ES2965045T3 - Dispositivo de conexión de vehículos, unidad de contacto de suelo, sistema de acoplamiento de vehículos, así como procedimiento para la conexión conductiva automática de una unidad de contacto de vehículo a una unidad de contacto de suelo - Google Patents

Dispositivo de conexión de vehículos, unidad de contacto de suelo, sistema de acoplamiento de vehículos, así como procedimiento para la conexión conductiva automática de una unidad de contacto de vehículo a una unidad de contacto de suelo Download PDF

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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de conexión de vehículo (14) de un sistema de carga de batería de vehículo que comprende una unidad de contacto de vehículo (64) que tiene una base (78) con una región de contacto (80), en la que un primer electrodo de contacto (84), un se proporcionan un segundo electrodo de contacto (88) y un tercer electrodo de contacto (92). La unidad de contacto del vehículo (64) se puede mover en una dirección de contacto (RK) hacia una unidad de contacto de tierra (12), y un actuador de alineación (60) del dispositivo de conexión del vehículo (14) está conectado a la base (78) en de tal manera que pueda girar la base (78) alrededor de un eje de rotación (D) que discurre sustancialmente en la dirección de contacto (RK). La invención también se refiere a una unidad de contacto a tierra (12), a un sistema de acoplamiento automático de vehículos (15) y a un método para conectar de forma conductiva y automática una unidad de contacto de vehículo (64) a una unidad de contacto a tierra (12). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo de conexión de vehículos, unidad de contacto de suelo, sistema de acoplamiento de vehículos, así como procedimiento para la conexión conductiva automática de una unidad de contacto de vehículo a una unidad de contacto de suelo
La invención se refiere a un dispositivo de conexión de vehículos para un sistema de carga de baterías de vehículo, una unidad de contacto de suelo para un sistema de carga de baterías de vehículo, un sistema de acoplamiento de vehículos automático, así como a un procedimiento para la conexión conductiva automática de una unidad de contacto de vehículo a una unidad de contacto de suelo.
En vehículos accionados de forma eléctrica, como los vehículos híbridos enchufables y los vehículos totalmente eléctricos, las baterías de los vehículos deben recargarse regularmente, preferiblemente después de cada viaje. Para este propósito, el vehículo se conecta a una fuente de energía, por ejemplo la red eléctrica local, mediante un sistema de acoplamiento de vehículos. Para ello, se puede utilizar un enchufe como el enchufe de tipo 2, que debe ser introducido manualmente por una persona en la hembrilla correspondiente del vehículo.
Se conocen, por ejemplo, sistemas de acoplamiento de vehículos para sistemas de carga de baterías de vehículo con una unidad de contacto de la toma de corriente prevista en el suelo. Esta unidad de contacto de suelo, dispuesta en el suelo, es contactada físicamente por medio de una unidad de contacto móvil del vehículo que puede desplazarse hacia abajo desde los bajos del vehículo. De este modo, se posibilita la conexión eléctrica del vehículo a la red eléctrica local.
A este respecto, es necesario que los electrodos previstos en la unidad de contacto de vehículo entren en contacto físico con las superficies de contacto de la unidad de contacto de suelo. Para ello, la unidad de contacto de vehículo no solo debe colocarse encima de la unidad de contacto de suelo al estacionar el vehículo, sino que los electrodos correctos de la unidad de contacto de vehículo también deben asentarse en las superficies de contacto correspondientes de la unidad de contacto de suelo, ya que los electrodos o las superficies de contacto tienen funciones diferentes.
En el marco de la presente invención, por electrodos se entienden contactos eléctricos previstos para formar una conexión eléctrica con una superficie de contacto correspondiente.
Además, por "toma de tierra" se entiende el conductor de protección, por "fase" se entiende el conductor exterior y por "contacto neutro" o similar se entiende el conductor neutro de una disposición eléctrica.
Del documento EP2069162B1 se conoce un vehículo accionado eléctricamente con una unidad de contacto de vehículo que se pone en contacto con una unidad de contacto de suelo para cargar conductivamente una batería del vehículo. La unidad de contacto de suelo tiene una multiplicidad de campos de contacto eléctrico dispuestos en forma de matriz. Los campos de contacto están conectados a una unidad de control a través de líneas eléctricas y la unidad de control puede conectarlos a un potencial eléctrico alto o a potencial de tierra. La unidad de contacto de vehículo tiene una primera corona anular con contactos eléctricos y una segunda corona anular con contactos eléctricos, que está dispuesta dentro de la primera corona. La primera y la segunda corona tienen entre sí una distancia mayor que el diámetro de los campos de contacto eléctrico para excluir un cortocircuito eléctrico. La unidad de contacto de vehículo además puede bajarse mediante actuadores.
En los documentos US8890475B1, DE202010015377U1 y US2016/0207409A1 se muestran dispositivos de conexión de vehículos para la carga conductiva de baterías en vehículos.
Además, el documento KR20100050653A muestra una estación de carga para cargar un helicóptero teledirigido. Del documento US2015/0336677A1 se conoce un dispositivo de conexión, por medio del cual se pueden cargar durante el vuelo las baterías de un avión propulsada eléctricamente.
Además, por el documento EP2625947A1 se conoce un cortacésped eléctrico con estación de carga.
Por lo tanto, la invención tiene el objetivo de proporcionar un dispositivo de conexión de vehículos, una unidad de contacto de suelo, un sistema de acoplamiento de vehículos automático, así como un procedimiento para la conexión conductiva automática de una unidad de contacto de vehículo a una unidad de contacto de suelo, que permitan una conexión eléctrica física entre una unidad de contacto de vehículo y una unidad de contacto de suelo de forma automática y con exclusión de contactos defectuosos.
El objetivo se consigue mediante un dispositivo de conexión de vehículos para un sistema de carga de baterías de vehículo para la conexión conductiva automática de una unidad de contacto de vehículo a una unidad de contacto de suelo.
El dispositivo de conexión de vehículos comprende la unidad de contacto de vehículo que presenta un zócalo con una zona de puesta en contacto en la cual están previstos al menos un primer electrodo de contacto, al menos un segundo electrodo de contacto, y al menos un tercer electrodo de contacto, en el que la unidad de contacto de vehículo es movible en una dirección de puesta en contacto hacia la unidad de contacto de suelo, para poner el al menos un primer electrodo de contacto, el al menos un segundo electrodo de contacto, y el al menos un tercer electrodo de contacto en contacto con la unidad de contacto de suelo. La unidad de contacto de vehículo tiene además un actuador de alineación conectado al zócalo de tal manera que puede hacer girar el zócalo alrededor de un eje de giro que discurre sustancialmente en la dirección de puesta en contacto.
Por el hecho de que el zócalo y, por tanto, los electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo son giratorios, no es necesario posicionar el vehículo encima de la unidad de contacto de suelo con una precisión particularmente alta. Si, tras el descenso, los electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo no están en contacto con sus correspondientes superficies de contacto de la unidad de contacto de suelo, esta desalineación puede subsanarse mediante la rotación del zócalo y, por tanto, de los electrodos de contacto del lado del vehículo. En este caso, el zócalo y los electrodos de contacto del lado del vehículo se hacen girar en sentido horario o antihorario hasta que todos los electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo están en contacto físico con las superficies de contacto correspondientes de la unidad de contacto de suelo. Esto facilita el posicionamiento del vehículo y además evita de forma fiable los contactos defectuosos.
El eje de giro puede ser perpendicular a la superficie del zócalo con la zona de contacto. El ángulo de giro máximo del zócalo, por ejemplo, es de al menos 120°. Cuando se utiliza de la forma prevista, la zona de contacto de la unidad de contacto de vehículo está orientada hacia la unidad de contacto de suelo.
El dispositivo de conexión de vehículos está adaptado para poner la unidad de contacto de vehículo en contacto físico correcto con una unidad de contacto de suelo sin la intervención manual de una persona, es decir, puede formar parte de un sistema de carga conductiva automático de batería de vehículo. Para ello, se crea una conexión conductiva, es decir, galvánica, mediante el contacto físico directo de los electrodos de contacto y las superficies de contacto. Esto contrasta con los sistemas de carga inductiva, que carecen de contacto directo.
Por ejemplo, el al menos un primer electrodo de contacto es al menos un electrodo de contacto de protección, el al menos un segundo electrodo de contacto es al menos un electrodo neutro o al menos un electrodo de contacto de corriente continua positivo, y/o el al menos un tercer electrodo de contacto es al menos un electrodo de fase o al menos un electrodo de corriente continua negativo. De este modo, el dispositivo de conexión de vehículos es apto para su uso con corriente alterna o corriente continua.
Por ejemplo, el electrodo de contacto de protección está conectado a un conductor de protección de una red de a bordo del vehículo, el electrodo de fase está conectado a la fase o a un conductor exterior de la red de a bordo del vehículo, y el electrodo neutro está conectado a un conductor neutro de la red de a bordo del vehículo. En particular, la función del electrodo de fase y del electrodo neutro no puede ser intercambiada por una unidad de control.
En la zona de contacto pueden proporcionarse tres segundos electrodos de contacto, tres terceros electrodos de contacto y tres, seis o siete primeros electrodos de contacto.
Preferiblemente, el al menos un primer electrodo de contacto, al menos un segundo electrodo de contacto y al menos un tercer electrodo de contacto están dispuestos juntos en el lado de contacto del zócalo en los puntos de rejilla de una rejilla de zócalo en forma de rejilla Bravais bidimensional. La rejilla de zócalo puede ser una rejilla hexagonal. De este modo, es posible una disposición determinada y repetible de los electrodos de contacto en la base, lo que simplifica la puesta en contacto con la unidad de contacto de suelo.
El lado de contacto del zócalo es el lado del zócalo que está orientado hacia la unidad de contacto de suelo cuando se utiliza según lo previsto.
En una realización de la invención, en la zona de puesta en contacto, en particular en el punto central de la zona de contacto, está prevista una zona magnética en la que dentro de o en el zócalo está previsto un imán de contacto, en particular de forma móvil verticalmente, determinando el imán de contacto la posición del eje de giro. De esta manera, se define un eje de giro simple que puede determinarse con certeza. El eje de giro pasa preferiblemente por el punto central del imán. La zona magnética puede tener o no un electrodo de contacto. El imán de contacto, por ejemplo, es conmutable.
También es concebible usar varias zonas magnéticas en el zócalo, que definan la posición del zócalo o del eje de giro en la unidad de contacto de suelo en varios puntos de la zona de contacto.
Preferiblemente, uno de los al menos un primer electrodo de contacto, al menos un segundo electrodo de contacto y al menos un tercer electrodo de contacto, en particular un primer electrodo de contacto, está dispuesto en la zona magnética. El imán de contacto está asignado al electrodo de contacto dispuesto en la zona magnética, por lo que por la zona magnética no se desperdicia espacio.
En una variante de realización, la zona magnética está situada en un punto de rejilla de la rejilla de zócalo, estando previstos en los puntos de rejilla más próximos, dispuestos concéntricamente a la misma, electrodos de contacto, en particular alternando segundos electrodos de contacto y terceros electrodos de contacto. Los puntos de rejilla más próximos son los vecinos más cercanos, es decir, aquellos puntos de rejilla con la menor distancia al punto de rejilla en el que se encuentra la zona magnética. De esta manera, un contacto defectuoso entre los electrodos de contacto y las superficies de contacto correspondientes de la unidad de contacto de suelo puede subsanarse simplemente mediante un giro alrededor de la zona magnética.
En los siguientes puntos de rejilla más próximos a la zona magnética pueden estar previstos electrodos de contacto, en particular primeros electrodos de contacto, con lo que puede aumentarse el número de puntos de rejilla utilizables.
También es concebible que en los terceros puntos de rejilla más próximos estén previstos de nuevo electrodos de contacto, en particular alternando segundos electrodos de contacto y terceros electrodos de contacto. Sin embargo, no hay electrodos de contacto idénticos adyacentes entre sí. Más bien, se pueden formar sub-rejillas de los primeros, segundos y terceros electrodos de contacto, de forma similar a las sub-rejillas de la unidad de contacto de suelo.
Para poder unir el vehículo a una fuente de corriente trifásica por medio del dispositivo de conexión de vehículos, para la transmisión de corriente trifásica están previstos al menos tres segundos electrodos de contacto y/o al menos tres terceros electrodos de contacto, siendo al menos uno de los al menos tres segundos y/o terceros electrodos de contacto un electrodo de fase L1, y siendo al menos otro de los al menos tres segundos y/o terceros electrodos de contacto un electrodo de fase L2 y siendo al menos otro de los al menos tres segundos y/o terceros electrodos de contacto un electrodo de fase L3. Por ejemplo, los electrodos de fase L1, los electrodos de fase L2 y los electrodos de fase L3 están conectados respectivamente a uno de los conductores exteriores de la red de a bordo del vehículo.
También es concebible que el vehículo pueda usar solo una de las fases de la corriente trifásica proporcionada por la unidad de contacto de suelo, ya que el vehículo está concebido, por ejemplo, para corriente alterna monofásica. En este caso, solo el electrodo de fase L1, el electrodo de fase L2 o el electrodo de fase L3 está conectado a la red de a bordo del vehículo.
Los electrodos de fase restantes pueden entonces estar sin conectar en el lado del vehículo.
En una forma de realización de la invención, el dispositivo de conexión de vehículos para la comprobación de puesta en contacto y asignación de puntos de contacto cerrados presenta una fuente de señales para una señal de alta frecuencia y/o una unidad de medición para una señal de alta frecuencia, que está conectada eléctricamente a al menos un primer electrodo de contacto, al al menos un segundo electrodo de contacto y/o al al menos un tercer electrodo de contacto. Por medio de la fuente de señales, se puede enviar una señal de alta frecuencia a través del punto de contacto, lo que permite comprobar, incluso durante un proceso de carga, si los puntos de contacto funcionan correctamente. Esta comprobación es independiente de la corriente de carga utilizada debido al uso de señales de alta frecuencia y, por lo tanto, también puede realizarse durante el proceso de carga, en particular a través de los mismos electrodos de contacto y zonas de contacto que también se utilizan para transmitir la corriente de carga.
En el marco de la presente invención, por una señal de alta frecuencia se entiende una señal con una frecuencia igual o superior a 10 Hz, más particularmente igual o superior a 1 kHz, más particularmente igual o superior a 200 kHz.
