DE102017214153B3

DE102017214153B3 - Motor vehicle, pantograph and method for operating a motor vehicle

Info

Publication number: DE102017214153B3
Application number: DE102017214153.0A
Authority: DE
Inventors: Florian Bühs; Jürgen Francke; Andre Tolksdorf
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens Mobility GmbH
Priority date: 2017-08-14
Filing date: 2017-08-14
Publication date: 2018-12-13
Anticipated expiration: 2037-08-15

Abstract

Es wird ein Kraftfahrzeug (2) angegeben, welches als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet ist und welches einen Stromabnehmer (4) aufweist, mit zwei Kontakten (6), zur Kontaktierung einer zweipoligen Oberleitung (8), wobei der Stromabnehmer (4) zwei Kontaktarme (10) aufweist, an welchen jeweils einer der Kontakte (6) angebracht ist, wobei die beiden Kontaktarme (10) mittels einer mechanischen Verbindung (30) verbunden sind, welche einen Querabstand (Q) zwischen den beiden Kontaktarmen (10) überspannt und welche eine Höhendifferenz (dH) zwischen den beiden Kontakten auf eine maximale Höhendifferenz beschränkt. Weiterhin werden ein Stromabnehmer (4) und ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs (2) angegeben.

The invention relates to a motor vehicle (2) which is designed as an electric or hybrid vehicle and which has a current collector (4) with two contacts (6) for contacting a two-pole overhead line (8), wherein the current collector (4) has two contact arms (10), to each of which one of the contacts (6) is mounted, wherein the two contact arms (10) by means of a mechanical connection (30) are connected, which spans a transverse distance (Q) between the two contact arms (10) and which a height difference (dH) between the two contacts limited to a maximum height difference. Furthermore, a current collector (4) and a method for operating a motor vehicle (2) are specified.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug, einen Stromabnehmer und ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a motor vehicle, a current collector and a method for operating a motor vehicle.

Kraftfahrzeuge werden vermehrt mit einem elektrischen Antrieb ausgestattet, um den Verbrauch von Kraftstoff zu reduzieren oder gänzlich zu vermeiden. So wird ein Elektrofahrzeug ausschließlich mittels eines Elektromotors angetrieben, ein Hybridfahrzeug dagegen weist sowohl einen Elektromotor als auch einen Verbrennungsmotor auf, zum alternativen oder kombinierten Antrieb.Motor vehicles are increasingly equipped with an electric drive to reduce the consumption of fuel or completely avoided. Thus, an electric vehicle is driven exclusively by means of an electric motor, a hybrid vehicle, however, has both an electric motor and an internal combustion engine, for alternative or combined drive.

Elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge sind vor allem auch für den Gütertransport interessant. Der Gütertransport per Schienenfahrzeug ist an das Schienennetz gebunden und steht somit in Konkurrenz zum deutlich flexibleren Gütertransport mittels Lastkraftwagen über das Straßennetz. Vor diesem Hintergrund wird eine Elektrifizierung des Gütertransports auf der Straße angestrebt, sodass ein Kraftfahrzeug dann über Oberleitungen entlang der Straße mit Energie versorgt und elektrisch angetrieben wird. Abseits vom Gütertransport ist auch eine elektrische Versorgung des straßengebundenen Personenverkehrs z.B. mittels elektrisch angetriebener Busse von Interesse.Electrically powered vehicles are especially interesting for the transport of goods. The transport of goods by rail vehicle is tied to the rail network and is therefore in competition with the much more flexible transport of goods by lorry over the road network. Against this background, an electrification of the transport of goods by road is sought, so that a motor vehicle is then supplied via overhead lines along the road with energy and electrically powered. Apart from the transport of goods is also an electrical supply of road-bound passenger traffic, for. by means of electrically powered buses of interest.

In der DE 10 2011 076 620 A1 wird ein Fahrzeug beschrieben, mit einem Stromabnehmer, welcher seitlich verschwenkbar ist. Der Stromabnehmer weist zwei Tragholme auf, die an ihren oberen Enden jeweils eine Wippe tragen und die durch eine horizontale Stellstange miteinander verbunden sind, welche quer zur Längsachse des Fahrzeugs verstellbar ist. Die Stellstange ist mittels eines Stellantriebs verschiebbar, welcher am Fahrzeug befestigt ist.In the DE 10 2011 076 620 A1 a vehicle is described, with a pantograph, which is laterally pivotable. The pantograph has two support bars, which each carry a rocker at their upper ends and which are interconnected by a horizontal control rod, which is adjustable transversely to the longitudinal axis of the vehicle. The control rod is displaceable by means of an actuator which is fixed to the vehicle.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Kraftfahrzeug anzugeben sowie einen verbesserten Stromabnehmer für solch ein Kraftfahrzeug und ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs. Das Kraftfahrzeug soll dabei mittels des Stromabnehmers möglichst sicher und zuverlässig mit einer Oberleitung kontaktierbar sein und im Betrieb auch kontaktiert werden.Against this background, it is an object of the invention to provide an improved motor vehicle and an improved current collector for such a motor vehicle and an improved method for operating a motor vehicle. The motor vehicle should be contacted by the pantograph as safe and reliable as possible with a catenary and be contacted during operation.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1, durch einen Stromabnehmer mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen im Zusammenhang mit dem Kraftfahrzeug sinngemäß auch für den Stromabnehmer sowie für das Verfahren und umgekehrt.The object is achieved by a motor vehicle having the features of claim 1, by a current collector with the features of claim 11 and by a method having the features of claim 12. Advantageous embodiments, developments and variants are the subject of the dependent claims. The statements in connection with the motor vehicle mutatis mutandis apply to the pantograph and the process and vice versa.

