DE102007011753A1

DE102007011753A1 - Stromzuführung für Straßenfahrzeuge mit Hybridantrieb, insbesondere für Autobahn

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Publication number: DE102007011753A1
Application number: DE102007011753A
Authority: DE
Original assignee: MOZANOWSKI ERIC
Current assignee: MOZANOWSKI ERIC
Priority date: 2007-03-10
Filing date: 2007-03-10
Publication date: 2008-09-11

Abstract

Stromzuführung für Straßenfahrzeuge, vorzugsweise für Schwerlastwagen mit Hybridantrieb für Autobahnfahrten. Dabei besteht die Oberleitung aus einer Stromschiene, in der die Strom führenden Leitungen voneinander isoliert so geführt werden, dass sie in bestimmten Abständen, in Fahrtrichtung gesehen, ihre vertikale Ebene wechseln. Als Stromschiene dient ein Profil aus nicht leitendem Kunststoff, das die Strom führenden Leitungen bzw. Drähte so führt, dass diese in die Kontaktebene des Stromabnehmers reichen, der aus zwei hintereinander im gleichen Abstand angeordneten Bügeln besteht und vertikal verschiebbar auf dem Fahrzeug angeordnet ist. Durch dieses System kann das Fahrzeug ohne Halt von der Straße auf die Autobahn wechseln und den Hybridantrieb auf die Elektromotoren umschalten. Das Fahrzeug kann durch diese Anordnung entsprechend der Breite der Bügel seitlich von der Fahrbahnspur abweichen, ohne den Kontakt zu verlieren. Bei Talfahrten können die Elektromotoren des Antriebs als Generatoren arbeiten und elektrische Energie in das Stromnetz zurückführen. Durch die Stromzuführung wird ein Co-Ausstoß bei Fahrten der Schwerlastwagen auf der Autobahn und damit eine erhöhte Umweltbelastung durch Schadstoffe vermieden.

