CN110225841A - 用于充电站的触点单元和接触方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于电动车辆的充电站的触点单元(10)以及一种用于在车辆特别是电动公交车等与充电站之间形成导电连接的方法，触点单元形成为能够布置在车辆上方，其中，触点单元的充电触点(11)能够通过触点单元而相对于车辆的接触表面移动，并且能够在充电触点和接触表面之间建立接触，触点单元具有至少两个充电触点支撑件(13)，其上设置有至少两个充电触点，充电触点支撑件通过触点单元的平行连杆(16)相互连接，平行连杆(16)具有两个平行的连接杆(17)并具有两个平行的支撑杆(18)，每个支撑杆在两个平行移动平面(24)中的一个中通过连接铰链(19)连接到所述连接杆，连接铰链(19)彼此间隔开并与连接杆形成平行四边形(25)，连接杆通过两个支撑铰链(22)连接到触点单元的基座支撑件(21)，所述两个支撑铰链在支撑平面(23)中彼此间隔开，支撑平面(23)平行于移动平面延伸并且中心等距地延伸至移动平面，每个充电触点支撑件通过旋转铰链(20)连接到支撑杆，旋转铰链相对于连接铰链正交设置，每个充电触点支撑件将充电触点相对于旋转轴线同轴安装。

Description

用于充电站的触点单元和接触方法

技术领域

本发明涉及一种用于电力驱动车辆的充电站的触点单元以及一种用于在车辆，特别是电动公交车等，与充电站之间形成导电连接的方法，触点单元形成为能够布置在车辆上方，其中，触点单元的充电触点能够通过触点单元而相对于车辆的接触表面移动，并且能够在充电触点和接触表面之间建立接触，触点单元具有至少两个充电触点支撑件，其上设置有至少两个充电触点，充电触点支撑件通过触点单元的平行连杆相互连接，平行连杆具有两个平行设置的连接杆并具有两个平行设置的支撑杆，每个支撑杆在两个平行移动平面中的一个中通过连接铰链连接到所述连接杆，连接铰链彼此间隔开并与连接杆形成平行四边形。

背景技术

这种触点单元和方法从现有技术中已知，并且通常用于在停靠点之间行驶的电动车辆中。所述车辆可以是电动公交车，但原则上也可以是其它车辆，例如不永久地电连接到接触线等的火车或有轨电车。在这些车辆中，电能存储器在停靠点暂停期间由充电站充电。在停靠点，车辆与充电站电连接，能量存储器被充电至少达到这样的程度：即车辆可以到达下一个将要到达的具有充电站的停靠点。为了在车辆和充电站之间建立电连接，使用触点单元，该触点单元在相应的停靠点安装或定位在车辆上方。然后，充电站的充电触点沿车辆的车顶上的接触表面的方向移动，并建立电连接。例如，触点单元可以提供至少四个充电触点，其中，通常两个充电触点可用于能量传输，一个充电触点作为接地导体，另一个充电触点用于数据传输。通过这种类型的车辆接触，沿着路线的所有充电站必须设置有相应的触点单元，这就是为什么触点单元应该特别具有成本效益、可靠并且同时维护成本低。

当将充电触点与车辆的相应的接触表面连接时，重要的是，充电触点以限定的接触力压在接触表面上，以便可以形成安全的电连接。例如，从DE 10 2013 201 491 A1中已知一种用于布置在车辆上方的触点单元，该触点单元包括两个平行连杆，每个连杆具有两个充电触点。调节驱动器致动平行连杆，使得充电触点可相对于车辆的车顶上的接触表面移动。

对于已知的触点单元，总是不利的是：它们必须形成或设置成限定的接触高度，这是从触点单元在用于存储充电触点的缩回位置相对于用于将电流传输到车辆的接触位置的距离。这意味着可能的接触位置和缩回位置的相对距离仅可在狭窄的范围内使用，并且必须根据设计变化进行定期调整或适应，因为，否则，必要或所需的接触力不能施加到接触表面。此外，重要的是：车辆可以不同方式装载，因此可以相对于触点单元或充电触点倾斜。此外，特别是可以在停靠点的区域中降低公交车，以便于例如身体受损的人进入。如果公交车仅在一侧降低，则公交车的可能仅在一侧的降低导致接触表面相对于道路的高度变化或倾斜。此外，停靠点的地面或道路可能相对于触点单元倾斜。因此，在停靠点，车辆可在触点单元下围绕其纵向轴线和/或其横向轴线偏斜或倾斜。因此，车辆的车顶上的接触表面相对于充电触点在水平方向和竖直方向上倾斜，因为车辆是倾斜的。