Para un giro eficiente y particularmente precisa del zócalo, el actuador de alineación comprende un motor eléctrico, cuyo árbol de salida está conectado a la unidad de contacto de vehículo para la transmisión del par.
También es concebible que el dispositivo de conexión de vehículos presente un actuador de puesta en contacto con un extremo del lado del vehículo y un extremo de zócalo, estando la unidad de contacto de vehículo conectada al extremo de zócalo y estando concebidos el actuador de puesta en contacto para mover la unidad de contacto de vehículo en la dirección de puesta en contacto. El actuador de puesta en contacto puede comprender una unidad de émbolo-cilindro o un fuelle, siendo el fuelle accionado neumáticamente, por ejemplo.
Por ejemplo, el zócalo o la unidad de contacto de vehículo está conectada al actuador de alineación a través del actuador de puesta en contacto. Sin embargo, también es concebible que la unidad de contacto de vehículo o la base estén conectadas al actuador de puesta en contacto a través del actuador de alineación.
Además, el objetivo se consigue mediante una unidad de contacto de suelo para un sistema de carga de baterías de vehículo para la conexión conductiva automática de la unidad de contacto de suelo y una unidad de contacto de vehículo, con un cuerpo de base en forma de placa, así como primeras zonas de contacto, segundas zonas de contacto y terceras zonas de contacto que están dispuestas en una superficie de destino del cuerpo de base en una rejilla principal en forma de una rejilla de Bravais bidimensional.
Las primeras zonas de contacto están dispuestas en una primera sub-rejilla en forma de rejilla de Bravais bidimensional, las segundas zonas de contacto están dispuestas en una segunda sub-rejilla en forma de rejilla de Bravais bidimensional, y las terceras zonas de contacto están dispuestas en una tercera sub-rejilla en forma de rejilla de Bravais bidimensional, en la que la primera sub-rejilla, la segunda sub-rejilla y la tercera sub-rejilla están entrelazadas entre sí. En la dirección de al menos uno de los vectores base de la rejilla principal, las primeras zonas de contacto, las segundas zonas de contacto y las terceras zonas de contacto aparecen alternándose.
Mediante la disposición de las zonas de contacto en una rejilla, ya no es necesario un posicionamiento exacto de la zona de contacto de la unidad de contacto de vehículo sobre la superficie de destino de la unidad de contacto de suelo, siempre que la zona de contacto se encuentre dentro de la rejilla principal. Aprovechando la simetría de la rejilla principal y debido a la disposición entrelazada de las sub-rejillas, se puede lograr una asignación correcta de los electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo con las correspondientes zonas de contacto o superficies de contacto de la unidad de contacto de suelo mediante el giro de la unidad de contacto de vehículo.
Los puntos de la rejilla son, por ejemplo, los centros de gravedad de las zonas de contacto. Una zona de contacto es una zona continua a la que, en particular, no se asoma ninguna otra zona. En las zonas de contacto se puede estar prevista respectivamente una superficie de contacto conductiva, en particular hexagonal o circular, que constituye la superficie de contacto para la unidad de contacto de vehículo. El hexágono puede ser un hexágono regular.
También es concebible que estén previstas varias superficies de contacto en una zona de contacto.
La rejilla de zócalo corresponde sustancialmente a la rejilla principal de la unidad de contacto de suelo.
Por ejemplo, la unidad de contacto de suelo comprende una unidad de control de suelo y una primera conexión de suelo, una segunda conexión de suelo y una tercera conexión de suelo para conectar la unidad de contacto de suelo en el lado del suelo. Las primeras zonas de contacto están conectadas eléctricamente a la primera conexión de suelo, y la unidad de control de suelo está concebida para conmutar las segundas zonas de contacto entre al menos dos de entre la primera conexión de suelo, la segunda conexión de suelo y una puesta a tierra para la conexión eléctrica y/o para conmutar las terceras zonas de contacto entre al menos dos de entre la primera conexión de suelo, la tercera conexión de suelo y una puesta a tierra para la conexión eléctrica. De este modo, se posibilita un modo de funcionamiento seguro cuando la unidad de contacto de suelo no está en contacto con una unidad de contacto de vehículo.
En una realización de la invención, las primeras zonas de contacto son zonas de contacto de protección, las segundas zonas de contacto son zonas de contacto neutro o zonas de contacto de corriente continua positivas, y/o las terceras zonas de contacto son zonas de contacto de fase o zonas de contacto de corriente continua negativas. De este modo, pueden reducirse los costes de fabricación de la unidad de contacto de suelo.
Por ejemplo, las zonas de contacto de protección están conectadas eléctricamente al conductor de protección de una red eléctrica local, la zona de contacto neutro está conectada eléctricamente a un conductor neutro de la red eléctrica local, y la zona de contacto de fase está conectada eléctricamente a la fase o a un conductor exterior de la red eléctrica local.
En este caso, la unidad de contacto de suelo puede tener una unidad de control de suelo que está configurada de tal manera que puede conectar a tierra las zonas de contacto neutro y/o las zonas de contacto de fase y/o colocarlas al mismo potencial que las zonas de contacto de protección. Para ello, la unidad de control de suelo puede conectar las zonas de contacto neutro y/o las zonas de contacto de fase al conductor de protección de la toma de corriente. La función de las zonas de contacto de fase y las zonas de contacto neutro dentro del circuito eléctrico para la transmisión de corriente no se puede cambiar o intercambiar, por ejemplo, mediante la unidad de control de suelo.
La superficie de destino con las zonas de contacto está prevista, por ejemplo, en el lado superior de la unidad de contacto de suelo.
Preferiblemente, al menos dos de las tres sub-rejillas son rejillas idénticas y/o al menos dos de entre la rejilla principal y las tres sub-rejillas son del mismo tipo, en particular la rejilla principal, la primera sub-rejilla, la segunda sub-rejilla y/o la tercera sub-rejilla son rejillas hexagonales. Se entiende que las rejillas idénticas tienen los mismos vectores base pero posiciones diferentes en la superficie de destino de la unidad de contacto de suelo. Por ejemplo, los vectores base de la rejilla principal tienen un tercio de la longitud del vector base correspondiente de una de las sub-rejillas. Por una rejilla hexagonal el tipo de rejilla hexagonal bidimensional de Bravais en la que los dos vectores base tienen la misma magnitud y encierran entre sí un ángulo de 120°.
De este modo, es posible un grado de simetría especialmente elevado de las distintas rejillas, lo que simplifica aún más el correcto posicionamiento de la unidad de contacto de vehículo en la unidad de contacto de suelo.
Para poder usar corriente trifásica para cargar la batería del vehículo, para transmitir una corriente trifásica están previstas al menos tres segundas zonas de contacto y/o al menos tres terceras zonas de contacto, siendo al menos una de las al menos tres segundas y/o terceras zonas de contacto una zona de contacto L1, siendo al menos otra de las al menos tres segundas y/o terceras zonas de contacto una zona de contacto L2 y siendo al menos otra de las al menos tres segundas y/o terceras zonas de contacto una zona de contacto L3. La al menos una zona de contacto L1, la al menos una zona de contacto L2 y la al menos una zona de contacto L3 aparecen alternándose en la dirección de al menos uno de los vectores base de la tercera sub-rejilla. En este caso, la zona de contacto L1, la zona de contacto L2 y la zona de contacto L3 están conectadas respectivamente eléctricamente a uno de los conductores exteriores de la red eléctrica local, en este caso trifásica.
En caso de que el vehículo pueda utilizar solo una fase de la corriente trifásica proporcionada por la unidad de contacto de suelo, solo se utilizará la zona de contacto L1, la zona de contacto L2 o la zona de contacto L3 para cargar el vehículo. Las demás zonas de contacto pueden conmutarse sin potencial, por ejemplo, conectándolas eléctricamente al conductor de protección.
En las primeras zonas de contacto, las segundas zonas de contacto y/o las terceras zonas de contacto están previstos elementos magnéticos, en particular ferromagnéticos, dentro de o en el cuerpo de base para hacer posible un posicionamiento definido de la unidad de contacto de vehículo en relación con la rejilla principal.
Los elementos magnéticos pueden circundar respectivamente una línea eléctrica que contacta eléctricamente la zona de contacto correspondiente. Los elementos magnéticos pueden ser de acero. Por ejemplo, los elementos magnéticos son cilindros de acero por los que pasa la línea eléctrica correspondiente. De este modo, el elemento magnético puede estar realizado ahorrando espacio.
También es concebible que los elementos magnéticos estén hechos de un material que sea magnético y que al mismo tiempo aumente la impedancia característica de la línea eléctrica a señales de alta frecuencia.
En una forma de realización, la unidad de contacto de suelo comprende una fuente para una señal de alta frecuencia y/o una unidad de medición para una señal de alta frecuencia, que está conectada eléctricamente a las primeras zonas de contacto, las segundas zonas de contacto y/o las terceras zonas de contacto para detectar un contacto correcto a través del punto de contacto.
El objetivo se consigue además mediante un sistema de acoplamiento de vehículos automático con un dispositivo de conexión de vehículos según la invención y con una unidad de contacto de suelo según la invención.
Para poder contactar siempre de forma fiable, el ángulo de giro máximo, por el que el actuador de alineación puede hacer girar la unidad de contacto de vehículo puede ser al menos tan grande como el mayor ángulo entre los vectores base primitivos de la rejilla principal.
Para obtener resultados óptimos, la rejilla de zócalo y la rejilla principal se corresponden sustancialmente entre sí y/o el actuador de alineación está unido al zócalo de tal manera que puede hacer girar el zócalo a lo largo de la unidad de contacto de suelo, en particular cuando existe contacto entre los electrodos de contacto y las superficies de contacto.
En una realización de la invención, los elementos magnéticos de la unidad de contacto de vehículo cooperan con el imán de contacto para fijar la unidad de contacto de vehículo a la unidad de contacto de suelo y para formar el eje de giro. De este modo, siempre se conoce la posición del eje de giro con respecto a la rejilla principal.
Además, el objetivo se consigue mediante un procedimiento para la conexión conductiva automática de una unidad de contacto de vehículo a una unidad de contacto de suelo con los siguientes pasos:
a) El descenso de la unidad de contacto de vehículo en una dirección de puesta en contacto hacia la unidad de contacto de suelo hasta que se tocan la unidad de contacto de vehículo y la unidad de contacto de suelo,
b) la comprobación de si al menos un electrodo de contacto determinado de la unidad de contacto de vehículo entra en contacto con al menos una zona de contacto determinada correspondiente de la unidad de contacto de suelo, y
c) el giro de la unidad de contacto de vehículo alrededor de un eje de giro si no hay ningún o solo un insuficiente contacto eléctrico entre el al menos un electrodo de contacto determinado del lado del vehículo y la al menos una zona de contacto determinada correspondiente.
El electrodo de contacto determinado y la zona de contacto determinada son respectivamente del mismo tipo, es decir, por ejemplo, un primer electrodo de contacto y una primera zona de contacto, un electrodo de contacto de protección y una zona de contacto de protección, un segundo electrodo de contacto y una segunda zona de contacto, un electrodo neutro y una zona de contacto neutro, un tercer electrodo de contacto y una tercera zona de contacto, o un electrodo de fase y una zona de contacto de fase. La comprobación de si las zonas de contacto o los electrodos de contacto correspondientes están en contacto entre sí puede realizarse por medio de señales de alta frecuencia transmitidas a través de los puntos de contacto.
Preferiblemente, durante el giro o una vez finalizada el giro, se comprueba si el al menos un electrodo de contacto determinado entra en contacto con la al menos una zona de contacto correspondiente, con lo que puede producirse rápidamente una retroalimentación sobre el éxito de la rotación. Por ejemplo, en caso de un fracaso, se cambia el sentido de giro.
Por ejemplo, el al menos un electrodo de contacto particular es uno o varios del al menos un primer electrodo de contacto y la al menos una zona de contacto particular es una o varias de la al menos una primera zona de contacto para garantizar siempre que la conexión realizada para la carga tenga un conductor de protección que funcione.
En particular, los primeros electrodos de contacto externos o electrodos de contacto de protección, es decir, no los electrodos de contacto de protección situados en la zona magnética, son los electrodos de contacto determinados.
Alternativa o adicionalmente, el objetivo se consigue mediante una unidad de contacto de vehículo para un sistema de carga de baterías de vehículo para la conexión conductiva automática de una unidad de contacto de suelo y la unidad de contacto de vehículo, con varios primeros electrodos de contacto que están conectados eléctricamente entre sí a través de una línea eléctrica y que forman al menos un primer circuito eléctrico parcial de vehículo, y al menos un segundo electrodo de contacto. La unidad de contacto de vehículo presenta además una unidad de medición y/o una fuente de señales para señales de alta frecuencia.
Por medio de la unidad de medición de la fuente de señales para señales de alta frecuencia, a través de los puntos de contacto, es decir, la conexión de uno de los electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo con las zonas de contacto correspondientes de la unidad de contacto de suelo, puede ser transmitida una señal de alta frecuencia. Por la unidad de medición puede ser medida la respuesta de alta frecuencia resultante con el fin de comprobar el contacto y su asignación. Por el uso de señales de alta frecuencia, esta comprobación es independiente de la corriente de carga utilizada y, por lo tanto, también puede realizarse durante el proceso de carga, en particular a través de los mismos electrodos de contacto y zonas de contacto que también se utilizan para transmitir la corriente de carga.
La formulación según la cual varios electrodos de contacto forman un circuito eléctrico parcial de suelo debe incluir también aquellos circuitos eléctricos parciales que solo se forman por la puesta en contacto de las superficies de contacto con los electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo. Los electrodos de contacto primero y segundo también pueden estar conectados eléctricamente entre sí.
La unidad de contacto de vehículo está concebida para ser puesta en contacto físico de manera correcta con una unidad de contacto de suelo sin intervención manual de una persona, es decir, puede formar parte de un sistema de carga conductiva de batería de vehículo automático. Para ello, se crea una conexión conductiva, es decir, galvánica, por contacto directo entre los electrodos de contacto y las superficies de contacto. Esto contrasta con los sistemas de carga inductiva, que carecen de contacto directo.
La fuente de señales y/o la unidad de medición pueden estar conectadas al primer circuito eléctrico parcial de vehículo. Además, la fuente de señales y/o la unidad de medición también pueden utilizarse para transmitir datos entre el vehículo y la unidad de contacto de suelo. Evidentemente, la línea eléctrica puede tener al menos una resistencia óhmica, al menos una capacitancia, como un condensador, y/o al menos una inductancia, como una bobina, así como cualquier combinación de estos componentes, para, por ejemplo, acoplar señales a circuitos eléctricos parciales y/o volver a desacoplar señales de circuitos eléctricos parciales.
