CN117813214A - 供电设备、车辆和车辆基础设施 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆(10)的供电设备，该供电设备带有至少一个接触头(5)，该至少一个接触头能够与车辆(10)连接并且能够与对接装置(9)接触，其中，接触头‑滚动装置(8)能转动地与所述至少一个接触头(5)连接并且与所述对接装置(9)能接触地连接，其中，所述接触头‑滚动装置(8)具有至少两个滚子或至少两个辊子，由此在所述至少一个接触头(5)和所述对接装置(9)之间能够形成滚动接触。建议：第一滚子(1)或第一辊子布置在所述至少一个接触头(5)的第一侧面(6)处，并且第二滚子(2)或第二辊子布置在所述至少一个接触头(5)的与所述第一侧面(6)对置的第二侧面(7)处。

Description

供电设备、车辆和车辆基础设施
技术领域
本发明涉及一种用于车辆，特别是用于商用车辆(如电动巴士或电动卡车)的供电设备，该供电设备带有至少一个接触头，该至少一个接触头能够与车辆连接，并且能够与固定的对接装置接触以形成电连接，其中，接触头-滚动装置能转动地与至少一个接触头连接并且与对接装置能接触地连接，其中，接触头-滚动装置具有至少两个滚子或至少两个辊子，由此在至少一个接触头和对接装置之间能够形成滚动接触。
背景技术
带有接触头的供电设备可与固定的对接装置(例如充电桩的接触罩)接触。接触头与对接装置之间的电连接引起为接触头供电。接触头通常通过连杆与车辆(例如电动巴士或卡车)的顶部连接，由此可以通过对接装置引取电流，并通过连杆向车辆供电。由此可以例如对车辆的电池或蓄电池进行充电(例如，在巴士-或卡车停车场中或在巴士停车站处等)。
接触头和对接装置之间的连接过程可能会因滑动接触而造成磨损。
例如，从现有技术中已知了DE102012202955Al，它展示了一种充电集电器(Ladestromabnehmer)，通过该充电集电器，可以用从固定的充电站传输的电流为电动车辆的储能器充电。带有电触点的平台与集电器连杆联接。集电器连杆与车辆相连。
然而，在DE102012202955Al中并不清楚如何在平台和充电站之间形成电接触或者平台必须为此如何取向。
发明内容
本发明的任务在于提供一种与现有技术相比得到进一步发展的供电设备，该供电设备能够实现接触头与对接装置进行特别低磨损的接触。
根据本发明，通过根据权利要求1所述的供电设备解决了该任务，在该供电设备中，第一滚子或第一辊子布置在至少一个接触头的第一侧面(Flanke)处，并且第二滚子或第二辊子布置在至少一个接触头的与第一侧面对置的第二侧面处。
由此可以实现接触头在供电设备(例如充电站)的对接装置内或对接装置处的顺畅的引导。避免了对接装置的和接触头的构件的相互滑动。可以省去要加热的直线导轨(Linearführungen)。引起了对接触头的错位的自行补偿，从而实现了接触头在对接装置内或在对接装置处的精确对准，以及接触头与对接装置的可靠的电接触。可以预见，根据本发明的供电设备的使用寿命较长。此外，通过该措施可以省去在对接装置内或在对接装置处的滚动装置，并且关于滚动接触实现了简单、坚固且耐气候的解决方案。此外，由于存在一个以上的滚子或辊子，使得接触头在对接装置处的靠放变得容易，所述靠放可以来自不同的方向并且例如也可以是倾斜的。由此可以有效地补偿接触头的错位。此外，由此例如还会使接触头的上侧空出来，用于可以与对接装置的第二电触点接触的第一电触点。在对接装置中不需要专门的凹槽(所述凹槽必须容纳滚子或辊子)，以减小接触头和对接装置之间的距离或实现接触头和对接装置之间的电接触。
根据本发明的供电设备的有利的设计方案从从属权利要求中得出。