如果触点单元也可以倾斜，则可以在相应的充电触点和接触表面之间建立电连接，但是，触点单元通过充电触点施加在接触表面上的接触力以极其不同的方式分布。因此，在所有描述的车辆倾斜情况下，几乎不可能在车辆的接触表面处建立用于安全电连接所需的充电触点的接触力。因此，尤其存在在充电过程中将充电触点从接触表面抬起的风险，在充电触点和接触表面之间形成不希望的高电阻的风险以及在充电触点和接触表面之间形成电弧的风险。

发明内容

因此，本发明的目的是提出一种触点单元和用于在车辆和充电站之间形成导电连接的方法，其有助于车辆的安全接触。

该目的通过具有权利要求1的特征的触点单元、具有权利要求12的特征的充电站和具有权利要求13的特征的方法实现。

根据本发明的用于电动车辆特别是电动公交车等的充电站的触点单元形成为能够布置在车辆上方，其中，触点单元的充电触点能够借助于触点单元而相对于车辆的接触表面移动，并且能够在充电触点和接触表面之间建立接触，触点单元具有至少两个充电触点支撑件，其上设置有至少两个充电触点，充电触点支撑件通过触点单元的平行连杆相互连接，所述平行连杆具有两个平行设置的连接杆并具有两个平行设置的支撑杆，每个支撑杆在两个平行移动平面中的一个中通过连接铰链连接到所述连接杆，连接铰链彼此间隔开并与连接杆形成平行四边形，连接杆通过两个支撑铰链连接到触点单元的基座支撑件，所述支撑铰链在支撑平面中彼此间隔开，支撑平面平行于移动平面且中心等距地延伸至移动平面，每个充电触点支撑件通过旋转铰链连接到支撑杆，旋转铰链相对于连接铰链正交设置，每个充电触点支撑件将充电触点相对于旋转轴线同轴安装。

因此，触点单元是用于电动车辆的固定充电站的一部分，并且用于将充电站的至少四个充电触点中的每一个移动到车辆的优选地设置在车顶上的接触表面，并在充电触点和接触表面之间建立电接触。因此，随后可以在充电站在暂停期间向车辆供应电能并且将能量存储在车辆中。充电触点向接触表面的移动和返回由触点单元或触点单元的关节臂装置执行。为此，充电触点设置在触点单元的下端，其中充电触点可以从用于存储充电触点的上缩回位置向用于传输电流或接触接触表面的下接触位置移动。因此，在接触位置，触点单元在相应的接触表面上形成限定的且基本相等的接触力。

触点单元具有通过两个支撑铰链连接到平行连杆的基座支撑件并将其安装在中心。平行连杆由相对长连接杆和短支撑杆形成，短支撑杆竖直设置并通过连接铰链连接到连接杆上。因此，连接杆可以相对于水平面倾斜，支撑杆总是竖直地设置在两个平行的移动平面内。由于连接铰链同轴地设置在支撑铰链，因此无论连接杆的倾斜如何，都总是存在中央地施加在两个支撑杆上的基座支撑件上的接触力的均匀的力分布。

每个充电触点支撑件通过旋转铰链设置在支撑杆上。由于充电触点也相对于旋转铰链同轴地设置在相应的充电触点支撑件上，接触力可以成比例地分布至与设置在充电触点支撑件上的两个充电触点中的每一个。由于旋转铰链相对于连接铰链正交设置，因此可以将充电触点在其高度上相对于车辆调节至车辆的横向和纵向倾斜，同时，通过简单的方式实现车辆的所有接触表面与等比例接触力的安全接触。