Das Kraftfahrzeug ist als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet und weist entsprechend zur Fortbewegung des Fahrzeugs einen elektrischen Antrieb auf, d.h. einen Elektromotor. Das Kraftfahrzeug ist ein nicht-schienengebundenes Fahrzeug und als solches zum Fahren auf einer Straße ausgebildet. In der Variante als Hybridfahrzeug weist das Kraftfahrzeug zusätzlich einen Verbrennungsmotor auf. Um den elektrischen Antrieb mit Energie zu versorgen, weist das Kraftfahrzeug einen Stromabnehmer auf, mit zwei Kontakten, zur Kontaktierung mit einer zweipoligen Oberleitung. Mit anderen Worten: die Oberleitung weist zwei Pole auf, typischerweise zwei parallel zueinander geführte Drähte, Seile oder Kabel, und der Stromabnehmer weist für jeden der Pole einen separaten Kontakt auf. Die Kontaktarme überbrücken insbesondere einen vertikalen Abstand zwischen dem Kraftfahrzeug und der Oberleitung und sind hierzu höhenverstellbar. Die Oberleitung verläuft generell entlang einer Straße und in einer Längsrichtung, welche dann auch eine Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs ist.The motor vehicle is designed as an electric or hybrid vehicle and corresponding to the locomotion of the vehicle has an electric drive, i. an electric motor. The motor vehicle is a non-rail vehicle and designed as such for driving on a road. In the variant as a hybrid vehicle, the motor vehicle additionally has an internal combustion engine. In order to provide the electric drive with energy, the motor vehicle has a current collector, with two contacts, for contacting with a two-pole overhead line. In other words, the catenary has two poles, typically two parallel wires, ropes or cables, and the pantograph has a separate contact for each of the poles. In particular, the contact arms bridge a vertical distance between the motor vehicle and the overhead line and are height-adjustable for this purpose. The overhead line generally runs along a road and in a longitudinal direction, which is then also a direction of travel of the motor vehicle.

Die beiden Kontaktarme sind mittels einer mechanischen Verbindung miteinander verbunden, welche einen Querabstand zwischen den beiden Kontaktarmen überspannt und eine Höhendifferenz zwischen den beiden Kontakten auf eine maximale Höhendifferenz beschränkt. Die mechanische Verbindung verhindert insbesondere auch ein Untertauchen eines Pols der Oberleitung unter einen Kontakt eines der Kontaktarme. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass bei separat voneinander höhenverstellbaren Kontaktarmen wie hier beschrieben prinzipiell die Gefahr besteht, dass bei einer Seitwärtsbewegung des Fahrzeugs und bei unterschiedlich hoch ausgefahrenen Kontakten der höherliegende der beiden Kontakte über den tieferliegenden der beiden Pole geschoben wird und dadurch ebenjener Pol mit dem Kontaktarm in Berührung kommt. Dadurch können sowohl die Oberleitung als auch das Kraftfahrzeug mitunter stark beschädigt werden. Um dies zu vermeiden, werden die beiden Kontaktarme mit einer mechanischen Verbindung verbunden. Die mechanische Verbindung erstreckt sich quer zur Längsrichtung. Der Querabstand ist insbesondere senkrecht zur Längsrichtung gemessen. Bei unterschiedlich hoch ausgefahrenen Kontakten ist also zwischen diesen eine Höhendifferenz gebildet, welche durch die mechanische Verbindung begrenzt wird. Die mechanische Verbindung blockiert also ein weiteres Auseinanderfahren der Kontakte über die maximale Höhendifferenz hinaus und stellt insgesamt eine mechanische Sicherung dar. Die mechanische Verbindung ist zweckmäßigerweise aus einem nichtleitenden, d.h. aus einem isolierenden Material gefertigt.The two contact arms are connected to each other by means of a mechanical connection which spans a transverse distance between the two contact arms and limits a height difference between the two contacts to a maximum height difference. In particular, the mechanical connection also prevents submersion of a pole of the overhead line under contact of one of the contact arms. This is based on the consideration that in separately height-adjustable contact arms as described here in principle there is a danger that is pushed at a sideways movement of the vehicle and at different high extended contacts of the higher of the two contacts on the underlying of the two poles and thus just that pole with comes into contact with the contact arm. As a result, both the overhead line and the motor vehicle can sometimes be severely damaged. To avoid this, the two contact arms are connected with a mechanical connection. The mechanical connection extends transversely to the longitudinal direction. The transverse distance is measured in particular perpendicular to the longitudinal direction. In the case of contacts of different heights, a height difference is thus formed between them, which is limited by the mechanical connection. Thus, the mechanical connection blocks further movement of the contacts beyond the maximum height difference and, overall, constitutes a mechanical safety device. The mechanical connection is suitably made of a non-conductive, i.e. made of an insulating material.