如果对接-滚动装置能转动地与对接装置连接，至少一个接触头能够与所述对接-滚动装置接触，那么可能会有所帮助。对接-滚动装置例如可以包括滚子，对接装置在与接触头的接触区域内装有或铺设有所述滚子，其中滚子(例如类似于输送带)可以互相靠紧地排列。由此促进了接触头在对接装置中或在对接装置处的顺畅的滚动。
如果对接装置被设计为接触罩，至少一个接触头能够引入到该接触罩中，那么在接触头和对接装置之间就可以实现匹配精确的联接。
如果弹簧装置与至少一个接触头连接，至少一个接触头通过所述弹簧装置能够与车辆连接，那么就实现了一种优选解决方案。
在这种情况下，如果弹簧装置与至少一个接触头的下侧或上侧连接，那么例如出于空间原因，可能是有利的。
附加地或作为替代方案，可以规定：弹簧装置在侧向与至少一个接触头连接。
通过这些措施，促进了对接触头和对接装置之间的错位的补偿。由于弹簧装置的弹力，接触头可以自主地运动到对接装置内或对接装置处的有利于引取电流的位置中。此外，弹簧装置还引起了接触头的机械方面的稳定。
如果不需要对接触头和对接装置之间的平移错位进行补偿，那么在下述情况下也能实现简单而稳健的解决方案：至少一个接触头具有用于球形接头的接收部，至少一个接触头通过该球形接头能够与车辆连接，或者接收部与至少一个接触头连接。
例如，可将球形接头***到接收部内。因此，通过球形接头可以补偿接触头和对接装置之间的旋转错位。
在这种情况下，如果将接收部设计成截球形，则能够实现球形接头在接收部内的精确匹配。
如果长度能调的引导装置以铰接和有弹性的方式与至少一个接触头连接，至少一个接触头通过该引导装置能够与车辆连接，则实现了接触头的可变的支撑。
由此避免了接触头停留在旋转偏移的位置中，并确保了接触头复位到直立的位置中。
如果至少一个接触头与连杆连接以形成集电器，至少一个接触头通过该连杆能够与车辆连接，那么就获得了一种优选解决方案。
在这种情况下，如果至少一个接触头相对于连杆具有至少三个运动自由度，那么在补偿接触头和对接装置之间的平移错位和/或旋转错位方面实现了根据本发明的供电设备的高的灵活性。
如果至少一个接触头与连杆连接以形成集电器，至少一个接触头通过该连杆能够与车辆连接，其中，至少一个接触头相对于连杆具有六个运动自由度，那么可以在所有三个转动方向和所有三个平移方向上实现对接触头和对接装置之间的错位进行补偿。
此外，本发明还涉及一种带有根据本发明的供电设备的车辆。
此外，本发明还涉及一种带有根据本发明的供电设备的车辆基础设施(例如充电站)。
附图说明
下面借助于实施例来更详细地解释本发明。
其中示例性地：
图1：示出了根据本发明的供电设备的示例性的第一实施变型方案的示意性的侧视图，所述供电设备具有在接触头的前侧处的第一滚子和第二滚子，所述接触头处于与对接装置的第一接触状态中；
图2：示出了在第二接触状态中的根据本发明的供电设备的示例性的第一实施变型方案的示意性的侧视图；
图3：示出了根据本发明的供电设备的示例性的第二实施变型方案的示意性的侧视图，所述供电设备具有在接触头的前侧处的第一滚子、第二滚子、第三滚子和第四滚子，所述接触头与对接装置接触；
图4：示出了带有对接装置的根据本发明的供电设备的示例性的第三实施变型方案的示意性的侧视图，所述对接装置的内部轮廓装有辊子；
图5：示出了根据本发明的供电设备的示例性的第四实施变型方案的示意性的侧视图，其中，弹簧装置与接触头的下侧以及连杆连接；
图6：以剖视图示出了根据本发明的供电设备的示例性的第四实施变型方案的示意性的平面图；
图7：以剖视图示出了根据本发明的供电设备的示例性的第五实施变型方案的示意性的侧视图，其中弹簧装置与接触头的侧表面和连杆连接；
图8：以剖视图示出了根据本发明的供电设备的示例性的第五实施变型方案的示意性的平面图；
图9：以剖视图示出了根据本发明的供电设备的示例性的第六实施变型方案的示意性的侧视图，其中接触头通过球形接头和弹簧装置与连杆连接；
图10：以剖视图示出了根据本发明的供电设备的示例性的第六实施变型方案的示意性的平面图；
