CN105244933A - 带有电驱动器的能够外部充电的车辆和用于车辆的充电站 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车，尤其一种客车，具有用于电能的蓄能器、与蓄能器连接的电驱动器和电接口装置，通过该电接口装置蓄能器能够与外部的能源连接用于给蓄能器充电。本发明还涉及一种用于这样的车辆的充电站，从而通过外部的能源给用于电能的蓄能器充电。所述电接口装置包括能够放出和能够收起的架空线集电器(3)以用于从架空线设备的带电导线(9)供给电能并且包括能够放出和能够收起的电接触装置(6)，蓄能器(2)通过所述电接口装置能够与外部的能源连接用于给所述蓄能器(2)充电，所述电接触装置(6)处于所述车辆的下方的区域中并且所述电接触装置(6)为了构造回路能够与行车轨道和/或接触板(10)导电地接触。

Description

带有电驱动器的能够外部充电的车辆和用于车辆的充电站

技术领域

本发明涉及一种机动车，尤其一种客车，具有用于电能的蓄能器、与蓄能器连接的电驱动器和电接口装置，蓄能器通过该电接口装置能够与外部的能源连接用于给蓄能器充电。本发明还涉及一种用于这样的车辆的充电站，从而通过外部的能源给用于电能的蓄能器充电。

背景技术

迄今为止，电动车以如下方式充电，即车辆的电池系统通过线缆与充电电源的电触头连接，也就是说，与车辆联接的线缆插入例如布置在加油站处的充电电源的电插座中。这种做法对于电动车的持有人是较昂贵的并且不舒适的。

从实践中还已知，电机驱动的客车、也称作为E客车或者电池车借助于两个架空线触头（Oberleitungskontakt）在两极的架空线处进行充电。对此不利的是，在市内区域中通常缺乏带有两极的架空线的相应的基本设施，因为列车的架空线多数实施为单极，其中电流的回路随后通过金属的车轮和到供给站(变电站)的列车的轨道实现。由于橡胶轮胎，将单极的架空线应用于客车通常是不可行的。

发明内容

因此本发明的目的是，提供一种改善的带有电驱动器的能够外部充电的车辆，利用其能够避免传统的带有电驱动器的能够外部充电的车辆的缺点。本发明的目的尤其是，提供一种带有电驱动器的能够外部充电的车辆，尤其至少部分电机驱动的客车，能够以对于驾驶员简单的方式给其牵引蓄能器（Traktionsenergiespeicher）充电，其中用于必需的充电基本设施的成本能够保持得较低。

另外的目的是，提供一种用于给牵引蓄能器充电的充电站，利用所述充电站能够避免传统的充电站的缺点。

该目的通过带有独立权利要求的特征的车辆以及通过根据并列权利要求的特征的充电站解决。有利的实施方式和本发明的应用是从属权利要求的主题，并且在接下来的说明书中部分参考附图进行详细地解释。

根据本发明的车辆符合现有技术具有用于电能的蓄能器和电驱动器，电驱动器与蓄能器连接。用于电能的蓄能器在本文中也称作为牵引蓄能器。因此，车辆至少部分地电机驱动。车辆还包括电接口装置，蓄能器能够通过该电接口装置与外部的能源连接，从而在外部的能源处给蓄能器充电。

根据本发明的所有的观点，电接口装置包括能够放出和能够收起的架空线集电器（Oberleitungsstromabnehmer）用于从架空线设备的带电导线供给电能，并且包括能够放出和能够收起的电接触装置，该电接触装置处于车辆的下方的区域中且该电接触装置为了构造回路能够与行车轨道和/或接触板导电地接触。相对于架空线集电器布置在车辆的下方的区域中的电接触装置接下来也称作为下方的接触装置。

