ES2901205T3 - Dispositivo de conexión eléctrica - Google Patents

Abstract

Dispositivo de conexión eléctrica que comprende: - una cubierta exterior (15), - un primer conector (10) integrado en dicha cubierta y que tiene una cara frontal (11) en dicha cubierta, comprendiendo el primer conector un primer elemento de conexión eléctrica destinado a ser conectado a un circuito eléctrico de alimentación (3) y que comprende dos primeros contactos eléctricos, comprendiendo el primer conector unos primeros medios magnéticos para atraer, por efecto magnético, a un segundo conector (20) para adherir por efecto magnético una cara frontal (21) de dicho segundo conector contra la cara frontal (11) del primer conector y para conectar de manera eléctrica el primer elemento de conexión eléctrica con un segundo elemento de conexión eléctrica del segundo conector, - Caracterizado porque comprende: - segundos medios magnéticos de guiado integrados en dicha cubierta (15) del dispositivo y dispuestos alrededor de la cara frontal del primer conector para asegurar de manera exclusiva un guiado del segundo conector hacia dicho primer conector para asegurar su unión por efecto magnético, - los segundos medios magnéticos de guiado comprenden varias bobinas (B1, B2, B3) de forma anular dispuestas de manera concéntrica con respecto al primer conector y medios para controlar dichas bobinas, - estando dichos medios de control configurados para ejecutar una secuencia de control de dichas bobinas, que incluyen sucesivas etapas de activación de dichas bobinas concéntricas.

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo de conexión eléctrica

CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN

La presente invención se refiere a un dispositivo de conexión eléctrica.

ESTADO DE LA TÉCNICA

Los sistemas de conexión eléctrica de dos partes que utilizan un efecto magnético para atraer una primera parte hacia una segunda parte y realizar una conexión eléctrica cuando las dos partes están acopladas son bien conocidos en el estado de la técnica. Se describen en particular en las solicitudes de patente WO2014/202849A1, WO2012/032230A1, EP2595252A1 o EP1667459A1. Este es también el caso de la patente EP2461429B1 que describe un sistema de conexión eléctrica en donde un enchufe es atraído por efecto magnético hacia un enchufe para realizar una conexión eléctrica.

Los documentos DE 20 2010 015377U1 y US2013/171840 A1 también describen dispositivos de conexión eléctrica que utilizan el efecto magnético.

Además, para la recarga de dispositivos eléctricos, en particular vehículos eléctricos, ya se han propuesto numerosas soluciones de recarga por inducción. En estas soluciones, una bobina primaria conectada a un circuito de suministro de energía eléctrica y una bobina secundaria conectada a la batería del vehículo eléctrico se colocan una frente a otra para generar una corriente de recarga inducida en la bobina secundaria. Estas soluciones de inducción son particularmente ventajosas porque evitan cualquier intervención humana. Sin embargo, también tienen una serie de inconvenientes que dificultan su puesta en práctica a gran escala. Estas desventajas son las siguientes:

- requieren un posicionamiento perfecto de la bobina secundaria en relación con la bobina primaria para maximizar el rendimiento;

- requieren una infraestructura particularmente pesada y costosa;

- el ajuste del posicionamiento entre las dos bobinas puede requerir el uso de medios especiales, lo que aumenta aún más la infraestructura y su coste.

Se entiende por lo que antecede que las soluciones de inducción corren el riesgo de encontrar una serie de obstáculos. Por lo tanto, sería deseable ofrecer una solución de conexión eléctrica que tenga ciertas ventajas de las soluciones de inducción, en particular la ausencia de intervención humana, pero que no tenga todas las desventajas enumeradas con anterioridad.

Por lo tanto, el objetivo de la invención es proporcionar un dispositivo de conexión eléctrica que permita asegurar una conexión eléctrica conservando las ventajas de una solución de inducción y limitando sus inconvenientes. El objetivo de la invención es también proporcionar un sistema de conexión eléctrica que pueda utilizarse en una instalación para recargar un vehículo eléctrico.

SUMARIO DE LA INVENCIÓN

Este objeto se consigue mediante un dispositivo de conexión eléctrica según la reivindicación 1. En las reivindicaciones dependientes se definen otras formas de realización.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS

Otras características y ventajas aparecerán en la siguiente descripción detallada dada con referencia a los dibujos adjuntos en los que:

- La Figura 1 representa una primera variante de forma de realización del sistema de conexión eléctrica de la invención.

- Las Figuras 2A y 2B representan otra variante de forma de realización del sistema de conexión eléctrica de la invención.

- Las Figuras 3A a 3C ilustran un principio de funcionamiento de los medios magnéticos del dispositivo de conexión eléctrica de la invención.

- La Figura 4 representa un ejemplo de sistema de conexión eléctrica, que no entra dentro del alcance de la invención y que solamente está presente a modo de ilustración.

- Las Figuras 6 a 9 representan varios ejemplos del dispositivo de conexión eléctrica que no entran dentro del alcance de la invención y que solamente están presentes a modo de ilustración.

- La Figura 5 representa un dispositivo de conexión eléctrica de la invención.

- Las Figuras 10A a 10C ilustran el principio de funcionamiento del sistema de la invención, según la primera forma de realización.

- La Figura 11 representa una disposición alternativa del sistema de conexión eléctrica de la invención.

- Las Figuras 12A y 12B muestran una disposición alternativa del sistema de conexión eléctrica de la invención. - La Figura 13 representa otra variante de forma de realización del sistema de conexión eléctrica de la invención. - Las Figuras 14A a 14C ilustran el principio de funcionamiento del sistema de la invención, representado en la Figura 13, para su aplicación en una instalación de recarga de un vehículo eléctrico.

