ES2885060T3 - Sistema y procedimiento de carga rápida para conectar eléctricamente un vehículo a una estación de carga - Google Patents
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Abstract
Sistema de carga rápida (10, 82, 94, 98) para vehículos de propulsión eléctrica, en particular autobuses eléctricos o similares, con un dispositivo de contacto (11, 99) y una unidad de contacto de carga (12, 89, 100), sirviendo el equipo de contacto para formar una conexión eléctricamente conductora entre un vehículo y una estación de carga estacionaria con la unidad de contacto de carga, en donde el equipo de contacto puede disponerse sobre el techo (102) de un vehículo (103), comprendiendo el equipo de contacto un dispositivo de contacto (14, 83, 114), en donde la unidad de contacto de carga puede ponerse en contacto con el dispositivo de contacto, comprendiendo el equipo de contacto o la unidad de contacto de carga un dispositivo de posicionamiento (15, 113), en donde el dispositivo de contacto puede situarse en relación a la unidad de contacto de carga mediante el dispositivo de posicionamiento, en donde el dispositivo de contacto tiene un portador de elementos de contacto (16) con elementos de contacto (17, 84, 128), siendo posible que los elementos de contacto entren en contacto con cada uno de los elementos de contacto de carga (18, 90) de la unidad de contacto de carga para formar pares de contactos, caracterizado porque los elementos de contacto de carga están diseñados como bandas conductoras (32, 33, 34, 35, 96), estando los elementos de contacto dispuestos en el portador de elementos de contacto con relación a los elementos de contacto de carga y los elementos de contacto de carga dispuestos en la unidad de contacto de carga con relación a los elementos de contacto de tal manera que, cuando el dispositivo de contacto y la unidad de contacto de carga se juntan, se cumple una secuencia definida cuando se forman los pares de contactos.
Description
DESCRIPCIÓN
Sistema y procedimiento de carga rápida para conectar eléctricamente un vehículo a una estación de carga
La invención se refiere a un sistema de carga rápida, en particular para vehículos de propulsión eléctrica, tales como autobuses eléctricos o similares, que tiene un equipo de contacto y una unidad de contacto de carga que puede conectarse al equipo de contacto, así como a un procedimiento para establecer una conexión eléctricamente conductora entre un vehículo y una estación de carga estacionaria, en donde el equipo de contacto puede disponerse sobre el techo de un vehículo, comprendiendo el equipo de contacto un dispositivo de contacto, en donde la unidad de contacto de carga puede ponerse en contacto con el dispositivo de contacto, en donde el equipo de contacto o la unidad de contacto de carga comprenden un dispositivo de posicionamiento, en donde el dispositivo de contacto puede posicionarse con respecto a la unidad de contacto de carga mediante el dispositivo de posicionamiento, en donde el dispositivo de contacto tiene un portador de elementos de contacto con elementos de contacto, en donde cada uno de los elementos de contacto pueden ponerse en contacto con elementos de contacto de carga de la unidad de contacto de carga para formar pares de contactos.
Los equipos de contacto, las unidades de contacto de carga o los procedimientos de este tipo ya se conocen de la técnica anterior y se usan regularmente para la carga rápida de vehículos de propulsión eléctrica en una zona o en un punto parada. Los vehículos de propulsión eléctrica usados en el transporte local, como los autobuses, pueden recibir energía eléctrica de forma continua a través de una catenaria, entre otras cosas. Sin embargo, esto presupone la existencia o el mantenimiento de un sistema de catenarias. Para poder aprovechar las ventajas de la propulsión eléctrica incluso sin una red de catenarias, se sabe que hay que equipar a los vehículos de transporte público con baterías o también con otros tipos de almacenamiento de energía. Las desventajas en este caso son la limitada autonomía del medio de transporte y la necesidad de recargar las baterías tras un tiempo de viaje comparativamente corto. Sin embargo, se puede garantizar el funcionamiento continuo del medio de transporte si se puede realizar una carga rápida de las baterías durante una parada del medio de transporte en una parada de autobús.
En este caso, por el estado actual de la técnica se conocen varios sistemas para establecer una conexión conductora de electricidad entre una estación de carga, que está dispuesta de forma estacionaria en la zona de una parada de autobús, y un vehículo o un autobús eléctrico. Por ejemplo, en el techo de un autobús eléctrico puede disponerse un denominado colector de corriente con una banda de contacto, en donde un carril que discurre longitudinalmente en el sentido de la marcha del autobús eléctrico está suspendido por encima de la calzada en la zona de la parada de autobús. Cuando el autobús eléctrico se detiene en la parada, el colector de corriente se eleva desde el techo del autobús hasta el carril, con lo cual se establece una conexión eléctrica durante la duración prevista de la deteción del autobús eléctrico en la parada, de modo que durante este período puede tener lugar una carga rápida. Sin embargo, se necesitan dos colectores de corriente independientes y las correspondientes zonas de contacto en el carril para poder formar un circuito de carga.
Se sabe, además, que se pueden disponer una pluralidad de elementos de contacto realizados en forma de una banda de contacto en un colector de corriente, y poner en contacto estos elementos de contacto con un número correspondiente de carriles paralelos dispuestos en la dirección de desplazamiento del autobús eléctrico. Esto permite producir al mismo tiempo un mayor número de pares de contactos con un único colector de corriente o un equipo de contacto. Las líneas de conexión eléctrica formadas adicionalmente de esta manera entre la estación de carga y el vehículo pueden usarse, por ejemplo, para controlar y supervisar un proceso de carga.
En otro sistema de carga rápida conocido, un equipo de contacto está dispuesto sobre el techo de un autobús eléctrico de tal manera que se puede extender un brazo transversalmente a la dirección de desplazamiento del autobús eléctrico, y dicho brazo puede conectarse a una unidad de contacto de carga integrada en una marquesina de parada de autobús o en un edificio. En este caso, es especialmente desventajoso que el autobús eléctrico deba ser colocado de manera muy precisa por el conductor en una posición predeterminada en dicha parada para que pueda establecerse una conexión entre el autobús eléctrico y la estación de carga.
