico, tal como um ônibus público, no qual um conector elétrico para receber energia elétrica é disposto no ônibus. O conector elétrico é adaptado para contatar um conector correspondente na estação de carregamento quando o veículo está em uma posição para conectar os conectores elétricos. Contudo, este arranjo requer uma posição relativa do veículo ao conector elétrico correspondente na estação de carregamento, que tem que ser assegurada pelo motorista do veículo por parada do veículo a uma posição pré-definida.

[00010] O WO 2012/118422 A1 revela um ônibus energizado eletricamente com um braço no teto. O braço de articulação é conectado articuladamente com uma sapata coletora na extremidade, que está em contato com a linha condutora de uma estação de carregamento durante carregamento. A linha condutora tem paradas de posicionamento para guiar por contato físico a sapata coletora à linha condutora. O movimento do braço é um movimento em uma superfície esférica.

[00011] O US 2012111682A1 revela um mastro de margem com um braço eletricamente suprido para carregamento de um ônibus. O braço tem uma parte móvel que permite que seja deslocado por articulação para cima se o coletor de corrente do ônibus fica em contato físico com a parte móvel. O movimento de articulação pode ser auxiliado por um motor que pode ser remotamente controlado por um dispositivo de controle.

[00012] Consequentemente, existe uma necessidade de um sistema de conexão totalmente automático para conexão de um veículo eletricamente acionado a uma estação de carregamento, no qual nenhum envolvimento ativo de um motorista, ou qualquer guia mecânico, sejam requeridos. Além disso, as requisições de uma parada em uma posição de parada exata do veículo eletricamente acionado devem ser baixas, de modo a manter o foco do motorista nos eventos de tráfego e no carregamento e descarregamento de passageiros.

[00013] É, portanto, um objetivo da presente invenção, proporcionar um sistema de conexão aperfeiçoado para estabelecer uma conexão elétrica com um veículo eletricamente acionado em uma estação de carregamento. Além disso, é um objetivo da presente invenção assegurar que o tempo de carregamento em cada parada do veículo eletricamente acionado devem ser baixas, de modo a manter o foco do motorista nos eventos de tráfego e no carregamento e descarregamento de passageiros.

[00014] É, portanto, um objetivo da presente invenção, proporcionar um sistema de conexão aperfeiçoado para estabelecer uma conexão elétrica com um veículo eletricamente acionado em uma estação de carregamento. Além disso, é um objetivo da presente invenção assegurar que o tempo de carregamento em cada parada do veículo eletricamente acionado em uma estação de carregamento seja maximizado pela provisão de uma conexão e desconexão rápida.

Sumário da Invenção

[00015] Este objetivo foi alcançado pelo aparelho de conexão, o veículo, a estação de carregamento para um veículo eletricamente acionado, o sistema de carregamento, e o método para conexão de um veículo eletricamente acionado, de acordo com a presente invenção.

[00016] As concretizações adicionais são indicadas nas concretizações.

[00017] De acordo com um primeiro aspecto, um aparelho de conexão para montagem em um teto de um veículo, ou em uma estação de carregamento, e para provisão de uma conexão elétrica entre a estação de carregamento e o veículo para carregamento de um dispositivo de armazenagem de energia elétrica do veículo, é proporcionado. O aparelho de conexão compreende:

[00018] uma cabeça de contato para conexão ao meio de recebimento da cabeça de contato para transferência de energia elétrica;

[00019] pelo menos um meio de alinhamento para acoplamento da cabeça de contato ao meio de recebimento da cabeça de contato para se conectar eletricamente a, ou se desconectar, do meio de recebimento da cabeça de contato, respectivamente;

[00020] um meio detector configurado para determinar uma posição relativa do meio de recebimento da cabeça de contato à cabeça de contato; e

[00021] uma unidade de controle para controle do alinhamento entre a cabeça de contato e o meio de recebimento da cabeça de contato em resposta à posição determinada do meio de recebimento da cabeça de contato; e no qual

[00022] pelo menos um meio de alinhamento compreende um meio de posicionamento horizontal para mover lateralmente a cabeça de contato em uma direção horizontal;

[00023] um meio de articulação para articular um poste de contato que carrega a cabeça de contato em uma extremidade da mesma de uma posição de estacionamento, em que o poste de contato é substancialmente horizontal a uma posição de contato, em que o poste de contato é elevado até uma posição substancialmente vertical; e

[00024] um meio de posicionamento vertical para telescopagem do poste de contato através da direção horizontal para adaptar o comprimento do poste de contato; e

[00025] no qual cada do meio de posicionamento horizontal, o meio de articulação, e o meio de posicionamento vertical, realiza um movimento de alinhamento, e no qual cada do movimento de alinhamento é independente dos outros.

