AT525298A1

AT525298A1 - Stromversorgungseinrichtung, Fahrzeug und Fahrzeuginfrastruktur

Info

Publication number: AT525298A1
Application number: ATA50598/2021A
Authority: AT
Inventors: Havlicek Georg; Saliger Christian; Flois Christopher
Original assignee: Siemens Mobility Austria Gmbh
Priority date: 2021-07-19
Filing date: 2021-07-19
Publication date: 2023-02-15
Also published as: WO2023001690A1; CN117813214A; EP4373702A1

Abstract

Stromversorgungseinrichtung, Fahrzeug und Fahrzeuginfrastruktur 5 Der Erfindung bezieht sich auf eine Stromversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug (10), insbesondere für ein Nutzfahrzeug wie einen elektrischen Bus oder einen elektrischen Lastkraftwagen, mit zumindest einem 10 Kontaktkopf (5), welcher mit einem Fahrzeug (10) verbindbar ist und zur Bildung einer elektrischen Verbindung mit einer stationären Andockvorrichtung (9) in Kontakt bringbar ist. Es wird vorgeschlagen, dass zwischen dem zumindest einen Kontaktkopf (5) und der Andockvorrichtung (9) ein Rollkontakt 15 bildbar ist. Dadurch wird eine leichtgängige Führung des Kontaktkopfes (5) in oder an der Andockvorrichtung (9) ermöglicht.

Description

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Stromversorgungseinrichtung, Fahrzeug und

Fahrzeuginfrastruktur

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein Nutzfahrzeug wie einen elektrischen Bus oder einen elektrischen Lastkraftwagen, mit zumindest einem Kontaktkopf, welcher mit einem Fahrzeug verbindbar ist und zur Bildung einer elektrischen Verbindung mit einer stationären Andockvorrichtung in Kontakt bringbar

ist.

Stromversorgungseinrichtungen mit Kontaktköpfen können mit stationären Andockvorrichtungen (z.B. Kontakthauben von Ladesäulen) in Kontakt gebracht werden. Elektrische Verbindungen zwischen den Kontaktköpfen und den Andockvorrichtungen führen dazu, dass die Kontaktköpfe mit Elektrizität versorgt werden. Die Kontaktköpfe sind häufig über Gestänge mit Dächern von Fahrzeugen (z.B. elektrischen Bussen oder Lastkraftwagen) verbunden, wodurch eine Stromabnahme über die Andockvorrichtungen und eine Stromversorgung der Fahrzeuge über die Gestänge erfolgen kann. Dadurch können beispielsweise Batterien bzw. Akkumulatoren der Fahrzeuge geladen werden (beispielsweise in einem Bus- bzw. Lastkraftwagendepot oder an einer Bushaltestelle etc.).

Verbindungsvorgänge zwischen den Kontaktköpfen und den Andockvorrichtungen können aufgrund von Gleitkontakten zu

Verschleiß führen.

Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die DE 10 2012 202 955 Al bekannt, welche einen Ladestromabnehmer zeigt, über welchen ein Energiespeicher eines elektrischen Fahrzeugs mittels von einer stationären Ladestation übertragenen Stroms aufgeladen werden kann. Eine Plattform mit elektrischen Kontakten ist mit einem Stromabnehmergestänge gekoppelt. Das

Stromabnehmergestänge ist mit dem Fahrzeug verbunden.

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Es ist in der DE 10 2012 202 955 Al jedoch nicht ersichtlich, wie ein elektrischer Kontakt zwischen der Plattform und einer Ladestation gebildet wird bzw. wie die Plattform hierfür

ausgerichtet werden muss.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gegenüber dem Stand der Technik weiterentwickelte Stromversorgungseinrichtung anzugeben, welche ein besonders verschleißarmes Kontaktieren einer Andockvorrichtung durch

einen Kontaktkopf ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst mit einer Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, bei der zwischen dem zumindest einen Kontaktkopf und der Andockvorrichtung ein Rollkontakt bildbar ist.

Dadurch wird eine leichtgängige Führung des Kontaktkopfes in oder an der Andockvorrichtung einer Stromübertragungseinrichtung (z.B. einer Ladestation) ermöglicht. Ein Gleiten von Bauteilen des Kontaktkopfes und der Andockvorrichtung gegeneinander wird vermieden. Auf zu beheizende Linearführungen kann verzichtet werden. Es wird ein selbständiger Ausgleich von Fehlstellungen des Kontaktkopfes bewirkt, wodurch eine präzise Ausrichtung des Kontaktkopfes in oder an der Andockvorrichtung sowie eine sichere elektrische Kontaktierung der Andockvorrichtung durch den Kontaktkopf erzielt werden. Es ist eine hohe Lebensdauer

der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung erwartbar.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung ergeben sich aus den

Unteransprüchen.

