CN109982886A - 定位单元和用于接触的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种定位单元(10)和一种用于在固定充电站和车辆，特别是电动公共汽车或类似车辆之间形成导电连接的方法，其中，所述定位单元的充电接触件可以相对于充电接触表面(11)移动并通过所述定位单元与所述充电接触表面接触，其中，所述定位单元具有铰接臂装置(12)和用于驱动铰接臂装置的驱动装置，其中，所述充电接触件可以通过铰接臂装置定位在用于电力传输的接触位置(37)和用于电力中断的缩回位置之间，其中，所述驱动装置具有用于形成作用在铰接臂装置上的调节力的调节驱动器(13)，其中，所述驱动装置具有控制装置，通过该控制装置可以致动调节驱动器，其中，所述驱动装置具有传感器装置(62)，通过该传感器装置可以检测充电接触表面，其中，传感器装置与控制装置联接，其中，在充电接触件从缩回位置移动到接触位置期间，充电接触件的速度可以由控制装置根据充电接触件和充电接触表面之间的相对距离来控制。

Description

定位单元和用于接触的方法
技术领域
本发明涉及一种定位单元和一种用于在固定充电站和车辆，特别是电动公共汽车或类似车辆之间形成导电连接的方法，其中定位单元的充电接触件可以相对于充电接触表面移动并通过定位单元与充电接触表面接触，其中定位单元具有铰接臂装置和用于驱动铰接臂装置的驱动装置，其中充电接触件可以通过铰接臂装置定位在用于电力传输的接触位置和用于电力中断的缩回位置之间，其中驱动装置具有用于形成作用在铰接臂装置上的调节力的调节驱动器，其中驱动装置具有控制装置，通过该控制装置可以致动调节驱动器。
背景技术
这种定位单元和方法是现有技术中已知的，并且经常用于在站间运行的电驱动车辆。这可以指电动公共汽车，但基本上也可以指其他车辆，例如火车或电车，它们没有永久性地电连接到接触线或类似物。对于这些车辆，当车辆停在车站时，电能存储器的充电通过充电站进行。在该车站，车辆电连接到充电站，其中能量存储器被再充电到至少足以使车辆到达具有充电站的下一车站。为了在车辆和充电站之间建立电连接，使用定位单元，该定位单元可以安装在车辆的车顶上或者替代地在车辆上方，例如杆上。定位单元然后能够将充电接触件与充电接触表面连接，使得车辆或者更确切地说能量存储器能够在车站充电。
当将充电接触件与充电接触表面连接时，重要的是充电接触件以限定的接触力压在充电接触表面上，以便能够建立安全的电连接。从DE 202014007218 U1可知一种车辆上方的定位单元，其中定位单元包括铰接臂装置和驱动装置。驱动装置具有调节驱动器和弹簧装置，它们用于使铰接臂装置相对于车辆的充电接触表面移动的目的。尤其是，铰接臂装置的向上移动需要调节驱动器的调节力。
对于已知的定位单元，始终不利的是，它们必须被设计和布置为限定的接触高度，这意味着定位单元在用于存储充电接触件的缩回位置相对于用于向车辆传输电力的接触位置的距离。这意味着接触位置和缩回位置之间的相对距离不可变地可用，并且必须通过结构变化频繁地设定或调整，因为否则必要的或期望的接触力不能施加到充电接触表面上。尤其是当车辆类型和因此车辆的高度变化时，由于车辆的接触表面在道路上方的高度差异，在缩回位置和接触位置之间的相对距离会发生很大变化。这同样适用于车辆的不同负载或在车站的区域内车辆或公共汽车的下降以方便例如有身体缺陷的人进入。当车辆下降时，如果接触力不再可以维持，充电接触件相对于充电接触表面在竖直方向上移动。
另一个缺点是，当充电接触件延伸时，充电接触件的所述延伸相对较慢。然而，如果车辆应该在车站的区域停车期间充电，则应该尽可能有效地利用车辆的停车时间来给车辆充电。然而，不可能总是容易地尽可能快地延伸充电接触件，并且因此快速地使充电接触表面与充电接触件接触，因为充电接触件或充电接触表面可能在接触过程中损坏或者可能相对快速地磨损。此外，充电接触件和充电接触表面的相遇可能产生不希望的噪声，这可能会打扰乘客或住在车站附近的人们或使他们不安。
发明内容
因此，本发明的目的是提出一种用于在车辆和充电站之间形成导电连接的定位单元和方法，其允许延长充电时间和车辆的安全接触。
这个目的通过具有权利要求1的特征的定位单元和具有权利要求11的特征的方法来实现。