Erfindungsgemäß ist zusätzlich zur oben beschriebenen mechanischen Sicherung eine Anzahl an Sensoren angeordnet ist, zur Messung einer Höhendifferenz zwischen den beiden Kontakten, und eine Steuereinheit ist angeordnet, welche derart ausgebildet ist, dass der Stromabnehmer abgesenkt wird, d.h. insbesondere vollständig eingefahren wird, falls die Höhendifferenz einen oberen Grenzwert überschreitet. Während die mechanische Verbindung eine passive Sicherung darstellt, handelt es sich bei der Messung der Höhendifferenz um eine aktive Sicherung. Hierbei wird die Höhendifferenz der Kontakte zueinander bestimmt, beispielsweise relativ zueinander oder absolut durch eine Messung der jeweiligen Höhe der Kontakte und einen anschließenden Vergleich der beiden Höhen. Die gemessene Höhendifferenz wird dann von der Steuereinheit mit einem oberen Grenzwert verglichen, welcher insbesondere angibt, ab welcher Höhendifferenz die Gefahr eines Untertauchens der Oberleitung besteht. Wird der obere Grenzwert überschritten, wird der Stromabnehmer automatisch eingefahren, d.h. insbesondere abgebügelt. Dadurch geht zwar die Anbindung an die Oberleitung verloren, dies wird jedoch zur Vermeidung der oben geschilderten Gefahr in Kauf genommen.According to the invention, a number of sensors is arranged in addition to the mechanical fuse described above, for measuring a Height difference between the two contacts, and a control unit is arranged, which is designed such that the current collector is lowered, that is in particular completely retracted, if the height difference exceeds an upper limit. While the mechanical connection is a passive fuse, the height difference measurement is an active fuse. Here, the height difference of the contacts to each other is determined, for example relative to each other or absolutely by measuring the respective height of the contacts and a subsequent comparison of the two heights. The measured height difference is then compared by the control unit with an upper limit, which indicates in particular from which height difference there is the risk of submerging the overhead line. If the upper limit is exceeded, the pantograph is retracted automatically, ie in particular ironed. As a result, the connection to the overhead line is lost, but this is taken to avoid the risk described above in purchasing.

Geeigneterweise ist die mechanische Verbindung ein langgestrecktes Element, welches sich dann generell quer zur Längsrichtung erstreckt und einen Freiraum zwischen den beiden Kontaktarmen überspannt. Das langestreckte Element ist insbesondere ein Seil, ein Riemen, eine Kette oder eine Stange. Die mechanische Verbindung ist in einer Variante starr und dann z.B. eine Stange oder in einer anderen Variante elastisch und dann z.B. ein Riemen.Suitably, the mechanical connection is an elongated member which then extends generally transverse to the longitudinal direction and spans a space between the two contact arms. The elongated element is in particular a rope, a belt, a chain or a rod. The mechanical connection is rigid in one variant and then e.g. a rod or in another variant elastic and then e.g. a belt.

Vorzugsweise weisen die beiden Kontaktarme jeweils eine Wippe auf, welche ein oberes Ende des jeweiligen Stromabnehmers bildet, und die mechanische Verbindung ist an den beiden Wippen angebracht. Dem liegt die Überlegung zugrunde, dass auch ein Vor- oder Zurückwippen der Wippe zu der Höhendifferenz beitragen kann und daher die mechanische Verbindung möglichst so angebracht wird, dass auch dieser zusätzliche Beitrag der Wippen berücksichtigt wird. Insbesondere ist die mechanische Verbindung auf Höhe der Kontakte an den Kontaktarmen angebracht. Die Wippe dient vorrangig zur schwenkbeweglichen Anordnung des jeweiligen Kontakts, insbesondere in einer Ausgestaltung mit mehreren hintereinander angeordneten Schleifkontakten. Die Wippen sind insbesondere jeweils endseitig am jeweiligen oberen Schenkel angebracht.Preferably, the two contact arms each have a rocker, which forms an upper end of the respective current collector, and the mechanical connection is attached to the two rockers. This is based on the consideration that also a forward or backward rocking of the rocker can contribute to the height difference and therefore the mechanical connection is possible so attached that also this additional contribution of the rockers is taken into account. In particular, the mechanical connection is mounted at the level of the contacts on the contact arms. The rocker is primarily used for the pivotable arrangement of the respective contact, in particular in an embodiment with a plurality of successively arranged sliding contacts. The rockers are in particular each end attached to the respective upper leg.

Der Stromabnehmer weist zwei Kontaktarme auf, an welchen jeweils einer der Kontakte angebracht ist, zur Kontaktierung jeweils eines Pols der Oberleitung. Für jeden der Kontaktarme ist vorzugsweise ein separater Antrieb ausgebildet, zum Heben und Senken des jeweiligen Kontakts, d.h. zum Anbügeln und Abbügeln an die Oberleitung. Der jeweilige Antrieb dient also zum vertikalen Aus- oder Einfahren des zugehörigen Kontaktarms, sodass der zugehörige Kontakt in vertikaler Richtung, d.h. senkrecht zur Straßenebene, verfahren wird.The pantograph has two contact arms, to each of which one of the contacts is mounted, for contacting one pole of the catenary. For each of the contact arms, a separate drive is preferably formed for raising and lowering the respective contact, i. for ironing and ironing to the overhead line. The respective drive thus serves for the vertical extension or retraction of the associated contact arm, so that the associated contact in the vertical direction, i. perpendicular to the street level.

