MX2015004971A - Dispositivo de carga para cargar un vehiculo electrico en una estacion de carga. - Google Patents

Dispositivo de carga para cargar un vehiculo electrico en una estacion de carga.

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Abstract

La invención se refiere a un dispositivo de carga para cargar un vehículo eléctrico en una estación de carga, con un primer módulo de carga del lado de la estación de carga y un segundo módulo de carga del lado del vehículo, que presentan elementos de contacto eléctrico que pueden conectarse entre sí, presentando la estación de carga un dispositivo de avance automático, mediante cuyo accionamiento pueden conectarse los elementos de contacto eléctrico de la estación de carga con los elementos de contacto eléctrico del vehículo eléctrico, presentando la estación de carga un dispositivo de posicionamiento automático para unir el primer módulo de carga al segundo módulo de carga y pudiendo unirse los elementos de contacto del primer y del segundo módulo de carga unos a otros sin superar una fuerza de contacto.

Description

DISPOSITIVO DE CARGA PARA CARGAR UN VEHÍCULO ELÉCTRICO EN UNA ESTACIÓN DE CARGA La invención se refiere a un dispositivo de carga para cargar un vehículo eléctrico en una estación de carga, con un primer módulo de carga del lado de la estación de carga y un segundo módulo de carga del lado del vehículo, gue presentan elementos de contacto eléctrico que pueden conectarse entre sí, presentando el dispositivo de carga en el lado de la estación de carga un dispositivo de avance automático, mediante cuyo accionamiento pueden conectarse los elementos de contacto eléctrico del módulo de carga del lado de la estación de carga con los elementos de contacto eléctrico del módulo de carga del lado del vehículo y presentando el dispositivo de carga en el lado de la estación de carga un dispositivo de posicionamiento automático para unir el primer módulo de carga al segundo módulo de carga.
Un dispositivo de carga de este tipo se conoce por el documento de modelo de utilidad alemán DE 202012 003577 U1.
Para recargar las baterías de tracción de un vehículo eléctrico en una estación de carga se conocen disposiciones por contacto, que conducen la corriente de carga mediante cables eléctricos y una disposición de conectores al vehículo, así como también disposiciones sin contacto, que transmiten una corriente de carga por vía inductiva de una bobina de transformador del lado de la estación de carga a una bobina de transformador del lado del vehículo.
Los dispositivos de carga inductivos permiten generalmente una carga confortable, puesto que no hay que conectar entre sí contactos eléctricos pudiendo posicionarse las bobinas de transformador que han de unirse mediante dispositivos automáticos.
Los dispositivos de carga por contacto son, en cambio, especialmente económicos en el servicio, puesto que en comparación con los dispositivos de carga inductivos presentan un rendimiento mejor y, por lo tanto, menores pérdidas. Además, los dispositivos de carga por contacto pueden presentar una estructura sencilla, por lo que pueden ser especialmente económicos. Un inconveniente es que han de conectarse entre sí unos elementos de contacto eléctrico, lo que debe realizarse en la mayoría de los casos manualmente mediante la unión de partes de conectores.
Por la publicación para información de solicitud de la patente alemana DE 10 2009 010 120 Al, se conoce un dispositivo de carga que presenta un dispositivo de avance automático para la conexión de elementos de contacto. En este dispositivo de carga, el vehículo eléctrico debe estar posicionado con exactitud respecto a la estación de carga, para que puedan unirse los elementos de contacto. El documento propone para ello disponer el vehículo en caminos de rodadura similares a los de una instalación de lavado de forma desplazable en la dirección longitudinal y transversal y hacerlos pasar automáticamente, por ejemplo mediante medios auxiliares ópticos, a una posición en la que sus contactos eléctricos quedan opuestos a los contracontactos de la estación de carga.
El documento DE 10 2009 010 120 Al describe realizar tramos finales de los contactos eléctricos en forma de barras de la estación de carga con una sección transversal en forma de tejado y hacerlos incidir en superficies de entrada inclinadas de los contactos del sistema de batería a cargar. Además, se ha propuesto que los contactos de la estación de carga no deban ser completamente rígidos sino elásticos y flexibles hasta tal punto que puedan incidir en los contracontactos también en caso de pequeñas desviaciones laterales de la dirección de conexión.
