JP7128824B2 - 充電ステーション用接触ユニット及び接触方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気駆動車両の充電ステーション用の接触ユニット、及び、車両、特に電気バス等と充電ステーションとの間の導電接続を形成するための方法に関し、接触ユニットは、車両の上方に配置され得るように形成され、接触ユニットの充電コンタクトは接触ユニットによって車両の接触面に対して動かすことが可能であり、充電コンタクトと接触面との間に接触が確立され得、接触ユニットは、少なくとも２つの充電コンタクトサポートであってその上に少なくとも２つの充電コンタクトが配置される、少なくとも２つの充電コンタクトサポートを有し、充電コンタクトサポートは、平行に配置された２つの接続ロッドと平行に配置された２つのサポートロッドとを有する接触ユニットの平行リンクによって互いに接続され、各サポートロッドは、互いに離れて配置された接続ジョイントによって平行な２つの動き面のうちの１つにおいて接続ロッドに接続され、接続ロッドと平行四辺形を形成する。

そのような接触ユニット及び方法は、従来技術から知られており、停留所間を走る電気駆動車両において頻繁に使用される。車両は電気バスであり得るが、原則として、列車又は路面電車のような他の車両でもあり得、それらは架線等に常に電気的に接触するわけではない。これらの車両においては、電気エネルギー貯蔵装置が、停留所における小休止中に充電ステーションによって充電される。停留所において、車両は充電ステーションに電気的に接続され、エネルギー貯蔵装置は、少なくとも、充電ステーションを有し接近する予定の次の停留所に車両が到達できる程度に充電される。車両と充電ステーションとの間の電気的な接触を確立するために、各停留所において車両の上方に固定され又は置かれる接触ユニットが使用される。次に、充電ステーションの充電コンタクトは、車両の屋根の上の接触面の方向に動かされ、電気的接続が確立される。例えば、接触ユニットは、少なくとも４つの充電コンタクトを提供し得、２つの充電コンタクトはエネルギー伝送に、１つの充電コンタクトは接地導体として、他の１つの充電コンタクトはデータ伝送のために役立ち得る。このタイプの車両の接触により、ルート上の全ての充電ステーションは対応する接触ユニットを備える必要があり、それが、接触ユニットが特に費用効果が高く、信頼性があり、同時に維持に手間がかからないものであるべきである、という理由である。

充電コンタクトを車両のそれぞれの接触面と結びつけるときに、充電コンタクトは、安全な電気的接続が形成され得るように、規定された接触力で接触面に押しつけられる。例えば、DE 10 2013 201 491 A1から、車両の上方に配置される接触ユニットが知られ、接触ユニットは、２つの平行リンクを備え、それぞれは２つの充電コンタクトを有する。調節駆動部は、充電コンタクトが車両の屋根の上の接触面に対して移動可能なように、平行リンクを作動させる。

既知の接触ユニットでは、規定された接触高のために形成又は配置される必要があることは常に不利なことである。接触高は、車両に電流を伝送するための接触位置に対する充電コンタクトを格納するための格納位置における、接触ユニットからの距離である。それは、可能な接触位置と格納位置との間の相対距離は、狭い範囲においてのみ使用可能であり、設計変更によって頻繁に調節又は適合させられる必要があるということを意味する。そうでなければ必要な、又は期待される接触力が接触面に与えられ得ないからである。更に、車両にかかる重さは異なり得、よって接触ユニット又は充電コンタクトに対して傾き得る、ということは重要である。更に、特にバスは，例えば身体障害者のアクセスを容易にするため、停留所の領域で低くなり得る。この、バスが低くなることは、片側のみに行われ得、バスが片側のみ低くなると、道路に対して高さの変化又は接触面の傾斜を生じさせる。その上、停留所の地面又は道路が接触ユニットに対して傾斜し得る。したがって、停留所において接触ユニットの下で、車両は、その長手方向の軸及び／又はその横切る軸に関して傾き又は傾斜し得る。よってその結果、車両が傾いているので、車両の屋根の上の接触面は充電コンタクトに対して水平及び垂直方向に傾斜する。

もし接触ユニットも傾斜可能であるなら、それぞれの充電コンタクトと接触面との間の電気的接続を確立することは可能であり得るが、充電コンタクトを経由して接触ユニットによって接触面に与えられる接触力は、非常に異なる方法で供給される。したがって、車両の傾斜の全ての説明される場合において、車両の接触面における安全な電気的接続のために期待される充電コンタクトの接触力を確立することは、ほとんど不可能である。よって、とりわけ、充電プロセス中に充電コンタクトを接触面から離す危険、充電コンタクトと接触面との間に望ましくない高抵抗を形成する危険、及び、充電コンタクトと接触面との間に電気アークを形成する危険が存在する。