Günstig ist es, wenn mit dem zumindest einen Kontaktkopf eine Kontaktkopf-Rollvorrichtung drehbar und mit der Andockvorrichtung in Kontakt bringbar verbunden ist, wobei die Kontaktkopf-Rollvorrichtung zumindest zwei Rollen oder

zumindest zwei Walzen aufweist.

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Durch diese Maßnahme kann auf eine Rollvorrichtung in oder an der Andockvorrichtung verzichtet werden und es wird eine einfache, robuste und witterungsbeständige Lösung in Bezug auf den Rollkontakt erzielt. Außerdem wird durch ein Vorhandensein von mehr als einer Rolle oder einer Walze ein Anlegen des Kontaktkopfes an die Andockvorrichtung, welches aus verschiedenen Richtungen kommend und beispielsweise auch schräg möglich ist, erleichtert. Fehlstellungen des

Kontaktkopfes können dadurch effektiv ausgeglichen werden.

Eine vorteilhafte Lösung wird erzielt, wenn eine erste Rolle oder eine erste Walze an einer ersten Flanke des zumindest einen Kontaktkopfes angeordnet ist und eine zweite Rolle oder eine zweite Walze an einer der ersten Flanke gegenüberliegenden zweiten Flanke des zumindest einen Kontaktkopfes angeordnet ist.

Dadurch bleibt beispielsweise eine Oberseite des Kontaktkopfes frei für elektrische erste Kontakte, welche elektrische zweite Kontakte der Andockvorrichtung kontaktieren können. Es sind keine speziellen Ausnehmungen in der Andockvorrichtung erforderlich, welche die Rollen bzw. Walzen aufnehmen müssen, um einen Abstand zwischen dem Kontaktkopf und der Andockvorrichtung zu reduzieren bzw. einen elektrischen Kontakt zwischen dem Kontaktkopf und der

Andockvorrichtung zu ermöglichen.

Es kann jedoch auch hilfreich sein, wenn mit der Andockvorrichtung eine Andock-Rollvorrichtung, mit welcher der zumindest eine Kontaktkopf in Kontakt bringbar ist, drehbar verbunden ist.

Die Andock-Rollvorrichtung kann beispielsweise Rollen umfassen, mit welchen die Andockvorrichtung im Kontaktbereich zu dem Kontaktkopf bestückt oder ausgekleidet ist, wobei die Rollen, z.B. ähnlich einem Förderband, aneinandergereiht sein können. Dadurch wird ein leichtgängiges Abrollen des

Kontaktkopfes in oder an der Andockvorrichtung gefördert.

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Eine passgenaue Kopplung zwischen dem Kontaktkopf und der Andockvorrichtung wird ermöglicht, wenn die Andockvorrichtung als Kontakthaube, in welche der zumindest eine Kontaktkopf

einführbar ist, ausgebildet ist.

Eine Vorzugslösung wird erreicht, wenn mit dem zumindest einen Kontaktkopf eine Federvorrichtung, über welche der zumindest eine Kontaktkopf mit dem Fahrzeug verbindbar ist, verbunden ist.

In diesem Zusammenhang kann es, beispielsweise aus Platzgründen, vorteilhaft sein, wenn die Federvorrichtung mit einer Unterseite oder einer Oberseite des zumindest einen Kontaktkopfes verbunden ist.

Zusätzlich oder als Alternative kann vorgesehen sein, dass die Federvorrichtung seitlich mit dem zumindest einen Kontaktkopf verbunden ist.

Durch diese Maßnahmen wird ein Ausgleich von Fehlstellungen zwischen dem Kontaktkopf und der Andockvorrichtung gefördert. Aufgrund von Federkräften der Federvorrichtung kann sich der Kontaktkopf selbstständig in eine zur Stromabnahme günstige Position in oder an der Andockvorrichtung bewegen. Außerdem bewirkt die Federvorrichtung eine mechanische Stabilisierung des Kontaktkopfes.

Ist ein Ausgleich von translatorischen Fehlstellungen zwischen dem Kontaktkopf und der Andockvorrichtung nicht erforderlich, so kann eine einfache und robuste Lösung auch erzielt werden, wenn der zumindest eine Kontaktkopf eine Aufnahme für ein Kugelgelenk, über welches der zumindest eine Kontaktkopf mit dem Fahrzeug verbindbar ist, aufweist oder die Aufnahme mit dem zumindest einen Kontaktkopf verbunden ist.

Beispielsweise kann ein Kugelgelenk in die Aufnahme eingeklinkt werden. Über das Kugelgelenk können so rotatorische Fehlstellungen zwischen dem Kontaktkopf und der

Andockvorrichtung kompensiert werden.

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In diesem Zusammenhang wird eine genaue Passung des Kugelgelenks in der Aufnahme ermöglicht, wenn die Aufnahme

kugelsegmentförmig ausgebildet ist.