- La Figura 15 representa otra variante de forma de realización del sistema de la invención.

- La Figura 16 ilustra el principio de funcionamiento del sistema de la invención mostrado en la Figura 15.

- Las Figuras 17A y 17B representan un ejemplo de un conjunto de conexión eléctrica empleado en el sistema de conexión eléctrica de la invención, respectivamente en la posición desconectada y en la posición conectada. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE AL MENOS UNA FORMA DE REALIZACIÓN

La invención tiene como objetivo proporcionar un sistema simple que pueda sustituir, de manera ventajosa, las soluciones de inducción, sin tener todos los inconvenientes. El sistema de la invención es una solución cableada, es decir, comprende una conexión eléctrica física entre un primer elemento de conexión presente en un primer conector y un segundo elemento de conexión presente en un segundo conector. El sistema de la invención tiene la particularidad de funcionar por efecto magnético para asegurar el encuentro de los dos conectores y así permitir la conexión eléctrica. Más concretamente, el sistema de la invención consta de dos partes, denominadas primera parte 1 y segunda parte 2, estando una de las dos partes destinada a conectarse a un circuito eléctrico de alimentación 3, por ejemplo, conectado a la red y estando la otra parte destinada a ser conectada a un dispositivo eléctrico 4 para ser alimentado, por ejemplo, un sistema de alimentación de un vehículo eléctrico.

Se puede considerar cualquier solución de conexión eléctrica al dispositivo eléctrico o al circuito eléctrico de alimentación, tal como un cable, una varilla conductora u otra solución equivalente.

La primera parte 1 del sistema está formada por un dispositivo de conexión eléctrica. Este dispositivo de conexión eléctrica comprende una cubierta 15, un conector eléctrico integrado en dicha cubierta 15 y una superficie de guía 150 integrada en dicha cubierta y dispuesta alrededor de la cara frontal de dicho conector eléctrico. De manera ventajosa, el dispositivo de conexión eléctrica será del tipo monobloque. Su cubierta 15 tiene una superficie externa que define un volumen interno que puede integrar cualquier solución útil para su funcionamiento. Esta cubierta 15 podrá constar de una o más cajas de formas adecuadas. La cubierta tendrá, por ejemplo, la forma de un cilindro, siendo su altura muy baja en comparación con su diámetro, lo que le dará la forma de un disco o de una arandela de espesor no nulo. Cada parte del sistema tiene un conector eléctrico 10, 20 separado. Cada conector 10, 20 tiene una cara frontal 11, 21 para la conexión mecánica y eléctrica. Las dos caras frontales están destinadas a presionarse entre sí mediante un efecto magnético para acoplar los dos conectores 10, 20 de manera conjunta y realizar la conexión eléctrica. Cada cara frontal de un conector define y delimita su superficie de conexión mecánica y eléctrica con el otro conector. De manera no limitativa, un primer conector 10 tiene al menos un elemento de conexión eléctrica y un segundo conector 20 tiene al menos un elemento de conexión eléctrica destinado a ser conectado eléctricamente al elemento de conexión eléctrica del primer conector 10. De manera no limitativa, el primer conector 10 y el segundo conector 20 tienen, por ejemplo, la arquitectura que se describe a continuación en relación con las Figuras 17A y 17B.

De manera no limitativa, el primer conector 10 comprende, de forma ventajosa, una primera caja 100, por ejemplo, de material plástico. La primera caja 100 del primer conector 10 tiene una cara frontal 11 contra la que puede encajar el segundo conector 20. El primer conector 10 también comprende un soporte móvil 12 alojado en dicha primera caja y en donde se fijan dos primeros contactos eléctricos 120, 121. Los dos primeros contactos eléctricos 120, 121 están conectados al circuito eléctrico de alimentación 3 por medio de cables eléctricos conductores. El primer conector 10 también comprende una primera parte magnética móvil 13 alojada en dicha primera caja y solidaria en desplazamiento con el soporte móvil 12 y dispuesta para desplazarse por efecto magnético entre una primera posición y una segunda posición. Un resorte 14 colocado dentro de la primera caja 100 del primer conector, por ejemplo, fijado por un lado a la caja 100 del primer conector y por otro lado al soporte móvil 12, está dispuesto para llevar la primera parte magnética 13 a su primera posición cuando el efecto magnético requerido para la extracción ya no es lo suficientemente significativo. En la primera posición de la primera parte magnética 13, los primeros contactos eléctricos 120, 121 están retraídos dentro del primer conector 1 y en la segunda posición de la primera parte magnética 13, estando los primeros contactos eléctricos 120, 121 en el exterior del primer conector 10, que atraviesa el plano formado por su cara frontal 11. En su segunda posición, el conjunto móvil formado por el soporte 12 y la parte magnética 13 están dispuestos a tope, por ejemplo, contra una parte de la caja 10.

El segundo conector 20 por su parte comprende, de forma ventajosa, una segunda caja 200, por ejemplo, de material plástico, que tiene una cara frontal 21 destinada a apoyarse a lo largo de un eje (X) contra la cara frontal 11 del primer conector 10, definiendo así su superficie de conexión (definida de forma vertical en la Figura 10B). Para cada conector, la superficie de conexión corresponde así a la superficie de contacto con el otro conector cuando el primer conector 10 está adherido por efecto magnético al segundo conector. De manera preferible se forma simétricamente alrededor del eje (X).