根据本发明的用于在固定充电站和车辆，特别是电动公共汽车或类似车辆之间形成导电连接的定位单元被设计成使得定位单元的充电接触件可以相对于充电接触表面移动并通过定位单元与充电接触表面接触，其中定位单元具有铰接臂装置和用于驱动铰接臂装置的驱动装置，其中充电接触件可以通过铰接臂装置定位在用于电力传输的接触位置和用于电力中断的缩回位置之间，其中驱动装置具有用于形成作用在铰接臂装置上的调节力的调节驱动器，其中驱动装置具有控制装置，通过该控制装置可以致动调节驱动器，其中驱动装置具有传感器装置，通过该传感器装置可以检测充电接触表面或充电接触件，其中传感器装置与控制装置联接，其中在充电接触件从缩回位置移动到接触位置期间，充电接触件的速度可以由控制装置根据充电接触件和充电接触表面之间的相对距离来控制。
因此，定位单元可以是用于电驱动车辆的固定充电站的一部分或电驱动车辆的一部分，其中定位单元用于将充电站或车辆的充电接触件移动到车辆或充电站的充电接触表面上并将充电接触件电连接至充电接触表面的目的。然后可以在充电站停车期间向车辆提供电能，并将该能量存储在车辆中。充电接触件向充电接触表面和从其返回的移动由定位单元的铰接臂装置和驱动装置执行。为此，充电接触件位于铰接臂装置的一端。驱动装置用于以下目的：将充电接触件和因此铰接臂装置从用于存储充电接触件的缩回位置移动到用于电力传输或充电接触表面与充电接触件接触的接触位置。作用在铰接臂装置上的调节力由驱动装置的调节驱动器产生。调节力取决于铰接臂装置的机构或调节驱动器的传动，并且在充电接触件的移动期间几乎不变。
此外，驱动装置具有控制装置，该控制装置也可以是例如用于调节驱动器的控制电子器件的形式。控制电子器件可以直接集成在调节驱动器中、车辆中或充电站中。此外，可以通过传感器装置检测或配准充电接触表面或充电接触件，并确定它们的位置。由于传感器装置与控制装置联接，变得可以确定充电接触件和充电接触表面之间的相对距离，或者使用控制装置来计算该相对距离。在这点上，传感器装置是否通过电线直接连接到控制装置，或者联接是否是无线的基本上无关紧要。通过确定相对距离，在充电接触件从缩回位置移动到接触位置期间，通过控制装置根据充电接触件和充电接触表面之间的相对距离来控制充电接触件的速度成为可能。这样，只要充电接触件在充电接触件从缩回位置移动到接触位置的最后阶段移动得足够慢，使得充电接触件或充电接触表面不会受到任何损坏和/或接触过程不会产生不期望的噪声水平，速度最初有多高并不重要。相比之下，对充电接触件的延伸移动和速度的这种控制使得充电接触件能够更快地与充电接触表面接触，从而可以有利地延长车辆在车站停车期间的充电时间。同时，可以有利地影响在充电接触件和充电接触表面接触期间的噪声发出。可选地，充电接触件从接触位置到缩回位置的移动可以通过控制装置以相同的方式控制。
调节驱动器可以形成作用在充电接触表面上的接触力，其中调节驱动器可以具有控制装置和可以通过控制装置致动的电动马达。因此，在接触位置，作用在充电接触表面上的限定接触力可以由定位单元形成。另一方面，在缩回位置，没有或只有非常小的调节力可以作用在铰接臂装置上，这意味着铰接臂装置和充电接触件不能移动。在充电接触件和充电接触表面接触期间，调节力可以通过调节驱动器增加，这导致作用在充电接触表面上的接触力形成或增加。特别地，控制装置可以通过例如消耗的能量来检测电动马达的扭矩，并且可以控制电动马达，使得电动马达的限定接触力经由铰接臂装置和充电接触件施加到充电接触表面上。然后，可选地，还可以根据各种影响因素主动调节作用在铰接臂装置上和适用情况下作用在充电接触件上的直接力。因此，可以形成作用在充电接触表面上的恒定接触力，而不管充电接触表面和定位单元之间的相对距离或车辆的高度如何。
如果调节驱动器具有无刷电动马达，则可以执行特别大量的移动循环。与具有相同机械性能特性的有刷电动马达相比，无刷电动马达需要显著更少和更长的维护间隔。因此，总体上可以设计具有延长的维护间隔或更长的使用寿命的定位单元。例如，具有鼠笼式转子的三相异步感应电机或者具有旋转场的电子生成的同步电机或者无刷直流马达可以用作在转子和定子之间没有滑动接触的无刷马达或者电动马达。
调节驱动器可以是线性驱动器，优选主轴驱动器，特别优选没有自锁的主轴驱动器。主轴驱动器然后可以具有相应的主轴，其节距可以防止主轴驱动器的自锁。线性驱动器可以使铰接臂装置从缩回位置移动到接触位置，反之亦然。特别地，主轴可以是滚珠丝杠主轴或梯形螺纹主轴，其可以联接到电动马达。