Visto desde un punto de vista general, la realización práctica de un dispositivo de carga con contactos que pueden conectarse por motor, presenta algunos problemas. La conexión de elementos de contacto eléctrico mediante máquinas requiere una detección muy exacta de las posiciones de los elementos de contacto a conectar, una orientación mecánica exacta de unos elementos de contacto a los otros y una actuación "sensible" al conectar y separar conectores para impedir daños o desgaste en los elementos de contacto eléctrico. En particular, hay que garantizar que los elementos de contacto estén orientados de forma exactamente alineada unos con otros al conectarlos, para que no se ladeen. Un dispositivo de carga que cumple estos requisitos requiere en la mayoría de los casos un esfuerzo téenico y financiero elevado.
Por lo tanto, se plantea el objetivo de crear un dispositivo de carga para cargar un vehículo eléctrico, que se caracterice por una estructura relativamente sencilla y económica y que permita una conexión segura y en particular de poco desgaste de elementos de contacto eléctrico.
Este objetivo se consigue según la invención porque los elementos de contacto del primer y del segundo módulo de carga pueden unirse unos a otros sin superar una fuerza de contacto, porque un primer elemento de contacto presenta una espiga de contacto y un manguito guía que puede desplazarse mediante actuadores respecto a la espiga de contacto, porque un segundo elemento de contacto presenta dos chapas de contacto acopladas a un elemento de resorte, cuya distancia entre sí puede variarse contra la fuerza del elemento de resorte y porque la posición del manguito guía respecto al segundo elemento de contacto puede influir en la posición del elemento de resorte que determina la fuerza de contacto.
Mientras que el documento DE 102009 010 120 Al propone un dispositivo de contacto con elementos de contacto que solo son móviles por motor, en el dispositivo de carga descrito en el presente documento está previsto que adicionalmente puedan posicionarse unos respecto a los otros los módulos de carga que contienen los elementos de contacto. Además, los elementos de contacto de los dos módulos de carga pueden conectarse entre sí sin que haya que superar fuerzas de contacto. Es después de la unión de los elementos de contacto cuando unos elementos de resorte mecánicamente liberados generan fuerzas de contacto entre los elementos de contacto.
De este modo, el proceso de unión automático de elementos de contacto se vuelve especialmente sencillo y seguro. La unión sin fuerza reduce el desgaste del contacto y el peligro de daños, por ejemplo por el ladeo de elementos de contacto. A pesar de ello, al final del proceso de unión pueden realizarse elevadas fuerzas de contacto, que hacen que haya una buena conexión eléctrica entre los módulos de carga.
El posicionamiento exacto entre los módulos de carga puede favorecerse de forma ventajosa mediante medios de centraje o elementos de posicionamiento en al menos uno de los módulos de carga.
Es especialmente ventajoso que los módulos de carga puedan enclavarse mecánicamente unos con otros tras la unión, para garantizar un posicionamiento exacto de los módulos de carga, también durante la conexión de los elementos de contacto eléctrico.
A continuación, la invención se representará y explicará más detalladamente con ayuda del dibujo. Las Figuras 1 a 4 muestran respectivamente un primero y un segundo módulo de carga, concretamente en La Figura 1: como componentes no conectados, La Figura 2: lo mismo, aunque estando representado el segundo módulo de carga en el estado abierto.
La Figura 3: en el estado parcialmente unido, La Figura 4: en el estado completamente unido, Las Figuras 5 a 8 muestran respectivamente una fase al unir primeros y segundos elementos de contacto.
La Figura 1 muestra un primero y un segundo módulo de carga 1, 2 para cargar un vehículo eléctrico en una estación de carga, estando representados los módulos de carga 1, 2 como componentes aún no conectados. El primer módulo de carga 1 forma parte de la estación de carga aqui no representada y puede moverse mediante un dispositivo de posicionamiento automático en tres direcciones perpendiculares una respecto a la otra, indicadas aqui mediante las fechas de dirección con las denominaciones X, Y, Z. El dispositivo de posicionamiento que aqui tampoco está representado en el dibujo detecta, por ejemplo mediante los sensores de una cámara, la posición del segundo módulo de carga 2 dispuesto en el vehículo eléctrico y orienta el primer módulo de carga 1 mediante actuadores de varios ejes, que pueden estar realizados por ejemplo como brazo de robot, respecto al segundo módulo de carga 2, de modo que a continuación es posible una unión de los módulos de carga 1, 2 y de los elementos de contacto 3, 4 dispuesto en los mismos (que en las Figuras 5 a 8 están representados claramente).