Eine variable Abstützung des Kontaktkopfes wird erzielt, wenn eine längenverstellbare Führungsvorrichtung, über welche der zumindest eine Kontaktkopf mit dem Fahrzeug verbindbar ist, gelenkig und federnd mit dem zumindest einen Kontaktkopf verbunden ist.

Dadurch werden ein Verbleib des Kontaktkopfes in einer rotatorisch ausgelenkten Stellung vermieden und eine Rückstellung des Kontaktkopfes in eine aufrechte Position

sichergestellt.

Eine Vorzugslösung erhält man, wenn der zumindest eine Kontaktkopf mit einem Gestänge, über welches der zumindest eine Kontaktkopf mit dem Fahrzeug verbindbar ist, zu einem Stromabnehmer verbunden ist.

In diesem Zusammenhang wird eine hohe Flexibilität der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung im Ausgleich von translatorischen und/oder rotatorischen Fehlstellungen zwischen dem Kontaktkopf und der Andockvorrichtung dann erreicht, wenn der zumindest eine Kontaktkopf relativ zu dem

Gestänge zumindest drei Bewegungsfreiheitsgrade aufweist.

Ein Ausgleich von Fehlstellungen zwischen dem Kontaktkopf und der Andockvorrichtung in allen drei Drehrichtungen und allen drei Translationsrichtungen wird ermöglicht, wenn der zumindest eine Kontaktkopf mit einem Gestänge, über welches der zumindest eine Kontaktkopf mit dem Fahrzeug verbindbar ist, zu einem Stromabnehmer verbunden ist, wobei der zumindest eine Kontaktkopf relativ zu dem Gestänge sechs

Bewegungsfreiheitsgrade aufweist.

Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeug mit

einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung.

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Ferner betrifft die Erfindung eine Fahrzeuginfrastruktur (beispielsweise eine Ladestation) mit einer erfindungsgemäßen

Stromversorgungseinrichtung.

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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von

Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen beispielhaft:

Fig. 1: Einen schematischen Seitenriss einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit einer ersten Rolle und einer zweiten Rolle an einer Vorderseite eines Kontaktkopfes, welcher in einem ersten

Kontaktzustand mit einer Andockvorrichtung ist,

Fig. 2: Einen schematischen Seitenriss der beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsversorgungseinrichtung in einem

zweiten Kontaktzustand,

Fig. 3: Einen schematischen Seitenriss einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit einer ersten Rolle, einer zweiten Rolle, einer dritten Rolle und einer vierten Rolle an einer Vorderseite eines Kontaktkopfes, welcher eine Andockvorrichtung kontaktiert,

Fig. 4: Einen schematischen Seitenriss einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit einer Andockvorrichtung, deren Innenkontur mit Walzen bestückt ist,

Fig. 5: Einen schematischen Seitenriss einer beispielhaften vierten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung, wobei mit einer Unterseite eines Kontaktkopfes und mit einem

Gestänge eine Federvorrichtung verbunden ist,

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Fig. 6: Einen schematischen Grundriss der beispielhaften vierten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung in geschnittener

Darstellung,

Fig. 7: Einen schematischen Seitenriss einer beispielhaften fünften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung in geschnittener Darstellung, wobei mit Seitenflächen eines

10 Kontaktkopfes und mit einem Gestänge eine

Federvorrichtung verbunden ist,

Fig. 8: Einen schematischen Grundriss der beispielhaften fünften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen 15 Stromversorgungseinrichtung in geschnittener

Darstellung,

Fig. 9: Einen schematischen Seitenriss einer beispielhaften sechsten Ausführungsvariante einer 20 erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung in geschnittener Darstellung, wobei ein Kontaktkopf über ein Kugelgelenk und eine Federvorrichtung mit

einem Gestänge verbunden ist,

25 Fig. 10: Einen schematischen Grundriss der beispielhaften sechsten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung in

geschnittener Darstellung,

30 Fig. 11: Einen schematischen Seitenriss einer beispielhaften siebenten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung in geschnittener Darstellung, wobei ein Kontaktkopf über ein Kugelgelenk und ein Gestänge sowie über

35 eine Führungsvorrichtung mit einem Fahrzeug

verbunden ist, und

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Fig. 12: Einen schematischen Seitenriss beispielhafter Ausführungsvarianten eines elektrischen Fahrzeugs und einer als Ladestation ausgebildeten Fahrzeuginfrastruktur mit einer beispielhaften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen

Stromversorgungseinrichtung.