Alternativamente, un sistema de carga rápida puede estar configurado de tal manera que se baja una unidad de contacto de carga en la estación de carga hacia el techo de un autobús eléctrico. A continuación, la unidad de contacto de carga se pone primero en contacto con el techo del autobús eléctrico, después de lo cual el autobús eléctrico se sitúa en la dirección de la marcha con respecto a la unidad de contacto de carga, de tal manera que la unidad de contacto de carga es conducida a un carril dispuesto sobre el techo. El carril está provisto entonces de los contactos correspondientes para establecer una conexión eléctrica. En este caso, es especialmente desventajoso que todas las paradas de una línea de autobuses tengan que estar equipadas con una unidad de contacto de carga posicionable y comparativamente compleja desde el punto de vista técnico. En cambio, el uso de una unidad de contacto de carga estacionaria, que no tiene un mecanismo de movimiento mecánico especial, es mucho más rentable.
Sin embargo, también en el caso las unidades de contacto de carga estacionarias o de los carriles situados por encima o al lado de un autobús eléctrico que se detiene en una parada de autobús, pueden surgir una serie de problemas. En particular, dependiendo de la carga útil del autobús eléctrico, éste puede situarse durante una parada más abajo o más arriba con respecto a la unidad de contacto de carga. Aunque el autobús eléctrico descienda por el lado de embarque para facilitar la entrada de los pasajeros, el equipo de contacto o las bandas de contacto usadas se desplazan con respecto a una unidad de contacto de carga o a un carril, de tal manera que se puede interrumpir un contacto eléctrico. Si se usan carriles paralelos, también aquí es necesario situar el autobús eléctrico con relativa precisión en una zona prevista en la parada. Una posición del autobús eléctrico que se desvíe de la posición prevista, así como un descenso lateral y unilateral del autobús eléctrico, pueden impedir el contacto o la conexión satisfactorias del vehículo y la estación de carga y supone un considerable peligro potencial. Esto puede dar lugar a un contacto o a una conexión involuntaria de los conductores o incluso a cortocircuitos, que pueden dañar los componentes del sistema de carga rápida o incluso a las personas que se encuentren en las proximidades.
Del documento DE 20 2010 015 377 U1 se conoce una conexión enchufable con las características del preámbulo de la reivindicación 1, que se usa para cargar vehículos eléctricos. Entre otras cosas, también puede estar previsto un denominado accionamiento de posicionamiento para acoplar el enchufe con el receptáculo. Cuando la clavija se inserta en el receptáculo, se forman dos o más pares de contactos, no estando definido un orden de formación de los pares de contactos.
La presente invención se basa, por lo tanto, en el objetivo de proponer un sistema de carga rápida, así como un procedimiento para formar una conexión eléctricamente conductora entre un vehículo y una estación de carga, que permita una puesta en contacto segura y, al mismo tiempo, un funcionamiento rentable del medio de transporte.
Este objetivo se consigue por medio de un sistema de carga rápida con las características de la reivindicación 1, así como un procedimiento con las características de la reivindicación 13.
El sistema de carga rápida según la invención para vehículos de propulsión eléctrica, en particular autobuses eléctricos o similares, con un equipo de contacto y una unidad de contacto de carga, sirve para establecer una conexión eléctricamente conductora entre un vehículo y una estación de carga estacionaria con la unidad de contacto de carga, en donde el equipo de contacto puede disponerse sobre el techo de un vehículo, comprendiendo el equipo de contacto un dispositivo de contacto, en donde la unidad de contacto de carga puede ponerse en contacto con el equipo de contacto, en donde el dispositivo de contacto o la unidad de contacto de carga comprenden un dispositivo de posicionamiento, pudiendo situarse el dispositivo de contacto con respecto a la unidad de contacto de carga mediante el dispositivo de posicionamiento, presentando el dispositivo de contacto un portador de elementos de contacto con elementos de contacto, en donde los elementos de contacto se pueden poner en contacto con cada uno de los elementos de contacto de carga de la unidad de contacto de carga para formar pares de contactos, en donde los elementos de contacto de carga están realizados en forma de bandas conductoras, en donde los elementos de contacto están dispuestos en el portador de elementos de contacto con respecto a los elementos de contacto de carga de tal manera que, cuando los dispositivos de contacto y la unidad de contacto de carga se juntan, se sigue una secuencia definida en la formación de los pares de contactos.
Así, durante la detención, por ejemplo de un autobús eléctrico, en una parada, el dispositivo de contacto puede ser desplazado por medio del dispositivo de posicionamiento y acercado y llevado junto con la unidad de contacto de carga en una dirección preferentemente vertical. En principio, también es posible que la unidad de contacto de carga presente el dispositivo de posicionamiento y que se aproxime al dispositivo de contacto por medio del dispositivo de posicionamiento. Un contacto de carga formado de este modo entre la estación de carga y el vehículo comprende al menos dos pares de contactos de en cada caso un elemento de contacto y un elemento de contacto de carga asociado de la unidad de contacto de carga, formándose un primer par de contactos antes de otro par de contactos adicional. En particular, está previsto que los elementos de contacto estén dispuestos en el portador de elementos de contacto de tal manera que resulte necesariamente un orden de realización de los pares de contactos. En los dispositivos conocidos en el estado de la técnica, también puede producirse una formación desplazada en el tiempo de los pares de contactos, aunque en este caso esto es involuntario o no se debe a la disposición de los elementos de contacto en el portador de elementos de contacto. La disposición de los elementos de contacto en el portador de elementos de contacto garantiza de este modo que el orden en el que se forman los pares de contactos se mantiene necesariamente cuando el dispositivo de contacto y la unidad de contacto de carga se juntan, y tampoco resulta sencillo de modificar debido a la disposición geométrica de los elementos de contacto. La disposición de los elementos de contacto determina, por lo tanto, el orden en que se forman los pares de contactos. En particular, esto también garantiza que no se produzca un contacto involuntario o defectuoso o la formación de pares de contactos de elementos de contacto y de carga que no se corresponden. Por ejemplo, es concebible entonces probar primero un emparejamiento de contactos formado en primer lugar, si es necesario por medios metrológicos, antes de que se forme otro emparejamiento de contactos o de que los emparejamientos de contactos se sometan a energía
eléctrica. Alternativamente, se puede usar el primer par de contactos para conectarse a un conductor neutro o a un conductor similar que proporcione seguridad en la conexión eléctrica. La secuencia de contacto definida de este modo permite configurar de manera mucho más fiable un proceso de contacto del equipo de contacto con una unidad de contacto de carga.