因此，均匀分布到充电触点的接触力可以经由基座支撑件施加在所述充电触点上。如果有四个充电触点，则可以通过基座支撑件将四重(quadruple)接触力引入平行连杆，或者通过基座支撑件引入平行连杆的接触力可以分四个相等部分分配给充电触点。

充电触点可以形成为接触滑条，接触滑条可以在充电触点支撑件处各自相对于彼此平行设置，其中，充电触点支撑件可以相对于彼此平行设置。特别是由于并联布置，始终可以确保接触力均匀地分配到充电触点。接触滑条可以简单地通过也是条形或轨道形的接触表面在车辆的车顶上接触。优选地，接触滑条可以相对于接触轨道横向地、特别是正交地延伸。即使车辆停在充电站使得接触滑条在其中心外与车辆上的轨道形接触表面接触，参照它们的长度，接触力也可以均匀分布。

因此，接触滑条横向于车辆的行驶方向设置是有利的。然后车辆的车顶上的接触表面或接触轨道可以沿车辆的行驶方向设置。或者，接触滑条可以沿车辆的行驶方向布置，并且车辆的车顶上的接触表面或接触轨道可以横向于车辆的行驶方向设置。

触点单元还可以具有关节臂装置和用于驱动关节臂装置的驱动装置。关节臂装置可以是集电弓(pantograph)或连杆，其可以通过驱动装置的调节驱动器致动。调节驱动器可以是气动驱动器、液压驱动器或电驱动器，其例如可以与驱动装置的弹簧工具的弹簧配合。因此，也可以以使得通过接触装置在接触表面上形成所需的接触力的方式通过驱动装置相对于接触表面来定位关节臂装置。特别地，基座支撑件可以设置或安装在关节臂装置的下端。原则上，触点单元因此可以具有任何允许基座支撑件的安装和相对运动以及相对于接触表面建立接触力的装置。

因此，基座支撑件可以通过至少一个保持铰链连接到触点单元的关节臂装置。保持铰链可以允许基座支撑件相对于充电站旋转。或者，然后可以提供关节臂装置和触点单元之间的刚性连接。

因此，基座支撑件可以竖直设置并且可以刚性地连接到关节臂装置。因此，可以确保平行连杆相对于关节臂装置不会例如由于风而不期望地旋转。

触点单元可以具有对准工具，通过该对准工具，在触点单元的用于存储充电触点的缩回位置，充电触点可从接触位置对准到水平存储位置。例如，如果在充电触点和相对于充电站倾斜的车辆车顶的接触表面之间建立了接触，则有利的是，在恢复与车辆或与另一车辆接触之前，将充电触点置于基本水平的位置或将其定位在共同的水平面内。

对准工具可以形成为用于充电触点支撑件的止动件。因此，可以使充电触点支撑件抵靠止动件在缩回位置移动，因此，随后，充电触点支撑和平行连杆可以重新对准到初始位置。用于充电触点支撑的这种止动件在充电站特别容易设计。

替代地或附加地，触点单元可以具有弹簧工具，借助于该弹簧工具，充电触点支撑件可以在平行连杆上调节，和/或借助于该弹簧工具可以在基座支撑件上调节平行连杆。弹簧工具可以具有板簧和/或螺旋弹簧以及弹性元件，当偏离水平位置时，弹簧力可以借助其而施加到平行连杆上的充电触点支撑件和/或基座支撑件上的平行连杆本身上。因此，即使在到达缩回位置之前并且在紧接离开接触位置之后，也可以在共同的水平面中相应地调节充电触点。然而，弹簧力必须不足以使充电触点的相应接触力受到弹簧力的显著影响。

此外，有利的是，平行连杆和/或平行连杆上的充电触点支撑件相对于水平面可倾斜达+/-5°。然后，还可以限制倾斜。

根据本发明的用于电动车辆特别是电动公交车等的固定充电站设置有根据本发明的触点单元。充电站的其它实施例由从属权利要求参考权利要求1提供。

在根据本发明的一种用于在车辆特别是电动公交车等与充电站之间形成导电连接的方法中，触点单元的充电触点借助于充电站的触点单元相对于车辆的接触表面在车辆上方移动，并且能够在充电触点和接触表面之间建立接触，所述触点单元具有至少两个彼此平行设置的充电触点支撑件，每个所述充电触点支撑件具有至少两个彼此平行设置在其上的充电触点，充电触点从触点单元的用于存储充电触点的缩回位置移动到触点单元的用于在充电触点和接触表面之间形成电触点对的接触位置，在接触位置，充电触点的相等的接触力通过触点单元施加在接触表面上。关于根据本发明的方法的有益效果，参考根据本发明的装置的优点的描述。

