ES2587722T3 - Dispositivo de carga para cargar un vehículo eléctrico en una estación de carga - Google Patents

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Abstract

Dispositivo de carga para cargar un vehículo eléctrico en una estación de carga, con un primer módulo de carga (1) de lado de estación de carga y un segundo módulo de carga (2) de lado de vehículo, que presentan elementos de contacto eléctricos (3, 4) que pueden conectarse entre sí, en el que el dispositivo de carga presenta en el lado de estación de carga un aparato de alimentación automático, a través de cuyo accionamiento los elementos de contacto eléctricos (3) del módulo de carga (1) de lado de estación de carga pueden conectarse con los elementos de contacto eléctricos (4) del módulo de carga (2) de lado de vehículo, y en el que el dispositivo de carga presenta en el lado de estación de carga un dispositivo de posicionamiento automático para unir el primer módulo de carga (1) al segundo módulo de carga (2), caracterizado porque los elementos de contacto (3, 4) de los módulos de carga (1, 2) primero y segundo pueden unirse entre sí sin superar una fuerza de contacto, porque un primer elemento de contacto (3) presenta una patilla de contacto (20) y un casquillo guía (16) desplazable de manera actuadora contra una patilla de contacto (20), porque un segundo elemento de contacto (4) presenta dos chapas de contacto (12) acopladas con un elemento tensor (11), cuya distancia entre sí es alterable contra la fuerza del elemento tensor (11), y porque la posición del casquillo guía (16) puede influir en relación con el segundo elemento de contacto (4) en la ubicación del elemento tensor (11) que determina la fuerza de contacto.

Description

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DESCRIPCION
Dispositivo de carga para cargar un vetnculo electrico en una estacion de carga
La invencion se refiere a un dispositivo de carga para cargar un vetnculo electrico en una estacion de carga, con un primer modulo de carga de lado de estacion de carga y un segundo modulo de carga de lado de vetnculo, que presentan elementos de contacto electricos que pueden conectarse entre sf, en el que el dispositivo de carga presenta en el lado de estacion de carga un aparato de alimentacion automatico, a traves de cuyo accionamiento los elementos de contacto electricos del modulo de carga de lado de estacion de carga pueden conectarse con los elementos de contacto electricos del modulo de carga de lado de vetnculo, y en el que el dispositivo de carga presenta en el lado de estacion de carga un dispositivo de posicionamiento automatico para unir el primer modulo de carga al segundo modulo de carga.
Un dispositivo de carga de este tipo se conoce por el documento de modelo de utilidad aleman DE 20 2012 003577 U1.
Para recargar las batenas de traccion de un vetnculo electrico en una estacion de carga se conocen disposiciones unidas por contacto, que dirigen el regimen de carga por medio de lmeas electricas y una disposicion de conector al vetnculo, asf como tambien disposiciones sin contacto, que transmiten un regimen de carga de manera inductiva de un arrollamiento de transformador de lado de estacion de carga a un arrollamiento de transformador de lado de vetnculo.
Los dispositivos de carga inductivos permiten en general una carga comoda, dado que no debe conectarse ningun contacto electrico entre sf y los arrollamientos de transformador que se unen entre sf pueden posicionarse mediante dispositivos automaticos el uno respecto al otro.
Por el contrario, los dispositivos de carga unidos por contacto se utilizan especialmente de manera economica, dado que presentan, en comparacion con dispositivos de carga inductivos, una mejor eficiencia y con ello menos perdidas. Ademas, los dispositivos de carga unidos por contacto pueden presentar una construccion sencilla y ser de esta manera especialmente rentables. Es desventajoso que elementos de contacto electricos deban conectarse entre sf, lo que debe realizarse la mayona de las veces mediante la union de partes de conector de manera manual.
Un dispositivo de carga, que presenta un aparato de alimentacion automatico para conectar elementos de contacto, se conocer por el documento de divulgacion aleman DE 10 2009 010 120 A1. En este dispositivo de carga el vetnculo electrico debe posicionarse de manera exacta en la estacion de carga, para que los elementos de contacto puedan reunirse. El documento recomienda al respecto disponer el vetnculo de manera desplazable en cintas rodantes (de manera similar a una maquina de lavado) en direccion vertical y transversal y, por ejemplo por medio de un medio de asistencia optico, colocarlo de manera automatica en una posicion, de manera que estan enfrentados con sus contactos electricos los contracontactos electricos de la estacion de carga.
