DE2344857B2

DE2344857B2 - Steuereinrichtung fuer einen elektrischen stromabnehmer auf einem fahrzeug

Info

Publication number: DE2344857B2
Application number: DE19732344857
Authority: DE
Inventors: Albert 7000 Stuttgart; Juhasz Josef Dipl.-Ing 7141 Mögüngen; Wirtz Rainer Dipl.-Ing 7141 Unterriexingen Gerhard
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1973-09-06
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1977-08-04
Also published as: DE2344857C3; DE2344857A1; CH566226A5

Description

ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches I.

Aus Gründen des Umweltschutzes werden insbesondere in den Ballungszentren elektrisch angetriebene Omnibusse dringend gewünscht. Die Energieversorgung über eine Versorgungsleitung hat den Nachteil hoher Unterhaltskosten und teilweise aufwendiger Montage des Fahrleitungsnetzes. Batteriegespeiste Fahrzeuge haben eine zu geringe Reichweite und eine nur kurze Lebensdauer der stark belasteten Batterien. Bei einer Kombinaiion der beiden Versorgungssysteme ergänzen sich die Vorteile und vermindern sich die Nachteile, insbesondere dadurch, daß die Versorgungsleitungen nur teilweise, an montagemäßig günstigen Stellen verlegt zu werden brauchen.

Eine derartige Kombination dieser beiden Versorgungssysteme ist aus der US-PS 35 47 237 bekannt, und es sind insbesondere Mittel bekannt, die es gestatten, während der Fahrt des Fahrzeuges den Stromabnehmer auszufahren und ihn in Kontakt mit den Versorgungsleitungen zu bringen. Eine solche Vorrichtung ist nötig, da anderenfalls das Fahrzeug zu Beginn jedes Versorgungsleitungsstücks anhalten müßte, um den Stromabnehmer mit den erforderlichen zwei Versorgungsleitungen in den richtigen Kontakt zu bringen. Weiterhin sind aus der genannten US-PS mechanische Mittel bekannt, die bei Kurvenfahrt des Fahrzeugs oder bei unregelmäßig verlegten Versorgungsleitungen die Beibehaltung des richtigen elektrischen Kontakts gewährleisten. Diese mechanischen Mittel zur Kontaktaufnahme und Kontaktbeibehaltung bedingen jedoch einmal einen konstanten Abstand der beiden Versorgungsleitungen, und zum anderen sind diese mechanischen Mittel, insbesondere in Kurven und bei höherer Geschwindigkeit hohem Verschleiß ausgesetzt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, die Kombination eines batteriebetriebenen und eines versorgungsleitungsbetriebenen Fahrzeugs zu schaffen, dessen Stromabnehmer elektrisch geregelt seine Lage zu den Versorgungsleitungen sucht und beibehält.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine elektrisch angetriebene Verstellvorrichtung, vorzugsweise ein elektrischer Motor, zum horizontalen Schwenken des Stromabnehmers vorgesehen. Diese horizontale Verstellvorrichtung ist als Querzweig in einer elektrischen Brückenschaltung vorgesehen und wenigstens eines der vier Brückenglieder ist in Abhängigkeit von der Lage des Schleifstückträgers relativ zu den Versorgungsleitungen veränderbar.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß durch die rein elektrische Lageregelung des Stromabnehmers dessen mechanischer Verschleiß auf ein Minimum reduziert ist und daß die Stromabnahme unabhängig vom Abstand der beiden Versorgungsleitungen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. I ein Ausführungsbeispiel einer Sammelschiene mit fünf Schleifkontakten und einer Schaltung und

F i g. 2 ein Ausführungsbeispiel des in F i g. I dargestellten Schaltungsblocks der elektrischen Steuereinrichtung für den Stromabnehmer.

Der Schleifstückträger 10 an dem fahrzeugabgewandten Ende des Stromabnehmers in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, enthält fünf, in zwei parallelen Reihen angeordnete Schleifstücke 100 bis 104. Dabei überdecken die beiden Schleifstücke 103,104 in einer Reihe die Lücken zwischen den Schieifstücken 100 bis 102 in der anderen Reihe. Der Schleifstückträger 10 gleitet im Ladebetrieb an zwei Versorgungsleitungen 11, 12 entlang, von denen in der Zeichnung nur ein kurzes Stück gezeichnet ist. Jedes Schleifstück muß kürzer sein als der kürzeste Abstand zwischen den Versorgungsleitungen 11, 12, damit kein Kurzschluß zwischen den Versorgungsleitungen 11, 12 entstehen kann. Die fünf Schleifstücke sind mit fünf Klemmen 13 bis 17 verbunden.

