CN110126681B - 用于在停车中给可电运行的车辆充电的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在停车中给可电运行的车辆(K)充电的方法。在方法中，使车辆(K)的至少一个车顶侧的集电器(14a,14b)与充电站(1)的至少一个布置在车辆(K)上方的导体(13a,13b)接触。提出了多个可行性方案，以为了在充电期间避免接触区域的过热且由此实现高的传递功率。因此提出了，使导体(13a,13b)运动，以便在导体(13a,13b)和集电器(14a,14b)之间构造局部变化的接触点。备选地提出了，冷却在导体和集电器之间存在的接触点或在导体和集电器之间构造线状的接触区域。

Description

用于在停车中给可电运行的车辆充电的方法
技术领域
本发明涉及一种用于给可电运行的车辆充电的方法以及一种用于执行该方法的装置。
背景技术
从通常的现有技术中已知通过充电插头与车辆侧的充电插座的连接给可电运行的车辆充电。该类型的充电随之带有缺点，即车辆的驾驶员必须下车且为了产生电连接亲自动手。
还已知借助于架空导线(Oberleitung)充电或运行可电运行的车辆。
从文件DE 203 14 496 U1中已知一种用于抬起且再次降下架空导线链式装置(Oberleitungskettenwerk)的区段的装置，其中该区段位于两个相邻的电线杆之间。具体地，在电线杆中的每个处存在用于滑块的垂直的引导杆，保持架空导线链式悬挂的悬臂与该滑块相连接。滑块又与通过电动机可竖直地运动的推杆相连接。以该方式可行的是，在轨道过渡的区域中抬起且再次降下架空导线链式悬挂，在所述轨道过渡处轨道线通常由这样的重型运输器横越，所述重型运输器远超过四米高。
从文件EP 3 121 058 A1已知一种用于保持用于电轨道车辆的架空导线的组件，在该组件中架空导线的滑触线可水平地且横向于行驶方向或还竖直地调整。
对于已知的架空导线而言，架空导线可在行驶期间传递数百千瓦。然而在停车中的需要的充电的情况中，由于在电接触部件之间的巨大的加热，仅一小部分充电功率是可行的。
发明内容
因此，本发明基于如下任务，即提出用于给可电运行的车辆充电的方法，利用所述方法在停车中的充电的情形中可在没有过热的危险的情况下提高传递功率。
此外，本发明基于如下任务，即提出用于执行该方法的合适的装置。
根据本发明的用于在停车中给可电运行的车辆充电的方法提出了，车辆的至少一个车顶侧的集电器与充电站的至少一个布置在车辆上方的导体产生接触。
根据第一方法备选方案，至少在充电期间使导体如此运动，即使得在导体和集电器之间构造有局部(örtlich)变化的接触点。
根据第二方法备选方案，在导体和集电器之间存在的接触点被冷却。
另一方法备选方案提出，在导体和集电器之间建立线状的接触区域。
所有方法备选方案导致，传递电流的构件在接触区域中的过热的危险可避免且由此明显更高的电功率的传递是可行的。这又导致充电时间的明显的缩短。
在此，可电运行的车辆应理解为带有可充电的驱动电池(牵引电池)的所有车辆。因此，可考虑例如电动车辆、混合动力车辆但是同样电运行的轨道车辆。此外，根据本发明的方法可用于单级的集电器、双极的或同样多极的集电器。
根据方法的第一改进方案提出了，如此使导体运动，即使得接触点不仅相对于导体而且相对于集电器局部变化。以该方式，不仅导体而且集电器的最优的保护是可行的。过热的危险可不仅对于导体而且对于集电器被有效地阻止。
发明思想的另一构造方案提出了，导体如此运动，即使得接触点连续地局部变化。以该方式，在导体和集电器之间的一种特别均匀的热分布是可行的。与此不同当然也可行的是，接触点非连续地、即逐步地改变。
为了得到在导体和集电器之间存在的接触点的有效的冷却，根据另一改进方案提出了，导体被冷却。导体因此自身作为整体被冷却。由此有效地可得到在接触点中的温度的降低。然而，导体必须为此专门安排，这稍后还被阐释。
备选地可设想，存在的接触点被有针对性地局部冷却。这可例如利用朝向接触点指向的、气态的冷却介质、优选地利用空气实现。同样由此可将在接触点中出现的热量有效地保持在界限中。