El segundo conector 20 comprende, además, dos segundos contactos eléctricos 220, 221, por ejemplo, dos pistas eléctricas situadas al ras con su cara frontal 21, destinadas a entrar en contacto eléctrico con los dos primeros contactos eléctricos 120, 121 del primer conector 10. También comprende una segunda parte magnética 23 fijada en el interior de la caja y destinada a atraer la primera parte magnética 13 cuando el segundo conector 20 se aproxima desde el primer conector 10 con el fin de asegurar tanto el encuentro de las dos cajas entre sí, por su cara frontal, según su superficie de conexión, así como el desplazamiento del soporte móvil 12 en la primera caja y por tanto la extracción de los primeros contactos eléctricos 120, 121 hacia su segunda posición para conectarse eléctricamente a los dos contactos eléctricos 220, 221 del segundo conector 20. De manera preferible, las dos pistas eléctricas son de forma circular y están situadas de manera concéntrica. Dependiendo de la forma de las dos caras frontales, su superficie de conexión puede adoptar diferentes formas. De manera no limitativa, será prácticamente plana tal como en las figuras adjuntas o en una forma de realización hemisférica alternativa.

La primera parte magnética y/o la segunda parte magnética de los conectores comprenden al menos un imán permanente para generar al menos un flujo magnético entre las dos partes magnéticas y generar dichos efectos descritos con anterioridad cuando el segundo conector 20 se aproxime al primer conector 10 o viceversa. Se pueden así contemplar diferentes arquitecturas magnéticas, tales como las descritas en las solicitudes de patente EP2628213A1, EP2667459A1, ... Sin embargo, estas no son objeto de la presente solicitud y debe entenderse que la invención puede adaptarse a cualquier arquitectura, siempre que esto prevea la presencia de un flujo magnético máximo entre la primera parte magnética y la segunda parte magnética cuando el segundo conector se coloca en el primer conector y disminuye cuando el segundo conector se aleja del primer conector o viceversa. Con referencia a las figuras adjuntas, la primera parte magnética 13 comprende, por ejemplo, un imán permanente 130 de forma anular y la segunda parte magnética 23 comprende un imán permanente 230 de forma anular. En las Figuras 17A y 17B, el imán permanente 130 está fijado, por ejemplo, a un elemento ferromagnético 4. El imán permanente 130 y el imán permanente 230 están destinados a colocarse de manera coaxial cuando el segundo conector 20 se aproxime desde el primer conector 10 o viceversa. Cuando el segundo conector 20 esté situado frente al primer conector 10, el imán permanente 130 y el imán permanente 230 estarán dispuestos de manera que cada uno tenga una superficie de entrehierro paralela al plano de unión P.

Como forma de realización alternativa, se puede disponer una solución de electroimán en la parte magnética del primer conector o del segundo conector para realizar la atracción magnética entre los dos conectores.

El dispositivo de conexión eléctrica del sistema comprende medios magnéticos de guía para guiar el primer conector 10 hacia el segundo conector 20 o viceversa y así favorecer su unión/conexión mediante el efecto magnético. Estos medios magnéticos están integrados en la cubierta 15 del dispositivo y dispuestos alrededor del conector integrado en la cubierta 15 del dispositivo. Están destinados a favorecer la unión por efecto magnético entre los dos conectores.

Según un aspecto de la invención, el dispositivo de conexión eléctrica del sistema comprende una superficie de guía 150 dispuesta alrededor de la superficie de conexión de su conector. A partir de la arquitectura de los dos conectores que se describieron con anterioridad, esta superficie de guía 150 se extiende alrededor de la cara frontal de una caja, la primera caja 100 del primer conector 10 o la segunda caja 200 del segundo conector 20, para guiar las dos cajas entre sí y favorecer la conexión de los dos conectores entre sí. Esta superficie de guía puede adoptar cualquier forma adecuada.

Por tanto, esta superficie define un collarín alrededor de la cara frontal de la cubierta integrada del conector y se produce en la cubierta del dispositivo. Puede adoptar diferentes formas:

- Plana,

- Cóncava para formar un receptáculo, o

- Convexa.

De manera preferible será de forma simétrica alrededor del eje (X) o de un plano, de modo que la superficie de conexión se posicione entonces según este eje o según un eje de este plano. Además, puede tener un borde exterior de cualquier forma, por ejemplo, circular, rectangular u otra forma. En el resto de la descripción y en las figuras, la superficie de guía 150 se presenta con un borde exterior circular.

Además, tendrá las siguientes otras particularidades:

- Está separada de la cara frontal del conector y, por lo tanto, no tiene contacto eléctrico;

- La superficie de guía se extiende alrededor de la periferia de la cara frontal del conector integrado en la cubierta del dispositivo, todo alrededor de la superficie de conexión;

- Tiene un área de superficie mayor que la de la cara frontal del conector del dispositivo;

- Extiende la cara frontal de la caja del conector del dispositivo de manera continua hacia el exterior.

En su forma cóncava, se realizará, por ejemplo, en forma de tronco de cono invertido, cuya base pequeña está ocupada por la cara frontal del conector integrado. En esta configuración, su directriz forma, de manera ventajosa, un ángulo con el eje (X) mayor de 30° y menor de 90°. Su altura se adaptará a la aplicación prevista. De manera preferible será al menos el doble de la altura de la caja del conector integrado.

De forma ventajosa, la superficie de guía tiene un área al menos dos veces mayor que la superficie de conexión del conector.

Las figuras adjuntas representan diferentes formas de realización del dispositivo y del sistema de conexión eléctrica de la invención.

Figura 1:

El dispositivo de conexión eléctrica se presenta con una superficie de guía plana alrededor de la cara frontal 11 del conector 10. A continuación se observará que se utilizan medios magnéticos para atraer el segundo conector 20 hacia el primer conector.

Figuras 2A y 2B:

La cubierta 15 tiene la forma de un receptáculo provisto de una superficie de guía 150 cóncava.

