DE2330255A1 - Battery electric road vehicle system - uses automatic contacts above, below or level with vehicle and spaced intermittently - Google Patents
Battery electric road vehicle system - uses automatic contacts above, below or level with vehicle and spaced intermittentlyInfo
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Abstract
Description
Diplom-Physiker Dr. Walter Andrejewski Dipiom-lngenieur Dr.-lng. Manfred Honke Diplom-Ingenieur Anwaltsakte: 41 323/Sch- Hans Dieter GesthuysenPhysicist Dr. Walter Andrejewski Diploma Engineer Dr.-lng. Manfred Honke graduate engineer Lawyer files: 41 323 / Sch- Hans Dieter Gesthuysen
4300 Essen, den 12. Juni 1973 Theaterplatz 3 4300 Essen, June 12, 1973 Theaterplatz 3
Patent- und Hilfsgebrauchsmusteranmeldung GES Gesellschaft für elektrischen
Straßenverkehr mbH.Patent and utility model registration GES society for electrical
Road traffic ltd.
4 Düsseldorf, Tersteegenstraße 774 Düsseldorf, Tersteegenstrasse 77
Verfahren und Anlage zum Betrieb von Kraftfahrzeugen mit elektrisch aufladbarem Energiespeicher Method and system for operating motor vehicles with an electrically chargeable energy store
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betrieb von Kraftfahrzeugen mit elektrisch aufladbarem Energiespeicher, die im statistischen Mittel während einer Einsatzzeit eine Stillstandszeit aufweisen, die meistens länger ist als ihre Fahrzeit, und die zwischen Fahrstrecken an Stillstandsplätzen für eine Haltezeit anhalten oder für eine Abstellzeit abgestellt werden. Die Erfindung bezieht sich damit z. B. auf Personenkraftfahrzeuge, die zwischen Heimgarage und Parkhaus oder Parkplatz eingesetztThe invention relates to a method for operating motor vehicles with an electrically chargeable energy store, the have a statistical mean downtime during an operation, which is usually longer than their driving time, and which stop between routes at standstill locations for a stopping time or are parked for a parking time. The invention thus relates, for. B. on passenger vehicles that are used between the home garage and parking garage or parking lot
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sind, auf Taxenfahrzeuge, die auf Taxenparkplätzen warten, auf Linienbusfahrzeuge, die an Endstationen oder an Haltestellen warten usw. fort. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf eine Anlage zur Durchführung eines solchen Betriebsverfahrens.are on taxi vehicles waiting in taxi parking spaces Line bus vehicles that are waiting at terminus or bus stops etc. continue. The invention also relates to a System for carrying out such an operating procedure.
Bei den (aus der Praxis) bekannten Verfahren der genannten Gattung werden die Energiespeicher am Standort des Fahrzeuges im Fahrzeug selbst aufgeladen, meistens jedoch in besonderen Ladestationen gewechselt, wozu sie aus dem Kraftfahrzeug herausgenommen und durch einen aufgeladenen Energiespeicher ersetzt werden. Man arbeitet also hauptsächlich mit Wechselenergiespeichern. Die im Sinne der obigen Ausführungen definierten Stillstandsplätze sind mit Energieversorgungseinrichtungen zum Aufladen der Energiespeicher nicht ausgerüstet. Die Kraftfahrzeuge werden mit einem aufgeladenen Energiespeicher auf ihre Fahrstrecke geschickt und kehren mit vollständig oder fast vollständig entladener Batterie wieder zum Ausgangspunkt zurück. Ständige Überwachung des Batterieladzustandes ist dabei während der Fahrt erforderlich und erfordert erhebliche Aufmerksamkeit des Fahrers. Gelegentliches Zwischenladen bei der Rückkehr zum Ausgangspunkt wird ebenfalls in einigen Fällen praktiziert, hat aber keine große Bedeutung und ist in dieser Form für ein Versorgungsnetz nicht geeignet, denn es ist den Betreibern nicht zuzumuten, mit schweren und schmutzigen Kabeln und Steckern auf öffentlichen Parkplätzen bei fast jedem Anhalten zu hantieren, abgesehen von den möglichen Beschädigungen an Kabeln und Steckern, die leicht auftreten können. Ein Nachtankverfahren, in dem ein enges Netz von Wechselstationen vorgeschlagen wird, ist ebenfalls bekannt, doch wegen der diesem Verfahren anhaftenden Nachteile allgemein nicht praktikabel. Es ist auch wegen des wirtschaftlichen undIn the case of the methods of the type mentioned known (from practice), the energy storage devices are stored at the location of the vehicle charged in the vehicle itself, but mostly changed in special charging stations, for which purpose they were removed from the motor vehicle and replaced by a charged energy store. So you mainly work with alternating energy storage. The standstill areas defined in the context of the above statements are equipped with energy supply devices for charging the energy storage is not equipped. The motor vehicles are equipped with a charged energy store on their route and return to the starting point with a completely or almost completely discharged battery. Permanent Monitoring of the battery charge status is necessary while driving and requires considerable attention from the driver. Occasional charging when returning to the starting point is also practiced in some cases, but has none of great importance and is not suitable in this form for a supply network, because the operators cannot be expected to use Handling heavy and dirty cables and plugs in public parking lots every time you stop, aside from the possible damage to cables and connectors that can easily occur. A refueling process in which a tight network is proposed by changing stations, is also known, but because of the disadvantages inherent in this method in general not practical. It is also because of the economic and
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zeitlichen Aufwandes nur für weitgehend entladene Batterien geeignet und führt, wenn man es sehr häufig praktiziert, zu erheblichem äußeren Verschleiß. Es bedarf der Ergänzung durch Nachlademöglichkeiten, die in einer Vielzahl angeboten werden müssen.time investment is only suitable for largely discharged batteries and if practiced very often, it leads to significant external wear. It needs to be supplemented by reloading options, which must be offered in a large number.
Während der Einsatzzeit des Fahrzeuges nimmt die gespeicherte Energiemenge ab, wodurch auch das Fahrverhalten des Kraftfahrzeuges beeinflußt wird, das im Laufe eines Einsatzes alsbald den Betriebszustand "Vollgas" nicht mehr zuläßt. Das unterscheidet ein Elektrofahrzeug von einem üblichen Kraftfahrzeug. Aber auch in anderer Beziehung unterscheiden sich Kraftfahrzeuge mit elektrisch aufladbaren Energiespeichern von mit flüssigem Kraftstoff betriebenen Kraftfahrzeugen.During the service life of the vehicle, the saved Amount of energy from, whereby the driving behavior of the motor vehicle is influenced, which in the course of an operation soon the Operating state "full throttle" no longer permits. That makes a difference an electric vehicle from a common automobile. But motor vehicles also differ in other ways Electrically chargeable energy storage devices with liquid fuel operated motor vehicles.