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Fig. 1 zeigt schematischen Seitenriss einer beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit einer ersten Rolle 1 und einer zweiten Rolle 2 an einer Vorderseite eines Kontaktkopfes 5 der Stromversorgungseinrichtung sowie zwei weiteren, nicht sichtbaren Rollen an einer Rückseite des Kontaktkopfes 5. Der Kontaktkopf 5 weist ein trapezförmig ausgebildetes Oberteil auf, an dessen abgeschrägten Flächen insgesamt vier Rollen angeordnet sind. Die erste Rolle 1 ist dabei an einer abgeschrägten ersten Flanke 6 des Kontaktkopfes 5 angeordnet, die zweite Rolle 2 an einer abgeschrägten zweiten Flanke 7 des Kontaktkopfes 5.

Die erste Rolle 1, die zweite Rolle 2 und die weiteren Rollen

sind drehbar mit dem Kontaktkopf 5 verbunden.

Diese vier Rollen bilden eine Kontaktkopf-Rollvorrichtung 8, über welche der Kontaktkopf 5 eine als Kontakthaube ausgeführte, stationäre Andockvorrichtung 9 der Stromversorgungseinrichtung in jenem in Fig. 1 gezeigten ersten Kontaktzustand mechanisch kontaktiert. Die Andockvorrichtung 9 ist, als Gegenstück zu dem Kontaktkopf 5, hohltrapezförmig ausgeführt. Zwischen dem Kontaktkopf 5 und der Andockvorrichtung 9 ist aufgrund der KontaktkopfRollvorrichtung 8 ein Rollkontakt ausgebildet, über welchen der Kontaktkopf 5 in die Andockvorrichtung 9 eingeführt werden kann.

Erfindungsgemäß ist es auch denkbar, dass die KontaktkopfRollvorrichtung 8 beispielsweise sich von der Vorderseite zur

Rückseite des Kontaktkopfes 5 erstreckende Walzen umfasst.

Ausgehend von dem ersten Kontaktzustand kann der Kontaktkopf 5 weiter in die Andockvorrichtung 9 eingeführt werden bzw. einrollen, bis eine Passung zwischen dem trapezförmigen Oberteil des Kontaktkopfs 5 und der hohltrapezförmigen Andockvorrichtung 9 ausgebildet ist. In diesem zweiten Kontaktzustand, welcher in Fig. 2 dargestellt ist, ist über nicht sichtbare Kontakte des Kontaktkopfes 5 und der

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Andockvorrichtung 9 eine elektrische Verbindung zwischen der

Andockvorrichtung 9 und dem Kontaktkopf 5 ausgebildet.

Der Kontaktkopf 5 ist Teil eines Ladestromabnehmers eines als Elektrobus ausgeführten, in Fig. 12 gezeigten Fahrzeugs 10 mit Akkumulatoren als Energiespeicher. Der Kontaktkopf 5 ist, wie in Fig. 12 gezeigt, über ein Gestänge 11 mit dem Fahrzeug 10 verbunden. Die Andockvorrichtung 9 ist Teil einer als Ladestation ausgebildeten Fahrzeuginfrastruktur 12, welche ebenfalls in Fig. 12 dargestellt ist.

In dem zweiten Kontaktzustand werden die Akkumulatoren des Fahrzeugs 10 aufgrund der elektrischen Verbindung zwischen dem Kontaktkopf 5 und der Andockvorrichtung 9 über die

Fahrzeuginfrastruktur 12 aufgeladen.

In Fig. 2 ist ein schematischer Seitenriss jener beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsversorgungseinrichtung, welche auch in Fig. 1 gezeigt ist, dargestellt. Es werden daher in Fig. 2 die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet.

Im Unterschied zu Fig. 1, in welcher ein erster Kontaktzustand zwischen einem Kontaktkopf 5 und einer Andockvorrichtung 9 offenbart ist, zeigt Fig. 2 einen zweiten Kontaktzustand, in welchem der Kontaktkopf 5, genau zu einer Innenkontur der Andockvorrichtung 9 passend, vollständig in die Andockvorrichtung 9 eingeführt ist. Dadurch ist eine elektrische Verbindung zwischen dem Kontaktkopf 5 und der

Andockvorrichtung 9 ausgebildet.

Fig. 3 offenbart einen schematischen Seitenriss einer beispielhaften zweiten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung, welche jener ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungeinrichtung ähnelt, die in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigt ist. Es werden daher in Fig. 3 teilweise gleiche

Bezugszeichen wie in Fig. 1 und Fig. 2 verwendet.

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Im Unterschied zu Fig. 1 und Fig. 2 umfasst die Stromversorgungseinrichtung nach Fig. 3 einen Kontaktkopf 5 mit einer Kontaktkopf-Rollvorrichtung 8, welche an einer Vorderseite des Kontaktkopfes 5 eine erste Rolle 1, eine zweite Rolle 2, eine dritte Rolle 3 und eine vierte Rolle 4 und an einer Rückseite des Kontaktkopfes 5 weitere vier Rollen, die in Fig. 3 nicht sichtbar sind, aufweist, welche

drehbar mit dem Kontaktkopf 5 verbunden sind.