Anders als bei Schienenfahrzeugen weist die Oberleitung für das Kraftfahrzeug zwei Pole auf, welche separat kontaktiert werden müssen. Geht die Verbindung zwischen einem der Pole und dem zugehörigen Kontakt des Stromabnehmers verloren, so ist die Energiezufuhr unterbrochen. Wesentlich ist hier, dass eine bestimmte Andruckkraft am Pol gehalten wird, um eine Kontaktierung sicherzustellen. Aufgrund von Unregelmäßigkeiten im Oberleitungs- oder Straßenverlauf besteht jedoch die Gefahr, dass sich zwischen den beiden Polen ein Höhenunterschied ergibt, sodass die Andruckkraft nicht gehalten wird oder die Verbindung gänzlich verloren geht. Der Höhenunterschied wird daher nun dadurch ausgeglichen, dass der Stromabnehmer in zwei eigenständige Kontaktarme unterteilt wird, welche separat, d.h. unabhängig voneinander angetrieben werden. Dadurch lässt sich die Höhe für jeden der Kontaktarme individuell und bedarfsgerecht einstellen und eine optimale Kontaktierung mit einer optimaler Andruckkraft zum jeweiligen Pol erzielen. Unterschiede zwischen den Polen der Oberleitung oder auch Unregelmäßigkeiten auf der Straße werden individuell ausgleichen, ohne den Kontakt zwischen Fahrzeug und Oberleitung zu verlieren. Die Andruckkraft wird insbesondere durch eine geeignete Ansteuerung der Antriebe eingestellt. Ein zu weites Auseinanderfahren, d.h. eine zu große Höhendifferenz wird dann vorteilhaft durch die mechanische Verbindung verhindert.Unlike rail vehicles, the overhead line for the motor vehicle on two poles, which must be contacted separately. If the connection between one of the poles and the associated contact of the pantograph is lost, the power supply is interrupted. It is essential here that a certain pressure is maintained at the pole to ensure contact. Due to irregularities in the overhead line or road, however, there is a risk that a height difference between the two poles, so that the pressure force is not maintained or the connection is lost altogether. The height difference is therefore compensated for by dividing the current collector into two separate contact arms, which are separately, i. be driven independently of each other. As a result, the height for each of the contact arms can be set individually and according to need, and optimum contact can be achieved with an optimum pressure force for the respective pole. Differences between the poles of the catenary or even irregularities on the road will compensate individually without losing contact between the vehicle and the overhead contact line. The pressure force is adjusted in particular by a suitable control of the drives. Too far apart, i. too high a height difference is then advantageously prevented by the mechanical connection.

Der Kontakt ist vorzugsweise als Schleifkontakt ausgebildet, insbesondere als Schleifleiste, welche quer zur Längsrichtung der Oberleitung, d.h. in horizontaler Richtung, verläuft und dadurch eine Kontaktierung auf einer bestimmten Breite ermöglicht. Besonders geeignet ist eine Ausgestaltung des Stromabnehmers mit zwei Schleifkontakten pro Kontakt, wobei die beiden Schleifkontakte dann in Längsrichtung hintereinander angeordnet sind. Vorzugsweise sind die Kontakte jeweils auf einer Wippe montiert, welche sicherstellt, dass unabhängig von einer Steigung der Oberleitung beide Kontakte zugleich an den Pol angedrückt werden. Die Wippe lässt also eine Wippbewegung nach vorn und hinten bezüglich der Längsrichtung zu.The contact is preferably designed as a sliding contact, in particular as an abrasive strip, which transverse to the longitudinal direction of the overhead line, i. in the horizontal direction, runs and thereby allows a contact to a certain width. Particularly suitable is an embodiment of the current collector with two sliding contacts per contact, wherein the two sliding contacts are then arranged in the longitudinal direction one behind the other. Preferably, the contacts are each mounted on a rocker, which ensures that regardless of a slope of the catenary both contacts are pressed against the pole at the same time. The rocker thus allows a rocking movement forwards and backwards with respect to the longitudinal direction.

Der Stromabnehmer ist insofern ein Teil des Kraftfahrzeugs, als dass der Stromabnehmer auf diesem montiert ist, z.B. mittels einer geeigneten Rahmenkonstruktion. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise ein Lastkraftwagen, mit einer Führerkabine, auf oder hinter welcher der Stromabnehmer montiert ist.The pantograph is part of the motor vehicle in that the pantograph is mounted on it, e.g. by means of a suitable frame construction. The motor vehicle is preferably a truck, with a driver's cab, on or behind which the pantograph is mounted.

Die Erfindung ist grundsätzlich nicht auf die beschriebene zweipolige Ausgestaltung mit zwei Kontaktarmen beschränkt. Vielmehr sind auch Ausgestaltungen mit mehr als zwei separat angetriebenen Kontaktarmen umfasst, um eine Oberleitung mit entsprechend vielen Polen zu kontaktieren, beispielsweise eine dreiphasige Oberleitung oder eine Oberleitung mit einem zusätzlichen Pol zur Signalübertragung.The invention is basically not limited to the described two-pole configuration with two contact arms. Rather, they are too Embodiments with more than two separately driven contact arms includes to contact a catenary with a corresponding number of poles, for example, a three-phase catenary or a catenary with an additional pole for signal transmission.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist der Stromabnehmer als ein Pantograph ausgebildet und die Kontaktarme sind jeweils als ein Halbpantograph ausgebildet. Ein Pantograph zeichnet sich insbesondere durch einen speziellen Hebelmechanismus zum Heben und Senken aus. Aufgrund des Hebelmechanismus wird ein Pantograph auch als Scherenstromabnehmer bezeichnet. Ein jeweiliger Halbpantograph weist dann insbesondere zwei Schenkel auf, welche mittels eines Schenkelgelenks drehbar gegeneinander verbunden sind. Einer der Schenkel ist ein unterer Schenkel, welcher insbesondere über ein Basisgelenk drehbar bezüglich der Karosserie des Kraftfahrzeugs z.B. an einer Rahmenkonstruktion angebracht ist. Beim Heben entfalten sich die beiden Schenkel, werden also gestreckt, sodass der Kontaktarm auf eine bestimmte Höhe ausgefahren wird. Zum Senken werden die beiden Schenkel zusammengeklappt, wodurch die Höhe des Kontaktarms verringert wird. In a particularly preferred embodiment of the pantograph is designed as a pantograph and the contact arms are each formed as a half-pantograph. A pantograph is characterized in particular by a special lever mechanism for lifting and lowering. Due to the lever mechanism, a pantograph is also referred to as a pantograph. A respective half-pantograph then has, in particular, two legs, which are connected to one another in a rotatable manner by means of a leg joint. One of the legs is a lower leg, which in particular can be rotated via a base joint with respect to the body of the motor vehicle, e.g. attached to a frame construction. When lifting the two legs unfold, so are stretched, so that the contact arm is extended to a certain height. To lower the two legs are collapsed, whereby the height of the contact arm is reduced.