在所述方法中，当接触表面相对于水平面倾斜设置时，充电触点的相等接触力可以施加在接触表面上。

通过权利要求1的从属权利要求提供了该方法的其它有利实施例。

附图说明

下面，参考附图更详细地解释本发明的优选实施例。

图1以立体图示出了触点单元；

图2以俯视图示出了另一个触点单元的示意图，其具有车辆的接触轨道。

图3以正视图示出了图2中的触点单元，其具有接触轨道；

图4以侧视图示出了图2中的触点单元，其具有接触轨道。

具体实施方式

图1示出了用于电动车辆的充电站的触点单元10，触点单元10总共具有四个形成为接触滑条12的充电触点11。此外，触点单元10具有两个充电触点支撑件13，接触滑条12固定至充电触点支撑件13的远端14。因此，可以在车辆的车顶上的接触轨道(这里未示出)与接触滑条12的底部15之间建立电接触。

基本上为弓形或U形的充电触点支撑件13连接到触点单元10的平行连杆16，平行连杆16由连接杆17和竖直设置的支撑杆18形成。连接杆17可移动地连接到支撑杆18，每个充电触点支撑件13通过旋转铰链20可移动地连接到支撑杆18。

触点单元10的基座支撑件21通过支撑铰链22可移动地连接到连接杆17。支撑铰链22设置在竖直支撑平面23中，连接铰链设置在竖直移动平面24中。与由平行连杆16形成的平行四边形25的位置或倾斜无关，移动平面24总是设置为与支撑平面23平行或同轴。

基座支撑件21具有支撑杆部26，支撑杆部26具有两个突出臂27。在每个臂27上形成有钻孔28，用于触点单元10的关节臂装置(这里未示出)的连接。特别地，旋转铰链20相对于连接铰链19正交设置，因此，旋转铰链20的纵向轴线29横向于连接铰链19的横向轴线30延伸或与连接铰链19的横向轴线30成直角地延伸。

图2至4的概述以示意图示出了另一个触点单元31以及沿箭头35标记的行驶方向设置在这里未详细示出的车辆的车顶33上的接触轨道32。每个接触轨道32在与车顶33平行地定位在弓形保持器34上。车顶33相对于由箭头35标记的行驶方向在车辆的横向方向上倾斜角度α，并且相对于水平面36在车辆的纵向方向上倾斜角度β。这里的倾斜不超过±5°。

触点单元31包括四个充电触点37，其形成为接触滑条38并固定在充电触点支撑件39上。充电触点支撑件39又通过旋转铰链40旋转安装在平行连杆42的支撑杆41上。支撑杆41通过连接铰链43连接到连接杆44。连接杆44就其本身而言通过支撑铰链45以使得平行连杆42可以相对于竖直支撑平面47偏斜或倾斜的方式可移动地连接到基本刚性的基座支撑件46上。然后支撑杆41在移动平面48中移动，移动平面48总是与支撑平面47平行且等距。因此，当接触力均匀地分布在接触轨道32和相应的接触滑条38之间时，可以在车辆的横向方向上形成接触滑条38的高度差H。还可以围绕旋转铰链40旋转充电触点支撑件39，旋转铰链40在车辆的横向方向上横向于车辆延伸，从而也可以产生均匀的力分布，同时，在接触滑条38和接触轨道32之间存在安全的电接触。

Claims (14)