Fig. 4 zeigt einen schematischen Seitenriss einer beispielhaften dritten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit einer Andockvorrichtung 9, deren Innenkontur mit Walzen bestückt ist. Diese Walzen sind drehbar mit der Andockvorrichtung 9 verbunden und bilden eine Andock-Rollvorrichtung 13, über welche die Andockvorrichtung 9 beispielsweise von einem Stromabnehmer-Kontaktkopf eines Elektrofahrzeugs, mechanisch

und elektrisch kontaktiert werden kann.

In Fig. 5 ist ein schematischer Seitenriss einer beispielhaften vierten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit einem Kontaktkopf 5 offenbart. Der Kontaktkopf 5 ist konstruktiv und funktionell ähnlich wie in jener beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, ausgeführt und kann über eine Kontaktkopf-Rollvorrichtung 8 mit einer Andockvorrichtung 9, wie sie beispielsweise in Fig. 1l gezeigt ist, in mechanischen und elektrischen Kontakt gebracht werden.

Eine erste Rolle 1 der Kontaktkopf-Rollvorrichtung 8 ist in einem oberen Bereich einer ersten Flanke 6 des Kontaktkopfes 5 angeordnet, eine zweite Rolle 2 der KontaktkopfRollvorrichtung 8 in einem oberen Bereich einer zweiten Flanke 7 des Kontaktkopfes 5.

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Mit einer Unterseite des Kontaktkopfes 5 und mit einem Gestänge 11 eines Ladestromabnehmers eines Fahrzeugs 10, wie es beispielhaft in Fig. 12 dargestellt ist, ist eine Federvorrichtung 14 verbunden, die eine erste Feder 15, eine zweite Feder 16, eine dritte Feder 17 und eine in Fig. 6 sichtbare vierte Feder 18 aufweist, welche als Schraubenfedern ausgebildet sind.

Die erste Feder 15, die zweite Feder 16, die dritte Feder 17 und die vierte Feder 18 bilden eine federnde Vierpunktlagerung des Kontaktkopfes 5 auf dem Gestänge 11. Aufgrund der Federvorrichtung 14 weist der Kontaktkopf 5 relativ zu dem Gestänge 11 drei translatorische und drei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade auf. Bewegungen des Kontaktkopfes 5 sind mittels der Federvorrichtung 14

rückstellbar.

Fig. 6 zeigt einen schematischen Grundriss jener beispielhaften vierten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung, welche auch in Fig. 5 dargestellt ist, in geschnittener Darstellung.

Ein Kontaktkopf 5 ist über eine Federvorrichtung 14, welche eine erste Feder 15, eine zweite Feder 16, eine dritte Feder 17 und eine vierte Feder 18 aufweist, mit einem Gestänge 11 eines Ladestromabnehmers verbunden. Fig. 6 zeigt einen um eine in Fig. 6 proJ]izierend erscheinende Achse relativ zu dem

Gestänge 11 verdrehten Zustand des Kontaktkopfes 5.

Der Kontaktkopf 5 kann aufgrund der Federvorrichtung 14 in der Bildebene von Fig. 6 sowie senkrecht zu der Bildebene relativ zu dem Gestänge 11 translatorisch ausgelenkt werden. Weiterhin sind rotatorische Auslenkungen des Kontaktkopfes 5 relativ zu dem Gestänge 11 um Achsen in der Bildebene sowie

um in Fig. 6 projizierend erscheinende Achsen möglich. In Fig. 7 ist ein schematischer Seitenriss einer

beispielhaften fünften Ausführungsvariante einer

erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung mit einem

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Kontaktkopf 5 in geschnittener Darstellung offenbart. Der Kontaktkopf 5 ist konstruktiv und funktionell ähnlich wie in jener beispielhaften ersten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist, ausgeführt und kann über eine KontaktkopfRollvorrichtung 8 mit einer Andockvorrichtung 9, wie sie beispielsweise in Fig. 1 gezeigt ist, in mechanischen und elektrischen Kontakt gebracht werden.

Seitlich an dem Kontaktkopf 5 ist eine Federvorrichtung 14 angeordnet, welche eine erste Feder 15, eine zweite Feder 16, eine in Fig. 8 sichtbare dritte Feder 17 sowie eine ebenfalls in Fig. 8 sichtbare vierte Feder 18 aufweist.

Die erste Feder 15, die zweite Feder 16, die dritte Feder 17 und die vierte Feder 18 sind mit Seitenflächen einer mit dem Kontaktkopf 5 verbundenen Basisplatte 19 gekoppelt und in jenem in Fig. 7 gezeigten Auslenkungszustand horizontal

ausgerichtet.