[00026] Uma ideia da presente invenção é proporcionar um sistema de carregamento para carregamento de um veículo eletricamente acionado em uma estação de carregamento. O veículo eletricamente acionado, ou a estação de carregamento, é provida com uma cabeça de contato móvel e uma unidade de alinhamento para operar a cabeça de contato, de modo que um elemento de conexão da unidade de conexão é alinhado com e movido a um meio de recebimento da cabeça de contato da estação de carregamento, ou no veículo. A unidade de alinhamento usa meios para detecção da posição do meio de recebimento da cabeça de contato sem a necessidade de estabelecer uma comunicação entre a estação de carregamento e o veículo. A provisão da unidade de alinhamento consequentemente permite a omissão de qualquer esforço adicional de provisão de meios de comunicação entre a estação de carregamento e o veículo eletricamente acionado, de modo que um procedimento de conexão simplificado, rápido e robusto, sem uma troca de qualquer informação, pode ser provido. A provisão de meio de alinhamento individual para um alinhamento individual por um movimento horizontal, vertical ou de articulação da cabeça de contato, proporciona uma alta flexibilidade de desvios da posição de estacionamento do veículo em paradas de carregamento. Um reconhecimento automático da infraestrutura de carregamento e início do processo de carregamento sem interação do motorista são proporcionados.

[00027] Além disso, o ajuste da posição do veículo em relação ao meio de recebimento da cabeça de contato da estação de carregamento é facilitado por meio da unidade de alinhamento, visto que as requisições de precisão para parar o veículo em posições de parada exatas predeterminadas são suavizadas.

[00028] Além disso, o meio detector pode ser configurado para determinar a posição do meio de recebimento da cabeça de contato como uma posição absoluta em relação à localização do meio detector, ou como uma posição relativa em relação à localização da cabeça de contato.

[00029] Pode ser proporcionado que o meio detector compreenda um detector ótico.

[00030] A unidade de controle pode ser acoplada com um sistema de geoposicionamento para determinar se uma estação de carregamento é aproximada, no qual a unidade de alinhamento é configurada para ativar pelo menos um dos pelo menos um meio de posicionamento para mover a cabeça de contato em direção ao meio de recebimento da cabeça de contato.

[00031] De acordo com uma concretização, a unidade de controle pode ser acoplada com um sistema de geoposicionamento para determinar se uma estação de carregamento é aproximada, no qual a unidade de controle é configurada para ativar pelo menos um dos pelo menos um meio de alinhamento de modo a mover a cabeça de contato em direção ao meio de recebimento da cabeça de contato.

[00032] De acordo com um aspecto adicional, um veículo é proporcionado que compreende o aparelho de conexão acima disposto em uma carroceria do veículo.

[00033] Além disso, um sistema de geoposicionamento pode ser provido para proporcionar uma informação da posição geográfica sobre a posição geográfica do veículo, no qual a unidade de alinhamento é configurada para determinar por comparação com um conjunto proporcionado das posições de estação de carregamento se o veículo se aproxima de uma posição da estação de carregamento e, se aproximando-se de uma posição da estação de carregamento, é detectado, para ativar a unidade de alinhamento, em particular, para elevar a cabeça de contato a uma posição elevada.

[00034] De acordo com um aspecto adicional, um veículo compreendendo meio de acionamento elétrico é proporcionado. O veículo compreende um meio de recebimento da cabeça de contato tendo superfícies de contato sendo contatadas através de uma cabeça de contato, no qual o meio de recebimento da cabeça de contato tem um trilho de contato longitudinal com uma seção transversal em forma de U.

[00035] Além disso, as superfícies de contato podem ser dispostas no interior da seção transversal em forma de U, e se prolongam substancialmente em paralelo ao longo do trilho de contato.

[00036] Um marcador ótico pode ser fixado no meio de recebimento da cabeça de contato para permitir que um detector ótico determine a posição do meio de recebimento da cabeça de contato.

[00037] Particularmente, o marcador ótico pode se prolongar na direção longitudinal do trilho de contato, no qual o marcador ótico inclui duas tiras reconhecíveis paralelas entre as quais uma abertura da seção transversal em forma de U é disposta.