机动车能够实施为电驱动的货车（Nutzfahrzeug）、优选实施为电驱动的没有受轨迹约束（spurgebunden）的客车(E客车)。

在上面已经提到，列车的架空线大多实施为单极的。因此本发明的特别的优点在于，借助于架空线集电器和电接触装置，车辆能够通过单极的架空线系统进行充电。此外，市用客车和列车在市内交通中经常使用相同的停靠站。在这种情况中，在没有必要进行另外的结构上的改变的情况下，本发明可实现使架空线结构直接一同用于给牵引蓄能器充电。

在位于邻近于架空线或者说受轨道约束（schienengebunden）的车辆的路轨的客车停靠站中，与轨道车辆的基本设施相应的连接能够通过相应的架空线终端以及与回线触头(轨道)的可获得地设置的连接能够以较低的结构上的耗费来实现。

电接口装置能够实施成将架空线集电器和电接触装置放出用于给蓄能器充电，从而使架空线集电器与架空线设备的带电导线导电地接触并且电接触装置与行车轨道和/或接触板导电地接触。电接口装置还能够实施成为了列车运行或者说在充电过程结束之后再次收起架空线集电器和电接触装置。

因此，相对于从现有技术中已知的受轨迹约束的架空线客车，其集电器在列车运行中持续地接触架空线，将用于回路的电接触装置和架空线集电器放出优选仅仅用于给牵引蓄能器充电。

本发明在架空线集电器的设计的结构方面没有受限于确定的结构。架空线集电器能够以本身已知的方式实施为固定在车辆的顶盖上的缩放仪(Bügelstromabnehmer)，例如实施为剪式缩放仪（Scherenstromabnehmer）或者单臂缩放仪（Einholmstromabnehmer）。这样的架空线集电器典型地具有接触面，所述接触面为了引取电流在产生电接触时朝架空线设备的带电导线挤压。

同样，下方的电接触装置在设计的结构方面没有受限于确定的结构。如果要直接地通过行车轨道实现回路，电接触装置例如能够构造为能够从上面下降到行车轨道或者路轨上的支柱。根据另外的变型方案，电接触装置能够包括接触板，其通过放出能够与布置在车道表面处的或者集成到车道表面中的接触板导电地接触。

根据优选的设计方案形式，电接口装置的能够收起的和能够放出的电接触装置布置在车辆下侧上。这具有如下优点，即通过车辆车厢能够确保与邻近车辆逗留的人员的安全距离。

根据本发明实现的另外的可行方案规定，电接口装置包括用于检查电接触装置的和/或架空线集电器的电接触的机构，所述机构实施用于在充电过程开始之前检测电接触的状态和/或确定最大的充电功率。电接触能够例如通过确定在接触位置处的接触电阻（übergangswiderstand）来确定。

所述变型方案提供如下优点，即在充电过程开始之前，能够进行通过架空线集电器和/或通过下方的接触装置构造的临时的（多个）功率接口（Leistungsschnittstelle）的接触检查。

在这样的临时的功率接口中，其中如在前面的情况中在直接的周围环境的影响下仅仅临时地产生电接触，接触质量例如由于在架空线或路轨或者说接触板上的树叶等会明显地改变。

依赖于检测的接触质量，能够匹配最大的充电功率，从而避免在坏的接触质量的情况中没有与其匹配的传输功率和由此引起的功率接口的可能的过载。

这样的用于检查电接触的机构本身从现有技术中已知并且例如在文本DE102005042087B3、WO2005044614A1或DE102010026435A1中说明。

特别有利的变型方案在这里规定，用于检查电接触的机构包括第一辅助触头，其电绝缘于架空线集电器的接触面布置，该接触面为了引取电流在产生电接触的情况下朝架空线设备的带电导线挤压。第一辅助触头还如此关于接触面布置，使得当接触面为了构造电的功率通道（Leistungspfad）与架空线设备的带电导线接触时，第一辅助触头同样接触架空线设备的带电导线。在这里，第一辅助触头通过测量通道与接触面在电方面并联。根据该变型方案，用于检查电接触的机构还包括用于在架空线设备的带电导线和架空线集电器之间的电接触的状态探测的第一测量装置，其实施用于通过测量通道确定在架空线设备的带电导线和架空线集电器之间的电接触处的电压降和/或确定与电压降相关的数值、例如接触电阻。测量装置例如可以是电压测量装置，其测量在辅助触头和架空线集电器之间的电压差，其依赖于在接触位置处的接触电阻并且由此依赖于在架空线设备的带电导线和架空线集电器之间的电接触的质量。