Por ejemplo, los primeros electrodos de contacto y los segundos electrodos de contacto están dispuestos en un patrón, en particular una rejilla de zócalo en forma de una rejilla de Bravais bidimensional. De este modo, es posible una disposición determinada y repetible de los electrodos de contacto en el zócalo, lo que simplifica la puesta en contacto con la unidad de contacto de suelo. El patrón se extiende por toda la superficie de puesta en contacto.
En una forma de realización, están previstos varios segundos electrodos de contacto que están conectados eléctricamente entre sí y que forman un segundo circuito eléctrico parcial de vehículo, y/o la unidad de contacto de vehículo presenta varios terceros electrodos de contacto, estando conectados los terceros electrodos de contacto eléctricamente entre sí formando un tercer circuito eléctrico parcial de vehículo. De este modo, se puede comprobar el contacto o la correcta asignación de dos o tres tipos diferentes de electrodos de contacto o puntos de contacto.
Preferiblemente, la impedancia característica de línea del primer circuito eléctrico parcial de vehículo es diferente, en particular mayor, que la impedancia característica de línea del segundo circuito eléctrico parcial de vehículo y/o del tercer circuito eléctrico parcial de vehículo. De esta ,amera, las señales de alta frecuencia en el primer circuito eléctrico parcial de vehículo se atenúan de manera diferente, en particular más fuertemente. De este modo, puede determinarse si el primer circuito eléctrico parcial de vehículo se encuentra en el circuito eléctrico al que se aplica la señal de alta frecuencia.
Para retener la unidad de contacto de vehículo en la unidad de contacto de suelo puede estar previsto un imán de contacto.
En una forma de realización de la invención, los primeros electrodos de contacto son electrodos de contacto de protección y los segundos electrodos de contacto son electrodos neutros o electrodos de fase para hacer posible una asignación fiable de los electrodos de contacto de protección y, por tanto, del conductor de protección.
También es concebible que los primeros electrodos de contacto estén conectados al polo negativo y los segundos electrodos de contacto estén conectados al polo positivo de una red de corriente continua del vehículo o de la batería del vehículo, o viceversa.
Los segundos electrodos de contacto pueden ser exclusivamente electrodos neutros o exclusivamente electrodos de fase. Si hay terceros electrodos de contacto, estos son electrodos de fase o electrodos neutros, de modo que están presentes los tres tipos de electrodos de contacto. De este modo, se puede establecer de forma fiable el contacto eléctrico con los conductores de protección. En particular, la función de los electrodos neutros y los electrodos de fase no puede intercambiarse.
En una forma de realización de la invención, los primeros electrodos de contacto, los segundos electrodos de contacto y/o los terceros electrodos de contacto están dispuestos de forma rotacionalmente simétrica alrededor de un eje de simetría paralelo a la extensión longitudinal de al menos uno de los electrodos de contacto, por lo que los electrodos de contacto se pueden mover fácilmente a las zonas de contacto correctas de forma automatizada.
El eje de simetría pasa, por ejemplo, por uno de los electrodos, por la zona magnética y/o por el punto central de la zona de puesta en contacto. En este caso, toda la unidad de contacto de vehículo puede ser rotacionalmente simétrica y, por ejemplo, no tener guías asimétricas.
Alternativa o adicionalmente, el objetivo se consigue mediante una unidad de contacto de suelo para un sistema de carga de baterías de vehículo para la conexión conductiva automática de la unidad de contacto de suelo y la unidad de contacto de vehículo, con una superficie de destino que presenta varias primeras zonas de contacto con respectivamente al menos una primera superficie de contacto y al menos una segunda zona de contacto con respectivamente al menos una segunda superficie de contacto, estando las primeras superficies de contacto conectadas eléctricamente entre sí a través de una línea eléctrica formando al menos un primer circuito eléctrico parcial de suelo. La unidad de contacto de suelo presenta una unidad de medición y/o una fuente de señales para señales de alta frecuencia.
Por medio de la unidad de medición y la fuente de señales para señales de alta frecuencia, se puede transmitir una señal de alta frecuencia a través de los puntos de contacto, es decir, la conexión de uno de los electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo con las correspondientes zonas de contacto de la unidad de contacto de suelo. Mediante la unidad de medición se puede medir la respuesta de alta frecuencia resultante con el fin de comprobar la puesta en contacto y su asignación. Por el uso de señales de alta frecuencia, esta comprobación es independiente de la corriente de carga utilizada y, por tanto, también puede realizarse durante el proceso de carga, en particular a través de los mismos electrodos de contacto y zonas de contacto que también se usan para transmitir la corriente de carga.
Por ejemplo, los circuitos eléctricos parciales también se forman solo por la puesta en contacto de las superficies de contacto con los electrodos de contacto. Las zonas de contacto primera y segunda pueden estar unidas eléctricamente entre sí.
La unidad de conexión de suelo está concebida adaptada para ser puesta en contacto físico adecuado con una unidad de contacto de vehículo sin intervención manual de una persona, es decir, puede formar parte de un sistema de carga conductiva de batería de vehículo automático.
En este caso, la fuente de señales y/o la unidad de medición pueden estar conectada al primer circuito eléctrico parcial de suelo. Además, la fuente de señales y/o la unidad de medición también pueden utilizarse para transmitir datos entre el vehículo y la unidad de contacto de suelo. Evidentemente, la línea eléctrica puede tener al menos una resistencia óhmica, al menos un condensador, como un condensador, y/o al menos un inductor, como una bobina, así como cualquier combinación de estos componentes.
Por ejemplo, las primeras zonas de contacto y las segundas zonas de contacto están dispuestas en un patrón principal, en particular una rejilla principal en forma de rejilla Bravais bidimensional. Las primeras zonas de contacto están dispuestas en un primer sub-patrón, en particular un primer sub-patrón en forma de rejilla de Bravais bidimensional, y las segundas zonas de contacto están dispuestas en un segundo sub-patrón, en particular un sub-patrón en forma de rejilla de Bravais bidimensional, estando intercalados entre sí el primer sub-patrón y el segundo sub-patrón.
Mediante la disposición de las zonas de contacto en un patrón, en particular una rejilla, ya no es necesario un posicionamiento exacto de la zona de puesta en contacto de la unidad de contacto de vehículo sobre la superficie de destino de la unidad de contacto de suelo, siempre que la zona de puesta en contacto se encuentre dentro de la rejilla principal. Aprovechando la simetría de la rejilla principal y debido a la disposición entrelazada de las sub-rejillas, se puede lograr una asignación correcta de los electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo con las correspondientes zonas de contacto o superficies de contacto de la unidad de contacto de suelo mediante un giro de la unidad de contacto de vehículo.
El patrón principal o los sub-patrones se extienden por toda la zona de destino.
En una variante de realización están previstas varias segundas zonas de contacto, estando las segundas zonas de contacto conectadas eléctricamente entre sí formando un segundo circuito eléctrico parcial de suelo, y/o la unidad de conexión de suelo tiene varias terceras zonas de contacto, estando en particular las terceras zonas de contacto conectadas eléctricamente entre sí formando un tercer circuito eléctrico parcial de suelo. De este modo, se puede comprobar el contacto o la correcta asignación de dos o tres tipos diferentes de electrodos de contacto o puntos de contacto.
Preferiblemente, la impedancia característica de línea del primer circuito eléctrico parcial de suelo es diferente, en particular mayor, que la impedancia característica de línea del segundo circuito eléctrico parcial de suelo y/o del tercer circuito eléctrico parcial de suelo. De esta manera, las señales de alta frecuencia en el primer circuito eléctrico parcial de suelo se atenúan de manera diferente, en particular más fuertemente. De este modo, es posible determinar si el primer circuito eléctrico parcial de suelo se encuentra en el circuito eléctrico al que se aplica la señal de alta frecuencia.
Para aumentar la impedancia característica de línea del primer circuito eléctrico parcial de suelo, varias de las primeras superficies de contacto presentan un elemento de resistencia que aumenta la impedancia característica de línea de la línea eléctrica asignada a la respectiva superficie de contacto.
Preferiblemente, el elemento de resistencia circunda respectivamente la línea eléctrica y/o está hecho de una ferrita, en particular de un núcleo de agujeros de ferrita. En particular, la mayor parte de las primeras superficies de contacto presentan un elemento de resistencia.
En una forma de realización de la invención, las primeras zonas de contacto son zonas de contacto de protección y las segundas zonas de contacto son zonas de contacto neutro o zonas de contacto de fase para hacer posible una asignación segura de las zonas de contacto de protección y, por tanto, del conductor de protección.
También es concebible que las primeras zonas de contacto estén conectadas al polo negativo y las segundas zonas de contacto estén conectadas al polo positivo de una red de corriente continua o de una fuente de corriente continua, o viceversa.
Las segundas zonas de contacto pueden ser exclusivamente zonas de contacto neutro o exclusivamente zonas de contacto de fase. Si hay terceras zonas de contacto, se trata o bien de zonas de contacto de fase o de zonas de contacto neutro, de modo que están presentes los tres tipos de zonas de contacto. De este modo, se puede establecer de forma fiable el contacto eléctrico con los conductores de protección. En particular, la función de las zonas de contacto neutro y las zonas de contacto de fase no pueden intercambiarse.
En una realización de la invención, las primeras zonas de contacto, las segundas zonas de contacto y/o las terceras zonas de contacto están dispuestas de forma rotacionalmente simétrica alrededor de un eje de simetría perpendicular a la superficie de destino, por lo que los electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo se pueden mover fácilmente a las zonas de contacto correctas de forma automatizada.
Por ejemplo, el eje de simetría es perpendicular a la superficie de destino y/o a una de las superficies de contacto. La unidad de contacto de suelo completa puede ser rotacionalmente simétrica y, por ejemplo, no presentar guías asimétricas.
Alternativa o adicionalmente, el objetivo lo consigue un sistema de acoplamiento de vehículos automático para la conexión conductiva de una unidad de contacto de suelo y una unidad de contacto de vehículo a una unidad de contacto de vehículo y una unidad de contacto de suelo, presentando la unidad de contacto de vehículo y/o la unidad de contacto de suelo una unidad de medición y una fuente de señales para señales de alta frecuencia.
Alternativa o adicionalmente, el objetivo se consigue mediante un procedimiento para comprobar la puesta en contacto y la asignación de puntos de contacto en un sistema de acoplamiento de vehículos automático, que comprende los siguientes pasos:
a) El establecimiento de un contacto físico entre los electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo y las superficies de contacto de la unidad de contacto de suelo, de modo que se forme al menos un circuito eléctrico a partir del primer circuito eléctrico parcial de suelo, por un lado, y del primer circuito eléctrico parcial de vehículo, por otro,
b) la generación de al menos una señal de alta frecuencia por la fuente de señales,
c) el suministro de la al menos una señal de alta frecuencia al al menos un circuito eléctrico formado a través de la unidad de medición, y
d) la medición de una respuesta de alta frecuencia del al menos un circuito eléctrico formado a la señal de alta frecuencia mediante la unidad de medición, y
e) la determinación, a partir de la respuesta de alta frecuencia medida, si los primeros electrodos de contacto están en contacto con las primeras superficies de contacto.
A este respecto, por ejemplo, se supone que el contacto y la asignación son correctos si la respuesta de alta frecuencia coincide con una respuesta de referencia que también puede ser un intervalo. En el caso de tres electrodos de contacto o superficies de contacto diferentes, los circuitos eléctricos pueden estar compuestos, por ejemplo, por los primeros circuitos eléctricos parciales, los segundos circuitos eléctricos parciales y los terceros circuitos eléctricos parciales, por lo que teóricamente son posibles seis circuitos eléctricos diferentes.
La comprobación de la puesta en contacto y la asignación de puntos de contacto se basa en la idea básica de que el al menos un circuito eléctrico conduce a una respuesta de alta frecuencia característica, de modo que la medición de la respuesta de alta frecuencia y el análisis de la respuesta de alta frecuencia proporcionan información sobre qué circuito eléctrico se ha formado y medido, o más exactamente, de qué dos circuitos eléctricos parciales se compone el circuito eléctrico medido. Conociendo los dos circuitos eléctricos parciales, se puede deducir qué electrodos de contacto están en contacto con qué zonas o superficies de contacto, con lo que se puede comprobar la asignación del punto de contacto. También se puede determinar el caso en el que no se forma ningún circuito eléctrico cerrado.
Preferiblemente, los múltiples segundos electrodos de contacto de la unidad de contacto de vehículo están conectados eléctricamente entre sí y forman un segundo circuito eléctrico parcial de vehículo, o las segundas superficies de contacto de la unidad de contacto de suelo están conectadas eléctricamente entre sí y forman un segundo circuito eléctrico parcial de suelo, estando formado el al menos un circuito eléctrico por el primer circuito eléctrico parcial de suelo o el segundo circuito eléctrico parcial de suelo, por un lado, y por el primer circuito eléctrico parcial de vehículo y/o el segundo circuito eléctrico parcial de vehículo, por otro. Con la ayuda de la respuesta de alta frecuencia medida se determina si los primeros electrodos de contacto o los segundos electrodos de contacto están en contacto con las primeras superficies de contacto o con las segundas superficies de contacto. De este modo, se pueden detectar diferentes circuitos eléctricos de diferentes circuitos eléctricos parciales.
Por ejemplo, la señal de alta frecuencia y/o la respuesta de alta frecuencia se generan y/o se miden en la unidad de contacto de vehículo y/o la señal de alta frecuencia y/o la respuesta de alta frecuencia se generan y/o se miden en la unidad de contacto de suelo, por lo que tanto la unidad de contacto de vehículo como la unidad de contacto de suelo son capaces de comprobar el contacto y la asignación.
A fin de lograr la mayor seguridad posible en la comprobación del contacto el contacto y la asignación de puntos de contacto, la al menos una señal de alta frecuencia y/o la respuesta de alta frecuencia correspondiente se generan o se miden en uno de los circuitos eléctricos parciales del vehículo, en particular el primer circuito eléctrico parcial de vehículo, y/o la al menos una señal de alta frecuencia y/o la respuesta de alta frecuencia correspondiente se generan o se miden en uno de los circuitos eléctricos parciales de suelo, en particular el primer circuito eléctrico parcial de suelo.
