MX2014005681A

MX2014005681A - Unidad de acoplamiento de conectador para una estación de carga electrica de vehiculo.

Info

Publication number: MX2014005681A
Application number: MX2014005681A
Authority: MX
Inventors: Filiberto Escamilla Canedo Jose; Vladimir Cano Rodriguez; Jorge Vladimir Silva Mata; Karla Morena Guajardo Gonzalez
Original assignee: Schneider Electric Usa Inc
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2014-08-22
Also published as: WO2013074363A2; CN103947051A; EP2780987A2; KR20140092864A; CA2854004A1; JP2015502638A; US20130130532A1; US8506315B2; WO2013074363A3

Abstract

Una unidad de acoplamiento para alojar un conectador eléctrico adaptado para conectar una fuente de energía a una batería recargable en un vehículo energizado al menos parcialmente por la batería. El conectador tiene un primer extremo conectado a un cable de alimentación para acoplar el conectador a la fuente de energía, y un segundo extremo que incluye múltiples primeras terminales eléctricas adaptadas para acoplar en contacto segundas terminales eléctricas en un receptáculo. El segundo extremo también incluye un elemento de enganche que sobresale adaptado para acoplar un elemento de cooperación en un receptáculo para enganchar el conectador al receptáculo. Un receptáculo de alojamiento adaptado para recibir el segundo extremo del conectador cuando el conectador no esta en uso incluye un alojamiento alargado adaptado para recibir el elemento de enganche que sobresale cuando el elemento de enganche que sobresale se coloca en cualquier lugar a lo largo de la longitud del alojamiento.

Description

UNIDAD DE ACOPIAMIENTO DE CONECTADOR PARA UNA ESTACIÓN DE CARGA ELECTRICA DE VEHÍCULO Campo de la Invención La presente invención se relaciona en general a estaciones eléctricas de carga para vehículo (EVCS, por sus siglas en inglés) , también referidas como equipo de alimentación de vehículo (EVSE, por sus siglas en inglés), y, de manera más particular, a una unidad de acoplamiento para uso en una EVCS para alojar el conectador eléctrico usado para cargar las baterías recargables en vehículos eléctricos, cuando el conectador no está en uso.

Antecedentes de la Invención En los Estados Unidos de América, el estándar actual para el "adaptador de carga conductivo" usado para conectar una fuente de energía eléctrica al sistema eléctrico de un vehículo eléctrico, para cargar la batería del vehículo, es el estándar SAE J1772. Este estándar está destinado tanto para la entrada eléctrica en el vehículo como para el conectador usado para acoplar un sistema de carga eléctrico a la entrada de vehículo. El propósito del adaptador es transferir energía para cargar la batería y operar otros sistemas eléctricos de vehículo, para establecer una trayectoria de puesta a tierra de equipo de confianza, y para intercambiar información de control entre el vehículo y el equipo de alimentación. El vehículo se equipa típicamente con un cargador incorporado capaz de aceptar energía desde una red de alimentación de CA monofásica, convirtiendo de CA a CD, y regular el voltaje de alimentación a un nivel que permite un régimen de carga manipulado con base en las características de aceptación de carga de la batería.

El conectador J1772 y la entrada de vehículo incluyen conjuntos de acoplamiento de contactos electromecánicos que proporcionan una conexión física en la interfaz del vehículo para los conductores de energía, un conductor de puesta a tierra del equipo, un conductor de piloto de control, y un conductor sensible a proximidad para proporcionar una señal que ayuda a reducir formación de arco eléctrico del adaptador durante una desconexión. Además, el adaptador incluye un mecanismo de enganche para impedir el desacoplamiento accidental o inadvertido. El mecanismo de enganche también sirve para alinear apropiadamente el conectador con la entrada de vehículo requiriendo un elemento de enganche que sobresale del conectador que se va a alojar con un elemento de enganche de cooperación en la entrada del vehículo.

Una EVCS incluye típicamente una unidad de acoplamiento para alojar el conectador eléctrico sobre el cable de alimentación cuando el conectador no se está usando. El receptáculo mecánico para el conectador sobre el extremo del cable de alimentación es usualmente similar al receptáculo eléctrico en un vehículo eléctrico, pero sin las terminales eléctricas. Debido al ancho calibre del cable de alimentación, puede ser difícil para un usuario alinear apropiadamente el conectador con el receptáculo de alojamiento en tanto que intenta acoplar el conectador sobre el cable de alimentación. De este modo, existe la necesidad de una unidad de acoplamiento EVCS mejorada que facilite el acoplamiento del conectador eléctrico cuando no está en uso .