1.一种用于电力驱动车辆，特别是电动公交车等的充电站的触点单元(10，31)，所述触点单元形成为能够布置在车辆上方，其中，所述触点单元的充电触点(11，37)能够借助于所述触点单元而相对于所述车辆的接触表面(32)移动，并且能够在所述充电触点和所述接触表面之间建立接触，所述触点单元具有至少两个充电触点支撑件(13，39)，所述至少两个充电触点支撑件(13，39)上设置有至少两个充电触点，所述充电触点支撑件通过所述触点单元的平行连杆(16，42)相互连接，所述平行连杆(16，42)具有两个平行设置的连接杆(17，14)并具有两个平行设置的支撑杆(18，41)，每个支撑杆在两个平行移动平面(24，48)中的一个中通过连接铰链(19，43)连接到所述连接杆，所述连接铰链(19，43)彼此间隔开并与所述连接杆形成平行四边形(25)，

其特征在于，

所述连接杆通过两个支撑铰链(22，45)连接到所述触点单元的基座支撑件(21，46)，所述两个支撑铰链(22，45)在支撑平面(23，47)中彼此间隔开，所述支撑平面(23，47)平行于所述移动平面延伸并且中心等距地延伸至所述移动平面，每个充电触点支撑件通过旋转铰链(20，40)连接到所述支撑杆，所述旋转铰链相对于所述连接铰链正交设置，每个充电触点支撑件将所述充电触点相对于旋转轴线同轴安装。

2.根据权利要求1所述的触点单元，其特征在于，均匀分布在所述充电触点(11，37)上的接触力能够通过所述基座支撑件(21，46)施加。

3.根据权利要求1或2所述的触点单元，其特征在于，所述充电触点(11，37)形成为接触滑条(12，38)，所述接触滑条(12，38)在所述充电触点支撑件(13，39)处各自相对于彼此平行设置，所述充电触点支撑件彼此平行地设置。

4.根据权利要求3所述的触点单元，其特征在于，所述接触滑条(12，38)布置为横向于所述车辆的行驶方向(35)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的触点单元，其特征在于，所述触点单元(10，31)具有关节臂装置和用于驱动所述关节臂装置的驱动装置。

6.根据前述权利要求中任一项所述的触点单元，其特征在于，所述基座支撑件(21，46)通过至少一个保持铰链连接到所述触点单元的关节臂装置。

7.根据权利要求5或6所述的触点单元，其特征在于，所述基座支撑件(21，46)与所述关节臂装置刚性连接。

8.根据前述权利要求中任一项所述的触点单元，其特征在于，所述触点单元(10，31)具有对准工具，通过所述对准工具，在所述触点单元的用于存储所述充电触点的缩回位置，所述充电触点(11，37)能够从接触位置对准到水平存储位置。

9.根据权利要求8所述的触点单元，其特征在于，所述对准工具形成为用于所述充电触点支撑件(13，39)的止动件。

10.根据前述权利要求中任一项所述的触点单元，其特征在于，所述触点单元(10，31)具有弹簧工具，通过所述弹簧工具，所述充电触点支撑件(13，39)能够对准到所述平行连杆(16，42)，和/或所述平行连杆能够对准到所述基座支撑件(21，46)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的触点单元，其特征在于，所述平行连杆(16，42)和/或所述平行连杆上的所述充电触点支撑件(13，39)形成为相对于水平面(36)能够倾斜达±5°。

12.一种用于电力驱动车辆，特别是电动公交车等的固定充电站，具有根据前述权利要求中任一项所述的触点单元(10，31)。

13.一种用于在车辆，特别是电动公交车等与充电站之间形成导电连接的方法，其中，触点单元(10，31)的充电触点(11，37)借助于所述触点单元相对于所述车辆的接触表面(32)移动，并且能够在所述充电触点和所述接触表面之间建立接触，所述触点单元具有彼此平行设置的至少两个充电触点支撑件(13，39)，所述至少两个充电触点支撑件(13，39)中的每个具有彼此平行设置在其上的至少两个充电触点，所述充电触点从用于存储所述充电触点的缩回位置移动到用于在所述充电触点和所述接触表面之间形成相应的电触点对的接触位置，

其特征在于，在所述接触位置，所述充电触点的相等的接触力通过所述触点单元施加在所述接触表面上。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，当所述接触表面相对于水平面(36)倾斜设置时，所述充电触点(11，37)的相等的接触力施加在所述接触表面(32)上。