DE102019200854A1

DE102019200854A1 - Stromabnehmeranordnung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Ausbilden einer elektrischen Verbindung zwischen einer Stromabnehmeranordnung und einer Oberleitung

Info

Publication number: DE102019200854A1
Application number: DE102019200854.2A
Authority: DE
Inventors: Rolf Kunzler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-07-30

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stromabnehmeranordnung (1) für ein Fahrzeug (50), wobei die Stromabnehmeranordnung (1) zum Ausbilden einer elektrischen Verbindung zu einer Oberleitung (20) im Fahrbetrieb dient, wobei die Oberleitung (20) zumindest zwei Leiter (21, 22, 26) umfasst, wobei einer der Leiter (21, 22, 26) spannungsführend ist und der andere Leiter (21, 22, 26) als Nullleiter (26) oder als Schutzleiter (22) ausgebildet ist, umfassend: mindestens einen ersten Stromabnehmer (2, 32) zum Kontaktieren des spannungsführenden Leiters (21),einen zweiten Stromabnehmer (3) zum Kontaktieren des Nullleiters (26) oder Schutzleiters (22), und Führungsmittel (4, 5) zum Heranführen und Abführen von Kontakten (6, 7, 33) der Stromabnehmer (2, 3, 32) an die bzw. von der Oberleitung (20), wobei die Stromabnehmer (2, 3, 32) derart ausgebildet und/oder angeordnet sind und/oder die Führungsmittel (4, 5) derart angeordnet werden können, dass zu jedem Zeitpunkt, zu dem ein Kontaktieren oder Trennen des Kontakts (6, 33) des mindestens einen ersten Stromabnehmers (2, 32) erfolgt, eine elektrische Verbindung des Kontakts (7) des zweiten Stromabnehmers (3) mit dem Nullleiter (26) oder Schutzleiter (22) besteht. Ferner betrifft die Erfindung ein zugehöriges Verfahren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromabnehmeranordnung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Ausbilden einer elektrischen Verbindung zwischen einer Stromabnehmeranordnung für ein Fahrzeug und einer Oberleitung im Fahrbetrieb.
Auf dem Gebiet der Elektromobilität werden zunehmend auch Konzepte zur Elektrifizierung des Antriebsstrangs von Nutzfahrzeugen entwickelt. Hierbei ist eine zu geringe Energiedichte der verwendeten Energiespeicher jedoch ein Problem. Eine Lösung des Problems stellt das Bereitstellen von elektrischer Energie von außen über ein Oberleitungssystem dar. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, dass die elektrische Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Oberleitung jederzeit den Sicherheitsanforderungen, insbesondere einem Schutz vor gefährlichen elektrischen Spannungen bzw. Stromschlägen, entspricht. Dies kann insbesondere problematisch sein bei Störungen der Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Oberleitung, welche beispielsweise durch eine unebene Fahrbahnoberfläche oder ein Verlassen der Fahrspur hervorgerufen werden können.
Es sind Stromabnehmeranordnungen bekannt, mit denen eine elektrische Verbindung zwischen einem Fahrzeug und einer Oberleitung im Fahrbetrieb ausgebildet werden kann, sodass das Fahrzeug während der Fahrt über die Oberleitung mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Oberleitung umfasst zumindest zwei Leiter, wobei einer der Leiter spannungsführend ist und der andere Leiter als Nullleiter oder als Schutzleiter ausgebildet ist. Die Stromabnehmeranordnung umfasst Stromabnehmer, welche mit den Leitern der Oberleitung, beispielsweise über Schleifkontakte, kontaktiert werden können. Die Stromabnehmer werden hierzu mittels Führungsmitteln an die Leiter der Oberleitung herangeführt, sodass elektrische Verbindungen zwischen Kontakten der Stromabnehmer und den Leitern der Oberleitung ausgebildet werden.