Según la invención, el dispositivo de contacto está dispuesto sobre el techo de un vehículo. Por ejemplo, puede tratarse del techo de un autobús eléctrico o incluso de un tranvía. Por ejemplo, también es posible colocar el dispositivo de contacto sobre el techo del vehículo de manera que esté dispuesto en el lado del conductor del techo del vehículo en la dirección de la marcha. Esto hace que sea mucho más fácil para el conductor del vehículo situar el equipo de contacto debajo de una unidad de contacto de carga, ya que ésta o su posición están en la línea de visión del conductor.
El portador de elementos de contacto puede formar dos, preferentemente tres, o más superficies de posicionamiento que están configuradas para coincidir con las superficies de contacto de la unidad de contacto de carga con objeto de aplicarse al portador de elementos de contacto. Las superficies de posicionamiento del portador de elementos de contacto pueden entonces ajustarse perfectamente a las superficies de contacto de la unidad de contacto de carga, de modo que cuando el dispositivo de contacto y la unidad de contacto de carga se juntan, el portador de elementos de contacto puede colocarse correctamente en su posición prevista en la unidad de contacto de carga. Las superficies de posicionamiento pueden presentar, en particular, una geometría o una disposición relativa entre ellas que coincidan con la superficie de apoyo, de tal manera que se garantice que el dispositivo de contacto y la unidad de contacto de carga se junten de forma segura en una posición de contacto definida.
El dispositivo de posicionamiento puede comprender un pantógrafo o un balancín mediante los cuales se puede colocar el dispositivo de contacto en una dirección vertical con respecto a la unidad de contacto de carga o al vehículo. En el caso de un brazo oscilante, se puede proporcionar un engranaje de acoplamiento complementario para estabilizar o alinear en la dirección correspondiente el dispositivo de contacto con respecto a la unidad de contacto de carga. Un pantógrafo o un brazo oscilante o el correspondiente accionamiento mecánico se pueden fabricar de forma especialmente sencilla y económica.
El dispositivo de posicionamiento puede comprender una guía transversal, mediante la cual el portador de elementos de contacto se puede situar transversalmente con respecto a la unidad de contacto de carga o a la dirección de desplazamiento del vehículo. La guía transversal puede estar situada opcionalmente en el vehículo o en un pantógrafo o un balancín del dispositivo de posicionamiento. En ambos casos, el dispositivo de posicionamiento o un portador de elementos de contacto que puede estar dispuesto en el dispositivo de posicionamiento puede entonces desplazarse transversalmente con respecto a la dirección de desplazamiento del vehículo. Mediante esta capacidad de desplazamiento se puede compensar, por ejemplo, un posicionamiento incorrecto del vehículo en una parada transversal al sentido de la marcha. Además, cualquier movimiento del vehículo como resultado de su descenso por un lado para que las personas suban y bajen, puede ser compensado de tal manera que no haya desplazamiento del portador de elementos de contacto con respecto a la unidad de contacto de carga en la dirección transversal.
La guía transversal puede estar dispuesta en un extremo distal del pantógrafo o del balancín. Esto significa que ya no es necesario mover el brazo oscilante o el pantógrafo transversalmente al sentido de la marcha, sino que es suficiente con mover el portador de elementos de contacto solo en la guía transversal. Con ello se reduce la masa que hay que mover. Además, entonces se ejerce un menor par de torsión o no se ejerce ninguna fuerza transversal significativa sobre un pantógrafo o un brazo oscilante. Preferentemente, la guía transversal puede estar montada directamente en un extremo superior distal del pantógrafo o del balancín, de modo que el portador de elementos de contacto pueda desplazarse a lo largo de la guía transversal. La guía transversal puede estar realizada como una guía lineal recta o también como una guía lineal arqueada. La guía lineal arqueada puede presentar entonces un radio de arco que se corresponde con la altura de la guía transversal a lo largo de un recorrido.
Es especialmente ventajoso que el portador de elementos de contacto esté dispuesto de manera que pueda desplazarse libremente en la guía transversal. Gracias a la disposición libremente desplazable del portador de elementos de contacto, la compensación en caso de que el vehículo se incline transversalmente a la dirección de la marcha se simplifica de manera considerable haciéndole descender por un lado. Durante la inclinación, el dispositivo de posicionamiento se inclina lateralmente, es decir, transversalmente a la dirección de desplazamiento, mientras que el portador de elementos de contacto permanece conectado a la unidad de contacto de carga y se desplaza sobre la guía transversal. La guía transversal puede estar configurada como un carril de guía o con perfiles de guía para el portador de elementos de contacto. Además, se puede prever que el portador de elementos de contacto esté centrado en la guía transversal, es decir, alineado centralmente con respecto a la guía transversal en la posición de reposo, por ejemplo mediante un dispositivo de muelle.
Los elementos de contacto pueden tener una configuración similar a la de un perno, y los elementos de contacto pueden estar montados de forma resiliente en el portador de elementos de contacto. Los elementos de contacto
son, por lo tanto, especialmente fáciles de fabricar, ya que el montaje elástico puede realizarse mediante un simple muelle de compresión dentro de un elemento de contacto. Como resultado, se puede formar un contacto puntual con un elemento de contacto de carga bajo un pretensado de resorte. Además, también puede estar previsto que, por ejemplo, para un emparejamiento de contactos de potencia, se proporcione una pluralidad de elementos de contacto. Esto es especialmente útil si los elementos de contacto de carga están realizados con una superficie comparativamente grande, de modo que se pueda transmitir con seguridad una corriente mayor a través de los elementos de contacto en forma de perno. Preferentemente, se pueden proporcionar dos elementos de contacto para una fase cada uno de ellos o un contacto de potencia cada uno. De este modo, a diferencia de la forma de realización descrita anteriormente, también se puede prever que los elementos de contacto en el portador de elementos de contacto no estén diseñados en forma de perno, sino que la unidad de contacto de carga esté equipada con elementos de contacto de carga en forma de perno, y viceversa.