传感器装置可以具有至少一个传感器，其中传感器可以是机械开关，以及电感传感器、电容传感器、磁传感器、超声波传感器、雷达传感器和/或光学传感器。可选地，传感器装置还可以具有多个相同或不同类型的多种传感器。这样，在传感器失效情况下或环境条件变化的情况下，可以确保至少一个传感器能够检测充电接触表面。在一个简单的实施例中，传感器可以是机械开关，其建立与充电接触表面的接触，从而被触发，甚至在充电接触之前。如果只需要很小的切换距离，电感和电容接近传感器特别有利。使用磁传感器可以实现较大的切换距离。超声波传感器具有足够的范围并且相对坚固。如果充电接触表面被一层灰尘或雪覆盖，雷达传感器仍然可以测量到充电接触表面的距离。光学传感器特别适用于距离测量，并且相对独立于环境条件。光学传感器可以使用红外光、激光或简单的发光二极管来实现。
传感器可以设置在铰接臂装置上，特别是邻近充电接触件，或者设置在充电接触表面上。实质方面是传感器以能够检测充电接触表面和充电接触件之间的相对距离的方式设置。在这种情况下，可以设想传感器设置在铰接臂装置靠近充电接触件的远端。如果传感器可以检测充电接触件和相对距离，则传感器也可以设置在充电接触表面上。例如，设置在充电接触表面上的传感器可以将距离信息无线传输到控制装置。在这种情况下，即使控制装置安装在车辆上，也可以为充电站配备相应的传感器，反之亦然。
调节驱动器和/或铰接臂装置可以具有位移传感器和/或位置传感器。通过使用位移传感器，可以设定铰接臂装置可以通过调节驱动器移动的范围。增量编码器或绝对编码器可以例如用作位移传感器。然后，还可以随时限定调节驱动器或充电接触件的准确工作位置。调节驱动器也可以具有可以根据位置操作的限位开关和/或可以根据力操作的压力开关。此外，接触力的高度也可以通过使调节驱动器仅可延伸到某一受限位置来限制。此外，可以另外使用用于限制接触力的压力开关，该压力开关可以独自或者与限位开关一起作为调节驱动器的限制。压力开关可以直接位于充电接触件上，也可以位于铰接臂装置上或调节驱动器上。然而，这些传感器不是传感器装置的一部分，这就是它们不能用于直接确定充电接触件和充电接触表面之间的相对距离的原因。
驱动装置可以具有与调节驱动器机械配合的弹簧装置。弹簧装置可以具有至少一个拉伸弹簧或一个压缩弹簧，其可以在铰接臂装置上产生弹簧力。优选使用拉伸弹簧，因为拉伸弹簧可以特别容易地连接到铰接臂装置。也可以预期弹簧装置具有多个弹簧，并且弹簧力不断地作用在铰接臂装置上。因此，弹簧可以在铰接臂装置的每个位置被预加应力。替代地，压缩弹簧可以用于形成弹簧力。这种弹簧装置特别坚固，并且可以容易且廉价地制造。
弹簧装置的弹簧可以通过弹簧装置的传动装置的杠杆与铰接臂装置机械联接，其中杠杆的有效长度被设计成根据铰接臂装置的位置而可变化。因此，杠杆可以直接附接到铰接臂装置，从而弹簧的弹簧力可以直接传递到铰接臂装置上。根据弹簧的弹簧力的位置或方向以及杠杆在铰接臂装置上的布置，如果弹簧力的方向和杠杆的延伸之间的角度小于或大于90°，则杠杆的有效长度可以缩短。杠杆的有效长度也可以通过将弹簧经由复位齿轮附接到铰接臂装置来调节，该复位齿轮例如由凸轮或拉杆形成，并具有端部止动件。凸轮然后形成复位齿轮的杠杆。根据凸轮相对于弹簧的位置，杠杆的有效长度会受到影响。这样，可以在铰接臂装置上始终获得相同量的回复力，而不论铰接臂装置的位置如何，或者可以根据相应的要求根据铰接臂装置的位置增加或减小回复力。回复力也可以与调节力和接触力相匹配。有利的是以这样的方式确定回复力，即如果调节驱动器失效，例如由于断电，充电接触件的缩回由于在铰接臂装置的每个位置中的回复力而自动发生。这样，定位单元可以以特别安全的方式操作。
在有利的实施例中，定位单元包括用于将定位单元固定到车辆上方的杆或下穿交叉道的保持装置，其中弹簧装置可以包括至少一个复位弹簧，用于形成作用在铰接臂装置上的回复力，其中回复力然后大于在相反方向上作用在复位弹簧上的铰接臂装置的重力。保持框架可以例如形成或包括用于铰接臂装置和调节驱动器的固定轴承。特别地，复位弹簧或调节驱动器可以直接附接到保持框架上的固定轴承。保持框架也可以特别简单地附接到杆或下穿交叉道以及车站、隧道或车辆可以在下面行驶的类似设施的顶上。由于定位单元可以布置在车辆上方，调节驱动器可以形成为用于降低接触元件的下降驱动器，并且与弹簧装置或复位弹簧机械配合。如果弹簧装置通过至少一个复位弹簧在铰接臂装置上产生回复力，则在充电接触表面与充电接触件接触之后，充电接触件可以容易地复位到车辆上方的定位单元上的缩回位置。由于回复力可能大于在相反方向上作用在回复弹簧上的铰接臂装置的重力，在调节驱动器不工作或不被供电的情况下，铰接臂装置可以从接触位置移动到缩回位置。即使充电接触件位于缩回位置，回复力随后抵消重力，并且优选地略大于重力，以便当没有额外的力作用在铰接臂装置上时，防止充电接触件降低或延伸。
