WO2013174608A2 - System zur energieversorgung von nicht schienengebundenen elektrofahrzeugen - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a system for supplying power to a non-rail-bound electric vehicle with an electric traction drive, in particular a passenger vehicle, while driving on a lane which has at least one lane.
  • the discontinuous energy supply of an electric vehicle by charging vehicle-side energy storage at a charging station or by replacing a discharged against a charged energy storage at a
  • the object is achieved by a system for supplying power to a non-rail electric vehicle with ei ⁇ nem electric traction drive while driving on a lane having at least one lane, where instant- leh next to the lane running a catenary of a catenary system for traction supply is arranged, and wherein the Electric vehicle has a laterally extendable pantograph, which can be brought into sliding contact with the catenary for energy supply while driving.
  • the overhead line may be arranged to the right of a right-hand lane or to the left of a left-hand lane, in which case a road traffic system with right-hand traffic is assumed here.
  • the vehicle-mounted pantograph can be extended laterally from the electric vehicle to grind the catenary from below or directly to the side, the sliding contact between pantograph and catenary can be non-positive or positive manner.
  • This is an energy supply of electric vehicles both for direct injection into the traction drive while driving and for re ⁇ charging of energy storage, such as lithium-ion batteries that have been discharged by previous trips on non-electrified lanes and therefore need to be recharged , possible.
  • electric vehicles can also travel long distances without interruption.
  • the electric vehicle has a distance assistance system for automatically maintaining a predefinable distance between the electric vehicle and the overhead line.
  • the driver controls his electric vehicle, for example, on the left lane and Starts a distance assistance system for automatic side clearance or tracking to ensure a sufficiently constant distance to the overhead line.
  • the distance can be measured continu ously ⁇ and used as a control signal for a to be carried out by a steering assistance system automatic steering intervention by means of a distance sensor for precise distance control between the vehicle and track. It can be used several different signal sources.
  • the vehicle position and from this the distance to the catenary can be determined.
  • the vehicle position can also be done via a measurement of the driving speed in combination with an inertial determination of the direction of travel by steering and Radimpulssensoren. Deviations from the lane deliberately made by a driver, for example during avoidance or overtaking maneuvers, have priority over the automatic ones
  • the current collector has a steu ⁇ newable adjusting device for the lateral outward movement.
  • the adjusting device has a control unit, which is supplied as an input signal, the above-mentioned actual distance between the vehicle and the catenary.
  • the control unit determines from the actual distance and the actual position of the current collector ⁇ and from the actual steering angle to be set the desired position of the current collector, by an actuator of the actuating device in an extending or retracting movement of the
  • Pantograph is automatically implemented.
  • the signal determined by the distance assistance system can also be used as an input signal.
  • table steering angle can be used so that readjustment of the pantograph can be easier or even obsolete.
  • the electric vehicle and an operator center of the catenary installation have communication means for bidirectional wireless data transmission, via which utilization data required for an energy supply can be exchanged.
  • the communication means comprise a driving zeug- and a central unit with user interfaces, and transmitting and receiving means which are adapted tech ⁇ African and commercial usage data, such as identification data for the detection of an energy entitlement or subscription data on the fed amount of energy for billing purposes exchange.
  • the contact line between a roadway and an oncoming lane is arranged.
  • the electric vehicles can feed energy from the left lane of their lane.
  • the catenary runs, for example, along the central strip between the Fahrbah ⁇ NEN, which is not accessible to pedestrians or only in an unauthorized manner. Thus, there is a certain protection against contact of the live catenary by their arrangement between the lanes.
  • the catenary is formed multipolar, wherein a pole of the catenary is formed by a contact wire or a busbar. Since in a power supply system according to the invention, the rails used in rail-bound vehicles as return conductors are not present, the catenary is multi-pole. With two-pole DC or Kirstromsyste ⁇ men as a first pole and a second pole of the reciprocating return conductor is used. In three-pole three-phase systems, the catenary has three poles, if necessary, a grounded pole provided as neutral or ground contact. The poles of the catenary can be formed by separate contact wires, which are notched longitudinally to the suspension.
  • the pantograph can wear in this case abrasive strips or pieces over which the sliding contact to the contact wires can be produced.
  • the pantograph may have a V-shaped Andraht Anlagen on ⁇ , which simplifies contact making.