Una formación temporalmente espaciada de pares de contacto puede realizarse de manera particularmente sencilla por medio de al menos dos elementos de contacto que sobresalen de la superficie a diferentes alturas con respecto a una superficie o a superficies de posicionamiento del portador de elementos de contacto. Las diferentes alturas de los respectivos elementos de contacto con respecto a la superficie o a las superficies de posicionamiento dan como resultado inevitablemente una secuencia de contacto en la que el elemento de contacto que sobresale de mayor altura entra primero en contacto con un elemento de contacto de carga. Independientemente de esto, es posible disponer cada uno de los elementos de contacto sobre superficies de posicionamiento del portador de elementos de contacto que difieren entre sí, en cuyo caso las superficies de posicionamiento pueden ser diseñadas una con respecto a la otra de tal manera que la disposición relativa de las superficies de posicionamiento con los elementos de contacto por sí sola da lugar a una secuencia de contacto que difiere entre sí, sin que los elementos de contacto tengan que tener necesariamente diferentes alturas con respecto a las superficies de posicionamiento.
Además, se puede bloquear al menos un elemento de contacto con un elemento de contacto de carga. El bloqueo puede efectuarse mediante una unión en arrastre de forma y/o una unión en arrastre de fuerza de los respectivos elementos, por lo que el bloqueo del elemento de contacto impide que se mueva con respecto al elemento de contacto de carga y viceversa. De este modo, un movimiento involuntario del vehículo tampoco puede provocar una separación de los pares de contactos o de la conexión entre el elemento de contacto y el elemento de contacto de carga. En particular, el bloqueo de los elementos puede usarse ventajosamente para establecer una conexión de datos segura entre el vehículo y la estación de carga estacionaria. Por ejemplo, el equipo de contacto también puede estar provisto de cinco pares de contactos o polos.
El sistema de carga rápida según la invención para vehículos de propulsión eléctrica, en particular autobuses eléctricos o similares, con un equipo de contacto y una unidad de contacto de carga se usa para formar una conexión eléctricamente conductora entre un vehículo, que tiene el equipo de contacto, y una estación de carga estacionaria que tiene la unidad de contacto de carga, estando el equipo de contacto dispuesto en el techo de un vehículo, comprendiendo el equipo de contacto un dispositivo de contacto, en donde se puede hacer entrar en contacto la unidad de contacto de carga con el dispositivo de contacto, comprendiendo el equipo de contacto o la unidad de contacto de carga un dispositivo de posicionamiento, pudiéndose situar el dispositivo de contacto con respecto a la unidad de contacto de carga mediante el dispositivo de posicionamiento, en donde el dispositivo de contacto tiene un portador de elementos de contacto con elementos de contacto, en donde los elementos de contacto hacen cada uno de ellos contacto con los elementos de contacto de carga, que están realizados como bandas conductoras, de la unidad de contacto de carga para formar pares de contactos, estando los elementos de contacto de carga dispuestos en la unidad de contacto de carga con respecto a los elementos de contacto de tal manera que, cuando el dispositivo de contacto y la unidad de contacto de carga se juntan, se sigue una secuencia definida cuando se forman los pares de contactos.
0023] De acuerdo con la invención, los elementos de contacto de carga están formados cada uno de ellos como una banda conductora. De este modo, los elementos de contacto de carga pueden formar un área contactable comparativamente grande para los elementos de contacto. También resulta fácil fabricar una banda conductora, por ejemplo, usando un producto semiacabado como banda conductora. A la inversa, también es posible formar los elementos de contacto en el portador de elementos de contacto como bandas conductoras y formar los elementos de contacto de carga en forma de pernos o de espárragos, de acuerdo con una forma de realización del portador de elementos de contacto con elementos de contacto descrito anteriormente.
La unidad de contacto de carga está configurada para poder conectarse al equipo de contacto para formar una conexión eléctricamente conductora. Con respecto a los efectos ventajosos de la unidad de contacto de carga según la invención, se remite a la descripción ventajosa del equipo de contacto según la invención.
La unidad de contacto de carga puede formar una abertura de recepción para el dispositivo de contacto, en donde el dispositivo de contacto puede introducirse en la abertura de recepción de la unidad de contacto de carga. En este caso, la abertura de recepción puede tener preferentemente forma de V. En caso de una desviación relativa del portador de elementos de contacto cuando el dispositivo de contacto y la unidad de
contacto de carga se acercan a la abertura de recepción, el diseño en forma de V de la abertura de recepción hace que el portador de elementos de contacto se centre.
De este modo, cuando se juntan el dispositivo de contacto y la unidad de contacto de carga, la abertura de recepción puede formar una guía para el dispositivo de contacto. Las eventuales desviaciones con respecto a la posición de parada prevista de la posición del vehículo al detenerse, pueden compensarse fácilmente mediante la conducción del portador de elementos de contacto a una posición de contacto en la unidad de contacto de carga provocada por la abertura de recepción.
La unidad de contactos de carga puede estar formada por un portador de elementos de contacto de carga y los elementos de contacto de carga, en donde el portador de elementos de contacto de carga puede estar hecho de un material plástico. La unidad de contacto de carga es entonces especialmente económica y fácil de fabricar. Así, el portador de elementos de contacto de carga también puede estar formado integralmente de plástico. Los elementos de contacto de carga pueden introducirse en el portador de elementos de contacto de carga o en los soportes o huecos previstos para ello.
Además, la unidad de contacto de carga puede estar configurada como un carril longitudinal en forma de techo que puede disponerse en la dirección de la marcha del vehículo. Los elementos de contacto de carga pueden entonces estar dispuestos en una parte inferior del carril longitudinal en forma de techo, de manera que los elementos de contacto de carga no estén expuestos directamente a la intemperie. El carril longitudinal en forma de techo también puede estar realizado comparativamente largo, de modo que ya no es necesario un posicionamiento preciso del vehículo en una parada. Además, el carril longitudinal en forma de techo puede tener sus extremos preferentemente abiertos, de modo que el portador de elementos de contacto también puede introducirse en el carril longitudinal en forma de techo o extraerse de él en la dirección de la marcha.
Además, el sistema de carga rápida puede incluir una estación de carga. En particular, no se requiere necesariamente que la disposición de los elementos de contacto en el portador de elementos de contacto y la disposición de los elementos de contacto de carga en la unidad de contacto de carga sean cada una de ellas en sí misma causante de una secuencia de contacto definida. Así, la disposición de los elementos de contacto y la disposición de los elementos de contacto de carga pueden causar la secuencia de contacto correspondiente, en cuyo caso, sin embargo, una interacción del equipo de contacto y la unidad de contacto de carga o de los elementos de contacto y los elementos de contacto de carga con respecto a su disposición debe coordinarse entre sí de tal manera que se produzca la secuencia de contacto correspondiente.