在另一个有利实施例中，定位单元可以包括用于将定位单元固定在车辆的车顶上的保持装置，其中弹簧装置可以包括至少一个提升弹簧，用于形成作用在铰接臂装置上的提升力，其中提升力可以小于在相反方向上作用在提升弹簧上的铰接臂装置的重力。保持框架也可以形成或包括用于铰接臂装置和驱动装置的固定轴承，尽管它然后附接到车辆的车顶。保持框架可以通过减震器、支脚和/或隔离器容易地安装在车顶上。这样，定位单元可以特别容易地更换。如果定位单元安装在车辆的车顶上，调节驱动器可以是用于延伸充电接触件的提升驱动器，其可以与弹簧装置机械配合。在这种情况下，如果弹簧装置至少包括用于形成提升力的提升弹簧，该提升力与调节驱动器的调节力配合作用在铰接臂装置上，则充电接触表面与充电接触件的接触也可以简单地通过将充电接触件延伸到接触位置来进行，其中提升力可以小于在相反方向上作用在提升弹簧上的铰接臂装置的重力。因此，铰接臂装置和位于铰接臂装置上的充电接触件的重力可以导致铰接臂装置从接触位置移动到缩回位置，而这不是由调节驱动器启动的。作用在提升力的相反方向上的重力优选略小于重力，以确保在例如断电的情况下充电接触件的降低。此外，当调节驱动器在铰接臂装置延伸期间引起作用在铰接臂装置上的调节力时，提升力仍然支撑着调节驱动器，因此只需要施加很小的调节力。
铰接臂装置可以被设计成单臂系统或剪刀机构，优选具有平行四边形连杆机构或受电弓。因此，铰接臂装置可以允许充电接触件从充电接触件的缩回位置开始朝向充电接触表面上的接触位置平行移动。可以在铰接臂装置上布置确保平稳运动顺序的附加阻尼元件。
驱动装置可以被配置为与车辆的数据总线联接。这样，例如，调节驱动器可以通过数据总线直接致动。传感器装置也可以连接到数据总线，允许控制装置设置在车辆中的任何位置。
在根据本发明的用于在固定充电站和车辆，特别是电动公共汽车或类似车辆之间形成导电连接的方法中，定位单元的充电接触件可以相对于充电接触表面移动并通过定位单元与充电接触表面接触，其中定位单元的铰接臂装置由定位单元的驱动装置驱动，其中充电接触件可以通过铰接臂装置定位在用于电力传输的接触位置和用于电力中断的缩回位置之间，其中作用在铰接臂装置上的调节力通过驱动装置的调节驱动器形成，并且其中调节驱动器通过驱动装置的控制装置致动，其中充电接触表面或充电接触件通过驱动装置的传感器装置来检测，其中传感器装置与控制装置联接，其中在充电接触件从缩回位置移动到接触位置期间，充电接触件的速度由控制装置根据充电接触件和充电接触表面之间的相对距离来控制。关于根据本发明的方法的有利效果，参考根据本发明的定位单元的优点的描述。
在充电接触件从缩回位置移动到接触位置的过程中，充电接触件可以首先经历正加速度，在更后面点经历负加速度。特别地，在检测到充电接触表面或充电接触件之后，负加速度然后可以以充电接触件和充电接触表面之间的预定相对距离作用在充电接触件上。
在充电接触件从缩回位置移动到接触位置期间，充电接触件可以在第一移动部分中以恒定和/或最大速度移动，并且在到达接触位置之前可以在第二移动部分中以相对降低的速度移动。这意味着充电接触件首先尽可能快地从缩回位置伸出，以便在接触位置之前不久减速并使其与充电接触表面接触。通过以这种方式控制充电接触件的延伸，可以比以前更快地建立充电接触件和充电接触表面之间的接触，从而可以有利地延长充电时间。此外，充电接触件可以在到达充电接触表面之前以这样的方式减速，或者其速度可以以这样的方式降低，即充电接触件和充电接触表面相对缓慢地接触。以这种方式可以降低对充电接触件和充电接触表面的机械损坏及其磨损的可能性。此外，在接触期间几乎没有任何干扰噪声。
恒定或最大速度可以≥100毫米/秒，优选地≥360毫米/秒，特别优选地≥500毫米/秒。
在到达接触位置时的减小的速度可以是恒定和/或最大速度的至少70％、优选地50％、特别优选地30％，或者0毫米/秒。因此，确保充电接触件不会以最大速度撞击充电接触表面。通过确定相对距离，控制装置还可以将减小的速度降低到足以达到0毫米/秒或者充电接触件在到达接触位置时停止。
速度可以在到达接触位置之前≤150毫米、优选地≤100毫米、特别优选地≤50毫米的相对距离处降低。所述相对距离仍然在各种传感器的检测范围内，因此也可以容易地由传感器装置确定。此外，充电接触件可以在充电接触表面的方向上高速移动通过其路径的大部分。
