EP4294666A1

EP4294666A1 - Positioniereinheit und verfahren zur kontaktierung

Info

Publication number: EP4294666A1
Application number: EP21706882.4A
Authority: EP
Inventors: Martin Feldinger; Nils DREWES; Timo STAUBACH
Original assignee: Schunk Transit Systems GmbH
Current assignee: Schunk Transit Systems GmbH
Priority date: 2021-02-17
Filing date: 2021-02-17
Publication date: 2023-12-27
Also published as: KR20230146589A; JP2024507128A; CA3208614A1; BR112023016532A2; AU2021428154A1; US20240116379A1; WO2022174896A1; CN116981591A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Positioniereinheit sowie ein Verfahren zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, insbesondere Elektrobus oder dergleichen, und einer stationären Ladestation, mit einer Positioniereinheit, wobei die Positioniereinheit an einem Fahrzeugdach anordbar ausgebildet ist, wobei eine Kontaktvorrichtung der Positioniereinheit relativ zu einer Ladekontaktvorrichtung der Ladestation bewegbar und mit dieser in einer Kontaktposition elektrisch kontaktierbar ist, wobei die Positioniereinheit eine Gelenkarmvorrichtung (32) zur Positionierung der Kontaktvorrichtung und eine Antriebvorrichtung (33) zum Antrieb der Gelenkarmvorrichtung aufweist, wobei die Gelenkarmvorrichtung eine Schwenkeinrichtung mit einem an einer Schwenkachse (37) drehbaren Schwenkarm (34) aufweist, mittels der die Kontaktvorrichtung von einer Verwahrlage einer Einfahrposition der Positioniereinheit zur Verwahrung der Kontaktvorrichtung in eine Kontaktlage in der Kontaktposition schwenkbar ist und umgekehrt, wobei Positioniereinheit eine Haltevorrichtung (36) umfasst, mittels der der Schwenkarm in der Verwahrlage formschlüssig fixierbar ist.

Description

Positioniereinheit und Verfahren zur Kontaktierung

Die Erfindung betrifft eine Positioniereinheit für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Elektrobusse oder dergleichen, und ein Verfah ren zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug und einer stationären Ladestati on, wobei die Positioniereinheit an einem Fahrzeugdach anordbar ausge bildet ist, wobei eine Kontaktvorrichtung der Positioniereinheit relativ zu einer Ladekontaktvorrichtung der Ladestation bewegbar und mit dieser in einer Kontaktposition elektrisch kontaktierbar ist, wobei die Positioniereinheit eine Gelenkarmvorrichtung zur Positionierung der Kontaktvorrichtung und eine Antriebvorrichtung zum Antrieb der Gelen karmvorrichtung aufweist, wobei die Gelenkarmvorrichtung eine Schwenkeinrichtung mit einem an einer Schwenkachse drehbaren

Schwenkarm aufweist, mittels der die Kontaktvorrichtung von einer Verwahrlage einer Einfahrposition der Positioniereinheit zur Verwahrung der Kontaktvorrichtung in eine Kontaktlage in der Kontaktposition schwenkbar ist und umgekehrt. Derartige Positioniereinheiten und Verfahren sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden regelmäßig bei elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eingesetzt, die beispielsweise zwischen Haltestellen verkeh- ren. Diese können Elektrobusse, aber auch prinzipiell andere Fahrzeuge, wie beispielsweise ein Zug oder eine Straßenbahn sein, die nicht perma nent mit einem Fahrdraht oder ähnlichem verbunden sind. Bei diesen Fahrzeugen erfolgt eine Aufladung eines elektrischen Energiespeichers bei Fahrtunterbrechung an einer Haltestelle durch eine Ladestation. Das Fahrzeug wird an der Haltestelle mit der Ladestation elektrisch verbun den, wobei der Energiespeicher zumindest soweit aufgeladen wird, dass das Fahrzeug die nächste anzufahrende Haltestelle mit einer Ladestation erreichen kann. Auch ist es möglich das Fahrzeug außerhalb der Be triebszeiten auf diese Weise mit elektrischer Energie zu versorgen.

Zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen Fahrzeug und Ladestation wird eine Positioniereinheit eingesetzt, die auf einem Fahr zeugdach montiert sein kann und eine Kontaktvorrichtung des Fahrzeugs mit einer Ladekontaktvorrichtung der Ladestation oberhalb des Fahr zeugs verbindet. Kontaktflächen der Kontaktvorrichtung werden dann in Richtung von Ladekontaktflächen oberhalb des Dachs des Fahrzeugs bewegt und eine elektrische Verbindung hergestellt. Eine derartige Positioniereinheit ist beispielsweise aus der WO 2015/018887 bekannt. Da die Kontaktvorrichtung vergleichsweise präzise an der Ladekontakt vorrichtung positioniert und mit einer ausreichenden Kontaktkraft an die Ladekontaktflächen gedrückt werden muss, um eine sichere elektrische Verbindung ausbilden zu können, ist eine fehlerfreie Funktion der Gelenkarmvorrichtung und der Antriebvorrichtung stets sicherzustellen. An den funktionsbedingt zahlreichen bewegbaren Bauteilen der Gelen karmvorrichtung und der Antriebvorrichtung können während eines Betriebs leicht Schäden auftreten, beispielsweise durch mechanische Einwirkungen, wie Stöße, Schläge, Beschleunigungen, Schwingungen oder dergleichen. Dadurch ist die Positioniereinheit einem erhöhten Verschleiß unterworfen, wodurch es erforderlich wird, diese in regelmä ßigen Intervallen zu warten und bei Bedarf beschädigte bzw. verschlisse ne Bauteile zu ersetzen. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Positioniereinheit und ein Ver fahren zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug und einer stationären Ladestati on vorzuschlagen, die bzw. das einen geringen Wartungsaufwand erfor dert.

