CN109789793A - 用于车辆的集电器装置及其车辆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种集电器装置，其被布置成安装在车辆上，并且在位于道路表面中的电流导体(130；230；330；430；530)和车辆之间传输电力，其中，该集电器装置包括集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)，该集电器臂被布置成至少能够控制相对于车辆的纵向轴线的竖直移位，从而相对于电流导体(130；230；330；430；530)定位集电器臂。该集电器装置包括被布置用以至少实现集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)的竖直移位的可控致动器。第一致动器(481；581；681；781；881；981；1081)被布置为将集电器臂从缩回位置降低到部署位置，第二致动器(482；582；682；782；882；982；1082)被布置为将集电器臂从部署位置提升到缩回位置。在由第一或者第二致动器中的一个致动器实现的竖直移位期间，另一个致动器被布置成用作阻尼器。

Description

用于车辆的集电器装置及其车辆

技术领域

本发明涉及一种使用电动道路系统(ERS)的车辆中的集电器装置和一种使用该集电器装置进行操作的车辆。

本发明能够通常应用在车辆中，诸如汽车、轻型和重型卡车、公共汽车和建筑设备。虽然将关于商业车辆描述本发明，但是本发明不被限制于该具体车辆，而是还可以用在重型车辆中，诸如形式为铰接式拖车的工作机。

背景技术

在电动道路系统(ERS)上行进的车辆设置有集电器装置，所述集电器装置被布置用以从位于道路表面中的电流导体向车辆传输电力，以驱动车辆或者对蓄电装置诸如车载高压电池充电。电流导体是能够包括沿着电动道路延伸的一对平行轨道的充电表面，该轨道能够经由集电器装置向车辆供应直流电(DC)。

集电器装置通常包括带有安装的拾取单元的可缩回臂，借助于致动器，该拾取单元能够被部署成与电流导体接触。为此目的使用的致动器非常不同于在用于架空线的受电弓中使用的致动器。用于ERS车辆的集电器装置应该在车辆正被驱动时在被部署成与电流导体接触期间执行受控运动。集电器装置还应该能够在电力传输期间保持拾取单元与电流导体接触，以避免电弧放电。同时地，如果在道路上检测到障碍物，则集电器装置应该准备缩回拾取单元，从而防止损坏集电器装置。

本发明意在提供一种改进的集电器装置，其能够在部署期间及缩回期间执行带有安装的拾取单元的集电器臂的受控移位。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种车辆集电器装置，该装置允许改进控制集电器的部署和缩回。

通过根据所附权利要求的一种集电器装置和包括这种集电器装置的车辆来实现该目的。

在随后的文本中，将利用缩写ERS来描述术语“电动道路系统”。ERS能够涵盖传导系统或者感应系统。传导系统要求在包括两个平行导轨的导体与相应的集电器之间的直接接触，以便转移DC电力。感应系统使用嵌入在道路表面中的电磁传输线圈和车辆中的接收线圈，该线圈是电谐振的，从而它们将道路上方的磁通转换成用于在车辆中使用的电能，其中该能量能够用于对电池充电或者驱动车辆中的电动机。

在本文中，术语“集电器装置”被用作用于适合于从道路表面中或者其上的电能源转移电力的布置的总称。这种类型的集电器装置包括还称作拾取器或者类似设备的集电器。在传导系统中，集电器被布置成与电流导体接触地放置。在感应系统中，集电器被布置成在电能能够在此处被感应地传输的位置中独立于电流导体定位。集电器经由允许集电器相对于车辆至少竖直地并且可选地还横向地移位的可控组件而安装到车辆。该移位能够例如由能够朝向道路表面围绕水平枢转接头竖直地并且围绕竖直枢转接头以弧形横向地枢转的集电器臂实现，或者由沿着第一引导件竖直地并且围绕横向于车辆安装的第二引导件横向地移位的保持器实现。因此，当声明集电器被移位以跟踪电流导体时，这旨在意味着该装置被移位以允许传导集电器装置的集电器构件被放置成与道路表面中的电流导体接触并且跟随电流导体。在感应集电器装置的情形中，集电器构件被移位以在道路表面上方的期望距离处跟随电流导体。当在传导系统上下文中使用时，“电流导体”包括由包括一对相应的电流传导接触元件的拾取单元接触的两个平行导轨等。当在感应系统上下文中使用时，“电流导体”包括在道路表面中或其下方嵌入的电磁传输线圈，或者初级线圈，其中车辆上的集电器拾取单元中的电谐振接收线圈或者次级线圈被用于将道路中的线圈上方的磁通转换成电能。除了在本申请文本中描述的那些之外，还能够在本发明的范围内使用可替代的适当类型的传导或者感应通电表面。例如，还可以使用位于道路表面中的凹部等中的传导表面。

本发明涉及一种用于电动道路系统(ERS)的集电器装置，并且意在克服与在部署和缩回期间以及在电力传输期间控制集电器装置有关的问题。本发明涉及使用多个致动器来移位集电器臂，其中集电器臂主要地在车辆已经进入ERS道路之后被部署并且在车辆离开ERS道路之前缩回。对于传导系统，当部署和缩回集电器臂及其拾取单元时，电力传输受到控制以防止电弧放电。这涉及即刻地在部署或者接触和缩回之前抑制集电器装置中的电力。对于感应系统，电力传输通过在初级线圈和次级线圈之间的距离来控制，并且在部署和缩回期间无任何电弧放电的风险。

根据本发明的第一方面，通过一种被布置成安装在车辆上并且在位于道路表面中的电流导体和车辆之间传输电力的集电器装置实现该目的，其中该集电器装置包括集电器臂，该集电器臂被布置成至少能够控制相对于车辆的纵向轴线的竖直移位，从而定位集电器臂，以允许从电流导体的电力传输。该集电器装置包括被布置用以至少实现集电器臂的竖直移位的可控致动器和用于至少控制集电器臂中的电力传输及其移位的电子控制单元。该集电器装置进一步包括第一致动器和第二致动器，所述第一致动器被布置为将集电器臂从缩回位置降低到部署位置，在所述部署位置，电力能够从电流导体传输到集电器；所述第二致动器被布置为将集电器臂从部署位置提升到缩回位置。在由第一或者第二致动器中的一个致动器实现的竖直移位期间，另一个致动器被布置成用作阻尼器。如以下概述地，这个集电器装置能够用于传导和感应电力传输这两者。

