ES2954745T3 - Dispositivo de transferencia de corriente para cargar dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica de vehículos en estaciones de carga aéreas - Google Patents

Dispositivo de transferencia de corriente para cargar dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica de vehículos en estaciones de carga aéreas Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de transmisión de corriente (4) en el lado del vehículo para la carga estacionaria de acumuladores de energía eléctrica de vehículos (7) en estaciones de carga mediante superficies de contacto (13, 14, 15) de suministro de corriente dispuestas encima del vehículo (7), donde un colector de corriente de carga (4) configurado como sistema de brazo articulado (4) está configurado de forma multipolar y presenta, para el contacto estacionario con las superficies de contacto (13, 14, 15) a alimentar con corriente. , al menos dos elementos de contacto eléctricos (1, 2, 3) aislados entre sí, que transmiten diferentes fases eléctricas. Según la presente invención, a través del colector de corriente de carga se crea un dispositivo de transmisión de corriente que permite establecer a través de un único colector de corriente al menos dos o varios contactos eléctricos, pudiendo transmitir diferentes contactos eléctricos. fases y al mismo tiempo poner a tierra el vehículo. Gracias a la configuración como sistema de brazo articulado, el dispositivo de transmisión de corriente según la invención puede realizarse de forma especialmente compacta y con un peso reducido. Un dispositivo de carga del lado del vehículo así diseñado permite al conductor colocar fácilmente el vehículo debajo de la estación de carga aérea, junto con un contacto fiable de las superficies de contacto. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de transferencia de corriente para cargar dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica de vehículos en estaciones de carga aéreas
La invención se refiere a un dispositivo de transmisión de corriente en el lado del vehículo para la carga estacionaria de acumuladores de energía eléctrica de vehículos en estaciones de carga con superficies de contacto portadoras de corriente dispuestas por encima del vehículo, con un colector de corriente de carga configurado como un sistema de brazo articulado, que está realizado con múltiples polos y tiene al menos tres elementos de contacto eléctrico aislados entre sí para el contacto estacionario de las superficies de contacto portadoras de corriente, que transmiten diferentes fases eléctricas.
Los sistemas de transporte en los que los vehículos accionados eléctricamente reciben energía eléctrica a través de líneas aéreas son generalmente conocidos en el estado de la técnica. Especialmente en el transporte público local, estos medios de transporte se usan sobre raíles como los tranvías o sobre trazados como los trolebuses. Para el suministro de corriente de tracción, un colector de corriente con contactos eléctricos deslizantes está en contacto deslizante permanente con el cable de contacto vivo tendido sobre el vehículo. Los sistemas de transporte de este tipo requieren una inversión significativa en la infraestructura de transporte que hay que proporcionar, especialmente en lo que se refiere al coste de la instalación y el mantenimiento del sistema de líneas aéreas de contacto. Además, a diferencia del tráfico por carretera "libre", este sistema de tráfico está vinculado a una ruta fija. Además de este carácter ferroviario o de trazado, el aspecto de los cables aéreos se percibe a menudo como antiestético, sobre todo en las zonas del centro de las ciudades.
En el curso del avance de la movilidad eléctrica, estas desventajas podrían superarse usando vehículos con sistemas de almacenamiento de energía recargables. Sin embargo, estos modos de transporte requieren, por un lado, una infraestructura de carga con estaciones de recarga en las que las baterías de los vehículos eléctricos puedan cargarse de forma estacionaria en determinados intervalos espaciales. Estas estaciones de recarga pueden disponerse para vehículos de transporte local de pasajeros en forma de estaciones de recarga aérea, preferentemente en paradas de autobús separadas de la vía principal, de tal modo que pueda realizarse un proceso de recarga mientras el vehículo se encuentra en una parada de autobús.