El módulo de carga 2, que presenta la forma de un cassette, está dispuesto en la carrocería de un vehículo eléctrico. Los lugares de fijación preferibles son la zona detrás del parachoques delantero, preferiblemente detrás de la placa de matrícula, así como en el lado inferior del vehículo eléctrico. Por supuesto, no es obligatorio que los dos módulos de carga 1, 2 se unan en dirección vertical; los módulos de carga, 1, 2 también pueden estar orientados de forma alternativa de tal modo uno respecto al otro que la unión puede tener lugar en una dirección horizontal o en cualquier otra dirección.
La unión de los módulos de carga 1, 2 se favorece mediante dos elementos de posicionamiento 5 en forma de espigas, que pueden estar conectados respectivamente con un sensor de fuerza o interruptor en la carcasa del primer módulo de carga 1. Cuando los dos módulos de carga 1, 2 están orientados uno en paralelo al otro, la carcasa del segundo módulo de carga 2 asienta aproximadamente al mismo tiempo contra los dos elementos de posicionamiento 5. Puesto que la distancia entre los dos elementos de posicionamiento 5 solo es poco menor que la anchura de la carcasa del segundo módulo de carga 2, mediante la reacción simultánea de los elementos de posicionamiento 5 también queda garantizado que el segundo módulo de carga 2 esté orientado en la dirección X de forma aproximadamente centrada respecto al primer módulo de carga 1, pudiendo iniciar por lo tanto el dispositivo de posicionamiento la unión de los dos módulos de carga 1, 2.
Durante el proceso de unión se realiza una orientación aún más exacta de los dos módulos de carga 1, 2 mediante un elemento de centraje 6 que sobresale del primer módulo de carga 1, que está realizado aquí como un cuerpo con dos superficies de apoyo 7 oblicuas. Como alternativa, como elemento de centraje también puede estar previsto por ejemplo un cuerpo cónico.
Como muestran las Figuras 2 a 4, en el interior de la carcasa del segundo módulo de carga 2 están moldeadas dos almas guia 8, que durante la unión de los módulos de carga 1, 2 llegan a asentarse contra las superficies de apoyo 7 del elemento de centraje 6.
Los dos módulos de carga 1, 2 se orientan por lo tanto con exactitud uno respecto al otro durante su unión mediante el dispositivo de posicionamiento que mueve el primer módulo de carga 1, en primer lugar, mediante los elementos de posicionamiento 5 en la dirección Y y en segundo lugar mediante el elemento de centraje 6 y las almas guia 8 en la dirección X. La aproximación de los dos módulos de carga 1, 2 en la dirección Z asi como una aproximación de los módulos de carga 1, 2 que se realiza anteriormente de uno respecto al otro también tiene lugar mediante el dispositivo de posicionamiento y puede favorecerse, en particular, mediante unos sensores ópticos.
La carcasa del segundo módulo de carga 2 presenta una tapa protectora 9, que al unirla al primer módulo de carga 1 se abre automáticamente, preferiblemente mediante el elemento de centraje 6.
Al final del proceso de unión, los dos módulos de carga 1, 2 adoptan la posición representada en la Figura 4. En el último paso, las dos carcasas de los dos módulos de carga 1, 2 se enclavan mecánicamente una respecto a la otra. Esto puede tener lugar, en particular, porque un actuador en el primer módulo de carga 1 conecta con ajuste positivo un cerrojo 10 dispuesto en el elemento de centraje 6 con una abertura de cerrojo que aquí no puede verse en el segundo módulo de carga 2. Gracias a ello, los dos módulos de carga 1, 2 están orientadas con exactitud uno respecto al otro y quedan unidos fijamente de forma mecánica.
Los módulos de carga 1, 2 enclavados uno respecto al otro permiten ahora conectar primeros elementos de contacto 3 en el primer módulo de carga 1 con segundos elementos de contacto 4 en el segundo módulo de carga 2, sin que puedan desplazarse los módulos de carga 1, 2 uno respecto al otro. Viceversa, también es ventajoso que los elementos de contacto 3, 4 de los módulos de carga 1, 2 aún no interactúen hasta el enclavamiento, puesto que de este modo el posicionamiento, la orientación y el enclavamiento de los módulos de carga 1, 2 puede realizarse de forma especialmente ventajosa sin influencias mecánicas por los elementos de contacto 3, 4.