El documento DE 10 2009 010 120 A1 describe las secciones de extremo de los contactos electricos en forma de varilla de la estacion de carga que se configura en corte transversal en forma de tejado y dejar que contacten los contactos del sistema de batena que va a cargase en las superficies de entrada inclinadas. Por lo demas se recomienda que los contactos de la estacion de carga no deban ser completamente ngidos, sino flexibles de manera elastica, de manera que puedan contactar tambien en caso de pequenas desviaciones laterales de la direccion de conexion en los contracontactos.
Generalmente la realizacion practica de un dispositivo de carga con contactos que pueden conectarse de manera motora es algo problematica. La conexion de elementos de contacto electricos mediante maquinas requiere una identificacion de la posicion muy precisa de los elementos de contacto a conectar, alineacion mecanica precisa de los elementos de contacto entre sf y una “delicada” operacion en la conexion y separacion de contactos de clavija, e impedir deterioros o desgaste en los elementos de contacto electricos. En particular debe garantizarse que los elementos de contacto estan alineados en la union alineandose de manera exacta uno con respecto al otro, de modo que no estan inclinados entre st Un dispositivo de carga, que cumple este requisito, requiere la mayona de las veces un gasto tecnico y financiero elevado.
Por tanto se presenta la tarea de conseguir un dispositivo de carga para cargar un vetnculo electrico, que destaque por poder construirse de manera relativamente sencilla y rentable y que permita una conexion segura y especialmente de poco desgaste de elementos de contacto electricos.
Este objetivo se alcanza segun la invencion de manera que los elementos de contacto de los modulos de carga primero y segundo pueden unirse entre sf sin superar una fuerza de contacto, que un primer elemento de contacto presenta una patilla de contacto y un casquillo grna desplazable de manera actuadora contra la patilla de contacto, que un segundo elemento de contacto presenta dos chapas de contacto acopladas con un elemento tensor , cuya distancia entre sf es alterable contra la fuerza del elemento tensor, y que la posicion de la patilla de contacto puede influir en relacion con el segundo elemento de contacto en la ubicacion del elemento tensor que determina la fuerza
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de contacto.
Mientras que el documento DE 10 2009 010 120 A1 recomienda un dispositivo de carga unicamente con elementos de contacto moviles de manera motora, en el dispositivo de carga descrito en el presente documento esta previsto adicionalmente hacer que los modulos de carga que contienen los elementos de contacto puedan posicionarse unos con respecto a otros. Ademas los elementos de contacto de ambos modulos de carga pueden conectarse entre sf sin necesidad de superar las fuerzas de contacto. En primer lugar, tras la union de los elementos de contacto se generan fuerzas de contacto de elementos tensores libres mecanicamente entre los elementos de contacto.
En este sentido el procedimiento de union automatico de elementos de contacto es especialmente sencillo y seguro. La union sin fuerza reduce el desgaste de contacto y el riesgo de deterioro, por ejemplo mediante un ladeamiento de elementos de contacto. No obstante, al final del procedimiento de conexion pueden realizarse fuerzas de contacto elevadas, que sirven para una conexion electrica buena entre los modulos de carga.
El posicionamiento exacto de los modulos de carga relativamente entre sf puede facilitarse de manera ventajosa mediante medio de centrado o/y mediante elementos de posicionamiento en al menos uno de los modulos de carga.
Es especialmente ventajoso que los modulos de carga puedan bloquearse tras la union de manera mecanica entre sf para garantizar un posicionamiento exacto de los modulos de carga tambien durante la conexion de los elementos de contacto electricos.
A continuacion se representara y explicara en mas detalle la invencion mediante los dibujos. Las figuras 1 a 4 muestran en cada caso un primer y un segundo modulo de carga y en efecto en
la figura 1 como pieza desconectada,
la figura 2 lo mismo, en el que el segundo modulo de carga esta representado abierto, la figura 3 en el estado parcialmente unido, la figura 4 en el estado completamente unido.
Las figuras 5 a 8 muestran en cada caso una fase en la union de los elementos de contacto primero y segundo.
La figura 1 muestra un primer y un segundo modulo de carga 1, 2 para cargar un vefnculo electrico en una estacion de carga, en el que los modulos de carga 1, 2 estan aun representados como piezas desconectadas. El primer modulo de carga 1 es parte de la estacion de carga no representada aqrn y puede moverse mediante un dispositivo de posicionamiento automatico en tres direcciones perpendiculares entre sf, senaladas aqrn mediante las flechas de direccion con las referencias x, y, z. El dispositivo de posicionamiento igualmente no representado de manera grafica deja ver, por ejemplo mediante un sensor de camara, la posicion del segundo modulo de carga 2 dispuesto en el vefnculo electrico y alinea el primer modulo de carga 1 mediante un actuador multiaxial, que puede realizarse por ejemplo como brazo de robot, en relacion con el segundo modulo de carga 2, de modo que es posible a continuacion una union de los modulos de carga 1, 2 y de los elementos de contacto 3, 4 dispuestos en ellos (que estan representados en las figuras 5 a 8 claramente).