图11：以剖视图示出了根据本发明的供电设备的示例性的第七实施变型方案的示意性的侧视图，其中接触头通过球形接头和连杆以及通过引导装置与车辆连接，以及
图12：示出了电动车辆的以及被设计为充电站的车辆基础设施的示例性的实施变型方案的示意性的侧视图，所述车辆基础设施具有根据本发明的供电设备的示例性的实施变型方案。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的供电设备的示例性的第一实施变型方案的示意性的侧视图，所述供电设备具有在供电设备的接触头5的前侧处的第一滚子1和第二滚子2以及在接触头5的后侧处的两个另外的不可见的滚子。接触头5具有梯形地设计的上部，在其呈斜面的表面处共布置了四个滚子。在这种情况下，第一滚子1布置在接触头5的呈斜面的第一侧面6处，第二滚子2布置在接触头5的呈斜面的第二侧面7处。
第一滚子1、第二滚子2和另外的滚子能转动地与接触头5连接。
这四个滚子构成接触头-滚动装置8，接触头5通过该接触头-滚动装置在图1中示出的那个第一接触状态下与供电设备的固定的对接装置9(该对接装置被设计为接触罩)机械接触。对接装置9(作为相对于接触头5的配对件)设计成空心梯形。在接触头5和对接装置9之间因接触头-滚动装置8形成了滚动接触，接触头5通过所述滚动接触可以被引入到对接装置9内。
根据本发明，也可以设想：接触头-滚动装置8例如包括从接触头5的前侧延伸到其后侧的辊子。
从第一接触状态开始，接触头5可以进一步引入或滚入到对接装置9内，直到在接触头5的梯形的上部与空心梯形的对接装置9之间形成匹配。在图2中示出的这种第二接触状态下，通过接触头5和对接装置9的不可见的触点在对接装置9和接触头5之间形成电连接。
接触头5是被设计为电动巴士的在图12中示出的车辆10的充电集电器的一部分，所述车辆具有作为储能器的蓄电池。接触头5(如在图12中所示的那样)通过连杆11与车辆10连接。对接装置9是被设计为充电站的车辆基础设施12的一部分，所述车辆基础设施同样在图12中示出。
在第二接触状态下，由于接触头5和对接装置9之间的电连接，车辆10的蓄电池通过车辆基础设施12充电。
在图2中示出了根据本发明的供电设备的也在图1中示出的那个示例性的第一实施变型方案的示意性的侧视图。因此，在图2中使用了与图1中相同的参考符号。
与图1(在图1中公开了接触头5和对接装置9之间的第一接触状态)不同的是，图2示出的是第二接触状态，在该第二接触状态中，与对接装置9的内部轮廓精确匹配的接触头5完全被引入到对接装置9内。由此，在接触头5和对接装置9之间形成了电连接。
图3公开了根据本发明的供电设备的示例性的第二实施变型方案的示意性的侧视图，所述根据本发明的供电设备的示例性的第二实施变型方案类似于根据本发明的供电设备的在图1和图2中所示的那个第一实施变型方案。因此，在图3中部分地使用了与在图1和图2中相同的参考符号。
与图1和图2不同的是，根据图3的供电设备包括带有接触头-滚动装置8的接触头5，所述接触头-滚动装置在接触头5的前侧处具有第一滚子1、第二滚子2、第三滚子3和第四滚子4，并且在接触头5的后侧处具有四个在图3中不可见的另外的滚子，它们与接触头5能转动地连接。
图4示出了带有对接装置9的根据本发明的供电设备的示例性的第三实施变型方案的示意性的侧视图，所述对接装置的内部轮廓装有辊子。这些辊子能转动地与对接装置9连接并形成对接-滚动装置13，对接装置9通过该对接-滚动装置例如可以与电动车辆的集电器-接触头机械接触和电接触。
在图5中公开了带有接触头5的根据本发明的供电设备的示例性的第四实施变型方案的示意性的侧视图。接触头5在结构上和功能上被设计成与根据本发明的供电设备的在图1中示出的那个示例性的第一实施变型方案相似，并且可以通过接触头-滚动装置8与对接装置9(如其例如在图1中所示出的那样)进行机械接触和电接触。