El tamaño del receptáculo, su profundidad y en particular el área y la inclinación de su superficie de guía 150 se adaptarán a la aplicación prevista. Estas características se definieron en particular con anterioridad. En una instalación de recarga de un vehículo eléctrico 40, estos parámetros se establecerán para obtener la conexión mecánica y, por tanto, eléctrica, entre el primer conector 10 y el segundo conector 20, sin requerir un posicionamiento demasiado preciso del vehículo con respecto al receptáculo 15 o del receptáculo con respecto al vehículo.

Por lo tanto, el receptáculo tiene una forma abocinada que define dicha superficie de guía interna 150 con una forma cóncava enfrentada al segundo conector 20. De manera ventajosa, el receptáculo tiene una forma simétrica alrededor de un eje de revolución. De manera preferible, este eje coincidirá con el eje (X) que define la dirección de desplazamiento del segundo conector hacia el primer conector. La caja 100 del primer conector 10 está integrada, de manera ventajosa, en dicho receptáculo y posicionada, de forma ventajosa, en el fondo de la concavidad así formada, de manera preferible en el centro de la misma. La cara frontal 11 de dicho primer conector 10 se presenta, de manera ventajosa, en el fondo de dicho receptáculo para que sea accesible a la conexión eléctrica. De manera preferible se dispone de forma perpendicular al eje de revolución (X) formando el receptáculo. Por tanto, dicha superficie de conexión es perpendicular a dicho eje (X). La caja 100 del primer conector 10 podrá integrarse en dicho receptáculo mediante cualquier medio adecuado. Por lo tanto, un sobremoldeo en material plástico entre el receptáculo y la caja es una opción posible. Por tanto, la superficie de guía 150 formada por el receptáculo se extiende alrededor de la caja 100 del primer conector 10.

El dispositivo según la invención comprende medios magnéticos dispuestos para guiar el segundo conector 20 hacia el primer conector 10 por efecto magnético. Más concretamente, estos medios magnéticos están destinados a generar uno o más campos magnéticos con respecto al segundo conector 20, de manera que obliguen a dicho segundo conector 20 a dirigirse hacia el eje (X) del dispositivo en donde se encuentra el primer conector 10, y para hacerlo entrar de nuevo en el campo magnético de atracción generado por la parte magnética 13 del primer conector 10. Estos medios magnéticos se distribuyen alrededor del primer conector 10 y de su cara frontal 11 de conexión.

Los medios magnéticos pueden estar integrados en la cubierta 15 o alojados en el volumen interno de la cubierta 15 del dispositivo de conexión eléctrica.

Estos medios magnéticos pueden disponerse en dicha superficie de guía 150 o alojarse debajo de dicha superficie de guía.

Los medios magnéticos son particularmente útiles cuando la superficie de guía es plana o convexa.

Figuras 3A a 3C

Estas figuras ilustran el desplazamiento del segundo conector 20, realizado por el efecto magnético generado por los medios magnéticos del dispositivo.

En la Figura 3A, el segundo conector 20 está alejado del primer conector 10 pero está ubicado al menos parcialmente en línea con la superficie de guía 150.

En la Figura 3B, el segundo conector 20 es atraído un poco más hacia el eje (X) del dispositivo donde está ubicado el primer conector 10.

En la Figura 3C, el segundo conector 20 es atraído por efecto magnético por el primer conector 10 y la unión se realiza entre los dos conectores.

Figura 4:

En un ejemplo, los medios magnéticos del dispositivo comprenden, por ejemplo, imanes permanentes 5 distribuidos alrededor de la caja 100 del primer conector 10, dispuestos dentro de la cubierta del dispositivo o integrados en el material que forma dicha superficie guía 150.

Los imanes permanentes se distribuirán, por ejemplo, con respecto al primer conector 10 para no crear un conflicto operativo entre el efecto de atracción puesto en práctica para atraer el segundo conector 20 y el efecto de repulsión puesto en práctica por dichos medios magnéticos. Se distribuirán, por ejemplo, a lo largo de al menos una corona anular dispuesta de manera concéntrica con respecto al primer conector 10. Esta corona tendrá un diámetro suficiente para permitir el guiado del segundo conector hacia el centro de la superficie de guía (si este último tuviera una forma simétrica).

Cada imán genera, por ejemplo, un campo de repulsión magnético 50 que fuerza al segundo conector 20 a desplazarse hacia el primer conector 10 por efecto magnético. Según una posible variante de forma de realización, los campos magnéticos repulsivos 50 generados por los imanes permanentes 5 tienen todos direcciones paralelas e intensidades prácticamente idénticas. Según otra variante de forma de realización, tienen diferentes orientaciones y/o intensidades para favorecer el guiado del segundo conector 20 hacia el primer conector 10. Según una característica particular de la invención, los campos magnéticos repulsivos 50 generados por los imanes 5 situados más al exterior, tienen, por ejemplo, una intensidad mayor que los situados más cerca del primer conector 10 para forzar la orientación del segundo conector 20 hacia el centro del receptáculo 15 y, por lo tanto, hacia el primer conector 10.

Según otros ejemplos mostrados en las Figuras 6 a 9, los medios magnéticos del dispositivo se controlan para llevar el segundo conector hacia el primer conector, en particular cuando el segundo conector 20 no está en el eje del primer conector 10. El control es eléctrico y/o mecánico.

Los medios magnéticos están alojados en el volumen interno definido por la cubierta 15 del dispositivo.