[00038] De acordo com um aspecto adicional, uma estação de carregamento para suprimento de energia elétrica a um veículo, via um aparelho de conexão, é provida, no qual um meio de recebimento da cabeça de contato é provido tendo superfícies de contato para contato de uma cabeça de contato; no qual o meio de recebimento da cabeça de contato tem um trilho de contato longitudinal com uma seção transversal em forma de U de cabeça para baixo. O meio de recebimento da cabeça de contato é adicionalmente provido com uma primeira placa de terra e uma segunda placa de terra, e no qual as superfícies de contato, a primeira placa de terra, e a segunda placa de terra, são dispostas no interior da seção transversal em forma de U, e se prolongam substancialmente em paralelo ao longo do trilho de contato. Uma estação de carregamento com esta configuração de meio de recebimento da cabeça de contato tem as vantagens que a conexão de terra é feita primeiro, e desconectada por último quando do acoplamento ou desacoplamento. Uma medição de resistência de terra pode ser configurada para, primeiramente, verificar a qualidade (resistência) da conexão de terra superior e, portanto, a certeza que a cabeça de contato é totalmente inserida no meio de recebimento da cabeça de contato. Com a configuração acima, uma inserção parcial ou desalinhamento pode não conduzir a uma situação onde um contato de energia é conectado à terra, ou que os contatos de energia são invertidos.

[00039] Além disso, uma unidade de suprimento pode ser compreendida para detectar se uma cabeça de contato de um veículo é conectada ao meio de recebimento da cabeça de contato, e para suprimento de energia elétrica ao meio de recebimento da cabeça de contato se a conexão elétrica à cabeça de contato é detectada.

[00040] Além disso, no interior da seção transversal em forma de U, as superfícies de contato podem ser dispostas, e se prolongam substancialmente em paralelo ao longo do trilho de contato.

[00041] De acordo com uma concretização, um marcador ótico pode ser fixado ao meio de recebimento da cabeça de contato para permitir que o detector ótico determine a posição do meio de recebimento da cabeça de contato.

[00042] Pode ser provido que o marcador ótico se prolongue na direção longitudinal do trilho de contato, no qual o marcador ótico inclui duas tiras reconhecíveis paralelas entre as quais uma abertura da seção transversal em forma de U seja disposta.

[00043] De acordo com um aspecto adicional, uma estação de carregamento para suprimento de energia elétrica a um veículo eletricamente acionado, no qual a estação de carregamento é provida com o aparelho de conexão acima.

[00044] Além disso, uma unidade de suprimento pode ser provida para detectar se a cabeça de contato é conectada ao meio de recebimento da cabeça de contato, e para suprimento de energia elétrica à cabeça de contato se a conexão elétrica com o meio de recebimento da cabeça de contato é detectada.

[00045] De acordo com um aspecto adicional, um sistema de carregamento compreende o veículo eletricamente acionado acima, e uma estação de carregamento acima.

[00046] De acordo com um aspecto adicional, um método para carregamento de um dispositivo de armazenamento de energia elétrica de um veículo é provido, compreendendo as etapas de:

[00047] detectar a posição de um meio de recebimento da cabeça de contato; e

[00048] posicionar uma cabeça de contato no meio de recebimento da cabeça de contato, por

[00049] posicionar articuladamente um poste de contato que carrega uma cabeça de contato em uma extremidade da mesma de uma posição de estacionamento, em que o poste de contato é substancialmente horizontal a uma posição de contato, em que o poste de contato é elevado até uma posição substancialmente vertical, em seguida;

[00050] posicionar lateralmente e verticalmente a cabeça de contato para transferência de energia elétrica em resposta à posição determinada do meio de recebimento da cabeça de contato.

[00051] O posicionamento vertical é realizado por um meio de posicionamento vertical que atua como telescópio no poste de contato. O posicionamento horizontal é realizado por um meio de posicionamento horizontal, e o posicionamento vertical é realizado por um meio de posicionamento vertical.

[00052] Além disso, a detecção da posição do meio de recebimento da cabeça de contato é realizada pelo reconhecimento de uma posição de um marcador ótico no meio de recebimento da cabeça de contato usando um detector ótico.

[00053] Pode ser detectado se a cabeça de contato é conectada ao meio de recebimento da cabeça de contato, e no qual a energia elétrica é transferida ao dispositivo de armazenamento de energia elétrica se a conexão elétrica com a cabeça de contato é detectada.

[00054] De acordo com uma concretização, pode ser determinado se uma estação de carregamento é aproximada, no qual pelo menos um dos pelo menos um meio de alinhamento é ativado de modo a mover a cabeça de contato em direção ao meio de recebimento da cabeça de contato antes da estação de carregamento tiver sido alcançada.