接触头-滚动装置8的第一滚子1布置在接触头5的第一侧面6的上部区域内，接触头-滚动装置8的第二滚子2布置在接触头5的第二侧面7的上部区域内。
弹簧装置14与接触头5的下侧并且与车辆10(如示例性地在图12中示出的那样)的充电集电器的连杆11连接，所述弹簧装置具有被设计成螺旋弹簧的第一弹簧15、第二弹簧16、第三弹簧17和在图6中可见的第四弹簧18。
第一弹簧15、第二弹簧16、第三弹簧17和第四弹簧18形成了接触头5在连杆11上的有弹性的四点支承。由于弹簧装置14，接触头5相对于连杆11具有三个平移的运动自由度和三个旋转的运动自由度。接触头5的运动可以通过弹簧装置14复位。
图6以剖视图示出了根据本发明的供电设备的也在图5中示出的那个示例性的第四实施变型方案的示意性的平面图。
接触头5通过弹簧装置14与充电集电器的连杆11连接，所述弹簧装置具有第一弹簧15、第二弹簧16、第三弹簧17和第四弹簧18。图6示出了接触头5的围绕在图6中以投影的方式示出的轴线相对于连杆11扭转的状态。
由于弹簧装置14，接触头5可以在图6的投影面内以及垂直于投影面地相对于连杆11以平移的方式偏移。此外，接触头5相对于连杆11围绕投影面内的轴线以及围绕在图6中以投影的方式示出的轴线的旋转偏移也是可能的。
在图7中以剖视图公开了具有接触头5的根据本发明的供电设备的示例性的第五实施变型方案的示意性的侧视图。接触头5在结构上和功能上被设计成与根据本发明的供电设备的在图1中示出的那个示例性的第一实施变型方案相似，并且可以通过接触头-滚动装置8与对接装置9(如其例如在图1中所示出的那样)进行机械接触和电接触。
接触头-滚动装置8的第一滚子1布置在接触头5的第一侧面6的上部区域内，接触头-滚动装置8的第二滚子2布置在接触头5的第二侧面7的上部区域内。
在接触头5的侧向处布置了弹簧装置14，该弹簧装置具有第一弹簧15、第二弹簧16、在图8中可见的第三弹簧17以及同样在图8中可见的第四弹簧18。
第一弹簧15、第二弹簧16、第三弹簧17和第四弹簧18与底板19(该底板与接触头5连接)的侧表面联接，并在图7中示出的那个偏移状态下水平地取向。
此外，弹簧装置14还与车辆10(如其示例性地在图12中所示的那样)的充电集电器的连杆11连接。
被设计为螺旋弹簧的第一弹簧15、第二弹簧16、第三弹簧17和第四弹簧18构成了接触头5与连杆11的四点连接。
由于弹簧装置14，接触头5相对于连杆11具有三个平移的运动自由度和三个旋转的运动自由度。接触头5的运动可以通过弹簧装置14复位。
图8以剖视图示出了根据本发明的供电设备的也在图7中示出的那个示例性的第五实施变型方案的示意性的平面图。
接触头5通过弹簧装置14与充电集电器的连杆11连接，所述弹簧装置具有第一弹簧15、第二弹簧16、第三弹簧17和第四弹簧18。接触头5布置在方形的底板19上。第一弹簧15与底板19的第一侧表面20相连，第二弹簧16与底板19的第二侧表面21相连，第三弹簧17与底板19的第三侧表面22相连，并且第四弹簧18与底板19的第四侧表面23相连。
图8示出了接触头5的围绕在图8中以投影的方式示出的轴线相对于连杆11扭转的状态。
由于弹簧装置14，接触头5可以在图8的投影面内以及垂直于投影面地相对于连杆11以平移的方式偏移。此外，接触头5相对于连杆11围绕投影面内的轴线以及围绕在图8中以投影的方式示出的轴线的旋转偏移也是可能的。
在图9中以剖视图示出了根据本发明的供电设备的示例性的第六实施变型方案的示意性的侧视图。
供电设备可使用在像例如在图12中示出的那样的电动车辆10中，并且包括接触头5。接触头5可以通过接触头-滚动装置8被引入到像例如在图1中示出的那样的对接装置9中。
接触头-滚动装置8的第一滚子1布置在接触头5的第一侧面6的上部区域内，接触头-滚动装置8的第二滚子2布置在接触头5的第二侧面7的上部区域内。