Por ejemplo, se determina la atenuación de la respuesta de alta frecuencia en el circuito eléctrico y, a base de la atenuación determinada, para determinar si los primeros electrodos de contacto están en contacto con las primeras superficies de contacto, con las segundas superficies de contacto o con ninguna superficie de contacto.
Cada uno de los circuitos eléctricos parciales puede presentar una impedancia característica de línea diferente. En particular, las zonas de contacto de protección tienen una impedancia característica de línea más alta y, por tanto, una atenuación más alta que las zonas de contacto de fase y las zonas de contacto neutro. Por consiguiente, los circuitos eléctricos parciales que contienen las zonas de contacto de puesta a tierra tienen una mayor atenuación.
En una realización de la invención, después de que se determine que los primeros electrodos de contacto están en contacto con las primeras superficies de contacto, se transmiten datos a la unidad de medición por medio de la fuente de señales, permitiendo así la transmisión de datos entre el vehículo y el resto del sistema de carga de baterías de vehículo. Los datos pueden transmitirse a través del mismo cable o los mismos puntos de contacto que la corriente de carga.
Por ejemplo, después de determinar que los primeros electrodos de contacto están en contacto con las primeras superficies de contacto, por la fuente de señales y la unidad de medición se comprueba continua o periódicamente si sigue existiendo el contacto entre los primeros electrodos de contacto y las primeras superficies de contacto. Si se interrumpe el contacto, se activa una función de emergencia. De este modo, es posible reaccionar ante situaciones imprevistas, como el desplazamiento imprevisto del vehículo. Por ejemplo, la función de emergencia incluye la desconexión de la corriente de carga.
Más características y ventajas de la invención se desprenden de la siguiente descripción y de los dibujos adjuntos, a los que se hace referencia. En los dibujos, muestran:
- La figura 1 esquemáticamente un sistema de acoplamiento de vehículos según la invención con un dispositivo de conexión de vehículos según la invención y una unidad de contacto de suelo según la invención, - la figura 2a una vista superior de la unidad de contacto de suelo según la invención, tal como se muestra en la figura 1,
- la figura 2b una vista en sección desde arriba a través de dos electrodos de contacto adyacentes de la unidad de contacto de suelo según la figura 1,
- la figura 3 esquemáticamente la disposición de las diferentes zonas de contacto y su cableado de la unidad de contacto de suelo según la figura 1,
- la figura 4 una vista en sección parcial muy simplificada del dispositivo de conexión de vehículos según la figura 1,
- la figura 5 una vista inferior esquemática del dispositivo de conexión de vehículos según la figura 1, - la figura 6 esquemáticamente la disposición de los electrodos de contacto y su cableado del dispositivo de conexión de vehículos según la figura 5,
- la figura 7a la unidad de contacto de suelo según la figura 1 en contacto con la unidad de contacto de vehículo según la figura 1 en la posición correctamente acoplada,
- la figura 7b uno de los circuitos eléctricos formados por el acoplamiento según la figura 7a,
- las figuras 8a y 9a una situación similar a la de la figura 7a, estando la unidad de contacto de vehículo girada con respecto a la unidad de contacto de suelo,
- figuras 8b y 9b un circuito eléctrico resultante de la disposición según la figura 8a y la figura 9a respectivamente,
- la figura 10 una parte de un diagrama de circuito de una segunda forma de realización de un sistema de acoplamiento de vehículos según la invención,
- la figura 11 una vista en sección parcial muy simplificada de una tercera realización de un dispositivo de conexión de vehículos según la invención,
- la figura 12 esquemáticamente la disposición de las distintas zonas de contacto de una cuarta realización de una unidad de contacto de suelo según la invención,
- La figura 13 esquemáticamente la disposición de los electrodos de contacto de una cuarta realización de un dispositivo de conexión de vehículos según la invención, y
- las figuras 14a 14b, 14c y 14d una parte de un diagrama de circuito de otra forma de realización de un sistema de acoplamiento de vehículos según la invención durante diferentes pasos en la determinación de las zonas de contacto neutro contactadas.
La figura 1 muestra un vehículo 10, por ejemplo un vehículo alimentado por batería o un vehículo híbrido enchufable, estacionado sobre o encima de una unidad de contacto de suelo 12 para cargar la batería.
A los bajos del vehículo 10 está fijado un dispositivo de conexión de vehículos 14 que puede conectar eléctricamente el vehículo 10 a la unidad de contacto de suelo 12.
La unidad de contacto de suelo 12 y el dispositivo de conexión de vehículos 14 son parte de un sistema de acoplamiento de vehículo 15 automático, que a su vez forma parte de un sistema de carga de baterías de vehículo.
La figura 2a muestra la unidad de contacto de suelo 12 en vista en planta desde arriba.
La unidad de contacto de suelo 12 presenta un cuerpo de base 16 en forma de placa, en cuyo lado superior está prevista una superficie de destino 18.
En la zona de destino 18 están previstas varias zonas de contacto diferentes.
En la forma de realización mostrada, están previstas primeras zonas de contacto 20 que son, por ejemplo, las zonas de contacto de protección 22, segundas zonas de contacto 24 que son, por ejemplo, zonas de contacto neutro 26, y las terceras zonas de contacto 28 que son, por ejemplo, zonas de contacto de fase 30, de modo que la unidad de contacto de suelo está concebida, por ejemplo, para cargar el vehículo 10 utilizando corriente alterna.
El término "zona de contacto neutro" es la abreviatura de "zona de contacto del conductor neutro".
Sin embargo, también es concebible que el vehículo 10 se cargue mediante corriente continua. Para ello, la segunda zona de contacto 24 puede ser una zona de contacto de corriente continua positiva y la tercera zona de contacto 28 puede ser una zona de contacto de corriente continua negativa o viceversa.
Las zonas de contacto 20, 24, 28 o 22, 26, 30 presentan respectivamente al menos una superficie de contacto. De este modo, cada una de las primeras zonas de contacto 20 tiene una primera superficie de contacto, cada una de las segundas zonas de contacto 24 tiene una segunda superficie de contacto y cada una de las terceras zonas de contacto 28 tiene una tercera superficie de contacto.
Sin embargo, también es concebible que cada una de las zonas de contacto 20, 24, 28 o 22, 26, 30 presente varias superficies de contacto.
Las zonas de contacto 20, 24, 28 o 22, 26, 30 son respectivamente superficies cerradas con un contorno hexagonal, en particular hexagonal regular o circular. Dado el caso, las esquinas del hexágono pueden tener un radio.
Las zonas de contacto 20, 24, 28 o 22, 26, 30 y/o las superficies de contacto pueden estar situadas en un plano, por ejemplo la superficie de destino 18 es este plano.
Las zonas de contacto 20, 24, 28 o 22, 26, 30 están dispuestas en un patrón principal. En la forma de realización mostrada, el patrón principal es una rejilla Bravais bidimensional, más concretamente una rejilla hexagonal. El patrón principal es, por tanto, una rejilla principal Gh con dos vectores base h-i,h<2>de la misma longitud que encierran entre sí un ángulo de 120°.
El patrón principal o rejilla Gh se extiende por toda la zona de destino 16.
La unidad de contacto de suelo 12 comprende una unidad de control de suelo 38 que está conectada eléctricamente al menos a cada una de las zonas de contacto 24, 28 o 26, 30, en particular a todas las zonas de contacto 20, 24, 28 o 22, 26, 30.
Además, la unidad de contacto de suelo 12 tiene tres unidades de contacto de suelo 40, en concreto, un primera conexión de suelo 40.1, una segunda unidad de contacto de suelo 40.2 y una tercera unidad de contacto de suelo 40.3, que están conectadas a los tomas correspondientes de la red eléctrica local (no mostrada) en la ubicación de la unidad de contacto de suelo 12.
A este respecto, como se explicará en detalle más adelante, las primeras zonas de contacto 20 o zonas de contacto de protección 22 están conectadas al conductor de protección de la red eléctrica a través de la primera conexión de suelo 40.1, las segundas zonas de contacto 24 o zonas de contacto neutro 26 están conectadas eléctricamente al conductor neutro de la red eléctrica a través de la segunda conexión de suelo 40.2 y las terceras zonas de contacto 28 o zonas de contacto de fase 30 están conectadas a la fase o a un conductor exterior de la red eléctrica a través de la tercera conexión de suelo 40.3.
En el caso de carga de corriente continua, las zonas de contacto positivo y negativo de corriente continua están conectadas, a través de la segunda y tercera conexiones de suelo 40.2, 40.3, a los polos positivo y negativo de una fuente de corriente continua para la carga.
En lo sucesivo, para simplificar, solo se utilizarán los términos zonas de contacto de protección 22, zonas de contacto neutro 26 y zonas de contacto de fase 30, aunque también se entenderán por ello las primeras zonas de contacto 20, las segundas zonas de contacto 24 y las terceras zonas de contacto 28.
Como se muestra en la figura 2b, las zonas de contacto de protección 22 (mostradas a la izquierda) están configuradas de forma diferente a las zonas de contacto neutro 26 y las zonas de contacto de fase 30 (mostradas como ejemplo común a la derecha).
Las zonas de contacto neutro 26 y las zonas de contacto de fase 30 tienen una placa de contacto plana 42 y una línea eléctrica 44. Por ejemplo, la placa de contacto 42 es hexagonal y forma la superficie de contacto. La línea eléctrica 44 se extiende desde la placa de contacto 42, pasando por el cuerpo de base 16, a través de la unidad de control de suelo 38, hasta las tomas de corriente 40.
Además de la placa de contacto 42 y del conductor eléctrico 44, la mayoría, en particular todas, las zonas de contacto de protección 22 presentan un elemento magnético 46.
En el ejemplo de realización mostrada, el elemento magnético 46 es un elemento ferromagnético en forma de un cilindro de acero que circunda la línea eléctrica 44. Es decir, la línea eléctrica 44 se extiende a través del elemento magnético 46.
Entre el elemento magnético 46 y la placa de contacto 42 y/o en el lado del elemento magnético 46, opuesto a la placa de contacto 42, está previsto además un elemento de resistencia 48 que también circunda la línea eléctrica 44. El elemento de resistencia 48 actúa como un inductor y aumenta la impedancia característica de la línea eléctrica 44 para señales de alta frecuencia. Por ejemplo, está hecho, entre otras cosas, de una ferrita.
También es concebible que el elemento magnético 46 y el elemento de resistencia 48 estén formados como un componente de una sola pieza de un material que sea a la vez magnético y aumente la impedancia característica de línea.
El elemento magnético 46 y el elemento de resistencia 48 están previstos en el cuerpo de base 16.
Las placas de contacto 42 de zonas de contacto 22, 26, 30 contiguas están separadas entre sí por una o varias secciones de aislamiento 49.
La figura 3 muestra una sección de la rejilla principal G<h>formada por las zonas de contacto 20, 24, 28 y 22, 26, 30, respectivamente, e indica esquemáticamente el cableado. Para simplificar, las zonas de contacto 20, 24, 28 y 22, 26, 30 se muestran como círculos.
El diagrama de circuito mostrado en la figura 3 sirve solo para fines ilustrativos y está en gran medida conmutado por la unidad de control de suelo 38.
Las zonas de contacto de protección 22, las zonas de contacto neutro 26 y las zonas de contacto de fase 30 están dispuestas respectivamente en un sub-patrón propio, aquí respectivamente en forma de una rejilla Bravais bidimensional, es decir, una sub-rejilla.
Las zonas de contacto de protección 22 están dispuestas en una primera sub-rejilla G<u1>con vectores base ui,i, ui,<2>. La primera sub-rejilla Gui es también una rejilla hexagonal, de modo que los dos vectores base ui,i y u i<,2>tienen la misma magnitud y encierran entre sí un ángulo de 120°.
Del mismo modo , las zonas de contacto neutro 26 están dispuestas en una segunda sub-rejilla Gu<2>con los vectores base u2,i, u<2,2>que también tienen la misma magnitud y encierran un ángulo de 120°.
Además, las zonas de contacto de fase 30 están situadas en una tercera sub-rejilla Gus hexagonal con los vectores base u<3>,i, u<3,2>de igual longitud que encierran un ángulo de 120°.
Las tres sub-rejillas Gui,Gu<2>, Gus están entrelazadas de forma que las tres diferentes zonas de contacto 22, 26, 30 discurren a lo largo de la dirección de uno de los vectores base hi,h<2>de la rejilla principal G<h>en continua alternancia. En otras palabras, las zonas de contacto 26, 28, 22 más próximas a cualquier zona de contacto 22, 26, 30 observado son siempre de un tipo diferente que la propia zona de contacto 22, 26, 30 observada.
Las zonas de contacto 22, 26, 30 o las superficies de contacto están dispuestas, por tanto, de forma rotacionalmente simétrica alrededor de un eje de giro perpendicularmente a la superficie de destino 18. Además, la unidad de contacto de suelo 12 completa puede ser rotacionalmente simétrica, es decir, al menos las partes visibles necesarias para la conexión al dispositivo de conexión de vehículos 14 están dispuestas de forma rotacionalmente simétrica.
Las zonas de contacto de protección 22 están todas conectadas entre sí por medio de las líneas eléctricas 44, aunque para mayor claridad, en la figura 3 están representadas de forma conectada solo tres zonas de contacto de protección 22.
Además, las zonas de contacto de protección 22 están conectadas al conductor de protección de la red eléctrica a través de una de las tomas de corriente 40, denominada aquí PE.
Es concebible que la unidad de control de suelo 38 sea capaz de conectar eléctricamente solo algunas de las zonas de contacto de protección 22 a la primera conexión de suelo 40.1.
Todas o algunas de las zonas de contacto de protección 22, es decir, las zonas de contacto de protección 22 interconectadas eléctricamente, pueden por tanto formar un circuito eléctrico parcial, que en lo sucesivo se denomina primer circuito eléctrico parcial de suelo 50.
También las zonas de contacto neutro 26 están conectadas a la segunda conexión de suelo 40.2 y al conductor neutro (N) de la red eléctrica a través de las líneas eléctricas 44.
La conexión se realiza a través de la unidad de control de suelo 38, que puede conectar de forma selectiva solo algunas de las zonas de contacto neutro 26 a la segunda conexión de suelo 40.2.