为了节省能量，非常适宜的是，测量在导体和集电器之间的电流传递是否进行且传递的电流是否已超过确定的极限值或在接触点中的温度是否已超过确定的极限值。导体的上面提及的运动那么仅在电流超过确定的极限值的情况中且/或当在接触点中的温度已超过所提及的极限值时才执行。
同样，仅仅当传递的电流大于确定的极限值时，才执行接触点的冷却。
此外可设想，导体的运动的速度至少取决于传递的电流的大小改变。也可设想，使得导体的运动的速度取决于周围环境条件、如例如取决于周围环境温度或还取决于风力。
如此例如适宜的是，在电流提升时且/或在周围温度提升时提高导体的运动的速度。在相反的方向上可设想的是，当传递的电流的大小和/或周围环境温度下降时，则导体的运动的速度减少。同样可为适宜的是，当在周围环境中的风力提高时，导体的运动的速度降低，因为提高的风力同样有助于冷却。
在方法的高的过程可靠性方面非常适宜的是，待充电的车辆相对于充电站的位置被探测且在与理论位置的偏差超过确定的极限值时执行导体的校正运动。
如已经提及的那样，利用本发明应还提供一种用于执行提出的方法方式的充电站。这样的充电站具有保持设备以用于保持至少一个局部地约束到充电站上的导体与地面(例如行驶轨道)具有间距。
在此存在至少一个用于导体的连续的或非连续的(即逐步的)运动的运动设备。运动装置可具有可无级地调节的电动机或同样步进电机。以该方式，可实现在导体和待充电的车辆的集电器之间的局部动态改变的接触点。
备选地也可设想的是，导体构造为容纳冷却介质的空心导体。例如，导体可容纳水或优选地不导电的冷却介质、如油，由此导体的非常有效的冷却和由此同样在导体和车辆侧的集电器之间的接触部位中的过热的危险可减少。在充电站的该变型方案中适宜的是，存在用于使冷却介质循环的循环装置且附加地存在用于在冷却介质和周围环境之间产生热交换的合适的器件，以便冷却介质始终可保持在合适的冷却温度上。
作为另外的备选方案也可设想，充电站具有冷却设备以用于在导体和待充电的车辆的集电器之间的存在的接触点的有针对性的冷却。冷却设备可优选地以筒形件风机的形式构造。对于提到的备选方案，此外用于探测接触点的热量探测设备是非常适宜的。热量探测设备可例如且优选地构造为热成像摄像机(红外线摄像机)。非常有利的是，冷却设备可有针对性地朝向接触区域取向(ausrichtbar，有时称为可对准)。在该情况中可行的是，在通过热量探测设备探测接触点后冷却设备最优地朝向接触区域取向且因此导致接触点的最优的冷却。
作为另外的备选方案可设想的是，充电站的该至少一个导体板状地构造。以该方式，可从开始实现在导体和集电器之间的线状的接触区域。这导致出现的热量的明显更好的分布，这明显地减少了出现的过热的危险。在此例如可设想，在轮廓方面将导体构造成矩形的、圆形的或椭圆形的。
附图说明
本发明的优选的实施例在图中呈现且根据图在随后的描述中更详细地阐释。由此本发明的另外的优点也还变得明显。相同的参考标号即使在不同的图中也涉及相同的、相当的或功能相同的构件。在此，即使未进行重复的描述或对此的参考，也实现相应的或相当的性质和优点。图不是按比例绘制。在一些图中，比例可过度地呈现，以便可更明显地突出实施例的特征。
其中分别示意性地
图1示出了在充电站处进行充电时可电运行的车辆，
图2示出了根据来自图1的视角II从上方观察的简化视图，
图3示出了在导体和集电器之间的接触点的不同的位置(通过用于导体的充电站侧的运动装置来引起)，
图4示出了与图2相当的视图，然而带有用于导体的另一运动装置，
图5示出了在导体和集电器之间的接触点的不同的位置(通过根据图4的运动装置引起)，
图6示出了与图2相当的视图，然而带有用于导体的另一运动装置，
图7示出了根据来自图6的视角VII的侧向上的视图，
图8示出了与图1相当的视图，其中然而仅呈现了用于导体的另一运动装置，
图9示出了用于冷却在导体和集电器之间的接触点的方法的示图，
图10示出了用于冷却接触点的备选的方法的示图，且
图11示出了用于导体的备选的实施方式的示图。
附图标记列表
1,1' 充电站
2 牵引电池
10 站立体
11 支架
12 运动装置
12a 上部件
12b 下部件
13a, 13a', 13a'' 导体(正极)
13b, 13b', 13b'' 导体(负极)