Wegen des großen Energieinhaltes flüssiger Kraftstoffe lassen sich diese bei konventionellen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor auf kleinem Volumen mit relativ geringem Gewicht im Kraftfahrzeug unterbringen. Eine Tankfüllung erlaubt es, lange Strecken zu fahren oder das Nachtanken in Abständen von einigen Tagen durchzuführen. Entsprechend weitläufig ist daher auch das Tankstellennetz angelegt. Kraftfahrzeuge mit elektrischem Energiespeicher hingegen müssen wegen des großen Gewichtes der Energiespeicher und des erforderlichen Volumens immer mit wesentlich geringerer Energiekapazität auskommen. Hinzu kommt als weiterer Nachteil die lange Aufladezeit. Strom läßt sich aus physikalisch bedingten Gründen nicht so schnell wie Benzin in den Speicher einfüllen, im Gegenteil, je langsamer das Nachladen erfolgen kann, je wirtschaftlicher läßt es sich elektrisch gestalten. Das ist bis heute ein beachtliches Handikap für den Einsatz von Kraft-Because of the high energy content of liquid fuels, these can be used in conventional vehicles with internal combustion engines in a small volume with a relatively low weight in the motor vehicle. One tank of fuel allows you to travel long distances to drive or to refuel every few days. The petrol station network is therefore correspondingly extensive created. Motor vehicles with electrical energy storage, however, have to because of the great weight of the energy storage and the required volume always manage with significantly lower energy capacity. Added to this is another Disadvantage is the long charging time. For physical reasons, electricity cannot be stored in the storage tank as quickly as gasoline fill in, on the contrary, the slower the recharging can be done, the more economical it can be made electrically. That is to this day a considerable handicap for the use of strength
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fahrzeugen mit elektrisch aufladbarem Energiespeicher. Im übrigen ist es lange bekannt, daß fast alle Kraftfahrzeuge längere Standais Fahrzeiten aufweisen. Das gilt ganz besonders für den Individualverkehr im Nah- und Mittelstreckenbereich. Selbst im Fernverkehr und im Liniendienst fährt man nicht rund um die Uhr, sondern stellt die Fahrzeuge mehrere Stunden, vornehmlich bei Nacht ab. Das hat bisher die Probleme um den Betrieb von Kraftfahrzeugen mit elektrisch aufladbarem Energiespeicher nicht beeinflußt. vehicles with electrically chargeable energy storage. Furthermore It has long been known that almost all motor vehicles have long standais driving times. This is especially true for private transport in the short and medium distance range. Even in long-distance transport and regular service, you don't travel around the clock, but rather parks the vehicles for several hours, mainly at night. So far, this has caused problems with the operation of motor vehicles not affected by an electrically chargeable energy store.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, das für ein Kraftfahrzeug mit elektrisch nur langsam aufladbarem Energiespeicher (dazu gehören z. B. auch Wärmespeicher, Schwungradspeicher u. ä.), einen Betrieb erlaubt, der dem Betriebsverhalten eines Kraftfahrzeuges mit Verbrennungsmotor, zumindest im Nahverkehr ähnlich ist. Der Erfindung liegt fernerhin die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Durchführung eines solchen Verfahrens anzugeben.The invention is based on the object of specifying a method that for a motor vehicle with an energy storage device that can only be electrically charged slowly (this also includes, for example, heat storage devices, flywheel storage devices u. Ä.), allows an operation that the operating behavior of a motor vehicle with internal combustion engine, at least in local transport is similar. The invention is also based on the object of providing a system for carrying out such a Procedure to be specified.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Kraftfahrzeugen mit elektrisch aufladbarem Energiespeicher, die im statistischen Mittel während einer Betriebszeit eine Stillstandszeit aufweisen, die insgesamt mindestens einige Stunden pro Tag ergibt und die zwischen Fahrstrecken an Stillstandsplätzen für eine Haltezeit anhalten oder für eine Abstellzeit abgestellt werden. Die Erfindung besteht darin, daß die Energiespeicher der Kraftfahrzeuge (die mit einem aufgeladenen Energiespeicher auf ihre Fahrstrecke geschickt worden sind) an zumindest einigen Stillstandsplätzen während der üblichen Halte-The invention relates to a method for operating motor vehicles with an electrically chargeable energy storage device which, on a statistical average, results in a downtime during an operating period have that total at least a few hours per day and that stop between driving routes at standstill areas for a stopping time or for a parking time be turned off. The invention consists in that the energy storage of the motor vehicles (those with a charged energy storage have been sent on their route) at at least some standstill places during the usual stopping
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zeit oder Abstellzeit der Kraftfahrzeuge automatisch nachgeladen und diese dazu am Stillstandsplatz in eine vorgegebene Stellung einfahren und an eine dort installierte elektrische Versorgungseinrichtung angekuppelt werden. - Im Rahmen der Erfindung liegt es, die Kraftfahrzeuge, die mit dem Versorgungsnetz verbunden sind, auch bezüglich der Beheizung an das Versorgungsnetz anzuschließen und zwar ggf. über besondere Wärmespeicher.time or parking time of the motor vehicle automatically reloaded and move it to a predetermined position at the standstill area and connect it to an electrical supply device installed there be coupled. - It is within the scope of the invention, the motor vehicles that are connected to the supply network are also to be connected to the supply network with regard to heating, possibly via special heat storage.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Stillstandszeiten der Kraftfahrzeuge sich in ausreichender Zahl und Länge zum Nachladen der elektrischen Energiespeicher anbieten, wenn nur an allen oder einer ausreichenden Zahl von Stillstandsplätzen entsprechende Einrichtungen vorgesehen sind. Geht man davon aus, daß es möglich ist, den größten Teil aller normal anfallenden Stillstandszeiten eines Kraftfahrzeuges in diesem Sinne zum "Nachtanken" zu benutzen, dann stellt sich die Forderung nach größeren Speichern, die es erlauben, in Abständen von mehreren Tagen nachzutanken, für die meisten Kraftfahrzeuge nicht mehr. Auch Schneiladung, die Nachteile für das speisende elektrische Netz hat, erübrigt sich. Ausnahmen wird es lediglich im Fernverkehr geben. Insbesondere für Linienbuskraftfahrzeuge empfiehlt die Erfindung in diesem Zusammenhang, daß die Energiespeicher für Kraftfahrzeuge an praktisch allen Stillstandeplätzen während der üblichen Haltezeit nachgeladen werden. Man kommt so für die meisten Kraftfahrzeuge mit elektrisch aufladbarem Energiespeicher zu einem Fahrbetrieb, der praktisch immer im gürfitigsten Bereich des Betriebszustandes des Energiespeichers abläuft, wobei sich andererseits z. B. ein elektrischer Energiespeicher dann gleichzeitig im Bereich der bestmöglichen Aufnahmebereitschaft befindet. Das Kraftfahrzeug selbst zeigt ein entsprechendes Fahrverhalten bzw. kann entsprechend gefahren werden.The invention is based on the knowledge that the downtimes of the motor vehicles are available in sufficient number and length for recharging the electrical energy storage, if Appropriate facilities are only provided at all or a sufficient number of standstill locations. One goes assume that it is possible for most of all normally occurring The requirement then arises to use downtimes of a motor vehicle in this sense for "refueling" after larger storage tanks that allow you to refuel at intervals of several days, this is not the case for most motor vehicles more. Snow charging, which has disadvantages for the supplying electrical network, is also unnecessary. Exceptions are only made in the Give long-distance transport. In this context, the invention recommends that the energy store for motor vehicles can be recharged at practically all standstill areas during the usual stopping time. Man for most motor vehicles with electrically chargeable energy storage devices, driving is practically always in the lowest range of the operating state of the energy storage expires, on the other hand z. B. an electrical energy storage then at the same time in the area of the best possible receptivity is located. The motor vehicle itself shows a corresponding driving behavior or can drive accordingly will.
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Die bestmögliche Aufnahmebereitschaft des Energiespeichers bedeutet, die größtmögliche Energiemenge in kürzeste: Zeit nachladen zu können. Die erforderliche Gesamtladezeit, bezogen auf die aufgenommene Energiemenge, verglichen mit der Zeit, die notwendig ist, um eine leere Batterie durchgehend wieder aufzuladen, verkürzt sich dabei erheblich, teilweise bis 30 %. Die Erfindung macht sich die Erkenntnis zunutze, daß z. B. ein elektrochemischer Speicher, bedingt durch die geringere Gegenspannung einer, wenn auch nur kurzzeitig entladenen Batterie, höhere Ströme und somit mehr Energie pro Zeiteinheit aufnehmen kann.The best possible receptivity of the energy storage means the greatest possible amount of energy in the shortest: time to be able to recharge. The total charging time required, based on the amount of energy absorbed compared to the time required in order to continuously recharge an empty battery, it is considerably shorter, sometimes up to 30%. The invention makes use of the knowledge that z. B. an electrochemical storage, due to the lower counter voltage if battery that is only briefly discharged, can absorb higher currents and thus more energy per unit of time.