因此，该变型方案的特别的优点在于，借助于功率接口通过设置辅助触头和测量通道的简单的设计的扩展能够测量电接触的接触电阻，而由此可以直接地并且在没有导线电阻（Leitungswiderstand）等干扰影响的情况下确定在架空线设备的带电导线和架空线集电器之间的电接触的质量。

以可比较的方式，备选于此或者除此以外，另外的辅助触头能够设置在下方的电接触装置处，从而确定一方面下方的电接触装置和另一方面行车轨道或者说接触板之间的电接触的质量。

根据所述变型方案，用于检查电接触的机构同样包括辅助触头，其接下来称作为第二辅助触头，其电绝缘于电接触装置的接触面。第二辅助触头还如此关于电接触装置的接触面布置，使得当电接触装置的接触面为了构造回路与行车轨道或者说接触板导电地接触时，第二辅助触头同样接触行车轨道或者说接触板。在这里，第二辅助触头同样通过测量通道—接下来也作为第二测量通道—与电接触装置的接触面在电方面并联。根据所述变型方案，用于检查电接触的机构继而还包括用于在电接触装置和行车轨道或者说接触板之间的电接触的状态探测的测量装置，其实施用于通过第二测量通道确定在电接触装置和行车轨道或者说接触板之间的电接触处的电压降和/或与电压降相关的数值。

相比于架空线集电器或者说相比于电接触装置，辅助触头和测量通道设计用于能够忽略地较小的电流，适用于带有辅助触头的两个变型方案。还能够如此实施测量装置，通过测量装置的电流是能够忽略地较小的，其例如近似通过测量装置的非常大的和在理想情况中无限大的内电阻实现，内电阻例如实施为电压计。测量通道还能够如此实施，使得在测量通道中的电压损耗是能够忽略地较小的。

换句话说能够如此设计辅助触头、测量通道和/或测量装置，使得如果借助于测量装置通过辅助触头和测量通道确定在功率接口处的负荷下的电压降或者接触电阻，没有电流或者能够忽略地较小的电流流动。因此，辅助触头优选没有设计为功率触头。由此能够精确地确定在负荷下接触电阻的大小或者说电压降的大小以及由此电接触的质量。

本发明的另外的方面涉及一种用于客车、尤其用于没有受轨迹约束的客车的充电站。充电站具有布置在客车的停靠站的车道表面处的或者集成到停靠站的车道表面中的接触装置、例如接触板，其与间隔于停靠站延伸的路轨导电地连接。充电站还具有带电的架空线，其借助于架空线分接头（Oberleitungsabgriff）与用于在路轨上行驶的轨道车辆的架空线联接并且分段地在停靠站上延伸。

这提供如下优点，使得邻近于受轨道约束的车辆、例如有轨电车的架空线或者说路轨的客车停靠站，通过上述的经由相应的架空线终端与轨道车辆的基本设施的连接和以较低的结构上的成本的与回线触头(轨道)的可获得地设置的连接同时能够用作用于E客车的充电站。车辆还能够在客车驾驶员不必下车的情况下通过放出架空线集电器和下方的接触装置进行充电。