Die Federvorrichtung 14 ist weiterhin mit einem Gestänge 11 eines Ladestromabnehmers eines Fahrzeugs 10, wie es beispielhaft in Fig. 12 dargestellt ist, verbunden.

Die erste Feder 15, die zweite Feder 16, die dritte Feder 17 und die vierte Feder 18, welche als Schraubenfedern ausgeführt sind, bilden eine Vierpunktverbindung des Kontaktkopfes 5 mit dem Gestänge 11.

Aufgrund der Federvorrichtung 14 weist der Kontaktkopf 5 relativ zu dem Gestänge 11 drei translatorische und drei rotatorische Bewegungsfreiheitsgrade auf. Bewegungen des Kontaktkopfes 5 sind mittels der Federvorrichtung 14

rückstellbar.

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Fig. 8 zeigt einen schematischen Grundriss jener beispielhaften fünften Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung, welche auch in Fig. 7 dargestellt ist, in geschnittener Darstellung.

Ein Kontaktkopf 5 ist über eine Federvorrichtung 14, welche eine erste Feder 15, eine zweite Feder 16, eine dritte Feder 17 und eine vierte Feder 18 aufweist, mit einem Gestänge 11 eines Ladestromabnehmers verbunden. Der Kontaktkopf 5 ist auf einer quadratischen Basisplatte 19 angeordnet. Die erste Feder 15 ist mit einer ersten Seitenfläche 20 der Basisplatte 19 verbunden, die zweite Feder 16 mit einer zweiten Seitenfläche 21 der Basisplatte 19, die dritte Feder 17 mit einer dritten Seitenfläche 22 der Basisplatte 19 und die vierte Feder 18 mit einer vierten Seitenfläche 23 der Basisplatte 19.

Fig. 8 zeigt einen um eine in Fig. 8 projizierend erscheinende Achse relativ zu dem Gestänge 11 verdrehten Zustand des Kontaktkopfes 5.

Der Kontaktkopf 5 kann aufgrund der Federvorrichtung 14 in der Bildebene von Fig. 8 sowie senkrecht zu der Bildebene relativ zu dem Gestänge 11 translatorisch ausgelenkt werden. Weiterhin sind rotatorische Auslenkungen des Kontaktkopfes 5 relativ zu dem Gestänge 11 um Achsen in der Bildebene sowie

um in Fig. 8 projizierend erscheinende Achsen möglich.

In Fig. 9 ist ein schematischer Seitenriss einer beispielhaften sechsten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung in geschnittener Ansicht dargestellt.

Die Stromversorgungseinrichtung kann in einem elektrischen Fahrzeug 10, wie es beispielsweise in Fig. 12 gezeigt ist, eingesetzt werden und umfasst einen Kontaktkopf 5. Der Kontaktkopf 5 kann über eine Kontaktkopf-Rollvorrichtung 8 in eine Andockvorrichtung 9, wie sie beispielsweise in Fig. 1

gezeigt ist, eingeführt werden.

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Der Kontaktkopf 5 ist über ein Kugelgelenk 24 und eine Federvorrichtung 14 mit einem Gestänge 11 eines Ladestromabnehmers, wie er beispielhaft in Fig. 12 offenbart ist, verbunden.

Der Kontaktkopf 5 ist auf einer Basisplatte 19 angeordnet und damit verbunden. Die Basisplatte 19 weist an ihrer Unterseite eine als kugelsegmentförmige Ausnehmung ausgebildete Aufnahme 25 für das Kugelgelenk 24 auf, in welche das Kugelgelenk 24 eingefügt ist.

Ebenfalls an der Unterseite der Basisplatte 19 ist die Federvorrichtung 14, welche eine erste Feder 15, eine zweite Feder 16 sowie, in Fig. 10 sichtbar, eine dritte Feder 17 und eine vierte Feder 18 umfasst, angeordnet. Die erste Feder 15, die zweite Feder 16, die dritte Feder 17 und die vierte Feder 18 sind als Schraubenfedern ausgebildet. Die erste Feder 15 ist links von dem Kugelgelenk 24 angeordnet, die zweite Feder 16 rechts von dem Kugelgelenk 24. Die dritte Feder 17 ist vor, die vierte Feder 18 hinter dem Kugelgelenk 24

angeordnet.

Der Kontaktkopf 5 weist aufgrund seiner Verbindung mit dem Gestänge 11 über die Basisplatte 19 und das Kugelgelenk 24 drei rotatorische Freiheitsgrade relativ zu dem Gestänge 11 auf. Die Federvorrichtung 14 ermöglicht eine Rückstellung von Rotationsauslenkungen des Kontaktkopfes 5 aus dessen

neutraler Stellung.