Breve Descrição dos Desenhos

[00055] As concretizações da presente invenção são descritas em mais detalhe na seguinte descrição, em conjunto com os desenhos acompanhantes, em que:

[00056] A Figura 1 mostra esquematicamente um sistema de carregamento com uma estação de carregamento e um veículo eletricamente acionado;

[00057] A Figura 2 mostra um sistema de conexão sendo montando em um teto do veículo eletricamente acionado;

[00058] A Figura 3 mostra uma vista em corte transversal através de um meio de alimentação da estação de carregamento; e

[00059] A Figura 4 mostra uma vista em corte transversal através de uma cabeça de contato de um arranjo de conexão.

Descrição das Concretizações

[00060] A Figura 1 mostra um sistema de carregamento 1 incluindo uma estação de carregamento 2 e um veículo 3, tal como um veículo eletricamente acionado, ou um veículo tendo meio de acionamento elétrico, por exemplo, um ônibus para transporte público. A estação de carregamento 2 está localizada em uma, várias ou todas das paradas de ônibus que o veículo eletricamente acionado 3 está se comutando. Desse modo, uma conexão elétrica entre um dispositivo de armazenagem de energia elétrica 31 do veículo eletricamente acionado 3 e a estação de carregamento 2 é estabelecida quando o veículo eletricamente acionado 3 para na parada de ônibus.

[00061] Antes do veículo eletricamente acionado 3 deixar a parada de ônibus, a conexão elétrica é desconectada, e o veículo eletricamente acionado 3 é operado usando a energia elétrica armazenada no dispositivo de armazenagem de energia elétrica 31.

[00062] À medida que o veículo eletricamente acionado 3 para na parada de ônibus somente por uns poucos dez segundos, tal como 15 a 30 segundos, é essencial nesta configuração que a conexão elétrica seja estabelecida logo que o veículo eletricamente acionado 3 pare na parada de ônibus, e seja desconectado imediatamente antes do veículo eletricamente acionado 3 começar a se mover novamente de modo a deixar a parada de ônibus. Além disso, o estabelecimento da conexão elétrica requer que o veículo eletricamente acionado 3 pare em uma posição fixa para facilitar o alinhamento dos contatos a serem conectados entre si.

[00063] Em particular, o veículo eletricamente acionado 3 tem um arranjo de conexão 10 (aparelho de conexão), mostrado em mais detalhes na Figura 2, que é fixado a um teto 32 do veículo eletricamente acionado 3, e é ativado logo que o veículo eletricamente acionado 3 se aproxime da estação de carregamento 2. A aproximação da estação de carregamento 2 pode ser detectada usando um sistema de detecção de posicionamento automático, tais como GPS, GLONASS, e similares, e por comparação, por um lado, da posição geográfica detectada e a leitura do odômetro do ônibus com, por outro lado, posições geográficas predeterminadas das paradas de ônibus.

[00064] O arranjo de conexão 10 tem um meio de posicionamento horizontal 11 como um meio de alinhamento para ajustar a posição de um poste de contato 12 em uma direção horizontal Q, que é substancialmente perpendicular a um eixo longitudinal L do veículo eletricamente acionado 3. O movimento de um poste de contato 12 em uma direção horizontal Q pode ser realizado por um acoplamento mecânico, por exemplo, com uma haste rosqueada 19 acionada pelo meio de posicionamento horizontal 11. Como uma concretização alternativa, uma correia dentada pode proporcionar ao invés da haste rosqueada 19 para proporcionar um acoplamento mecânico para movimento do poste de contato 12 na direção horizontal Q. Em sua extremidade inferior, o poste de contato 12 tem uma rosca interna engatada com a haste rosqueada, de modo que uma rotação da haste rosqueada move o poste de contato 12 lateralmente. Outras implementações mecânicas para causar o movimento horizontal do poste de contato 12 são possíveis também.

[00065] Em sua extremidade oposta (superior), o poste de contato 12 carrega uma cabeça de contato 13 que é adaptada para estabelecer conexões a um meio de recebimento da cabeça de contato 20 da estação de carregamento 2.

[00066] Além disso, o arranjo de conexão 10 pode compreender um meio de articulação horizontal 14 e/ou um meio de posicionamento vertical 15 como meio de alinhamento para ajustar a posição vertical da cabeça de contato 13. O meio de articulação 14 permite a articulação do poste de contato 12 de uma posição de estacionamento, em que o poste de contato 12 está substancialmente horizontal, isto é, em paralelo ao plano do teto 32, para uma posição de contato, em que o poste de contato 12 é elevado até uma posição substancialmente vertical. A implementação mecânica pode fazer uso de quaisquer meios que sejam capazes de elevar o poste de contato 12, articulando-o, desse modo, ao redor da haste rosqueada 19.