根据本发明的第一可替代方面，通过一种被布置成安装在车辆上并且在位于道路表面中的电流导体和车辆之间转换并且传输电力的传导集电器装置实现该目的。电流导体优选地但是不一定位于沿着道路表面的纵向方向的预定横向位置中。车辆设置有用于检测和/或定位电流导体相对于车辆和/或道路上或者沿着道路的适当的道路标记的位置的装置。这种类型的定位装置由根据当前发明的布置使用，但不是其一部分，并且将不在这里进一步详细地描述。执行竖直移位，从而将集电器装置的一部分放置成与电流导体接触，从而实现电流的传输，并且当电流传输已经中断时，缩回集电器装置。该集电器装置包括被布置用以至少实现集电器臂的竖直移位的多个可控致动器和用于至少控制集电器臂中的电力传输及其移位的电子控制单元。

该集电器装置进一步包括被布置用以将集电器臂从缩回位置降低到与电流导体接触的部署位置的第一致动器。该集电器装置进一步包括被布置用以将集电器臂从部署位置提升到缩回位置的第二致动器。在由第一或者第二致动器中的一个执行的竖直移位期间，另一个致动器被布置成用作阻尼器。相应地，当第一致动器受到控制、以部署集电器臂时，第二致动器作为阻尼器操作，以吸收臂运动中的振荡。类似地，当第二致动器受到控制以缩回集电器臂时，第一致动器作为阻尼器操作。这种布置的优点在于，它能够用于在移位期间吸收支撑集电拾取单元的集电器臂的振荡。通过例如由不规则的或者非平坦道路表面引起的轮子悬架中的振动，振荡或者其它突然的运动/猛推能够通过车辆底盘的运动被诱导到集电器装置中。通过阻尼这种振荡，能够最小化集电器臂及其附件上的突然负载，并且减小这种振荡到车架中的传输。在流体致动器的情形中，适当的阻尼能够利用与未被操作的致动器相关联的固定或者可变节流阀实现。在电致动器的情形中，适当的阻尼能够通过在发电机模式中操作非致动致动器以针对突然的或者振荡的运动形成阻力而实现。在电力传输期间，即便在行进期间车辆底盘沿着竖直方向移动，第一致动器也在集电器装置上维持预定接触压力以确保接触。

根据本发明的集电器装置设置有集电器臂，该集电器臂包括纵向构件，所述纵向构件具有位于第一端处的水平枢转接头和位于第二端处的拾取单元。被布置用以至少实现集电器臂的竖直移位的可控致动器能够位于多个适当的位置中。根据第一实例，集电器臂包括用于位于第一和第二端中间的至少一个致动器的安装点。在这个实例中，第一和第二致动器均能够相对于集电器臂的主纵向延伸部或者共线或者并排地位于集电器臂的第一和第二端之间。

根据本发明的第二可替代方面，通过一种被布置成安装在车辆上并且在包括位于道路表面中的电磁传输线圈的电流导体和车辆之间转换并且传输电力的感应集电器装置实现该目的。电流导体优选地但是不一定位于沿着道路表面的纵向方向的预定横向位置中。车辆设置有用于检测和/或定位电流导体相对于车辆和/或道路上或者沿着道路的适当的道路标记的位置的装置。这种类型的定位装置由根据当前发明的布置使用，但不是其一部分，并且将不在这里进一步详细地描述。竖直移位被执行，从而在距道路表面上方的电流导体预定距离处定位集电器装置的一个部分，以便实现电流的传输，并且当电流传输已经中断时，缩回集电器装置。该集电器装置包括被布置用以至少实现集电器臂的竖直移位的多个可控致动器和用于至少控制集电器臂中的电力传输及其移位的电子控制单元。在操作中，在集电器装置和电流导体之间的预定距离能够根据一个或者多个操作条件诸如车辆速度、车辆加载、道路条件或者类似的参数加以选择。该预定距离从道路表面到集电器臂上的拾取单元的下侧测量。这个距离还称作拾取单元的行驶高度。

该集电器装置进一步包括被布置用以将集电器臂从缩回位置降低到在电流导体上方预定距离的部署位置的第一致动器。该集电器装置进一步包括被布置用以将集电器臂从部署位置提升到缩回位置的第二致动器。在由第一或者第二致动器中的一个致动器执行的竖直移位期间，另一个致动器被布置成用作阻尼器。相应地，当第一致动器受到控制以部署集电器臂时，第二致动器作为阻尼器操作以吸收臂运动中的振荡。第二致动器还能够当第一致动器受到控制以维持在道路表面上方的集电器臂的预定高度时作为阻尼器操作。当第二致动器受到控制以缩回集电器臂时，第一致动器作为阻尼器操作。

这个布置的优点在于，它能够用于在移位期间吸收支撑集电拾取单元的集电器臂的振荡。通过例如由不规则的或者非平坦道路表面引起的轮子悬架中的振动，振荡或者其它突然的运动/猛推能够通过车辆底盘的运动被诱导到集电器装置中。通过阻尼这种振荡，能够最小化集电器臂及其附件上的突然负载，并且减小这种振荡到车架中的传输。在流体致动器的情形中，适当的阻尼能够利用与未被操作的致动器相关联的固定或者可变节流阀实现。在电致动器的情形中，适当的阻尼能够通过在发电机模式中操作非致动致动器，以针对突然的或者振荡的运动形成阻力而实现。

在感应集电器臂的情形中，拾取单元在道路表面上方的骑行高度能够随着车辆速度改变。在静止期间，拾取单元能够被降低到对于感应充电最佳的预定最小高度。该预定高度能够随着速度增加而增加，因为相对更高的速度将引起更大的振荡。以此方式，例如当在非平坦道路上行进时，能够防止拾取单元冲击道路表面。拾取单元的骑行高度还能够根据检测到的车辆参数、诸如在加载或者卸载货物之后车辆重量的改变或者检测到的道路参数而被调节。能够引起拾取单元损坏的、其它类型的检测到的物体诸如减速带或者意外的障碍物将引起第二致动器缩回集电器臂。当前骑行高度能够由多个市售传感器确定。这种传感器的输出信号能够用于确定当前骑行高度并且用于控制致动器。