接触头5通过球形接头24和弹簧装置14与(像示例性地在图12中公开的那样的)充电集电器的连杆11连接。
接触头5布置在底板19上并与之相连。底板19在其下侧处具有用于球形接头24的接收部25，该接收部被设计成截球形的凹槽，球形接头24嵌入到所述接收部中。
同样，在底板19的下侧处还布置了弹簧装置14，该弹簧装置包括第一弹簧15、第二弹簧16以及在图10中可见的第三弹簧17和第四弹簧18。第一弹簧15、第二弹簧16、第三弹簧17和第四弹簧18被设计成螺旋弹簧。第一弹簧15布置在球形接头24的左边，第二弹簧16布置在球形接头24的右边。第三弹簧17布置在球形接头24的前面，第四弹簧18布置在球形接头24的后面。
由于接触头通过底板19和球形接头24与连杆11连接，因此，接触头5相对于连杆11具有三个旋转自由度。弹簧装置14使得接触头5从其中立位置的旋转偏移得以复位。
图10以剖视图公开了根据本发明的供电设备的也在图9中示出的那个示例性的第六实施变型方案的示意性的平面图。因此，在图10中部分地使用了与在图9中相同的参考符号。
在图9中可见的接触头5通过底板19、球形接头24和弹簧装置14与(像示例性地在图12中公开的那样的)充电集电器的连杆11连接，所述弹簧装置包括第一弹簧15、第二弹簧16、第三弹簧17和第四弹簧18。
接触头5在那个在图10中示出的偏移状态下相对于连杆11围绕在图10中以投影的方式示出的轴线扭转。
在图11中以剖视图示出了根据本发明的供电设备的示例性的第七实施变型方案的示意性的侧视图，所述根据本发明的供电设备的示例性的第七实施变型方案类似于根据本发明的供电设备的在图9中所示的那个示例性的第六实施变型方案。
因此，在图11中部分地使用了与在图9中相同的参考符号。
与图9不同的是，图11的接触头5并未通过(如示例性地在图9中所示那样的)底板19和弹簧装置14与连杆11连接。
相反，图11的接触头5本身具有用于球形接头24的接收部25，该接收部被设计成截球形的凹槽，球形接头24嵌入到所述接收部中。
球形接头24与连杆11连接，连杆11与电动车辆10的顶部连接。接触头5与连杆11连接形成集电器。
此外，引导装置26以球窝的(kugelgelenkig)方式与接触头5连接，并以球窝的方式与车辆10连接。引导装置26包括杆形的第一引导连杆27和在图11中不可见的杆形的第二引导连杆。第一引导连杆27被设计成长度可调的，并具有第一引导杆28和第二引导杆29，所述第一引导杆和所述第二引导杆被设计成在共同的连杆纵轴线的方向上相对于彼此可移动。引导装置26的复位弹簧30布置在第一引导连杆27的第一引导杆28和第二引导杆29之间。
第二引导连杆在结构上被设计成与第一引导连杆27相同。
引导装置26支撑接触头5，并且因复位弹簧30而在旋转偏移(所述旋转偏移因球形接头24而是可能的)之后使所述接触头再次直起。
图12示出了被设计为电动巴士的电动车辆10的以及被设计为充电站的车辆基础设施12的示例性的实施变型方案的示意性的侧视图，所述车辆基础设施具有根据本发明的供电设备的示例性的实施变型方案。
供电设备包括接触头5，该接触头与连杆11连接形成充电集电器。连杆11与车辆10的顶部连接。
车辆基础设施12具有对接装置9，该对接装置与车辆基础设施12的充电桩31机械连接和电连接，所述充电桩从电力网供电。
由于接触头5和对接装置9之间的机械连接和电连接，车辆10的蓄电池在停车站中被充电。充电电流从对接装置9经由接触头5和连杆11传输到蓄电池中。
接触头5和对接装置9被设计成如结合图1所描述的那样。
根据本发明也可以设想，车辆10不设计成电动巴士，而是设计成电动卡车等。
参考符号清单：1第一滚子
2第二滚子
3第三滚子
4第四滚子
5接触头
6第一侧面
7第二侧面
8接触头-滚动装置9对接装置