如果在到达接触位置之前速度可以根据线性函数或近似函数降低，这是特别有利的。控制装置可以具有控制元件，在来自传感器装置的信号之后，例如当充电接触件前进到低于限定的相对距离时，该控制元件控制速度的降低。
此外，传感器装置的至少一个传感器可以连续发送控制装置的相对距离的距离值或限定的阈值。例如，可以设想传感器永久地将相对距离或相对距离的当前值发送到控制装置。替代地，如果该距离小于先前限定的相对距离，传感器可以向控制装置发送至少一次信号。一旦接收到信号，控制装置就可以降低充电接触件的速度。
调节驱动器可以在充电接触表面上施加接触力，其中调节驱动器的电动马达可以由控制装置致动。
电动马达的扭矩可以由控制装置检测，其中接触力可以由控制装置根据电动马达的扭矩来控制。
接触力可以独立于充电接触表面或接触位置到定位单元的缩回位置的相对距离而形成。因此，也可以用定位单元接触相对于道路具有不同高度的车辆。
在接触位置，在充电接触表面或接触位置与定位单元的缩回位置的相对距离的调节过程中，接触力可以是恒定的。车辆到道路的相对距离的变化也总是导致接触位置和缩回位置之间的相对距离的变化。相对距离的变化可能是由车辆通过走行装置降低或由车辆负载引起的。因为接触力相对于调节力相对较大，所以即使相对距离改变，接触力也可以基本恒定。如果接触力由控制装置根据电动马达的扭矩来控制，则可以甚至更容易地独立于相对距离形成恒定的接触力。如果通过降低车辆来增加相对距离，则接触力和因此直接电动马达扭矩减小，然后扭矩通过控制装置再次增加，导致恒定的接触力。反之亦然，减小相对距离导致接触力和因此扭矩的增加，控制装置可以通过减小扭矩来抵消这种增加。
电动马达的扭矩可以通过控制装置根据铰接臂装置或调节驱动器的位置来设定。因此，作用在铰接臂装置上的直接力以及如果适用的话作用在接触元件上的直接力可以理想地与铰接臂装置的相应位置匹配，因此作用在充电接触表面上的直接力也可以基本恒定，而与铰接臂装置的位置无关。铰接臂装置的位置可以通过例如位移传感器来检测，并且扭矩可以由控制装置根据位置预先调节，从而为了调节接触力而控制扭矩将不需要任何大的扭矩步长。
当超过扭矩的极限值时，控制装置还可以检测到已经到达接触位置。充电接触件在接触位置遇到充电接触表面，这导致电动马达的扭矩显著增加。当控制装置到达接触位置时，可以检测到扭矩的这种增加。例如，电动马达的可能存在的速度控制然后可以被关闭，因为只需要重新调节在接触位置的电动马达的扭矩。此外，例如，用于从充电站传输能量的启动信号然后可以在接触位置通过控制装置释放。因此，不需要用于检测接触位置的另外的传感器。
一旦达到扭矩的目标值，电动马达的扭矩可以通过控制装置被限制和恒定地保持。通过限制扭矩，电动马达的过载在开始就被防止。此外，还可以使接触力恒定。这同样适用于充电接触件的延伸和缩回速度，该速度然后可以在限制范围内增加。
扭矩的目标值可以通过控制装置控制在+/-10％的公差范围内。该公差范围完全足以形成基本恒定的接触力，因此不需要通过控制装置特别精确地检测电动马达的扭矩。因此，控制装置可以以更廉价的方式设计。
通过控制装置，电动马达的最大速度可以在马达运行0至7秒的时段内达到，优选地在1至3秒内。这样，可以避免或减少直接的力作用以及调节驱动器和铰接臂装置的振动。然后，电动马达的如此控制的起动还导致定位单元的使用寿命延长。
电动马达的速度可以通过控制装置控制，使得充电接触件至少部分地以恒定速度移动。例如，可以设想，从缩回位置开始，充电接触件以初始正加速度延伸或以负加速度缩回，但是充电接触件向接触位置的移动的大部分距离以恒定速度发生。
充电站或车辆可以由驱动装置的另一传感器装置检测，其中控制装置可以检测充电接触件在缩回位置和接触位置的相对距离，其中控制装置可以在车辆停止在充电站之前启动充电接触件从缩回位置向外的移动。因此，另一个传感器装置可以确定车辆和充电站之间的水平距离，其中一旦充电接触件的距离下降到阈值以下，充电接触件就可以以受控的方式从缩回位置伸出，使得当车辆位于充电站下方的预期充电位置时，充电接触件已经位于充电接触表面下方紧邻处，反之亦然。这样，充电时间可以有利地甚至更进一步延长。反之亦然，充电站可以具有充电接触件，并且车辆当然可以具有充电接触表面。另一个传感器装置也可以具有所述传感器中的至少一个。如果适用，另一个传感器装置也可以集成在传感器装置中。