附图说明

本发明先前说明的优选的实施方式和特征能够任意地互相组合。接下来参考附图来说明本发明的另外的细节和优点。其中：

图1示出了根据本发明的实施方式的车辆的示意性的侧视图；

图2示出了根据本发明的实施方式的充电站的示意性的俯视图；以及

图3示出了根据本发明的实施方式的带有辅助触头的充电接口的示意性的原理图。

相同的或者功能上相等的元件在所有的图中以相同的参考标号标明。

具体实施方式

图1以示意性的侧视图示出了车辆1，其能够例如构造为没有受轨迹约束的客车。车辆1具有未示出的电驱动器，其构造用于驱动车辆1、尤其用于驱动车辆1的车轮13。车辆1还具有蓄能器2，其例如设立为蓄电池和/或设立为电容储存器。蓄能器2用作为牵引蓄能器并且给电驱动器供应电能。

为了给蓄能器2充电，该蓄能器能够与外部的能源连接。对此，在客车1的顶盖上设置了架空线集电器3。集电器3能够实施为能够收起和能够放出的缩放仪。集电器3包括例如以卡箍或者接触板等形式的导电的接触装置5以及承载该接触装置5的导杆4，其与车辆1铰接连接。导杆4能够选择性地实施提升运动或者下降运动。通过提升运动将集电器3放出，从而将接触装置的上面的接触面5a朝架空线设备的带电导线9进行挤压，从而这样使得架空线集电器3与单极的架空线设备导电地接触。架空线集电器3还通过电导线11与牵引蓄能器2连接。这样的架空线集电器本身从现有技术中已知并且在这里不必详细地进行说明。

车辆1还包括布置在车辆下侧处的电接触装置6，该电接触装置包括导电板8，该导电板继而能够通过布置在车辆下侧处的导杆7收起和放出。通过导杆7的下降运动能够将导电板8降低直到车道表面14上，从而在那里与接触板(在图1中不可见)导电地接触，接触板装入车道表面14中或者说集成到车道表面14中。

集成到车道表面14中的接触板与路轨或者说行车轨道导电地连接，使得通过板8与该集成到车道表面中的接触板接触能够构造回路。

装备有架空线集电器3和下方的电接触装置6的电机驱动的客车1能够如下进行充电。当客车1保持在有轨电车的架空线下面指定的位置处时，驾驶员能够通过操纵相应的控制元件(未示出)将架空线集电器3和下方的接触装置6放出，使得它们导电地接触带电导线9或者说装入车道中的接触板。还存在可行性，借助于接下来还更详细地说明的接触检查，在充电过程开始前检查接触并且检测最大的充电功率。

充电过程通过收起车辆1的上侧和下侧的接触装置3、6而结束。以这种方式，这样装备的客车1能够一同使用轨道车辆的架空线基本设施。

例如如果客车1使用与有轨电车相同的停靠站，架空线基本设施能够直接地一同用于给客车的牵引蓄能器充电，其方式是架空线集电器接触在停靠站上延伸的架空线并且借助于下方的接触装置接触路轨用于构造回路。

如果客车使用分开的停靠站，能够实现牵引蓄能器的充电，其方式是通过相应的架空线终端与轨道车辆的基本设施的连接以及与回路触头(轨道)可获得地设置的连接进行设置。这接下来根据图2来图解。

图2示出了根据本发明的实施方式的充电站的示意性的俯视图，其中车辆的停靠站处于架空线/路轨的邻近处。以参考标号19示出了用于客车1的停车站。停车站19的车道表面21具有集成的接触板10，其通过导线15与邻近延伸的轨道车辆、例如有轨电车的路轨16电连接。还设置了带电的架空线9，其借助于架空线分接头17与用于在路轨16上行驶的轨道车辆(未示出)的架空线9联接并且分段地在停靠站19上延伸。如果现在客车(未示出)驶入停车站19中，在架空线集电器3接触架空线9以及下方的接触板8与接触板10导电地接触时，牵引蓄能器2能够继而通过放出架空线集电器3和下方的接触装置6来实现。图2示出了在相应的与邻近延伸的轨道车辆的基本设施连接中提供了用于客车的停靠站，其同时可实现客车的牵引蓄能器的充电。