Das Verfahren strebt also bewußt eine Betriebsweise an, die abwechselt zwischen Laden und Entladen durch den Fahrbetrieb, wobei die Batterie dann nur noch den Zustand Laden oder Entladen kennt.The process thus consciously strives for a mode of operation that alternates between loading and unloading by driving, the battery then only knows the state of charge or discharge.
Die niedrige mittlere Ladespannung und die höhere mittlere Entladespannung führen dabei einerseits zu einer Verbesserung des Ladewirkungsgrades und andererseits zu einer höheren Nutzenergieentnahme aus der Batterie. Darüber hinaus hat die dauernde Zyklisierung der Plattenoberfläche, z. B. bei Blei-Säure-Batterien, und die nur gelegentliche Belastung der tieferliegenden Schichten eine Belastung des Platteninneren mit kleinem Gleichstrommittelwert und damit zusätzlich eine Erhöhung der gesamten nutzbaren Speicherenergie zur Folge. Hinzu kommt, daß die tiefliegenden Schichten der Platte, da sie nicht entladen werden, keine Volumenänderung erfahren und die Durchlässigkeit der äußeren Schichten nicht beeinträchtigen, was einen beschleunigten Säureaus^.eich erlaubt und der besseren Ausnutzung der Kapazität zugute kommt.The low mean charge voltage and the higher mean discharge voltage lead, on the one hand, to an improvement the charging efficiency and on the other hand to a higher useful energy consumption from the battery. It also has lasting Cyclization of the plate surface, e.g. B. lead-acid batteries, and the only occasional load on the deeper Layers a load on the inside of the plate with a small direct current mean value and thus an additional increase in the total usable storage energy. In addition, the deep layers of the plate, since they are not discharged, experience no change in volume and do not impair the permeability of the outer layers, which accelerates one Acid equilibrium allowed and better utilization of capacity benefits.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden die Batterien nicht erst bei einem bestimmten Entladezustand wieder mit dem Ladenetz verbunden. Gerade die ungleichmäßige Benutzung der Fahrzeuge und der dadurch bedingte unterschiedliche Entladungszustand der Batterien, die an einer Ladestelle angeschlossen werden, ermöglichen derjenigen Batterie, die am weitesten entladen ist, die größte Energiemenge aufzunehmen, d. h. eine Durchmischung und damit mögliche ungleichmäßige Verteilung der dargebotenen Energiemenge ist wünschenswert. Gleichzeitig hat dieses Verfahren den Vorteil, daß die von der Ladeanlage dargebotene Energiemenge vorwiegend voll ausgenutzt wird und somit mit gutem Wirkungsgrad und unter netzfreundlichen Bedingungen aus dem Netz entnommen werden kann.In the method according to the invention, the batteries are not only reconnected to the charging network when they have reached a certain state of discharge. Especially the uneven use of the vehicles and the resulting different state of discharge of the Batteries that are connected to a charging point enable the battery that is the most discharged to receive the absorb the greatest amount of energy, d. H. a thorough mixing and thus possible uneven distribution of the amount of energy presented is desirable. At the same time, this method has the advantage that the amount of energy offered by the charging system is predominantly fully used and thus taken from the network with good efficiency and under network-friendly conditions can be.
Das Verfahren sieht weiter vor, durch Vorwählen der gewünschten Nachladezeit im Fahrzeug die Nachladung bewußt auf die gesamte vorgesehene Standzeit ausdehnen zu können, um so Belastungsspitzen des Netzes zu vermeiden. Eine eingestellte Langzeitladung kann wegen des Bezuges netzfreundlicher Grundlastenergie tariflich honoriert werden, wodurch für den Benutzer ein Anreiz entsteht, Langzeitladung einzustellen. Im Ladevorgang selbst verhält sich z. B. eine leere Batterie durch eine vorgegebene lange Nachladezeit den anderen Batterien gegenüber, die am gleichen Versorgungssystem hängen, wie eine wenig entladene. Sie verringert die Gesamtbelastung des Versorgungsnetzes oder gibt anderen Fahrzeugen den Bezug einer größeren Energiemenge in kurzer Zeit frei.The method also provides for the entire recharge by preselecting the desired recharging time in the vehicle to be able to extend the intended service life in order to avoid peak loads on the network. A set long-term charge can be remunerated due to the purchase of grid-friendly base load energy, which creates an incentive for the user, Set long-term charging. In the charging process itself z. B. a dead battery by a predetermined length of time Reload time compared to the other batteries that are connected to the same supply system as a slightly discharged one. You decreased the total load of the supply network or gives other vehicles the use of a larger amount of energy free for a short time.
Weiter besteht die Erfindung darin, Zählsysteme für die aufgenommenen Energiemengen anzugeben, die je nach Ladeverfahren zuThe invention also consists in counting systems for the recorded Specify the amount of energy that increases depending on the charging method
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Verrechnungszwecken herangezogen werden können, auch unter Berücksichtigung unterschiedlicher Tarife. Diese Verrechnungszähler können an Bord, in der Batterie, im Ladegerät oder an der Koppelstelle sowie durch Impulse gesteuert in einer Zentralstelle installiert sein.Billing purposes can be used, also taking into account different tariffs. These billing meters can be on board, in the battery, in the charger or at the coupling point as well as be installed in a central location controlled by impulses.
Erfindungsgemäß kennt so das Kraftfahrzeug kein "Tanken an einer Tankstelle" mehr, es lädt sich vielmehr in Stillstandszeiten gleichsam von selber auf. Für den Besitzer des Kraftfahrzeuges mit elektrischem Energiespeicher bedeutet dies erhebliche Annehmlichkeiten selbst gegenüber Kraftfahrzeugen, die mit flüssigem Kraftstoff betrieben werden. Mehr Annehmlichkeit entsteht außerdem dadurch, daß das Kraftfahrzeug, wenn es schon mit einem elektrischen Energieversorgungsnetz verbunden ist, wann immer gewünscht, ohne eine besondere Aufmerksamkeit des Betreibers, automatisch elektrisch vorgeheizt oder während kurzer Stillstandszeiten warm gehalten werden kann. Weder Geräusche noch Abgase entstehen dabei. Auch kann z. B. die Batterie während beliebig langer Stillstandszeiten auf dem gewünschten Ladezustand gehalten werden, ohne auf die gefürchteten Selbstentladungen achten zu müssen und außerdem läßt sich die Batterie im Winter vortemperieren um die volle Kapazität nutzbar zur Verfügung zu haben. Für alle Speichersysteme können auf diese Weise optimale Speicher- und Betriebsbedingungen geschaffen werden. Kommt es später zu einem Einsatz von sog. Heißbatterien, ist ein Warmhalten des Speichers bei längeren Standzeiten zwingend erforderlich. Die Voraussetzung dafür bietet das angegebene Verfahren bereits jetzt schon.According to the invention, the motor vehicle no longer knows "refueling at a gas station"; rather, it charges itself during downtimes as it were by itself. For the owner of the motor vehicle with an electrical energy store, this means considerable convenience even compared to motor vehicles that run on liquid fuel. There is also more convenience in that the motor vehicle, if it is already connected to an electrical power supply network, whenever desired, without special attention from the operator, automatically preheated electrically or warm during short downtimes can be held. There are no noises or exhaust fumes. Also z. B. the battery during downtimes of any length be kept at the desired state of charge without having to pay attention to the dreaded self-discharges and moreover the battery can be preheated in winter in order to have the full capacity available. For all storage systems you can in this way optimal storage and operating conditions are created. If so-called hot batteries are used later, It is imperative to keep the storage tank warm if it is not used for a longer period of time. That offers the prerequisite for this specified procedure already now.