En segundo lugar, además del concepto de propulsión eléctrica, los vehículos deben estar equipados con dispositivos para la transmisión de energía, es decir, para el contacto eléctrico de las estaciones de carga aéreas y para la descarga de la corriente de carga. Los sistemas colectores de corriente conocidos hasta ahora están configurados casi exclusivamente para transmitir una corriente de tracción, es decir, para suministrar energía mientras el vehículo está en movimiento, con lo que la energía eléctrica suministrada se convierte directamente en energía cinética a través de un dispositivo de accionamiento eléctrico sin almacenamiento.
El escrito de publicación DE 31 01 655 A1 describe un dispositivo de suministro de energía para vehículos eléctricos alimentados por baterías, no sobre raíles, que están provistos de un colector de corriente multipolar para poder entrar en contacto con una línea aérea al detenerse en una parada para cargar la batería.
El escrito de publicación FR 2336272 A1 muestra un dispositivo de carga para vehículos eléctricos alimentados por baterías, cada uno de los cuales está equipado con dos colectores de corriente delanteros y dos traseros, uno de los cuales está en contacto con el conductor de corriente activo y el otro está conectado a tierra a través de una línea de tierra.
En el escrito de publicación US 4 603 237 A se divulga un procedimiento para conectar y desconectar un bastidor colector de corriente de un trolebús a un sistema de raíles conductores situado por encima del vehículo, por ejemplo en túneles de mina para la extracción de mineral.
La invención descrita en la solicitud de patente europea EP 2 380 767 A1 muestra un dispositivo de carga para vehículos de transporte público equipados con dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica, pero este dispositivo está configurado para un proceso de carga que tiene lugar durante el paso del vehículo por una estación de carga. Para ello, el vehículo y la estación de carga disponen de un contacto entre el carril conductor y el dispositivo de guiado, en el que la longitud del carril conductor está dimensionada de tal manera que durante el paso con una determinada velocidad, la duración del contacto es suficiente para transferir la energía eléctrica necesaria.
La presente invención, por lo tanto, tiene como objetivo desarrollar para un vehículo eléctrico, en particular para un vehículo eléctrico para el transporte de pasajeros en el transporte público local, un dispositivo de transmisión de energía que sea lo más compacto y ligero posible para la carga estacionaria de los acumuladores de energía eléctrica del vehículo eléctrico y que, junto con un posicionamiento sencillo del vehículo eléctrico, permita un contacto eléctrico rápido y seguro de la superficie de contacto conductora de corriente de una estación de carga aérea. Además, el dispositivo debe ser capaz de soportar elevadas cargas mecánicas continuas.
Este objetivo se consigue en conjunción con el preámbulo de la reivindicación 1, al disponer los elementos de contacto en un colector de corriente de carga común, situados uno al lado del otro en un eje que discurre transversalmente a la dirección de desplazamiento y aislados entre sí, y teniendo el colector de corriente de carga al menos un elemento de contacto eléctrico que está configurado como contacto de puesta a tierra, y en que el sistema de brazo articulado está realizado como un sistema de brazo único o como un sistema de tijera de varias partes y tiene un bastidor de base único, en donde los elementos estructurales del sistema de brazo articulado y del bastidor de base están configurados como conductores de corriente para la conexión de un elemento de contacto y una línea o varias líneas de conexión del elemento o elementos de contacto eléctrico adicionales discurren aisladas eléctricamente a lo largo de los brazos articulados.
Dado que en el techo de un vehículo eléctrico, especialmente si está equipado con otras unidades tales como un sistema de aire acondicionado para su uso en el transporte de pasajeros, el espacio disponible para el montaje de un dispositivo para la captación de corriente es limitado, un colector de corriente de carga configurado como un sistema de brazo articulado permite que los elementos de contacto se acoplen de forma segura a las superficies de contacto, y se desacoplen de las mismas, de una estación de carga instalada por encima del vehículo, al tiempo que requiere poco espacio. Debido a su configuración como un sistema de brazo articulado, el pantógrafo forma una unidad estructural compacta durante la marcha cuando está retraído, pero puede extenderse rápidamente a la altura deseada cuando el vehículo se detiene en una parada equipada con una estación de carga.