Además, la unidad de control de suelo 38 puede poner a tierra algunas o todas las zonas de contacto neutro 26, conectarlas al conductor neutro, interconectarlas o cortocircuitarlas, o ponerlas al potencial del conductor de protección, es decir, conectarlas a la primera conexión de suelo 40.1. Esto se indica aquí mediante un primer interruptor 52 que pone a tierra las zonas de contacto neutro 26.
Al menos cuando todas o algunas de las zonas de contacto neutro 26 están puestas a tierra, pero también cuando todas o algunas de las zonas de contacto neutro 26 están conectadas al conductor neutro, están interconectadas o cortocircuitadas, o están conectadas al potencial del conductor de protección, están interconectadas eléctricamente y pueden formar un segundo circuito eléctrico parcial, en lo sucesivo denominado segundo circuito eléctrico parcial de suelo 54.
De la misma manera que las zonas de contacto neutro 26, las zonas de contacto de fase 30 también están en contacto con la tercera conexión de suelo 40.3 que está conectada a la fase de la red eléctrica, aquí designado por L.
También esta conexión también es realizada a través las líneas eléctricas 44 por la unidad de control de suelo 38, que también puede conectar selectivamente solo algunas de las zonas de contacto de fase 30 a la tercera conexión de suelo 40.3 correspondiente.
La unidad de control de suelo 38 puede poner a tierra todas o solo algunas de las zonas de contacto de fase 30, conectarlas al conductor exterior, conectarlas entre sí o cortocircuitarlas o ponerlas al potencial del conductor de protección, es decir, conectarlas a la primera conexión de suelo 40.1. Esto se indica mediante un segundo interruptor 56 en la figura 3 que pone a tierra las zonas de contacto de fase 30.
Al menos cuando algunas o todas las zonas de contacto de fase 30 están puestas a tierra o conectadas al potencial de tierra, pero también cuando todas o algunas de las zonas de contacto de fase 30 están conectadas al conductor exterior o están interconectadas o cortocircuitadas, estas zonas de contacto de fase 30 pueden formar otro circuito eléctrico parcial a través de los conductores eléctricos 44, denominado en lo sucesivo tercer circuito eléctrico parcial de suelo 58.
La conexión eléctrica o cortocircuito de las zonas de contacto 20, 24, 28 o 22, 26, 30 entre sí está previsto preferiblemente en la propia unidad de contacto de suelo 10.
Debido a los elementos de resistencia 48 que circundan las líneas eléctricas 44 de las zonas de contacto de protección 22, la impedancia característica de línea del primer circuito eléctrico parcial de suelo 50 se incrementa en relación con el segundo circuito eléctrico parcial de suelo 54 y el tercer circuito eléctrico parcial 58 para señales de alta frecuencia. Se entiende por señal de alta frecuencia una señal cuya frecuencia es igual o superior a 10 Hz, en particular igual o superior a 1 kHz, en particular igual o superior a 200 kHz.
El dispositivo de conexión de vehículos 14 se muestra a modo de ejemplo en una forma de realización posible en las figuras 1 y 4.
El dispositivo de conexión de vehículos 14 presenta un actuador de alineación 60, un actuador de puesta en contacto 62 y una unidad de contacto de vehículo 64.
En el ejemplo mostrado, el actuador de alineación 60 tiene un motor eléctrico 66, una sección de montaje 68 y una rueda dentada 70.
El motor eléctrico 66 está de forma no giratoria a la sección de montaje 68 que a su vez puede estar fijada al propio vehículo 10, por ejemplo a la carrocería.
También es concebible que el motor eléctrico 66 esté montado directamente en el vehículo 10. En este caso, no es necesaria ninguna sección de montaje 68.
La rueda dentada 70 puede ser accionado a través del árbol de salida del motor eléctrico 66.
En la forma de realización mostrada, el actuador de puesta en contacto 62 comprende un fuelle 72 que tiene un extremo de vehículo y un extremo de base.
El actuador de puesta en contacto 62 está montado de forma giratoria en la sección de montaje 68 por medio de un cojinete 74 en el extremo del vehículo del fuelle 72. Además, el fuelle 72 tiene en su lado interior un dentado 76 que engrana con la rueda dentada 70. En lugar del par de ruedas dentadas 70 y 76, también sería posible, por ejemplo, una transmisión por correa o un engranaje helicoidal.
En el extremo de zócalo del fuelle 72 está prevista la unidad de contacto de vehículo 64. Más en concreto, al extremo de zócalo en el fuelle 72 está fijado un zócalo 78 de unidad de contacto de vehículo 64.
En la posición de montaje prevista que se muestra, el zócalo 78 es paralelo al suelo y a la unidad de contacto de suelo 12.
La unidad de contacto de vehículo 64 puede moverse en dirección vertical, es decir, perpendicular al zócalo 78 y a la unidad de contacto de suelo 12, por el actuador de puesta en contacto 62. Por lo tanto, la dirección vertical también se denomina dirección de puesta en contacto Rk . También sería concebible una combinación o acoplamiento mecánico del actuador de alineación 60 y el actuador de puesta en contacto 62.
Para mover la unidad de contacto de vehículo 64 en dirección hacia la unidad de contacto de suelo 12, el fuelle 72 es inflado por una fuente de aire comprimido 82.
Mediante mecanismos de retorno tales como muelles, cables, etc. dentro del fuelle (no mostrados), permiten que el fuelle 72 se contraiga cuando la fuente de aire comprimido 82 se desactiva, permitiendo que la unidad de contacto de vehículo 64 se mueva hacia arriba, es decir, en contra a la dirección de puesta en contacto R<k>.
También es concebible que el actuador de puesta en contacto 62 sea una unidad de émbolo-cilindro que pueda realizar el movimiento vertical en la dirección de puesta en contacto Rk de la unidad de contacto de vehículo 14.
Para una alineación precisa, el actuador de alineación 60 puede entonces hacer rotar la unidad de contacto de vehículo 64 o el zócalo 78 alrededor de un eje de giro D (véase la figura 4). Para ello, se activa el motor eléctrico 66, que genera un par en la rueda dentada 70. El par se transmite a través del dentado 76 al fuelle 72 que gira entonces con respecto a la sección de montaje 68.
Dado que el zócalo 78 está unido de forma no rotatoria al fuelle 72, por el actuador de alineación 60 se hace girar el zócalo 78 y por tanto la unidad de contacto de vehículo 64 alrededor del eje de giro D.
La figura 5 muestra una vista inferior del zócalo 78.
En el lado opuesto al actuador de puesta en contacto 62 y al actuador de alineación 60, es decir, el lado de contacto, la unidad de contacto de vehículo 64 presenta una zona de puesta en contacto 80 en la que están previstos varios electrodos de contacto 84, 88, 92 u 86, 90, 94 para la puesta en contacto de las superficies de contacto de la unidad de contacto de suelo 12.
Dentro de la zona de puesta en contacto 80 están previstos primeros electrodos de contacto 84 que en el ejemplo de realización mostrado son electrodos de contacto de protección 86, segundos electrodos de contacto 88, que en la realización mostrada son electrodos neutros 90, y terceros electrodos de contacto 92, que en el ejemplo de realización mostrado son electrodos de fase 94, de manera que la unidad de contacto de vehículo 64 está concebida para cargar el vehículo 10 por medio de corriente alterna, por ejemplo.
Sin embargo, también es concebible que el vehículo 10 deba ser cargado mediante corriente continua. Para ello, el segundo electrodo de contacto 88 puede ser un electrodo de contacto positivo de corriente continua y el tercer electrodo de contacto 92 puede ser un electrodo de contacto negativo de corriente continua.
En particular, la función de los electrodos neutros 90 y de los electrodos de fase 94 o de los electrodos de contacto de corriente continua positivo y negativo no puede intercambiarse.
De forma análoga a las zonas de contacto 20, 24, 28 o 22, 26, 30, los electrodos de contacto 84, 88, 92 o 86, 90, 94 , están dispuestos en un patrón de zócalo, también aquí en forma de una rejilla Bravais bidimensional, más en concreto, una rejilla hexagonal. El patrón de zócalo se denomina en lo sucesivo rejilla de pedestal Gs y tiene los vectores base s-i,s<2>, que son de igual longitud y encierran entre sí un ángulo de 120°. La rejilla de zócalo Gs corresponde sustancialmente a la rejilla principal Gh.
Además, uno de los puntos de rejilla de la rejilla base Gs puede estar situado en el punto central de la zona de puesta en contacto 80.
Los electrodos de contacto 84, 88, 92 o 86, 90, 94 mismos están formados por pines de contacto 96 (figura 4) que sobresalen perpendicularmente del zócalo 78, los cuales están montados de forma elástica con respecto al zócalo 78. Los pines de contacto 96 están conectadas a una red de a bordo (no mostrada) del vehículo 10 a través de líneas eléctricas 98.
Los primeros electrodos de contacto 84 o electrodos de contacto de protección 86 están conectados al conductor de contacto de protección de la red de a bordo del vehículo, los segundos electrodos de contacto 88 o electrodos neutros 90 están conectados al conductor neutro de la red de a bordo y los terceros electrodos de contacto 92 o electrodos de fase 94 están conectados a la fase de la red de a bordo del vehículo 10.
En el caso de la carga de corriente continua, los electrodos de contacto de corriente continua positivo y negativo están conectados a los terminales positivo y negativo, respectivamente, de la batería del vehículo 10 para la carga.
A continuación, para mayor facilidad, solo se hace referencia a los electrodos de contacto de protección 86, los electrodos neutros 90 y los electrodos de fase 94, por los que también se entienden igualmente los primeros electrodos de contacto 84, los segundos electrodos de contacto 88 y los terceros electrodos de contacto 92.
La conexión puede realizarse a través de una unidad de control 100 del dispositivo de conexión de vehículos 14, que conmuta los electrodos de contacto 86, 90, 94 individuales. Por razones de claridad, la unidad de control 100 solo se muestra en las figuras 7b, 8b y 9b. En la figura 6, la unidad de control 100 se indica mediante interruptores que ilustran la función de la unidad de control 100.
La zona de puesta en contacto 80 presenta en su punto central una zona magnética 102.
En la zona magnética 102, dentro de o en el zócalo 78 está previsto un imán de contacto 104 que está situado en particular en uno de los puntos de la rejilla de la rejilla de zócalo Gs.
El imán de contacto 104 es, por ejemplo, un electroimán que puede encenderse y apagarse. Sin embargo, el imán de contacto 104 también puede ser conmutable de otro modo con respecto al elemento magnético 46 de la unidad de contacto de suelo 12, por ejemplo mediante movimientos correspondientes.
Un electrodo de contacto no existe en la zona magnética 102 en el ejemplo de realización mostrado.
Evidentemente, también puede estar previsto un electrodo de contacto de protección 86 en la zona magnética 102, estando asignado el imán de contacto 104 al electrodo de contacto de protección 86. Sin embargo, también es concebible que esté previsto otro electrodo de contacto en la zona magnética 102.
Como puede verse en particular en la figura 6, los restantes electrodos de contacto 86, 90, 94 están situados dentro de la zona magnética 102 con respecto al punto de rejilla.
Los vecinos más próximos a la zona magnética 102, es decir, los puntos de rejilla o electrodos de contacto 90, 94 en los puntos de la rejilla con la menor distancia a la zona magnética 102, son los electrodos neutros 90 y los electrodos de fase 94, que están dispuestos alternándose.
Los siguientes vecinos más próximos a la zona magnética 102, es decir, los puntos de la rejilla o electrodos de contacto 86 con la segunda distancia más pequeña a la zona magnética 102, son electrodos de contacto de protección 86.
Los electrodos de contacto de protección 86 no tienen imán o pueden tenerlo parcialmente.
Por lo tanto, en el ejemplo de realización mostrado, están previstos seis electrodos de contacto de protección 86, tres electrodos neutros 90 y tres electrodos de fase 94. También son posibles solo tres electrodos de contacto de protección 86, tres electrodos neutros 90 y tres electrodos de fase 94.
Los electrodos de contacto 86, 90, 94 están dispuestos por tanto de forma rotacionalmente simétrica alrededor de un eje de simetría perpendicular al lado de contacto o paralelamente a la extensión longitudinal de uno de los electrodos de contacto 86, 90, 94. El eje de simetría pasa, por ejemplo, por la zona magnética 102 y/o por el punto central de la zona de puesta en contacto 80.
Además, la unidad de contacto de vehículo 64 completa estar realizada de forma rotacionalmente simétrica, es decir, al menos las partes visibles necesarias para la conexión a la unidad de contacto de suelo 12 están dispuestas de forma rotacionalmente simétrica.
De forma análoga a la figura 3, la figura 6 muestra esquemáticamente el cableado de los electrodos de contacto 86, 90, 94. Este se realiza, por ejemplo, a través de la unidad de control 100 del dispositivo de conexión de vehículos 14.
Los electrodos de contacto de protección 86 están conectados a un conductor de protección (PE) de la red de a bordo del vehículo 10 a través de al menos una línea eléctrica 98. De este modo, pueden formar un circuito eléctrico parcial que en lo sucesivo se designará como primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106.
De forma similar a las zonas de contacto neutro 26, todos o algunos de los electrodos neutros 90 o bien están conectados eléctricamente al conductor neutro (N) de la red de a bordo del vehículo 10 a través de la unidad de control 100 del dispositivo de conexión de vehículos 14, conectados eléctricamente o en cortocircuito eléctrico entre sí independientemente de la unidad de control 100, no conectados a ningún otro circuito eléctrico o partes del vehículo 10 en el lado del vehículo, o puestos a tierra o conectados al conductor de protección de la red de a bordo del vehículo 10.
La unidad de control 100 del dispositivo de conexión de vehículos 14 puede cambiar la conexión eléctrica de los electrodos neutros 90, en particular interconectar eléctricamente o cortocircuitar algunos o todos los electrodos neutros 90. Además, los electrodos neutros 90 pueden estar permanentemente conectados eléctricamente entre sí, independientemente de la unidad de control 100. Al menos en el estado puesto a tierra, pero también cuando todos o algunos de los electrodos neutros 90 están conectados al conductor neutro, interconectados o cortocircuitados, o están puestos al potencial del conductor de protección, los electrodos neutros pueden formar juntos un circuito eléctrico parcial a través de sus líneas eléctricas 98 asignadas, que en lo sucesivo se denomina segundo circuito eléctrico parcial de vehículo 108.
Por ejemplo, un cable en el zócalo 78 puede interconectar o cortocircuitar los electrodos neutros 90 para formar el segundo circuito eléctrico parcial 108 del vehículo. Tal línea en el zócalo 78 se muestra, por ejemplo, en las figuras 10 y 14.