Aus der DE 32 44 945 C1 ist ein doppelpoliges Oberleitungssystem bekannt. Aus der EP 3 324 496 A1 sind für einen stationären Betrieb eine Kontaktvorrichtung und eine Ladekontakteinheit sowie ein Verfahren zur elektrischen Verbindung eine Fahrzeugs mit einer Ladestation bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Stromabnehmeranordnung und ein Verfahren zum Ausbilden einer elektrischen Verbindung zwischen einer Stromabnehmeranordnung für ein Fahrzeug und einer Oberleitung im Fahrbetrieb zu schaffen, bei denen die elektrische Verbindung, insbesondere im Hinblick auf einen Schutz vor elektrischen Schlägen, verbessert ausgebildet werden kann.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stromabnehmeranordnung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Insbesondere wird eine Stromabnehmeranordnung für ein Fahrzeug geschaffen, wobei die Stromabnehmeranordnung zum Ausbilden einer elektrischen Verbindung zu einer Oberleitung im Fahrbetrieb dient, wobei die Oberleitung zumindest zwei Leiter umfasst, wobei einer der Leiter spannungsführend ist und der andere Leiter als Nullleiter oder als Schutzleiter ausgebildet ist, umfassend mindestens einen ersten Stromabnehmer zum Kontaktieren des spannungsführenden Leiters, einen zweiten Stromabnehmer zum Kontaktieren des Nullleiters oder Schutzleiters, und Führungsmittel zum Heranführen und Abführen von Kontakten der Stromabnehmer an die bzw. von der Oberleitung, wobei die Stromabnehmer derart ausgebildet und/oder angeordnet sind und/oder die Führungsmittel derart angeordnet werden können, dass zu jedem Zeitpunkt, zu dem ein Kontaktieren oder Trennen des Kontakts des mindestens einen ersten Stromabnehmers erfolgt, eine elektrische Verbindung des Kontakts des zweiten Stromabnehmers mit dem Nullleiter oder Schutzleiter besteht.
Ferner wird ein Verfahren zum Ausbilden einer elektrischen Verbindung zwischen einer Stromabnehmeranordnung für ein Fahrzeug und einer Oberleitung im Fahrbetrieb zur Verfügung gestellt, wobei die Oberleitung zumindest zwei Leiter umfasst, wobei zumindest einer der Leiter spannungsführend ist und der andere Leiter als Nullleiter oder als Schutzleiter ausgebildet ist, und wobei das Kontaktieren mittels mindestens eines ersten Stromabnehmers zum Kontaktieren des spannungsführenden Leiters, und mittels eines zweiten Stromabnehmers zum Kontaktieren des Nullleiters oder Schutzleiters erfolgt, und wobei Kontakte der Stromabnehmer mittels Führungsmitteln an die Oberleitung herangeführt und von dieser abgeführt werden, wobei beim Kontaktieren der Kontakt des zweiten Stromabnehmers mit dem Nullleiter oder Schutzleiter vor dem Kontakt des mindestens einen ersten Stromabnehmers kontaktiert wird, und wobei beim Trennen der Kontakt des zweiten Stromabnehmers von dem Nullleiter oder Schutzleiter nach dem Kontakt des mindestens einen ersten Stromabnehmers getrennt wird.
Ferner wird ein Oberleitungssystem zum Bereitstellen einer elektrischen Energie für ein Fahrzeug geschaffen, umfassend eine Oberleitung mit zumindest zwei Leitern, wobei einer der Leiter spannungsführend ist und der andere Leiter als Nullleiter oder als Schutzleiter ausgebildet ist, und eine Stromabnehmeranordnung gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen oder einer Kombination hiervon.
Weiter wird ein Fahrzeug geschaffen, umfassend mindestens eine Stromabnehmeranordnung gemäß einer der beschriebenen Ausführungsformen oder einer Kombination hiervon.
Der Vorteil der Erfindung ist, dass zu jedem Zeitpunkt, zu dem eine elektrische Verbindung des mindestens einen ersten Stromabnehmers zu einem spannungsführenden Leiter der Oberleitung besteht, gleichzeitig auch eine elektrische Verbindung des zweiten Stromabnehmers zu einem Nullleiter oder einem Schutzleiter der Oberleitung besteht. Hierdurch wird das Auftreten von großen Potentialunterschieden am Fahrzeug verhindert. Für Bauteile und Menschen gefährliche Stromschläge können daher vermieden werden und das Bereitstellen von elektrischer Energie über die Oberleitung kann verbessert, insbesondere auf sichere Weise, erfolgen. Insbesondere im Störungsfall, wie beispielsweise einem Abriss der elektrischen Verbindung zur Oberleitung während des Fahrbetriebs aufgrund von Bodenunebenheiten, einem Verlassen einer vorgesehenen Fahrspur oder bei Unfällen, ermöglicht es die Erfindung, große Potentialunterschiede zu vermeiden und stets einen sicheren Betrieb zu ermöglichen.
Die Stromabnehmeranordnung und das Verfahren werden im Fahrbetrieb verwendet, das heißt es kann während der Fahrt des Fahrzeugs elektrische Energie mittels der Stromabnehmeranordnung über eine Oberleitung bezogen werden, sodass das Fahrzeug während der Fahrt mit elektrischer Energie versorgt werden kann. Die Stromabnehmeranordnung und das Verfahren können prinzipiell jedoch auch bei einem Stillstand des Fahrzeugs verwendet werden.