Figura 5:

Según la invención, los medios magnéticos comprenden, de manera ventajosa, varias bobinas electromagnéticas B1, B2, B3 controladas según una secuencia de control determinada por los medios de control. Los medios magnéticos comprenden varias bobinas electromagnéticas. De forma no limitativa, la Figura 5 muestra una arquitectura con tres bobinas electromagnéticas B1, B2, B3 concéntricas alrededor del eje (X). También es particularmente ventajosa una arquitectura con cuatro bobinas electromagnéticas.

Las bobinas electromagnéticas B1, B2, B3 se fabrican cada una en forma anular y tienen diferentes diámetros. Las bobinas anulares están dispuestas de manera concéntrica alrededor del primer conector.

Las bobinas concéntricas están alimentadas, una tras otra, según una secuencia de control. A continuación, se proporcionan dos ejemplos de secuencia de control, pero la secuencia de control se puede adaptar de conformidad con diferentes parámetros, en particular, el número de bobinas utilizadas, el tamaño del dispositivo, la fuerza electromagnética generada por cada bobina en funcionamiento, el entorno operativo del dispositivo ...

De manera no limitativa, la secuencia de control es, por ejemplo, la siguiente:

- Activación de la bobina externa B1, es decir, la más alejada del eje del dispositivo en donde se ubica el primer conector. La bobina exterior B1 crea un primer campo magnético axial que causa un primer desplazamiento del segundo conector 20 hacia el eje del dispositivo.

- Activación de la bobina intermedia B2 y desactivación de la bobina externa B1. La bobina intermedia B2 crea un segundo campo magnético axial continuando la atracción del segundo conector 20 hacia el eje del dispositivo. - Activación de la bobina interna B3, la más próxima al eje, y desactivación de la bobina intermedia B2. La bobina interna B3 crea un tercer campo magnético axial en donde se alineará el segundo conector.

De manera no limitativa, otra secuencia de control podría ser la siguiente:

- Activación de la bobina externa B1, es decir, la más alejada del eje del dispositivo en donde se ubica el primer conector. La bobina exterior B1 crea un primer campo magnético axial que causa un primer desplazamiento del segundo conector 20 hacia el eje del dispositivo.

- Activación de la bobina interna B3 y desactivación de la bobina externa B1. La bobina interna B1 crea un segundo campo magnético axial que permite la atracción del segundo conector 20 directamente hacia el primer conector. - Si se establece la conexión, la secuencia se completa.

- Si no se realiza la conexión, la secuencia continúa con una activación de la bobina intermedia B2 y una desactivación de la bobina interna B3.

- Activación de la bobina interna B3, la más próxima al eje, y desactivación de la bobina intermedia B2 para atraer de manera definitiva el segundo conector 20 sobre el primer conector 10.

La atracción magnética del primer conector 10 situado en el eje del dispositivo permite entonces asegurar la atracción magnética final para garantizar la unión de los dos conectores 10, 20.

Los medios de control comprenden, por ejemplo, un microcontrolador destinado a ejecutar la secuencia de control y conmutadores controlados por el microcontrolador de una manera adecuada para ejecutar la secuencia de control. Cada interruptor está destinado a controlar una bobina separada B1, B2, B3, para activarla o desactivarla.

De manera ventajosa, se utilizarán medios para detectar la conexión entre los dos conectores para informar al microcontrolador sobre el progreso de la secuencia. De manera no limitativa, estos medios de detección podrán comprender uno o más microconmutadores.

Según una forma de realización, los medios de control están configurados, por ejemplo, para realizar una secuencia de extracción, es decir, la desconexión del segundo conector del primer conector. Esta secuencia de extracción se pone en práctica, por ejemplo, controlando la activación de la bobina interna B3 con una corriente inversa. El campo magnético generado por esta bobina sería entonces de una intensidad suficiente para atraer el segundo conector y desconectarlo del primer conector. La intensidad deberá ser suficiente para contrarrestar el campo magnético de atracción generado entre los medios magnéticos presentes en los dos conectores 10, 20.

Figura 6:

En este ejemplo, las tres bobinas dispuestas de manera concéntrica se sustituyen cada una por varios grupos G de varias bobinas (tres bobinas B por grupo en la Figura 6). Cada grupo de bobinas comprende varias bobinas B dispuestas en dirección radial alrededor del eje (X). La Figura 6 ilustra este ejemplo, utilizando seis grupos de tres bobinas. La secuencia de control descrita con anterioridad se podrá aplicar de manera idéntica, activando en primer lugar las bobinas externas de cada grupo, a continuación, las bobinas intermedias de cada grupo y, por último, las bobinas internas de cada grupo. Como forma de realización alternativa, la secuencia de control podrá ponerse en práctica en las bobinas de uno o más grupos seleccionados, por ejemplo, dependiendo de la posición del conector a atraer. Asimismo, el dispositivo comprende medios de control utilizados para realizar una secuencia de control idéntica a la descrita con anterioridad.

Figuras 7 a 9:

El dispositivo, en este ejemplo, comprende medios mecánicos para accionar los medios magnéticos en movimiento dentro de la cubierta 15 del dispositivo, debajo de la superficie de guía 150.

En un primer ejemplo, el dispositivo puede incluir un brazo mecánico 18 que lleva los medios magnéticos. El brazo 18 puede funcionar en rotación alrededor del eje (X) (Figuras 7 y 8).

Los medios magnéticos pueden accionarse en traslación sobre el brazo 18, mediante un mecanismo de deslizamiento (Figuras 7 y 8).

En otro ejemplo, el dispositivo puede comprender un mecanismo articulado 19 que incluye un primer brazo accionable pivotando alrededor de un punto fijo en un extremo y un segundo brazo conectado por una conexión deslizante al primer brazo y accionable en rotación alrededor del eje (X) (Figura 9).