Diese Aufgabe wird durch eine Positioniereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Schnellladesystem mit den Merkmalen des Anspruchs 15 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 16 gelöst.

Die erfindungsgemäße Positioniereinheit für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere Elektrobusse oder dergleichen, dient zur Aus bildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem Fahrzeug und einer stationären Ladestation, wobei die Positioniereinheit an einem Fahrzeugdach anordbar ausgebildet ist, wobei eine Kontaktvorrichtung der Positioniereinheit relativ zu einer Ladekontaktvorrichtung der Ladestation bewegbar und mit dieser in einer Kontaktposition elektrisch kontaktierbar ist, wobei die Positioniereinheit eine Gelenkarmvorrich tung zur Positionierung der Kontaktvorrichtung und eine Antriebvorrich tung zum Antrieb der Gelenkarmvorrichtung aufweist, wobei die Gelen karmvorrichtung eine Schwenkeinrichtung mit einem an einer Schwenkachse drehbaren Schwenkarm aufweist, mittels der die Kontakt vorrichtung von einer Verwahrlage einer Einfahrposition der Positionier einheit zur Verwahrung der Kontaktvorrichtung in eine Kontaktlage in der Kontaktposition schwenkbar ist und umgekehrt, wobei die Positio niereinheit eine Haltevorrichtung umfasst, mittels der der Schwenkarm in der Verwahrlage formschlüssig fixierbar ist.

Eine Bewegung der Kontaktvorrichtung relativ zu einer oberhalb der Kontaktvorrichtung angeordneten Ladekontaktvorrichtung einer Ladesta tion wird demnach von der Gelenkarmvorrichtung mit der Antriebvor richtung ausgeführt. Die Kontaktvorrichtung kann dabei über eine Anzahl an Kontakten verfügen, die mit Ladekontakten der Ladekontakt vorrichtung kontaktiert werden. Wesentlich ist, dass sich die Kontaktvor- richtung in der Kontaktposition in einer vertikalen Lage befindet, das heißt, dass eine Hochachse der Kontaktvorrichtung orthogonal bzw. ver tikal in Bezug auf die Ladekontaktvorrichtung ausgerichtet ist, damit die Kontaktierung überhaupt erfolgen kann. Die Kontaktvorrichtung befindet sich folglich in der Kontaktposition in der vertikalen Kontaktlage. Während eines Fährbetriebs des Fahrzeugs befindet sich die Kontaktvor richtung regelmäßig in der Verwahrlage, um die Kontaktvorrichtung vor Beschädigungen zu schützen und ein Unterfahren von Brücken oder dergleichen zu ermöglichen. Da die Kontaktvorrichtung und der Schwen karm bewegbare Massen ausbilden, wird durch eine Fahrbewegung des Fahrzeugs auch die Kontaktvorrichtung und der Schwenkarm in eine Bewegung versetzt, was erfindungsgemäß mit der Haltevorrichtung verhindert wird. Dadurch, dass mittels der Haltevorrichtung der Schwen karm in der Verwahrlage formschlüssig fest fixiert werden kann, wird es möglich, eine Bewegung des Schwenkarms mit der Kontaktvorrichtung wirkungsvoll zu unterbinden. Stöße und Vibrationen, die während des Fährbetriebs über das Fahrzeug auf den Schwenkarm und die Kontaktvor richtung übertragen werden können, bewirken dann keine Eigenbewe gung des Schwenkarms und der Kontaktvorrichtung, wie beispielsweise eine Bewegung aus der Verwahrlage heraus oder ein Nachschwingen nach einer Fahrbewegung. Die Haltevorrichtung legt folglich eine mögli che Bewegung des Schwenkarms in allen Freiheitsgraden fest, so dass durch die Haltevorrichtung eine mögliche Ursache von Beschädigungen und damit ein Verschleiß der Positioniereinheit während eines Fährbe triebs eliminiert werden kann. Reparaturen und eine Durchführung einer Wartung der Positioniereinheit sind dann weniger häufig erforderlich.

Mittels der Gelenkarmvorrichtung kann die Kontaktvorrichtung relativ zur Ladekontaktvorrichtung in vertikaler und horizontaler Richtung positionierbar und in die Kontaktposition bringbar sein. Insbesondere wenn der Schwenkarm relativ zu einem Fahrzeugdach verschwenkt wird, kann die Kontaktvorrichtung in zumindest einem Radius bzw. einer Kreisbahn um ein Drehlager des Schwenkarms bewegt werden. Durch die Bewegung in einer Kreisbahn kann eine horizontale Verschiebung der Kontaktvorrichtung bei gleichzeitig einer vertikalen Verschiebung erfol gen. Insofern ist es dann auch vorteilhaft, wenn die Ladekontaktvorrich tung so ausgebildet ist, dass sie an verschiedenen Stellen in horizontaler Richtung von der Kontaktvorrichtung kontaktiert werden kann. Bei spielsweise kann die Positioniereinheit so auf einem Fahrzeugdach montiert sein, dass die Bewegung der Kontaktvorrichtung in der horizon talen Richtung entlang einer Fahrtrichtung des Fahrzeugs verläuft. Die Kontaktvorrichtung wird dann in Richtung einer Fahrtrichtung verlaufen den Ebene verschwenkt.