10车辆
11连杆
12车辆基础设施13对接-滚动装置14弹簧装置
15第一弹簧
16第二弹簧
17第三弹簧
18第四弹簧
19底板
20第一侧表面
21第二侧表面
22第三侧表面
23第四侧表面
24球形接头
25接收部
26引导装置
27第一引导连杆28第一引导杆
29第二引导杆30复位弹簧31充电桩。

Claims (14)

1.一种用于车辆(10)，特别是用于商用车辆、如电动巴士或电动卡车的供电设备，该供电设备带有至少一个接触头(5)，该至少一个接触头能够与车辆(10)连接，并且能够与固定的对接装置(9)接触以形成电连接，其中，接触头-滚动装置(8)能转动地与所述至少一个接触头(5)连接并且与所述对接装置(9)能接触地连接，其中，所述接触头-滚动装置(8)具有至少两个滚子或至少两个辊子，由此在所述至少一个接触头(5)和所述对接装置(9)之间能够形成滚动接触，其特征在于，第一滚子(1)或第一辊子布置在所述至少一个接触头(5)的第一侧面(6)处，并且第二滚子(2)或第二辊子布置在所述至少一个接触头(5)的与所述第一侧面(6)对置的第二侧面(7)处。
2.根据权利要求1所述的供电设备，其特征在于，对接-滚动装置(13)能转动地与所述对接装置(9)连接，所述至少一个接触头(5)能够与所述对接-滚动装置接触。
3.根据权利要求1或2所述的供电设备，其特征在于，所述对接装置(9)被设计为接触罩，所述至少一个接触头(5)能够引入到该接触罩中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的供电设备，其特征在于，弹簧装置(14)与所述至少一个接触头(5)连接，所述至少一个接触头(5)通过所述弹簧装置能够与所述车辆(10)连接。
5.根据权利要求4所述的供电设备，其特征在于，所述弹簧装置(14)与所述至少一个接触头(5)的下侧或上侧连接。
6.根据权利要求4或5所述的供电设备，其特征在于，所述弹簧装置(14)在侧向与所述至少一个接触头(5)连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的供电设备，其特征在于，所述至少一个接触头(5)具有用于球形接头(24)的接收部(25)，所述至少一个接触头(5)通过该球形接头能够与所述车辆(10)连接，或者所述接收部(25)与所述至少一个接触头(5)连接。
8.根据权利要求7所述的供电设备，其特征在于，所述接收部(25)设计成截球形。
9.根据权利要求7或8所述的供电设备，其特征在于，长度能调的引导装置(26)以铰接和有弹性的方式与所述至少一个接触头(5)连接，所述至少一个接触头(5)通过该引导装置能够与所述车辆(10)连接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的供电设备，其特征在于，所述至少一个接触头(5)与连杆(11)连接以形成集电器，所述至少一个接触头(5)通过该连杆能够与所述车辆(10)连接。
11.根据权利要求10所述的供电设备，其特征在于，所述至少一个接触头(5)相对于所述连杆(11)具有至少三个运动自由度。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的供电设备，其特征在于，所述至少一个接触头(5)与所述连杆(11)连接以形成集电器，所述至少一个接触头(5)通过该连杆能够与所述车辆(10)连接，其中，所述至少一个接触头(5)相对于所述连杆(11)具有六个运动自由度。
13.带有权利要求1至12中任一项所述的供电设备的车辆(10)。
14.带有权利要求1至12中任一项所述的供电设备的车辆基础设施(12)。
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