[00067] O meio de posicionamento vertical 15 pode permitir a adaptação da altura do poste de contato 12 por telescopagem. O poste de contato 12 pode incluir dois ou mais elementos de telescopagem configurados para deslizarem entre si, de modo que o comprimento do poste de contato 12 pode ser controlado, e a posição vertical da cabeça de contato 13 (distância a partir da haste rosqueada 19) pode ser ajustada.

[00068] Em geral, o meio de posicionamento horizontal 11 e o primeiro e segundo meio de alinhamento vertical 14, 15 podem ser atuados por meios individuais de atuadores elétricos, pneumáticos, ou hidráulicos, respectivamente. Isto dá uma alta flexibilidade para ajustar a cabeça de contato à infraestrutura de carregamento, em particular, para ônibus que realizam um movimento de rebaixamento antes dos passageiros entrarem ou deixarem o ônibus, e para proporcionar uma abordagem grosseira da cabeça de contato se aproximando do ponto de carregamento.

[00069] Além disso, uma unidade de controle 16 é proporcionada, que está em contato com o meio de posicionamento horizontal 11 e os meios de articulação e de posicionamento vertical 14, 15, para controlar o movimento e alinhamento da cabeça de contato 13. Além disso, a unidade de controle 16 pode ser configurada para detectar uma posição absoluta do meio de recebimento da cabeça de contato 20 que proporciona energia elétrica suprida pela estação de carregamento para recarregamento do dispositivo de armazenagem de energia elétrica 31 do veículo eletricamente acionado 3. A unidade de controle 16 pode ser adicionalmente configurada para detectar a posição relativa do meio de recebimento da cabeça de contato 20 em relação à posição da cabeça de contato 13. Uma vez que a unidade de controle 16 tenha detectado a posição absoluta ou posição relativa, a unidade de controle 16 controla o meio de posicionamento horizontal 11 e o meio de articulação e posicionamento vertical 14, 15, de modo que a cabeça de contato 13 é movida horizontalmente e verticalmente no meio de recebimento da cabeça de contato 20.

[00070] O meio de recebimento da cabeça de contato 20 substancialmente inclui um trilho de contato 21 que se prolonga na direção longitudinal L. Conforme mostrado na Figura 3, o trilho de contato 21 tem uma seção transversal de uma forma de U de cabeça para baixo. O trilho de contato em forma de U 21 tem uma porção de base 22, uma primeira porção de perna 23 e uma segunda porção de perna 24. Nas extremidades das primeira e segunda porções de perna 23, 24 e opostas à porção de base 22, primeira e segunda extensões 25, 26 são proporcionadas que se prolongam lateralmente distantes entre si, isto é, substancialmente em paralelo à porção de base 22.

[00071] A superfície interna do trilho de contato 21 é provida com superfícies de contato 27, 28. Na concretização mostrada, uma primeira placa de contato 27 é provida em um lado interno da primeira porção de perna 23, e uma segunda placa de contato 28 é provida em um lado interno da porção de base 22 do trilho de contato 21. Também provida no lado interno da porção de base 22 do trilho de contato 21 e adjacente a, bem como se prolongando substancialmente em paralelo à segunda placa de contato 28, uma primeira placa de terra 29a é provida. No lado interno da segunda porção de perna 24, uma segunda placa de terra 29b é provida. A primeira placa de contato 27 e a segunda placa de contato 28, a primeira placa de terra 29a e a segunda placa de terra 29b, se prolongam substancialmente em paralelo à extensão do trilho de contato 21. Isto permite que a cabeça de contato 13 contate as superfícies de contato 27, 28, e as placas de contato 29a, 29b em qualquer posição ao longo do trilho de contato 21.

[00072] A cabeça de contato 13 é construída consequentemente, conforme mostrado na Figura 4. A cabeça de contato 13 na extremidade do poste de contato 12 tem um primeiro contato lateral 41 e um segundo contato lateral 42, bem como um primeiro contato de terra 43a e um segundo contato de terra 43b, de modo que, quando a cabeça de contato 13 entra na área interna do trilho de contato em forma de U 21, os contatos 41, 42, 43a, 43b contatam as primeira e segunda superfícies de contato 27, 28 e as primeira e segunda placas de terra 29a, 29b, respectivamente.