Die Haltevorrichtung kann mit der Antriebvorrichtung gekoppelt sein, derart, dass bei einem Verschwenken der Kontaktvorrichtung in die Verwahrlage die Kontaktvorrichtung mittels der Haltevorrichtung in der Verwahrlage fest fixierbar ist, und bei einem Verschwenken der Kontakt vorrichtung in einer Kontaktlage in der Einfahrposition die Kontaktvor richtung mittels der Haltevorrichtung freigebbar ist. Die Haltevorrich tung kann mit der Antriebvorrichtung mechanisch verbunden sein, so dass die Haltevorrichtung über die Antriebvorrichtung betrieben bzw. geschaltet werden kann. Da das Verschwenken der Kontaktvorrichtung bzw. des Schwenkarms mittels der Antriebvorrichtung erfolgt, kann die Haltevorrichtung in der Verwahrlage den Schwenkarm arretieren und freigeben, wenn die Kontaktvorrichtung aus der Verwahrlage in die Kontaktposition bewegt wird. Die Kontaktvorrichtung kann dabei in der Einfahrposition bereits in die bzw. eine Kontaktlage bewegt werden. Zwischen der Einfahrposition und der Kontaktposition kann demnach ein großer Bereich ausgebildet sein, innerhalb dem mit der Kontaktvorrich tung eine Ladekontaktvorrichtung kontaktiert werden kann. Folglich kann die Kontaktvorrichtung mit der Gelenkarmvorrichtung zwischen einer unteren Kontaktposition und einer oberen Kontaktposition positio nierbar sein. Die Kontaktvorrichtung kann an einem der Schwenkachse gegenüberlie genden Ende des Schwenkarms an einer weiteren Schwenkachse drehbar angeordnet sein, wobei die Kontaktvorrichtung von der Verwahrlage der Einfahrposition mittels der Schwenkeinrichtung in eine vertikale Kon taktlage in der Einfahrposition schwenkbar sein kann und umgekehrt. Wenn die Kontaktvorrichtung an dem distalen Ende des Schwenkarms schwenkbar angeordnet ist, kann die Kontaktvorrichtung in die vertikale Kontaktlage und die Verwahrlage verschwenkt werden. Dies kann auch dann erfolgen, wenn der Schwenkarm nicht bewegt wird und sich in der Einfahrposition befindet. Die Kontaktvorrichtung kann sich folglich auch in der Kontaktposition in der vertikalen Kontaktlage befinden. So wird es möglich, die Kontaktvorrichtung unabhängig von der Lage des Schwenkarms zu verschwenken bzw. in die vertikale Kontaktlage zu bringen. Dies kann beispielsweise auch dadurch ermöglicht werden, dass die Gelenkarmvorrichtung in Art eines Parallelogramms bzw. Koppelge triebes ausgebildet ist. So kann parallel zu dem Schwenkarm ein Füh rungsstab der Gelenkarmvorrichtung angeordnet sein, der die Kontakt vorrichtung unabhängig von einer Lage des Schwenkarms in der ge wünschten Lage positioniert. Die vertikale Kontaktlage der Kontaktvor richtung kann so in verschiedenen Höhen eingenommen werden, woraus sich ein vergleichsweise großer Bereich innerhalb dem die Kontaktvor richtung in eine Kontaktposition gebracht werden kann, ergibt. Es ist dann auch nicht mehr zwingend erforderlich, verschiedene Ladekontakt vorrichtungen entlang eines Fahrwegs im Wesentlichen auf übereinstim mende Höhen oberhalb einer Fahrbahn anzubringen und auf einem Fahrzeugtyp anzupassen.

Die Kontaktvorrichtung kann in der Verwahrlage in einer Richtung der Schwenkachse des Schwenkarms geschwenkt sein und an diesem auflie gen oder in einer dem Schwenkarm entgegengesetzten Richtung ge schwenkt sein. Eine Bauhöhe der Gelenkarmvorrichtung kann in der Verwahrlage dann vergleichsweise niedrig ausgebildet werden. Auch kann der Schwenkarm gekröpft ausgebildet sein, so dass in einem Ab- schnitt des Schwenkarms, welcher horizontal oder schräg positioniert ist, die Kontaktvorrichtung anliegen kann. Alternativ kann der Schwenkarm mit der Kontaktvorrichtung in der Verwahrlage in entgegengesetzter Richtung, weg von dem Schwenkarm, geschwenkt sein, so dass dann eine Länge der Gelenkarmvorrichtung auf dem Dach des Fahrzeugs ver gleichsweise vergrößert ist. Insofern ist es vorteilhaft, die Gelenkarm vorrichtung in der Verwahrlage möglichst kompakt auf dem Dach des Fahrzeugs anzuordnen.

Die Positioniereinheit kann ein Gestell zur Befestigung der Positionier einheit auf einem Dach eines Fahrzeugs umfassen, wobei der Schwen karm mit der Schwenkachse an dem Gestell schwenkbar angeordnet sein kann. Das Gestell kann beispielsweise in Art eines Rahmens ausgebildet sein und ein Festlager für den Schwenkarm und die Antriebvorrichtung ausbilden bzw. aufweisen. Das Gestell kann auch besonders einfach an einem Dach eines Fahrzeugs befestigt werden. Eine Befestigung kann beispielsweise über Dämpferelemente erfolgen, die Vibrationen und/oder Fahrzeugbewegungen dämpfen.

Die Haltevorrichtung kann mit einem Riegel und einer Ausnehmung ausgebildet sein, wobei der Riegel in der Verwahrlage in die Ausneh mung eingreifen und den Schwenkarm fest fixieren kann, wobei der Riegel an dem Schwenkarm und die Ausnehmung an dem Gestellt ange ordnet sein kann, oder umgekehrt. Der Riegel und die Ausnehmung können so ein Schloss ausbilden, welches eine Lage des Schwenkarms so festlegt, dass der Schwenkarm nicht mehr bewegbar ist. Der Riegel bzw. die Ausnehmung können wahlweise an dem Schwenkarm oder dem Gestell angeordnet sein. Je nach Anordnung und Ausbildung der Antrieb vorrichtung kann auch an einem Bauteil der Antriebvorrichtung, bei spielsweise an einem Zylinder oder an einem Linearantrieb der Riegel oder die Ausnehmung angeordnet sein, wenn dieses Bauteil der Antrieb vorrichtung mit dem Gestell verbunden ist. Auch hierdurch wird es möglich, den Schwenkarm in der Verwahrlage mittels der Haltevorrich tung zu fixieren.