Vorliegend geschieht dies für die beiden Kontaktarme vorteilhaft separat.In the present case, this is done separately for the two contact arms advantageous.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Antriebe für die Kontaktarme jeweils als pneumatischer Antrieb ausgebildet. Solche pneumatischen Antriebe sind besonders kostengünstig.In a preferred embodiment, the drives for the contact arms are each designed as a pneumatic drive. Such pneumatic drives are particularly inexpensive.

In einer bevorzugten Alternative sind die Antriebe jeweils als elektrische Antriebe ausgebildet.In a preferred alternative, the drives are each designed as electrical drives.

In einer ersten geeigneten Variante werden beide Antriebe durch separate Aktoren realisiert, d.h. für jeden Kontaktarm ist ein eigener Aktor angeordnet, welcher lediglich mit dem jeweiligen Kontaktarm verbunden ist und diesen antreibt. Die beiden Antriebe weisen also jeweils einen eigenen Aktor auf.In a first suitable variant, both drives are realized by separate actuators, i. For each contact arm, a separate actuator is arranged, which is merely connected to the respective contact arm and drives it. The two drives therefore each have their own actuator.

In einer zweiten geeigneten Variante ist für beide Kontaktarme ein gemeinsamer Aktor angeordnet, d.h. lediglich ein einzelner Aktor, welche beide Kontaktarme antreibt. Allerdings sind dann separate Antriebe durch eine geeignete Schaltung realisiert, welche eine Antriebsleistung, welche vom Aktor erzeugt wird, unterschiedlich auf die beiden Kontaktarme aufteilt. Im Falle pneumatischer Antriebe ist die Schaltung insbesondere eine Ventilanordnung, zur Verteilung einer pneumatischen Leistung, welche vom Aktor erzeugt wird, auf die beiden Kontaktarme. Im Falle elektrischer Antriebe ist der Aktor insbesondere ein Elektromotor und die Schaltung ist ein geeignetes Getriebe, zur Verteilung einer Motorleistung, welche vom Aktor erzeugt wird, auf die beiden Kontaktarme.In a second suitable variant, a common actuator is arranged for both contact arms, i. only a single actuator, which drives both contact arms. However, then separate drives are realized by a suitable circuit, which divides a drive power, which is generated by the actuator differently on the two contact arms. In the case of pneumatic drives, the circuit is in particular a valve arrangement for distributing a pneumatic power, which is generated by the actuator, on the two contact arms. In the case of electrical drives, the actuator is in particular an electric motor and the circuit is a suitable transmission, for distributing an engine power, which is generated by the actuator, on the two contact arms.

Der obere Grenzwert liegt insbesondere im Bereich zwischen 5cm und 20cm. Vorzugsweise entspricht der obere Grenzwert einer Höhe einer Führungskontur, welche jeweils seitlich an den Kontakten angebracht ist und zusätzlich ein Untertauchen der Pole verhindern soll, ähnlich wie die oben beschriebene mechanische Verbindung.The upper limit is especially in the range between 5cm and 20cm. Preferably, the upper limit corresponds to a height of a guide contour, which is mounted laterally on the contacts and in addition to prevent immersion of the poles, similar to the mechanical connection described above.

Die Steuereinheit ist insbesondere hinreichend sicher derart ausgebildet, dass gängige Normen bezüglich der Betriebszuverlässigkeit erfüllt werden.In particular, the control unit is sufficiently securely designed such that current standards with regard to operational reliability are met.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist ein jeweiliger Kontaktarm zwei Schenkel auf, welche gemeinsam um eine Basisachse und relativ zueinander um eine Knieachse drehbar sind, und zur Messung der Höhendifferenz sind pro Kontaktarm zwei Sensoren angeordnet, welche jeweils als Drehgeber ausgebildet sind, zur Messung der Rotation jeweils um die Basisachse und um die Knieachse. Die Höhendifferenz wird also mittels mehrerer Drehgeber gemessen, welche die Drehung und somit die Position der Schenkel zueinander messen, woraus die Steuereinheit dann die Höhendifferenz ableitet. Besonders bei einem Pantographen als Stromabnehmer ist aufgrund des speziellen Faltmechanismus eine feste Beziehung zwischen den Drehungen der Schenkel und der Höhe des jeweiligen Kontakts gegeben. Dies wird bei der Verwendung von Drehgebern als Sensoren ausgenutzt.In a preferred embodiment, a respective contact arm on two legs, which are rotatable about a base axis and relative to each other about a knee axis, and for measuring the height difference per sensor two sensors are arranged, which are each designed as a rotary encoder, for measuring the rotation respectively around the base axis and around the knee axis. The height difference is thus measured by means of a plurality of rotary encoders which measure the rotation and thus the position of the legs relative to each other, from which the control unit then derives the height difference. Especially with a pantograph as a pantograph is due to the special folding mechanism a firm relationship between the turns of the legs and the height of each contact given. This is exploited when using encoders as sensors.