El modulo de carga 2, que se presenta en forma de un estuche, esta dispuesto en la carrocena de un vefnculo electrico. Lugares de colocacion preferidos son la zona detras de la primera varilla del empujador, preferiblemente detras de la placa de matncula, asf como en el lado inferior del vefnculo electrico. Es evidentemente no concluyente que ambos modulos de carga 1, 2 se unen entre sf en direccion perpendicular; los modulos de carga 1, 2 pueden alinearse de manera alternativa tambien el uno respecto al otro de modo que la union puede realizarse en una direccion horizontal o en otra direccion arbitraria.
La union de los modulos de carga 1, 2 se facilita con dos elementos de posicionamiento con forma de patilla 5, que pueden conectarse cada uno con un sensor de fuerza o interruptor en la carcasa del primer modulo de carga 1. Si ambos modulos de carga 1, 2 se alinean de manera paralela entre sf, la carcasa del segundo modulo de carga 2 roza ambos elementos de posicionamiento 5 casi simultaneamente. Dado que la distancia de ambos elementos de posicionamiento 5 es solo levemente mas pequena que la anchura de la carcasa del segundo modulo de carga 2, esta asegurado tambien mediante la reaccion simultanea de los elementos de posicionamiento 5 que el segundo modulo de carga 2 se alinea en la direccion X de manera aproximadamente centrada al primer modulo de carga 1 y por tanto el dispositivo de posicionamiento puede introducir la union de ambos modulos de carga 1,2.
Durante el procedimiento de union se produce una alineacion mas precisa aun de ambos modulos de carga 1, 2 mediante un elemento de centrado 6 que sobresale del primer modulo de carga 1, que aqrn esta configurado como un cuerpo con dos superficies de instalacion 7 que se encuentran inclinadas. Alternativamente puede preverse como elemento de centrado tambien un cuerpo, por ejemplo, con forma conica.
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Como aclaran las figuras 2 a 4, dos almas gma 8 se forman en el interior de la carcasa del segundo modulo de carga 2, que se instalan durante la union de los modulos de carga 1, 2 en las superficies de instalacion 7 del elemento de centrado 6.
Ambos modulos de carga 1, 2 se alinean entre sf de manera exacta por consiguiente mediante su union del dispositivo de posicionamiento movil mediante el primer modulo de carga 1 primero mediante los elementos de posicionamiento 5 en direccion Y y segundo mediante el elemento de centrado 6 y las almas gma 8 en direccion X. La aproximacion de ambos modulos de carga 1, 2 en direccion Z asf como una aproximacion realizada previamente de los modulos de carga 1, 2 se realiza relativamente entre sf igualmente mediante el dispositivo de posicionamiento y puede facilitarse en particular mediante un sensor optico.
La carcasa del segundo modulo de carga 2 presenta una solapa de proteccion 9, que se abre automaticamente en el momento de la union en el primer modulo de carga 1, preferiblemente mediante el elemento de centrado 6.
Al final del procedimiento de union adoptan entre sf ambos modulos de carga 1, 2 la posicion representada en la figura 4. En la ultima etapa se bloquean mecanicamente las carcasas de ambos modulos de carga 1, 2 entre sf De esta manera puede ocurrir en particular, que un actuador en el primer modulo de carga 1 conecta por encaje geometrico un pasador 10 dispuesto en el elemento de centrado 6 con una abertura de pasador no visible en este caso en el segundo modulo de carga 2. Con ello, ambos modulos de carga 1, 2 se alinean de manera exacta el uno con respecto al otro y se conectan mecanicamente de manera fija entre sf
Los modulos de carga 1, 2 bloqueados entre sf permiten ahora conectar entre sf primeros elementos de contacto 3 en el primer modulo de carga 1 con segundos elementos de contacto 4 en el segundo modulo de carga 2, sin que los modulos de carga 1, 2 puedan desplazarse el uno contra el otro. A la inversa es tambien ventajoso que hasta el bloqueo los elementos de contacto 3, 4 de los modulos de carga 1, 2 no interactuen aun entre sf, de manera que el posicionamiento, alineacion y bloqueo de los modulos de carga 1, 2 puede realizarse de manera especialmente ventajosa sin influencia mecanica mediante los elementos de contacto 3, 4.