根据本发明的第二可替代方面的集电器装置设置有集电器臂，该集电器臂包括纵向构件，该纵向构件具有位于第一端处的水平枢转接头和位于第二端处的拾取单元。被布置用以至少实现集电器臂的竖直移位的可控致动器能够位于多个适当的位置中。如在上述第一实例中那样，集电器臂包括用于在第一和第二端中间的至少一个致动器的安装点。在此情形中，第一和第二致动器均能够相对于集电器臂的主纵向延伸部或者共线或者并排地位于集电器臂的第一和第二端之间。

根据第二实例，集电器臂包括用于至少一个致动器的安装点，所述至少一个致动器相对于其它致动器位于水平枢转接头的相反侧上。在这个实例中，第一和第二致动器能够在枢转接头相对于集电器臂的第二端的另一侧上与集电器臂的延伸部接触地定位。集电器臂的延伸部能够沿着臂的主部的纵向轴线延伸，或者相对于臂的主部被布置在适当的角度处。这个角度能够根据用于致动器的可用封装空间加以选择。例如，如果竖直空间受到限制，则该延伸部能够相对于集电器臂的纵向方向被布置成直角，从而允许至少第一和第二致动器的基本水平的放置。

根据第三实例，集电器臂包括用于在水平枢转接头的相反侧上的致动器的安装点。在这个实例中，第一致动器能够位于集电器臂的第一和第二端中间，而第二致动器能够与在枢转接头的另一侧上的集电器臂的延伸部接触地定位，或者反之亦然。

根据本发明，第一和第二致动器中的至少一个致动器能够是流体致动器，诸如气动或者液压致动器。可替代地，致动器中的至少一个致动器能够是电致动器。适当的致动器的选择能够基于诸如集电器臂的尺寸和重量、将被阻尼的预期振荡力、车辆上的可用电源等因素作出。例如，在商业运输车辆中，优选致动器将是气动的，因为在这种类型的车辆中压缩空气通常可用。而且，由于应对在这种类型的车辆中使用的集电器臂的尺寸和重量所要求的阻尼力，在此情形中，气动致动器将是有利的。

在以上实例中，第一和第二致动器的相对定位能够基于诸如用于被用于部署和缩回的致动器的尺寸的可用空间的因素。例如，在集电器臂的部署期间，第一致动器受到重力辅助。在传导集电器臂的情形中，应该能够维持例如50-100kg的接触压力，从而确保电接触并且避免将会损坏拾取单元和/或导电导轨的电弧放电。

在感应集电器臂的情形中，无任何接触压力要求。然而，拾取单元在道路表面上方的骑行高度能够随着车辆速度、车辆负载、道路表面状态等改变。因此第一致动器应该能够维持拾取单元处于设定高度，并且通过其它致动器的阻尼辅助来抵消振荡诱导的运动，以避免损坏拾取单元。

类似地，第二致动器应该能够足够快速地缩回集电器臂以避让检测到的障碍物，以及维持集电器臂处于缩回位置中。为了辅助第二致动器，在非ERS道路上的行进期间，能够使用适当的机构来支撑或者将集电器臂锁定在缩回位置中。

如以上示意地，集电器臂及其拾取单元应该被放置成与道路表面中的电流导体接触。根据一个实例，集电器臂仅仅被布置用于竖直移位，其中拾取单元相对于电流导体的定位应该通过转向车辆来执行。这不是最佳方案，因为驾驶员应该关注于跟随电流导体，这可能使得从周围交通中的事件分心。

因此优选的是，集电器臂被布置成对于相对于车辆纵向轴线的竖直和横向移位是可控的。根据可替代实例，该集电器装置能够包括第三致动器，用以沿着横向方向移位集电器臂以跟踪电流导体。第三致动器能够被安装到框架或者车辆的类似的固定点，从而与第一和第二致动器一起地移位集电器臂。以此方式，集电器臂和拾取单元能够沿着竖直和横向方向均受到控制，以接触并且跟随电流导体。这种类型的车辆能够设置有跟踪装置，以允许集电器跟踪并且跟随电流导体。该车辆能够由将需要沿着道路或者车道维持相对稳态的路线的驾驶员转向，因为跟踪装置具有有限的横向移位范围。可替代地，车辆能够由适当的自主车道保持装置转向，以维持沿着ERS道路的期望的路线。这种类型的跟踪设备能够用于传导系统和感应系统这两者。

根据第一实例，第三致动器被布置用以围绕竖直轴线移位集电器臂。第三致动器能够是被布置为经由诸如伞齿轮装置这样的齿轮装置作用于集电器臂上的旋转致动器，或者具有与竖直轴线共线布置的驱动轴的旋转致动器。通过用于横向移位的竖直轴线的竖直平面能够优选地但是不一定与枢转接头的水平轴线交叉。在操作中，第三致动器将使得集电器臂围绕竖直轴线枢转，从而使得远离竖直轴线定位的拾取单元以弧形移动，以便跟随电流导体。

根据第二实例，第三致动器被布置为沿着相对于车辆的纵向轴线布置成直角的引导件移位集电器臂。第三致动器能够是被布置为经由诸如齿条和小齿轮装置这样的齿轮装置或者利用适当的线性致动器作用于集电器臂上的旋转致动器。通过用于横向移位的引导件的竖直平面能够优选地但是不一定与枢转接头的水平轴线交叉。在操作中，第三致动器将使得集电器臂沿着横向引导件移位，从而使得远离引导件定位的拾取单元横向地越过道路表面地移动，以便跟随电流导体。

根据本发明，在以上实例中描述的第三致动器能够是流体致动器，诸如气动或者液压致动器，或者是电致动器。致动器类型的选择及其在车辆上的定位能够基于诸如用于被用于旋转或者横向移位的致动器的尺寸的可用空间的因素。

本发明还涉及一种包括如上所述传导或者感应集电器装置的车辆。虽然将关于商业车辆诸如卡车或者公共汽车描述本发明，但是本发明不被限制于该具体车辆，而是还可以在重型车辆中或者在建筑设备诸如形式为铰接式拖车的工作机中使用。