Fig. 10 offenbart einen schematischen Grundriss jener beispielhaften sechsten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung, die auch in

Fig. 9 gezeigt ist, in geschnittener Darstellung. Es werden

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daher in Fig. 10 teilweise gleiche Bezugszeichen wie in Fig.

9 verwendet.

Ein in Fig. 9 sichtbarer Kontaktkopf 5 ist über eine Basisplatte 19, ein Kugelgelenk 24 und eine Federvorrichtung 14, welche eine erste Feder 15, eine zweite Feder 16, eine dritte Feder 17 und eine vierte Feder 18 umfasst, mit einem Gestänge 11 eines Ladestromabnehmers, wie er beispielhaft in Fig. 12 gezeigt ist, verbunden.

Der Kontaktkopf 5 ist in jenem in Fig. 10 gezeigten Auslenkungszustand relativ zu dem Gestänge 11 um eine in Fig.

10 pro]izierend erscheinende Achse verdreht.

In Fig. 11 ist ein schematischer Seitenriss einer beispielhaften siebenten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung in geschnittener Ansicht dargestellt, welche jener beispielhaften sechsten Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung ähnelt, die in Fig. 9 gezeigt ist.

Es werden daher in Fig. 11 teilweise gleiche Bezugszeichen

wie in Fig. 9 verwendet.

Im Unterschied zu Fig. 9 ist ein Kontaktkopf 5 von Fig. 11 nicht über eine Basisplatte 19 und eine Federvorrichtung 14, wie sie beispielhaft in Fig. 9 gezeigt sind, mit einem Gestänge 11 verbunden.

Vielmehr weist der Kontaktkopf 5 von Fig. 11 selbst eine als kugelsegmentförmige Ausnehmung ausgeführt Aufnahme 25 für ein Kugelgelenk 24 auf, in welche das Kugelgelenk 24 eingefügt

ist.

Das Kugelgelenk 24 ist mit dem Gestänge 11 verbunden, das Gestänge 11 mit einem Dach eines elektrischen Fahrzeugs 10. Der Kontaktkopf 5 ist mit dem Gestänge 11 zu einem

Stromabnehmer verbunden.

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Weiterhin ist eine Führungsvorrichtung 26 kugelgelenkig mit dem Kontaktkopf 5 und kugelgelenkig mit dem Fahrzeug 10 verbunden. Die Führungsvorrichtung 26 umfasst ein stabförmiges erstes Führungsgestänge 27 und ein in Fig. 11 nicht sichtbares stabförmiges zweites Führungsgestänge.

Das erste Führungsgestänge 27 ist längenverstellbar ausgebildet und weist eine erste Führungsstange 28 sowie eine zweite Führungsstange 29, welche relativ zueinander in Richtung einer gemeinsamen Gestängelängsachse verschieblich ausgebildet sind, auf. Zwischen der ersten Führungsstange 28 und der zweiten Führungsstange 29 des ersten Führungsgestänges 27 ist eine Rückstellfeder 30 der Führungsvorrichtung 26 angeordnet.

Das zweite Führungsgestänge ist konstruktiv gleich wie das

erste Führungsgestänge 27 ausgeführt.

Die Führungsvorrichtung 26 stützt den Kontaktkopf 5 ab und richtet ihn aufgrund der Rückstellfeder 30 nach rotatorischen Auslenkungen, welche aufgrund des Kugelgelenks 24 möglich

sind, wieder auf.

Fig. 12 zeigt einen schematischen Seitenriss beispielhafter Ausführungsvarianten eines als Elektrobus ausgebildeten elektrischen Fahrzeugs 10 und einer als Ladestation ausgeführten Fahrzeuginfrastruktur 12 mit einer beispielhaften Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung.

Die Stromversorgungseinrichtung umfasst einen Kontaktkopf 5, welcher mit einem Gestänge 11 zu einem Ladestromabnehmer verbunden ist. Das Gestänge 11 ist mit einem Dach des Fahrzeugs 10 verbunden.

Die Fahrzeuginfrastruktur 12 weist eine Andockvorrichtung 9 auf, welche mit einer aus einem Stromnetz stromversorgten Ladesäule 31 der Fahrzeuginfrastruktur 12 mechanisch und

elektrisch verbunden ist.

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Akkumulatoren des Fahrzeugs 10 werden in einer Haltestelle aufgrund einer mechanischen und elektrischen Verbindung zwischen dem Kontaktkopf 5 und der Andockvorrichtung 9 geladen. Ladestrom wird von der Andockvorrichtung 9 über den Kontaktkopf 5 und das Gestänge 11 in die Akkumulatoren übertragen.

Der Kontaktkopf 5 und die Andockvorrichtung 9 sind wie im

Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben ausgeführt. Erfindungsgemäß ist es auch vorstellbar, dass das Fahrzeug 10

nicht als Elektrobus, sondern als elektrischer Lastkraftwagen

etc. ausgebildet ist.