El primer módulo de carga 1 presenta dos aberturas de contacto 17 (que pueden verse en las Figuras 1 a 3), de los que pueden salir primeros elementos de contacto 3 mediante un accionamiento por motor. De los segundos elementos de contacto 4 puede verse en las Figuras 2 a 4 respectivamente una superficie exterior de un elemento de resorte 11 para la generación de una fuerza de contacto, asi como respectivamente una tira metálica 18. Las tiras metálicas 18 forman en una superficie exterior del segundo módulo de carga 2 contactos para una conexión eléctrica 19, que pueden conectarse con el sistema eléctrico del vehículo eléctrico.
Los primeros y segundos elementos de contacto 3, 4 están representados en las Figuras 5 a 8 en distintas fases de unión. Estas fases de unión no se corresponden con las fases de la unión de los módulos de carga 1, 2 representadas en las Figuras 1 a 4. La conexión de los elementos de contacto 3, 4 no comienza hasta cuando los módulos de carga 1, 2 estén completamente unidos, como muestra la Figura 4.
Las Figuras 5 a 8 muestran respectivamente una vista en corte del segundo módulo de carga 2 a lo largo de un segundo elemento de contacto 4, asi como de un primer elemento de contacto 3, que puede unirse desde el primer módulo de carga 1 al segundo elemento de contacto 4. En las Figuras 5 a 8 no están representados detalles del primer módulo de carga 1. En particular, se ha renunciado también a la representación de actuadores, que desplazan el primer elemento de contacto 3 en dirección al segundo elemento de contacto 4. Estos actuadores pueden presentar, en particular, componentes accionados por motores eléctricos, electromagnéticos, hidráulicos o neumáticos, que preferiblemente se accionan de forma completamente automática mediante un sistema de control electrónico.
El segundo elemento de contacto 4, que está dispuesto en la carcasa del segundo módulo de carga 2, presenta un elemento de resorte 11 realizado aquí como resorte omega, que envuelve dos chapas de contacto 12 dispuestas una al lado de la otra. Los tramos finales de los brazos 13 del elemento de resorte 11 y las chapas de contacto 12 están conectados con un soporte de contactos 14 de dos partes. En el lado no orientado hacia el elemento de resorte 11 y las chapas de contacto 12, las dos partes 14a, 14b del soporte de contactos 14 forma superficies inclinadas de entrada 15, que divergen en dirección al lado exterior del segundo elemento de contacto 4.
El primer elemento de contacto 3 presenta un enchufe plano 20 y un manguito guia 16 que envuelve el enchufe plano 20, que es desplazable respecto al enchufe plano 20. Tanto el enchufe plano 20 como el manguito guia 16 pueden posicionarse mediante unos actuadores no representados en dirección al segundo elemento de contacto 4, por lo que el primero y el segundo elemento de contacto 3, 4 pueden conectarse unos con otros o separarse unos de otros. La conexión del primer y del segundo elemento de contacto 3, 4 se realiza en las fases representadas en las Figuras 5 a 8.
En la Figura 5, el primero y el segundo elemento de contacto 3, 4 aún no están conectados entre sí. Al principio del proceso de unión, el enchufe plano 20 y el manguito guía 16 se mueven juntos en dirección al segundo elemento de contacto 4. El tramo final libre del enchufe plano 20 está envuelto por el manguito guía 16.
En la siguiente fase, mostrada en la Figura 6, el manguito guía 16 llega a las superficies inclinadas de entrada 15 del soporte de contactos 14 y separa de este modo a presión las dos partes 14a, 14b del soporte de contactos 14 y, por lo tanto, también los brazos 13 del elemento de contacto 11 unidos al soporte de contactos 14, así como las dos chapas de contacto 12. Entre las chapas de contacto 12 se forma así un espacio intermedio 21, que es suficientemente ancho para insertar el enchufe plano 20 sin fricción, lo que está representado en la Figura 7. Durante la inserción, no actúa ninguna fuerza de contacto sobre el enchufe plano 20, de modo que no se genera ningún desgaste mecánico por fricción entre los elementos de contacto 3, 4. Es cuando el enchufe plano 20 haya alcanzado su posición final prevista, cuando se genera una fuerza de contacto sobre el enchufe plano 20. Como muestra la Figura 8, esto tiene lugar porque el manguito guía 16 se desplaza respecto al enchufe plano 20 y se aleja del segundo elemento de contacto 4, por lo que vuelven a unirse las partes 14a, 14b del soporte de contactos 14 mediante el elemento de resorte 11, apretando los brazos 13 del elemento de resorte 11 las chapas de contacto 12 contra las superficies exteriores del enchufe plano 20.