本発明の目的は、よって、車両の安全な接触を容易にする、車両と充電ステーションとの間の導電接続を形成するための接触ユニット及び方法を提案することである。

この目的は、請求項１の特徴を有する接触ユニットによって、請求項１２の特徴を有する充電ステーションによって、及び、請求項１３の特徴を有する方法によって、達成される。

電気駆動車両、特に電気バス等、の充電ステーション用の本発明による接触ユニットは、車両の上方に配置され得るように形成され、前記接触ユニットの充電コンタクトは前記接触ユニットによって前記車両の接触面に対して動かすことが可能であり、前記充電コンタクトと前記接触面との間に接触が確立され得、前記接触ユニットは、少なくとも２つの充電コンタクトサポートであってその上に少なくとも２つの充電コンタクトが配置される、少なくとも２つの充電コンタクトサポートを有し、前記充電コンタクトサポートは、平行に配置された２つの接続ロッドと平行に配置された２つのサポートロッドとを有する前記接触ユニットの平行リンクによって互いに接続され、各サポートロッドは、互いに離れて配置された接続ジョイントによって２つの平行な動き面のうちの１つにおいて前記接続ロッドに接続され、前記接続ロッドと平行四辺形を形成し、前記接続ロッドは、互いに離れて配置されたサポートジョイントによって、前記動き面に平行に及び前記動き面を中心に広がるサポート面において前記接触ユニットのベースサポートに接続され、各充電コンタクトサポートは、回転ジョイントによって前記サポートロッドに接続され、回転ジョイントは、前記接続ジョイントに対して直交する方向に配置され、各充電コンタクトサポートは、前記充電コンタクトを回転軸に対して同軸に取り付ける。

よって、接触ユニットは、電気駆動車両のための静止充電ステーションの一部であり、充電ステーションの少なくとも４つの充電コンタクトのそれぞれを車両の接触面に動かすのに役立ち、充電コンタクトと接触面との間の電気的接触を確立するのに役立つ。各充電コンタクトは好ましくは車両の屋根の上に配置される。よって、充電ステーションでの小休止中に、車両に電気エネルギーを供給すること、及び車両にエネルギーを蓄積することが可能である。充電コンタクトの接触面への及びそこから戻る動きは、接触ユニット又は接触ユニットの関節付きアーム装置によって行われる。この目的のために、充電コンタクトは接触ユニットの下端に配置され、ここで、充電コンタクトは、充電コンタクトを格納するための上方の格納位置から送電又は接触面に接触するための下方の接触位置へ、動かされ得る。それによって、接触位置において、接触ユニットは、それぞれの接触面に、規定された基本的には均等な接触力を形成する。

接触ユニットは、２つのサポートジョイントによって平行リンクに接続され、それを中央に取り付けるベースサポートを有する。平行リンクは、比較的長い接続ロッドと短いサポートロッドとで形成され、サポートロッドは垂直に配置され接続ジョイントによって接続ロッドに接続される。よって、接続ロッドは水平面に対して傾斜し得、サポートロッドは常に２つの平行動き面において垂直に配置される。接続ジョイントはサポートジョイントと同軸に配置されるので、接続ロッドの傾斜とは関係なく、２つのサポートロッド上において、ベースサポートに中央で及ぼされる接触力が常に一様に分布する。

各充電コンタクトサポートは回転ジョイントによってサポートロッド上に配置される。充電コンタクトもそれぞれ充電コンタクトサポート上に回転ジョイントに関して同軸に配置されるので、接触力は充電コンタクトサポート上に配置された２つの充電コンタクトのそれぞれに釣り合って分配される。回転ジョイントが接続ジョイントに対して直交して配置されるので、充電コンタクトを、車両に対するそれらの高さに関して、車両の横切る方向及び長手方向の傾斜に合わせることが可能であり、同時に、簡単な手段によって車両の全ての接触面の安全な接触を、均等な釣り合った接触力で実現することが可能である。

よって、充電コンタクトに一様に分布する接触力は、ベースサポートによって充電コンタクトに及ぼされ得る。もし４つの充電コンタクトが存在するなら、４倍の接触力がベースサポートによって平行リンクに生じ得る、又は、ベースサポートによって平行リンクに生じる接触力が充電コンタクトに４つの均等な部分として分配され得る。