Ein Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein elektrisch angetriebenes Nutzfahrzeug, beispielsweise ein Lastkraftwagen oder ein Transporter.
Die Erfindung kann sowohl mit einem Nullleiter als auch mit einem Schutzleiter einer Oberleitung verwendet werden. Ist ein Schutzleiter vorhanden, so soll der Kontakt des zweiten Stromabnehmers insbesondere mit dem Schutzleiter verbunden sein bzw. verbunden werden.
Die Führungsmittel sind insbesondere als Teile der jeweiligen Stromabnehmer ausgebildet. Ein Führungsmittel kann über ein Gelenk gekoppelte Ober- und Unterarme umfassen und hierdurch beispielsweise einen Einholmstromabnehmer ausbilden, der den Kontakt an den Leiter der Oberleitung heranführt. Ein Führungsmittel kann jedoch auch als Stange oder Pantograf ausgebildet sein.
Die Kontakte der Stromabnehmer können beispielsweise in Form von Schleifleisten ausgebildet sein, welche an den Leitern der Oberleitung schleifen und hierdurch eine elektrische Verbindung ausbilden.
Die Führungsmittel der Stromabnehmer werden von einer Steuerung der Stromabnehmeranordnung gesteuert, wobei die Steuerung das Heranführen und das Abführen der Kontakte der Stromabnehmer an die Leiter der Oberleitung steuert bzw. regelt. Die Führungsmittel werden hierbei mit Hilfe von gesteuerten oder geregelten Aktoren bewegt. Die Steuerung kann als eine Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein, beispielsweise als Programmcode, der auf einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgeführt wird.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Stromabnehmer derart ausgebildet und/oder derart angesteuert sind oder werden, dass beim Kontaktieren der Oberleitung der Nullleiter oder der Schutzleiter zuerst mit dem Kontakt des zweiten Stromabnehmers kontaktiert werden kann bzw. kontaktiert wird, und dass beim Trennen der Nullleiter oder der Schutzleiter zuletzt von dem Kontakt des zweiten Stromabnehmers getrennt werden kann bzw. getrennt wird. Das Ansteuern erfolgt insbesondere zeitlich verzögert, sodass auch bei gleicher Höhe der Leiter der Oberleitung zeitlich zuerst der Kontakt des zweiten Stromabnehmers mit dem Nullleiter oder dem Schutzleiter kontaktiert wird. Das Ansteuern erfolgt mittels der Steuerung der Stromabnehmeranordnung.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kontakt des zweiten Stromabnehmers in einem Kontaktzustand in einem geringeren Abstand zum Fahrzeug angeordnet ist als der Kontakt des mindestens einen ersten Stromabnehmers. Bei einer hiermit einhergehenden Oberleitung ist entsprechend vorgesehen, dass der Nullleiter oder Schutzleiter im Betrieb einen geringeren Abstand zum Fahrzeug hat als der mindestens eine spannungsführende Leiter. Durch den geringeren Abstand kann auch bei gleichartig ausgebildeten Stromabnehmern bzw. gleichartig ausgebildeten Führungsmitteln und/oder bei gleicher Geschwindigkeit beim Kontaktieren oder Trennen der zweite Stromabnehmer zuerst mit dem Nullleiter oder Schutzleiter kontaktiert werden und beim Trennen zuletzt von dem Nullleiter oder Schutzleiter getrennt werden, sodass stets eine elektrische Verbindung zum Nullleiter oder Schutzleiter besteht, wenn der Kontakt des mindestens einen ersten Stromabnehmers mit einem spannungsführenden Leiter verbunden oder von diesem getrennt wird.
Das Oberleitungssystem ist entsprechend ausgebildet, das heißt der Leiter für den Nullleiter oder Schutzleiter ist im Kontaktzustand im Fahrbetrieb näher an dem Fahrzeug angeordnet als die spannungsführenden Leiter. Verläuft das Oberleitungssystem im Fahrbetrieb oberhalb des Fahrzeugs, so ist der Leiter für den Nullleiter oder Schutzleiter daher tiefer als der oder die spannungsführenden Leiter angeordnet.