Der Riegel kann ein in einer Linearführung der Haltevorrichtung beweg lich geführter Profilstab, eine Falle oder ein schwenkbarer Haken sein, und die Ausnehmung kann durch einen Vorsprung, eine Kante, einen Haken, eine Öse oder einen Bügel ausgebildet sein. Wesentlich ist, dass der Riegel und die Ausnehmung so übereinstimmend ausgebildet sind, dass der Riegel in die Ausnehmung eingreifen und den Schwenkarm formschlüssig fixieren kann. Beispielsweise kann der Riegel durch einen Rundstab ausgebildet sein, der längsverschieblich in eine Öse eingeführt werden kann. Die Haltevorrichtung wird so besonders einfach und kostengünstig ausbildbar.

Die Antriebvorrichtung kann einen Verstellantrieb zur Ausbildung einer auf den Schwenkarm wirkenden Verstellkraft und eine mit dem Verstel lantrieb mechanisch zusammenwirkende Federeinrichtung aufweisen. Der Verstellantrieb kann so mit der Federeinrichtung Zusammenwirken, dass allein die Verstellkraft eine Bewegung des Schwenkarms mit der Kon taktvorrichtung bewirken kann. Dabei kann der Verstellantrieb unmittel bar mit der Federeinrichtung Zusammenwirken oder unter Zwischenschal tung eines weiteren mechanischen Bauelements, wie beispielsweise einem Hebel, mit dem Schwenkarm verbunden sein. Die Federeinrichtung kann beispielsweise eine Zug-, Druck- oder Drehfeder umfassen, die über einen Hebel an der Schwenkachse des Schwenkarms angreift und so eine Verstellkraft auf den Schwenkarm bewirkt, mittels derer der Schwenkarm in die Einfahrposition oder alternativ in die Kontaktposition bewegt wird. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Federeinrichtung bei einem Ausfall des Verstellantriebs die Gelenkarmvorrichtung in die Einfahrposition bewegt, um eine gegebenenfalls fehlerhafte Kontaktie rung zu verhindern.

Die Antriebvorrichtung kann einen weiteren Verstellantrieb zur Ausbil dung einer auf die Kontaktvorrichtung wirkenden Verstellkraft aufwei- sen. Der weitere Verstellantrieb kann wie der Verstellantrieb mit einer Federeinrichtung ausgebildet sein, die eine Verstellkraft auf die Kontakt vorrichtung bewirkt. Durch den weiteren Verstellantrieb wird es mög lich, eine Verstellung der Kontaktvorrichtung unabhängig von einer Verstellung des Schwenkarms vorzunehmen. Gleichwohl kann es vorge sehen sein, dass der Verstellantrieb funktional mit dem weiteren Verstel lantrieb gekoppelt ist.

Der Verstellantrieb und/oder der weitere Verstellantrieb kann einen Elektromotor, einen Seiltrieb und/oder Kettentrieb aufweisen, über den der Schwenkarm an der Schwenkachse drehbar und/oder die Kontaktvor richtung an einer weiteren Schwenkachse drehbar ist. Beispielsweise kann direkt an der Schwenkachse ein Elektromotor angeordnet oder auch innerhalb dieser integriert sein. Weiter kann über einen Seiltrieb und/oder einen Kettentrieb, welcher an der Schwenkachse befestigt ist, eine Zugkraft auf den Schwenkarm ausgeübt werden. So können bei spielsweise zwei Seilzüge oder ein Kettentrieb an der Schwenkachse angeordnet sein, die bzw. der durch eine gegenläufige Bewegung den Schwenkarm verschwenken kann. Eine Betätigung des Seiltriebs bzw. Kettentriebs kann auch mittels eines Elektromotors, der dann entfernt von dem Schwenkarm an einem Gestell der Positioniereinheit angeordnet sein kann, erfolgen. Weiter ist es auch möglich, einen Seiltrieb und einen Kettentrieb kombiniert zu verwenden. Der Kettentrieb kann aus einer Kette ausgebildet sein, die über ein Zahnrad an der Schwenkachse verläuft und an ihren jeweiligen Enden mit einem Seilzug bzw. Bowden zug verbunden ist. Der weitere Verstellantrieb zum Verschwenken der Kontaktvorrichtung kann gleichfalls gemäß einer der vorgenannten Beispiele ausgebildet sein. Der Verstellantrieb und der weitere Verstel lantrieb kann einen Elektromotor bzw. einen Linearantrieb, vorzugsweise einen Spindeltrieb aufweisen. Der Verstellantreib bzw. der weitere Verstellantreib kann einen Wegsensor aufweisen, der ein Inkremental wertgeber oder Absolutwertgeber sein kann. Es ist dann möglich, immer eine genau Arbeitsposition des jeweiligen Verstellantriebs zu bestimmen. Die Verstellantriebe können auch Positionabhängig betätigbare Endla genschalter und/oder kraftabhängig betätigbare Druckschalter aufweisen. Weiter können auch ergänzend Druckschalter zur Begrenzung einer Kon taktkraft bzw. Verstellkraft genutzt werden.