控制装置可以确定车辆上方的充电接触件和/或接触位置的相对高度，其中控制装置可以确定车辆在道路上方的高度。例如，如果车辆在道路上方的高度是已知的，这是有利的，特别是因为该高度可以根据车辆的负载而变化很大。例如，高度可以通过车辆的底盘或通过专门为此设计的传感器来确定。控制装置可以基于车辆在道路上方的高度并基于充电接触件相对于在缩回位置的车辆的位置来计算充电接触件相对于道路的高度。如果充电接触表面在道路上方的高度是已知的，例如在充电站的情况中，那么即使在车辆到达充电站之前，也可以控制充电接触件在从缩回位置延伸期间的延伸速度或最大速度o。
该方法的另外的有利实施例从返回参考装置权利要求1的从属权利要求中显而易见。
附图说明
在下文中，借助附图更详细地解释本发明的优选实施例。
在附图中：
图1以侧视图示出了处于缩回位置的定位单元的第一实施例；
图2以侧视图示出了处于接触位置的定位单元；
图3以立体图示出了处于接触位置的定位单元的第二实施例；
图4示出了图3的详细视图；
图5以立体图示出了处于缩回位置的图3的定位单元；
图6以立体图示出了处于接触位置的图3的定位单元。
具体实施方式
图1和2的概览示出了处于不同位置的定位单元10的第一实施例。充电接触表面11的接触仅象征性地示出。定位单元10包括铰接臂装置12和用于驱动铰接臂装置12的调节驱动器13。铰接臂装置12被设计成单臂系统14，并且包括具有上剪刀臂16和上联接杆17的上剪刀15，以及具有下剪刀臂19和下联接杆20的下剪刀18。上联接连杆21可旋转地安装到上剪刀臂16，使得定位单元10的用于定位单元10的充电接触件(未示出)的安装件22总是可以平行于水平面23移动。为此，上联接连杆21通过轴38连接到上联接杆17。下剪刀臂19和下联接杆20分别可旋转地安装到定位单元10的保持框架26的固定轴承24和25。下剪刀臂19通过轴27可旋转地安装到上剪刀臂16。因此，上剪刀臂16的旋转运动导致安装件22相对于水平面23的平行运动。
调节驱动器13是线性驱动器28。定位单元10的弹簧装置29形成有复位弹簧30，该复位弹簧30形成为拉伸弹簧31。拉伸弹簧31附接到保持框架26上的固定轴承31和杠杆34的轴33。杠杆34与轴33和拉伸弹簧31一起形成复位齿轮35。根据铰接臂装置12的位置，安装成与下剪刀臂19共同旋转的杠杆34相对于拉伸弹簧31摆动，使得杠杆34的有效长度变短或延长。在定位单元10的缩回位置36和接触位置37，拉伸弹簧31对轴33具有直接作用。如果铰接臂装置12进一步向下延伸，杠杆34的有效长度通过其旋转而显著缩短。因此，可以使拉伸弹簧31或其有效回复力适应定位单元10的位置。铰接臂装置12与调节驱动器13一起具有与设计相关的重力，包括在充电接触件或安装件22上工作的充电接触件(未示出)。拉伸弹簧31引起超过重力的弹簧力或回复力，使得无论定位单元10的位置如何，即使在断电的情况下，也始终确保定位单元返回到缩回位置36。
具有用于铰接臂装置11的控制齿轮40的杠杆39牢固地固定到铰接臂装置12或下剪刀臂19。线性驱动器28可旋转地安装在杠杆39的轴41上。此外，线性驱动器28通过轴42牢固地连接到保持框架26。线性驱动器28由电动马达43驱动，并且不是自锁的。这样，例如在断电的情况下，拉伸弹簧31可以自动地将铰接臂装置12从接触位置37移动到缩回位置36，这导致线性驱动器28缩回。因此，线性驱动器还用于阻尼铰接臂装置12的移动。此外，所示的定位单元10包括控制装置(未示出)，电动马达43连接到该控制装置。电动马达43的扭矩通过控制装置检测，其中控制装置根据由充电接触件(未示出)施加在充电接触表面11上的接触力来控制电动马达43的扭矩。接触力强到足以形成电接触，并且可以在接触位置37以及任何其他可选的接触位置以基本恒定的方式或相同的水平形成，因为电动马达43的扭矩是受控的。
调节驱动器13或电动马达43可以使用控制装置(未示出)来控制。传感器装置62的传感器61设置在下剪刀臂19的安装件22上，所述传感器61能够检测到传感器61与平面23或充电接触表面11的相对距离。因此，也可以确定充电接触件(未示出)和充电接触表面11之间的相对距离。由于传感器装置62与控制装置联接，在充电接触件从缩回位置36移动到接触位置37期间，充电接触件的速度可以由控制装置根据测量或检测到的充电接触件和充电接触表面11之间的相对距离来控制。