[00073] Esta configuração tem as vantagens que a conexão de terra é feita primeiro e desconectada por último quando do acoplamento ou desacoplamento. Além disso, uma medição de resistência de terra pode ser configurada para primeiramente verificar a qualidade (resistência) da conexão de terra superior e, portanto, certamente que a cabeça seja totalmente inserida. Com a configuração acima, uma inserção parcial ou desalinhamento pode não conduzir a uma situação onde um contato de energia é conectado a terra, ou que os contatos de energia são invertidos.

[00074] De acordo com outra concretização, ao invés do trilho de contato 12 em forma de U de cabeça para baixo, o trilho de contato pode também ser orientado de modo que ele tenha uma forma similar a um C em seção transversal, e conexão ao trilho de contato 12 ocorreria horizontalmente, isto é, a partir da lateral. Isto pode requerer uma haste de contato substancialmente em forma de L onde a cabeça de contato se prolonga lateralmente a partir da haste de contato.

[00075] A unidade de controle 16 é capaz de detectar uma posição absoluta do trilho de contato 21 e/ou uma posição relativa do trilho de contato 21 com relação à cabeça de contato 13. Desse modo, primeiramente, um alinhamento horizontal da cabeça de contato 13 e, subsequentemente, um alinhamento vertical da cabeça de contato 13, podem ser efetuados de modo a inserir a cabeça de contato 13 na forma de U do trilho de contato 21, de modo que, logo que o ônibus tenha parado próximo à estação de carregamento 2, uma conexão entre o veículo eletricamente acionado 3 e a estação de carregamento 2 pode ser estabelecida.

[00076] A unidade de controle 16 pode incluir um detector ótico 17 como um meio de detecção que pesquisa um elemento-alvo ou padrão indicando a posição exata do trilho de contato 21. Na presente concretização, o elemento-alvo pode compreender duas tiras oticamente reconhecíveis 33, tais como tiras fluorescentes, no lado que faceia descendentemente inferior da extensão 25, 26 do trilho de contato 21, de modo que ele pode ser reconhecido pelo detector ótico 17 disposto na unidade de controle 16 no teto 32 do veículo eletricamente acionado 3. As duas tiras 33 são detectáveis pelo detector ótico 17, e indicam claramente a posição do espaço interno do trilho de contato em forma de U 21 como o espaço entre as tiras 33, de modo que a cabeça de contato 13 pode facilmente ser movida e posicionada no trilho de contato 21.

[00077] Além da unidade de controle 16 usando o detector ótico 17, outro meio detector pode também ser usado, que permite a detecção de uma posição do meio de recebimento da cabeça de contato 20 e do trilho de contato 21. É preferido que o posicionamento no trilho de contato 21, ou no meio de recebimento da cabeça de contato 20, seja realizado sem qualquer meio adicional, de modo que um sistema de posicionamento robusto e simples pode ser implementado. Outros meios de detecção podem incluir sensores de proximidade, sensores de radar, e similares. Contudo, meios de alinhamento visualmente guiados que são baseados em sistema a laser ou um sistema de câmera são fáceis de implementar, à medida que eles somente requerem marcadores óticos no meio de recebimento da cabeça de contato 20, se houver.

[00078] O veículo 3 pode ser equipado com um sistema de geoposicionamento 18 que proporciona informação da posição geográfica sobre a posição geográfica do veículo 3. A unidade de controle 16 pode ser configurada para receber a informação da posição geográfica e determinar, por comparação com um conjunto proporcionado de posições de parada de ônibus (posições da estação de carregamento), se o ônibus se aproxima de uma parada de ônibus. Se a aproximação de uma parada de ônibus é detectada, a unidade de controle 16 pode ser ativada, e uma elevação da cabeça de contato 13 a uma posição elevada entre o teto 32 e o meio de recebimento da cabeça de contato 20 pode ser comandada de modo a encurtar o tempo de estabelecimento de um contato ao meio de recebimento da cabeça de contato 20. O sistema de geoposicionamento 18 pode ser incluído no aparelho de conexão também.

[00079] No lado da estação de carregamento 2, uma unidade de suprimento 51 é provida, que controla o suprimento de energia de carregamento ao trilho de contato 21.

[00080] De modo a disparar a unidade de suprimento 51 para suprir a energia de carregamento, uma corrente de teste pode ser passada a partir do veículo eletricamente acionado 3 através das primeira e segunda placas de terra 29a, 29b que funcionam como contatos de terra, e que são interconectadas na estação de carregamento 2, e as quedas de corrente e voltagem dos contatos de terra em ponte são medidas para dar a resistência de contato. A corrente de teste é também detectada na lateral da estação de carregamento 2 para verificar se uma conexão no trilho de contato 21 é estabelecida. Pode ser provido que o suprimento de energia elétrica ao trilho de contato 21 seja ativado somente no caso da corrente de teste ser detectada.