图3示出了根据发明的实施方式的带有辅助触头的充电接口的示意性的原理图。图3示意性地示出了沿着路轨或者说行车轨道16的纵向方向的横截面图。

在这里，下方的电接触装置代替接触板装备有支柱形（stempelf?rmig）的功率触头38，其能够与行车轨道16接触(图3仅仅示出了集电器38没有与轨道16接触的状态)。以参考标号12继而标明电流导线，其将功率触头38与牵引蓄能器2连接。

辅助触头22还通过电的绝缘部25固定在功率触头38处，如此使得当功率触头38与行车轨道16接触时，辅助触头22同样平放在行车轨道16的表面上并且与其电接触。

辅助触头22继而通过测量通道23、24与集电器38在电方面并联。测量通道包括：第一测量导线23，其与功率触头38电接触；以及第二测量导线24，其与辅助触头22接触。没有示出用于在功率触头38和行车轨道16之间的电接触的状态探测的测量装置，该测量装置与测量通道的两个测量导线23、24连接并且测量在辅助触头22和功率触头38之间的电压降。可测量的电压降继而取决于接触质量和由此在功率触头和行车轨道16之间产生的接触电阻。

例如如果通过测量通道23、24由测量装置测量的电压大于预定的阈值，这能够被看作为对于在由功率触头38和轨道16构造的功率触头对16、38处的过高的接触电阻的信号。

依据三线测量和四线测量原则，借助于辅助触头22和测量通道23、24能够忽略地较小的测量电流被供给并且与此并行地量取在功率触头对16、38的接触电阻处出现的电压，针对在接触对的两个功率触头之间的电接触的状态的数值能够直接由此得出。

设置并且构造了控制装置(未示出)，如果借助于测量装置在负载下测量的电压降或者与电压降相关的数值超过预定的阈值，则降低通过电功率通道的待传输的充电功率或者结束通过电功率通道传输电功率。

不同于通过其传输充电电流的功率触头16、38，仅仅用作为测量触头的辅助触头22能够设计用于较小的电流(相比于流动通过功率触头对16、38的充电电流)。换句话说，如此设计辅助触头22、测量通道23、24和测量装置，使得在通过辅助触头22和测量通道23、24测量电压降和/或与电压降相关的以接触电阻的形式的数值时，没有电流或者能够忽略地较小的电流流动。

还要说明，在图1中示出的电接触板8也能够以类似的方式关于这样的辅助触头22和测量通道23、24扩展。

还要说明，架空线集电器3也能够装备有相应的辅助触头22和测量通道23、24。根据该变型，在图2中的图示要旋转180°，并且滑接线（Fahrleitung）16在这种变形方案中构造为架空线并且集电器38构造为架空线集电器3的接触装置5。

尽管本发明参考确定的实施例进行说明，但是对于本领域技术人员清楚的是，在没有离开本发明的范围的情况下，能够实施不同的变化方案并且应用相等的方案作为替代。另外，在没有离开从属的范围的情况下，能够实施许多变型方案。因此本发明没有受限于公开的实施例，而是本发明包括所有落入所附权利要求的范围中的实施例。

参考标号列表

1车辆，例如客车

2电的蓄能器

3架空线集电器

4卡箍

5接触板

5a接触面

6下方的电接触装置

7卡箍

8接触板

9架空线

10接触板

11、12电流导线

13车轮

14车道

15电连接件

16路轨

17架空线分接头

19停车站

20车辆下侧

21在停车站中的车道表面

22辅助触头

23第一测量导线

24第二测量导线

25电的绝缘部

38功率触头。

Claims (9)

1.机动车，具有：

用于电能的蓄能器(2)；

电驱动器，其与所述蓄能器连接；以及

电接口装置，所述蓄能器(2)通过所述电接口装置能够与外部的能源连接用于给所述蓄能器(2)充电，所述电接口装置包括能够放出和能够收起的架空线集电器(3)以用于从架空线设备的带电导线(9)供给电能，并且包括能够放出和能够收起的电接触装置(6)，所述电接触装置(6)处于所述车辆的下方的区域中并且所述电接触装置(6)为了构造回路能够与行车轨道和/或接触板(10)导电地接触。