根据本发明的集电器装置的优点在于，它能够用于在移位期间吸收支撑集电拾取单元的集电器臂的振荡。通过例如由不规则的或者非平坦道路表面引起的轮子悬架中的振动，振荡或者其它突然的运动/猛推能够通过车辆底盘的运动被诱导到集电器装置中。另外，使用用于部署和缩回的单独的致动器允许给予每一个致动器预定的期望性质。例如，用于部署的致动器不一定是特别地快速的，但是将需要提供足够的力来维持拾取单元与电流导体接触。用于缩回的致动器能够被选择为提供快速移位，以便如果检测到障碍物则快速地缩回拾取单元。即便选择具有不同性质的致动器，当另一个致动器操作时，任一个致动器也可以被用作阻尼器。

在以下描述中并且在从属权利要求中公开了本发明进一步的优点和有利的特征。

附图说明

在以下文本中，将参考附图详细描述本发明。这些示意性图仅仅用于示意的意图而不以任何方式限制本发明的范围。在图中：

图1示出在电动道路系统上行进的、包括根据本发明的集电器装置的示意性车辆；

图2A示出根据本发明的集电器装置的示意性前视图；

图2B示出根据本发明的可替代集电器装置的示意性前视图；

图3示出根据本发明的可替代集电器装置的示意性前视图；

图4示出根据本发明的第一实施例的集电器装置的示意性侧视图；

图5示出根据本发明的第二实施例的集电器装置的示意性侧视图；

图6示出带有第一致动器布置的集电器臂的示意性平面图；

图7示出带有第二致动器布置的集电器臂的示意性平面图；

图8示出带有第三致动器布置的集电器臂的示意性平面图；

图9示出带有用于横向移位的致动器的第一实例的集电器臂850的示意性平面图；

图10示出带有用于横向移位的致动器的第二实例的集电器臂850的示意性平面图；并且

图11示出用于控制根据本发明的集电器装置的流体回路的示意图。

具体实施方式

图1示出示意性的电动道路系统(ERS)，其中车辆100在设置有用于向车辆100供应电流的装置的道路110上行进。车辆100设置有集电器装置120，所述集电器装置120能够被降低成与包括位于道路110的表面中的平行导电导轨140的电流导体130接触。车辆能够是电动车辆或者混合电动车辆。

集电器装置120包括布置用以在缩回的、不工作的第一位置和可操作的第二位置之间移位的集电器臂150。使用适当的致动器(未示出)，集电器臂150和带有一对接触元件161、162的拾取单元160被降低成与电流导体130接触。图1示出处于其可操作位置的集电器臂150。致动器被设置用于至少沿着车辆100的竖直方向移动集电器臂150。

在该上下文中，集电器装置将被描述成包括用于拾取单元的可移位集电器臂，该臂能够相对于在车辆上带有水平轴线的枢轴以直线或者在弓形路径中竖直地移位。用于这种臂的定位装置还能够包括用于相对于在车辆上带有水平轴线的枢轴以横向直线或者沿着弓形路径在车辆的横向方向上移位臂的致动器装置。可替代地，横向定位装置能够包括与车辆中的电子可控转向系统连接的适当的控制装置，其中车辆相对于电导体的侧向定位能够使用一对可转向轮子执行。例如如果车辆应该沿着侧向方向移位以使得电流导体处于携带集电器的可移位臂的横向范围内，则能够进一步使用以上装置的组合执行定位。以下将进一步详细地描述集电器装置的设计。

图2A示出根据本发明一个实例的传导集电器装置220a的示意性前视图。集电器装置220a被安装在位于道路210的示意性区间之上的、被示意性示出的车辆200上。包括用于供应DC电流的第一和第二电力导轨231、232的电流导体230a位于道路210的表面中。集电器装置220a包括集电器臂250和拾取单元260a，拾取单元260a具有用于从相应的第一和第二电力导轨231、232集电的一对接触元件261、262。集电器臂250被安装到竖直定位装置(未示出)，其用于将集电器臂250从邻近车辆200的第一缩回位置P1移位到与电流导体230a接触的第二有效位置P2。利用第一致动器(未示出)来执行该部署，所述第一致动器还将保持接触元件261、262和电力导轨231、232之间的期望接触压力。第二致动器(未示出)被致动，以使集电器臂250缩回。所述竖直定位装置将结合以下图4-10加以描述。竖直移位由箭头V示意。当检测到第一和第二接触元件261、262竖直地与其相应的第一和第二电力导轨231、232对准时，使得集电器臂250降低到有效的第二位置。集电器臂250经由用于沿着横向方向移位集电器臂250的水平或者横向定位装置270来安装到车辆200。

在图2A中，集电器臂250被示为处于在朝向第二位置P2移位期间的中间位置处。在将集电器臂250降低到第二位置P2之前，有必要定位并且跟踪电流导体230a。根据图2A中的实例，能够通过使用用于检测位于电流导体230a之间或者与其相邻的信号线缆280的位置的一条或者多条竖直天线(未示出)来执行电流导体230a的定位和跟踪。然而，本发明不限于这种定位电流导体的方法。

在图2所示实例中，集电器臂250和竖直定位装置被安装到横向定位装置270。竖直定位装置被布置为沿着如箭头V所示的车辆200的竖直方向移位集电器臂250和拾取单元260a。水平定位装置270被布置沿着如箭头T所示的车辆200的横向方向移位集电器臂250和拾取单元260a。横向定位装置270被控制为沿着车辆200的横向方向移位集电器臂250，以在开始时定位电流导体230a，并且随后跟踪电流导体230a。进行跟踪，以维持第一和第二接触元件261、262与其相应的第一和第二电力导轨231、232竖直对准。

图2B示出根据本发明的可替代集电器装置220b的示意性前视图。图2A示出传导集电器，而图2B示出感应集电器。集电器装置220b被安装在位于道路210的示意性区间之上的、被示意性示出的车辆200上。电流导体230b位于道路210的表面中，其包括用于供应DC电流的初级感应线圈233。集电器装置220b包括集电器臂250和拾取单元260b，拾取单元260b具有用于从初级感应线圈233集电的次级感应线圈263。集电器臂250被安装到竖直定位装置(未示出)，其用于将集电器臂250从邻近车辆200的第一缩回位置P1’移位到与道路210表面上方的电流导体230b相距预定距离或者行驶高度H的第二有效位置P2’。