图3至6的概览示出了安装在电驱动车辆(未示出)的车顶上的定位单元44的第二实施例。定位单元44基本上包括铰接臂装置45，充电接触件47和48位于铰接臂装置45的端部46，用于接触车辆上方的充电接触表面(未示出)。此外，定位单元44包括调节驱动器49和弹簧装置50以及保持框架51。铰接臂装置45形成为类似于前述单臂系统的单臂系统52。弹簧装置50包括两个拉伸弹簧53，拉伸弹簧53形成为提升弹簧54并且在铰接臂装置45上施加提升力。这里，提升力以铰接臂装置45与充电接触件47和48一起的重力大于提升力的方式确定，使得在例如断电的情况下，铰接臂装置45在所有情况下从工作位置55或接触位置(未示出)下降到缩回位置56。因此，调节驱动器49包括没有自锁的线性驱动器57，该线性驱动器57具有电动马达58，电动马达58连接到定位单元44的控制装置(未示出)并由其控制。控制装置检测电动马达58的扭矩，其中控制装置控制电动马达58的扭矩，使得在充电接触件47和48上形成限定的接触力。线性驱动器57本身包括梯形螺纹主轴(未示出)，在这种情况下，梯形螺纹主轴容纳在线性驱动器57的壳体59中，并通过螺母作用在驱动杆60上。因此，铰接臂装置可以通过驱动杆60的运动移动到接触位置55或缩回位置56。
定位单元44还具有传感器装置64的传感器63，其中传感器63邻近充电接触件47附接到单臂系统52。特别地，在图3中，定位单元44和单臂系统52被示出为处于工作位置55。工作位置55足够远离接触位置65，使得充电接触件47和48仍然位于离充电接触表面(未示出)的相对距离A处。充电接触表面由线66表示，并且工作位置55由与线66平行设置的线67表示。这里，充电接触表面位于传感器63的检测范围68中，使得在从缩回位置56移动到接触位置65期间，充电接触件47和48的速度可以由控制装置根据充电接触件47和48与充电接触表面或线66之间的相对距离A来控制。

Claims (22)

1.一种用于在固定充电站和车辆，特别是电动公共汽车或类似车辆之间形成导电连接的定位单元(10,44)，其中，所述定位单元的充电接触件(47,48)能够相对于充电接触表面(11)移动并且通过所述定位单元与所述充电接触表面接触，其中，所述定位单元具有铰接臂装置(12,45)和用于驱动所述铰接臂装置的驱动装置，其中，所述充电接触件能够通过所述铰接臂装置定位在用于电力传输的接触位置(37,65)和用于电力中断的缩回位置(36,56)之间，其中，所述驱动装置具有用于形成作用在所述铰接臂装置上的调节力的调节驱动器(13,49)，其中，所述驱动装置具有控制装置，通过所述控制装置能够致动所述调节驱动器，
其特征在于，所述驱动装置具有传感器装置(62,64)，通过所述传感器装置能够检测所述充电接触表面或所述充电接触件，其中，所述传感器装置与所述控制装置联接，其中，在所述充电接触件从所述缩回位置移动到所述接触位置期间，所述充电接触件的速度能够由所述控制装置根据所述充电接触件和所述充电接触表面之间的相对距离(A)来控制。
2.根据权利要求1所述的定位单元，其特征在于，作用在所述充电接触表面(11)上的接触力能够由所述调节驱动器(13,49)形成，其中，所述调节驱动器具有所述控制装置和能够由所述控制装置致动的电动马达(43,58)。
3.根据权利要求1或2所述的定位单元，其特征在于，调节驱动器(13,49)是线性驱动器(28,57)，优选是主轴驱动器，特别优选是不具有自锁的主轴驱动器。
4.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述传感器装置具有至少一个传感器(61,63)，所述传感器是机械开关、电感传感器、电容传感器、磁传感器、超声波传感器、雷达传感器和/或光学传感器。
5.根据权利要求4所述的定位单元，其特征在于，所述传感器(61,63)设置在所述铰接臂装置(12,45)上，特别地邻近所述充电接触件(47,48)或者在所述充电接触表面(11)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述调节驱动器(13,49)和/或所述铰接臂装置(12,45)具有位移传感器和/或位置传感器。
7.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述驱动装置具有与所述调节驱动器机械配合的弹簧装置(29,50)。
8.根据权利要求7所述的定位单元，其特征在于，所述定位单元(10)包括用于将所述定位单元紧固在车辆上方的杆或下穿交叉道上的保持装置(26)，其中，所述弹簧装置(29)具有至少一个复位弹簧(30)，用于形成作用在所述铰接臂装置(12)上的回复力，其中，所述回复力大于在相反方向上作用在所述复位弹簧上的所述铰接臂装置的重力。