Anstelle der im Ausführungsbeispiel gewählten Zahl von fünf Schleifslücken kann jede ungerade Zahl gewählt werden, die größer oder gleich 5 ist. Bei größer werdender Anzahl von Schleifstücken erhöht sich die Nachführgenauigkeit des Stromabnehmers.

Die Klemmen 13 bis 17 sind einerseits mit einer elektrischen Steuereinrichtung 18 verbunden, die für die Steuerung des Stromabnehmers 66 vorgesehen ist, und die anhand von Fig. 2 noch näher beschrieben wird. Andererseits sind die Klemmen 13 bis 17 über ein Diodennetzwerk 19 bis 28 an die Versorgungsbatterie 29 angeschlossen. Hierbei sind die Klemmen 13 bis 17 über die Kathoden-Anoden-Strecken der Dioden 19 bis 23 an den Minuspol und über die Anoden-Kathoden-Strecken der Dioden 24 bis 28, eine aus vier Gleichrichtern 30 bis 33 bestehende Gleichrichterschaltung und eine Glättungsdrossel 34 an den Pluspol der Versorgungsbatterie 29 angeschlossen. Parallel zur Versorgungsbatterie 29 ist ein Wechselrichter 35 geschaltet, dessen Ausgang einen Transformator 36 versorgt, dessen Sekundärwicklung im Querzweig der aus den Gleichrichtern 30 bis 33 bestehenden Gleichrichterschaltung angeordnet ist. Die Versorgungsbatterie 29 speist über einen Fahrstromregler 37 den Antriebsmotor 38 eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs.

Wenn wenigstens zwei der Schleifstücke 100 bis 104 Kontakt mit den Versorgungsleitungen 11,12 haben, so entsteht hinter dem Diodennetzwerk 19 bis 28 eine Gleichspannung bzw. eine gleichgerichtete Spannung mit immer gleicher Polarität. Die Versorgungsleitungen 11, 12 können somit wahlweise mit Gleichstrom und Wechselstrom gespeist werden. Mit dieser Gleichspannung bzw. gleichgerichteten Spannung wird über die vier Gleichrichter 30 bis 33 und die Glättungsdrossel 34 die Batterie 29 aufgeladen. Die Geschwindigkeit des Fahrzeugs bzw. des Motors 38 wird durch den Fahrstromregler 37 eingestellt, für den eine an sich bekannte Impulssteuerschaltung vorgesehen sein kann.

In Fig. 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer elektrischen Steuereinrichtung 18 für den Stromabnehmer dargestellt. Die mit den Schleifkontakten 100 bis 104 im Schleifstückträger 10 verbundenen Klemmen 13 bis 17 sind an fünf Magnetwicklungen von fünf Schaltrelais angeschlossen. Dabei sind die Klemmen 13 bis 17 mit

jeweils einem Wicklungsende, und die anderen Wicklungsenden untereinander verbunden. Jede Magnetwicklung 50 bis 54 steuert je einen ersten Schalter 500, 520, 530, 540, vier der Magnetwicklungen 50, 51,53, 54 zusätzlich noch je einen zweiten Schalter 501, 511, 531, 541. Die ersten Schalter 500, 510, 520, 530, 540 sind sowohl untereinander parallel, wie auch zu einer Befehlstaste 55 parallel geschaltet. Die Befehlstaste 55 bildet einen Stromkreis zusammen mit einer ersten Spannungsquelle 56 und der Magnetwicklung eines Zugmagneten 57.

Die erste Sapnnungsquelle 56, eine zweite Spannungsquelle 58 und vier Widerstände 59 bis 62 bilden eine Brückenschaltung. Dabei sind die beiden Spannungsquellen 56, 58 in einem Längszweig der Brückenschaltung und die vier Widerstände 59 bis 62 im anderen Längszweig geschaltet. Die Parallelschaltung der Widerstände 59, 60 bilden dabei das eine, und die Parallelschaltung der Widerstände 61, 62 das zweite Brückenglied des Längszweigs. Durch die zweiten Schalter 501, 511, 531, 541 können die Zuleitungen zu den Widerständen 59 bis 62 aufgetrennt werden. Im Querzweig dieser Brückenschallung ist ein elektrischer Motor 63 geschaltet.