In einer weiterbildenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungsmittel derart ausgebildet und/oder konfiguriert sind, dass in dem Kontaktzustand das Führungsmittel des zweiten Stromabnehmers auf einen geringeren Abstand zum Fahrzeug ausgefahren ist als das Führungsmittel des mindestens einen ersten Stromabnehmers. Dies ermöglicht es, eine Sicherheitsmarge an dem Führungsmittel, das den Kontakt des zweiten Stromabnehmers führt, bereitzuhalten. Im Störungsfall, beispielsweise wenn die Fahrbahn Unebenheiten aufweist, welche zu einem Abriss des Kontaktes der Stromabnehmer führt, weil das Fahrzeug sich von der Oberleitung fortbewegt, kann das Führungsmittel des zweiten Stromabnehmers dann vollständig ausgefahren werden, um den Kontakt mit dem Nullleiter oder Schutzleiter weiterhin zu halten. Der Kontakt zum Nullleiter oder Schutzleiter reißt daher erst zu einem späteren Zeitpunkt ab als der Kontakt zum spannungsführenden Leiter.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungsmittel eine mechanische Kopplung aufweisen, über die die Stromabnehmer miteinander mechanisch gekoppelt sind, sodass zumindest eine Bewegung des Kontakts des zweiten Stromabnehmers zu einer gleichsinnigen Bewegung des Kontakts des mindestens einen ersten Stromabnehmers führt. Die mechanische Kopplung kann beispielsweise als Kopplungsstange ausgebildet sein. Wird der Kontakt des zweiten Stromabnehmers von der Oberleitung hinwegbewegt, so bewegt sich der Kontakt des mindestens einen ersten Stromabnehmers in gleicher Weise, das heißt insbesondere in die gleiche Richtung und um den gleichen Abstand. Hierdurch wird sichergestellt, dass die elektrische Verbindung des mindestens einen ersten Stromabnehmers zum spannungsführenden Leiter in Situationen, in der die Gefahr besteht, dass die elektrische Verbindung zum Nullleiter oder Schutzleiter verloren geht, ebenfalls getrennt wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungsmittel derart ausgebildet und/oder konfiguriert sind, dass im Kontaktzustand am zweiten Stromabnehmer eine größere Andruckkraft an einer Kontaktstelle des Kontakts des zweiten Stromabnehmers mit der Oberleitung wirkt als an dem Kontakt des mindestens einen ersten Stromabnehmers. Durch die größere Andruckkraft wird bei unregelmäßigem Fahrbetrieb, beispielsweise wenn das Fahrzeug sich aufgrund einer unebenen Fahrbahn von der Oberleitung entfernt, sichergestellt, dass die elektrische Verbindung des zweiten Stromabnehmers zum Nullleiter oder Schutzleiter später getrennt wird als die zu dem spannungsführenden Leiter, da die Führungsmittel des zweiten Stromabnehmers stärker nachgeführt werden als die des mindestens einen ersten Stromabnehmers.
In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kontakt des zweiten Stromabnehmers zumindest im Bereich einer Kontaktstelle mit der Oberleitung eine größere Ausdehnung seitlich zur Fahrtrichtung aufweist als der Kontakt des mindestens einen ersten Stromabnehmers. Hierdurch können Fahrbewegungen seitlich zur Fahrtrichtung ausgeglichen werden. Verlässt das Fahrzeug beispielsweise eine vorgesehene Fahrspur, so führt die größere Ausdehnung in seitlicher Richtung dazu, dass die elektrische Verbindung des Kontakts des mindestens einen ersten Stromabnehmers mit dem spannungsführenden Leiter zuerst getrennt wird und anschließend erst die elektrische Verbindung des Kontakts des zweiten Stromabnehmers zum Nullleiter oder Schutzleiter.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Kontakt des zweiten Stromabnehmers zumindest im Bereich einer Kontaktstelle mit der Oberleitung eine größere Ausdehnung in Fahrtrichtung aufweist als der Kontakt des mindestens einen ersten Stromabnehmers. Die Kontakte der Stromabnehmer sind hierbei in Bezug auf die Fahrtrichtung nebeneinander an der gleichen Position angeordnet. Verlässt das Fahrzeug beispielsweise einen Bereich, in dem elektrische Energie mittels einer Oberleitung bereitgestellt wird, so führt die größere Ausdehnung in Fahrtrichtung dazu, dass die elektrische Verbindung des Kontakts des mindestens einen ersten Stromabnehmers mit dem spannungsführenden Leiter zuerst getrennt wird und anschließend erst die elektrische Verbindung des Kontakts des zweiten Stromabnehmers zum Nullleiter oder Schutzleiter.