Breve Descripción de la Invención Cuando el conectador J1772 que se aloja en una EVCS, el primer contacto físico sucede típicamente en el extremo frontal del elemento de enganche que sobresale del conectador. Si este elemento de enganche no se alinea apropiadamente con su alojamiento de acoplamiento y el elemento de enganche en el receptáculo de acoplamiento, puede llegar a ser incómodo para el usuario manipular el conectador a la posición requerida. La presente invención aligera este problema ampliando significativamente el elemento de enganche en el receptáculo de acoplamiento, en tanto que mantiene o su función de enganche independientemente de donde se acople primero mediante el elemento de enganche del conectador.

De acuerdo con una modalidad, la unidad de acoplamiento se proporciona con un alojamiento de enganche alargado adaptado para recibir y acoplar el elemento de enganche gue sobresale del conectador en donde sea a lo largo de la longitud del alojamiento alargado. De este modo, el conectador se puede alojar satisfactoriamente en tanto que su elemento de enganche se coloca dentro de la región definida por la longitud extendida del alojamiento de enganche dentro del receptáculo de aloj amiento .

En una implementación, el alojamiento de enganche alargado en el receptáculo de alojamiento es un alojamiento arqueado, por ejemplo, que se extiende a lo largo de un arco de 180 grados, en una porción superior del receptáculo de alojamiento. Una brida de enganche que se extiende a lo I largo de la longitud completa del alojamiento de enganche alargado, de tal manera que el conectador llega a ser enganchado a la unidad de acoplamiento independientemente de donde el elemento de enganche del conectador entre primero al alojamiento de enganche. De este modo, el elemento de enganche de cooperación engancha el conectador al receptáculo de alojamiento tan pronto como el conectador se empuja hacia el receptáculo de alojamiento.

Los aspectos anteriores y adicionales de la presente descripción serán evidentes para aquellos expertos en la técnica en vista de la descripción detallada de distintas modalidades, que se hace con referencia a las Figuras, una breve descripción de estas se proporciona a continuación.

Breve Descripción de las Figuras La invención se podrá entender mejor con referencia a la siguiente descripción tomada junto con las figuras anexas, en las cuales: Las Figura 1A y IB son vistas en perspectiva en elevación frontal y lateral, de una estación de carga tipo pedestal para vehículos eléctricos, con el pedestal que incluye una unidad de acoplamiento para el conectador eléctrico sobre el extremo del cable de alimentación que se va a acoplar a un vehículo eléctrico.

La Figura 2 es un vista en elevación lateral alargada del conectador eléctrico sobre el cable de alimentación alojado en la unidad de acoplamiento sobre el pedestal mostrado en las Figuras 1A y IB, y con las porciones de acoplamiento del conectador y la unidad de acoplamiento mostrada en sección, con los elementos de enganche en sus posiciones enganchadas.

La Figura 3 es un vista de alzado alargada tomada del extremo derecho del conectador eléctrico sobre sobre el extremo del cable de alimentación como se representa en la Figura 2.

La Figura 4 es una vista en sección alargada tomada a lo largo de la línea 4-4 en la Figura 2.

La Figura 5 es vista adicional de una versión alargada de la porción derecha de la elevación lateral de la Figura 2.

Descripción Detalla de la Invención Aunque la invención será descrita en conexión con ciertas modalidades, se entenderá que la invención no se limita a esas modalidades particulares. Por el contrario, la invención pretende cubrir todas las alternativas, modificaciones, y arreglos equivalentes como se puede incluir dentro del espíritu y alcance de la invención como se define mediante las reivindicaciones anexas.

Las Figuras 1A y IB ilustran una estación de carga de vehículo eléctrico (EVCS) 10 que incluye un pedestal 11 conectado a una fuente de energía eléctrica tal como la red de servicio público de electricidad local. Los vehículos eléctricos se energizan primitivamente mediante motores eléctricos que extraen de un dispositivo de almacenamiento de energía recargable tal como una batería, así como que intercambian información. El vehículo tiene típicamente un receptáculo eléctrico para recibir un conectador eléctrico acoplado a una fuente de energía para cargar una o más baterías en el vehículo. Como se usa en la presente, el término "vehículo eléctrico" incluye ambos vehículos que usan una solo energía eléctrica y vehículos híbridos en los cuales el tren transmisor de potencia usa ambas una fuente de energía eléctrica y un motor de combustión interna.