14a,b 集电器
15a,b 受电弓
16 电压源(直流)
17 位置探测设备
18 运动装置
19 铰接点
20 盘片
21 刚性的、起绝缘作用的连接件
22 铰接点
23 运动装置
24 推杆
25 管
26 绝缘件
27 柔性的电流馈电线
28 滑动接触部
29 起绝缘作用的筒形件
30 运动装置
31 泵
32 热量探测设备(红外线摄像机)
33 冷却设备，筒形件风机
α角度
a 间距
D 转动轴线
F 冷却液体
FR 通常的行驶方向
K 可电运行的车辆
KB 接触区域
KP,KP',KP'',KP''' 接触点
P1 接触点在集电器上的位置改变
P2 接触点在导体上的位置改变
R 旋转运动
T 可伸缩的端部
V1 水平的行进路径
V2 水平的行进路径。
具体实施方式
在图1中呈现了用于可电运行的车辆K的充电站1。在该实施例中，车辆K为可电运行的载重汽车。如可看出的那样，充电站1具有与地面3固定的站立体10。电线杆式的支架11从站立体10向上延伸，该支架承载用于使电导体13a(正极)和电导体13b(负极)运动的运动装置12。
运动装置具有上部件12a和相对于该上部件可动地、优选地可移位地保持的下部件12b。
在其运动学方面未更详细地呈现的运动装置12允许下部件12b在绘图平面的方向上在水平的行进路径V1中且在垂直于此的水平的行进路径V2中运动。
站立体10此外用于容纳电压源16，其经由未更详细地呈现的电连接件给导体13a和13b供给直流电流。
由于充电站1构造成用于给可电运行的LKW(载重汽车)充电，导体13a和13b通过支架11的高度以合适的间距a与地面3间隔开。如此，间距a优选地为大约4.70米。
为了给位于车辆K中的牵引电池2充电的目的，车辆K具有车顶侧的集电器14a和14b。集电器14a和14b分别是已知的受电弓15a和15b的组成部分。
为了充电，车辆K的驾驶员必须尽可能准确地在运动装置12下方停放(abstellen)到优选地标记的理论位置上。
因为这不是一直可行的，位置探测设备17与下部件12b相连接，该位置探测设备可获取处于充电站1下方的车辆K的位置。位置探测设备17可例如构造为超声传感器或还构造为摄像机。例如在车辆K的车顶上或在受电弓15a,15b处可存在合适的标记或同样隆起，其可通过位置探测设备17探测。
位置探测设备17以合适的方式在信号技术上与未更详细地呈现的评估和控制设备相连接。当车辆K与理论位置的偏差如此偏离，即使得超过确定的极限值时，则由评估和控制设备如此操控运动装置12的未更详细地呈现的驱动器，即使得运动装置12执行校正运动。如此，导体13a,b能够最优地相对于集电器14a,b取向(ausrichten，有时称为对准)。
图2示出了从上方观察的视图，其中为了清晰起见仅呈现了导体13a和13b以及与其接触的集电器14a和14b。运动装置12的下部件12b(导体13a和13b与该下部件相连接)仅以画虚线的方式表明。
如此可看出的是，导体13a和13b横向于集电器14a和14b取向。集电器14a和14b近似垂直于车辆K的通常的行驶方向FR取向。导体13a和13b相对于集电器14a和14b以角度α布置。角度α为例如大约45度。
在呈现的初始位置中，在导体13a,13b和集电器14a,14b之间构造的接触点KP分别相对于导体13a,b或相对于集电器14a,b近似定位在中间。
为了在充电过程期间此时避免过热和由此损害，运动装置12的下部件12b在行进路径V2中往复运动。在此，下部件12b的运动在整个行进路径V2中连续地进行。
如此，接触点KP在下部件12b在第一方向上行进时改变直到第一极端位置(参看KP'，图3a)且在下部件12b在相反的方向上运动时改变到第二极端位置中(参看KP''，图3b)。
由此通过下部件12b的连续的往复运动，还获得接触点KP的连续的位置改变。
在图中，以P1标记了接触点KP在集电器14a,b上的连续的位置改变且以P2标记了接触点KP在导体13a,b上的连续的位置改变。
如此，通过下部件12b的运动和局部变化的接触点KP有效地得到导体13a,b和集电器14a,b的局部的过热。这实现了在停车中的电传递功率的提高，而不出现在所提及的构件中的烧穿的危险。