Para el contacto estacionario de la superficie de contacto conductora de corriente de una estación de carga que discurre por encima del vehículo, se disponen al menos tres elementos de contacto eléctrico en el colector de corriente de carga configurado como un sistema de brazo articulado, de tal modo que cada uno de los contactos de fase (potenciales de tensión) necesarios para cargar los dispositivos de almacenamiento de energía eléctrica puedan establecerse con las respectivas superficies de contacto de la estación de carga a través de un único colector de corriente. Por ejemplo, durante la carga de corriente continua, el dispositivo de transmisión de corriente según la invención permite que las fases positiva y negativa necesarias para cargar el dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica se pongan en contacto y se descarguen a través de un único colector de corriente.
Los elementos de contacto están dispuestos en un colector de corriente de carga común, uno al lado del otro, transversalmente a la dirección de desplazamiento y aislados entre sí. En esta realización, todos los elementos de contacto diferentes, es decir, tanto los elementos de contacto de fase como un contacto de tierra, están dispuestos uno al lado del otro en un único colector de corriente de carga común. Por lo tanto, los elementos de contacto están provistos de aislamiento y de distancias de aislamiento suficientemente grandes, por lo que la distancia lateral relativa de los elementos de contacto entre sí está predeterminada por la disposición de la superficie de contacto conductora de corriente de la estación de carga y está dimensionada de tal manera que es posible un contacto sin fallos, en particular se puede excluir el riesgo de cortocircuitos.
El colector de corriente de carga presenta al menos un elemento de contacto eléctrico que está configurado como contacto a tierra. Dado que, a diferencia de los vehículos sobre raíles, un trolebús está aislado en gran medida del potencial de tierra por los neumáticos de goma, se puede realizar una conexión a tierra a través de un contacto de tierra en el colector de corriente de carga y una superficie de contacto de tierra correspondiente de la estación de carga. De este modo, tanto los contactos de fase como la puesta a tierra pueden establecerse a través de un único colector de corriente de carga.
El sistema de brazo articulado está configurado como un sistema de brazo único o como un sistema de tijera de varias partes y tiene un bastidor de base único que está unido fijamente al vehículo y al que está fijado de manera pivotante un brazo inferior articulado del sistema de brazo articulado.
Un sistema de brazo articulado configurado de esta manera tiene un peso bajo, lo que es ventajoso en términos de mantener el peso total del vehículo lo más bajo posible durante el gran número de operaciones de aceleración, como las requeridas en el funcionamiento regular de un autobús eléctrico. Además, las construcciones de brazo articulado se caracterizan por su sencillez y escaso mantenimiento. La estabilidad necesaria se consigue con un solo bastidor de base, que está unido rígidamente al vehículo y al que está fijado de manera pivotante un brazo articulado inferior del sistema de brazo articulado.
Los componentes del sistema de brazo articulado y del bastidor base están realizados como conductores portadores de corriente para conectar un elemento de contacto. En esta configuración, las partes eléctricamente conductoras del propio colector de corriente de carga forman la línea de conexión para un elemento de contacto. La descarga de corriente de los restantes elementos de contacto puede realizarse a través de otras líneas de conexión aisladas eléctricamente, tendidas en los brazos articulados.
También es ventajoso que la extensión de los elementos de contacto transversal a la dirección de desplazamiento sea lo suficientemente grande como para poder posicionar el vehículo bajo las superficies de contacto conductoras de corriente de la estación de carga. La longitud de los elementos de contacto transversales a la dirección de marcha se tiende, teniendo en cuenta la disposición de la superficie de contacto de la corriente de carga, de tal manera que el conductor del vehículo disponga de suficiente margen de posicionamiento para colocar el vehículo debajo del dispositivo de carga de modo que las superficies de contacto del dispositivo de carga puedan entrar en contacto de forma segura, incluso aunque haya un ligero desplazamiento del carril, por ejemplo como resultado de la conducción alrededor de obstáculos.