En el procedimiento según la invención, para formar una conexión eléctricamente conductora entre un vehículo y una estación de carga estacionaria, en particular para un sistema de carga rápida para vehículos de propulsión eléctrica, tales como autobuses eléctricos o similares, con un equipo de contacto y una unidad de contacto de carga, el equipo de contacto está dispuesto sobre el techo de un vehículo, comprendiendo el equipo de contacto un dispositivo de contacto, poniéndose en contacto la unidad de contacto de carga de la estación de carga con el dispositivo de contacto, en donde el equipo de contacto o la unidad de contacto de carga comprenden un dispositivo de posicionamiento, en donde el dispositivo de contacto se posiciona con respecto a la unidad de contacto de carga por medio del dispositivo de posicionamiento, en donde el dispositivo de contacto presenta un portador de elementos de contacto con elementos de contacto, en donde los elementos de contacto son puestos en contacto con cada uno de los elementos de contacto de carga de la unidad de contacto de carga, que están realizados como bandas conductoras, con el fin de formar pares de contacto, estando el dispositivo de contacto y la unidad de contacto de carga unidos de tal manera que se cumple una secuencia definida durante la formación de los pares de contacto. Con respecto a los efectos ventajosos del procedimiento según la invención, se remite a la descripción ventajosa del equipo de contacto o de la unidad de contacto de carga según la invención.
En el procedimiento, en primer lugar se puede formar un primer emparejamiento de contactos entre un primer elemento de contacto y un primer elemento de contacto de carga antes de que se forme otro emparejamiento de contactos entre otro elemento de contacto y otro elemento de contacto de carga. Por otro lado, también puede estar previsto que cuando se separa el equipo de contacto de la unidad de contacto de carga, los pares de contactos se deshacen en la secuencia de contactos inversa, es decir, se interrumpen.
Ventajosamente, antes de un par de contactos de potencia se pueden formar primero un par de contactos del conductor de protección. De este modo se garantiza que cualquier contacto incorrecto de los contactos de potencia no pueda provocar posibles daños o peligros para las personas.
Además, antes de un par de contactos de potencia se pueden formar primero un par de contactos de potencia. Tras la formación segura del emparejamiento de contactos del conductor de control, se puede activar un proceso de carga rápida. Esto permite una puesta en contacto o una carga rápida más seguras, ya que entonces la energía eléctrica solo se conduce a través de los emparejamientos de los contactos de potencia cuando se forma el emparejamiento de los contactos del conductor de control y permite controlar o supervisar
el proceso de carga rápida. De este modo, también se puede evitar un posible salto de chispa o similar durante la formación de los emparejamientos de los contactos de potencia.
Otras realizaciones ventajosas del procedimiento resultan de las reivindicaciones dependientes que se remiten cada una de ellas a la reivindicación principal 1.
A continuación, se describirá con más detalle una realización preferente de la invención con referencia al dibujo adjunto.
Se muestra:
Fig.1 una vista lateral de una forma de realización de un sistema de carga rápida;
Fig.2 el sistema de carga rápida en una vista frontal;
Fig.3 una unidad de contacto de carga del sistema de carga rápida en una vista en perspectiva;
Fig. 4 la unidad de contacto de carga en una vista en sección;
Fig.5 un portador de elementos de contacto de un equipo de contacto del sistema de carga rápida en una vista en perspectiva;
Fig. 6 una vista en sección del portador de elementos de contacto a lo largo de una línea VI - VI de la Fig.9 ;
Fig. 7 una vista frontal del portador de elementos de contacto;
Fig. 8 una vista lateral del portador de elementos de contacto;
Fig. 9 una vista en planta del portador de elementos de contacto;
Fig. 10 una guía transversal del equipo de contacto del sistema de carga rápida en una vista en perspectiva;
Fig. 11 una segunda forma de realización de un sistema de carga rápida en una vista frontal;
Fig. 12 una tercera forma de realización de un sistema de carga rápida en una vista en perspectiva;
Fig. 13 la tercera forma de realización del sistema de carga rápida en una vista frontal;
Fig. 14 una cuarta forma de realización del sistema de carga rápida en una vista en planta;
Fig. 15 la cuarta forma de realización del sistema de carga rápida en una vista frontal;
Fig. 16 la cuarta forma realización del sistema de carga rápida en una vista lateral;
Fig. 17 un dispositivo de soporte en una vista en perspectiva;
Fig. 18 el dispositivo de soporte en una vista lateral;
Fig. 19 el dispositivo de soporte en una vista inferior;
Fig. 20 el dispositivo de soporte en una vista frontal.
Una sinopsis de las Figs. 1 y 2 muestra un sistema de carga rápida 10 formado por un equipo de contacto 11 y una unidad de contacto de carga 12. Para simplificar no se muestra aquí un dispositivo de soporte, pero puede estar presente. El equipo de contacto 11 está montado, a través de los pies aislados eléctricamente 13, sobre el techo de un vehículo o un autobús eléctrico que no se muestra aquí en detalle. Por medio de un dispositivo de suspensión que no se muestra con más detalle aquí, la unidad de contacto de carga 12 está suspendida por encima del autobús eléctrico en la zona de una parada del autobús eléctrico. El equipo de contacto 11 comprende medios de contacto 14, para entrar en contacto con la unidad de contacto de carga 12, así como un dispositivo de posicionamiento 15 para situar el dispositivo de contacto 14 en relación con la unidad de contacto de carga 12. El dispositivo de contacto 14 comprende además un portador de elementos de contacto 16 con elementos de contacto 17, que pueden ponerse en contacto con los elementos de contacto de carga 18 de la unidad de contacto de carga 12. En la forma de realización mostrada aquí, el dispositivo de posicionamiento 15 comprende un balancín 19 que puede pivotar a través de un soporte pivotante 20 en un marco de montaje 21 del equipo de contacto 11. Además, está previsto un engranaje de acoplamiento 22 del dispositivo de posicionamiento 15, en el que una varilla 23 del engranaje de acoplamiento 22 está conectada a una palanca 24 de una guía transversal 25 del dispositivo de posicionamiento 15. Cuando el balancín 19 pivota alrededor del soporte pivotante 20 en un extremo inferior 26 del balancín 19, la guía transversal 25 dispuesta en un extremo superior 27 del balancín 19 se mantiene siempre en posición horizontal a través del engranaje de acoplamiento 22. Por consiguiente, el portador de elementos de contacto 16 tampoco puede inclinarse con respecto a un plano horizontal 80 al pivotar. El portador de elementos de contacto 16 está dispuesto en la guía transversal 25 de manera que se puede desplazar libremente en sentido transversal a una dirección de desplazamiento indicada aquí por la flecha 28. De esta manera, se puede asegurar que el portador de elementos de contacto 16 esté libre para alinearse con respecto a un eje vertical 29 de la unidad de contacto de carga 12 cuando se juntan el portador de elementos de contacto 16 y la unidad de contacto de carga 12, si el portador de elementos de contacto 16 no se ha colocado directamente en alineación con el eje vertical 29 cuando el autobús eléctrico está parado. Además, después de entrar en contacto con la unidad de contacto de carga 12 colocando el portador de elementos de contacto 16 en una abertura de recepción 30 de la unidad de contacto de carga 12, el autobús eléctrico puede inclinarse con respecto al eje vertical 29 descendiendo por un lado, si es necesario, en cuyo caso el portador de elementos de contacto 16 puede desplazarse libremente en la guía transversal 25 transversalmente a la dirección de desplazamiento del autobús eléctrico. En particular, durante el descenso, el balancín 19 se inclina un ángulo no mostrado con respecto al eje vertical 29.