充電コンタクトは、それぞれ互いに平行に充電コンタクトサポートに配置され得る接触板として形成され得、充電コンタクトサポートは互いに平行に配置され得る。特に平行に配置されているので、接触力が充電コンタクトに一様に分配されるようにすることが常に確実になり得る。接触板は、これもまた帯状又はレール状の接触面によって簡単に車両の屋根に接触し得る。好ましくは、接触板は、接触レールに対して横切る方向に、特に直交するように伸びている。たとえ、接触板が車両上のレール状の接触面とその中心を外れて接触するように、車両が充電ステーションに停止しても、接触面の長さを見ると、接触力は一様に分布し得る。

よって、前記接触板が、前記車両の運転方向を横切るように配置される場合には、有利である。車両の屋根の上の接触面又は接触レールは、よって、車両の運転方向に配置され得る。代替として、接触板は車両の運転方向に配置され得、車両の屋根の上の接触面又は接触レールは車両の運転方向を横切るように配置され得る。

前記接触ユニットは、関節アーム装置と、前記関節アーム装置を駆動するための駆動装置とを更に有し得る。関節アーム装置は、駆動装置の調節駆動部によって作動するパンタグラフ又はリンクであり得る。調節駆動部は、例えば、駆動装置のばね手段のばねと協働し得る空気圧式、油圧式又は電気式の駆動部であり得る。よって、所望の接触力が接触装置によって接触面に形成されるように、関節アーム装置を駆動装置によって接触面に対して配置することも可能である。特に、ベースサポートは、関節アーム装置の下端に配置又は取り付けられ得る。したがって原則として、接触ユニットは、ベースサポートの取り付け及び相対的な動き、並びに接触面に対する接触力を実現することを可能にするいかなる装置でもあり得る。

よって、前記ベースサポートは、前記接触ユニットの関節アーム装置に、少なくとも保持ジョイントによって接続され得る。保持ジョイントは、ベースサポートの充電ステーションに対する旋回を可能にし得る。代替として、関節アーム装置と接触ユニットとの間の強固な接続が提供され得る。

よって、前記ベースサポートは、前記関節アーム装置に、垂直に配置され得、かつ強固に接続され得る。よって、例えば風のために、平行リンクが関節アーム装置に対して望ましくない旋回をしないようにすることが確実になり得る。

前記接触ユニットは、整列手段であってそれによって、前記充電コンタクトを格納するための前記接触ユニットの格納位置において、前記充電コンタクトが接触位置から水平格納位置に整列可能になる、整列手段を有する。もし、例えば、充電コンタクトと充電ステーションに対して傾斜した車両の屋根の接触面との間に接触が確立しているのなら、
その車両又は他の車両との接触を再開する前に、充電コンタクトを基本的には水平な位置にする、又は共通の水平面に配置することが有利である。

前記整列手段は、前記充電コンタクトサポートのためのストッパとして形成され得る。よって、格納位置において充電コンタクトサポートを動かして１つ又は複数のストッパに当て、そしてそれによって充電コンタクトサポート及び平行リンクが初期位置に整列され得る。充電コンタクトサポートのためのそのような１つ以上のストッパは、特に容易に充電ステーションにおける設計がされる。

代替として又は追加的に、前記接触ユニットは、ばね手段であってそれによって前記充電コンタクトサポートが前記平行リンクに整列可能になる、及び／又は、前記平行リンクが前記ベースサポートに整列可能になる、ばね手段を有し得る。ばね手段は、板ばね及び／又はコイルスプリング、及び弾性要素であって、それによって、水平位置からずれがあるときに、ばね力が平行リンク上の充電コンタクトサポート及び／又はベースサポート上の平行リンク自身に及ぼされ得る、板ばね及び／又はコイルスプリング、及び弾性要素を有し得る。よって、格納位置に達する前、かつ、接触位置を離れた直後であっても、それに応じて充電コンタクトを共通水平面に整合させることが可能である。しかし、ばね力は、充電コンタクトのそれぞれの接触力がそのばね力によって著しく影響を受けるのに十分なほど大きくてはならない。

更に、前記平行リンク及び／又は前記平行リンク上の前記充電コンタクトサポートが、水平面に対して最大±５°傾斜可能である場合、有利である。また、傾斜を制限することも可能である。

本発明による電気駆動車両、特に電気バス等、のための静止充電ステーションは、本発明による接触ユニットを備える。充電ステーションの更なる実施形態が、請求項１を参照する従属請求項によって提供される。