Una o varias líneas de conexión del o de los elementos de contacto eléctrico aislados eléctricamente están integrados en el o los brazos articulados. La corriente de carga captada por los elementos de contacto se transmite a la electrónica de a bordo del vehículo a través de cables de conexión que recorren los brazos articulados de forma aislada eléctricamente.
Los elementos de contacto individuales se pueden disponer en el colector de corriente, de manera que se puedan mover, para establecer un contacto seguro. Con esto garantiza la fuerza de contacto necesaria de los elementos de contacto individuales contra las superficies de contacto conductoras de corriente, incluso si hay que compensar tolerancias de fabricación o de montaje o si el vehículo presenta una inclinación vertical.
Otras características de configuración ventajosas resultan de la siguiente descripción y de los dibujos, que explican mediante ejemplos una forma de realización preferente de la invención. Se muestra:
Fig. 1 : una representación esquemática de un colector de corriente de carga según la invención en una vista lateral a lo largo del eje longitudinal del vehículo y
Fig. 2 : una representación esquemática del colector de corriente de carga según la invención en una vista lateral perpendicular al eje longitudinal del vehículo.
La Fig. 1 muestra un diagrama esquemático de la estructura del colector de corriente de carga 4 según la invención. En la forma de realización mostrada, el colector de corriente de carga está configurado como un sistema de brazo articulado de un solo brazo con un brazo articulado 5. El brazo articulado 5 está fijado de forma pivotante a un bastidor base 6, que a su vez está montado de manera fija en la superficie del techo de un vehículo eléctrico 7. En estado retraído, el brazo articulado 5 descansa sobre el bastidor de base 6 paralelo a la superficie del techo. En su extremo opuesto al cojinete pivotante, tres elementos de contacto 1, 2, 3 están dispuestos uno junto al otro en el brazo articulado 5 sobre un eje transversal a la dirección de desplazamiento. Al abrir el brazo articulado 5, los elementos de contacto 1,2, 3 pueden ponerse en contacto con las superficies de contacto portadoras de corriente 13, 14, 15 de una estación de carga montada encima del vehículo 7. Las superficies de contacto portadoras de corriente 13, 14, 15 se entienden aquí también como superficies de contacto de puesta a tierra para la conexión al potencial de tierra.
En la Fig. 2 , el colector de corriente de carga 4 según la invención se muestra en una representación esquemática perpendicular al eje longitudinal del vehículo. El brazo articulado 5 se encuentra en la posición extendida de tal modo que los elementos de contacto 1,2, 3 del colector de corriente de carga 4 están en contacto con las correspondientes superficies de contacto 13, 14, 15 de la estación de carga. En este caso, la corriente de carga que fluye a través de los elementos de contacto exteriores 13, 15 se desvía a través de las líneas de conexión 11, 12 unidas al brazo articulado 5 de forma aislada 8. Una corriente que fluye a través del elemento de contacto central 14 puede disiparse a través del propio brazo articulado 5 eléctricamente conductor.
Para extender los elementos de contacto 1, 2, 3, el colector de corriente de carga 4 dispone de un accionamiento de elevación 16, que está configurado de manera neumática, eléctrica, hidráulica o mecánica con un sistema de resorte, y, para descender los elementos de contacto 1, 2, 3, de un accionamiento de descenso 17, que también está configurado de manera neumática, eléctrica, hidráulica o mecánica con un acumulador de resorte. El descenso de los elementos de contacto 1, 2, 3 también puede realizarse aprovechando la fuerza de la gravedad.