Los medios magnéticos comprenden entonces uno o más imanes permanentes y/o una o más bobinas electromagnéticas controladas según la posición del segundo conector y/o según una secuencia de control determinada (Figuras 7 y 8) ejecutada por los medios de control.

Según un ejemplo, el dispositivo puede incluir medios de protección que aseguren la protección del conector y/o de la superficie de guía contra el polvo y, de manera ventajosa, proporcionando una estanqueidad a cualquier partícula (en particular agua). Estos medios de protección pueden incluir un diafragma o una cubierta giratoria o deslizante. Estos medios de protección pueden accionarse al aproximarse al segundo conector y/o por los medios mecánicos del dispositivo mencionados con anterioridad en relación con la Figura 9.

En otra variante de forma de realización, la superficie de guía 150 está realizada, por ejemplo, de un material plástico magnético. Por lo tanto, genera de manera natural campos magnéticos de dirección y de sentido adaptados para guiar el segundo conector 20 hacia el primer conector 10. Este plástico magnético se obtiene mezclando diversos polvos, tal como se describe, por ejemplo, en la solicitud de patente EP0441616A1.

En general, aproximando las dos partes entre sí y acercando los dos conectores de manera suficiente entre sí gracias a una guía mecánica proporcionada por la superficie de guía 150 del dispositivo y/o a una guía magnética realizada por los medios magnéticos del dispositivo, los dos conectores 10, 20 se acoplarán por efecto magnético. Por lo tanto, se pueden tener diferentes disposiciones posibles del sistema de la invención. Aun considerando de manera no limitativa que la superficie de guía 150 está integrada en la primera parte 1 del sistema, tenemos las diversas disposiciones siguientes.

En una primera disposición ilustrada por las Figuras 1 ,2A, 2B, la primera parte 1 que lleva una superficie de guía 150 se coloca en el suelo S y de manera preferible se fija en el suelo, aproximándose luego a la segunda parte 2 para conectarla a la primera parte. El segundo conector 20, conectado por un cable u otro medio al aparato eléctrico 4 que se va a alimentar, es guiado en primer lugar, en particular por la acción de la gravedad, hacia el primer conector 10 utilizando la superficie de guía 150 y luego conducido hacia el primer conector 10 por el efecto magnético de atracción generado por la parte magnética 13 del primer conector 10 para conectarse al primer conector.

En una segunda disposición, la primera parte que lleva una superficie de guía está integrada en el suelo. Con referencia a la Figura 11, la primera parte 1 está, por lo tanto, al menos parcialmente enterrada en el suelo S, de manera preferible completamente enterrada, de modo que el borde exterior de dicha superficie esté nivelado con el plano formado por el suelo S. El principio de funcionamiento de esta forma de realización sigue siendo idéntica a la descrita con anterioridad.

Las Figuras 10A a 10C ilustran el principio de funcionamiento del sistema de la invención descrito con anterioridad cuando este último se utiliza en la primera disposición antes descrita, en una instalación de recarga de un sistema de alimentación de un vehículo eléctrico 40. El principio se describe para una superficie de guía de forma cóncava formando un receptáculo. Por supuesto, este principio de funcionamiento será aplicable cualquiera que sea la variante de forma de realización del dispositivo y cualquiera que sea su disposición con respecto al suelo (colocado en el suelo o enterrado en el suelo tal como en la Figura 11).

Figura 10A: El dispositivo que incluye el primer conector 10 y el receptáculo se coloca en el suelo S de una plaza de aparcamiento o garaje. Como forma de realización alternativa, este último está enterrado en el suelo S tal como se describió con anterioridad en relación con la Figura 11. Se entenderá a continuación que su posición en el suelo S debe elegirse con criterio. El primer conector 10 está conectado al circuito eléctrico de alimentación 3. En estas figuras, está conectado por un cable a un enchufe eléctrico de pared 30 conectado a la red. Para una aplicación de recarga de un vehículo eléctrico 40, el dispositivo debe ser lo suficientemente delgado y no muy voluminoso para permitir que el vehículo eléctrico 40 se acerque y se coloque encima del mismo.

Figura 10B: Cuando el vehículo eléctrico 40 está estacionado en la plaza de aparcamiento, se coloca por encima del dispositivo, aproximadamente de modo que el segundo conector 20, que está conectado a su batería, esté ubicado prácticamente a plomada del dispositivo. Gracias a la presencia del receptáculo, de su superficie de guía de forma cóncava, no es necesario colocar el segundo conector 20 justo encima del primer conector 10.

Figura 10C: El conductor a continuación controla la carga de su batería. Este control causa la liberación del segundo conector 20, que luego se deposita en el receptáculo. Gracias en particular a su superficie de guía 150, de forma cóncava, el dispositivo del segundo conector 20 se dirige mecánica y/o magnéticamente hacia el primer conector 10. El campo magnético generado por la parte magnética 13 del primer conector 10 acaba atrayendo al segundo conector 20 hacia el mismo y permite completar el acoplamiento mecánico y eléctrico entre el segundo conector 20 y el primer conector 10.

La liberación del segundo conector 20 podrá ponerse en práctica por cualquier medio apropiado. Se podría utilizar, por ejemplo, un sistema de bobinado accionado por un motor alojado en el chasis del vehículo eléctrico.

En otra disposición mostrada en las Figuras 12A y 12B, el dispositivo y el segundo conector 20 se aproximan lo suficiente entre sí para que el segundo conector 20 sea guiado en primer lugar por la superficie de guía 150, y luego objeto de aspiración hacia el primer conector 10 por el efecto magnético de atracción generado entre las dos partes magnéticas 13, 23. En el contexto de una instalación de recarga de un vehículo eléctrico, esta solución consiste, por ejemplo, en colocar el dispositivo en el vehículo a recargar de manera que tenga el primer conector 10 y la superficie de guía 150 de cara al suelo. El segundo conector 20 se presenta entonces a una altura suficiente para ser aspirado por el efecto magnético. Podrá simplemente colocarse en la parte superior de un soporte adecuado 6 o llevarse a esta altura mediante un dispositivo de elevación.