Description

Die Fahrleistung der Schwerlastwagen auf den deutschen Autobahnen betrug im Jahr 2000 dreißig Milliarden km (It. B.V.M.) mit einem Verbrauch von ca. zehn Milliarden Litern Dieselkraftstoff und einer entsprechend großen Abgasemission von Co, No und Feinstaub und dadurch bedingt eine große Belastung für das Klima.
Durch den weltweit steigenden Bedarf an Dieselkraftstoff ergibt sich eine hohe Abhängigkeit von den Erdölproduzenten. Um dies zu umgehen, sollte der Schwerlastverkehr mit Hybridantrieb und einer örtlichen Zuführung der elektrischen Energie von außen ausgerüstet sein. Das heißt, Fahrt auf der Autobahn mit Zufuhr der elektrischen Energie über eine Oberleitung und für die Fahrt auf der normalen Straße mit herkömmlichen Verbrennungsmotoren.
Die Zuführung der elektrischen Energie ist Gegenstand der Erfindung. Diese muss so erfolgen, dass ein Wechsel von der Straße auf die Autobahn ohne Halt möglich ist. Es sollte bei seitlichen Abweichungen des Fahrzeuges von der Spurmitte der Kontakt zur Stromzuführung nicht unterbrochen werden.
Für diese Forderungen lässt sich das vorhandene System mit zwei, Oberleitungen, wie bei den „Trolly-Bussen" nicht verwenden. – Die Erfindung geht einen anderen Weg.
Die zwei Strom zuführenden Leitungen (10 und 11) werden über der Mitte der Fahrbahn in einer Stromschiene (1), voneinander isoliert, so geführt, dass sie ihre vertikale Ebene im Abstand „l" in Fahrtrichtung gesehen so wechseln, dass sie abwechselnd in die Ebene der Kontaktbügel (3 und 3') des Stromabnehmers (2) des Fahrzeugs (4) reichen. Die Kontaktbügel (3 und 3') sind in Fahrtrichtung hintereinander im gleichen Abstand (l) wie die vertikale Versetzung der Strom zuführenden Leitungen (10 und 11) auf dem Oberdeck des Fahrzeuges angeordnet. Die Stromschiene (1) entspricht damit dem Kollektor eines Elektromotors und die Kontaktbügel (3 und 3') den Bürsten.
Aus 5–8 sind verschiedene Ausführungen für die Stromschiene (1) zu sehen. Die zwei Strom führenden Leitungen (10 u. 11) bestehen aus Al oder Cu und werden in dem Profil (9), das aus nicht leitendem Kunststoff besteht, in den seitlichen Führungen (13, 13') so geführt, dass sie abwechselnd die vertikale Ebene in Fahrtrichtung gesehen wechseln (6 Schnitt A-A) und (7) im Bereich (u und u') sind die seitlichen Führungen (13 und 13') des Profils (9) entfernt. Dabei ist dieser Wechsel zueinander so versetzt, dass im Bereich „e" kein Kontakt vorhanden ist, d. h. die Strom führenden Leitungen (10 und 11) verlaufen in der oberen Ebene und werden durch den Bügel (12), 7) nicht erreicht, um einen Kurzschluss zu vermeiden. In 8 werden die Anordnung Stromschiene (1) und die Kontaktbügel (3 und 3') schematisch dargestellt und der Wechsel der Stromrichtung (+) und (–) ist daraus zu ersehen (auch bei Wechselstrom).
Dadurch wird, wenn die Strom führenden Leitungen (10 und 11) Gleichstrom haben, von den Kontaktbügeln (3 und 3') ein Wechselstrom entnommen, dessen Frequenz von der Strecke „l" und der Fahrgeschwindigkeit abhängt. Durch die Anordnung der Stromzuführung (1) über der Mitte der Fahrbahn, kann ein ca. 2,5 m breites Fahrzeug ohne Kontaktverlust mit einer Bügelbreite von ca. 2,5 m, nach jeder Seite mindest um ca. 1 m von der Spur abweichen.
Die Kontaktbügel (3 und 3') sind miteinander verbunden und in der Mitte der Verbindung drehbar auf den Auslegern (7 und 7') gelagert. Die Drehung der Ausleger (7 und 7') erfolgt über einen e-Motor mit Untersetzungsgetriebe und Drehfeder (6) wodurch die Kontaktbügel (3 und 3') vertikal verstellt werden (siehe 2, 3 und 4) und der Andruck an die Strom führenden Leitungen (10 und 11) gleich groß ist. Durch die Zwischenschaltung der Drehfeder (6) wird die Abweichung des Abstandes zwischen Fahrbahn und Kontaktschiene ausgeglichen.
In 9 ist eine Variante in der Konstruktion der Stromschiene (1) dargestellt. Bei dieser entfällt der vertikale Wechsel der Strom führenden Leitungen (10 und 11). Diese Ausführung hat einen flachriemenähnlichen Träger (14) mit hoher Zugfestigkeit aus Kunststoff mit Glasfaserverbund (Polyamid oder Polyester) siehe 9–11, auf dessen Ober- und Unterseite Metallbänder (15 und 16) aus AL- oder Cu-Legierungen aufgeklebt sind. Die unteren Bänder sind im Abstand „e" und in der Länge (f und f') zweimal unterbrochen (siehe 10). Die Längen (f und f') müssen größer sein als die Durchschlagfestigkeit in Luft. Diese Unterbrechungen wiederholen sich (siehe 11) gemäß dem Abstand der Kontaktbügel (3 und 3') in Fahrtrichtung voneinander.
Die Stromzuführung zu den auf der Unterseite des Kunststoffbandes aufgeklebten Metallbändern (17 und 17') erfolgt von den auf der Oberseite vorhandenen Strom führenden Metallbändern (10 und 11) abwechselnd auf die unteren Bänder über die Nieten (18 oder 18'), siehe 11.
Eine weitere Variante der Stromschiene (1) wird in 12–18 aufgezeigt. Diese hat als Träger ebenfalls einen Flachriemen (19) aus nicht leitendem Kunststoff hoher Zugfestigkeit, der senkrecht angeordnet ist und ebenfalls für die Stromführung aufgeklebte Al- oder Cu-Bänder (20 und 21) aufweist. Diese Metallbänder sind so ausgebildet, dass sie abwechselnd (siehe 13 der Seitenansicht) bis an das untere Endes des Flachriemens (19) reichen und diesen an der Unterseite umfassen können (siehe 12, Schnitt A-A, B-B und C-C). Die Strom führenden Metallbänder (10 und 11) weisen im Abstand (l), siehe 14, die stromfreien Abschnitte „e" auf (eine schematische Darstellung zeigt einen größeren Abschnitt).
In 15–18 wird die Aufhängung und die Krafteinleitung der Vorspannung in die Stromschiene (1) aufgezeigt. 15. zeigt die Aufhängung im Schnitt A-A. Auf die Seiten der Stromschiene (1) sind die Kunststoffteile (22 und 22') aufgeklebt, siehe Seitenansicht 16, deren Ansätze (24 und 24') auf den Winkeln (23 und 23') aufliegen, so dass eine Verschiebung in der horizontalen Ebene möglich ist.
In 17 und 18 wird die Einleitung der Vorspannung in die Stromschiene (1) aufgezeigt. In Schnitt B-B 17 ist der Träger (19) an den Seiten mit den Kunststoffplatten (25 und 25') verklebt, wobei die Länge dieser Kunststoffplatten von der Größe der Vorspannung abhängt (siehe 18 der Seitenansicht). Über den Bolzen (27) wird die Kraft von den Zugteilen (26 und 26') eingeleitet. Die Aufhängung der Stromschiene kann auch nach dem Prinzip der Hängebrücken ausgeführt werden, d. h. durch zwei in der horizontalen Ebene angeordneten, vorgespannten Stahlseile erfolgen, an denen die Stromschiene durch Verbindungselemente so aufgehängt wird, dass der Abstand der Stromschiene zur Fahrbahnebene gleich bleibt.
Für die Dimensionierung der Strom führenden Leitung und Metallbänder wäre es wichtig, dass die Fahrzeuge einen Mindestabstand auf der Autobahn einhalten.
Auf Grund des elektrischen Antriebes sollte dieser so ausgelegt werden, dass er bei Talfahrten zum Bremsen als Generator geschaltet werden kann und damit Energie in die Stromleitung zurückführt. Durch den elektrischen Antrieb würde sich auch der Geräuschpegel und die Luftverschmutzung der Schwerlastwagen weitgehend reduzieren, was für Ortschaften an der Autobahn sehr positiv wäre, d. h. Wegfall von Schall isolierenden Maßnahmen. Ein weiterer Vorteil dieses Antriebs ist, dass die Fahrzeuge auf der äußeren rechten Fahrspur bleiben müssen und somit ein Überholen mit der damit verbundenen Unfallgefahr auf der Autobahn vermieden wird.
Selbstverständlich lässt sich diese Stromzuführung auch für „Trolly-Busse" im Stadt- und Landverkehr anwenden.