Dentro del pedestal 11, la fuente de energía eléctrica se conecta a un extremo de un cable de alimentación 12 mediante dispositivos de seguridad convencionales tal como un cortacircuito o fusible. El otro extremo del cable de alimentación 12 se conecta a un primer extremo de un conectador eléctrico 13 (ver Figura 2) dentro de un mango 12, para facilitar el acoplamiento del conectador 13 a una fuente de energía tal como una red de servicios públicos de distribución de electricidad. El segundo extremo del conectador 13 incluye múltiples primeras terminales eléctricas que se adaptan para acoplarse en contacto con las segundas terminales eléctricas en la entrada del vehículo, es decir, el receptáculo eléctrico que es un equipo estándar en vehículos eléctricos. Como se mencionó anteriormente, el estándar actual para conectadores eléctricos para cargar vehículos eléctricos en los Estados Unidos es el estándar SAE J1772, para ambas terminales eléctricas hembra o macho usados para conectar la batería en un vehículo eléctrico a una EVCS para recargar la batería del vehículo. Los conectadores J1772 incluyen tres conductores desmontables para conectar y desconectar las líneas positivas, negativas y neutrales de la fuente de energía eléctrica a las terminales positivas y negativas de la batería del vehículo, y una terminal de tierra del vehículo. La batería entonces recibe y almacena energía eléctrica para uso futuro mediante el vehículo.

Cuando la estación de carga 10 no está en uso, el cable de alimentación 12 del pedestal 11 se ata alrededor de una abrazadera lia sobre el pedestal 11. La unidad de acoplamiento 15 no incluye ningún conectador eléctrico, pero proporciona soporte físico y protección para el conectador 13 cuando no está en uso. La unidad de acoplamiento 15 se coloca en una elevación preseleccionada sobre el pedestal 11 que es conveniente para todos los usuarios de la estación de carga 10.

Como se puede ver en las Figuras 2 a la 5, un elemento de enganche que sobresale 20 se forma mediante dedos que sobresalen de la parte superior del conectador 12 para sostener el conectador 13 en un receptáculo de vehículo de contacto para prevenir desacoplamiento accidental o inadvertido. El elemento de enganche que sobresale 20 también sirve para alinear apropiadamente el conectador 13 con el receptáculo del vehículo de modo que los múltiples conductores en el conectador 13 encuadren apropiadamente con los conductores correspondientes en el receptáculo del vehículo. El receptáculo del vehículo recibe el elemento de enganche 20 en un zócalo cónico que sirve como una entrada para alineamiento automático durante la inserción del conectador. El elemento de enganche 20 puede introducir su zócalo en el receptáculo del vehículo solo cuando el conectador 13 está en la posición angular apropiada donde los conductores en el conectador se alinean con sus conductores de contacto en el receptáculo del vehículo. Cuando el elemento de enganche 20 acopla un elemento de enganche de cooperación en el receptáculo del vehículo, el elemento de enganche proporciona retroalimentación táctil y audible al usuario.

Como se puede ver en las Figuras 2 y 5, el elemento de enganche 20 sobresale de la parte superior del conectador 13 se usa para retener el conectador en un receptáculo de alojamiento 30 que es parte de la unidad de acoplamiento 15. Conforme el elemento de enganche 20 se empuja hacia el receptáculo 20, una brida 21 que depende del extremo frontal del elemento de enganche 20 encaja sobre una brida 31 que sobresale radialmente hacia afuera de una costilla semicircular 32 de tal manera que la brida 31 esta sobre una extremo exterior de la costilla semicircular 32 la cual es una pared lateral interior de un alojamiento 34 que es parte del receptáculo 30. Como se puede ver en la Figura 4, la costilla de brida 32, la cual es elemento de enganche del receptáculo 30, se extiende alrededor de la parte superior a 180 grados de la porción central del receptáculo 30, que forma un arco de 180 grados.

En cooperación con la pared exterior 33 del receptáculo 30, la costilla 32 también forma un alojamiento semicircular alargado 34 de tal manera que el elemento de enganche del conectador 20 se puede recibir mediante el receptáculo 30 en cualquier posición angular cayendo dentro del arco de 180 grados formado por el alojamiento 34, es decir, en cualquier lugar dentro de la región abarcada por la abertura del alojamiento alargado 34. De este modo, no es necesario para el usuario posicionar el conectador 13 de tal manera que el elemento de enganche 20 se coloque en la porción más superior del receptáculo 30, de este modo simplificando en gran medida la operación de acoplamiento.