Im Rahmen der Erfindung müssen die sich als Stillstandsplätze für die Kraftfahrzeuge anbietenden Parkplätze, Parkhäuser, Garagen, - in bestimmten Zonen auch Straßenränder - bei Linien-Within the scope of the invention, the parking spaces, parking garages, garages, - in certain zones also roadsides - for lines
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fahrzeugen bevorzugt Endhaltestellen, im Güterverkehr vor allem auch Plätze an Verladerampen, eine Energieversorgungseinrichtung aufweisen, d. h. mit einer elektrischen Versorgungsleitung ausgerüstet werden, die in Gleichstrom-, Wechselstrom- oder Drehstrom auch mit höheren Frequenzen ausgeführt sein kann, je nach Art des gewählten Nachladesystems.vehicles prefer terminal stops, in freight transport especially places at loading ramps, an energy supply facility have, d. H. be equipped with an electrical supply line in direct current, alternating current or three-phase current can also be designed with higher frequencies, depending on the type of recharging system chosen.
Selbstverständlich muß dabei das Nachladesystem mit dem System des Fahrzeuges harmonieren, was durch Normung unschwer zu erreichen ist. Der elektrische Versorgungsanschluß kann sowohl oberirdisch als auch unterirdisch bzw. in Sonderfällen in jeder beliebigen Zwischenhöhe angeordnet sein, jedoch vorzugsweise so, daß das Kraftfahrzeug selbst im angekoppelten Zustand den Schutz gegen unbeabsichtigte Berührung der elektrischen Kontakte übernimmt. Zu besonders einfachen Lösungen in beaüg auf den Ankopplungsvorgang kommt man, wenn ein Teil der beim Ladevorgang leitungsmäßig zu überbrückenden Stecke von einer Mechanik des Fahrzeuges und ein anderer Teil von dem elektrischen Versorgungsanschluß aus übernommen wird.Of course, the reloading system must match the system of the Vehicle harmonize, which is easy to achieve through standardization. The electrical supply connection can be above ground as well as underground or in special cases at any intermediate height, but preferably so that the Motor vehicle takes over the protection against unintentional contact with the electrical contacts even in the coupled state. For particularly simple solutions in relation to the coupling process you come when a part of the line to be bridged during the charging process comes from a mechanics of the vehicle and another part is taken over from the electrical supply connection.
Bei Starkstromanlagen sind Schutzvorrichtungen ebenfalls Bestandteil der Einrichtungen bzw. Vorrichtungen, Die Kontaktbrücken des Kraftfahrzeuges und die Schutzvorrichtungen werden z. B. beide betätigt durch Anziehen der Handbremse. Gleichzeitig wird, wenn erforderlich, die Stromversorgung des Kraftfahrzeugantriebes unterbrochen, so daß ein Anfahren im angekoppelten Zustand unmöglich ist. Das Ausfahren der Kontaktvorrichtung der Versorgungseinrichtung wird z. B. durch Signaleinrichtungen eingeleitet, z. B. durch Kontaktschwellen, die bei Gewichtsbelastung durch die Räder des Kraftfahrzeuges bzw. das Kraftfahrzeug selbst ansprechen.In the case of high-voltage systems, protective devices are also part of the facilities or devices. B. both operated by pulling the handbrake. At the same time , if necessary, the power supply of the motor vehicle drive is interrupted, so that starting up in the coupled state is impossible. The extension of the contact device of the supply device is z. B. initiated by signaling devices, e.g. B. by contact thresholds that respond to weight load by the wheels of the motor vehicle or the motor vehicle itself.
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Ist ein Kraftfahrzeug richtig abgestellt und die elektrische Kupplung ordnungsgemäß hergestellt, wird der Stromfluß abgefragt und über ein Anzeigegerät dem Bedienenden die ordnungsgemäße Ladefunktion angezeigt.If a motor vehicle is correctly parked and the electrical coupling is properly established, the current flow is queried and the correct charging function is displayed to the operator via a display device.
Man kann anstatt mit Kontakten auch kontaktlose, z. B. induktive Ankopplungen benutzen. Eine vorteilhafte Lösung ergibt sich, wenn man z. B. Jlochstromnachladungen über Kontakte, bevorzugt mit Gleichstrom, durchführt und Langzeitladungen sowie für Batterien notwendige Ausgleichsladungen, die immer geringe Ströme erfordern, durch induktive Ankopplungen ermöglicht. Eine Gemischtmethode ist ebenfalls möglich aber nicht zwingend, denn die verschiedenen Stillstandsplätze brauchen nicht unbedingt beide Ankoppelmöglichkeiten gleichzeitig aufzuweisen. Eine induktive Ankopplung für kleine Ströme allein eignet sich auch besonders gut als kontaktlose Methode für die Ausrüstung von Garagen (Heimlader).Instead of using contacts, you can also use contactless, e.g. B. use inductive couplings. An advantageous solution results when one z. B. Jlochstromnachladungen via contacts, preferably with Direct current, carries out and long-term charges as well as equalization charges necessary for batteries, which always require low currents, made possible by inductive coupling. A mixed method is also possible, but not mandatory, because the different ones Standstill locations do not necessarily need to have both coupling options at the same time. An inductive coupling for small currents alone are also particularly suitable as a contactless method for equipping garages (home chargers).
Gleichzeitig mit der Ankopplung des Fahrzeuges an das Versorgungsnetz ist erfindungsgemäß eine Verbindung zwischen dem Fahrzeug und dem Versorgungsnetz vorgesehen, die der Signalisierung und/ oder Steuerung von elektrischen Schaltgeräten außerhalb des Fahrzeuges oder umgekehrt dient. Diese Signalverbindung, die im übrigen auch kontaktlos*, z. B. eine Lichtschranke sein kann, ist außerdem in der Lage, Impulse zu übertragen, die der Verrechnung der bezogenen Energiemenge dienen.Simultaneously with the coupling of the vehicle to the supply network a connection between the vehicle and the supply network is provided according to the invention, which the signaling and / or control of electrical switching devices outside the vehicle or vice versa. This signal connection, which is in the rest also contactless *, z. B. can be a light barrier, is also able to transmit impulses that the billing serve the amount of energy drawn.