Claims

Stromzuführung für Straßenfahrzeuge mit Hybridantrieb, dadurch gekennzeichnet, dass die Strom führenden Leitungen in einem nicht leitenden Kunststoffprofil, das über der Fahrbahn angeordnet ist, so geführt werden, dass sie in bestimmten Abständen (l) ihre vertikale Ebene wechseln und dass in dem gleichen Abstand (l) die zwei Bügel des Stromabnehmers auf dem Fahrzeug in Fahrtrichtung hintereinander angeordnet sind.
Stromzuführung für Straßenfahrzeuge mit Hybridantrieb, wie Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (1) aus einem kastenförmigen Profil (9) aus elektrisch nicht leitendem Kunststoff besteht mit den seitlichen Führungen (13 und 13') 5, in denen die Strom führenden Leitungen (10 und 11) von einander isoliert so geführt werden, dass sie in gleichen Abständen „l" in Fahrtrichtung, die vertikale Ebene so wechseln, dass sie in die Ebene der zwei hintereinander in Fahrtrichtung angeordneten Kontaktbügel (3 und 3') des auf dem Fahrzeug befindlichen Stromabnehmers reichen.
Stromzuführung für Straßenfahrzeuge mit Hybridantrieb, wie Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (1) aus einem Flachriemen ähnlichen Träger, aus nicht leitendem Kunststoff mit Glasfaserverstärkung besteht, auf dessen Oberseite die Strom führenden Leitungen (10 und 11), als elektrisch leitende Metallbänder (15 und 16), 9, fest aufgeklebt und auf dessen Unterseite ebenfalls Metallbänder (17) voneinander getrennt aufgeklebt sind. Diese unteren Metallbänder sind im Abstand „l" zweimal unterbrochen, wobei die Länge der Unterbrechung so groß ist, dass ein Überschlag entspr. der vorhandenen Spannung vermieden wird. Die Stromzuführung zu den auf der Unterseite des Kunststoffbandes aufgeklebten Kontaktbändern (17) erfolgt von einer zur anderen Seite wechselnd durch Nieten (18) aus dem gleichen Werkstoff, aus dem die Metallbänder bestehen.
Stromzuführung für Straßenfahrzeuge mit Hybridantrieb, wie Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (1) aus einem senkrecht stehenden Träger, der aus glasfaserverstärktem, nicht leitendem Kunststoff besteht, auf dessen Seiten die Strom führenden Metallbänder, bestehend aus einer AL- oder Cu-Legierung (siehe 12) aufgeklebt sind, die abwechselnd im Abstand „l" in Fahrtrichtung gesehen, bis zur unteren Kante des Trägers reichen, wobei zwischen den nach unten reichenden Leitungen eine Lücke besteht, die so groß ist, dass durch die Kontaktbügel ein Kurzschluss vermieden wird. Diese Al- oder Cu-Bänder, sind so ausgebildet, dass sie abwechselnd (siehe 13 der Seitenansicht) bis an das untere Ende des Trägers, d. h. bis in die Ebene der Kontaktbügel reichen. Die Strom führenden Leitungen 10 und 11 weisen im Abstand „l", siehe 14, die stromfreien Abschnitte „e" auf.
Stromzuführung für Straßenfahrzeuge mit Hybridantrieb, wie Anspruch 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromschiene (1) an zwei Stahlseilen, die in horizontaler Ebene zwischen den Masten gespannt sind, unter diesen durch unterschiedlich lange Elemente so befestigt ist, dass der Abstand zwischen Stromschiene und Fahrspur konstant bleibt.
Stromzuführung für Straßenfahrzeuge mit Hybridantrieb, wie Anspruch 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Kontaktbügel des Stromabnehmers in Fahrtrichtung im Abstand „l" durch entsprechende Konstruktionselemente miteinander verbunden und mit dem Ausleger des Stromabnehmers in der Mitte dieser Befestigungselemente drehbar gelagert sind, so dass der Anpressdruck der Kontaktbügel auf die Stromschiene gleich groß ist.