El primer modulo de carga 1 presenta dos aberturas de contacto 17 (visibles en las figuras 1 a 3), en las que los primeros elementos de contacto 3 pueden deslizarse mediante un accionamiento motorizado. En los segundos elementos de contacto 4 hay en las figuras 2 a 4 en cada caso una cara de un elemento tensor 11 para la generacion de una fuerza de contacto, asf como en cada caso puede verse una tira de metal 18. Las tiras de metal 18 configuran en una cara del segundo modulo de carga 2 elementos de conexion electrica 19, que puede conectarse con la instalacion electrica del vefnculo electrico.
Los elementos de contacto 3, 4 primero y segundo se representan en las figuras 5 a 8 en distintas fases de union. Estas fases de union no corresponden con las fases de la union representadas en las figuras 1 a 4 de la union de los modulos de carga 1, 2. La conexion de los elementos de contacto 3, 4 comienza en primer lugar con los modulos de carga 1, 2 completamente conectados entre sf como lo muestra la figura 4.
Las figuras 5 a 8 muestran, en cada caso, una vista en seccion a traves del segundo modulo de carga 2 a lo largo de un segundo elemento de contacto 4 asf como a traves de un primer elemento de contacto 3, que puede anadirse desde el primer modulo de carga 1 al segundo elemento de contacto 4. Los detalles del primer modulo de carga 1 no se representan en las figuras 5 a 8. En particular, tambien se prescindio en la representacion de un actuador, que desplaza el primer elemento de contacto 3 en la direccion hacia el segundo elemento de contacto 4. Este actuador puede presentar en particular componentes electromotrices, electromagneticos, hidraulicos o neumaticos, que se accionan preferiblemente de manera automatica mediante una instalacion de control electronico.
El segundo elemento de contacto 4, que esta dispuesto en la carcasa del segundo modulo de carga 2, presenta un elemento tensor 11 deslizante, en este caso como tensor Omega, que encierra dos chapas de contacto 12 dispuestas una al lado de la otra. Las secciones de extremo de las patas 13 del elemento tensor 11 y las chapas de contacto 12 estan conectadas con un soporte de contactos 14 de dos partes. En el lado opuesto del elemento tensor 11 y de las chapas de contacto 12 configuran ambas partes 14a, 14b del soporte de contactos 14 inclinaciones de avance 15, que divergen en la direccion hacia el exterior del segundo elemento de contacto 4.
El primer elemento de contacto 3 presenta un enchufe plano 20 y una patilla de contacto 16 que rodea el enchufe plano 20, que puede desplazarse contra el enchufe plano 20. Tanto el enchufe plano 20 como tambien la patilla de contacto 16 pueden posicionarse mediante un actuador no representado en la direccion hacia el segundo elemento de contacto 4, mediante lo cual los elementos de contacto 3, 4 primero y segundo puede conectarse entre sf o separarse el uno del otro. La conexion de los elementos de contacto 3, 4 primero y segundo se realiza en las fases representadas en las figuras 5 a 8.
En la figura 5 no estan conectados todavfa los elementos de contacto 3, 4 primero y segundo entre sf Para comenzar el procedimiento de union se mueven el enchufe plano 20 y la patilla de contacto 16 juntos en el sentido hacia el segundo elemento de contacto 4. A este respecto la patilla de contacto 16 rodea a la seccion de extremo libre del enchufe plano 20. En la siguiente fase, como muestra la figura 6, se encuentra la patilla de contacto 16 en
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las inclinaciones de avance 15 del soporte de contactos 14 y separa de esta manera ambas partes 14a, 14b del soporte de contactos 14 y con ello tambien las patas 13 conectadas con el soporte de contactos 14 del elemento tensor 11 asf como ambas chapas de contacto 12. Entre las chapas de contacto 12 se forma asf un espacio 21, que es lo suficientemente ancho, para insertar el enchufe plano 20 sin friccion, como se representa en la figura 7, Durante la insercion no se soporta ninguna fuerza de contacto en el enchufe plano 20, de modo que no se forma ningun desgaste mecanico a traves de la friccion entre los elementos de contacto 3, 4. En primer lugar, cuando el enchufe plano 20 alcanza su posicion de extremo prevista, se genera una fuerza de contacto en el enchufe plano 20. Como muestra la figura 8 muestra, ocurre de ese modo, que la patilla de contacto 16 se desplaza contra el enchufe plano 20 y se aleja del segundo elemento de contacto 4, mediante lo cual las partes 14a, 14b del soporte de contactos 14 mediante el elemento tensor 11 se reunen de nuevo y las patas 13 del elemento tensor 11 aprietan las chapas de contacto 12 en el exterior del enchufe plano 20.