Im Ergebnis erreicht man, wenn in einer gewissen Dichte Energieversorgungseinrichtungen an Stillstandsplätzen installiert sind, gleichsam automatisch, daß die Energiespeicher der Kraftfahrzeuge, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren integriert, sind, tagsüberAs a result, if in a certain density, energy supply devices are achieved are installed at standstill places, as it were automatically, that the energy storage of the motor vehicles, which are integrated with the method according to the invention, during the day
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fast immer voll aufgeladen sind, in jedem Falle aber morgens bei Fahrtantritt, weil jedes Abstellen des Kraftfahrzeuges auch für kürzere Zeitspannen zwangsläufig einen Nachladevorgang einleitet. Diese Tatsache erhöht die Lebensdauer zumindest eines elektrochemischen Energiespeichers und vergrößert damit die Wirtschaftlichkeit. Das beruht darauf, daß die unteren Schichten der aktiven Elektroden weniger entladen werden und Volumenänderungen, die erhöhte Abschlammung der aktiven Masse verursachen, weitaus weniger auftreten. Hinzu kommt, daß bei Entladung nur der oberen Schichten die Gitterkorrosion begrenzt wird, bedingt dadurch, daß unmittelbar am Gitter wenig chemische Reaktionen auftreten. Sie läßt andererseits aber auch für Kraftfahrzeuge, die nur in einem bestimmten Bereich verkehren, wesentlich kleinere Energiespeicher unter Inkaufnahme geringerer Reichweiten je Füllung zu.are almost always fully charged, but in any case in the morning when driving, because every time the vehicle is parked for shorter periods of time inevitably initiate a reloading process. This fact increases the life of at least one electrochemical Energy storage and thus increases the profitability. This is due to the fact that the lower layers of the active Electrodes are discharged less and volume changes, which cause increased sludging of the active material, far occur less. In addition, when discharging only the upper layers, the grid corrosion is limited, due to the fact that few chemical reactions occur directly on the grid. On the other hand, it can also be used for vehicles that are only in one traffic in a certain area, significantly smaller energy storage devices accepting shorter ranges per filling.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen ausführlich erläutert; es zeigen:In the following the invention will be explained with reference to schematic drawings explained in detail; show it:
Fig. 1 eine erste Ausfuhrungsform eines Stillstandsplatzes mit an eine Energieversorgungseinrichtung angekuppteltem Kraftfahrzeug, Fig. 1 shows a first embodiment of a standstill area motor vehicle coupled to an energy supply device,
Fig. 2 ein Schaltschema der Energieversorgungseinrichtung gemäß Fig. 1,FIG. 2 shows a circuit diagram of the energy supply device according to FIG. 1,
Fig. 3 eine zweite Ausfuhrungsform eines Stillstandsplatzes mit an eine Energieversorgengseinrichtung angekuppeltem Kraftfahrzeug, 3 shows a second embodiment of a standstill area motor vehicle coupled to an energy supply device,
Fig. 4 ein Schaltschema der Energieversorgungseinrichtung gemäß Fig. 3,FIG. 4 shows a circuit diagram of the energy supply device according to FIG. 3,
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Fig. 5 eine dritte Ausfuhrungsform eine Stillstandsplatzes mit an eine Energieversorgungseinrichtung angekuppeltem Kraftfahrzeug, 5 shows a third embodiment with a standstill location motor vehicle coupled to an energy supply device,
Fig. 6 ein Schaltschema der Energieversorgungseinrichtung gemäß Fig. 5.FIG. 6 shows a circuit diagram of the energy supply device according to FIG. 5.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Stillstandsplatz mit einer Anlage zur Versorgung von vorzugweise Individualfahrzeugen 1 mit elektrisch aufladbaren Energiespeichern 2. Der Stillstandsplatz weist im Ausführungsbeispiel 5 Stellflächen 3 auf, von denen eine von einem als Transporter ausgeführten Kraftfahrzeug 1 besetzt ist, Das Kraftfahrzeug 1 ist über eine nachstehend näher beschriebene Kupplungseinrichtung mit einer zentralen Energieversorgungseinrichtung gekuppelt. Die Energieversorgungseinrichtung des Stillstandsplatzes besteht aus einem Gleichstromnetz 4, welches über ein Gleichrichterladegerät 5 an ein Wechselspannungsnetz 6 angeschlossen ist. Das Gleichrichterladegerät. 5 sorgt für eine konstante Spannung im Gleichstromnetz 4 und für eine Begrenzung des Stromes auf ein Maximum, das im Ausführungsbeispiel bei einem fünffachen Wert des für die einzelne Stellfläche 3 angenommenen mittleren Ladestromes liegt. Ein solcher Stillstandsplatz kann ein Spektrum von Fahrzeugen 1 bedienen, welches beispielsweise vom PKW bis zum Transporter mit ca. It Nutzlast reicht.The embodiment shown in Figs. 1 and 2 shows a standstill with a system for the supply of preferably Individual vehicles 1 with electrically chargeable energy storage devices 2. In the exemplary embodiment, the standstill area has parking spaces 3, one of which is used as a Transporter running motor vehicle 1 is occupied, the motor vehicle 1 is coupled to a central energy supply device via a coupling device described in more detail below. The energy supply device of the standstill area consists of a direct current network 4, which is supplied via a rectifier charger 5 is connected to an alternating voltage network 6. The rectifier charger. 5 ensures a constant Voltage in the direct current network 4 and for limiting the current to a maximum, which in the exemplary embodiment is five times as high Value of the assumed mean charging current for the individual floor space 3. Such a standstill can be a spectrum of vehicles 1, which ranges, for example, from cars to vans with approx. It payload.
Zum Ankuppeln fährt das Fahrzeug 1 auf eine Stellfläche 3 des Stillstandsplatzes und kommt auf zwei Kontaktschwellen 7 zum Stillstand. Beim Anziehen der Handbremse werden mit dem Energiespeicher 2 des Fahrzeuges 1 verbundene Gegenkontakte 8 am Fahr-For coupling, the vehicle 1 drives to a parking space 3 of the standstill area and comes to two contact thresholds 7 Standstill. When the handbrake is applied, mating contacts 8 connected to the energy store 2 of the vehicle 1 on the driving
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zeug 1 durch Verschieben von Abdeckplatten 9 freigelegt. Durch das Eigengewicht des Fahrzeuges 1 werden über die Kontaktschwellen 7 zwei Arbeitszylinder 10 mit Rückholfedern 11 betätigt. Der durch die Arbeitszylinder 10 erzeugte überdruck steht über einen Speicherbehälter 12 am Magnetventil 13 an. Eine Lichtschranke 14 fragt ab, ob am Fahrzeug 1 ein (nicht dargestellter) Reflektor vorhanden ist, um festzustellen, ob es sich um ein Speicherfahrzeug handelt. Ist das gegeben und steht das Fahrzeug richtig, öffnet ein (nicht dargestelltes) Kommandogerät das Magnetventil 13. Der anstehende Druck wirkt auf Arbeitszylinder 15, durch welche in Ruhelage spannungslose Kontaktstifte 16 eine Schutzvorrichtung 17 durchstoßen.. In der Endstellung verbinden die Kontaktstifte 16 über Schleifkontakte 18 die Gegenkontakte 8 mit dem Gleichstromnetz 4 (vgl. Fig. 2).tool 1 exposed by moving cover plates 9. Due to the weight of the vehicle 1, the contact thresholds 7 two working cylinders 10 with return springs 11 actuated. The overpressure generated by the working cylinder 10 is above a Storage tank 12 on solenoid valve 13. A light barrier 14 asks whether there is a reflector (not shown) on vehicle 1 is present to determine if it is a storage vehicle. Is that given and the vehicle is standing correctly, A command device (not shown) opens the solenoid valve 13. The existing pressure acts on the working cylinder 15 through which in the rest position de-energized contact pins 16 pierce a protective device 17 .. In the end position connect the Contact pins 16 via sliding contacts 18, the mating contacts 8 with the direct current network 4 (see. Fig. 2).
Zum Abfahren des Fahrzeuges 1 wird die Handbremse gelöst. Mit dem Lösen der Handbremse wird der Reflektor der Lichtschranke 14 verdeckt, wodurch ein Umsteuern des Magnetventils 13 erfolgt. Nunmehr wird der am Magnetventil 7 anstehende Druck zum Einfahren der Kontaktstifte 16 benutzt. Der Druckausgleich erfolgt über einen zweiten Speicherbehälter 12. Nach Lösen der Gegenkontakte 8 und SchMfkontakte 18 schieben sich die Abdeckplatten 9 wieder über die Gegenkontakte 8 und das Fahrzeug 1 ist abfahrbereit.To drive off the vehicle 1, the handbrake is released. When the handbrake is released, the reflector becomes the light barrier 14 covered, as a result of which the solenoid valve 13 is reversed. The pressure applied to the solenoid valve 7 is now used to retract the contact pins 16 are used. The pressure equalization takes place via a second storage container 12. After releasing the mating contacts 8 and SchMfkontakte 18 slide the cover plates 9 again via the mating contacts 8 and the vehicle 1 is ready to leave.