Die einzelnen Ausführungsformen der Stromrichteranordnung können auch miteinander kombiniert werden.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

1a eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Stromabnehmeranordnung für ein Fahrzeug in einer perspektivischen Seitenansicht;
1b eine schematische Darstellung der Ausführungsform der Stromabnehmeranordnung und des Oberleitungssystems in einer Rückansicht;
2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Stromabnehmeranordnung in einer perspektivischen Seitenansicht;
3a eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Stromabnehmeranordnung für ein Fahrzeug in einer perspektivischen Seitenansicht;
3b eine schematische Darstellung der weiteren Ausführungsform der Stromabnehmeranordnung und des Oberleitungssystems in einer Rückansicht.

In den 1a und 1b sind schematische Darstellungen einer Ausführungsform der Stromabnehmeranordnung 1 für ein Fahrzeug 50 in einer Seitenansicht (1a) und in einer Rückansicht (1b) gezeigt. Die Stromabnehmeranordnung 1 umfasst einen ersten Stromabnehmer 2 zum Kontaktieren eines spannungsführenden Leiters 21 einer Oberleitung 20 und einen zweiten Stromabnehmer 3 zum Kontaktieren des Nullleiters 26 oder Schutzleiters 22 der Oberleitung 20. Ferner umfasst die Stromabnehmeranordnung 1 Führungsmittel 4, 5 zum Heranführen und Abführen von Kontakten 6, 7 der Stromabnehmer 2, 3 an die bzw. von der Oberleitung 20. Die Führungsmittel 4, 5 weisen jeweils mit einem Gelenk verbundene Unter- und Oberarme auf.
Die Führungsmittel 4, 5 der Stromabnehmer 2, 3 werden von einer Steuerung (nicht gezeigt) der Stromabnehmeranordnung 1 gesteuert, welche ein Heranführen und ein Abführen der Kontakte 6, 7 der Stromabnehmer 2, 3 an die Leiter 21, 22, 26 der Oberleitung 20 steuert bzw. regelt. Die Steuerung kann als eine Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein, beispielsweise als Programmcode, der auf einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgeführt wird.
Es ist vorgesehen, dass die Stromabnehmer 2, 3 derart ausgebildet und/oder angeordnet sind und/oder die Führungsmittel 4, 5 derart angeordnet werden können, dass zu jedem Zeitpunkt, zu dem ein Kontaktieren oder Trennen des Kontakts 6 des mindestens einen ersten Stromabnehmers 2 erfolgt, eine elektrische Verbindung des Kontakts 7 des zweiten Stromabnehmers 3 mit dem Nullleiter 26 oder Schutzleiter 22 besteht.
Im einfachsten Fall ist hierbei vorgesehen, dass die Stromabnehmer 2, 3 derart ausgebildet und/oder derart angesteuert sind oder werden, dass beim Kontaktieren der Oberleitung 20 der Nullleiter 26 oder der Schutzleiter 22 zuerst mit dem Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 kontaktiert werden kann bzw. kontaktiert wird, und dass beim Trennen der Nullleiter 26 oder Schutzleiter 22 zuletzt von dem Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 getrennt werden kann bzw. getrennt wird. Das Ansteuern erfolgt insbesondere zeitlich verzögert, sodass auch bei gleicher Höhe der Leiter 21, 22, 26 der Oberleitung 20 zeitlich zuerst der Kontakt 6 des zweiten Stromabnehmers 3 mit dem Nullleiter 26 oder dem Schutzleiter 22 kontaktiert wird. Das Ansteuern erfolgt mittels der (nicht gezeigten) Steuerung der Stromabnehmeranordnung 1.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 in einem Kontaktzustand in einem geringeren Abstand 10 zum Fahrzeug 50 angeordnet ist als der Kontakt 6 des mindestens einen ersten Stromabnehmers 2 (vgl. 1b), welcher in einem Abstand 11 angeordnet ist. In der in der 1a bzw. 1b gezeigten Ausführungsform wird dies dadurch erreicht, dass die Führungsmittel 4, 5 Sperrmechaniken 8, 9 aufweisen, welche ein Ausfahren bzw. Ausklappen der Führungsmittel 8, 9 in unterschiedlichen Abständen zum Fahrzeug 50 begrenzen. Da das Führungsmittel 5 des zweiten Stromabnehmers 3 weniger weit ausgefahren ist bzw. weniger weit ausgefahren wird als das Führungsmittel 4 des ersten Stromabnehmers 2, können variierende Abstände 10, 11, welche beispielsweise durch Bodenunebenheiten auf einer Fahrspur hervorgerufen werden, von dem zweiten Stromabnehmer 3 ausgeglichen werden. Bei Bedarf kann der zweite Stromabnehmer 3 dann weiter ausgefahren werden. Eine elektrische Verbindung des Kontakts 7 zum Nullleiter 26 oder Schutzleiter 22 kann hierdurch verbessert sichergestellt werden.