在操作中，集电器装置220b和电流导体230b之间的预定距离H能够根据车辆速度、车辆加载或者类似参数加以选择。在静止期间，拾取单元能够被第一致动器(未示出)降低到预定最小高度并且该预定最小高度处，所述预定最小高度对于感应充电最佳。由于相对更高的速度将引起更大的振荡，因此该预定高度可以随着速度的增加而增加。如果检测到足够大以引起拾取单元损坏的任何意外的障碍物，则致动第二致动器(未示出)，以缩回集电器臂。从道路表面到集电器臂上的次级感应线圈263的下侧而测得该预定距离。构成竖直定位装置的第一和第二致动器将结合以下图4-10加以描述。箭头V示出竖直移位。当检测到次级感应线圈263与初级感应线圈233竖直地对准时，将集电器臂250降低到第二有效位置。集电器臂250经由用于沿着横向方向移位集电器臂250的水平或者横向定位装置270来安装到车辆200。

在图2B中，集电器臂250被示出为位于在朝向第二位置P2’移位期间的中间位置。在将集电器臂250降低到第二位置P2’之前，有必要定位并且跟踪电流导体230b。根据图2B中的实例，通过使用用于检测位于电流导体230b之间或者与其相邻的信号线缆280的位置的一条或者多条竖直天线(未示出)，从而可以定位和跟踪电流导体230b。然而，本发明不限于这种定位电流导体的方法。

在图2B所示实例中，集电器臂250和竖直定位装置被安装到横向定位装置270。竖直定位装置被布置为沿着如箭头V所示的车辆200的竖直方向移位集电器臂250和拾取单元260b。水平定位装置270被布置为沿着如箭头T所示的车辆200的横向方向移位集电器臂250和拾取单元260b。横向定位装置270被控制为沿着车辆200的横向方向移位集电器臂250，以在开始时定位电流导体230b，并且随后跟踪电流导体230b。进行跟踪，以保持次级感应线圈263与初级感应线圈233竖直对准。

图3示出根据本发明的可替代集电器装置320的示意性前视图。集电器装置320被安装在位于道路310的示意性区间之上的、被示意性示出的车辆300上。包括用于供应DC电流的第一和第二电力导轨331、332的电流导体330位于道路310的表面中。集电器装置320包括集电器臂350和拾取单元360，拾取单元360具有用于从相应的第一和第二电力导轨331、332集电的一对接触元件361、362。集电器臂350被安装到竖直定位装置(未示出)，其用于将集电器臂350从邻近车辆300的第一缩回位置移位到与电流导体330接触的第二有效位置(在图中示出)。当检测到第一和第二接触元件361、362与其相应的第一和第二电力导轨331、332竖直对准时，将集电器臂350降低到第二有效位置。集电器臂250经由用于围绕竖直轴线X来移位集电器臂250的枢转装置370被安装到车辆300。在此移位期间，拾取单元360将相对于车辆300上的竖直轴线X沿着弓形路径移动。

图4示出根据本发明的第一实施例的集电器装置的示意性侧视图。图4示出这样的集电器装置420：其被布置成安装在示意性示出的车辆400上，并且在位于道路410的表面中的电流导体430和车辆400之间传输电力。电流导体优选地、但并非必然位于沿着道路表面的纵向方向的预定横向位置中。车辆400设置有用于检测和/或定位电流导体430相对于车辆和/或在道路上或者沿着道路的适当道路标记的位置的装置(未示出)。集电器装置420包括可移位集电器臂450，其被布置成能够被控制用于相对于车辆400的纵向轴线的竖直和横向移位。车辆400的纵向轴线沿着由箭头A1所示的车辆的向前运动的主方向延伸。执行竖直向下移位，以将包括安装在集电器臂450的自由端上的接触元件461、462的拾取单元460放置成接触电流导体430，从而实现电流传输。当电流传输已经中断时，执行竖直向上移位，从而缩回集电器臂450。集电器装置420包括第一和第二可控致动器481、482和电子控制单元(未示出)，所述第一和第二可控致动器被布置为用以实现集电器臂450的竖直移位，所述电子控制单元用于至少控制集电器臂450中的电力传输及其移位。控制单元被布置为用以检测车辆何时进入或者离开ERS道路，并且在集电器臂450完成部署之后启动电力传输，并且在集电器臂450缩回之前中断电力传输。

第一致动器481被布置为用以将集电器臂450从缩回位置降低到与电流导体430接触的部署位置。第二致动器482被布置为用以将集电器臂450从部署位置提升到缩回位置。在由第一或者第二致动器481、482中的一个致动器执行的竖直移位期间，另一个致动器482、481被布置成用作阻尼器。相应地，当第一致动器481受到控制以部署集电器臂450时，第二致动器482作为阻尼器进行操作，以吸收臂运动中的振荡。类似地，当第二致动器482受到控制以缩回集电器臂450时，第一致动器481作为阻尼器进行操作。这种布置被用于吸收在移位期间支撑集电拾取单元460的集电器臂450的振荡。

根据本发明的第一实施例的集电器装置420设置有集电器臂450，集电器臂450包括纵向构件，所述纵向构件具有位于第一端451处的水平枢转接头490和位于第二端452处的拾取单元。可控致动器481、482被布置为用以实现集电器臂450的竖直移位，且位于第一和第二端451、452中间。在这个实例中，第一和第二致动器481、482被定位为在集电器臂的第一和第二端之间共线。可替代地，致动器能够相对于集电器臂的主纵向延伸部并排地定位。

枢转接头490被安装到基础部件491的下端，该基础部件491被安装到车辆，并且能够围绕竖直轴线X旋转。支撑部件492被安装到基础部件491的上端。可控致动器481、482被安装在支撑部件492和集电器臂450之间。为了在电流控制臂的枢转期间允许可控致动器481、482和其安装点之间的有限的相对运动，每个致动器的端部被安装在弹性衬套中。第三致动器493被布置为用以围绕竖直轴线X移位集电器臂450。第三致动器493可以是如图4所示具有与竖直轴线X共线布置的驱动轴494的旋转致动器。可替代地，第三致动器可以是旋转致动器，其被布置为用以经由诸如伞齿轮装置这样的齿轮装置作用于集电器臂上。穿过用于横向移位的竖直轴线X的、沿着车辆横向方向的竖直平面可以优选地与枢转接头490的水平轴线Z交叉，但并非一定如此。在操作中，第三致动器493将使得基础部件491和集电器臂450围绕竖直轴线X枢转，从而使得远离竖直轴线X定位的拾取单元460以弧形移动，从而在车辆沿着ERS道路行进时跟随电流导体430。