Una sinopsis de las Figs. 3 y 4 muestra la unidad de contacto de carga 12, que está formada sustancialmente por un soporte de elemento de contacto de carga 31 hecho de material plástico y el elemento de contacto de
carga 18. Cada uno de los elementos de contacto de carga 18 está formado a su vez como bandas conductoras 32, 33, 34 y 35 y se extiende en la dirección longitudinal del portador de elementos de contacto de carga 31. Las bandas conductoras 32 y 33 sirven para transportar una corriente de carga, en donde la banda conductora 34 representa un conductor de protección y la banda conductora 35 representa una línea de control. Por lo demás, los terminales de contacto 36 a 39 también se proporcionan para la conexión a las conducciones que no se muestran aquí en detalle. El portador de elementos de contacto de carga 31 está construido sustancialmente de una sola pieza e incluye, entre otras cosas, costillas de refuerzo 40 así como costillas de montaje 41, que tienen agujeros pasantes 42 para suspender el portador de elementos de contacto de carga 31 de un poste o similar que no se muestra en detalle aquí. La abertura de recepción 30 está realizada en forma de V, de manera que dos patas simétricas 43 están conectadas entre sí por una banda horizontal 44. Los nervios de sujeción 41 forman, entre otras cosas, el alma 44, y los nervios de refuerzo 40 forman las patas 43. Dentro de la abertura de recepción 30, la unidad de contacto de carga 12 forma superficies de contacto 45 y 46 para el portador de elementos de contacto 16. Dentro de cada una de las superficies de contacto 45 de las patas 43, hay formadas escotaduras 47 para recibir las bandas conductoras 32 o 33 a ras de la superficie, formándose escotaduras 48 y 49 dentro de la superficie de contacto 46 del alma 44 para recibir las bandas conductoras 34 o 35 a ras de la superficie.
Una sinopsis de las Figs. 5 a 9 muestra el portador de elementos de contacto 16 en diferentes vistas. El portador de elementos de contacto tiene forma de V en un extremo superior 50 con respecto a un eje vertical 51 en correspondencia con la abertura de recepción 30 de la unidad de contacto de carga 12. Dos superficies de posicionamiento 52 están formadas inclinadas con relación a un plano horizontal 53 y están unidas entre sí por una superficie de posicionamiento horizontal 54. En consecuencia, las superficies de posicionamiento 52 pueden entrar en contacto con las superficies de contacto 45 y la superficie de posicionamiento 54 puede entrar en contacto con la superficie de contacto 46. Dentro de cada una de las superficies de posicionamiento 52 están dispuestos dos elementos de contacto 17, que están realizados como elementos de contacto de potencia 55 y 56, respectivamente. En la superficie de posicionamiento 54 están dispuestos dos elementos de contacto 17, que están realizados como un elemento de contacto del conductor de protección 57 y un elemento de contacto del conductor de control 58. Los elementos de contacto de potencia 55 y 56 tienen espárragos eléctricamente conductores 59, el elemento de contacto del conductor de protección 57 tiene un espárrago 60, y el elemento de contacto del conductor de control 58 tiene un espárrago 61. Los espárragos 59 a 61 están montados cada uno de ellos en los manguitos 62, 63 y 64 de forma elástica para su movimiento longitudinal. En particular, el pasador 60 sobresale de la superficie de posicionamiento 54 con una altura H1, sobresaliendo los espárragos 59 de las superficies de posicionamiento 52 con una altura H2 y sobresaliendo el espárrago 61 de la superficie de posicionamiento 54 con una altura H3. Aquí, la altura H1 es mayor que la altura H2 , y la altura H2 es mayor que la altura H3. Debido a las diferentes alturas H1 a H3 , cuando se juntan el equipo de contacto 11 y la unidad de contacto de carga 12, o cuando el dispositivo de contacto 14 se introduce en la abertura de recepción 30, se forma inevitablemente una secuencia de contacto definida de los espárragos 59 a 61 con las bandas conductoras 32 a 35, en donde primero se forma un primer emparejamiento de contacto entre el espárrago 60 y la banda conductora 34, después se forman cuatro segundos emparejamientos de contacto a través de los espárragos 59 con las bandas conductoras 32 y 33, y finalmente se forma un tercer emparejamiento de contacto con el espárrago 61 y la banda conductora 35. Al descender el balancín 19, estos pares de contactos se deshacen en el orden inverso. El dispositivo de contacto comprende además orejetas de contacto 65, 66 y 67 para la conexión de conductores que no se muestran en detalle en este documento. El terminal de contacto 65 está conectado eléctricamente al manguito 62, el terminal de contacto 66 está conectado eléctricamente al manguito 63, y el terminal de contacto 67 está conectado eléctricamente al manguito 64. En un extremo inferior 68 del dispositivo de contacto 14 se encuentra una placa base 69 con pies deslizantes 70. Los pies deslizantes 70 forman cada uno de ellos una abertura de retención 71 con una superficie deslizante 72. El dispositivo de contacto 14 está unido a la guía transversal 25 a través de los pies deslizantes 70.