此外，以未更详细地呈现的测量装置测量，在导体13a,b和集电器14a,b之间的电流传递是否究竟进行或在接触点KP中的温度是否已经超过确定的极限值。只有当执行电流传递时和/或当在接触点KP中的温度已经超过极限值时，才发生通过运动装置12使导体13a,b运动。
在功率传递的情况中，此外下部件12b的运动的速度取决于传递的电流的大小改变。传递电流越大，则下部件12b的运动的速度越大。附加地还可设想，速度取决于周围环境条件如周围环境温度、风力或类似物改变。
该行为方式同样对于在下面提到的备选的运动装置是可设想的，而不分别单独地提及这。
在图4中可看出运动装置18，其具有两个圆形的盘片20。导体13a或13b分别经由铰接点19铰接到盘片20处。导体13a,b经由刚性的起绝缘作用的连接件21彼此连接。这导致，导体在其运动时此外平行地且在通常的行驶方向FR的方向上取向。
运动装置18可此时通过未更详细地呈现的电马达式驱动器使盘片20置于围绕转动轴线D的旋转运动R中。如可看出的那样，分别构造在导体13a,b和集电器14a,b之间的接触点KP在示图中相对于导体13a,b位于中间且从图纸视角位于集电器14a,b的左侧的区域中。旋转运动R又连续地实施。
如此可看出的是，在旋转运动R期间(从其中一些快照(Momentaufnahme，有时称为抓拍)可在图5a至5c中看出)，接触点KP在集电器14a,b上经历连续的位置改变P1且在导体13a,b上经历连续的位置改变P2，所述位置改变处于接触点KP的极端的位置之间(同样参看KP,KP',KP''和KP''')。
由此，运动装置18还实现了接触点KP的连续的位置改变和由此局部的过热危险的降低。
在图6中又呈现了另一运动装置23。运动装置23同样具有两个圆形的盘片20，导体13a,13b原则上在端部处经由铰接点19铰接到所述盘片处。利用另一可伸缩的端部T(通过双箭头表明)，导体13a,b分别铰接在铰接点22处。
一种可能的细节构造从图7中可看出。如此，可看出导体13a，其与集电器14a构造接触点KP。导体13a经由绝缘件26与管25相连接。管25经由铰接点19与盘片20铰接地相连接。推杆24又可移位地保持在管25中，该推杆本身与铰接点22铰接地相连接。
盘片20此时实行围绕转动轴线D的旋转运动R，则由此接触点KP在其关于集电器14a,b(参看P1，图6)且关于导体13a,b(参看P2，图7)的位置方面同样连续地改变。接触点KP取决于旋转运动R的极端位置以KP'和KP''标记(参看图6)。
分别经由柔性的电流导线27给导体13a,b供给电流。
在图8中最终还呈现了运动装置30的另一实施方式。
在运动装置30的情形中存在起绝缘作用的筒形件29，导体13a,13b在周缘上曲折地(mäanderförmig)伸延地引入到该筒形件中。为了清晰起见，同样在此未进一步呈现充电站1。
集电器14a,14b贴靠在筒形件29的面向行车道的下侧上且与导体13a,13b构造接触点KP。在筒形件29的相对而置的上侧上，滑动接触部28贴靠在导体13a,b处，经由其电流可导入或导走。
如果筒形件29此时经由未更详细呈现的驱动器置于围绕转动轴线D的连续的旋转运动R中，则接触点KP在集电器14a,14b上实行位置改变P1。同样地，接触点KP跟随导体13a,13b的曲折的走向。
图9此时示出了一种用于避免在接触点KP处的局部过热的备选的解决方案，而不需要用于接触点KP的位置改变的运动装置。具体地，在该解决方案中使用构造为空心导体的导体13a',13b'。附加地，导体13a',13b'通过冷却液体F穿流。为了冷却液体F的循环，可存在泵31。冷却循环优选地闭合地构造，这然而在此未更详细地呈现。如有必要的话，冷却循环实施成隔绝的，由此不存在两个导体13a'和13b'之间的电连接。这可例如通过作为冷却介质的没有传导能力的油或通过以下方式实现，即存在两个分隔的冷却循环(每个导体一个冷却循环)。如有必要的话，也可使用附加的换热器以用于更好地导走通过冷却液体F吸收的热能量(未呈现)。
图10示出了用于冷却接触点KP的另一可行性方案。存在充电站1'，其为了该目的具有热量探测设备32。热量探测设备32在该实施例中构造为红外线摄像机。