  • the poles may also be formed by separate or in assembly out ⁇ executed rigid busbars, the surface of which are ground in a contact area of the current collector.
  • the contact strips can be made of carbon or copper, optionally with a stainless steel tread.
  • the busbar can be formed by an aluminum profile and the contact wires are made of copper.
  • the poles of the Fahrlei ⁇ device are formed by busbars, which are integrated in a vehicle restraint system of the road, in particular in a side guardrail.
  • busbars which are integrated in a vehicle restraint system of the road, in particular in a side guardrail.
  • the structural unit of the busbars with such a restraint system provides the overhead contact line with structural support through an already existing infrastructure as a carrier system.
  • this common mechanical design with grinding areas and insulators allows a compact design of the current collector.
  • the bus bar of an ungrounded pole at a greater lateral distance from the roadway is arranged as the busbar of a grounded pole.
  • two bus bars are arranged such that their contact areas are inclined relative to one another.
  • a V-shaped arrangement of the contact areas simplifies contact making of the current collector with the busbars.
  • the busbars are veneered on the roadway side by contact protection with a travel slot for the current collector.
  • the current collector can have a ⁇ from mobile Stromab beatingarm that can pass through the driving slot of the veneer and overall genüber situated contact pieces are arranged at the end of two, which repel each other elastically to make contact with the busbars.
  • a bus bar ei ⁇ nen arcuate contact area and the current collector comprises a plurality of resiliently mounted grinding pieces for grinding the contact area. The plurality of contact pieces are electrically connected to each other and can be adapted to the arcuate busbar to form the sliding contact.
  • the current collector ei ⁇ ne pressing device for keeping constant the contact force between the grinding pieces of the pantograph and the Fahrlei ⁇ tion.
  • the pressing device can be formed by a mechanical spring or by a pneumatic or hydraulic cylinder, which ensure a constant maintenance of the contact force between the current collector and the contact line and thus a high quality of the energy transfer.
  • the current collector has wear-dependent deliverable contact strips.
  • Abrasive pieces are provided with a wear reserve, which is delivered depending on the wear suffered. As a result, the service life between two Abrasive changes can be considerably extended.
  • FIG. 1 shows a power supply system according to the invention with a contact line formed by contact wires
  • FIG. 2 shows a lane with a middle protective barrier
  • Busbars formed catenary are illustrated schematically.
  • the roadway 1 and / or their opposite roadway, not shown, can be equipped with the inventive system for supplying power to electrically or electrically driven vehicles, hereinafter referred to as heavy commercial vehicle electric vehicle 6 or designed as a light passenger vehicle electric vehicle 7.
  • One or more lanes - in the illustrated embodiment, only the right lane 4 - can be equipped with an attached to masts 9 and jibs 10, two-pole overhead line 8 for trained as a commercial vehicle electric vehicles 7.
  • the electrical energy is fed from a substation 11 in the contact wires of the overhead line 8.
  • an electric vehicle 7 For energy supply of trained as a passenger vehicle electric vehicles 7 is laterally adjacent to the lane 1 - in the illustrated embodiment, left next to the left lane 2 of the lane 1 - a two-pole catenary arranged with two trained as a return conductor wires 12, in the energy through the substation 11 is fed. If necessary, a three-pole three-phase overhead line system can be arranged. It may also be a separate pole for a neutral or ground contact. The direction of travel 13 runs in the illustrated embodiment from bottom to top. For unidirectional or bidirectional energy transmission, an electric vehicle 7 has a current collector 14 for the positive or non-positive sliding contact with the contact wires 12.
  • the at least two-pole overhead contact line is preferably integrated in a passive vehicle restraint system, for example in a protective barrier 15 according to FIG. 2 or a concrete element.
  • the two- or multi-pole catenary is integrated with each ge ⁇ separated busbars 16 or other grindable lines in the guardrail 15 and is positively or non-positively ground by a two- or multi-pole pantograph 14.
  • the contact line is designed as a common mechanical structure with a plurality of electrically conductive, contactable regions 17 which are electrically separated from one another by means of insulators 18.
  • the current collector 14 is made more compact for positive or non-positive grinding.