La fig. 10 muestra una vista en perspectiva de la guía transversal 25 con la palanca 24 del engranaje de acoplamiento 22. Además, se proporciona un cubo 73 para unir de manera giratoria la guía transversal 25 al balancín 19. La guía transversal 25 está formada sustancialmente por un perfil longitudinal 74, que forma pistas de guía 76 para los pies deslizantes 70 a lo largo de los bordes longitudinales 75. Las pistas de guiado 76 tienen sustancialmente una forma circular en sección transversal, que está formada de manera coincidente con la abertura de retención 71 de los pies deslizantes 70. La forma circular de tres cuartos de la abertura de retención 71 puede garantizar así que las patas deslizantes 70 estén unidas por arrastre de forma al carril-guía 76 y puedan desplazarse a lo largo del mismo. En los respectivos extremos 77 y 78 del perfil longitudinal 74 hay fijados topes 79 para evitar que el dispositivo de contacto 14 se deslice fuera de la guía transversal 25. De este modo, el dispositivo de contacto 14 puede desplazarse libremente a lo largo de toda la guía transversal 25 o del perfil longitudinal 74. En particular, cuando la guía transversal 25 pivota un ángulo con respecto a un plano horizontal 80 con su eje longitudinal 81 debido a un descenso unilateral de un autobús eléctrico, se produce también un desplazamiento del perfil longitudinal 74 a lo largo del eje longitudinal 81, de modo que este desplazamiento puede compensarse con un desplazamiento en la misma medida del dispositivo de contacto a lo largo de la guía 76.
La Fig. 11 muestra otra forma de realización de un sistema de carga rápida 82 que, a diferencia del sistema de carga rápida descrito en las Figs. 1 a 10 , presenta un dispositivo de contacto 83 que dispone de elementos de contacto 84 que están formados como bandas conductoras 85, 86, 87 y 88. Una unidad de contacto de carga 89 tiene elementos de contacto de carga 90 que están formados como espárragos 91, 92 y 93. También aquí se puede producir un contacto tal como se ha descrito anteriormente.
Las Figs. 12 y 13 muestran una tercera forma de realización de un sistema de carga rápida 94, que, a diferencia del sistema de carga rápida descrito en las Figs. 1 a 10 , comprende otro elemento de contacto 17 con un espárrago 95 y otro elemento de contacto de carga 18 con una banda conductora 96. El espárrago 95 forma un elemento de contacto de bloqueo 97. En particular, con el elemento de contacto de bloqueo 97 se puede establecer una conexión de datos segura con una estación de carga estacionaria.
Una sinopsis de las Figs. 14 a 16 muestra una cuarta forma de realización de un sistema de carga rápida 98 que comprende un equipo de contacto 99 y una unidad de contacto de carga 100 en varias vistas. Además, el sistema de carga rápida 98 incluye un dispositivo de almacenamiento 101, que se muestra de nuevo con más detalle en las figuras 17 a 20. El equipo de contacto 99 está dispuesto sobre el techo 102 de un vehículo 103 junto con el dispositivo de soporte 101, tal como se muestra en la figura 14. La unidad de contacto de carga 100 se apoya en un poste 104 y está colocada por encima del equipo de contacto 99. Con ello, el vehículo 103 está aparcado junto o paralelo a un bordillo 105, y la dirección de desplazamiento del vehículo 103 se indica con una flecha 106. El equipo de contacto 99 y el dispositivo de soporte 101 están dispuestos en relación con la dirección de la marcha en una mitad izquierda 107 del vehículo 103, que también incluye un control para el vehículo 103 que no se muestra.
En principio, el sistema de carga rápida 98 es similar al sistema de carga rápida descrito en las Figs. 1 a 10 . A diferencia del sistema de carga rápida, en este caso se proporciona un engranaje de acoplamiento 108 con dos varillas 109. Cada una de las varillas 109 está conectada de manera giratoria a palancas 110, estando las palancas 110 conectadas de forma fija a una guía transversal 111, que está montada de forma pivotante a un balancín 112 de un dispositivo de posicionamiento 113. Un equipo de contacto 114 está dispuesto en la guía transversal 111 de manera que pueda desplazarse de forma libre transversalmente a la dirección de la marcha del vehículo 103, en donde el equipo de contacto 114 está colocado en una posición de contacto superior 115 con un eje vertical 116 del equipo de contacto 114 vertical, y en donde el equipo de contacto 114 está colocado en una posición de apoyo inferior 117 inclinada con respecto al techo 102 del vehículo 103 con el eje vertical 116. En este sentido, el balancín 112 está orientado sustancialmente de forma horizontal.
El dispositivo de soporte 101 está formado sustancialmente por un bastidor base 118 para montar el dispositivo de soporte 101 en el techo 102 del vehículo 103, así como por un dispositivo de guía 119 y un dispositivo de limpieza 120. El dispositivo de guía 119 comprende dos secciones tubulares curvadas 121, que están dobladas y dispuestas para formar una abertura de recepción en forma de V 122 para el equipo de contacto 114. Además, una guía lineal 123 está formada en dirección vertical en la posición de apoyo 117. En particular, las secciones tubulares 124 de las secciones tubulares 121 forman una pista de guía 125 para los rodillos 126 dispuestos en los medios de contacto 114, de manera que los rodillos 126 pueden rodar o deslizarse a lo largo de las pistas de guía 125. Cuando desciende a la posición de apoyo 117, el equipo de contacto 114 se centra en el dispositivo de guía 119, de tal manera que el equipo de contacto 114 también está centrado en la guía transversal 111. Al acercarse a una unidad de contacto de carga no mostrada en este documento, el equipo de contacto 114 se vuelve a alinear con la guía transversal 111 de manera que el equipo de contacto 114 pueda insertarse en la unidad de contacto de carga correspondiente.
El dispositivo de limpieza 120 está formado sustancialmente por un cepillo 127 dispuesto en el bastidor base 118 de tal manera que los elementos de contacto 128 entran en contacto con el cepillo 127 en la posición de apoyo 117 o son limpiados por el cepillo 127 al entrar y salir de la posición de apoyo 117, respectivamente.