En las formas de realización descritas con anterioridad en relación con las Figuras 1 a 12B, las conexiones eléctricas entre el dispositivo de conexión eléctrica y la toma de corriente de pared 30 se realizan mediante un cable eléctrico normalizado. De manera ventajosa, este cable irá alojado en una vaina fijada al suelo o enterrada. También podría proporcionarse una solución de devanador en la primera parte 1, por ejemplo, en el dispositivo para formar un bloque fácilmente transportable y, por lo tanto, fácilmente desplazable.

Con referencia a las Figuras 13 a 16, de conformidad con otras dos formas de realización del sistema de la invención, el dispositivo se muestra móvil en desplazamiento. Así, por ejemplo, está montado sobre rodillos 16 u otros medios adecuados, accionados por un motor, por ejemplo, un motor eléctrico alojado en el dispositivo. También comprende una unidad de control dispuesta para controlar dicho motor y dirigir el conjunto. Comprende una unidad de detección dispuesta para ubicarse y detectar una baliza 41 de la segunda parte 2 con el fin de posicionarse de manera adecuada con respecto a la misma. En una aplicación de instalación para recargar una batería de un vehículo eléctrico, la baliza 41 se coloca en el vehículo 40 y el dispositivo que comprende la superficie de guía 150, guiado por su unidad de control que recibe la señal emitida por la baliza, se desplaza con relación al vehículo para posicionarse debajo del lugar donde está ubicado el enchufe 20.

De manera no limitativa, estas formas de realización se describen y muestran para un sistema de conexión de la invención en donde la superficie de guía 150 del dispositivo es de forma cóncava. Pero debe entenderse que es adaptable a las otras formas de realización y disposiciones descritas con anterioridad. En particular, se entenderá que la solución por succión ilustrada en las Figuras 12A y 12B podría adaptarse muy bien a esta forma de realización. En este caso, es la segunda parte 2 la que es móvil y que acaba de ser presentada debajo de la primera parte 1, a una altura adecuada para que el segundo conector 20 sea aspirado por el efecto magnético hacia el primer conector 10.

Las Figuras 14A a 14C ilustran el principio de funcionamiento del sistema de la invención descrito con anterioridad en relación con la Figura 13 cuando esta última se utiliza en una instalación para recargar un sistema de alimentación de un vehículo eléctrico 40.

Figura 14A: Cuando el vehículo eléctrico 40 está estacionado, el conductor controla la recarga del vehículo, lo que causa la activación de la baliza 41. La señal generada por la baliza 41 activa el dispositivo que forma la primera parte 1 del sistema de la invención que, gracias a su unidad de control y a su unidad de detección, determina la posición de la baliza para llegar a la misma. El dispositivo de la invención se desplaza para alcanzar la baliza.

Figura 14B: El dispositivo se coloca debajo del automóvil al nivel de la etiqueta 41. Cuando está en su posición, el segundo conector de alimentación 20 de la segunda parte 2 puede ser liberado del vehículo 40. Esta liberación puede ser realizada por una acción del conductor o de manera automática después de recibir una señal de la baliza 41 o del dispositivo, indicando que el dispositivo está directamente encima de la baliza 41 y, por lo tanto, está en posición de recibir el segundo conector 20.

Figura 14C: Tras la liberación del segundo conector 20, este último se deposita en el receptáculo. Gracias a su superficie de guía y/o a sus medios magnéticos de guía, el dispositivo guía el enchufe 20 de manera mecánica y/o magnética hacia el primer conector 10. El campo magnético generado por la parte magnética 13 del primer conector 10 termina de atraer el segundo conector 20 hacia el primer conector 10 y permite completar el acoplamiento mecánico y eléctrico entre el segundo conector 20 y el primer conector 10.

La Figura 15 muestra una forma de realización en donde el dispositivo se puede desplazar sobre uno o más carriles 17 colocados sobre el suelo (se muestran dos carriles en la Figura 15). Por lo tanto, estos carriles 17 forman parte de la primera parte 1 del sistema. El principio de baliza 41 descrito con anterioridad se puede mantener, pero no de forma necesaria. Como variante, un sistema de parada mecánica o un sistema de posicionamiento presente en el vehículo permite que el vehículo se posicione de manera correcta con respecto a los carriles 17 y, por lo tanto, con respecto al dispositivo de la invención. De manera ventajosa, se dispone una solución de tope sobre los carriles para obtener la parada del dispositivo en una posición determinada, debajo de la segunda parte. De manera ventajosa, para realizar la conexión eléctrica a la toma de pared 30, el dispositivo comprende conductores 170 alojados en uno o más de los carriles 17 y que van a conectarse de manera eléctrica en elementos de conexión presentes en los rodillos. Por lo tanto, esta solución tiene la ventaja de no requerir la presencia de cables entre el enchufe 30 y el dispositivo. La Figura 16 ilustra el principio de funcionamiento del sistema para esta última configuración. Las dos etapas finales de conexión son idénticas a las ya descritas con anterioridad.