  • the busbars 19, 20, 21 are integrated into the protective barrier 15 that the electric vehicle 7 facing pole 19 and the lane 2 facing elektri ⁇ cal pole 21 are grounded and can be safely touched.
  • the other, non-grounded pole 20 - for example, the positive terminal - is located deeper in the safety barrier 15, so that a certain Be ⁇ accidental contact is ensured.
  • the electric poles 19, 20, 21 of the busbar can not touch even when the overall construction is deformed by, for example, a vehicle collision.
  • the two-pole busbar is integrated in the protective barrier 15 such that the two electrical poles 22 and 23 are opposite one another. These are optionally blinded by a Berntonschutz 24 and thereby protected from the outside.
  • the grounded pole can be up or down.
  • the current collector 14 also has two gegenü ⁇ berridgede contact strips 25, which are urged by a resilient, pneumatic or hydraulic pressing device 26 with a constant contact force at the busbars 22, 23rd
  • the central arrangement of the Stromab noirarms 27 acts as a self-regulating system and equalizes the contact ⁇ forces both contact strips 25 at two electrical poles 23, 23rd
  • the busbars are integrated in the protective barrier 15 in such a way that the two electrical contact regions of the poles 28, 29 are arc-shaped.
  • Each pole of the current collector 14 consists of a plurality of individually resiliently mounted, electrically conductive interconnected grinding pieces 30, 31, which can adapt to the arcuately shaped busbar.
  • Current collector arm 32 may have a second mechanical, pneumatic or hydraulic spring system 33 to decouple vehicle and pantograph movements from each other.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein System zur Energieversorgung eines nicht schienengebundenen Elektrofahrzeugs (7) mit einem elektrischen Traktionsantrieb während der Fahrt auf einer mindestens eine Fahrspur (2) aufweisenden Fahrbahn (1). Seitlich neben der Fahrspur (2) verlaufend ist eine Fahrleitung einer Fahrleitungsanlage zur Traktionsversorgung angeordnet. Das Elektrofahrzeug (7) weist einen seitlich ausfahrbaren Stromabnehmer (14) auf, der mit der Fahrleitung zur Energieeinspeisung während der Fahrt in Schleifkontakt bringbar ist. Hierdurch wird ein auch für Langstreckenfahrten geeignetes Energieversorgungssystem von Elektrofahrzeugen, insbesondere Personenfahrzeugen, bereitgestellt.

Description

Beschreibung
System zur Energieversorgung von nicht schienengebundenen Elektrofahrzeugen
Die Erfindung betrifft ein System zur Energieversorgung eines nicht schienengebundenen Elektrofahrzeugs mit einem elektrischen Traktionsantrieb, insbesondere eines Personenfahrzeugs, während der Fahrt auf einer mindestens eine Fahrspur aufwei- senden Fahrbahn.
Bekannt ist die diskontinuierliche Energieversorgung eines Elektrofahrzeugs durch Aufladung fahrzeugseitiger Energiespeicher an einer Ladestation oder durch Austausch eines ent- ladenen gegen einen aufgeladenen Energiespeicher an einer
Wechselstation. Das Verhältnis von Masse zu Speicherkapazität dieser Energiespeicher ist relativ ungünstig, wodurch die Reichweite solcher Fahrzeuge mit einer Speicherladung stark begrenzt ist. Zu dem Zeitverlust durch die erforderliche Fahrtunterbrechung an einer Lade- bzw. Wechselstation kommt die relativ hohe Lade- bzw. Wechselzeit, was dazu führt, dass ein solches Elektrofahrzeug für Langstrecken ungeeignet ist und ein herkömmlich angetriebene Fahrzeuge nicht ersetzen kann .
Für Langstreckenfahrten auf Autobahnen ist eine kontinuierliche Energieversorgung eines schweren Nutzfahrzeugs über in etwa 5 m Höhe angebrachte Fahrleitungen einer Oberleitungsanlage - etwa aus den deutschen Patentanmeldung der Anmelderin mit den Aktenzeichen 10 2011 076 620.0-32, 10 2011 076 623.5- 23 und 10 2011 076 615.4-32 - bekannt, wobei elektrische Energie über einen in Schleifkontakt mit den Fahrleitungen stehenden Stromabnehmer in das nicht schienengebundene Fahrzeug eingespeist wird. Der Stromabnehmer ist selbst für ein Nutzfahrzeug schwer und platzaufwändig . Für ein leichtes Per¬ sonenfahrzeug müsste er wegen dessen niedrigerer Bauhöhe noch größer und damit schwerer ausgebildet sein und dabei von ei¬ nem viel leichteren Fahrzeug getragen werden. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein auch für Langstreckenfahrten geeignetes Energieversorgungssystem von Elektrofahrzeugen, insbesondere Personenfahrzeugen, bereitzustellen .