También la separación de los componentes eléctricos de los dos elementos de contacto 3, 4 puede realizarse sin fricción, invirtiéndose el proceso esbozado en las Figuras 5 a 8.
Lista de signos de referencia 1 Primer módulo de carga (en la estación de carga) 2 Segundo módulo de carga (en el vehículo) 3 Elementos de contacto (en el módulo de carga) 4 Elementos de contacto (en el vehículo) 5 Elementos de posicionamiento 6 Elemento de centraje 7 Superficies de apoyo s 8 Almas guia 00 Medios de centraje 9 Tapa protectora 10 Cerrojo 11 Elemento de resorte 12 Chapas de contacto 13 Brazos (del elemento de resorte) 14 Soporte de contactos 14a, 14b Partes (del soporte de contactos 15 Superficies inclinadas de entrada 16 Manguito guia 17 Aberturas de contacto 18 Tiras metálicas 19 Contactos de conexión 20 Enchufe plano (espiga de contacto) 21 Espacio intermedio X, Y, Z Direcciones (ejes espaciales) Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo de carga para cargar un vehículo eléctrico en una estación de carga, con un primer módulo de carga (1) del lado de la estación de carga y un segundo módulo de carga (2) del lado del vehículo, que presentan elementos de contacto eléctrico (3, 4) que pueden conectarse entre sí, presentando el dispositivo de carga en el lado de la estación de carga un dispositivo de avance automático, mediante cuyo accionamiento pueden conectarse los elementos de contacto eléctrico (3) del módulo de carga (1) del lado de la estación de carga con los elementos de contacto eléctrico (4) del módulo de carga (2) del lado del vehículo y presentando el dispositivo de carga en el lado de la estación de carga un dispositivo de posicionamiento automático para unir el primer módulo de carga (1) al segundo módulo de carga (2), caracterizado por que los elementos de contacto (3, 4) del primer y del segundo módulo de carga (1, 2) pueden unirse unos a otros sin superar una fuerza de contacto, por que un primer elemento de contacto (3) presenta una espiga de contacto (20) y un manguito guía (16) que puede desplazarse mediante actuadores respecto a la espiga de contacto (20), por que un segundo elemento de contacto (4) presenta dos chapas de contacto (12) acopladas a un elemento de resorte (11), cuya distancia entre si puede variarse contra la fuerza del elemento de resorte (11) y por que la posición del manguito guía (16) respecto al segundo elemento de contacto (4) puede influir en la posición del elemento de resorte (11) que determina la fuerza de contacto.
2. Dispositivo de carga de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el dispositivo de posicionamiento automático puede posicionar el primer módulo de carga (1) a lo largo de tres ejes (X, Y, Z) espaciales perpendiculares unos respecto a los otros.
3. Dispositivo de carga de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que el dispositivo de posicionamiento automático presenta un dispositivo de control electrónico y un actuador de varios ejes.
4. Dispositivo de carga de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los módulos de carga (1, 2) pueden unirse con ajuste positivo tras la unión mediante un cerrojo (10) que puede accionarse mediante actuadores.
5. Dispositivo de carga de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que los módulos de carga (1, 2) presentan medios de centraje (6, 8) que cooperan unos con otros.
6. Dispositivo de carga de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el primer módulo de carga (1) presenta dos elementos de posicionamiento (5) en forma de espigas, que están acoplados respectivamente con un interruptor o un sensor de fuerza.
7. Dispositivo de carga de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que la espiga de contacto (20) está realizada como enchufe plano.
8. Dispositivo de carga de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que el segundo módulo de carga (2) presenta una tapa protectora (9) que cierra la carcasa del segundo módulo de carga (2), que se abre mediante el primer módulo de carga (1) al conectarse con el primer módulo de carga (1).
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