Der Motor 63 treibt über eine Achse 64 die Halterung 65 an, auf der der Stromabnehmer 66 drehbar gelagert ist. Dadurch ermöglicht der Motor 63 ein horizontales Schwenken des Stromabnehmers 66. Der elektrische Zugmagnet 57 hebt bei Stromdurchfluß den Stromabnehmer 66 an und drückt ihn gegen die Versorgungsleitungen 11,12. Fließt kein Strom durch die Magnetwicklung des Zugmagneten 57, so führt eine Rückzugfeder 67 den Stromabnehmer 66 wieder in eine Ruhestellung auf dem Fahrzeugdach 68 des Fahrzeugs zurück.

Wenn das fahrende Fahrzeug eine Stelle erreicht, ab der Versorgungsleitungen verlegt sind, so betätigt der Fahrer die Befehlstaste 55. Der Zugmagnet 57 wird erregt und der Stromabnehmer 66 hebt sich aus seiner Ruhestellung, bis der Schleifstückträger 10 die Versorgungsleitungen 11, 12 berührt. Berühren wenigstens zwei der Schleifkontakte 100 bis 104 die Versorgungsleitungen 11,12, so werden zwei der Relaismagnetwicklungen 50 bis 54 erregt, und die entsprechenden der beiden ersten Schalter 500...540 werden geschlossen. Dadurch ist die Befehlstaste 55 überbrückt, und wenn der Fahrer sie nun losläßt, so bleibt der Stromabnehmer 66 dennoch in Kontakt mit den Versorgungsleitungen 11,12.

Berührt der Schleifstückträger 10 die Versorgungsleitungen U, 12 in einer symmetrischen Lage, wie sie in Fig. 1 gezeichnet ist, so sind alle zweiten Schalter 501, 511, 531, 541 geschlossen, die Brückenschaltung ist abgeglichen und durch den Motor 63 fließt kein Strom, er steht still, so daß der Stromabnehmer 66 seine Lage beibehält. Kommt der Schleifstückträger 10 nicht in symmetrischen Kontakt mit den Versorgungsleitungen 11, 12 oder wird sie beispielsweise in einer Kurve ausgelenkt, so wird einer der Widerstände 59, 62 abgeschaltet, die Brücke ist nicht mehr abgeglichen und durch den Motor 63 fließt ein Strom. Der Motor 63 ist so gepolt, daß er über die Achse 64 den Stromabnehmer 66 wieder in seine symmetrische Lage zu den Versorgungsleitungen 11, 12 zurückdreht. Aufgrund der Polung der Spannungsquellen 56,58 ist die Stromflußrichtung durch den Motor 63 und somit dessen Drehrichtung abhängig davon, welches der beiden Brückenzweige (Widerstände 59, 60 bzw. 61, 62) einen höheren bzw. niedrigeren Gesamtwiderstand aufweist. Ist die Auslenkung des Schleifstückträgers 10 noch stärker, so daß /.. B. nur

noch die Schlcifstücke 100 und 104 Berührung mit den Versorgungsleitungen 11,12 haben, so sind nur noch die Widerstände 59, 61 in der Brücke wirksam. Der Widerstand 59 muß einen kleineren ohmschen Widerstandswcrl aufweisen als der Widerstand 61, um die Rückführung des Stromabnehmers 66 durch eine nicht abgeglichene Brücke zu gewährleisten. Allgemein ausgedrückt heißt das, daß Widerstände, die symmetrisch zueinandcrliegcndcn Schleifstücken zugeordnet sind, einen gleichen ohmschen Widerstandswert aufweisen müssen, und daß Widerstände, die weiter außenlicgenden Schleifstückcn zugeordnet sind, einen geringeren ohmschen Widerstandswert aufweisen müssen, als Widerstände, die Schlcifstücken zugeordnet sind, die mehr der Mitte des Schleifstückträgers zu liegen.

Erreicht das Fahrzeug einen Punkt, ab dem keine Versorgungsleitungen mehr verlegt sind, so sind von da an alle Magnetwicklungen 50 bis 54 stromlos, alle ersten und zweiten Schalter geöffnet, die Magnetwicklung des Zugmagneten 57 dadurch stromlos, und der Stromabnehmer 66 schwenkt aufgrund der Rückzugfeder 67 wieder in seine Ruhelage automatisch zurück.