图5示出根据本发明的第二实施例的集电器装置的示意性侧视图。图5示出集电器装置520，其被布置成安装在被示意性示出的车辆500上，并且在位于道路510的表面中的电流导体530和车辆500之间传输电力。电流导体优选地位于沿着道路表面的纵向方向的预定横向位置中，但并非一定如此。车辆500设置有用于检测和/或定位电流导体530相对于车辆和/或在道路上或者沿着道路的适当的道路标记的位置的装置(未示出)。集电器装置520包括可移位集电器臂550，其被布置成能够被控制用于相对于车辆500的纵向轴线的竖直和横向移位。车辆500的纵向轴线沿着由箭头A1示意的车辆的向前运动的主方向延伸。执行竖直向下移位，从而将包括安装在集电器臂550的自由端上的接触元件561、562的拾取单元560放置成接触电流导体530，从而实现电流传输。当电流传输已经中断时，执行竖直向上移位，从而缩回集电器臂550。集电器装置520包括第一和第二可控致动器581、582和电子控制单元(未示出)，所述第一和第二可控致动器被布置为用以实现集电器臂550的竖直移位，所述电子控制单元用于至少控制集电器臂550中的电力传输及其移位。控制单元被布置为用以检测车辆何时进入或者离开ERS道路，并且在集电器臂550完成部署之后启动电力传输，并且在集电器臂550缩回之前中断电力传输。

第一致动器581被布置为用以将集电器臂550从缩回位置降低到与电流导体530接触的部署位置。第二致动器582被布置为用以将集电器臂550从部署位置提升到缩回位置。在由第一或者第二致动器581、582中的一个致动器执行的竖直移位期间，另一个致动器582、581被布置成用作阻尼器。相应地，当第一致动器581受到控制以部署集电器臂550时，第二致动器582作为阻尼器进行操作，以吸收臂运动中的振荡。类似地，当第二致动器582受到控制以缩回集电器臂550时，第一致动器581作为阻尼器进行操作。这种布置用于吸收在移位期间支撑集电拾取单元560的集电器臂550的振荡。

根据本发明的第一实施例的集电器装置520设置有集电器臂550，集电器臂550包括纵向构件，所述纵向构件具有位于第一端551处的水平枢转接头590和位于第二端552处的拾取单元。被布置为用以实现集电器臂550的竖直移位的可控致动器581、582被安装成在枢转接头590相对于集电器臂550的第二端552的另一侧上与集电器臂550的延伸部553接触。集电器臂的延伸部553被布置成相对于集电器臂550的主部成适当的角度。在图5所示实例中，延伸部553相对于集电器臂550被布置成直角。这个角度能够根据用于致动器的可用封装空间来加以选择。例如，如果竖直空间受到限制，则延伸部能够相对于集电器臂的纵向方向被布置成直角，从而允许至少第一和第二致动器的基本水平的放置。可替代地，延伸部能够沿着集电器臂550的主部的纵向轴线的方向延伸。

枢转接头590被安装到基础部件591的下端，该基础部件591被安装到车辆，并且能够围绕竖直轴线X旋转。支撑部件592被安装到基础部件591的上端，并且在基础部件591前面并且向其后面延伸。可控致动器581、582被安装在支撑部件592的前端和后端和位于所述端部之间的集电器臂550的延伸部553之间。为了在电流控制臂的枢转期间、允许可控致动器581、582和其安装点之间的有限的相对运动，每个致动器的端部被安装在弹性衬套中。第三致动器593被布置为用以围绕竖直轴线X移位集电器臂550。第三致动器593可以是如图5所示具有与竖直轴线X共线布置的驱动轴594的旋转致动器。可替代地，第三致动器可以是旋转致动器，其被布置为用以经由诸如伞齿轮装置这样的齿轮装置作用于集电器臂上。穿过用于横向移位的竖直轴线X的沿着车辆横向方向的竖直平面可以优选与枢转接头590的水平轴线Z交叉，但并非一定如此。在操作中，第三致动器593将使得基础部件591和集电器臂550围绕竖直轴线X枢转，从而使得远离竖直轴线X定位的拾取单元560以弧形移动，以便在车辆沿着ERS道路行进时跟随电流导体530。

图6示出具有第一致动器装置的集电器臂650的示意性平面图。在这个实例中，集电器臂650包括位于第一端651处的水平枢转接头690和位于第二端652处的拾取单元660。被布置为用以实现集电器臂650的竖直移位的可控第一和第二致动器681、682位于第一和第二端651、652中间。第三致动器693被设置在所述第一端652处，以允许集电器臂650围绕竖直轴线X枢转。在这个实例中，如图4所示，第一和第二致动器681、682在集电器臂的第一和第二端之间共线地定位。

图7示出具有第二致动器布置的集电器臂750的示意性平面图。在这个实例中，集电器臂750包括位于第一端751处的水平枢转接头790和位于第二端752处的拾取单元760。第一致动器781位于水平枢转接头790的相对于第二致动器782的相反侧上。第三致动器793被设置在所述第一端751处，以允许集电器臂750围绕竖直轴线X枢转。在这个实例中，第一致动器781被定位成与在枢转接头790相对于集电器臂750的第二端752的另一侧上的集电器臂750的延伸部792接触。如图7中所示，集电器臂750的延伸部792能够沿着臂的主部的纵向轴线延伸。

图8示出具有第三致动器装置的集电器臂850的示意性平面图。在这个实例中，集电器臂包括位于第一端851处的水平枢转接头890和位于第二端852处的拾取单元860。被布置为用以实现集电器臂850的竖直移位的可控第一和第二致动器881、882均位于水平枢转接头690的相对于集电器臂850的第二端852的相反侧上。第三致动器893被设置在所述第一端852处，以允许集电器臂850围绕竖直轴线X枢转。在这个实例中，第一和第二致动器被定位成与枢转接头890相对于集电器臂850的第二端852的另一侧上的集电器臂850的延伸部892接触。如图8中所示，集电器臂850的延伸部892能够沿着臂的主部的纵向轴线延伸。可替代地，如图5中所述，该延伸部能够相对于臂的主部被布置成适当的角度。