車両、特に電気バス等と本発明による充電ステーションとの間の導電接続を形成するための方法において、接触ユニットの充電コンタクトは、前記充電ステーションの前記接触ユニットによって前記車両の接触面に対して前記車両の上に動かされ、前記充電コンタクトと前記接触面との間に接触が確立され得、前記接触ユニットは、互いに平行に配置された少なくとも２つの充電コンタクトサポートを有し、前記充電コンタクトサポートのそれぞれはその上に配置され互いに平行な少なくとも２つの充電コンタクトを有し、前記充電コンタクトは、前記充電コンタクトを格納するための前記接触ユニットの格納位置から前記充電コンタクトと前記接触面との間の電気的接触対を形成するための前記接触ユニットの接触位置まで動かされ、前記充電コンタクトの均等な接触力が、前記接触位置において前記接触ユニットによって前記接触面に及ぼされる。本発明による有利な効果に関しては、本発明による装置の有利な点の説明が参照される。

前記方法において、前記充電コンタクトの均等な接触力が、前記接触面が水平面に対して傾斜するように配置されるときに前記接触面に及ぼされ得る。

前記方法の更なる有利な実施形態が、請求項１を参照する従属請求項によって提供される。

以下に、本発明の好ましい実施形態が、添付の図面を参照してより詳細に説明される。
図１は、透視図において接触ユニットを示す。 図２は、車両の接触レールを有する他の接触ユニットの概略図を平面図で示す。 図３は、接触レールを有する図２の接触ユニットを正面図で示す。 図４は、接触レールを有する図２の接触ユニットを側面図で示す。

図１は、電気駆動車両の充電ステーション用の接触ユニット１０を示し、接触ユニット１０は、接触板１２として形成された全部で４つの充電コンタクト１１を有する。更に、接触ユニット１０は、２つの充電コンタクトサポート１３を有し、その末端１４に接触板１２が固定される。よって、ここでは図示されていない、車両の屋根の上の接触レールと、接触板１２の底部との間に電気的接触を確立することが可能である。

充電コンタクトサポート１３は、基本的には弓形又はＵ字形であり、接続ロッド１７と、垂直に配置されたサポートロッド１８とで形成される接触ユニット１０の平行リンク１６に接続される。接続ロッド１７は、サポートロッド１８に動かせるように接続され、各充電コンタクトサポート１３は、回転ジョイント（Drehgelenk）２０によってサポートロッド１８に動かせるように接続される。

接触ユニット１０のベースサポート２１は、サポートジョイント２２によって接続ロッド１７に動かせるように接続される。サポートジョイント２２は、垂直サポート面２３に配置され、接続ジョイントは、垂直動き面２４に配置される。動き面２４は、平行リンク１６によって形成される平行四辺形２５の位置又は傾斜に関係なく、常にサポート面２３に平行又は同軸に配置される。

ベースサポート２１は、２つの突出アーム２７を有するサポートロッド部２６を有する。各アーム２７上には、接触ユニット１０の関節アーム装置（Gelenkarmvorrichtung）の接続のための孔２８が形成されており、関節アーム装置はここには示されていない。特に、回転ジョイント２０は、回転ジョイント２０の長手方向の軸２９が接続ジョイント１９の横方向軸３０を横切って伸びるように、又は横方向軸３０に直角に伸びるように、接続ジョイント１９に対して直交して配置される。

図２から図４の概略は、矢印３５によって記された運転方向にある車両の屋根３３の上に配置された接触レール３２とともに他の接触ユニット３１を概略図において示し、車両はここでは詳細に示されていない。各接触レール３２は、屋根３３に平行に弓形ホルダ３４上に配置される。屋根３３は、車両の横方向において矢印３５によって記された運転方向に対して角度α傾斜しており、車両の長手方向において水平面３６に対して角度β傾斜している。ここで、傾斜は±５°以下である。

接触ユニット３１は、接触板３８として形成され充電コンタクトサポート３９に固定される４つの充電コンタクト３７を備える。充電コンタクトサポート３９は、今度は回転ジョイント４０によって平行リンク４２のサポートロッド４１にスイベルによって取り付けられる（schwenkbar）。サポートロッド４１は、接続ジョイント４３によって接続ロッド４４に接続される。接続ロッド４４は、それに関する限りは、平行リンク４２が垂直サポート面４７に対して傾き又は傾斜し得るように、サポートジョイント４５によって基本的に剛体のベースサポート４６に動かせるように接続される。サポートロッド４１は、次に動作面群４８内で動き、動作面群４８は、常にサポート面４７に平行かつ等距離である。よって、接触力が接触レール３２とそれぞれの接触板３８との間で一様に分布するときに、車両の横方向において接触板３８の高さの差Ｈを形成することが可能である。回転ジョイント４０のまわりに充電コンタクトサポート３９を旋回させることも可能であり、回転ジョイント４０は、車両の横方向に、車両に対して横切る方向に伸びており、そこから結果として力の分布が一様になり、その一方で同時に、接触板３８と接触レール３２との間に安全な電気的接触が存在する。