Entsprechend hierzu sind die Leiter 21, 22, 26 des Oberleitungssystems 40 derart angeordnet, dass der Nullleiter 26 oder Schutzleiter 22 auf einer geringeren Höhe 23 angeordnet ist als der spannungsführende Leiter 21, der auf einer Höhe 24 angeordnet ist.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Führungsmittel 4, 5 eine mechanische Kopplung 12 aufweisen, über die die Stromabnehmer 2, 3 mechanisch miteinander gekoppelt sind, sodass zumindest eine Bewegung des Kontakts 7 des zweiten Stromabnehmers 3 zu einer gleichsinnigen Bewegung des Kontakts 6 des mindestens einen ersten Stromabnehmers 2 führt. Die mechanische Kopplung 12 bewirkt, dass der Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 nicht vom Schutzleiter 22 gelöst wird, ohne dass der Kontakt 6 des ersten Stromabnehmers 2 gelöst wird. Die mechanische Kopplung 12 kann beispielsweise in Form einer Kopplungsstange ausgebildet sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Führungsmittel 4, 5 derart ausgebildet und/oder konfiguriert sind, dass im Kontaktzustand am zweiten Stromabnehmer 3 eine größere Andruckkraft F₂ an einer Kontaktstelle des Kontakts 7 des zweiten Stromabnehmers 3 mit der Oberleitung 20 wirkt als an dem Kontakt 6 des mindestens einen ersten Stromabnehmers 2, wo eine geringere Andruckkraft F₁ wirkt. Hierdurch kann erreicht werden, dass eine elektrische Verbindung mit dem Nullleiter 26 oder Schutzleiter 22 der Oberleitung 20 im Störungsfall, beispielsweise beim Auftreten von Bodenunebenheiten auf einer Fahrbahn, weniger leicht zu lösen ist als eine elektrische Verbindung mit dem spannungsführenden Leiter 21.
Es kann ferner vorgesehen sein, dass der Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 im Bereich einer Kontaktstelle mit der Oberleitung 20 eine größere Ausdehnung 13 seitlich zur Fahrtrichtung 14 aufweist als der Kontakt 6 des mindestens einen ersten Stromabnehmers 2. Hierdurch besteht bei einem seitlichen Verlassen der Fahrspur eine elektrische Verbindung zwischen dem Nullleiter 26 oder Schutzleiter 21 und dem Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 noch fort, wenn eine elektrische Verbindung des Kontakts 6 der beiden ersten Stromabnehmer 2, 32 bereits getrennt ist.
Die Stromabnehmeranordnung 1 und die Oberleitung 20 bilden zusammen einer Oberleitungssystem 40.
In 2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Stromabnehmeranordnung 1 gezeigt. Prinzipiell kann die Stromabnehmeranordnung 1 wie die bereits beschriebenen Ausführungsformen aufgebaut sein, daher bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Begriffe. Es ist jedoch zusätzlich vorgesehen, dass der Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 im Bereich einer Kontaktstelle mit der Oberleitung 20 eine größere Ausdehnung 13 in Fahrtrichtung 14 aufweist als der Kontakt 6 des mindestens einen ersten Stromabnehmers 2. Beispielsweise kann der Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 als flächig ausgedehnte, gewölbte Schleifkontaktplatte 15 ausgebildet sein und der Kontakt 6 des ersten Stromabnehmers 2 als senkrecht zur Fahrtrichtung 14 angeordneter schmaler Schleifkontakt 16. Bei einem Ende 17 der Oberleitung 20 bleibt der Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 bei einer Bewegung in Fahrtrichtung 14 länger mit dem Nullleiter 26 oder Schutzleiter 22 verbunden als der Kontakt 6 des ersten Stromabnehmers 2. Analog hierzu wird der Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 bei einem Anfang 18 der Oberleitung 20 vor dem Kontakt 6 des ersten Stromabnehmers 2 mit dem Nullleiter 26 oder Schutzleiter 22 verbunden. Es ist daher zu jeder Zeit, auch beim Anfang 18 und beim Ende 17 der Oberleitung 20 sichergestellt, dass der spannungsführende Leiter 22 nur verbunden oder getrennt wird, wenn eine elektrische Verbindung zum Nullleiter 26 oder Schutzleiter 22 besteht.