Sind mehr als fünf Schleifslücke in der Sammelschiene vorgesehen, so erhöht sich entsprechend die Anzahl der Relaismagnclwicklungcn, der ersten Schalter, der zweiten Schalter und der Widerstände. Das dem mittleren Schlcifstück zugeordnete Relais hat wiederum keinen zweiten Schalter. Der ohmsche Widerstand der Widerstände nimmt ab, je weiter außen das zugeordnete Schlcifstück im Schleifstückträger liegt.

Die durch Magnetwicklungen gesteuerten Schalter können selbstverständlich auch durch Halbleiterschalter ersetzt werden.

Der Hubmagnet und der Vcrstcllmotor können auch durch eine hydraulische oder pneumatische Vorrichtung ersetzt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentansprüche:

I. Steuereinrichtung für einen elektrischen Stromabnehmer auf einem Fahrzeug zur Energieentnahme aus zwei parallel zur Fahnrichtung, jedoch nicht entlang der gesamten Fahrstrecke verlegten Versorgungsleitungen, vorzugsweise Oberleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Stromabnehmer (66) an dem den Versorgungsleitungen (11, 12) zugewandten Ende ein Schleifstückträger m (10) mit einer ungeraden Zahl — jedoch wenigstens fünf — streifenförmiges senkrecht zu den Versorgungsleitungen (11, 12) verlaufender Schleifstücke (100 bis 104) vorgesehen ist, daß die Schleifstücke (100 bis 104) in zwei parallel zueinander verlaufen- i.s den Reihen angeordnet sind, daß die Schleifstücke der einen Reihe die Lücken zwischen den Schleifstücken der anderen Reihe überdecken, und daß eine elektrische Steuereinrichtung (18) für den Stromabnehmer (66) vorgesehen ist, durch die in Abhängig- 2(. keil von der Lage des Schleifstückträgers (10) relativ zu den Versorgungsleitungen (11, 12) der Stromabnehmer (66) automatisch in einer symmetrischen Mittelstellung geführt ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- .■>.« zeichnet, daß ein elektrischer Motor (63) zum horizontalen Schwenken des Stromabnehmers (66) vorgesehen ist, daß dieser Motor (63) im Querzweig einer elektrischen Brückenschaltung angeordnet ist und daß wenigstens eines der vier Brückenglieder jo (Spannungsquellen 56, 58 oder Widerstände 59 bis 62) in Abhängigkeit von der Lage des Schleifstückträgers (10) relativ zu den Versorgungsleitungen (11, 12) veränderbar ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektrischen Steuereinrichtung (18) jedem Schleifstück (100 bis 104), mit Ausnahme des mittleren Schleifstücks (101), ein elektrischer Schalter (501,511,531,541) zugeordnet ist, der durch das betreffende Schleifstück derart steuerbar ist, daß in Abhängigkeit von der Vorstellung des Stromabnehmers (66) aus seiner symmetrischen Mittelstellung ein Widerstand (59 bis 62) in einem Brückenzweig zuschaltbar ist.
4. Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung in einem Längszweig Spannungsquellen (56, 58) und in dem anderen Längszweig zuschaltbare Widerstände (59 bis 62) enthält, wobei jeweils zwei Widerstände (60 und 61 bzw. 59 und 62), die symmetrisch zueinanderliegenden Schleifstücken zugeordnet sind, den gleichen ohmschen Widerstandswert haben.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Zugmagnet (57) vorgesehen ist, der zum vertikalen Schwenken und zum Anlegen des Stromabnehmers (66) an die Versorgungsleitungen (11,12) über eine Befehlstaste (55) erregbar ist.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der elektrischen Steuereinrichtung fto (18) jedem Schleifstück (100 bis 104) ein elektrischer Schalter (500,510, 520, 530, 540) derart zugeordnet ist, daß beim Anliegen der Schleifstücke (100 bis 104) an den Versorgungsleitungen (U, 12) und anstehender Spannung — auch bei offener Befehlstaste (55) f>5 — der elektrische Zugmagnet (57) weiterhin erregt bleibt.
7. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß jedes Schleifstück (100 bis 104) über je einen Gleichrichter (19 bis 23) mit einem Pol der Versorgungsbatterie (29) und uDer je einen umgekehrt gepolten Gleichrichter (24 bis 28) mit dem anderen Pol der Versorgungsbatterie (29) verbunden