Im Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß die übrigen vier in Fig. 2 gezeigten Stellflächen 3 unbesetzt sind oder Fahrzeuge auf ihnen stehen, die entweder fast vollgeladene Batterien haben, oder auf Langzeitladung eingestellt sind, d. h. nur wenig Strom dem Netz entnehmen. Bekanntlich verzweigt sich beim ParallelladenIn the exemplary embodiment, it is assumed that the remaining four parking spaces 3 shown in FIG. 2 are unoccupied or vehicles are on them that either have almost fully charged batteries or are set to long-term charging, d. H. little electricity from the network. It is well known that parallel loading branches out
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von Batterien - und darum handelt es sich hier - der Strom. Die Batterie mit der geringsten Gegenspannung bekommt den vollen Strom, der je nach Batteriegröße 5 χ In übersteigen kann.batteries - and that's what this is all about - electricity. The battery with the lowest counter voltage gets the full one Current that can exceed 5 χ In depending on the size of the battery.
Sobald nach erfolgter automatischer Ankopplung das Fahrzeug 1 mit dem Netz 4 verbunden ist, beginnt der Stromfluß. Gleichzeitig läuft ein im Fahrzeug 1 - bei Wechselbatterien besser im Batterietrog - befindliches Strom-Zeit-Meßglied an, das in seinem Zeitverhalten auf die thermische Belastbarkeit der Batterie abgestimmt sein muß. Je höher der Ladestrom, um so kürzer ist die Laufzeit dieses Überwachungsgliedes. Bei Erreichen der vorgegebenen Zeitmarke wird der Stromfluß durch ein Lastschaltgerät, das sowohl im Fahrzeug selbst oder im Batterietrog, als auch im Ladegerät 5 angeordnet sein kann, wobei es unerheblich ist, ob es sich um eine mechanische Schaltvorrichtung handelt oder eine Leistungselektronik, unterbrochen. Ist das Lastschaltglied außerhalb des Fahrzeuges angeordnet, muß vom Fahrzeug dorthin ein Steuerimpuls übertragen werden. Nach Unterbrechung des Stromflusses, läuft ein zweites Zeitglied an, daß ebenfalls der thermischen Zeitkonstante der Batterie angepaßt sein muß. Nach Ablauf einer Mindestzeit, oder wenn gewünscht, nach einer vorher eingestellten Zeit, - das Zeitglied ist nämlich Bur gewollten Verlängerung des Ladevorganges einstellbar - wird der Lastschalter wieder eingeschaltet und der Stromfluß beginnt von Neuem. Dieser Vorgang wiederholt sich bei maximalem Strom in gleichen Zeitintervallen so lange, bis sich eine Gegenspannung aufgebaut hat und der Stromfluß sich dementsprechend verringert. Die Impulse werden dann länger bis bei voller Gegenspannung der Strom gegen Null geht und der Lastschalter dauernd eingeschaltet bleibt.As soon as the vehicle 1 is connected to the network 4 after the automatic coupling has taken place, the current begins to flow. Simultaneously a current-time measuring element located in the vehicle 1 - better in the battery trough in the case of exchangeable batteries - starts up, which in its time behavior must be matched to the thermal load capacity of the battery. The higher the charging current, the shorter it is Duration of this monitoring element. When the specified time mark is reached, the current flow through a load switching device, which can be arranged both in the vehicle itself or in the battery tray, as well as in the charger 5, it being irrelevant whether it is a mechanical switching device or power electronics, interrupted. If the load switching element is outside Arranged of the vehicle, a control pulse must be transmitted from the vehicle there. After interruption of the current flow, a second timer starts running that must also be adapted to the thermal time constant of the battery. To A minimum time elapses or, if desired, after a previously set time - the timer is actually Bur wanted Extension of the charging process adjustable - the load switch is switched on again and the current flow begins again. This The process is repeated at maximum current in the same time intervals until an opposing voltage has built up and the current flow is reduced accordingly. The impulses are then longer until the current is counter-voltage at full counter-voltage Zero goes and the load switch remains switched on continuously.
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Die Arbeitsweise des zeitstromabhängigen Meßgliedes zerteilt also die dargebotene Energie gleichsam in gleichgroße Blöcke eines bestimmten Energieinhaltes. Geht man von dieser Tatsache aus, so braucht man nur die Schaltvorgänge über ein Zählwerk zu registrieren und die aufgenommene Energiemenge läßt sich, z. B. beim nächsten Batterieservice errechnen und verrechnen. Das einstellbare Zeitglied, welches die Pausenzeiten vorgibt, tibernimmt ebenfalls eine DoppeIfunktion, nämlich die Gewährleistung der Mindestpausenzeit zum Schutz der Batterie und die Beeinflussung der Netzbelastung durch eine einstellbare Verlängerung der stromlosen Pause. Mit der Einstellung einer vom Netz bevorzugten Langzeitladung kann z. B. ein zweites impulszählendes Zählwerk angesteuert werden. Die hierauf angezeigten Zahlen erlauben dann später, das Bestimmen der Energiemengen, die netzfreundlich entnommen wurden.The mode of operation of the time current-dependent measuring element is thus divided the presented energy, as it were, in blocks of the same size with a certain energy content. Based on this fact, so you only need to register the switching operations on a counter and the amount of energy consumed can be, for. B. calculate and charge for the next battery service. The adjustable timer, which specifies the pause times, takes over also a double function, namely the guarantee the minimum pause time to protect the battery and the influence on the network load through an adjustable extension the currentless break. With the setting of a long-term charging preferred by the network, z. B. a second pulse counting device Counter can be controlled. The numbers displayed on this then later allow the determination of the amount of energy that is grid-friendly were taken.
Um die für Batterien von Zeit zu Zeit notwendigen Ausgleichsladungen zu erzielen, könnte man zu bestimmten Zeiten, z. B. während der Nacht, eine höhere Spannung vorgeben. Das dürfte auch den wenigen Batterien, die gerade zu dieser Zeit ausnahmsweise noch nicht voll aufgeladen sind, nicht schaden, denn man kann davon ausgehen, daß demnächst geschlossene Systeme zur Verfügung stehen, die das Problem des Wasserverbrauchs durch Gasung nicht mehr kennen.In order to achieve the equalization charges necessary for batteries from time to time, one could at certain times, e.g. B. during the night, pretend a higher tension. That should also be the case with the few batteries that were used exceptionally at this time are not yet fully charged, no harm, because one can assume that closed systems will soon be available Are available who no longer know the problem of water consumption through gassing.
Die in den Fig. 3 und 4 gezeigte Anlage dient zur Versorgung von Kleinfahrzeugen 1 mit elektrisch wieder aufladbaren Energiespeichern 2 durch induktive Ankopplung an das Wechselstromnetz 19. Eine Stellfläche 3 des Stillstandsplatzes ist von einem Fahrzeug 1 besetzt, das über einen Stoßstangentransformator oder Stoßstangentibertrager an eine Ladeplanke 20 angekoppelt ist.The system shown in FIGS. 3 and 4 is used to supply small vehicles 1 with electrically rechargeable energy stores 2 by inductive coupling to the alternating current network 19. A floor space 3 of the standstill area is of one Vehicle 1 occupied by a bumper transformer or bumper carrier is coupled to a loading board 20.