De manera ventajosa, y de forma no limitativa, el primer conector 10 y su caja tienen, por ejemplo, la forma de una toma de corriente eléctrica y el segundo conector 20 tiene, por ejemplo, la forma de un enchufe que se va a conectar sobre dicha toma eléctrica. La caja 200, que forma el enchufe puede, en particular, adoptar una forma adecuada para llegar a conectarse más fácilmente en dicha toma. Cuando el primer conector está integrado en la cubierta del dispositivo para recibir la clavija y el dispositivo está en el suelo, se entenderá que la caja de la clavija puede tomar cualquier forma que le permita orientarse lo mejor posible hacia la toma eléctrica. Será, por ejemplo, de una forma que tenga redondeados sus flancos laterales con el fin de mantener una inestabilidad cuando se encuentre sobre un soporte y, por lo tanto, una capacidad de orientación alrededor de su eje.

El sistema de la invención y su dispositivo con una superficie de guía tiene, por tanto, muchas ventajas, entre las que se encuentran:

- Es fácil de poner en práctica. De la forma más sencilla, basta con colocar el dispositivo sobre el suelo.

- No requiere una intervención humana compleja. Es posible que solamente sea necesario liberar el enchufe. - Sus diferentes formas de realización permiten ofrecer soluciones más o menos complejas adaptadas a diferentes infraestructuras.

- Es poco costoso, en particular en comparación con una solución de recarga por inducción.

- No requiere modificaciones importantes en el vehículo eléctrico.

Claims (16)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de conexión eléctrica que comprende:

- una cubierta exterior (15),

- un primer conector (10) integrado en dicha cubierta y que tiene una cara frontal (11) en dicha cubierta, comprendiendo el primer conector un primer elemento de conexión eléctrica destinado a ser conectado a un circuito eléctrico de alimentación (3) y que comprende dos primeros contactos eléctricos, comprendiendo el primer conector unos primeros medios magnéticos para atraer, por efecto magnético, a un segundo conector (20) para adherir por efecto magnético una cara frontal (21) de dicho segundo conector contra la cara frontal (11) del primer conector y para conectar de manera eléctrica el primer elemento de conexión eléctrica con un segundo elemento de conexión eléctrica del segundo conector,

- Caracterizado porque comprende:

- segundos medios magnéticos de guiado integrados en dicha cubierta (15) del dispositivo y dispuestos alrededor de la cara frontal del primer conector para asegurar de manera exclusiva un guiado del segundo conector hacia dicho primer conector para asegurar su unión por efecto magnético,

- los segundos medios magnéticos de guiado comprenden varias bobinas (B1, B2, B3) de forma anular dispuestas de manera concéntrica con respecto al primer conector y medios para controlar dichas bobinas,

- estando dichos medios de control configurados para ejecutar una secuencia de control de dichas bobinas, que incluyen sucesivas etapas de activación de dichas bobinas concéntricas.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende medios mecánicos de guiado que incluyen una superficie de guía (150) que extiende de forma continua la cara frontal (11) del primer conector (10) hacia el exterior.

3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha superficie de guía (150) tiene forma cóncava, para formar un receptáculo y porque dicho primer conector está integrado en el fondo de dicho receptáculo.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado porque dichos segundos medios magnéticos incluyen un plástico magnético que forma al menos parcialmente dicha cubierta.

5. Sistema de conexión eléctrica que comprende:

- una primera parte (1) que comprende un primer conector eléctrico (10) destinado a ser conectado a un circuito eléctrico de alimentación (3),

- una segunda parte (2) que comprende un segundo conector eléctrico (20) destinado a ser conectado a un dispositivo eléctrico (4) a alimentar,

- primeros medios magnéticos para atraer, por efecto magnético, el segundo conector (20) hacia el primer conector (10) para conectar de manera eléctrica el primer conector eléctrico al segundo conector eléctrico,

- caracterizado porque la primera parte (1) comprende un dispositivo de conexión eléctrica según una de las reivindicaciones 1 a 4.

6. Instalación para cargar una batería de un vehículo eléctrico, caracterizada porque comprende un sistema de conexión según se define en la reivindicación 5 y en donde dicha primera parte (1) o dicha segunda parte está conectada a un circuito eléctrico de alimentación (3) y, respectivamente, dicha segunda parte (2) o dicha primera parte está conectada a un sistema de suministro de alimentación del vehículo eléctrico (40).

7. Instalación de carga según la reivindicación 6, caracterizada porque dicha primera parte (1) se coloca sobre el suelo.

8. Instalación de carga según la reivindicación 6, caracterizada porque dicha primera parte (1) está integrada en el suelo (S).

9. Instalación de carga según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizada porque la segunda parte (2) comprende un cable que la conecta al sistema de alimentación del vehículo eléctrico y un devanador dispuesto para enrollar dicho cable.

10. instalación de carga según la reivindicación 6, caracterizada porque la segunda parte (2) está colocada sobre un soporte (6) de manera que se eleva con respecto al suelo.

11. Instalación de carga según la reivindicación 6, caracterizada porque dicha primera parte (1) comprende medios de desplazamiento sobre el suelo.

12. Instalación de carga según la reivindicación 11, caracterizada porque dichos medios de desplazamiento comprenden unos rodillos (16) y un motor dispuesto para accionar dichos rodillos.

13. Instalación de carga según la reivindicación 12, caracterizada porque dichos medios de desplazamiento comprenden carriles (17) que cooperan con dichos rodillos (16).

14. Instalación de carga según la reivindicación 13, caracterizada porque la primera parte (1) comprende conductores eléctricos (170) alojados en los carriles (17).

15. Instalación de carga según una de las reivindicaciones 6 a 14, caracterizada porque dicha primera parte (1) comprende una unidad de control y una unidad de detección conectada a dicha unidad de control.

16. Instalación de carga según la reivindicación 15, caracterizada porque la segunda parte (2) comprende una baliza (41) destinada a ser detectada por la unidad de detección de la primera parte (1).