Die Haltevorrichtung kann mit dem Seiltrieb oder Kettentrieb des Ver stellantriebs oder des weiteren Verstellantriebs betätigbar gekoppelt sein. Beispielsweise kann an dem Seiltrieb oder Kenntentrieb ein Riegel der Haltevorrichtung angeordnet sein, der in eine Ausnehmung der Haltevorrichtung eingreift. Je nach Position des Seiltriebs oder Ketten triebs, welcher eine Lage des Schwenkarms bzw. der Kontaktvorrichtung bestimmt, kann der Schwenkarm dann durch die Haltevorrichtung fixiert oder freigegeben werden. Wenn der Riegel durch den Seiltrieb oder den Kettentrieb betätigt wird, ist es nicht mehr erforderlich, eine eigens ausgebildete Betätigung der Haltevorrichtung vorzusehen.

Die Kontaktvorrichtung kann einen Kontaktelementträger mit Kontakt elementen aufweisen, wobei die Kontaktelemente in der Kontaktposition mit Ladekontaktelementen der Ladekontaktvorrichtung jeweils zur Ausbildung von Kontaktpaarungen elektrisch kontaktierbar sein können. Der Kontaktelementträger kann so ausgebildet sein, dass die Kontaktele mente in der vertikalen Kontaktlage der Kontaktvorrichtung an einer Oberseite des Kontaktelementträgers angeordnet sind. Die Ladekontakt elemente können beispielsweise als Leiterstreifen ausgebildet sein, die an einem dachförmigen Ladekontaktelementträger der Ladekontaktvor richtung angeordnet sind.

Die Schwenkeinrichtung kann eine Querführung aufweisen, mittels der die Kontaktvorrichtung quer relativ zur Ladekontaktvorrichtung positio nierbar ist, wobei die Querführung an einem der Schwenkachse gegen überliegenden Ende des Schwenkarms angeordnet sein kann. So kann dann die Kontaktvorrichtung an dem Ende des Schwenkarms quer zur Fahrtrichtung des Fahrzeugs verschoben werden. Durch diese Verschieb barkeit kann beispielsweise eine abweichende Positionierung des Fahr- zeugs an einer Haltestelle quer zur Fahrtrichtung ausgeglichen werden. Darüber hinaus können eventuelle Fahrzeugbewegungen in Folge eines einseitigen Absinkens des Fahrzeugs zum Ein- und Aussteigen von Per sonen so ausgeglichen werden, dass es zu keiner Verschiebung der Kontaktvorrichtung relativ zur Ladekontaktvorrichtung in Querrichtung kommen kann. Auch werden keine Querkräfte auf den Schwenkarm ausgeübt. Die Querführung kann als eine gradförmige Linearführung oder auch als eine bogenförmige Linearführung ausgebildet sein. Die Kontaktvorrichtung kann frei verschieblich an der Querführung angeord net sein, wobei die Querführung so ausgestaltet sein kann, dass diese als eine Führungsschiene oder mit Führungsprofilen für die Kontaktvorrich tung ausgebildet ist. Weiter kann vorgesehen sein, die Kontaktvorrich tung auf der Querführung zu zentrieren, das heißt beispielsweise mittels Federn in einer Ruhelage bzw. nicht kontaktierter Lage mittig relativ zur Querführung auszurichten.

Das erfindungsgemäße Schnellladesystem umfasst eine Ladekontaktvor richtung und eine erfindungsgemäße Positioniereinheit. Weitere vorteil hafte Ausführungsformen des Schnellladesystems ergeben sich aus den Merkmalsbeschreibungen der auf den Anspruch 1 rückbezogenen Unter ansprüche.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, insbesondere Elektrobus oder dergleichen, und einer stationären Ladesta tion mit einer Positioniereinheit, wird eine Kontaktvorrichtung der Positioniereinheit relativ zu einer Ladekontaktvorrichtung der Ladestati on bewegt und mit dieser in einer Kontaktposition elektrisch kontaktiert, wobei eine Positionierung der Kontaktvorrichtung mittels einer Gelen karmvorrichtung der Positioniereinheit und ein Antrieb der Gelenkarm vorrichtung mittels einer Antriebvorrichtung der Positioniereinheit erfolgt, wobei die Gelenkarmvorrichtung eine Schwenkeinrichtung mit einem an einer Schwenkachse drehbaren Schwenkarm aufweist, mittels der die Kontaktvorrichtung von einer Verwahrlage einer Einfahrposition der Positioniereinheit zu Verwahrung der Kontaktvorrichtung in eine Kontaktlage der Kontaktposition geschwenkt wird und umgekehrt, wobei mittels einer Haltevorrichtung der Positioniereinheit der Schwenkarm in der Verwahrlage formschlüssig fixiert wird. Zu den Vorteilen des erfin dungsgemäßen Verfahrens wird auf die Vorteilsbeschreibung der erfin dungsgemäßen Positioniereinheit verwiesen.

Die Kontaktvorrichtung kann zunächst von der Verwahrlage in eine vertikale Kontaktlage und nachfolgend in der vertikalen Kontaktlage in die Kontaktposition geschwenkt werden und umgekehrt. In der Verwahr lage kann die Positioniereinheit dann eine minimale Bauhöhe aufweisen. Beim Anfahren einer Haltestelle mit einem Fahrzeug kann dann die Kontaktvorrichtung in einem ersten Schritt von der Verwahrlage in die vertikale Kontaktlage geschwenkt werden.