Como se puede ver en las Figuras 2 y 5, la pared exterior 33 del receptáculo 30 forma una abertura de acceso relativamente grande 30a, y después terminada en punta hacia adentro para guiar el elemento de enganche 20 que sobresale del conectador 13 hacia adentro hacia el alojamiento semicircular 34. Cuando el extremo frontal del elemento de enganche 20 se acopla a la brida 31 de la costilla 32 en el receptáculo 30, una superficie inferior cónica 22 en el frente de la brida de enganche 21 se mueve tipo leva en el extremo delantero del elemento de enganche 20 hacia arriba (como se ve en las Figuras 2 y 5) , contra el empuje de un muelle de derivación 35 (ver Figura 2), de tal manera que el extremo frontal del elemento de enganche 20 que encaja atrás contra la superficie exterior de la costilla 32, después la brida 21 desaloja la brida 31. Las bridas solapadas 21 y 31 entonces enganchan el conectador 13 a la unidad de acoplamiento 15.

Si el elemento de enganche 20 del conectador se coloca descentrado en el alojamiento arqueado 34, tal como una de las colocaciones 21a y 21b ilustradas en la Figura 4, el mango 14 se inclinara en lugar de colgar recto verticalmente . De este modo, el peso del cable de alimentación 12 que jala del extremo inferior del mango 14 aplicara un par de torsión al mango 14, que empuja el mango hacia una posición recta vertical. Las bridas de enganche 21 y 31 acomodan dicho movimiento del mango 14 permitiendo a la brida 21 deslizarse a lo largo de la superficie exterior de la costilla 32 detrás de la brida 31, de este modo sosteniendo el mango 14 enganchando al receptáculo de alojamiento 30. La brida de enganche se extiende a lo largo de la longitud completa de la costilla 32, de tal manera que el enganche de las bridas 21 y 32 se puede iniciar en cualquier punto a lo largo de la longitud del alojamiento 34.

El elemento de enganche 20 se proporciona sobre un árbol 23 (ver Figura 2) de tal manera que el extremo frontal del elemento de enganche 20 se pueda pivotar hacia arriba empujando hacia abajo sobre un botón accionador 20a formado como una parte integral de la porción extrema trasera del elemento de enganche 20. El botón 20 sobresale hacia afuera a través de un agujero en la pared superior del mando 14 de tal manera que el botón 20a es accesible desde el exterior del mango 14 de tal manera que un usuario puede presionar de manera manual el botón 20a para liberar el enganche cuando se desee para remover el mango 14 del receptáculo 30 (cuando se libera el conectador de la entrada del vehículo, el botón accionador 20a puede abrir también un interruptor para iniciar un control de carga del vehículo para proporcionar un cierre controlado de energía de carga antes de la desconexión) . Presionando el botón accionador 20a se inclina el extremo frontal del elemento de enganche 20 hacia arriba contra la fuerza de polarización del muelle 35 de tal manera que la brida 21 desaloja la brida de enganche 31 del receptáculo de alojamiento 30, permitiendo así al mango 14 y el conectador 13 ser removidos del receptáculo de alojamiento.

Con referencia a las Figuras 2 y 5, el receptáculo de alojamiento 30 se encaja dentro de una cavidad 40 formada mediante una carcasa 41 unida al pedestal 11 por múltiples tornillos 42. La superficie trasera de la cavidad 40 forma una abertura central 43 rodeada por una brida circular 44 que recibe una base 45. Un tornillo 46 se extiende a través de un agujero central en la base 45 y se enrosca en un abocardamiento 47 que sobresale de la superficie trasera del receptáculo 30. Esta captura el receptáculo dentro de la cavidad 40 en tanto que sigue permitiendo movimiento axial limitado del receptáculo 30 relativo a las paredes de la cavidad 40 debido a que la cabeza del tornillo 46 se puede mover axialmente dentro de su cavidad 49 en la superficie trasera de la base 45. Un muelle en espiral 49 encaja sobre abocardamientos de acompasamiento 50 y 51 formados por el receptáculo 30 y la base 45, respectivamente, e influyen al receptáculo 30 a la posición avanzada ilustrada en las Figuras 2 y 5, donde la cabeza del tornillo 46 se acopla al fondo de su cavidad 48. Cuando se aplica presión al receptáculo 30 empujándolo más hacia la cavidad, como ocurre cuando el conectador 13 se está alojando en el receptáculo 30, el receptáculo 30 se puede mover hacia adentro contra la fuerza de derivación del muelle 49, de tal manera que el receptáculo puede ceder a esta presión, hasta que el receptáculo 30 se acopla a la pared de la cavidad 40. El receptáculo 30 pude también inclinarse ligeramente dentro de la cavidad 40, de nuevo hasta que el receptáculo 30 se acople a la pares de la cavidad 40. Esto proporciona una sensación suave al intento del usuario de alojar el conectador 13 en el receptáculo 30, y evita un fuerte impacto o vibración conforme el conectador 13 alcance su posición completa de alojamiento.