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Die Anordnung im Fahrzeug 1 ist dabei folgende: Das Fahrzeug 1 erhält eine breite Stoßstange in Form eines Gummiwulstes, der in der Mitte abgeflacht ist. Hier sitzt eingegossen ein induktives Ankopplungsteil 21. Das ganze Gebilde ist federnd gelagert, um Ankopplungserschütterungen nicht auf Fahrwerk und Aufbau zu übertragen. Das Übersetzungsverhältnis dieses Ankopplungsteiles 21 richtet sich nach der verwendeten Betriebsspannung. Nachgeordnet befindet sich im Fahrzeug ein Gleichrichter 22, dessen Regelung sowohl im Fahrzeug als auch im stationären Teil der Anlage erfolgen kann. Auch die Messung des Energieverbrauchs kann sowohl im Fahrzeug 1 als auch im speisenden Netz erfolgen. Im Fahrzeug befindet sich weiterhin ein Zeitschalter 23, der ein verzögertes Einsetzen des Ladevorganges ermöglicht, um z. B. den günstigeren Nachttarif ausnutzen zu können, durch den eine Versorgungsnetzfreundliche Entnahme honoriert wird. Der stationäre Teil der Anordnung ist aus sog. Ladeplanken 20 aufgebaut, die bevorzugt aus leichtmontierbaren Kunststoffträgern mit Gummieinlage bestehen. Darin sind Ladetrafos 24 eingegossen, die sich zusammen mit dem Ankopplungsteil 21 zu gewöhnlichen Kerntransformatoren ergänzen.The arrangement in the vehicle 1 is as follows: The vehicle 1 receives a wide bumper in the form of a rubber bead, which in the middle is flattened. An inductive coupling part 21 sits cast in here. The entire structure is resiliently mounted in order to Coupling vibrations not to be transmitted to the chassis and body. The transmission ratio of this coupling part 21 depends on the operating voltage used. A rectifier 22 is located downstream in the vehicle, its Regulation can take place both in the vehicle and in the stationary part of the system. Also the measurement of energy consumption can take place both in vehicle 1 and in the feeding network. In the vehicle there is also a time switch 23 that is on Delayed onset of the charging process allows to z. B. to be able to use the cheaper night tariff, through the one Grid-friendly withdrawal is rewarded. The stationary Part of the arrangement is made up of so-called loading planks 20, which are preferably made of easily assembled plastic carriers with a rubber insert exist. Charging transformers 24 are cast in it, which together with the coupling part 21 become common core transformers add to.
Die Ladeplanken 20 erhalten an den Ankopplungspunkten deutlich sichtbare Farbmarkierungen, die den eingegossenen Ladetrafo 24 symbolisieren. Der Anschluß der Ladetrafos 24 an das Wechselstromnetz 19 erfolgt zentral über eine Verteilung mit Schutz- und evtl. Meßeinrichtungen, die nicht dargestellt sind. Die Ladetrafos 24 sind stets eingeschaltet. Die LeerlaufVerluste im unbenutzten Zustand sind crering und reichen gerade aus, um im Winter die Ankopplungsflache eisfrei zu halten. Der Ankopplungs-Vorgang beschränkt sich hier auf eine Berührung von Ladetrafo 24The charging planks 20 are given clearly visible color markings at the coupling points, which mark the cast-in charging transformer 24 symbolize. The connection of the charging transformers 24 to the alternating current network 19 takes place centrally via a distribution with protective and possibly measuring devices that are not shown. The charging transformers 24 are always switched on. The idle losses when not in use they are crering and are just enough to keep the coupling surface free of ice in winter. The coupling process limited to touching charging transformer 24
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und dem Ankopplungsteil 21. Da Ankopplungsteil 21 und Ladetrafo 24 nachgiebig gelagert sind, ist ein luftspaltfreies Aneinanderfügen der Trafoteile möglich. Dies kann durch einfaches Anstoßen der Fahrzeugstoßstange an eine entsprechend markierte Stelle der Ladeplanke 20 erfolgen. Eine exakte Positionierung ist dazu nicht erforderlich. Eine Schrägstellung des Fahrzeuges 1 wird durch die Nachgiebigkeit von Ankopplungsteil 21 und Ladetrafo 24 sowie die Wirksamkeit des magnetischen Feldes ausgeglichen. Seitlicher Versatz sowie unterschiedliche Bodenfreiheiten des Fahrzeuges spielen innerhalb des Toleranzfeldes keine Rolle. Sollte die zulässige Toleranz jedoch überschritten werden, so kann dies optisch an der Armaturentafel des Fahrzeuges 1 angezeigt werden. Das Fahrzeug muß dann erneut positioniert werden. Der Ladevorgang beginnt unmittelbar nach erfolgter Ankopplung. Eine Schalthandlung oder eine Unterbrechung des Fahrzeugstromkreises ist nicht erforderlich. Eine unterbrechung des Ladevorganges erfolgt durch Anfahren des Fahrzeuges 1, wobei ein Teil der Anfahrenergie noch aus dem Netz entnommen werden kann.and the coupling part 21. Da coupling part 21 and charging transformer 24 are resiliently mounted, the transformer parts can be joined together without any air gaps. This can be done by simply nudging the vehicle bumper at a correspondingly marked point on the loading plank 20. There is also an exact positioning not mandatory. An inclined position of the vehicle 1 is caused by the flexibility of the coupling part 21 and the charging transformer 24 as well as the effectiveness of the magnetic field balanced. Lateral offset as well as different ground clearances of the vehicle play no role within the tolerance field. However, if the permissible tolerance is exceeded, this can be done are displayed optically on the dashboard of vehicle 1. The vehicle must then be repositioned. The charging process begins immediately after the coupling has taken place. A switching operation or an interruption of the vehicle circuit is not necessary. The charging process is interrupted when the vehicle 1 starts up, with part of the start-up energy still remaining can be taken from the network.
Die in den Fig. 5 und 6 dargestellte Anlage dient vorzugsweise zur Versorgung von Linienbussen über eine oberhalb des Fahrzeuges 1 ang eordnete Versorgungsschiene 25. Die Anlage kann sowohl an der Endhaltestelle einer Linie als auch auf dem Betriebshof installiert sein. In beiden Fällen werden üblicherweise mehrere Anordnungen nebeneinander oder hintereinander gleichzeitig vorhanden sein. Außerdem eignet sich diese Anordnung für die Versorgung von Linienbussen an einigen oder allen Haltepunkten im Zuge der Linienführung. Die mechanische Ausführung der Versorgungsschienen 25 werden in allen drei Anwendungsfällen gleich sein, die Ladeverfahren jedoch sind an allen drei.in diesem Bei-The system shown in FIGS. 5 and 6 is preferably used to supply public buses via one above the vehicle 1 arranged supply rail 25. The system can be used both at the terminus of a line and at the depot be installed. In both cases, several arrangements are usually present next to one another or one behind the other at the same time be. This arrangement is also suitable for supplying buses to some or all of the stops in the The course of the line. The mechanical design of the supply rails 25 will be the same in all three use cases, but the charging procedures are the same on all three.
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spiel angegebenen Punkten unterschiedlich.game points different.