在充电期间，变热的接触点KP由热量探测设备32探测。接着经由未呈现的评估和控制设备如此操控喷嘴式的筒形件风机33，即使得其精确地或针对性地朝向接触点KP取向且产生作用到接触点KP上的起冷却作用的空气流。
在图11中呈现了这样的解决方案，即在其中使用板状的导体13a'',13b''或13a'''和13b'''。板状的导体可在其轮廓方面例如矩形地、正方形地、圆形地或椭圆形地构造。
通过该构造方案，不再仅仅构造仅一个接触点，而是相反地构造线状的接触区域KB。这导致热传递的均匀性且由此导致过热危险的降低。

Claims (6)

1.一种用于在停车中给可电运行的车辆(K)充电的方法，其中使车辆(K)的至少一个车顶侧的集电器(14a,14b)与充电站(1,1')的至少一个布置在所述车辆(K)上方的导体(13a,13b；13a',13b'；13a”,13b”；13a”',13b”')接触且至少在充电期间
所述导体(13a,13b)如此运动，即使得在所述导体(13a,13b)和所述集电器(14a,14b)之间构造有局部变化的接触点(KP)，其中所述接触点(KP)不仅相对于所述导体(13a,13b)而且相对于所述集电器(14a,14b)局部变化，其中所述导体(13a,13b)的运动的速度至少取决于传递的电流的大小改变，其中测量在所述导体(13a,13b)和所述集电器(14a,14b)之间的电流传递是否发生且传递的电流是否已超过确定的极限值或在所述接触点(KP)中的温度是否已超过确定的极限值，其中仅在电流超过确定的极限值的情况下且/或当在所述接触点(KP)中的温度已超过确定的极限值时才执行所述导体(13a,13b)的运动，或
在所述导体(13a',13b')和所述集电器(14a,14b)之间存在的接触点(KP)冷却，其中所述接触点(KP)由热量探测设备(32)探测且冷却设备朝向所述接触点(KP)取向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导体(13a,13b)如此运动，即使得所述接触点(KP)连续地局部变化。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导体(13a',13b')冷却。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，存在的接触点(KP)局部冷却。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，待充电的车辆(K)相对于所述充电站(1)的位置被探测且在与理论位置的偏差超过极限值的情形中执行所述导体(13a,13b)的校正运动。
6.一种用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的充电站(1,1')，其中所述充电站(1,1')具有保持设备以保持至少一个局部地约束到所述充电站(1,1')上的导体(13a,13b；13a',13b'；13a”,13b”；13a”',13b”')与地面(3)具有间距(a)，且其中
存在至少一个运动装置(12,18,23,30)以为了所述导体(13a,13b)的连续的或非连续的运动，其中所述导体(13a,13b)在可电运行的车辆(K)的充电期间通过所述运动装置(12,18,23,30)能够如此运动，即使得在所述导体(13a,13b)和所述车辆(K)的集电器(14a,14b)之间得到的接触点(KP)不仅相对于所述导体(13a,13b)而且相对于所述集电器(14a,14b)局部变化，其中所述导体(13a,13b)的运动的速度至少取决于传递的电流的大小改变，或
存在冷却设备(33)以用于有针对性地冷却在所述导体(13a,13b)和待充电的车辆(K)的集电器(14a,14b)之间的存在的接触点(KP)，且存在用于探测所述接触点(KP)的热量探测设备(32)，其中所述冷却设备(33)可朝向所述接触点(KP)取向。
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