[00081] Logo que a resistência ao contato entre o veículo eletricamente acionado 3 e a estação de carregamento 2 se torna muito alta, que é o caso quando a unidade de controle 16 controla o meio de posicionamento horizontal 11, e/ou o meio de articulação e posicionamento vertical 14, 15 para remover a cabeça de contato 13 a partir do trilho de contato 21, o processo de carregamento é cessado, e o circuito primário é isolado.

[00082] De acordo com outra concretização, um sistema de carregamento pode incluir uma estação de carregamento e um veículo eletricamente acionado 3 onde o arranjo de conexão 10 com as configurações acima descritas pode ser proporcionado na estação de carregamento, e que serve para alimentação de eletricidade ao veículo, enquanto que o trilho de contato 21, que pode ter as configurações acima descritas, pode ser fixado ao veículo a ser conectado pela cabeça de contato. O movimento para alinhar a cabeça de contato em direção ao meio de recebimento da cabeça de contato é, em seguida, efetuado pelo aparelho de conexão montado na estação de carregamento.

[00083] De acordo com uma concretização adicional, também dois arranjos de conexão podem ser proporcionados no veículo e na estação de carregamento que são movidos entre si para estabelecer uma conexão. Neste caso, um dos arranjos de conexão é proporcionado com um trilho de contato, ao invés da cabeça de contato. Lista de referência 1 sistema de carregamento 2 estação de carregamento 3 veículo 10 arranjo de conexão 11 meio de posicionamento horizontal 12 poste de contato 13 cabeça de contato 14 meio de articulação 15 meio de posicionamento vertical 16 unidade de controle 17 detector ótico 18 sistema de geoposicionamento 20 meio de recebimento da cabeça de contato 21 trilho de contato 22 porção de base 23 primeira porção de perna 24 segunda porção de perna 25 primeira extensão 26 segunda extensão 27 primeira superfície de contato 28 segunda superfície de contato 29a, 29b primeira e segunda placa de terra, contatos de terra 31 dispositivo de armazenagem de energia elétrica 32 teto 33 tiras reconhecíveis 41 primeiro contato lateral 42 segundo contato lateral 43a, 43b primeiro e segundo contato de terra 51 unidade de suprimento.

Claims

1. Aparelho de conexão (10) para montagem em um teto de um veículo (3) ou em uma estação de carregamento e para proporcionar uma conexão elétrica entre a estação de carregamento e o veículo (3) para carregamento de um dispositivo de armazenagem de energia elétrica (31) do veículo (3), o aparelho de conexão (10) compreendendo - uma cabeça de contato (13) para conexão a um meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) para transferência de energia elétrica; - pelo menos um meio de alinhamento (11, 14, 15) para acoplar a cabeça de contato (13) ao meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) para conectar eletricamente a ou desconectar do meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21), respectivamente; - um meio detector (17) configurado para determinar uma posição do meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21); e - uma unidade de controle (16) para controlar o alinhamento entre a cabeça de contato (13) e o meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) em resposta à posição determinada do meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21); sendo que - o pelo menos um meio de alinhamento (11, 14, 15) compreende um meio de posicionamento horizontal (11) para mover lateralmente a cabeça de contato (13) em uma direção horizontal; caracterizado pelo fato de que - um meio de articulação (14) para articulação de um poste de contato (12) que carrega a cabeça de contato (13) em uma extremidade da mesma de uma posição de estacionamento, na qual o poste de contato (12) está substancialmente horizontal a uma posição de contato, na qual o poste de contato (12) está elevado até uma posição vertical; e - um meio de posicionamento vertical (15) para telescopagem do poste de contato (12) através da direção horizontal para adaptar o comprimento do poste de contato (12); - sendo que cada um dentre o meio de posicionamento horizontal (11), o meio de articulação (14) e o meio de posicionamento vertical (15) realizam um movimento de alinhamento, e sendo que cada um do movimento de alinhamento é independente dos outros.

2. Aparelho de conexão, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio detector (17) é configurado para determinar a posição do meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) como uma posição absoluta em relação à localização do meio detector (17) ou como uma posição relativa em relação à localização da cabeça de contato (13).

3. Aparelho de conexão, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o meio detector (17) compreende um detector ótico.

4. Aparelho de conexão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o meio de posicionamento horizontal (11), o meio de articulação (14) e o meio de posicionamento vertical (15) são atuados por atuadores individuais elétricos, pneumáticos ou hidráulicos.