Das Fahrzeug 1 fährt in die Stellfläche 2 des Stillstandsplatzes ein. Stromabnehmer 26, die von der Fahrzeugbatterie 2 her unter Spannung stehen, berühren die oben angeordneten Versorgungsschienen 25. Die Stromabnehmer 26 können aus geteilten Bügeln bestehen, die mit Rollen oder Schleifern bestückt sind. Die nun bis zum Ladegerät 27 anstehende Betriebsspannung betätigt ein Schaltglied 28, welches den Ladevorgang einleitet. Zwischen Ladegerät 27 und Schaltglied 28 kann ein Speicher 30 und/oder ein Strombegrenzer 31 zwischengeschaltet sein. Das Fahrzeug kann nach jeder beliebigen Standzeit, so wie es der Fahrplan vorsieht, den Stillstandsplatz wieder verlassen. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, bleibt der Bus auch während des Anfahrens an den Versorgungsschienen 25. Dadurch läßt sich vorteilhafterweise der größte Teil des energiezehrenden Anfahrvorganges aus dem speisenden Netz 24 abdecken. Kurz vor dem Verlassen der Versorgungsschienen 25 berührt der Stromabnehmer 26 eine Steuerschiene 4#, hier nicht dargestellt, die das Schaltglied 28 zum Abfallen bringt, um ein leistungsloses Verlassen des Stromabnehmers 26 von der Versorgungsschiene 25 zu ermöglichen. Die Versorgungsschiene ist anschließend wieder spannungsfrei. Das Ladegerät 27 an der Endhaltestelle arbeitet bevorzugt nach dem Prinzip der IU-Kennlinie. Weil im Linienverkehr der Verbrauch der Einzelfahrzeuge nicht registriert werden braucht, denn es handelt sich in jedem Fall um den gleichen Betreiber, erfolgt die Zählung auf der Drehstromseite. Die Tatsache, daß sich an einer Endhaltestelle fast immer mehr als ein Ladeplatz befindet, führt in der Regel zu relativ hohen Anschlußwerten. Durch eine Auswahlschaltung, die dem am meisten entladenen Fahrzeug einen hohen Ladestrom freigibt und die anderen sperrt läßt sich der maximale Anschlußwert in Grenzen halten und die Gesamtbenutzungsdauer verlängern, The vehicle 1 drives into the parking space 2 of the standstill area. Current collector 26, from the vehicle battery 2 below There are voltage, touch the supply rails 25 arranged above. The current collectors 26 can consist of split brackets exist, which are equipped with rollers or grinders. The operating voltage that is now present up to the charger 27 is activated Switching element 28, which initiates the charging process. Between charger A memory 30 and / or a current limiter 31 can be interposed between 27 and switching element 28. The vehicle can after any downtime, as stipulated in the timetable, leave the standstill area again. As can be seen from FIG is, the bus remains on the supply rails 25 even during start-up. This advantageously allows the largest Cover part of the energy-consuming start-up process from the feeding network 24. Just before leaving the supply rails 25, the current collector 26 touches a control rail 4 #, here not shown, which brings the switching element 28 to fall in order to leave the pantograph 26 without power from the To enable supply rail 25. The supply rail is then tension-free again. The charger 27 on the The terminus preferably works on the principle of the IU characteristic. Because the consumption of individual vehicles in regular service does not need to be registered, because it is always the same operator, the count is made on the Three-phase side. The fact that there is almost always more than one loading space at a terminus usually leads to relatively high connection values. Through a selection circuit, the most discharged vehicle has a high charging current enables and blocks the others, the maximum connection value can be kept within limits and the total period of use can be extended,
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soweit wie es die Speicherkapazität, bezogen auf die Gesamtlinienführung, erlaubt.as far as the storage capacity, based on the overall line layout, permitted.
An den Haltestellen im Zuge der Linienführung wird man zweckmäßigerweise mit einer Hochstromladung arbeiten, weil hier die Energiezufuhr in kürzester Zeit erfolgen muß. Ein Beispiel soll dies verdeutlichen. Die mittlere Haltezeit sei 60 Sekunden. Die mittlere Haltestellenentfernung soll 500 Meter betragen. Der mittlere Verbrauch des Fahrzeuges wird mit 1,6 kWh pro Kilometer angenommen. Erfolgt eine Hochstromladung an jeder vierten Halte- , stelle, so muß die Leistung der Gleichspannungsquelle etwa bei 200 KW liegen, um einen Dauerbetrieb des Linienbusses zu ermöglichen. Um derartige Laststöße nicht ungedämpft auf das speisende Netz einwirken zu lassen, ist die Zwischenschaltung des Energiespeichers 30 vorgesehen. Dieser Speicher wird zwischen den Hochstromladungen mit geringer Leistung aus dem speisenden Netz reaktiviert. Zur Vergleichmäßigung der Netzbelastung und zur Senkung des Anschlußwertes eignen sich stationäre Energiespeicher in Form von Batterien, Kreiseln und auch Wärmespeicher in Verbindung mit geeigneten Energiewandlern, evtl. kombiniert mit Kondensatoren. Die Zählung der abgegebenen Energie erfolgt zweckmäßigerweise ebenfalls auf der einspeisenden Drehstromseite.At the stops in the course of the route, you will expediently work with a high-current charge, because here the energy must be supplied in the shortest possible time. Let an example make this clear. The mean holding time is 60 seconds. The average stop distance should be 500 meters. Of the Average consumption of the vehicle is assumed to be 1.6 kWh per kilometer. If a high-current charge takes place at every fourth holding, place, the power of the DC voltage source must be around 200 KW to enable continuous operation of the bus. In order to prevent such load surges from acting undamped on the feeding network, the interconnection of the energy store is essential 30 provided. This storage is used between the high-current charges with low power from the feeding network reactivated. Stationary energy storage devices are suitable for equalizing the network load and reducing the connected load in the form of batteries, gyroscopes and also heat storage in connection with suitable energy converters, possibly combined with capacitors. The energy emitted is expediently counted also on the incoming three-phase current side.
Das Laden auf dem Betriebshof erfolgt vorschlagsgemäß nach dem IU-Ia-Ladeverfahren oder, weil hier eine Vielzahl von Stellflächen mit Versorgungseinrichtung vorhanden sein muß, nach dem Ladeverfahren gemäß Patentanmeldung P 22 11 966.0-32. Dieses Verfahren garantiert eine ausgeglichene Netzbelastung.According to the proposal, charging at the depot takes place according to the IU-Ia charging process or because there are a large number of parking spaces here with supply device must be available, according to the charging process according to patent application P 22 11 966.0-32. This Procedure guarantees a balanced network load.
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Eine weitere an Endhaltestellen und auf Betriebshöfen vorteilhaft einsetzbare Ladetechnik kann außerdem Verwendung finden. Hierbei wird den Fahrzeugbatterien über die Versorgungsschienen eine Konstantspannung vorgegeben, die der maximal zulässigen Gasungsspannung im zweiten Teil der IU-Kennlinie entspricht. Die Strombegrenzungseinrichtung 31 verhindert zu Beginn des Ladevorganges die Ladung mit unzulässig hohen Strömen. Der Vorteil dieses Ladeverfahrens ist, eine große Anzahl Fahrzeuge gleichzeitig mit hohem Strom von nur einem Ladegerät aus bedienen zu können. Auch auf dem Betriebshof erfolgt die Zählung der aufgenommenen Energie auf der Drehstromseite.Another charging technology that can be used advantageously at terminal stops and depots can also be used. Here, the vehicle batteries are connected to the supply rails a constant voltage is specified which corresponds to the maximum permissible gassing voltage in the second part of the IU characteristic. The current limiting device 31 prevents charging with impermissibly high currents at the beginning of the charging process. The advantage this charging method is to use a large number of vehicles at the same time can be operated with high current from just one charger. Those recorded are also counted at the depot Energy on the three-phase side.
Sämtliche in den angeführten Ausführungsbeispielen aufgezeigten Methoden des Nachladens sind selbstverständlich kombinierbar. Auch die Anwendung weiterer Ladeverfahren, die hier nicht aufgeführt sind, ist denkbar. Durch Verlagerung des Gleichrichters in dem Fahrzeugbereich ist die Ausführung der Versorgungsschienen mit Wechsel- oder Drehstrom ebenfalls denkbar.All of the methods of reloading shown in the exemplary embodiments can of course be combined. Also the use of other charging methods that are not listed here is conceivable. By relocating the rectifier in the vehicle area, the execution of the supply rails with alternating or three-phase current also conceivable.
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