Del mismo modo, los electrodos de fase 94 están conectados a un conductor exterior de la red de a bordo del vehículo 10 a través de líneas eléctricas 98, están interconectados eléctricamente o cortocircuitados, no están conectados a ningún otro circuito eléctrico o partes del vehículo 10 en el lado del vehículo, o están conectados al potencial de conductor de protección. También este circuito puede ser modificado por la unidad de control 100 del dispositivo de conexión de vehículos 14. Los electrodos de fase 94 interconectados también pueden formar un circuito eléctrico parcial, denominado a continuación circuito de tercer corriente parcial de tercer vehículo 110.
También es concebible que los electrodos de fase 94 tengan una conexión eléctrica permanente entre ellos para formar el tercer circuito de tercer corriente parcial de vehículo 110. Evidentemente, esto solo es posible si solo hay una fase, como en la carga monofásica de corriente alterna o la carga de corriente continua.
Esta interconexión de los electrodos de fase 94 también puede realizarse mediante una línea dentro del zócalo 78.
La conexión eléctrica o el cortocircuito eléctrico de los electrodos de contacto 84, 88, 92 o 86, 90, 94 entre sí, que proporciona el circuito eléctrico parcial correspondiente, está prevista, por ejemplo, en la propia unidad de contacto de vehículo 64, en particular solo en el zócalo 78.
En la forma de realización mostrada, el dispositivo de conexión de vehículos 14 comprende además una fuente de señales 112 para señales de alta frecuencia y una unidad de medición 114 para señales de alta frecuencia, que están conectadas al primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106.
Para conectar el vehículo 10 a la red eléctrica local, es decir, para establecer una conexión eléctrica entre la unidad de contacto de vehículo 64 y la unidad de contacto de suelo 12, el vehículo 10 se estaciona con el dispositivo de conexión de vehículos 14 por encima de la unidad de contacto de suelo 12, como se muestra, por ejemplo, en la figura 1.
Una vez que ha sido estacionado el vehículo, la unidad de contacto de vehículo 64 es desplazada por el actuador de puesta en contacto 62 en la dirección de puesta en contacto R<k>hacia la unidad de contacto de suelo 12, es decir, bajada verticalmente, y se enciende el imán de contacto 104.
En el ejemplo de realización mostrado, el fuelle 72 del actuador de puesta en contacto 62 es inflado por la fuente de aire comprimido 82 para este propósito. Durante el descenso, la unidad de contacto de vehículo 64 se acerca cada vez más a la unidad de contacto de suelo 12, de modo que también el imán de contacto 104 situado en el centro de la unidad de contacto de vehículo 64 también se acerca a la unidad de contacto de suelo 12.
Una vez que el imán de contacto 104 está en proximidad a uno de los elementos magnéticos 46, el elemento magnético 46 y el imán de contacto 104 se atraen.
Esto produce una fuerza sobre la unidad de contacto de vehículo 64 con una componente muy grande en la dirección horizontal, es decir, perpendicular a la dirección de puesta en contacto Rk, que alinea la zona magnética 102, o más concretamente, el imán de contacto 104 por encima de un elemento magnético 46.
A medida que la unidad de contacto de vehículo 64 desciende más, los electrodos de contacto 86, 90, 94 entran en contacto físico con las zonas de contacto 22, 26, 30, como se muestra a modo de ejemplo en las figuras 7a, 8a y 9a, en las que los electrodos de contacto 84 u 86 pueden ser más largos que los otros electrodos de contacto 88, 92 o 90, 94, es decir, se extienden más lejos desde el zócalo 78, de modo que los electrodos de contacto 84 u 86 son los primeros en entrar en contacto con la unidad de contacto de suelo 10 durante el descenso.
Por ejemplo, los pines de contacto 96 de los electrodos de contacto 84 u 86 son más largos que las de los otros electrodos de contacto 88, 92 o 90, 94.
Puede verse claramente que el imán de contacto 104 o la zona magnética 102 está dispuesta centralmente encima del elemento magnético 46 de una zona de contacto de protección 22.
Debido a la distancia ahora muy pequeña entre el elemento magnético 46 y el imán de contacto 104, la unidad de contacto de vehículo 64 se fija en la dirección horizontal. El imán de contacto 104 y el elemento magnético 46 están ahora superpuestos verticalmente y forman el eje de giro D, es decir, una línea recta que pasa por el centro del elemento magnético 46 y por el centro del imán de contacto 104 forma el eje de giro D (figura 4).
Mediante la alineación automática del imán de contacto 104 con uno de los elementos magnéticos 46 queda garantizado que el eje de giro D pase siempre por una zona de contacto de protección 22. Por tanto, siempre se conoce la posición del eje de giro D en la rejilla principal Gh .
Sin embargo, esto no significa todavía que los electrodos de contacto 86, 90, 94 restantes correspondan a las zonas de contacto 22, 26, 30 restantes. Más bien, son concebibles diferentes situaciones en las que la unidad de contacto de vehículo 64 está girada con respecto a la unidad de contacto de suelo 12. En las figuras 7a, 8a, 9a se muestran tres situaciones diferentes.
La figura 7a corresponde a la situación deseada en la que la rejilla principal Gh está en congruencia con la rejilla de zócalo Gs, y también todas las sub-rejillas G<u1>,G<u2>, Gus coinciden con las disposiciones de los electrodos de contacto 86, 90, 94 sobre el zócalo 78.
En esta posición, los electrodos de contacto de protección 86 entran en contacto con las superficies de contacto de las zonas de contacto de protección 22, los electrodos neutros 90 entran en contacto con las superficies de contacto de las zonas de contacto neutro 26 y los electrodos de fase 94 entran en contacto con las superficies de contacto de las zonas de contacto de fase 30 y forman los puntos de contacto correspondientes.
En esta situación, la asignación de los puntos de contacto es correcta, es decir, solo los electrodos de contacto 86, 90, 94 están en contacto con zonas de contacto 22, 26, 30 del mismo tipo, es decir, por ejemplo, un electrodo neutro 90 no está en contacto con una zona de contacto de protección 22 o una zona de contacto de fase 30.
Las figuras 8a y 9a muestran dos situaciones en las que la rejilla principal G<h>y la rejilla de zócalo Gs no están superpuestas y, por lo tanto, no se forman puntos de contacto correctos o una puesta en contacto correcta.
En la situación de la figura 8a, los electrodos de contacto de protección 86 entran en contacto con superficies de las zonas de contacto neutro 26 o de las zonas de contacto de fase 30.
En la figura 9a, la mayoría de los electrodos de contacto, en particular los electrodos de contacto de protección 86, no entran en contacto con ninguna superficie de contacto de las zonas de contacto 22, 26, 30, sino que entran en contacto con las secciones de aislamiento 49 entre las diversas zonas de contacto 22, 26, 30.
Como se mencionó anteriormente, una vez que la unidad de contacto de vehículo 64 ha sido completamente bajada, la posición exacta de las zonas de contacto 22, 26, 30 en relación con los electrodos de contacto 86, 90, 94 es desconocida.
Por lo tanto, debe comprobarse la correcta asignación de las zonas de contacto 22, 26, 30 a los electrodos de contacto 86, 90, 94. Para ello, debe determinarse si un electrodo de contacto determinado entra en contacto con una zona de contacto correspondiente asignada.
En este caso, las zonas de contacto determinadas y los electrodos de contacto determinados son las zonas de contacto de protección 22 o los electrodos de contacto protectores 86, respectivamente. Además, se trata, por ejemplo, de los electrodos de contacto de protección 86 situados en la parte exterior, es decir, no en la zona magnética 102.
Las figuras 7b, 8b y 9b muestran esquemáticamente los diagramas de circuito de un circuito eléctrico 120 que resulta en las situaciones de las figuras 7a, 8a y 9a.
El circuito eléctrico 120 está compuesto por el primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106 en el lado derecho y uno de los diversos circuitos eléctricos parciales de suelo 50, 54, 58 o no está completamente cerrado (figura 9).
En detalle, el primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106 comprende respectivamente un circuito oscilante 118 respectivo en el que están integradas la fuente de señales 112 y la unidad de medición 114.
El circuito oscilante 118 se amplía entonces a través de los electrodos de contacto de protección 86 por el primer circuito eléctrico parcial de suelo 50, el segundo circuito eléctrico parcial de suelo 54 o el tercer circuito eléctrico parcial de suelo 58, dependiendo de la respectiva situación, o permanece abierto en el caso de la situación mostrada en la figura 9.
Sin embargo, también es concebible que no haya circuitos eléctricos parciales de suelo predeterminados y separados, de modo que el primer circuito eléctrico parcial de suelo 50, el segundo circuito eléctrico parcial de suelo 54 y el tercer circuito eléctrico parcial de suelo 58 sean un circuito eléctrico parcial continuo, en cuyo caso los circuitos eléctricos parciales de suelo correspondientes solo se forman mediante la puesta en contacto por los electrodos de contacto 86, 90, 94.
En otras palabras, todas las zonas de contacto 22, 26, 30 pueden estar conectadas eléctricamente entre sí, por ejemplo, porque todas han sido conmutadas al potencial de tierra de protección por la unidad de control de suelo 38. Si tres zonas de contacto 22, 26, 30 son ahora contactadas por los tres electrodos de contacto de protección 86 utilizados para comprobar la asignación, estas tres zonas de contacto contactadas 22, 26, 30 forman el circuito eléctrico parcial de suelo utilizado. El circuito eléctrico parcial de suelo formado de este modo es o bien un primer circuito eléctrico parcial de suelo 50, un segundo circuito eléctrico parcial de suelo 54 o un tercer circuito eléctrico parcial de suelo 58.
Para determinar la asignación correcta, por la fuente de señales 11 es generada una señal de alta frecuencia en el circuito oscilante 1182.
En respuesta a la excitación por la señal de alta frecuencia, se produce una respuesta de alta frecuencia del circuito oscilante ampliado 118, que ahora comprende el circuito eléctrico 120 formado por el primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106 y, dado el caso, uno de los circuitos eléctricos parciales de suelo 50, 54, 58.
La unidad de medición 114 determina la respuesta de alta frecuencia y transmite la respuesta de alta frecuencia a la unidad de control 100.
La unidad de control 100 compara la respuesta de alta frecuencia con una o varias respuestas de referencia y determina con qué respuesta de referencia hay mayor coincidencia.
Las respuestas de referencia también pueden ser intervalos. Las respuestas de referencia son, por ejemplo, respuestas de alta frecuencia determinadas empíricamente que se han registrado en circuitos eléctricos conocidos y se han almacenado en una memoria de la unidad de control 100. De este modo, se conoce un circuito eléctrico determinado para cada respuesta de referencia, de modo que el circuito eléctrico 120 formado puede deducirse a base de la respuesta de referencia.
Por ejemplo, para la asignación de la respuesta de alta frecuencia a las respuestas de referencia se utilizan determinadas características, como la atenuación de la señal de alta frecuencia.
En el caso de la situación según en la figura 7, las líneas eléctricas 44 del primer circuito eléctrico parcial de suelo 50 tienen una impedancia característica de línea aumentada debido a los elementos de resistencia 48 que en la figura 7 están representados como inductores en el primer circuito eléctrico parcial de suelo 50.
Por tanto, la respuesta de alta frecuencia está fuertemente atenuada y coincide sustancialmente con una respuesta de referencia correspondiente a un circuito eléctrico 120 formado por el primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106 y el primer circuito eléctrico parcial de suelo 50. Por lo tanto, la unidad de control 100 puede determinar que se ha establecido un circuito eléctrico 120 formado por el primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106 y el primer circuito eléctrico parcial de suelo 50, lo que significa que los electrodos de contacto de protección 86 forman un punto de contacto con las zonas de contacto de protección 22 o sus superficies de contacto. En este caso, se presupone una asignación correcta.
Una vez determinada la asignación correcta, la unidad de control de suelo 38 puede iniciar el proceso de carga. Para ello, la unidad de control de suelo 38 de la unidad de contacto de suelo 12 anula la puesta a tierra y conecta las zonas de contacto neutro 26 y las zonas de contacto de fase 30 con el conductor neutro N o la fase L a las correspondientes tomas de corriente 40. Se electrifican solo aquellas zonas de contacto neutro 26 y zonas de contacto de fase 30 que están en contacto con un electrodo de contacto 90 o 94.
Del mismo modo, por la unidad de control 100 de la unidad de contacto de vehículo 64, el electrodo neutro 90 y el electrodo de fase 94 pueden ser conectadas al conductor neutro N y a la fase P de la red de a bordo del vehículo 10.
De este modo, la red de a bordo del vehículo 10 se integra en la red eléctrica local de la infraestructura de carga y el vehículo 10 ya puede cargarse. De este modo, la conexión conductiva se estableció automáticamente, es decir, sin la intervención de una persona.
Sin embargo, pueden ocurrir situaciones imprevistas durante la carga que hagan necesaria al menos una interrupción inmediata de la carga. Por ejemplo, en caso de un accidente por colisión, es decir, cuando otro vehículo choca contra el vehículo de carga 10, el vehículo 10 puede desplazarse y la unidad de contacto de vehículo 64 puede soltarse de forma no planeada de la unidad de contacto de suelo 12.
Para detectar tales situaciones, el contacto físico entre los electrodos de contacto 86, 90, 94 y las superficies de contacto es comprobado continuamente o a intervalos regulares con la ayuda de la fuente de señales 112 y la unidad de medición 114 como se ha descrito anteriormente.
Si se detecta que el contacto se ha interrumpido, se activa una función de emergencia, que puede incluir al menos la desconexión inmediata de la corriente de carga.
En las situaciones de las figuras 8 y 9, la carga no puede iniciarse inmediatamente después del descenso.
El circuito eléctrico 120 de la situación según la figura 8 contiene, por una parte, el primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106 y, por otra parte, el segundo circuito eléctrico parcial de suelo 54 o el tercer circuito eléctrico parcial de suelo 58, dependiendo de si los electrodos de contacto de protección 86 designados por el signo de referencia 86.1 en la figura 8a o los electrodos de contacto de protección 86 designados por el signo de referencia 86.2 forman parte del primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106.
Dado que no en el segundo circuito eléctrico parcial de suelo 54 o el tercer circuito eléctrico parcial de suelo 58 no están previstos elementos de resistencia 48 en las líneas eléctricas 44, la impedancia característica de línea del segundo o tercer circuitos eléctricos parciales de suelo 54, 58 se reduce en gran medida en comparación con el primer circuito eléctrico parcial de suelo 50.