Die Kontaktarme sind vorzugsweise in einer horizontalen Richtung feststehend. Mit anderen Worten: die Kontaktarme sind in horizontaler Richtung nicht beweglich. Insbesondere sind die Kontaktarme zur Kontaktierung der Oberleitung lediglich in einer vertikalen Richtung verstellbar, d.h. lediglich höhenverstellbar, abgesehen von einer Bewegung in Längsrichtung, welche sich eventuell beim Heben und Senken aufgrund eines Entfaltens der Kontaktarme ergibt. Unter „horizontal“ wird auch „seitlich“ verstanden, d.h. seitlich bezüglich der Längsrichtung und des Kraftfahrzeugs. Ein solch eingeschränkt beweglicher Stromabnehmer ist konstruktiv besonders einfach und weist einen minimalen Bauraumbedarf auf. Ein Ausgleich in horizontaler Richtung ist insbesondere durch die Verwendung von Schleifkontakten mit einer geeigneten Breite möglich.The contact arms are preferably fixed in a horizontal direction. In other words, the contact arms are not movable in the horizontal direction. In particular, the contact arms for contacting the overhead line are adjustable only in a vertical direction, i. only height adjustable, except for a movement in the longitudinal direction, which may arise during lifting and lowering due to unfolding of the contact arms. By "horizontal" is meant also "lateral", i. laterally with respect to the longitudinal direction and the motor vehicle. Such a restricted movable pantograph is structurally particularly simple and has a minimal space requirement. A compensation in the horizontal direction is possible in particular by the use of sliding contacts with a suitable width.

Besonders im Zusammenhang mit der vorgenannten Ausgestaltung mit einem Stromabnehmer, welcher horizontal nicht beweglich ist, aber auch allgemein, weist das Kraftfahrzeug zweckmäßigerweise ein Spurhaltesystem auf, zur Begrenzung einer Fahrspurbreite des Kraftfahrzeugs. Das Spurhaltesystem hält das Kraftfahrzeug innerhalb einer bestimmten Fahrspur und verhindert ein Ausscheren aus dieser. Die Fahrspurbreite ist derart schmal gewählt, dass ein Kontaktverlust durch seitliches Fortgleiten der Kontakte von der Oberleitung verhindert wird.Particularly in connection with the aforementioned embodiment with a pantograph, which is not horizontally movable, but also generally, the motor vehicle expediently on a lane keeping system, to limit a lane width of the motor vehicle. The lane keeping system keeps the motor vehicle within one certain lane and prevents it from skipping. The lane width is chosen so narrow that a contact loss is prevented by lateral sliding away of the contacts of the overhead line.

Das Verfahren dient zum Betrieb eines Kraftfahrzeugs wie vorstehend beschrieben. Das Kraftfahrzeug ist als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet und weist einen Stromabnehmer auf, mit zwei Kontakten, zur Kontaktierung mit einer zweipoligen Oberleitung, wobei der Stromabnehmer zwei Kontaktarme aufweist, an welchen jeweils einer der Kontakte angebracht ist. Die beiden Kontaktarme (10) sind mittels einer mechanischen Verbindung (30) verbunden, welche einen Querabstand (Q) zwischen den beiden Kontaktarmen (10) überspannt und mittels welcher eine Höhendifferenz (dH) zwischen den beiden Kontakten auf eine maximale Höhendifferenz beschränkt wird.The method is for operating a motor vehicle as described above. The motor vehicle is designed as an electric or hybrid vehicle and has a current collector, with two contacts, for contacting with a two-pole overhead line, wherein the current collector has two contact arms, to each of which one of the contacts is mounted. The two contact arms ( 10 ) are by means of a mechanical connection ( 30 ), which is a transverse distance ( Q ) between the two contact arms ( 10 ) and by means of which a height difference ( dH ) is limited between the two contacts to a maximum height difference.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird eine Höhendifferenz zwischen den beiden Kontakten gemessen und der Stromabnehmer wird abgesenkt, d.h. insbesondere vollständig eingefahren, falls die Höhendifferenz einen oberen Grenzwert überschreitet.In an advantageous embodiment of the method, a height difference between the two contacts is measured and the pantograph is lowered, i. in particular fully retracted, if the height difference exceeds an upper limit.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige 1 schematisch und ausschnittsweise ein Kraftfahrzeug in einer perspektivischen Ansicht.An embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to a drawing. In it shows the only one 1 schematically and partially a motor vehicle in a perspective view.

In 1 ist ein Kraftfahrzeug 2 dargestellt, welches hier ein Lastkraftwagen ist. Das Kraftfahrzeug 2 ist als Elektro- oder Hybridfahrzeug ausgebildet und weist zur Energieversorgung einen Stromabnehmer 4 auf, mit zwei Kontakten 6, zur Kontaktierung einer zweipoligen Oberleitung 8. Der Stromabnehmer 4 weist zwei Kontaktarme 10 auf, an welchen jeweils einer der Kontakte 6 angebracht ist, zur Kontaktierung jeweils eines Pols 12 der Oberleitung 8. Dabei ist für jeden der Kontaktarme 10 ein separater Antrieb 14 angeordnet, zum Heben und Senken des jeweiligen Kontaktarms 10. Vorliegend ist für jeden Antrieb 14 ein eigener Aktor angeordnet. In einer nicht gezeigten Variante ist lediglich ein Aktor angeordnet, welcher beide Antriebe 14 mit Leistung versorgt, welche dann durch eine Schaltung je nach Bedarf auf die beiden Kontaktarme 10 verteilt wird.In 1 is a motor vehicle 2 shown, which is a truck here. The car 2 is designed as an electric or hybrid vehicle and has a current collector for energy supply 4 up, with two contacts 6 , for contacting a two-pole overhead line 8th , The pantograph 4 has two contact arms 10 on, to each one of the contacts 6 is attached, for contacting each pole twelve the overhead line 8th , It is for each of the contact arms 10 a separate drive 14 arranged to raise and lower the respective contact arm 10 , Present is for each drive 14 arranged a separate actuator. In a variant, not shown, only one actuator is arranged, which drives both 14 powered, which then by a circuit as needed on the two contact arms 10 is distributed.