Claims (16)
1. Sistema de carga rápida (10, 82, 94, 98) para vehículos de propulsión eléctrica, en particular autobuses eléctricos o similares, con un dispositivo de contacto (11, 99) y una unidad de contacto de carga (12, 89, 100), sirviendo el equipo de contacto para formar una conexión eléctricamente conductora entre un vehículo y una estación de carga estacionaria con la unidad de contacto de carga, en donde el equipo de contacto puede disponerse sobre el techo (102) de un vehículo (103), comprendiendo el equipo de contacto un dispositivo de contacto (14, 83, 114), en donde la unidad de contacto de carga puede ponerse en contacto con el dispositivo de contacto, comprendiendo el equipo de contacto o la unidad de contacto de carga un dispositivo de posicionamiento (15, 113), en donde el dispositivo de contacto puede situarse en relación a la unidad de contacto de carga mediante el dispositivo de posicionamiento, en donde el dispositivo de contacto tiene un portador de elementos de contacto (16) con elementos de contacto (17, 84, 128), siendo posible que los elementos de contacto entren en contacto con cada uno de los elementos de contacto de carga (18, 90) de la unidad de contacto de carga para formar pares de contactos,
caracterizado
porque los elementos de contacto de carga están diseñados como bandas conductoras (32, 33, 34, 35, 96), estando los elementos de contacto dispuestos en el portador de elementos de contacto con relación a los elementos de contacto de carga y los elementos de contacto de carga dispuestos en la unidad de contacto de carga con relación a los elementos de contacto de tal manera que, cuando el dispositivo de contacto y la unidad de contacto de carga se juntan, se cumple una secuencia definida cuando se forman los pares de contactos.
2. Sistema de carga rápida según la reivindicación 1,
caracterizado
porque el portador de elementos de contacto (16) forma dos, preferentemente tres, superficies de posicionamiento (52, 54) que se forman en correspondencia con las superficies de contacto (45, 46) de la unidad de contacto de carga (12, 89, 100) para entrar en contacto con el portador de elementos de contacto.
3. Sistema de carga rápida según las reivindicaciones 1 o 2,
caracterizado
porque el dispositivo de posicionamiento (15, 113) comprende un pantógrafo o un balancín (19, 112) mediante los cuales el dispositivo de contacto (14, 83, 114) puede situarse en dirección vertical con respecto a la unidad de contacto de carga (12, 89).
4. Sistema de carga rápida según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado
porque el dispositivo de posicionamiento (15, 113) presenta una guía transversal (25, 111) mediante la cual el portador de elementos de contacto (16) puede ser situado transversalmente a la unidad de contacto de carga (12, 89, 100).
5. Sistema de carga rápida según la reivindicación 4,
caracterizado
porque el portador de elementos de contacto (16) está dispuesto de manera que puede desplazarse libremente en la guía transversal (25, 111).
6. Sistema de carga rápida según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado
porque los elementos de contacto (17, 128) están realizados en forma de espárragos, estando los elementos de contacto soportados mediante resorte en el portador de elementos de contacto (16).
7. Sistema de carga rápida según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado
porque al menos dos elementos de contacto (17, 128) sobresalen a diferentes alturas (H1, H2, H3) con respecto a una superficie del portador de elementos de contacto (16).
8. Sistema de carga rápida según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado
porque al menos un elemento de contacto (17, 84, 128) se puede bloquear con un elemento de contacto de carga (18, 90).
9. Sistema de carga rápida según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado
porque la unidad de contacto de carga (12, 89, 100) forma una abertura de recepción (30) para el dispositivo de contacto (14, 83, 114), pudiéndose introducir el dispositivo de contacto en la abertura de recepción de la unidad de contacto de carga.
10. Sistema de carga rápida de la reivindicación 9,
caracterizado
porque la abertura de recepción (30) forma una guía para el dispositivo de contacto cuando se juntan el dispositivo de contacto (14, 83, 114) y la unidad de contacto de carga (12, 89, 100).
11. Sistema de carga rápida según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado
porque la unidad de contacto de carga (12, 89, 100) está formada por un portador de elementos de contacto de carga (31) y los elementos de contacto de carga (18, 90), estando el portador de elementos de contacto de carga hecho de un material plástico.
12. Sistema de carga rápida según una de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado
porque la unidad de contacto de carga (12, 89, 100) está configurada como un carril longitudinal en forma de techo que puede disponerse en una dirección de marcha (116) del vehículo (103).
13. Procedimiento para crear una conexión eléctricamente conductora entre un vehículo y una estación de carga estacionaria, en particular para un sistema de carga rápida (10, 82, 94, 98) para vehículos de propulsión eléctrica, tales como autobuses eléctricos o similares, con un dispositivo de contacto (11, 99) y una unidad de contacto de carga (12, 89, 100), estando el equipo de contacto dispuesto sobre el techo (102) de un vehículo (103), en donde el equipo de contacto comprende un dispositivo de contacto (14, 83, 114), poniendo en contacto la unidad de contacto de carga de la estación de carga con el dispositivo de contacto, en donde el equipo de contacto o la unidad de contacto de carga comprenden un dispositivo de posicionamiento (15, 113), siendo el dispositivo de contacto situado con respecto a la unidad de contacto de carga por medio del dispositivo de posicionamiento, teniendo el dispositivo de contacto un portador de elementos de contacto (16) con elementos de contacto (17, 84, 128),
caracterizado
porque los elementos de contacto son puestos en contacto con cada uno de los elementos de contacto de carga (18, 90) de la unidad de contacto de carga, realizados como bandas conductoras (32, 33, 34, 35, 96), para formar pares de contactos, estando el dispositivo de contacto y la unidad de contacto de carga unidos de tal manera que se cumple una secuencia definida cuando se forman los pares de contactos.
14. Procedimiento según la reivindicación 13,
caracterizado
porque primero se forma un primer emparejamiento de contactos entre un primer elemento de contacto (17, 84, 128) y un primer elemento de contacto de carga (18, 90) antes de que se forme otro emparejamiento de contactos entre otro elemento de contacto (17, 84, 128) y otro elemento de contacto de carga (18, 90).
15. El procedimiento de las reivindicaciones 13 o 14,
caracterizado
porque primero se forma un par de contactos del conductor de protección antes de un par de contactos de potencia.
16. Procedimiento de cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15,
caracterizado
porque primero se forma un par de contactos de potencia antes de un par de contactos de conductor de control.
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