9.根据权利要求7所述的定位单元，其特征在于，所述定位单元(44)包括用于将所述定位单元紧固在车辆的车顶上的保持装置(51)，其中，所述弹簧装置(50)包括至少一个提升弹簧(54)，用于形成作用在所述铰接臂装置(45)上的提升力，其中所述提升力小于在相反方向上作用在所述提升弹簧上的所述铰接臂装置的重力。
10.根据前述权利要求中任一项所述的定位单元，其特征在于，所述驱动装置被配置为与车辆的数据总线联接。
11.一种用于在固定充电站和车辆，特别是电动公共汽车或类似车辆之间形成导电连接的方法，其中，定位单元(10,44)的充电接触件(47,48)相对于充电接触表面(11)移动并通过所述定位单元与所述充电接触表面接触，其中，所述定位单元的铰接臂装置(12,45)由所述定位单元的驱动装置驱动，其中，所述充电接触件借助于所述铰接臂装置定位在用于电力传输的接触位置(37,65)和用于中断电力的缩回位置(36,56)之间，其中，作用在所述铰接臂装置上的调节力通过所述驱动装置的调节驱动器(13,49)形成，并且其中，所述调节驱动器的所述驱动装置由控制装置致动，
其特征在于，所述驱动装置的传感器装置(62,64)检测所述充电接触表面或所述充电接触件，其中，所述传感器装置与所述控制装置联接，其中，在所述充电接触件从所述缩回位置移动到所述接触位置期间，所述充电接触件的速度由所述控制装置根据所述充电接触件和所述充电接触表面之间的相对距离(A)来控制。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述充电接触件从所述缩回位置(36,56)移动到所述接触位置期间，所述充电接触件(47,48)首先正加速，在更后面点负加速。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，在所述充电接触件(47,48)从所述缩回位置(36,56)移动到所述接触位置(37,65)期间，所述充电接触件(47,48)在第一移动部分中以恒定和/或最大速度移动，并且在到达所述接触位置之前在第二移动部分中以相对降低的速度移动。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述恒定或最大速度≥100mm/s，优选地≥360mm/s，特别优选地≥500mm/s。
15.根据权利要求13或14所述的方法，其特征在于，当到达所述接触位置时，所述降低的速度是所述恒定和/或最大速度的至少70％、优选地50％、特别优选地30％或0mm/s。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的方法，其特征在于，在到达所述接触位置(37,65)之前≤150mm、优选地≤100mm、特别优选地≤50mm的相对距离(A)处，所述速度降低。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，在到达所述接触位置(37,65)之前，所述速度根据线性函数或近似函数降低。
18.根据权利要求11至17中任一项所述的方法，其特征在于，所述传感器装置(62,64)的至少一个传感器(61,63)连续地将所述相对距离(A)的距离值或限定的阈值发送到所述控制装置。
19.根据权利要求11至18中任一项所述的方法，其特征在于，接触力由所述调节驱动器(13,49)施加在所述充电接触表面(11)上，其中，所述调节驱动器的电动马达(43,58)由所述控制装置致动。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述电动马达(43,58)的扭矩由所述控制装置检测，其中，所述接触力由所述控制装置根据所述电动马达的扭矩来控制。
21.根据权利要求11至20中任一项所述的方法，其特征在于，所述驱动装置的另一个传感器装置检测所述充电站或所述车辆，其中，所述控制装置确定所述充电接触件(47,48)在所述缩回位置和所述接触位置(37,65)的相对距离，其中，所述控制装置在所述车辆停止在所述充电站之前启动所述充电接触件离开所述缩回位置的运动。
22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，所述控制装置确定所述充电接触件(47,48)和/或所述接触位置(37,65)在道路上方的相对高度，其中，所述控制装置确定所述车辆在所述道路上方的高度。
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