Ein jeweiliger Kontakt 6 weist zudem zwei Schleifkontakte 16 auf, welche in Längsrichtung L der Oberleitung 8 hintereinander angeordnet sind. Der Stromabnehmer 4 ist vorliegend oberhalb und in Längsrichtung L hinter einer Führerkabine 18 des Kraftfahrzeugs 2 montiert. Die beiden Kontaktarme 10 sind quer zur Längsrichtung L in einem Querabstand Q zueinander beabstandet.A respective contact 6 also has two sliding contacts 16 on, which in the longitudinal direction L the overhead line 8th arranged one behind the other. The pantograph 4 is present above and in the longitudinal direction L behind a driver's cab 18 of the motor vehicle 2 assembled. The two contact arms 10 are transverse to the longitudinal direction L in a transverse distance Q spaced apart.

Der Stromabnehmer 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Pantograph ausgeführt, sodass die Kontaktarme 10 jeweils als Halbpantograph ausgebildet sind. Ein jeweiliger Kontaktarm 10 weist zwei Schenkel 20, 22 auf, nämlich einen unteren Schenkel 20, welcher über ein Basisgelenk 24 drehbar bezüglich der Karosserie des Kraftfahrzeugs 2 angebracht ist, und einen oberen Schenkel 22, welcher über ein Schenkelgelenk 26 drehbar am unteren Schenkel 20 angebracht ist. Mittels des Basisgelenks 24 sind die beiden Schenkel 20, 22 gemeinsam um eine Basisachse D1 drehbar. Mittels des Schenkelgelenks 26 sind die beiden Schenkel 20, 22 relativ zueinander um eine Knieachse D2 drehbar. Beim Heben entfalten sich die beiden Schenkel 20, 22, werden also gestreckt, sodass die Kontakte 6 jeweils auf eine bestimmte Höhe H ausgefahren werden. Zum Senken werden die beiden Schenkel 20, 22 zusammengeklappt wodurch die Höhe H der Kontakte 6 verringert wird. Zusätzlich sind die beiden Schleifkontakte 16 an einem jeweiligen Kontaktarm 10 mittels einer Wippe 28 montiert, welche eine Wippbewegung nach vorn und hinten ermöglicht. Die Kontaktarme 10 sind vorliegend in einer horizontalen Richtung R1 feststehend und lediglich in einer vertikalen Richtung R2 verstellbar, d.h. lediglich höhenverstellbar.The pantograph 4 is executed in the present embodiment as a pantograph, so that the contact arms 10 each formed as a half-pantograph. A respective contact arm 10 has two legs 20 . 22 on, namely a lower leg 20 , which has a base joint 24 rotatable with respect to the body of the motor vehicle 2 attached, and an upper leg 22 , which has a femoral joint 26 rotatable on the lower leg 20 is appropriate. By means of the base joint 24 are the two thighs 20 . 22 together around a base axis D1 rotatable. By means of the thigh joint 26 are the two thighs 20 . 22 relative to each other about a knee axis D2 rotatable. When lifting, the two legs unfold 20 . 22 So they are stretched, so the contacts 6 each at a certain height H be extended. To lower the two legs 20 . 22 collapsed causing the height H the contacts 6 is reduced. In addition, the two sliding contacts 16 on a respective contact arm 10 by means of a seesaw 28 mounted, which allows a rocking movement to the front and back. The contact arms 10 are present in a horizontal direction R1 fixed and only in a vertical direction R2 adjustable, ie only height adjustable.

Aufgrund der separaten Antriebe 14 ist ein Heben und Senken der beiden Kontakte 6 unabhängig voneinander möglich. Dadurch können die Kontakte 6 auf unterschiedliche Höhen H ausgefahren werden, sodass einerseits eine optimale Andruckkraft eingestellt wird und andererseits auch eine Höhendifferenz dH ausgeglichen wird. Aufgrund der Höhendifferenz dH besteht allerdings die Gefahr, dass bei einer Seitwärtsbewegung des Kraftfahrzeugs 2 der tieferliegende der beiden Pole 12 unter den höherliegenden der Kontakte 6 eintaucht und den zugehörigen Kontaktarm 10 berührt. In 1 ist der vordere Pol 12 höher angeordnet. Bei einem Ausscheren des Kraftfahrzeugs 2 nach rechts, also in 1 nach hinten, würde dann der tieferliegende, hintere Pol 12 unter dem vorderen der beiden Kontakte 6 hindurchtauchen und den zugehörigen Kontaktarm 10 berühren.Due to the separate drives 14 is a lifting and lowering of the two contacts 6 independently possible. This allows the contacts 6 to different heights H be extended so that on the one hand an optimal pressure force is set and on the other hand, a height difference dH is compensated. Due to the height difference dH However, there is a risk that during a sideways movement of the motor vehicle 2 the deeper of the two poles twelve among the higher lying of the contacts 6 dips in and the associated contact arm 10 touched. In 1 is the front pole twelve arranged higher. At a Ausscheren the motor vehicle 2 to the right, that is in 1 backwards, then would the deeper, rear pole twelve under the front of the two contacts 6 dive through and the associated contact arm 10 touch.

Um dies zu verhindern ist einerseits eine mechanische Verbindung 30 als passive Sicherung angeordnet, welche die beiden Kontaktarme 10, genauer die beiden Wippen 28, miteinander verbindet und dabei den Querabstand Q überspannt, sodass die Höhendifferenz dH auf eine maximale Höhendifferenz beschränkt ist und Pole 12 nicht mehr unter die Kontakte 6 rutschen können. Die mechanische Verbindung 30 ist hier als eine Kette ausgebildet und bildet somit auch eine mechanische Barriere für die Pole 12. Vorrangig blockiert die mechanische Verbindung 30 jedoch ein Auseinanderfahren der Kontakte 6 in vertikaler Richtung R2 über die maximale Höhendifferenz hinaus.To prevent this is on the one hand a mechanical connection 30 arranged as a passive fuse, which the two contact arms 10 , more precisely the two seesaws 28 , connecting with each other while keeping the transverse distance Q spanned, so the height difference dH is limited to a maximum height difference and poles twelve no longer under the contacts 6 can slip. The mechanical connection 30 is here formed as a chain and thus forms a mechanical barrier for the poles twelve , Primarily blocked the mechanical connection 30 However, a divergence of the contacts 6 in the vertical direction R2 beyond the maximum height difference.