In den 3a und 3b ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Stromabnehmeranordnung 1 für ein Fahrzeug 50 in einer perspektivischen Seitenansicht (3a) und in einer Rückansicht (3b) gezeigt. Der Aufbau ist ähnlich wie bei der in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsform, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Merkmale und Begriffe. Im Unterschied zu der in den 1a und 1b gezeigten Ausführungsform weist die Stromabnehmeranordnung 1 jedoch einen weiteren ersten Stromabnehmer 32 auf. Der erste Stromabnehmer 2 dient zum Kontaktieren des spannungsführenden Leiters 21. Der weitere erste Stromabnehmer 32 dient zum Kontaktieren eines Nullleiters 26 und der zweite Stromabnehmer 3 dient dem Kontaktieren des Schutzleiters 22. Die Stromabnehmer 2, 3, 32 sind hierbei derart angeordnet, dass ein Abstand 10 des zweiten Stromabnehmers 3 zum Fahrzeug 50 geringer ist als ein Abstand 11 der beiden ersten Stromabnehmer 2, 32 zum Fahrzeug 50.
Bei dem entsprechenden Oberleitungssystem 40 sind die Leiter 21, 22, 26 der Oberleitung 20 entsprechend hierzu angeordnet, das heißt der Schutzleiter 22 ist in einer geringeren Höhe 24 angeordnet als der spannungsführende Leiter 21 und der Nullleiter 26, welche auf einer Höhe 23 angeordnet sind.
Die weiteren Ausführungsformen, die bereits in Zusammenhang mit den 1a und 1b beschrieben wurden, lassen sich analog in der Stromabnehmeranordnung 1 mit den drei Stromabnehmern 2, 3, 32 umsetzen.
Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass der Kontakt 7 des zweiten Stromabnehmers 3 im Bereich einer Kontaktstelle mit der Oberleitung 20 eine größere Ausdehnung 13 seitlich zur Fahrtrichtung 14 aufweist als die Kontakte 6, 33 der beiden ersten Stromabnehmer 2, 32.
Ferner kann insbesondere auch in dieser Ausführungsform eine mechanische Kopplung 12, beispielsweise in Form einer Kopplungsstange, zwischen den Stromabnehmern 2, 3, 32 vorgesehen sein. Eine Bewegung des zweiten Stromabnehmers 3 führt dann stets zu einer gleichsinnigen Bewegung der beiden ersten Stromabnehmer 2, 32.
Bezugszeichenliste

1: Stromabnehmeranordnung
2: erster Stromabnehmer
3: zweiter Stromabnehmer
4: Führungsmittel
5: Führungsmittel
6: Kontakt
7: Kontakt
8: Sperrmechanik
9: Sperrmechanik
10: Abstand
11: Abstand
12: mechanische Kopplung
13: Ausdehnung
14: Fahrtrichtung
15: Schleifkontaktplatte
16: Schleifkontakt
17: Ende der Oberleitung
18: Anfang der Oberleitung
20: Oberleitung
21: spannungsführender Leiter
22: Schutzleiter
23: Höhe
24: Höhe
26: Nullleiter
32: weiterer erster Stromabnehmer
33: Kontakt
40: Oberleitungssystem
50: Fahrzeug
F₁: Andruckkraft
F₂: Andruckkraft

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3244945 C1 [0004]
EP 3324496 A1 [0004]

Claims

Stromabnehmeranordnung (1) für ein Fahrzeug (50), wobei die Stromabnehmeranordnung (1) zum Ausbilden einer elektrischen Verbindung zu einer Oberleitung (20) im Fahrbetrieb dient, wobei die Oberleitung (20) zumindest zwei Leiter (21, 22, 26) umfasst, wobei einer der Leiter (21, 22, 26) spannungsführend ist und der andere Leiter (21, 22, 26) als Nullleiter (26) oder als Schutzleiter (22) ausgebildet ist, umfassend: mindestens einen ersten Stromabnehmer (2, 32) zum Kontaktieren des spannungsführenden Leiters (21), einen zweiten Stromabnehmer (3) zum Kontaktieren des Nullleiters (26) oder Schutzleiters (22), und Führungsmittel (4, 5) zum Heranführen und Abführen von Kontakten (6, 7, 33) der Stromabnehmer (2, 3, 32) an die bzw. von der Oberleitung (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Stromabnehmer (2, 3, 32) derart ausgebildet und/oder angeordnet sind und/oder die Führungsmittel (4, 5) derart angeordnet werden können, dass zu jedem Zeitpunkt, zu dem ein Kontaktieren oder Trennen des Kontakts (6, 33) des mindestens einen ersten Stromabnehmers (2, 32) erfolgt, eine elektrische Verbindung des Kontakts (7) des zweiten Stromabnehmers (3) mit dem Nullleiter (26) oder Schutzleiter (22) besteht.
Stromabnehmeranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (7) des zweiten Stromabnehmers (3) in einem Kontaktzustand in einem geringeren Abstand (10, 11) zum Fahrzeug (50) angeordnet ist als der Kontakt (6, 33) des mindestens einen ersten Stromabnehmers (2, 32).
Stromabnehmeranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (4, 5) derart ausgebildet und/oder konfiguriert sind, dass in dem Kontaktzustand das Führungsmittel (5) des zweiten Stromabnehmers (3) auf einen geringeren Abstand (10) zum Fahrzeug (50) ausgefahren ist als das Führungsmittel (4) des mindestens einen ersten Stromabnehmers (2, 32).
Stromabnehmeranordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (4, 5) eine mechanische Kopplung (12) aufweisen, über die die Stromabnehmer (2, 3, 32) miteinander mechanisch gekoppelt sind, sodass zumindest eine Bewegung des Kontakts des zweiten Stromabnehmers (3) zu einer gleichsinnigen Bewegung des Kontakts des mindestens einen ersten Stromabnehmers (2, 32) führt.
Stromabnehmeranordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel (4, 5) derart ausgebildet und/oder konfiguriert sind, dass im Kontaktzustand am zweiten Stromabnehmer (3) eine größere Andruckkraft (F_1, F₂) an einer Kontaktstelle des Kontakts (7) des zweiten Stromabnehmers (3) mit der Oberleitung (20) wirkt als an dem Kontakt (6, 33) des mindestens einen ersten Stromabnehmers (2, 32).
Stromabnehmeranordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (7) des zweiten Stromabnehmers (3) zumindest im Bereich einer Kontaktstelle mit der Oberleitung (20) eine größere Ausdehnung (13) seitlich zur Fahrtrichtung (14) aufweist als der Kontakt (6, 33) des mindestens einen ersten Stromabnehmers (2, 32).
Stromabnehmeranordnung (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt (7) des zweiten Stromabnehmers (3) zumindest im Bereich einer Kontaktstelle mit der Oberleitung (20) eine größere Ausdehnung (13) in Fahrtrichtung (14) aufweist als der Kontakt (6, 33) des mindestens einen ersten Stromabnehmers (2, 32).
Oberleitungssystem (40) zum Bereitstellen einer elektrischen Energie für ein Fahrzeug (50), umfassend eine Oberleitung (20) mit zumindest zwei Leitern (21, 22, 26), wobei einer der Leiter (21, 22, 26) spannungsführend ist und der andere Leiter (21, 22, 26) als Nullleiter (26) oder als Schutzleiter (22) ausgebildet ist, und eine Stromabnehmeranordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Fahrzeug (50), umfassend mindestens eine Stromabnehmeranordnung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Verfahren zum Ausbilden einer elektrischen Verbindung zwischen einer Stromabnehmeranordnung (1) für ein Fahrzeug (50) und einer Oberleitung (20) im Fahrbetrieb, wobei die Oberleitung (20) zumindest zwei Leiter (21, 22, 26) umfasst, wobei zumindest einer der Leiter (21) spannungsführend ist und der andere Leiter (22, 26) als Nullleiter (26) oder als Schutzleiter (22) ausgebildet ist, und wobei das Kontaktieren mittels mindestens eines ersten Stromabnehmers (2, 32) zum Kontaktieren des spannungsführenden Leiters (21), und mittels eines zweiten Stromabnehmers (3) zum Kontaktieren des Nullleiters (26) oder Schutzleiters (22) erfolgt, und wobei Kontakte (6, 7, 33) der Stromabnehmer (2, 3, 32) mittels Führungsmitteln (4, 5) an die Oberleitung (20) herangeführt und von dieser abgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Kontaktieren der Kontakt (7) des zweiten Stromabnehmers (3) mit dem Nullleiter (26) oder Schutzleiter (22) vor dem Kontakt (6, 33) des mindestens einen ersten Stromabnehmers (2, 32) kontaktiert wird, und wobei beim Trennen der Kontakt (7) des zweiten Stromabnehmers (3) von dem Nullleiter (26) oder Schutzleiter (22) nach dem Kontakt (6, 33) des mindestens einen ersten Stromabnehmers (2, 32) getrennt wird.