En tanto que se han ilustrado y descrito modalidades particulares y aplicaciones de la presente invención, se debe entender que la invención no se limita a la construcción precisa y composiciones descritas en la presente y que distintas modificaciones, variaciones pueden ser evidentes a partir de las descripciones anteriores sin desapartarse del espíritu y el alcance de la invención como se define en las reivindicaciones anexas.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una unidad de acoplamiento para alojar un conectador eléctrico adaptado para conectar una fuente de energía a una batería recargable en un vehículo energizado al menos parcialmente por la batería, el conectador que tiene un primer extremo conectado a un cable de alimentación para acoplar el conectador a la fuente de energía, y un segundo extremo que incluye múltiples primeras terminales eléctricas adaptadas para acoplar en contacto terminales eléctricas en un receptáculo eléctrico en el vehículo, el segundo extremo también incluye un elemento de enganche que sobresale adaptado para acoplar un elemento de enganche de cooperación en el receptáculo para enganchar el conectador al receptáculo, la unidad de acoplamiento está caracterizada porque comprende: un receptáculo de alojamiento adaptado para recibir el segundo extremo del conectador cuando el conectador no está en uso, el receptáculo de alojamiento que incluye un alojamiento alargado adaptado para recibir el elemento de enganche que sobresale cuando el elemento de enganche que sobresale se coloca en cualquier lugar dentro de la región abarcada por el alojamiento alargado, el alojamiento que incluye el elemento de enganche de cooperación, y el elemento de enganche de cooperación se extiende a lo largo de la longitud completa del alojamiento.

2. La unidad de acoplamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el alojamiento es un alojamiento arqueado en la porción superior del receptáculo de alojamiento.

3. La unidad de acoplamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de enganche que sobresale se empuja a la porción más superior del alojamiento arqueado cuando el conectador se inserta al receptáculo de alojamiento con el elemento de enganche que sobresale colocado por debajo de la parte superior del alojamiento arqueado.

4. La unidad de acoplamiento de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque el alojamiento arqueado se extiende aproximadamente 180 grados alrededor de una porción central del receptáculo de alojamiento.

5. La unidad de acoplamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de enganche que sobresale y el alojamiento forman superficies de cooperación que enganchan el conectador al receptáculo de alojamiento cuando el conectador se empuja hacia el receptáculo de alojamiento. 4

6. La unidad de acoplamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de enganche que sobresale es un dedo que tiene un extremo delantero que forma una primera brida, y el elemento de enganche del receptáculo de alojamiento es una segunda brida sobre un extremo exterior de una pared lateral interior del alojamiento para acoplar la primera brida cuando el conectador se inserta en el receptáculo de alojamiento, al menos una de las superficies de acoplamiento de la primera y segunda bridas que se ahúsan para mover tipo leva la primer brida lejos de la segunda brida en respuesta de un fuerza de empuje de la primera brida contra la segunda brida cuando el conectador se empuja hacia el receptáculo de alojamiento.

7. La unidad de acoplamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el elemento de enganche que sobresale se monta de manera pivotante de tal manera que el extremo frontal del elemento de enganche que sobresale se puede pivotar hacia y lejos del elemento de enganche de cooperación.

8. La unidad de acoplamiento de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque incluye un elemento de derivación que empuja el extremo frontal del elemento de enganche que sobresale hacia el elemento de enganche de cooperación.

9. La unidad de acoplamiento de conformidad con la reivindicación 8, caracterizada porque incluye un mango que aloja el conectador, y un accionador operable de manera manual accesible desde el exterior del mango para presionar sobre el extremo trasero del elemento de enganche que sobresale para superar el empuje del elemento de derivación y mover el extremo frontal del elemento de enganche que sobresale lejos del elemento de enganche de cooperación.

10. La unidad de acoplamiento de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque incluye un pedestal que soporta el receptáculo de almacenamiento en una elevación preseleccionada .