La presente invención ha proporcionado, con el colector de corriente de carga, un dispositivo de transmisión de corriente que permite establecer al menos tres o más contactos eléctricos a través de un único colector de corriente, que puede transmitir diferentes fases eléctricas y, simultáneamente, conectar a tierra el vehículo. Gracias a su configuración como un sistema de brazo articulado, el dispositivo de transmisión de corriente según la invención puede realizarse con una forma de construcción especialmente compacta y de un peso reducido. Un dispositivo de carga del lado del vehículo construido de esta manera permite al conductor situar fácilmente el vehículo bajo la estación de carga aérea, al tiempo que garantiza un contacto seguro de las superficies de contacto. La construcción sencilla y robusta, en combinación con accionamientos de elevación y de descenso bien configurados, sigue caracterizándose por un bajo mantenimiento y es capaz de soportar las grandes cargas mecánicas continuas que se producen en particular en las operaciones de transporte local de pasajeros con un gran número de operaciones de elevación y descenso en las paradas.

Claims (5)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de transmisión de corriente del lado del vehículo (4) para la carga estacionaria de acumuladores de energía eléctrica de vehículos (7) en estaciones de carga con superficies de contacto conductoras de corriente (13, 14, 15) dispuestas por encima del vehículo, que tiene un colector de corriente de carga (4) configurado como un sistema de brazo articulado (4), que está realizado multipolar y presenta al menos tres elementos de contacto eléctrico (1,2, 3) aislados entre sí para el contacto estacionario de las superficies de contacto conductoras de corriente (13, 14, 15), 15), que presenta al menos tres elementos de contacto eléctrico (1, 2, 3) aislados entre sí y que transmiten fases eléctricas diferentes,
caracterizado
porque los elementos de contacto (1,2, 3) están dispuestos en un colector de corriente de carga (4) común, dispuestos uno al lado del otro en un eje que discurre transversalmente con respecto a la dirección de desplazamiento y aislados entre sí, y el colector de corriente de carga (4) presenta al menos un elemento de contacto eléctrico (1, 2, 3), que está realizado como un contacto de puesta a tierra, y porque el sistema de brazo articulado (4) está configurado como un sistema de brazo único o como un sistema de tijera de varias partes y presenta un bastidor de base único (6) que está firmemente unido al vehículo (7) y al que está fijado de manera que puede pivotar un brazo inferior articulado (5) del sistema de brazo articulado (4), en donde los componentes del sistema de brazo articulado (4) y del bastidor de base (6) están configurados como conductores portadores de corriente para la conexión de un elemento de contacto (1, 2, 3) y las líneas de conexión (11, 12) de otros elementos de contacto eléctrico (1, 2, 3) discurren de manera eléctricamente aislada a lo largo de los brazos articulados.
2. Dispositivo de transmisión de corriente según la reivindicación 1,
caracterizado
porque la extensión de los elementos de contacto (1, 2, 3) transversalmente a la dirección de marcha es suficientemente grande para poder posicionar el vehículo (7) bajo las superficies de contacto conductoras de corriente (13, 14, 15) de la estación de carga.
3. Dispositivo de transmisión de corriente según una de las reivindicaciones 1 a 2,
caracterizado
porque los elementos de contacto individuales (1,2, 3) están dispuestos de forma móvil en el colector de corriente (4) para establecer un contacto eléctrico seguro.
4. Dispositivo de transferencia de corriente según una de las reivindicaciones 1 a 3,
caracterizado
porque el colector de corriente de carga (4) para extender los elementos de contacto (1, 2, 3) presenta un accionamiento de elevación (16) que está realizado de manera neumática, eléctrica, hidráulica o mecánica con un sistema de resorte.
5. Dispositivo de transmisión de corriente según una de las reivindicaciones 1 a 4,
caracterizado
porque el colector de corriente de carga para el descenso de los elementos de contacto (1, 2, 3) presenta un accionamiento de descenso (17) que está realizado de manera neumática, eléctrica, hidráulica o mecánica con un acumulador de muelle, o bien porque el descenso de los elementos de contacto (1, 2, 3) tiene lugar aprovechando la fuerza de la gravedad.
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