Claims (12)

1. 電気駆動車両の充電ステーション用の接触ユニット（１０，３１）であって、
   前記接触ユニットは車両の上方に配置され得るように形成され、
   前記接触ユニットの充電コンタクト（１１，３７）は前記接触ユニットによって前記車両の接触面（３２）に対して動かすことが可能であり、前記充電コンタクトと前記接触面との間に接触が確立され得、
   前記接触ユニットは、少なくとも２つの充電コンタクトサポート（１３，３９）であって各充電コンタクトサポートの上にそれぞれ少なくとも２つの充電コンタクトが配置される、少なくとも２つの充電コンタクトサポートを有し、
   前記充電コンタクトサポートは、平行に配置された２つの接続ロッド（１７，４４）と平行に配置された２つのサポートロッド（１８，４１）とを有する前記接触ユニットの平行リンク（１６，４２）によって互いに接続され、
   各サポートロッドは、互いに離れて配置された接続ジョイント（１９，４３）によって、回転ジョイント（２０，４０）を回転軸とする平行な２つの動き面（２４，４８）のうちの１つにおいて前記接続ロッドに接続され、前記接続ロッドと平行四辺形（２５）を形成し、
   前記接続ロッドは、互いに離れて配置された２つのサポートジョイント（２２，４５）によって、前記動き面に平行に、かつ、前記２つの動き面の中央に広がるサポート面（２３，４７）において、前記接触ユニットを前記充電ステーションに取り付けるための、前記接触ユニットのベースサポート（２１，４６）に接続され、
   各充電コンタクトサポートは、回転ジョイント（２０，４０）によって前記サポートロッドに接続され、
   回転ジョイントは、前記接続ジョイントに対して直交する方向に配置され、
   各充電コンタクトサポートは、前記充電コンタクトを前記充電コンタクトサポートの
   回転軸に対して同軸に取り付けることを特徴とする充電ステーション用の接触ユニット。
2. 前記充電コンタクト（１１，３７）に一様に分布する接触力は、前記ベースサポート（２１，４６）によって及ぼされ得る
   ことを特徴とする請求項１に記載の接触ユニット。
3. 前記充電コンタクト（１１，３７）は、接触板（１２，３８）として形成され、前記接触板は、それぞれ互いに平行に前記充電コンタクトサポート（１３，３９）に配置され、前記充電コンタクトサポートは互いに平行に配置される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の接触ユニット。
4. 前記接触板（１２，３８）は、前記車両の運転方向（３５）を横切るように配置される
   ことを特徴とする請求項３に記載の接触ユニット。
5. 前記接触ユニット（１０，３１）は、関節アーム装置と、前記関節アーム装置を駆動するための駆動装置とを有する
   ことを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の接触ユニット。
6. 前記ベースサポート（２１，４６）は、前記接触ユニットの関節アーム装置に、少なくとも保持ジョイントによって接続される
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の接触ユニット。
7. 前記ベースサポート（２１，４６）は、前記関節アーム装置に強固に接続される
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の接触ユニット。
8. 前記接触ユニット（１０，３１）は、整列手段であってそれによって、前記充電コンタクトを格納するための前記接触ユニットの格納位置において、前記充電コンタクト（１１，３７）が接触位置から水平格納位置に整列可能になる、整列手段を有する
   ことを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の接触ユニット。
9. 前記整列手段は、前記充電コンタクトサポート（１３，３９）のためのストッパとして形成される
   ことを特徴とする請求項８に記載の接触ユニット。
10. 前記接触ユニット（１０，３１）は、ばね手段であってそれによって前記充電コンタクトサポート（１３，３９）が前記平行リンク（１６，４２）に整列可能になる、及び／又は、前記平行リンクが前記ベースサポート（２１，４６）に整列可能になる、ばね手段を有する
    ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の接触ユニット。
11. 前記平行リンク（１６，４２）及び／又は前記平行リンク上の前記充電コンタクトサポート（１３，３９）は、水平面（３６）に対して最大±５°傾斜可能に形成される
    ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の接触ユニット。
12. 請求項１～１１のいずれか１項に記載の接触ユニット（１０，３１）を有する、電気駆動車両のための静止充電ステーション。

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