5. Aparelho de conexão, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a cabeça de contato (13) tem um primeiro contato lateral (41) e um segundo contato lateral (42), bem como um primeiro contato de terra (43a) e um segundo contato de terra (43b).

6. Veículo (3), caracterizado pelo fato de compreender meio de acionamento elétrico compreendendo - um aparelho de conexão, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, disposto em uma carroceria do veículo.

7. Veículo (3), de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de compreender um meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) tendo superfícies de contato (27, 28) para serem contatadas através de uma cabeça de contato (13), sendo que o meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) tem um trilho de contato longitudinal (21) com uma seção transversal em forma de U.

8. Veículo (3), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as superfícies de contato (27, 28) são dispostas no interior da seção transversal em forma de U e se prolongam substancialmente em paralelo ao longo do trilho de contato (21).

9. Veículo (3), de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que um marcador ótico (33) é fixado no meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) para permitir que um detector ótico determine a posição do meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21).

10. Veículo (3), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que o marcador ótico (33) se estende na direção longitudinal do trilho de contato (21), sendo que o marcador ótico (33) inclui duas tiras reconhecíveis paralelas entre as quais uma abertura na seção transversal em forma de U é disposta.

11. Estação de carregamento (2) para suprimento de energia elétrica a um veículo (3) via um aparelho de conexão (10), conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, sendo que um meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) é proporcionado tendo superfícies de contato (27, 28) para contatar uma cabeça de contato (13); sendo que o meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) tem um trilho de contato longitudinal (21) com uma seção transversal em forma de U, caracterizada pelo fato de que o meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) é adicionalmente proporcionado com uma primeira placa de terra (29a) e uma segunda placa de terra (29b), e sendo que as superfícies de contato (27, 28), a primeira placa de terra (29a) e a segunda placa de terra (29b) são dispostas no interior da seção transversal em forma de U e se estendem substancialmente em paralelo ao longo do trilho de contato (21).

12. Estação de carregamento (2), de acordo com a reivindicação 11 , caracterizada pelo fato de que a superfície de contato (27) é proporcionada em um lado interno de uma primeira porção de perna (23) do trilho de contato (21), sendo que a superfície de contato (28) e a primeira placa de terra (29a) são proporcionadas em um lado interno de uma porção de base (22) do trilho de contato (21), e sendo que a segunda placa de terra (29b) é proporcionada em um lado interno de uma segunda porção de perna (23) do trilho de contato (21).

13. Estação de carregamento (2), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que um marcador ótico (33) é fixado ao meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) para permitir que um detector ótico determine a posição do meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21).

14. Estação de carregamento (2), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o marcador ótico (33) se estende na direção longitudinal do trilho de contato (21), sendo que o marcador ótico (33) inclui duas tiras reconhecíveis paralelas entre as quais uma abertura da seção transversal em forma de U é disposta.

15. Método para carregamento de um dispositivo de armazenamento de energia elétrica de um veículo (3) usando um aparelho de conexão (10), como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, compreendendo as etapas de - detectar a posição de um meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21); e - posicionar uma cabeça de contato (13) no meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21), caracterizado por - posicionar articuladamente um poste de contato (12) que carrega uma cabeça de contato (13) em uma extremidade do mesmo de uma posição de estacionamento, em que o poste de contato (12) está substancialmente horizontal a uma posição de contato, em que o poste de contato (12) é elevado até uma posição substancialmente vertical, em seguida - posicionar horizontalmente a cabeça de contato (13); e - posicionar verticalmente a cabeça de contato (13) para transferência de energia elétrica em resposta à posição determinada do meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21).

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a posição de detecção do meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) é realizada por reconhecimento de uma posição de um marcador ótico (33) no meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) usando um detector ótico.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que é detectado se a cabeça de contato (13) é conectada ao meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21), e sendo que energia elétrica é transferida para o dispositivo de armazenamento de energia elétrica (31) se a conexão elétrica com a cabeça de contato (13) é detectada.

18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a detecção se a cabeça de contato (13) está conectada ao meio de recebimento da cabeça de contato (20, 21) é feita por estabelecimento de uma conexão de terra entre uma primeira e segunda placa de terra (29a, 29b) de um trilho de contato (21) do meio de recebimento da cabeça de contato (20) a um primeiro e segundo contato de terra (43a, 43b) da cabeça de contato (13), e realizando uma medição de resistência de terra entre as placas de terra (29a, 29b) e os contatos de terra (43a, 43b).