Die Aufgabe wird gelöst durch ein System zur Energieversorgung eines nicht schienengebundenen Elektrofahrzeugs mit ei¬ nem elektrischen Traktionsantrieb während der Fahrt auf einer mindestens eine Fahrspur aufweisenden Fahrbahn, wobei seit- lieh neben der Fahrspur verlaufend eine Fahrleitung einer Fahrleitungsanlage zur Traktionsversorgung angeordnet ist, und wobei das Elektrofahrzeug einen seitlich ausfahrbaren Stromabnehmer aufweist, der mit der Fahrleitung zur Energieeinspeisung während der Fahrt in Schleifkontakt bringbar ist. Bei einer mehrspurigen Fahrbahn kann die Fahrleitung rechts von einer rechten Fahrspur oder links von einer linken Fahrspur verlaufend angeordnet sein, wobei hier wie im Folgenden von einem Straßenverkehrssystem mit Rechtsverkehr ausgegangen wird. Der fahrzeugseitige Stromabnehmer kann seitlich vom Elektrofahrzeug ausgefahren werden, um die Fahrleitung von unten oder direkt seitlich zu beschleifen, wobei der Schleifkontakt zwischen Stromabnehmer und Fahrleitung kraft- oder formschlüssiger Art sein kann. Damit ist eine Energieversorgung von Elektrofahrzeugen sowohl zur direkten Einspeisung in den Traktionsantrieb während der Fahrt als auch zur Wieder¬ aufladung von Energiespeichern, wie zum Beispiel Lithium- Ionen-Akkumulatoren, die durch vorherige Fahrten auf nicht elektrifizierten Fahrbahnen entladen wurden und daher wieder aufgeladen werden müssen, möglich. So können von Elektrofahr- zeugen auch lange Fahrstrecken ohne Unterbrechung absolviert werden .
In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems weist das Elektrofahrzeug ein Ab- standsassistenzsystem zur automatischen Einhaltung eines vorgebbaren Abstandes zwischen Elektrofahrzeug und Fahrleitung auf. Zur geplanten Energieeinspeisung steuert der Fahrer sein Elektrofahrzeug beispielsweise auf die linke Fahrspur und startet ein Abstandsassistenzsystem zur automatischen Seiten- abstandshaltung oder Spurhaltung, um einen ausreichend konstanten Abstand zur Fahrleitung zu gewährleisten. Für die präzise Abstandsregelung zwischen Fahrzeug und Stromschiene kann dabei mittels eines Abstandssensors der Abstand kontinu¬ ierlich gemessen werden und als Steuersignal für einen durch ein Lenkassistenzsystem vorzunehmenden automatischen Lenkeingriff genutzt werden. Es können dabei mehrere verschiedene Signalquellen genutzt werden. So kann bei bekannten elektro- nischen Positionsdaten der Fahrleitung mittels eines globalen Satellitennavigationssystems (englisch: Global Navigation Sa- tellite System, kurz GNSS) der ersten und zweiten Generation, wie zum Beispiel das GPS-, GLONASS- oder GALILEO-System, die Fahrzeugposition und daraus dessen Abstand zur Fahrleitung bestimmt werden. Die Fahrzeugposition kann auch über eine Messung der Fahrgeschwindigkeit in Kombination mit einer inertialen Bestimmung der Fahrtrichtung durch Lenkungs- und Radimpulssensoren erfolgen. Von einem Fahrer bewusst vorgenommene Abweichungen von der Fahrspur, etwa bei Ausweich- oder Überholmanövern, haben Priorität vor den automatischen
Lenkeingriffen für die Abstands- beziehungsweise Spurhaltung. Damit behält der Fahrer die volle Kontrolle über die Lenkung, so dass in einer Gefahrensituation eine Schnelltrennung zwischen Stromabnehmer und Fahrleitung erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems weist der Stromabnehmer eine steu¬ erbare Stelleinrichtung für die seitliche Ausfahrbewegung auf. Die Stelleinrichtung weist eine Steuereinheit auf, der als Eingangssignal der oben erwähnte Ist-Abstand zwischen Fahrzeug und Fahrleitung zugeführt wird. Die Steuereinheit ermittelt aus dem Ist-Abstand und der Ist-Stellung des Strom¬ abnehmers sowie aus dem Ist-Lenkwinkel die einzustellende Soll-Stellung des Stromabnehmers, die durch eine Aktorik der Stelleinrichtung in eine Ausfahr- oder Einfahrbewegung des