Weiter kann während eines Schwenkens der Kontaktvorrichtung mit dem Schwenkarm die Schwenkeinrichtung die Kontaktvorrichtung stets in der vertikalen Kontaktlage positionieren. Nach dem Verschwenken der Kontaktvorrichtung in die vertikale Kontaktlage kann in einem zweiten Schritt durch das Verschwenken des Schwenkarms mit der Kontaktvor richtung die Kontaktvorrichtung in der vertikalen Kontaktlage angehoben und gegen eine Ladekontaktvorrichtung bewegt werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn während des Verschwenkens des Schwenkarms die Kontaktvorrichtung immer vertikal positioniert ist bzw. der Schwenkarm relativ zu der Kontaktvorrichtung verschwenkt wird. Diese gleichzeitige Bewegung des Schwenkarms und der Kontaktvorrichtung kann durch eine geeignete Mechanik oder Steuerung der Antriebvorrichtung bewirkt werden. In jedem Fall wird es dadurch möglich, die Kontaktvorrichtung in einem Bereich zwischen einer oberen Kontaktposition und einer unteren Kontaktposition lagerichtig mit einer Ladekontaktvorrichtung zu kontaktieren. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Verfahrens ergeben sich aus der Merkmalsbeschreibung, der auf den Anspruch 1 rückbezogenen Un- teransprüche.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Positioniereinheit in einer perspektivischen Ansicht;

Fig. 2 eine weitere perspektivischen Ansicht der Positioniereinheit;

Fig. 3a eine Gelenkarmvorrichtung mit einer Antriebvorrichtung ei ner Positioniereinheit in einer abschnittsweisen Schnittdar stellung in einer Einfahrposition;

Fig. 3b die Gelenkarmvorrichtung und die Antriebvorrichtung nach einem Ausfahren aus der Einfahrposition in Richtung einer Kontaktposition. Die Fig. 1 und Fig. 2 zeigen eine Positioniereinheit 10, welche auf einem Dach eines hier nicht dargestellten Fahrzeugs, insbesondere Elektrobus oder dergleichen, montiert ist. Die Positioniereinheit 10 umfasst eine Kontaktvorrichtung 11 zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit einer hier nicht dargestellten Ladekontaktvorrichtung einer Ladestation. Die Ladekontaktvorrichtung ist oberhalb des Fahrzeugdachs und der Kontaktvorrichtung 11 mittels einer nicht näher dargestellten Aufhängevorrichtung im Bereich einer Haltestelle des Fahrzeugs aufge hängt. Die Positioniereinheit 10 umfasst weiter eine Gelenkarmvorrich tung 12, die aus einer Schwenkeinrichtung 13 mit einem Schwenkarm 14 und einer Antriebvorrichtung 15 zum Antrieb der Gelenkarmvorrichtung 12 ausgebildet ist. Die Positioniereinheit 10 ist weiter mit einem Gestell 16 zur Befestigung der Positioniereinheit 10 auf dem Fahrzeugdach ausgebildet. An dem Gestellt 16 ist ein Drehlager 17 ausgebildet, wel- ches eine Schwenkachse 18 für den an dem Drehlager 17 gehalterten Schwenkarm 14 ausbildet. An einem der Schwenkachse 18 gegenüberlie genden Ende 19 des Schwenkarms 14 ist die Kontaktvorrichtung 11 auf einer Querführung 20 angeordnet. Die Kontaktvorrichtung 11 ist entlang der Querführung 20 verschiebbar und kann sich so an eine Lage einer Ladekontaktvorrichtung anpassen. Die Kontaktvorrichtung 11 ist zusam men mit der Querführung 20 an dem Ende 19 mit einem weiteren Drehla ger 21 befestigt, welches eine weitere Schwenkachse 22 der Kontaktvor richtung 11 ausbildet. Die Gelenkarmvorrichtung 12 weist darüber hinaus hier nicht dargestellte Seilzüge auf, die innerhalb des Schwen karms 14 verlaufen und an dem weiteren Drehlager 21 angreifen. Wäh rend einer Schwenkbewegung des Schwenkarms 14 wird so eine fortwäh rende Positionierung der Kontaktvorrichtung 11 in der hier dargestellten Kontaktlage möglich.

Die Kontaktvorrichtung 11 ist aus einem Kontaktelementträger 25 mit an Federn gelagerten Kontaktelementen 26 ausgebildet. Die Kontaktelemen te 26 befinden sich an einer Oberseite 27 des Kontaktelementträgers 25. Die Kontaktelemente 26 sind über flexible Kabel 28 mit einem hier nicht dargestellten Anschlusskasten verbunden.

Die Antriebvorrichtung 15 umfasst einen Verstellantrieb 30 zur Ausbil dung einer auf den Schwenkarm 14 wirkenden Verstellkraft, wobei der Verstellantrieb 30 zusammen mit Federn 31 der Antriebvorrichtung 15 die Verstellkraft ausbildet. Ein Verschwenken der Kontaktvorrichtung 11 um die weitere Schwenkachse 22 in der hier nicht näher dargestellten Einfahrposition erfolgt mittels eines weiteren Verstellantriebs 29. In der Einfahrposition ist der Schwenkarm 14 mit einer Haltevorrichtung 23, von der hier lediglich eine Öse 24 sichtbar dargestellt ist, fest fixierbar.