图9示出具有用于横向移位的致动器的第一实例的集电器臂950的示意性平面图。在这个实例中，集电器臂950包括位于第一端951处的水平枢转接头990和位于第二端952处的拾取单元960。被布置为用以实现集电器臂950的竖直移位的两个可控第一和第二致动器981、982位于第一和第二端951、952中间。根据图9的实例，第三致动器983被布置为用以围绕竖直轴线X移位集电器臂950。第三致动器983是具有与竖直轴线共线布置的驱动轴的旋转致动器。可替代地，旋转致动器可以被布置为用以经由诸如伞齿轮装置这样的齿轮装置作用于集电器臂上。沿着车辆的横向方向的竖直平面可以优选与枢转接头990的水平轴线Z1交叉，但并非一定如此。在操作中，如箭头A2所示，第三致动器将使得集电器臂围绕竖直轴线枢转，从而如结合图3所述，使得远离竖直轴线定位的拾取单元960成弧形地移动，以便跟随电流导体。

图10示出具有用于横向移位的致动器的第二实例的集电器臂1050的示意性平面图。在这个实例中，集电器臂1050包括位于第一端1051处的水平枢转接头1090和位于第二端1052处的拾取单元1060。被布置为用以实现集电器臂1050的竖直移位的两个可控第一和第二致动器1081、1082位于第一和第二端1051、1052中间。根据图10中的实例，第三致动器1093被布置为用以与车辆的纵向轴线成直角地沿着引导件装置移位集电器臂1050。在这个实例中，第三致动器1093是旋转致动器，其被布置为用以经由诸如齿条和小齿轮装置1095这样的齿轮装置作用于集电器臂上。可替代地，集电器臂能够利用适当的线性致动器移位。穿过用于横向移位的引导件的竖直平面能够优选地与枢转接头1090的水平轴线Z2交叉，但并非一定如此。在操作中，如箭头A3所示，第三致动器1083将使得集电器臂沿着横向引导件移位，从而如结合图2所述，使得远离引导件定位的拾取单元1060横向地越过道路表面地移动，以便跟随电流导体。

在图9和10中所示的横向致动器被描述为用于如图6所示的集电器臂。然而，这两个致动器同样能够应用于以上实施例和实例中的任何一个。

根据本发明，如在以上图中描述的第一和第二致动器中的至少一个能够是流体致动器，诸如气动或者液压致动器。可替代地，致动器中的至少一个能够是电致动器。可以基于诸如集电器臂的尺寸和重量、将被阻尼的预期振荡力、车辆上的可用电源等因素来选择适当的致动器。例如，在商业运输车辆中，优选致动器将是气动的，因为在这种类型的车辆中，压缩空气通常可用。而且，由于应对在这种类型的车辆中所使用的集电器臂的尺寸和重量所要求的阻尼力，此情形采用气动致动器将是有利的。

图11示出用于控制根据本发明的集电器装置的流体回路1100的示意图。图11示出适合于在集电器臂(未示出)的部署和缩回期间控制第一和第二致动器1101、1102的回路的一个实例。图11示出当集电器臂被保持在它的缩回位置中时的流体致动器和它们的控制阀。

第一致动器1101被布置为用以将集电器臂从缩回位置降低到与电流导体(未示出)接触的部署位置中。该集电器装置进一步包括被布置用以将集电器臂从部署位置提升到缩回位置中的第二致动器1102。在由第一或者第二致动器中的一个致动器执行的竖直移位期间，另一个致动器被布置成用作阻尼器。相应地，当第一致动器1101受到控制以部署集电器臂时，第二致动器1102作为阻尼器操作，以吸收臂运动中的振荡。类似地，当第二致动器1102受到控制以缩回集电器臂时，第一致动器1101作为阻尼器操作。流体回路1100包括形式为泵1103的流体压力源，该泵能够向任一致动器供应流体压力。每个致动器1101、1102分别经由第一和第二可控阀1111、1121被连接到泵1103，该可控阀设置有由电子控制单元(ECU)1104控制的螺线管。每个致动器1101、1102包括位于相应汽缸1107、1108中的可移位活塞1105、1106。每个活塞1105、1106分别将相应的汽缸1107、1108划分成第一腔室1151、1162和第二腔室1152、1162。第一腔室1151、1162和第二腔室1152、1162分别地被进一步的可控阀1131、1141连接，每个可控阀与相应的节流阀1134、1144串联。

在操作中，首先确定车辆已经进入ERS道路，并且集电器臂应该从缩回位置移动到与电流导体接触的部署位置。信号被传输到ECU 1104，ECU 1104继而将信号传输到第一和第二可控阀1111和1121，以将其从其相应的关闭位置1112、1122移位到第一有效位置1113、1123中。当被放置在其第一有效位置1113中时，第一可控阀1111将从泵1103向第一致动器1101的第一腔室1151供应流体压力，从而使得集电器臂被向下部署。第二可控阀1121被移位到其第一有效位置1123，其中第二致动器1102的第二腔室1162被连接到放泄阀1109，以从第二致动器1102的第二腔室1162释放任何过量的压力。同时，与第二致动器1102相关联的另外可控阀1141受到控制，以从关闭位置1142移动到打开位置1143，从而允许流体在第二活塞1106的移位期间从第二腔室1162流动到第二致动器1102的第一腔室1161。第二活塞1106在第一致动器1101的作用下被动地移位。在部署期间被诱导到集电器臂中的任何突然的猛拉或者振荡均被节流阀1144缓冲，节流阀1144可以是固定或者可变流量节流阀。