Zusätzlich ist eine aktive Sicherung mittels einer Steuereinheit 30 realisiert. Diese misst die Höhendifferenz dH mittels einer Anzahl an Sensoren 32 und senkt den Stromabnehmer 4 ab, falls die Höhendifferenz dH einen oberen Grenzwert überschreitet. Vorliegend sind zusätzliche Führungskonturen 34 an den Schleifkontakten 16 angebracht, welche ähnlich der mechanischen Verbindung 30 ein untertauchen der Pole 12 unter die Schleifkontakte verhindern sollen. Eine jeweilige Führungskontur 34 weist nun eine bestimmte Höhe auf und der obere Grenzwert entspricht vorliegend ebenjener Höhe.In addition, an active fuse by means of a control unit 30 realized. This measures the height difference dH by means of a number of sensors 32 and lowers the pantograph 4 if the height difference dH exceeds an upper limit. In the present case are additional guide contours 34 on the sliding contacts 16 attached, which similar to the mechanical connection 30 a submerge of the poles twelve should prevent under the sliding contacts. A respective guide contour 34 now has a certain height and the upper limit corresponds to just this height.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zur Messung der Höhendifferenz dH pro Kontaktarm 10 zwei Sensoren 32 angeordnet, welche jeweils als Drehgeber ausgebildet sind. Einer der Sensoren 32 misst die Rotation um die Basisachse D1, der andere der beiden Sensoren 32 misst die Rotation um die Knieachse D2. Daraus leitet dann eine Steuereinheit 36 die Höhendifferenz dH ab und veranlasst gegebenenfalls eine Absenkung des gesamten Stromabnehmers 4.In the embodiment shown are for measuring the height difference dH per contact arm 10 two sensors 32 arranged, which are each designed as a rotary encoder. One of the sensors 32 measures the rotation around the base axis D1 , the other of the two sensors 32 measures the rotation around the knee axis D2 , From this then leads a control unit 36 the height difference dH if necessary, and causes a lowering of the entire pantograph 4 ,

Claims

Motor vehicle (2), which is designed as an electric or hybrid vehicle and which has a current collector (4), with two contacts (6), for contacting a two-pole overhead line (8), - wherein the current collector (4) has two contact arms (10) in which each one of the contacts (6) is mounted, - wherein the contact arms (10) are separately adjustable in height so that the contacts (6) are extendable to different heights, - wherein the two contact arms (10) by means of a mechanical connection ( 30), which spans a transverse distance (Q) between the two contact arms (10) and which limits a height difference (dH) between the two contacts to a maximum height difference, characterized in that - a number of sensors (32) is arranged , for measuring a height difference (dH) between the two contacts (6), and - that a control unit (36) is arranged, which is designed such that the current collector (4 ) is lowered if the height difference (dH) exceeds an upper limit.

Motor vehicle (2) according to the preceding claim, characterized in that the mechanical connection (30) is an elongated element, in particular a rope, a belt, a chain or a rod.

Motor vehicle (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the two contact arms (10) each have a rocker (28) which forms an upper end of the respective contact arm (10), and in that the mechanical connection (30) to the two rockers (28) is mounted.

Motor vehicle (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a separate drive (14) is designed for each of the contact arms (10) for lifting and lowering the respective contact (6).

Motor vehicle (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the current collector (4) is designed as a pantograph and that the contact arms (10) are each formed as a half-pantograph.

Motor vehicle (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the respective drive (14) is a pneumatic drive.

Motor vehicle (2) after a Claims 1 to 5 , characterized in that the respective drive (14) is an electric drive.

Motor vehicle (2) according to one of the preceding claims, characterized in that a respective contact arm (10) has two legs (20, 22) which are rotatable together about a base axis (D1) and which are rotatable relative to each other about a knee axis (D2) are, and that for measuring the height difference (dH) per contact arm (10) two sensors (32) are arranged, which are each designed as encoders, for measuring the rotation about the base axis (D1) and about the knee axis (D2).

Motor vehicle (2) according to one of the preceding claims, characterized in that the contact arms (10) are fixed in a horizontal direction (R1).

Motor vehicle (2) according to one of the preceding claims, characterized in that it has a lane keeping system for limiting a lane width.

A pantograph (4) for a motor vehicle (2) according to one of the preceding claims, having two contact arms (10) to each of which a contact (6) is mounted, for contacting a two-pole overhead line (8), the two contact arms (10) are connected by a mechanical connection (30), which spans a transverse distance (Q) between the two contact arms (10) and which limits a height difference (dH) between the two contacts to a maximum height difference.

Method for operating a motor vehicle (2) according to one of Claims 1 to 10 , which is designed as an electric or hybrid vehicle and which has a current collector (4), with two contacts (6), for contacting with a two-pole overhead line (8), wherein the current collector (4) has two contact arms (10), to which each one of the contacts (6) is mounted, wherein the two contact arms (10) by means of a mechanical connection (30) are connected, which spans a transverse distance (Q) between the two contact arms (10) and by means of which a height difference (dH) between the two contacts is limited to a maximum height difference.

Method according to the preceding claim, characterized in that a height difference (dH) between the two contacts (6) is measured and that the current collector (4) is lowered if the height difference (dH) exceeds an upper limit.