Esto, evidentemente, afecta al circuito eléctrico 120 o al circuito oscilante 118, de modo que la respuesta de alta frecuencia medida por la unidad de medición 114 a la excitación por la fuente de señales 112 con la señal de alta frecuencia es diferente. En particular, la señal de alta frecuencia ya no se atenúa tanto.
A base de en la comparación de la respuesta de alta frecuencia con las respuestas de referencia, la unidad de control 100 determina que la respuesta de alta frecuencia obtenida es similar a una respuesta de referencia asignada a un circuito eléctrico 120 formado por el primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106 y el segundo circuito eléctrico parcial de suelo 54 o el tercer circuito eléctrico parcial de suelo 58.
A partir de esto, la unidad de control 100 puede determinar que los electrodos de contacto de protección 86 forman puntos de contacto con las superficies de contacto de las zonas de contacto neutro 26 o las zonas de contacto de fase 30. En este caso, la unidad de control 100 ha determinado ahora que existe una situación según la figura 8a. Por lo tanto, la unidad de control 100 sabe que la unidad de contacto de vehículo 64 debe girar en el sentido de las agujas del reloj en un ángulo de 30° con respecto a la unidad de contacto de suelo 12 para lograr una asignación correcta.
A continuación, la unidad de control 100 excita el actuador de alineación 60 o el motor eléctrico 66 de tal manera que la unidad de contacto de vehículo 64, más en concreto, el zócalo 78, gira 30° alrededor del eje de giro D, es decir, alrededor de la zona magnética 102. De este modo, se alcanza la situación de la figura 7a.
Durante el giro, el zócalo 78 se hace girar a lo largo de la unidad de contacto de suelo 12, en particular sin levantar el zócalo 78 y sin levantar los electrodos de contacto 84, 88, 92 u 86, 90, 94 de las superficies de contacto.
Una vez completado el giro o mientras el giro está todavía en curso, puede realizarse una nueva comprobación mediante la alimentación de una señal de alta frecuencia al primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106. Esta medición conduce al resultado descrito anteriormente para la figura 7b. A continuación, la unidad de control 100 puede iniciar la carga.
En la situación según la figura 9, no se establece ninguna conexión eléctrica entre el primer circuito eléctrico parcial de vehículo 106 y otro circuito eléctrico parcial de suelo 50, 54, 58, de manera que no se forma un circuito eléctrico 120 completo como en las figuras 7 y 8.
No obstante, una señal de alta frecuencia alimentada al circuito oscilante 118 genera una respuesta de alta frecuencia que puede ser detectada con la unidad de medición 114.
También en relación con esta situación se depositó una respuesta de referencia en la unidad de control 100, de modo que la unidad de control puede reconocer también esta situación. En esta situación, la unidad de control 100 hace girar la unidad de contacto de vehículo 64 alrededor del eje de giro D y mide de nuevo la asignación de los puntos de contacto a intervalos regulares, por ejemplo, después de un determinado ángulo de giro, cuando llega o bien a la situación según la figura 8a o a la situación según la figura 7a, que pueden ser identificadas debido a su posición.
Evidentemente, también es concebible que la fuente de señales 112 y la unidad de medición 114 estén previstos en la unidad de contacto de suelo 12. En este caso, la señal de alta frecuencia es generada en uno de los circuitos eléctricos parciales de suelo 50, 54, 58 y es medida por la unidad de medición 114. Esto no cambia el principio de medición.
Evidentemente, tanto en la unidad de contacto de vehículo 64 como en la unidad de contacto de suelo 12 pueden estar previstas respectivamente una fuente de señales 112 y respectivamente una unidad de medición 114, por lo que una asignación correcta y un contacto apropiado pueden ser determinados tanto por el vehículo 10 como por la unidad de contacto de suelo 12. Esto aumenta la seguridad de funcionamiento del sistema de acoplamiento del vehículo 15.
En las figuras siguientes, se muestran más formas de realización del dispositivo de conexión de vehículos 14 y de la unidad de contacto de suelo 12, es decir, también del sistema de acoplamiento del vehículo 15, que corresponden sustancialmente a la primera realización. Por tanto, a continuación solo se tratan las diferencias y las piezas idénticas y funcionalmente idénticas están provistos de los mismos signos de referencia.
La figura 10 muestra un diagrama de circuito de una parte de una segunda forma de realización del sistema de acoplamiento de vehículos 15. Esta segunda forma de realización puede combinarse con la primera o complementarla. En esta forma de realización, la unidad de contacto de suelo 12 comprende una fuente de señales 122 y al menos una unidad de medición 124.
En el ejemplo de realización mostrado, se muestran tres zonas de contacto neutro 26, con respectivamente una unidad de medición 124. Por ejemplo, a cada zona de contacto neutro 26 está asignada, es decir, conectada eléctricamente, una unidad de medición 124.
Por medio de la fuente de señales 122 y las unidades de medición 124, se puede determinar qué zonas de contacto neutro 26 están en contacto con electrodos neutros 90. Esto se determina preferiblemente después de haber comprobado que la asignación en los puntos de contacto es correcta.
Por ejemplo, para determinar las zonas de contacto neutro 26 contactadas, en la unidad de contacto de vehículo 64, los electrodos neutros 90 y los electrodos de contacto de protección 86 están conectados eléctricamente entre sí por la unidad de control 100 del dispositivo de conexión de vehículos 14.
Los electrodos de contacto neutro 90 también pueden estar permanentemente conectados eléctricamente entre sí, como se muestra en la figura 10.
La fuente de señales 122 puede conectarse eléctricamente a una o varias de las zonas de contacto neutro 26, cuyo contacto debe ser determinado por un dispositivo de conmutación 140, en particular un relé o multiplexor. Estas zonas de contacto neutro 26 a medir forman parte por tanto de un circuito eléctrico 142 adicional en caso de una puesta en contacto.
Ahora, una señal de alta frecuencia es generada por la fuente de señales 122 de la unidad de contacto de suelo 12 y transmitida a la unidad de contacto de vehículo 64 a través de las zonas de contacto neutro 26 y los electrodos neutros 90.
Si las zonas de contacto neutro 26 que han de ser medidos entran en contacto con un electrodo neutro 90, la señal de alta frecuencia vuelve a ser transmitida a la unidad de contacto de suelo 12 y puede entonces ser detectada por una de las unidades de medición 124.
Si las zonas de contacto neutro 26 que han de ser medidas no entran en contacto con un electrodo neutro 90, el circuito oscilante permanece interrumpido y no se puede detectar ninguna señal de alta frecuencia en la unidad de medición 124.
La unidad de control de suelo 38 de la unidad de contacto de suelo 12 puede determinar por tanto qué zonas de contacto neutro 26 están en contacto con los electrodos neutros 90, basándose en los resultados de medición de las unidades de medición 124 y la posición del dispositivo de conmutación 140.
Las figuras 14a, 14b, 14c y 14d muestran el procedimiento para determinar las zonas de contacto neutro 26 contactadas y, por lo tanto, el procedimiento para determinar la posición de la unidad de contacto de vehículo 64 con más detalle en el caso en que los electrodos neutros 90 están conectados eléctricamente entre sí en el zócalo 78. En la figura 14a están representados solo el segundo circuito eléctrico parcial de suelo 54 y el segundo circuito eléctrico parcial de vehículo 108, que son parte del circuito eléctrico 142 utilizado. Para mayor facilidad, se muestra que un contacto de la fuente de señales 122 está conectado a tierra, ya que esto corresponde a la función de la estructura. Se muestran cuatro zonas de contacto neutro 26, tres de las cuales son contactadas por los electrodos neutros 90 de la unidad de contacto de vehículo 64.
El elemento de conmutación 140 está ilustrado mediante interruptores que respectivamente pueden conectar una zona de contacto neutro 26 a la fuente de señales 122 o a tierra.
Inicialmente, respectivamente solo una zona de contacto neutro 26 a la vez está conectada a la fuente de señales 122 por medio del interruptor asignado, y la señal en el circuito eléctrico 142 se mide por medio de las unidades de medición 124.
En la situación mostrada en la figura 14a, ha sido conectada a la fuente de señales 122 una zona de contacto neutro 26 que no es contactada. Por lo tanto, no hay conexión a tierra, de modo que la fuente de señales 122 no puede generar una señal de alta frecuencia en el circuito eléctrico 142. Ninguna de las unidades de medición 124 detecta una señal de alta frecuencia, debido a la que se detecta que no está contactada la zona de contacto neutro 26 conectada a la fuente de señales 122. A continuación, el elemento de conmutación 140 desconecta la conexión a la fuente de señales 122 y se conecta otra zona de contacto neutro 26 a la fuente de señales 122, como se muestra en la figura 14b.
En la situación según la figura 14b, la zona de contacto neutro 26 conectada a la fuente de señales 122 está en contacto con un electrodo neutro 90, es decir, el segundo circuito eléctrico parcial de vehículo 108 está conectado al segundo circuito eléctrico parcial de suelo 54.
A causa de la conexión eléctrica del electrodo neutro 90 a los otros electrodos neutros 90 por el segundo circuito eléctrico parcial de vehículo 108, ahora también hay una conexión eléctrica a las otras zonas de contacto neutro 26 contactadas, que están conectadas a tierra por el elemento de conmutación 140. De este modo, se proporciona la conexión a tierra necesaria, de manera que en el circuito eléctrico 142 es generada una señal de alta frecuencia por la fuente de señales 122, que es detectada por la correspondiente unidad de medición 124. De esta manera, se determina que la correspondiente zona de contacto neutro 26 está contactado.
En el paso siguiente, otra zona de contacto neutro 26 es entonces conectada a la fuente de señales 122 por el elemento de conmutación 140 (véase la figura 14c). Esta zona de contacto neutro 26 está elegida de manera que se encuentre en el entorno de la zona de contacto neutro 26 contactada. Una vez que esté contactada también esta zona de contacto neutro 26, la señal de alta frecuencia también es detectada por la unidad de medición 24 asignada, con lo que se determina la puesta en contacto.
Una vez que se sabe que dos zonas de contacto neutro 26 están contactadas, solo hay dos posibilidades en cuanto a cuál de las zonas de contacto neutro 26 es la tercera zona de contacto neutro 26 que falta.
A continuación, una de estas dos zonas de contacto neutro 26 se conecta a la fuente de señales 122 mediante el elemento de conmutación 140 (véase la figura 14d). Como se ha descrito anteriormente, por medio de la unidad de medición asignada 124 se determina entonces si también está contactada esta zona de contacto neutro 26.
Si esta es la zona de contacto neutro contactada 26, la determinación de la posición del zócalo 78 o de la unidad de contacto de vehículo 64 relativa a la unidad de contacto de suelo 12 se ha completado con éxito y la posición es ahora conocida. A partir de la posición, se pueden deducir directamente las zonas de contacto de la fase de contacto 30. De forma análoga, puede determinarse cuáles de las zonas de contacto de fase 30 están en contacto con los electrodos de fase 94.
También por medio de este procedimiento puede comprobarse si el contacto entre los electrodos de contacto 86, 90, 94 y las superficies de contacto se interrumpió durante la carga, para, dado el caso, poder activar una función de emergencia.
La figura 11 es similar a la figura 4 y muestra una tercera forma de realización del dispositivo de conexión de vehículos 14. La diferencia con la primera forma de realización consiste en la disposición del actuador de alineación 60.
En esta segunda forma de realización, el actuador de alineación 60 está previsto entre la unidad de contacto de vehículo 64 y el actuador de puesta en contacto 62.
Para este propósito, el zócalo 78 presenta el dentado 76 en el que engrana la rueda dentada 70 del actuador de alineación 60. La rueda dentada 70 está acoplado al motor eléctrico 66 que está conectado de forma no giratoria al extremo de zócalo del actuador de puesta en contacto 62.
El zócalo 78, y por tanto, la unidad de contacto de vehículo 64 completa está fijada de forma giratoria al actuador de puesta en contacto 62 a través de cojinetes no mostrados.
El actuador de puesta en contacto 62 está fijado de forma no giratoria, en su extremo del lado del vehículo, a la sección de montaje 68. Sin embargo, también es concebible que esté fijado directamente al vehículo 10.
En las figuras 12 y 13, de forma similar a las figuras 3 y 6, las zonas de contacto 22, 26, 30 y los electrodos de contacto 86, 90, 94, respectivamente, se muestran en su disposición en las rejillas correspondientes.
A diferencia de la primera forma de realización, no está previsto un único tipo de zonas de contacto de fase 30 o electrodos de fase 94, sino respectivamente tres diferentes para poder transmitir una corriente alterna trifásica. En consecuencia, la red eléctrica local es una red de corriente alterna trifásica y la unidad de contacto de suelo 12 presenta tres conexiones de alimentación 40 diferentes para las fases o conductores exteriores.
Por lo tanto, la unidad de contacto de suelo 12 presenta varias zonas de contacto L1 126, varias zonas de contacto L2 128, y varias zonas de contacto L3130.
Las zonas de contacto L1 126, las zonas de contacto L2 128 y las zonas de contacto L3 130 forman las zonas de contacto de fase 30.
Las zonas de contacto L1, L2 y L3126, 128 y 130 están previstas por tanto en los puntos de retícula de la tercera sub rejilla Gu<3>, estando previstas alternándose en la dirección de al menos uno de los vectores base de la tercera sub rejilla Gu<3>.
En otras palabras, no hay ningún par de vecinos próximos en la tercera sub-rejilla Gu<3>que esté compuesta por las mismas zonas de contacto de las zonas de contacto L1 126, las zonas de contacto L2128 y las zonas de contacto L3 130. Por ejemplo, los vecinos más próximos a una zona de contacto L1 126 son respectivamente tres zonas de contacto l2 128 y tres zonas de contacto L3130.
En cuanto a las conexiones eléctricas, las zonas de contacto L1 126, las zonas de contacto L2 128 y las zonas de contacto L3 130 están conectadas respectivamente a uno de los conductores exteriores de la red eléctrica local. Sin embargo, para comprobar el contacto, pueden formar todos juntos el tercer circuito eléctrico parcial de suelo 58. De manera similar, la unidad de contacto de vehículo 64 presenta un electrodo de fase L1 132, un electrodo de fase L2 134, y un electrodo de fase L3136, que juntos forman los electrodos de fase 94.