Eine Zusammenschau der Fig. 3a und 3b zeigt eine Gelenkarmvorrich tung 32 zusammen mit einer Antriebvorrichtung 33 einer hier nicht näher dargestellten Positioniereinheit in einer Teilschnittansicht. Ein Schwen karm 34 der Gelenkarmvorrichtung 32 ist in der Fig. 3a in einer Einfahr- Position der Positioniereinheit und in der Fig. 3b in einer Position außer halb der Einfahrposition in Richtung einer Kontaktposition angeordnet dargestellt. Weiter sind ein weiterer Verstellantrieb 35 für eine hier nicht gezeigte Kontaktvorrichtung und eine Haltevorrichtung 36 der Positioniereinheit dargestellt. Der Schwenkarm 34 ist um eine Schwenkachse 37 drehbar gelagert, wobei die Schwenkachse 37 ihrer seits an einem hier nicht dargestellten Gestell angeordnet ist. Der weite re Verstellantrieb 35 ist aus einem Elektromotor 38 mit einer Spindel 39 ausgebildet, die an einem Hebel 40 mit einem Zahnrad 41 an der Schwenkachse 37 angreift. Der weitere Verstellantrieb 35 ist ebenfalls an dem Gestell mit einem Drehlager 42 befestigt. Eine lineare Bewegung der Spindel 39 bewirkt nun eine Betätigung des Hebels 40 und damit eine Drehung des Zahnrads 41. An dem Zahnrad 41 ist eine Kette 43 angeord net, an deren Enden 44 jeweils ein Seilzug 45 und 46 befestigt ist. Über die Seilzüge 45 und 46 kann so durch die Drehung des Zahnrads 41 die hier nicht dargestellte Kontaktvorrichtung an einer weiteren an dem Schwenkarm 34 ausgebildeten Schwenkachse zwischen einer Verwahrla ge und einer Kontaktlage verschwenkt werden. Bei der in der Fig. 3a gezeigten Position des weiteren Verstellantriebs 35 befindet sich die Kontaktvorrichtung in der Verwahrlage, und bei der in der Fig. 3b gezeigten Position des weiteren Verstellantriebs 35 befindet sich die Kontaktvorrichtung in der Kontaktlage.

Die Haltevorrichtung 36 ist mit einem Riegel 47 und einer Ausnehmung 48 ausgebildet, in die der Riegel 47 in der Kontaktlage der Kontaktvor richtung eingreift. Der Riegel 47 ist aus einem Profilstab 49 gebildet, der über eine Strebe 50 mit dem Seilzug 46 bzw. dem Ende 44 der Kette 43 verbunden ist, und so durch eine Bewegung des Seilzugs 46 bzw. der Kette 43 betätigt werden kann. Der Profilstab 49 ist durch eine aus Ösen 51 gebildeten Linearführung 52 längsbeweglich geführt. Die Ausneh mung 48 wird ebenfalls durch eine Öse 53 ausgebildet, in die der Profil stab 49 in der Verwahrlage eingreift. Die Öse 53 ist über einen Halter 54, welcher ebenfalls an dem Gestell befestigt ist, gegenüber dem Profil- stab 49 positioniert. In der in der Fig. 3a gezeigten Verwahrlage in der Einfahrposition der Positioniereinheit bzw. des Schwenkarms 34 ist die ser über die Haltevorrichtung 36 fest an dem Gestell fixiert, so dass eventuelle Bewegungen des Schwenkarms 34 in Folge von Fahrbewegun- gen eines Fahrzeugs wirkungsvoll verhindert werden können. Bei einer Bewegung des Schwenkarms 34 in die Kontaktposition wird zunächst die Kontaktvorrichtung in die Kontaktlage bewegt, was über den weiteren Verstellantrieb 35 geschieht. Dabei wird der Profilstab 49 aus der Öse 53 in Folge einer Bewegung des Seilzugs 46 herausgezogen, so dass der Schwenkarm 34 freigegeben wird. Bei einer Bewegung des Schwenkarms 34 zurück in die Einfahrposition bzw. Verwahrlage wird der Schwenkarm 34 in umgekehrter Reihenfolge durch die Haltevorrichtung 36 verriegelt.

Claims

Patentansprüche

1. Positioniereinheit (10) für elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbe sondere Elektrobusse oder dergleichen, zur Ausbildung einer elek- trisch leitenden Verbindung zwischen einem Fahrzeug und einer sta tionären Ladestation, wobei die Positioniereinheit an einem Fahr zeugdach anordbar ausgebildet ist, wobei eine Kontaktvorrichtung (11) der Positioniereinheit relativ zu einer Ladekontaktvorrichtung der Ladestation bewegbar und mit dieser in einer Kontaktposition elektrisch kontaktierbar ist, wobei die Positioniereinheit eine Gelen karmvorrichtung (12, 32) zur Positionierung der Kontaktvorrichtung und eine Antriebvorrichtung (15, 33) zum Antrieb der Gelenkarmvor richtung aufweist, wobei die Gelenkarmvorrichtung eine Schwenkein richtung (13) mit einem an einer Schwenkachse (18, 37) drehbaren Schwenkarm (14, 34) aufweist, mittels der die Kontaktvorrichtung von einer Verwahrlage einer Einfahrposition der Positioniereinheit zur Verwahrung der Kontaktvorrichtung in eine Kontaktlage in der Kontaktposition schwenkbar ist und umgekehrt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Positioniereinheit eine Haltevorrichtung (23, 36) umfasst, mittels der der Schwenkarm in der Verwahrlage formschlüssig fixier bar ist.

2. Positioniereinheit nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass mittels der Gelenkarmvorrichtung (12, 32) die Kontaktvorrich tung (11) relativ zur Ladekontaktvorrichtung in vertikaler und hori zontaler Richtung positionierbar und in die Kontaktposition bringbar ist.

3. Positioniereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Haltevorrichtung (23, 36) mit der Antriebvorrichtung (15,

33) gekoppelt ist, derart, dass bei einem Verschwenken der Kontakt vorrichtung (11) in die Verwahrlage die Kontaktvorrichtung mittels der Haltevorrichtung in der Verwahrlage fest fixierbar ist, und bei einem Verschwenken der Kontaktvorrichtung in eine Kontaktlage in der Einfahrposition die Kontaktvorrichtung mittels der Haltevorrich tung freigebbar ist.

4. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Kontaktvorrichtung (11) an einem der Schwenkachse (18,

37) gegenüberliegenden Ende (19) des Schwenkarms (14, 34) an einer weiteren Schwenkachse (22) drehbar angeordnet ist, wobei die Kon taktvorrichtung von der Verwahrlage der Einfahrposition mittels der Schwenkeinrichtung (13) in eine vertikale Kontaktlage in der Ein- fahrposition schwenkbar ist und umgekehrt.

5. Positioniereinheit nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Kontaktvorrichtung (11) in der Verwahrlage in einer Rieh- tung der Schwenkachse (18, 37) des Schwenkarms (14, 34) ge schwenkt ist und an diesem aufliegt oder in einer dem Schwenkarm entgegengesetzten Richtung geschwenkt ist.

6. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Positioniereinheit (10) ein Gestell (16) zur Befestigung der Positioniereinheit auf einem Dach eines Fahrzeugs umfasst, wobei der Schwenkarm (14, 34) mit der Schwenkachse (18, 37) an dem Ge stell schwenkbar angeordnet ist.

7. Positioniereinheit nach Anspruch 6, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Haltevorrichtung (23, 36) mit einem Riegel (47) und einer Ausnehmung (48) ausgebildet ist, wobei der Riegel in der Verwahrla ge in die Ausnehmung eingreift und den Schwenkarm (14, 34) fest fixiert, wobei der Riegel an dem Schwenkarm und die Ausnehmung an dem Gestell (16) angeordnet ist, oder umgekehrt.

8. Positioniereinheit nach Anspruch 7, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass der Riegel ein in einer Linearführung der Haltevorrichtung (23, 36) beweglich geführter Profilstab, eine Falle oder ein schwenkbarer

Haken ist, und die Ausnehmung durch einen Vorsprung, eine Kante, einen Haken, eine Öse (24) oder einen Bügel ausgebildet ist.

9. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Antriebvorrichtung (15, 33) einen Verstellantrieb (30) zur

Ausbildung einer auf den Schwenkarm (14, 34) wirkenden Verstell kraft und eine mit dem Verstellantrieb mechanisch zusammenwirken de Federeinrichtung (31) aufweist.

10. Positioniereinheit nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Antriebvorrichtung (15, 33) einen weiteren Verstellantrieb (29, 35) zur Ausbildung einer auf die Kontaktvorrichtung (11) wir- kenden Verstellkraft aufweist.

11. Positioniereinheit nach Anspruch 9 oder 10, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass der Verstellantrieb (30) und/oder der weitere Verstellantrieb (29, 35) einen Elektromotor (38), einen Seiltrieb (45, 46) und/oder Kettentrieb (41, 43) aufweist, über den der Schwenkarm (14, 34) an der Schwenkachse (18, 37) drehbar und/oder die Kontaktvorrichtung (11) an einer weiteren Schwenkachse drehbar ist.

12. Positioniereinheit nach Anspruch 11, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Haltevorrichtung (23, 36) mit dem Seiltrieb (45, 46) oder

Kettentrieb (41, 43) des Verstellantriebs (30) oder des weiteren Ver stellantriebs (29, 35) betätigbar gekoppelt ist.

13. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Kontaktvorrichtung (11) einen Kontaktelementträger (25) mit Kontaktelementen (26) aufweist, wobei die Kontaktelemente in der Kontaktposition mit Ladekontaktelementen der Ladekontaktvor richtung jeweils zur Ausbildung von Kontaktpaarungen elektrisch kontaktierbar sind.

14. Positioniereinheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass die Schwenkeinrichtung (13) eine Querführung (20) aufweist, mittels der die Kontaktvorrichtung (11) quer relativ zur Ladekontakt- Vorrichtung positionierbar ist, wobei die Querführung an einem der Schwenkachse (18, 37) gegenüberliegenden Ende (19) des Schwen karms (14, 34) angeordnet ist.

15. Schnellladesystem mit einer Ladekontaktvorrichtung und einer Positioniereinheit (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche.

16. Verfahren zur Ausbildung einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, insbesondere Elektrobus oder dergleichen, und einer stationären Ladestation mit einer Positioniereinheit (10), wobei eine Kontaktvorrichtung (11) der Positioniereinheit relativ zu einer Ladekontaktvorrichtung der Lade station bewegt und mit dieser in einer Kontaktposition elektrisch kontaktiert wird, wobei eine Positionierung der Kontaktvorrichtung mittels einer Gelenkarmvorrichtung (14, 32) der Positioniereinheit und ein Antrieb der Gelenkarmvorrichtung mittels einer Antriebvor- richtung (15, 33) der Positioniereinheit erfolgt, wobei die Gelen karmvorrichtung eine Schwenkeinrichtung (13) mit einem an einer Schwenkachse (18, 37) drehbaren Schwenkarm (14, 34) aufweist, mittels der die Kontaktvorrichtung von einer Verwahrlage einer Ein fahrposition der Positioniereinheit zur Verwahrung der Kontaktvor- richtung in eine Kontaktlage der Kontaktposition geschwenkt wird und umgekehrt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass mittels einer Haltevorrichtung (23, 36) der Positioniereinheit der Schwenkarm in der Verwahrlage formschlüssig fixiert wird.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass die Kontaktvorrichtung (11) zunächst von der Verwahrlage in eine vertikale Kontaktlage und nachfolgend in der vertikalen Kon taktlage in die Kontaktposition geschwenkt wird und umgekehrt.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch g e k e n n z e i c h n et , dass während eines Schwenkens der Kontaktvorrichtung (11) mit dem Schwenkarm (14, 34) die Schwenkeinrichtung (13) die Kontaktvor- richtung stets in der vertikalen Kontaktlage positioniert.