2.根据权利要求1所述的机动车，其特征在于，实施所述电接口装置，

(a)为了给所述蓄能器充电，放出所述架空线集电器(3)，从而使所述架空线集电器(3)与所述架空线设备的带电导线(9)导电地接触，并且放出所述电接触装置(6)，从而使所述电接触装置(6)与所述行车轨道和/或所述接触板(10)导电地接触；以及

(b)为了列车运行，将所述架空线集电器(3)和所述电接触装置(6)再次收起。

3.根据权利要求1或2所述的机动车，其特征在于，所述电接口装置的所述能够放出和能够收起的电接触装置(6)布置在车辆下侧(20)上。

4.根据权利要求3所述的机动车，其特征在于，所述电接触装置(6)包括接触板(8)，所述接触板(8)通过放出能够与布置在车道表面(14)处的或集成到车道表面(14)中的接触板(10)导电地接触。

5.根据前述权利要求中任一项所述的机动车，其特征在于，所述电接口装置包括用于检查所述电接触装置和/或所述架空线集电器的电接触的机构，其实施用于检测电接触的状态和/或在充电过程开始之前最大的充电功率。

6.根据权利要求5所述的机动车，其特征在于，用于检查电接触的机构包括：

(a)第一辅助触头，所述第一辅助触头电绝缘于所述架空线集电器(3)的接触面(5a)布置，所述接触面(5a)为了引取电流在产生电接触的情况下朝所述架空线设备的带电导线(9)进行挤压，并且所述第一辅助触头关于所述接触面(5a)布置，使得当所述接触面(5a)为了构造电的功率通道与所述架空线设备的带电导线(9)接触时，所述第一辅助触头同样接触所述架空线设备的带电导线(9)，其中所述第一辅助触头通过第一测量通道与所述接触面在电方面并联；以及

(b)第一测量装置，用于在所述架空线集电器(3)和所述架空线设备的带电导线(9)之间的电接触的状态探测，所述第一测量装置实施用于通过所述第一测量通道确定在所述架空线设备的带电导线(9)和所述架空线集电器(3)之间的电接触处的电压降和/或与所述电压降相关的数值。

7.根据权利要求5或6所述的机动车，其特征在于，用于检查电接触的机构包括：

(a)第二辅助触头(22)，所述第二辅助触头(22)电绝缘于所述电接触装置的接触面(38)并且所述第二辅助触头(22)关于所述电接触装置的接触面(38)布置，使得当所述电接触装置的接触面(38)为了构造回路与所述行车轨道(16)或所述接触板导电地接触时，所述第二辅助触头同样接触所述行车轨道(16)或所述接触板，其中所述第二辅助触头(22)通过第二测量通道(23、24)与所述电接触装置的接触面(38)在电方面并联；以及

(b)第二测量装置，用于在所述电接触装置和所述行车轨道和/或所述接触板之间的电接触的状态探测，所述第二测量装置实施用于通过所述第二测量通道(23、24)确定在所述电接触装置和所述行车轨道和/或所述接触板之间的电接触处的电压降和/或与所述电压降相关的数值。

8.根据前述权利要求中任一项所述的机动车，其特征在于，所述机动车实施为电驱动的货车，优选实施为电驱动的客车(1)。

9.充电站，用于根据权利要求8所述的没有受轨道约束的客车，包括：

布置在所述客车(1)的停靠站(19)的车道表面(21)处的或集成到所述停靠站的车道表面(21)中的接触板(10)，所述接触板(10)与间隔于所述停靠站延伸的路轨(16)导电地连接；以及

带电的架空线(9)，其借助于架空线分接头(17)与用于在所述路轨(16)上行驶的轨道车辆的架空线(18)联接并且分段地在所述停靠站(19)上延伸。