En el ejemplo mostrado en la figura 12, hay un electrodo de fase L1, un electrodo de fase L2 y un electrodo de fase L3 132, 134 y 136, respectivamente, que forman respectivamente uno de los electrodos de fase 94 con respecto a la primera forma de realización.
Los electrodos de fase L1, L2 y L3 132, 134, 136 están conectados eléctricamente respectivamente a uno de los conductores externos de la red de a bordo del vehículo 10 o están conectados juntos por la unidad de control formando el tercer circuito eléctrico parcial de vehículo 110.
La disposición u orden de las zonas de contacto L1, L2 y L3 126, 128 y 130 en la tercera sub-rejilla Gus corresponde al orden de los electrodos de fase L1, L2 y L3 132, 134 y 136 en la zona de puesta en contacto 80. Por lo tanto, las zonas de contacto L1, L2 y L3 126, 128 y 130 entran en contacto con los electrodos de fase L1, L2 y L3 132, 134 y 136, respectivamente, cuando la unidad de contacto de vehículo 64 está correctamente alineada con la unidad de contacto de suelo 12.
Aunque la unidad de contacto de suelo 12, tal como se ha descrito, presente las zonas de contacto L1, L2 y L3126, 128 y 130, es decir, esté concebida para cargar el vehículo 10 con corriente trifásica o corriente alterna trifásica, sigue siendo posible que un vehículo 10 que solo esté configurado para cargar con corriente alterna monofásica, es decir, que solo tenga electrodos de fase 94 idénticos, se cargue a través de esta unidad de contacto de suelo 12.
Para ello, la unidad de contacto de vehículo 64 se pone en contacto con la unidad de contacto de suelo 10 como se ha descrito anteriormente. A continuación, sin embargo, solo uno de los electrodos de fase 94 se conecta eléctricamente al conductor exterior de la red de a bordo del vehículo 10 y se usa para la carga.
Los dos electrodos de fase 94 restantes, por ejemplo, no están conectados en el lado del vehículo, por ejemplo, y/o los electrodos de fase 132, 134, 136, que no se usan para la carga, están conectados sin potencial o al conductor de protección.
También son concebibles disposiciones en las que las zonas de contacto L1, L2 y L3 126, 128, 130 o los electrodos de fase L1, L2 y L3132, 134, 136 también estén previstos en lugar de las zonas de contacto neutro 26 o los electrodos neutros 88, de modo que están previstos respectivamente dos electrodos de fase L1, L2 y L3 132, 134, 136 en la unidad de contacto de vehículo 64. De esta manera, se puede aumentar la sección transversal de línea para cada una de las fases, de modo que son posibles corrientes de carga mayores.
También es concebible que la fuente de señales 112 esté prevista en la unidad de contacto de vehículo 64 y la unidad de medición 124 esté prevista en la unidad de contacto de suelo 12, o viceversa. También de esta manera, se puede determinar la asignación correcta, como se ha descrito anteriormente.
Además, en este caso, pueden ser transmitidos datos desde la fuente de señales 112 a la unidad de medición 124 por medio de la señal de alta frecuencia. De esta manera, es posible permite un flujo de datos unidireccional desde la unidad de contacto de vehículo 64 a la unidad de contacto de suelo 12 o viceversa.
Si tanto la unidad de contacto de vehículo 64 como la unidad de contacto de suelo 12 comprenden la fuente de señales 112, 122 y la unidad de medición 114, 124, es posible un intercambio de datos bidireccional entre la unidad de contacto de vehículo 64 y la unidad de contacto de suelo 12, es decir, entre el vehículo 10 y el sistema de carga restante. Para la transmisión de datos, pueden usarse los mismos puntos de contacto que para la transmisión de corriente y la transmisión de datos también es posible también durante un proceso de carga, ya que las señales de alta frecuencia se pueden modular a la corriente de carga.
Evidentemente, las características de las distintas formas de realización pueden combinarse entre sí a discreción. La invención se define mediante las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de conexión de vehículos para un sistema de carga de baterías de vehículo para la conexión conductiva automática de una unidad de contacto de vehículo (64) a una unidad de contacto de suelo (12), con
la unidad de contacto de vehículo (64) que presenta un zócalo (78) con una zona de puesta en contacto (80) en la cual están previstos al menos un primer electrodo de contacto (84), al menos un segundo electrodo de contacto, y al menos un tercer electrodo de contacto (92), en el que la unidad de contacto de vehículo (64) es movible en una dirección de puesta en contacto (Rk) hacia la unidad de contacto de suelo (12), para poner el al menos un primer electrodo de contacto (84), el al menos un segundo electrodo de contacto (88), y el al menos un tercer electrodo de contacto (92) en contacto con la unidad de contacto de suelo (12) caracterizado por
un actuador de alineación (60) que está conectado al zócalo (78) de tal manera que puede hacer girar el zócalo (78) alrededor de un eje de giro (D) que discurre sustancialmente en la dirección de puesta en contacto (RK).
2. Dispositivo de conexión de vehículos según la reivindicación 1, caracterizado porque el al menos un primer electrodo de contacto (84) es al menos un electrodo de contacto de protección (86), el al menos un segundo electrodo de contacto (88) es al menos un electrodo neutro (90) o al menos un electrodo de contacto de corriente continua positivo, y/o el al menos un tercer electrodo de contacto (92) es al menos un electrodo de fase (94) o al menos un electrodo de corriente continua negativo.
3. Dispositivo de conexión de vehículos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el al menos un primer electrodo de contacto (84), el al menos un segundo electrodo de contacto (88) y el al menos un tercer electrodo de contacto (92) están dispuestos juntos en el lado de contacto del zócalo (78) en los puntos de rejilla de una rejilla de zócalo (Gs) en forma de una rejilla Bravais bidimensional.
4. Dispositivo de conexión de vehículos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque en la zona de puesta en contacto (80), en particular en el punto central de la zona de contacto (80), está prevista una zona magnética (102) en la que dentro de o en el zócalo (78) está previsto un imán de contacto (104), determinando el imán de contacto (104) la posición del eje de giro (D),
en particular, uno de los al menos un primer electrodo de contacto (84), al menos un segundo electrodo de contacto (88) y al menos un tercer electrodo de contacto (92), en particular un primer electrodo de contacto (84), está dispuesto en la zona magnética (102) y porque el imán de contacto (104) está asignado al electrodo de contacto (84, 88, 92) dispuesto en la zona magnética (102).
5. Dispositivo de conexión de vehículos según la reivindicación 4, caracterizado porque la zona magnética (102) está situada en un punto de rejilla de la rejilla de zócalo (Gs), estando previstos en los puntos de rejilla más próximos electrodos de contacto (84, 88, 92),
estando previstos en particular en los siguientes puntos de rejilla más próximos a la zona magnética (102) electrodos de contacto (84, 88, 92), en particular primeros electrodos de contacto (84).
6. Dispositivo de conexión de vehículos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque para la transmisión de corriente trifásica están previstos al menos tres segundos electrodos de contacto (88) y/o al menos tres terceros electrodos de contacto (92), siendo al menos uno de los al menos tres segundos y/o terceros electrodos de contacto (88, 92) un electrodo de fase L1 (132), y siendo al menos otro de los al menos tres segundos y/o terceros electrodos de contacto (88, 92) un electrodo de fase L2 (134) y siendo al menos otro de los al menos tres segundos y/o terceros electrodos de contacto (88, 92) un electrodo de fase L3 (136).
7. Dispositivo de conexión de vehículos según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el actuador de alineación (60) comprende un motor eléctrico (66), cuyo árbol de salida está conectado a la unidad de contacto de vehículo (64) para la transmisión del par.
8. Unidad de contacto de suelo para un sistema de carga de baterías de vehículo para la conexión conductiva automática de la unidad de contacto de suelo (12) y una unidad de contacto de vehículo (64), con un cuerpo de base (16) en forma de placa, así como primeras zonas de contacto (20), segundas zonas de contacto (24) y terceras zonas de contacto (28), siendo las zonas de contacto (20, 24, 28) diferentes entre sí,
que están dispuestas en una superficie de destino (18) del cuerpo de base (16) en una rejilla principal (G<h>) en forma de una rejilla de Bravais bidimensional, estando las primeras zonas de contacto (20) dispuestas en una primera sub-rejilla (G<ui>) en forma de rejilla de Bravais bidimensional, estando las segundas zonas de contacto (24) dispuestas en una segunda sub-rejilla (Gu<2>) en forma de rejilla de Bravais bidimensional, y estando las terceras zonas de contacto (28) dispuestas en una tercera sub-rejilla (Gus) en forma de rejilla de Bravais bidimensional,
estando la primera sub-rejilla (G<ui>), la segunda sub-rejilla (G<u2>) y la tercera sub-rejilla (Gus) entrelazadas entre sí,
apareciendo alternándose en la dirección de al menos uno de los vectores base (hi, hs<2>) de la rejilla principal (Gh), las primeras zonas de contacto (20), las segundas zonas de contacto (24) y las terceras zonas de contacto (28).
9. Unidad de contacto de suelo según la reivindicación 8, caracterizada porque la unidad de contacto de suelo (12) comprende una unidad de control de suelo (38) y una primera conexión de suelo (40.1), una segunda conexión de suelo (40.2) y una tercera conexión de suelo (40.3) para conectar la unidad de contacto de suelo (12) en el lado del suelo,
estando conectadas las primeras zonas de contacto (20) eléctricamente a la primera conexión de suelo, y estando concebida la unidad de control de suelo (38) para conmutar las segundas zonas de contacto (24) entre al menos dos de entre la primera conexión de suelo (40.1), la segunda conexión de suelo (40.2) y una puesta a tierra para la conexión eléctrica y/o para conmutar las terceras zonas de contacto (28) entre al menos dos de entre la primera conexión de suelo (40.1), la tercera conexión de suelo (40.3) y una puesta a tierra para la conexión eléctrica.
10. Unidad de contacto de suelo según la reivindicación 8 o 9, caracterizada porque las primeras zonas de contacto (20) son zonas de contacto de protección (22), las segundas zonas de contacto (24) son zonas de contacto neutro (26) o zonas de contacto de corriente continua positivas, y/o las terceras zonas de contacto (28) son zonas de contacto de fase (30) o zonas de contacto de corriente continua negativas, y/o
porque al menos dos de las tres sub-rejillas (G<u1>, G<u2>, G<u3>) son rejillas idénticas y/o al menos dos de entre la rejilla principal (Gh) y las tres sub-rejillas (Gu<1>, Gu<2>,Gu<3>) son del mismo tipo, en particular porque la rejilla principal (Gh) , la primera sub-rejilla (G<u1>), la segunda sub-rejilla (G<u2>) y/o la tercera sub-rejilla (Gus) son rejillas hexagonales.
11. Unidad de contacto de suelo según una de las reivindicaciones 8 a 10, caracterizada porque para transmitir una corriente trifásica están previstas al menos tres segundas zonas de contacto (26) y/o al menos tres terceras zonas de contacto (28), siendo al menos una de las al menos tres segundas y/o terceras zonas de contacto (26, 28) una zona de contacto L1 (126), siendo al menos otra de las al menos tres segundas y/o terceras zonas de contacto (26, 28) una zona de contacto L2 (128) y siendo al menos otra de las al menos tres segundas y/o terceras zonas de contacto (26, 28) una zona de contacto l3 (130),
apareciendo alternándose la al menos una zona de contacto L1 (126), la al menos una zona de contacto L2 (128) y la al menos una zona de contacto L3 (130) en la dirección de al menos uno de los vectores base (u<3>,<1>, u<3>,<2>) de la tercera sub-rejilla (Gus).
12. Unidad de contacto de suelo según una de las reivindicaciones 8 a 11, caracterizada porque en las primeras zonas de contacto (20), las segundas zonas de contacto (24) y/o las terceras zonas de contacto (28) están previstos elementos (46) magnéticos, en particular ferromagnéticos, dentro de o en el cuerpo de base (16),
circundando los elementos (46) magnéticos respectivamente una línea eléctrica (44) que contacta eléctricamente la zona de contacto (20, 24, 28) correspondiente.
13. Sistema de acoplamiento de vehículos automático con un dispositivo de conexión de vehículos (14) según una de las reivindicaciones 1 a 7 y con una unidad de contacto de suelo (12) según una de las reivindicaciones 8 a 12, en el que la rejilla de zócalo (Gs) y la rejilla principal (G<h>) se corresponden sustancialmente entre sí y/o el actuador de alineación (60) está unido al zócalo (78) de tal manera que puede hacer girar el zócalo (78) a lo largo de la unidad de contacto de suelo (12), en particular cuando existe contacto entre los electrodos de contacto (84, 88, 92) y las superficies de contacto.
14. Sistema de acoplamiento de vehículos automático según la reivindicación 13, caracterizado porque el dispositivo de conexión de vehículos (14) está configurado al menos según la reivindicación 4 y la unidad de contacto de suelo (12) está configurada al menos según la reivindicación 12, cooperando los elementos magnéticos (46) de la unidad de contacto de vehículo (64) con el imán de contacto (104) para fijar la unidad de contacto de vehículo (64) a la unidad de contacto de suelo (12) y para formar el eje de giro (D).
15. Procedimiento para la conexión conductiva automática de una unidad de contacto de vehículo (64) a una unidad de contacto de suelo (12) de un sistema de acoplamiento de vehículos (15) automático según la reivindicación 13 o 14 con los siguientes pasos:
a) El descenso de la unidad de contacto de vehículo (64) en una dirección de puesta en contacto (R<k>) hacia la unidad de contacto de suelo (12) hasta que se tocan la unidad de contacto de vehículo (64) y la unidad de contacto de suelo (12),
b) la comprobación de si al menos un electrodo de contacto (84, 88, 92) determinado de la unidad de contacto de vehículo (64) entra en contacto con al menos una zona de contacto (20, 24, 28) determinada correspondiente de la unidad de contacto de suelo (12), y
c) el giro de la unidad de contacto de vehículo (64) alrededor de un eje de giro (D) si no hay ningún o solo un insuficiente contacto eléctrico entre el al menos un electrodo de contacto (84, 88, 92) determinado y la al menos una zona de contacto (20, 24, 28) determinada correspondiente,
comprobándose en particular, durante el giro o una vez finalizada el giro, si el al menos un electrodo de contacto (84, 88, 92) determinado contacta la al menos una zona de contacto (20, 24, 28) correspondiente.
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