当集电器臂达到其与电流导体接触的最终位置时，由第一致动器施加的压力将形成确保与导体充分接触的接触力的向下力。

随后，能够确定车辆准备离开ERS道路，并且集电器臂应该被从部署位置移动到缩回位置。可替代地，还能够在于导体上检测到障碍物从而要求控制臂缩回或者车辆回避动作时启动缩回。信号被传输到ECU 1104，ECU 1104继而将信号传输到第一和第二可控阀1111和1121，以将其从其相应的第一有效位置1113、1123移位到第二有效位置1114、1124。当被放置在其第二有效位置1114时，第二可控阀1121将从泵1103向第二致动器1102的第二腔室1162供应流体压力，从而使得集电器臂向上缩回。第一可控阀1111被移位到其第二有效位置1114，其中第一致动器1101的第一腔室1151被连接到放泄阀1109，以从第二致动器1102的第一腔室1151释放任何过量压力。同时，与第一致动器1101相关联的另外可控阀1131受到控制，以从关闭位置1132移动到打开位置1133，从而允许流体在第一活塞1105的移位期间从第一腔室1151流动到第一致动器1101的第二腔室1152。第一活塞1105在第二致动器1102的作用下被动地移位。在部署期间被诱导到集电器臂中的任何突然的猛拉或者振荡均被节流阀1134缓冲，节流阀1134能够是固定或者可变流量节流阀。

当集电器臂达到其邻近车辆的缩回位置时，ECU 1104将向第一和第二可控阀1111和1121传输信号，以将其从其相应的第一有效位置1114、1124移位到其关闭位置1112、1122。

图11所示流体回路仅仅是用于在根据本发明的集电器装置中控制第一和第二致动器的可能的回路布置的一个实例。所示出的回路仅仅旨在示意工作实例，并且在所附权利要求的范围内，可替代的流体和电路是可能的

例如，在图11中，两个活塞汽缸布置被示出为沿着相同方向放置。然而，为了使得经受液压的活塞的表面面积最大化，沿着与图11所示相反的方向安装第二致动器能够是有利的。后一布置例如优于双作用活塞，由于活塞杆的截面面积，这将在一个方向上具有减小的致动力。此外，为了允许快速、紧急缩回，还可以能够提供允许在缩回期间使用两个致动器的回路。

应该理解本发明不限于上述并且在图中示意的实施例；相反，技术人员将会认识到，可以在所附权利要求的范围内作出很多改变、变型和修改。

Claims (20)

1.一种集电器装置，所述集电器装置被布置成安装在车辆上，并且在位于道路表面中的电流导体(130；230；330；430；530)和所述车辆之间传输电力，其中，所述集电器装置包括集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)，所述集电器臂被布置成至少能够控制相对于所述车辆的纵向轴线的竖直移位，从而定位所述集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)，以允许来自所述电流导体(130；230；330；430；530)的电力传输；所述集电器装置包括；

-可控致动器，所述可控致动器被布置为至少实现所述集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)的竖直移位；和

-电子控制单元，所述电子控制单元至少用于控制所述集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)中的电力传输和移位；

其特征在于，所述集电器装置进一步包括

-第一致动器(481；581；681；781；881；981；1081)，所述第一致动器被布置为将所述集电器臂从缩回位置降低到部署位置，在所述部署位置处，电力能够从所述电流导体传输到所述集电器；

-第二致动器(482；582；682；782；882；982；1082)，所述第二致动器被布置为将所述集电器臂从所述部署位置提升到所述缩回位置；并且

在由所述第一致动器或者所述第二致动器中的一个致动器所实现的竖直移位期间，另一个致动器被布置成用作阻尼器。

2.根据权利要求1所述的集电器装置，其特征在于，所述集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)包括纵向构件，所述纵向构件具有位于第一端处的水平枢转接头(490；590；690；790；890；990)和位于第二端处的拾取单元(160；260；360；460；560；660；760；860；960)。

3.根据权利要求2所述的集电器装置，其特征在于，所述集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)包括用于位于所述第一端和所述第二端中间的至少一个致动器的安装点。

4.根据权利要求2所述的集电器装置，其特征在于，所述集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)包括用于至少一个致动器的安装点，所述至少一个致动器相对于另一个致动器位于所述水平枢转接头的相反侧上。

5.根据权利要求2所述的集电器装置，其特征在于，所述集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)包括用于位于所述水平枢转接头的相反两侧上的致动器的安装点。

6.根据以上权利要求中任何一项所述的集电器装置，其特征在于，所述集电器臂(150；250；350；450；550；650；750；850；950；1050)被布置成能够控制用于相对于所述车辆的所述纵向轴线的竖直和横向移位。

7.根据以上权利要求中任何一项所述的集电器装置，其特征在于，所述集电器装置包括第三致动器，以沿着所述横向方向移位所述集电器臂，从而跟踪所述电流导体。

8.根据权利要求7所述的集电器装置，其特征在于，所述第三致动器被布置用以围绕竖直轴线移位所述集电器臂。

9.根据权利要求8所述的集电器装置，其特征在于，所述第三致动器是与所述竖直轴线共线布置的旋转致动器。

10.根据权利要求8所述的集电器装置，其特征在于，所述第三致动器是被布置为经由齿轮装置作用在所述集电器臂上的旋转致动器。

11.根据权利要求7所述的集电器装置，其特征在于，所述第三致动器被布置为以与所述车辆的所述纵向轴线成直角的方式沿着引导件装置来移位所述集电器臂。

12.根据权利要求1-11中任何一项所述的集电器装置，其特征在于，所述致动器中的至少一个致动器是流体致动器。

13.根据权利要求1-12中任何一项所述的集电器装置，其特征在于，所述第一致动器和所述第二致动器中的至少一个致动器是气动致动器。

14.根据权利要求1-13中任何一项所述的集电器装置，其特征在于，所述致动器中的至少一个致动器是电致动器。

15.根据权利要求1-14中任何一项所述的集电器装置，其特征在于，所述集电器臂包括传导集电器，并且被布置为在所述部署位置中接触所述电流导体。

16.根据权利要求15所述的集电器装置，其特征在于，所述第一致动器被布置为在电力传输期间在所述集电器臂上维持预定接触压力。

17.根据权利要求15或者16所述的集电器装置，其特征在于，所述电子控制单元被布置为在部署和缩回之前立刻抑制所述集电器臂中的电力传输。

18.根据权利要求1-14中任何一项所述的集电器装置，其特征在于，所述集电器臂包括感应集电器，并且被布置成在所述部署位置处与所述电流导体保持预定距离。

19.根据权利要求18所述的集电器装置，其特征在于，所述预定距离根据一个或者多个操作条件来加以选择。

20.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据前述权利要求1-19中任何一项所述的集电器装置。