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Liste der Bezeichnungen

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

Erste Rolle

Zweite Rolle

Dritte Rolle

Vierte Rolle Kontaktkopf

Erste Flanke

Zweite Flanke Kontaktkopf-Rollvorrichtung Andockvorrichtung Fahrzeug

Gestänge Fahrzeuginfrastruktur Andock-Rollvorrichtung Federvorrichtung

Erste Feder

Zweite Feder

Dritte Feder

Vierte Feder Basisplatte

Erste Seitenfläche Zweite Seitenfläche Dritte Seitenfläche Vierte Seitenfläche Kugelgelenk

Aufnahme Führungsvorrichtung Erstes Führungsgestänge Erste Führungsstange Zweite Führungsstange Rückstellfeder

Ladesäule

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Claims

15 20 25 30 35 202110916 Patentansprüche

1. Stromversorgungseinrichtung für ein Fahrzeug (10), insbesondere für ein Nutzfahrzeug wie einen elektrischen Bus oder einen elektrischen Lastkraftwagen, mit zumindest einem Kontaktkopf (5), welcher mit einem Fahrzeug (10) verbindbar ist und zur Bildung einer elektrischen Verbindung mit einer stationären Andockvorrichtung (9) in Kontakt bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem zumindest einen Kontaktkopf (5) und der Andockvorrichtung (9) ein Rollkontakt bildbar ist.

2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zumindest einen Kontaktkopf (5) eine Kontaktkopf-Rollvorrichtung (8) drehbar und mit der Andockvorrichtung (9) in Kontakt bringbar verbunden ist, wobei die Kontaktkopf-Rollvorrichtung (8) zumindest zwei

Rollen oder zumindest zwei Walzen aufweist.

3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rolle (1) oder eine erste Walze an einer ersten Flanke (6) des zumindest einen Kontaktkopfes (5) angeordnet ist und eine zweite Rolle (2) oder eine zweite Walze an einer der ersten Flanke (6) gegenüberliegenden zweiten Flanke (7) des zumindest einen

Kontaktkopfes (5) angeordnet ist.

4, Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Andockvorrichtung (9) eine Andock-Rollvorrichtung (13), mit welcher der zumindest eine Kontaktkopf (5) in Kontakt bringbar ist, drehbar

verbunden ist.

5. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Andockvorrichtung (9) als Kontakthaube, in welche der zumindest eine Kontaktkopf (5)

einführbar ist, ausgebildet ist.

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6. 5,

Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

dadurch gekennzeichnet, dass mit dem zumindest einen

Kontaktkopf (5) eine Federvorrichtung (14), über welche der

zumindest eine Kontaktkopf (5) mit dem Fahrzeug (10)

verbindbar ist, verbunden ist.

7.

Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch

gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (14) mit einer

Unterseite oder einer Oberseite des zumindest einen

Kontaktkopfes (5) verbunden ist.

8.

Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet, dass die Federvorrichtung (14)

seitlich mit dem zumindest einen Kontaktkopf (5) verbunden

ist.

9. 8,

Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine

Kontaktkopf (5) eine Aufnahme (25) für ein Kugelgelenk (24),

über welches der zumindest eine Kontaktkopf (5) mit dem

Fahrzeug (10) verbindbar ist, aufweist oder die Aufnahme (25)

mit dem zumindest einen Kontaktkopf (5) verbunden ist.

10.

Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch

gekennzeichnet, dass die Aufnahme (25) kugelsegmentförmig

ausgebildet ist.

11.

Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10,

dadurch gekennzeichnet, dass eine längenverstellbare

Führungsvorrichtung (26), über welche der zumindest eine Kontaktkopf (5) mit dem Fahrzeug (10) verbindbar ist,

gelenkig und federnd mit dem zumindest einen Kontaktkopf (5)

verbunden ist.

12.

Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1

bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine

Kontaktkopf (5) mit einem Gestänge (11), über welches der

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zumindest eine Kontaktkopf (5) mit dem Fahrzeug (10)

verbindbar ist, zu einem Stromabnehmer verbunden ist.

13. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kontaktkopf (5) relativ zu dem Gestänge (11) zumindest drei

Bewegungsfreiheitsgrade aufweist.

14. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kontaktkopf (5) mit einem Gestänge (11), über welches der zumindest eine Kontaktkopf (5) mit dem Fahrzeug (10) verbindbar ist, zu einem Stromabnehmer verbunden ist, wobei der zumindest eine Kontaktkopf (5) relativ zu dem Gestänge

(11) sechs Bewegungsfreiheitsgrade aufweist.

15. Fahrzeug (10) mit einer Stromversorgungseinrichtung nach

einem der Ansprüche 1 bis 14.

16. Fahrzeuginfrastruktur (12) mit einer

Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,

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