Tambien la separacion de los componentes electricos de ambos elementos de contacto 3, 4 puede realizarse sin friccion, en la que se invierte el proceso abocetado en las figuras 5 a 8.
Lista de numeros de referencia
1 primer modulo de carga (en la estacion de carga)
2 segundo modulo de carga (en el vetnculo)
3 elementos de contacto (en el modulo de carga)
4 elementos de contacto (en el vetnculo)
5 elementos de posicionamiento
6 elemento de centrado
7 superficies de instalacion
8 almas grna
6, 8 medio de centrado
9 solapa de proteccion
10 pasador
11 elemento tensor
12 chapas de contacto
13 arista (del elemento tensor)
14 soporte de contactos
14a, 14b partes (del soporte de contacto)
15 inclinaciones de avance
16 patilla de contacto
17 aberturas de contacto
18 tiras de metal
19 elementos de conexion electrica
20 enchufe plano (patilla de contacto)
21 espacio
x, y, z direcciones (ejes espaciales)

Claims (7)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Dispositivo de carga para cargar un vehuculo electrico en una estacion de carga,
    5 con un primer modulo de carga (1) de lado de estacion de carga y un segundo modulo de carga (2) de lado
    de vehuculo, que presentan elementos de contacto electricos (3, 4) que pueden conectarse entre sf,
    en el que el dispositivo de carga presenta en el lado de estacion de carga un aparato de alimentacion automatico, a traves de cuyo accionamiento los elementos de contacto electricos (3) del modulo de carga 10 (1) de lado de estacion de carga pueden conectarse con los elementos de contacto electricos (4) del
    modulo de carga (2) de lado de vehuculo, y
    en el que el dispositivo de carga presenta en el lado de estacion de carga un dispositivo de posicionamiento automatico para unir el primer modulo de carga (1) al segundo modulo de carga (2),
    15
    caracterizado porque los elementos de contacto (3, 4) de los modulos de carga (1, 2) primero y segundo pueden unirse entre sf sin superar una fuerza de contacto,
    porque un primer elemento de contacto (3) presenta una patilla de contacto (20) y un casquillo grna (16) 20 desplazable de manera actuadora contra una patilla de contacto (20),
    porque un segundo elemento de contacto (4) presenta dos chapas de contacto (12) acopladas con un elemento tensor (11), cuya distancia entre sf es alterable contra la fuerza del elemento tensor (11), y
    25 porque la posicion del casquillo grna (16) puede influir en relacion con el segundo elemento de contacto (4)
    en la ubicacion del elemento tensor (11) que determina la fuerza de contacto.
  2. 2. Dispositivo de carga segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el dispositivo de posicionamiento automatico puede posicionar el primer modulo de carga (1) a lo largo de tres ejes espaciales
    30 perpendiculares entre sf (x, y, z).
  3. 3. Dispositivo de carga segun la reivindicacion 2, caracterizado porque el dispositivo de posicionamiento automatico presenta un dispositivo de control electronico y un actuador multiaxial.
    35 4. Dispositivo de carga segun la reivindicacion 1, caracterizado porque los modulos de carga (1, 2) pueden
    conectarse entre sf por encaje geometrico mediante un pasador (10) accionable de manera actuadora tras la union.
  4. 5. Dispositivo de carga segun la reivindicacion 1, caracterizado porque los modulos de carga (1,2) presentan
    40 medios de centrado (6, 8) que cooperan entre sf.
  5. 6. Dispositivo de carga segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el primer modulo de carga (1) presenta dos elementos de posicionamiento con forma de patilla (5), que estan acoplados cada uno con un interruptor o un sensor de fuerza.
    45
  6. 7. Dispositivo de carga segun la reivindicacion 1, caracterizado porque la patilla de contacto (20) esta configurada como enchufe plano.
  7. 8. Dispositivo de carga segun la reivindicacion 1, caracterizado porque el segundo modulo de carga (2)
    50 presenta una solapa de proteccion (9) que se cierra con la carcasa del segundo modulo de carga (2), y que
    se abre con la conexion con el primer modulo de carga (1) mediante el primer modulo de carga (1).
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