Stromabnehmers automatisch umgesetzt wird. Als Eingangssignal kann auch der vom Abstandsassistenzsystem ermittelte automa- tische Lenkwinkel verwendet werden, so dass ein Nachstellen des Stromabnehmers einfacher oder sogar obsolet werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems weisen das Elektrofahrzeug und eine Betreiberzentrale der Fahrleitungsanlage Kommunikationsmittel zur bidirektionalen drahtlosen Datenübertragung auf, über die für eine Energieeinspeisung erforderliche Nutzungsdaten austauschbar sind. Die Kommunikationsmittel umfassen ein Fahr- zeug- und ein Zentralengerät mit Benutzerschnittstellen und Sende- und Empfangsmitteln, die dazu ausgebildet sind, tech¬ nischen und kommerzielle Nutzungsdaten, wie zum Beispiel Identifikationsdaten zum Nachweis einer Energiebezugsberechtigung oder Bezugsdaten über die eingespeiste Energiemenge zu Abrechnungszwecken auszutauschen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems ist die Fahrleitung zwischen einer Fahrbahn und einer Gegenfahrbahn angeordnet. Die Elektrofahr- zeuge können dabei Energie von der jeweils linken Fahrspur ihrer Fahrbahn einspeisen. Die Fahrleitung verläuft beispielsweise entlang des Mittelstreifens zwischen den Fahrbah¬ nen, der für Fußgänger nicht oder nur in unbefugter Weise zugänglich ist. Damit besteht ein gewisser Berührungsschutz der stromführenden Fahrleitung durch ihre Anordnung zwischen den Fahrbahnen .
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems ist die Fahrleitung mehrpolig ausgebildet, wobei ein Pol der Fahrleitung durch einen Fahrdraht oder eine Stromschiene gebildet ist. Da in einem erfindungsgemäßen Energieversorgungssystem die bei schienengebundenen Fahrzeugen als Rückleiter verwendeten Schienen nicht vorhanden sind, ist die Fahrleitung mehrpolig ausgebildet. Bei zweipoligen Gleich- oder Wechselstromsyste¬ men dient ein erster Pol als Hin- und ein zweiter Pol der Rückleiter. Bei dreipoligen Drehstromsystemen weist die Fahrleitung drei Pole auf, gegebenenfalls ist ein geerdeter Pol als Neutralleiter oder Erdungskontakt vorgesehen. Die Pole der Fahrleitung können durch separate Fahrdrähte gebildet werden, die zur Aufhängung längsgekerbt sind. Der Stromabnehmer kann in diesem Fall Schleifleisten oder -stücke tragen, über die der Schleifkontakt zu den Fahrdrähten herstellbar ist. Der Stromabnehmer kann eine V-förmige Andrahthilfe auf¬ weisen, die ein Kontaktherstellung vereinfacht. Alternativ können die Pole auch durch separate oder in Baueinheit ausge¬ führte biegesteife Stromschienen gebildet sein, deren Ober- fläche in einem Kontaktbereich vom Stromabnehmer beschliffen werden. Die Schleifstücke können aus Kohle oder aus Kupfer, gegebenenfalls mit einer Edelstahllauffläche, gebildet sein. Die Stromschiene kann durch ein Aluminiumprofil gebildet sein und die Fahrdrähte aus Kupfer bestehen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems sind die Pole der Fahrlei¬ tung durch Stromschienen gebildet, die in ein Fahrzeugrückhaltesystem der Fahrbahn, insbesondere in eine seitliche Schutzplanke, integriert sind. Als passives Fahrzeugrückhal¬ tesystem kommen neben seitlichen oder mittleren Schutzplanken auch andere Stahl- oder Betonbauteile in Betracht. Durch die Baueinheit der Stromschienen mit einem solchen Rückhaltesystem erhält die Fahrleitung strukturellen Halt durch eine be- reits bestehende Infrastruktur als Trägersystem. Außerdem erlaubt dieser gemeinsame mechanische Aufbau mit Schleifberei- chen und Isolatoren einen kompakten Aufbau des Stromabnehmers. Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Energieversorgungssystem die Stromschiene eines ungeerdeten Pols in einem größeren seitlichen Abstand von der Fahrbahn angeordnet als die Stromschiene eines geerdeten Pols. Indem ein ungeerdeter Pol tiefer in einer Schutzplanke liegt als der oder die geer- deten Pole, wird einerseits eine Berührung des ungeerdeten
Pols von außen und andererseits ein Kurzschluss von Polen bei einer Deformation der Schutzplanke aufgrund eines Fahrzeug¬ aufpralls erschwert. Weiter vorzugsweise sind bei dem erfindungsgemäßen Energie¬ versorgungssystem zwei Stromschienen derart angeordnet, dass ihre Kontaktbereiche gegeneinander geneigt sind. Eine V- förmige Anordnung der Kontaktbereiche vereinfacht eine Kon- taktherstellung des Stromabnehmers mit den Stromschienen.
In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems sind die Stromschienen fahrbahnseitig durch einen Berührschutz mit Fahrschlitz für den Stromabnehmer verblendet. Durch eine derartige Verblendung wird Betriebssicherheit der erfindungsgemäßen Fahrlei¬ tungsanlage erhöht. Der Stromabnehmer kann dabei einen aus¬ fahrbaren Stromabnehmerarm aufweisen, der den Fahrschlitz der Verblendung passieren kann und an dessen Ende zwei sich ge- genüber liegende Kontaktstücke angeordnet sind, die sich zur Kontaktherstellung mit den Stromschienen gegenseitig federelastisch abstoßen. Hierdurch liegt wird eine Selbstregelung der Kontaktkräfte erzielt. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems weist eine Stromschiene ei¬ nen bogenförmigen Kontaktbereich auf und der Stromabnehmer umfasst mehrere federelastisch gelagerte Schleifstücke zum Beschleifen des Kontaktbereichs. Die mehreren Schleifstücke sind elektrisch miteinander verbundenen und können sich der bogenförmigen Stromschiene zur Ausbildung des Schleifkontakts anpassen .
In einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungs- gemäßen Energieversorgungssystems weist der Stromabnehmer ei¬ ne Anpresseinrichtung zur Konstanthaltung der Kontaktkraft zwischen Schleifstücken des Stromabnehmers und der Fahrlei¬ tung auf. Die Anpresseinrichtung kann durch eine mechanische Feder oder durch einen pneumatischen oder hydraulischen Zy- linder gebildet sein, die eine Konstanthaltung der Kontaktkraft zwischen Stromabnehmer und Fahrleitung und damit eine hohe Güte der Energieübertragung gewährleisten. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems weist der Stromabnehmer verschleißabhängig zustellbare Schleifstücke auf. Die
Schleifstück sind mit einer Verschleißreserve versehen, die in Abhängigkeit des erlittenen Verschleißes zugestellt wird. Hierdurch kann die Standzeit zwischen zwei Schleifstückwechseln erheblich verlängert werden.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen, in deren
FIG 1 ein erfindungsgemäßes Energieversorgungssystem mit einer durch Fahrdrähte gebildeten Fahrleitung, FIG 2 eine Fahrspur mit mittlerer Schutzplanke,
FIG 3 ein erstes Ausführungsbeispiel,
FIG 4 ein zweites Ausführungsbeispiel,
FIG 5 ein drittes Ausführungsbeispiel,
FIG 6 ein viertes Ausführungsbeispiel und
FIG 7 ein fünftes Ausführungsbeispiel, jeweils eines er- findungsgemäßen Energieversorgungssystems mit <durch
Stromschienen gebildeter Fahrleitung, schematisch veranschaulicht sind.
Gemäß FIG 1 weist ein erfindungsgemäß elektrifizierter Stre¬ ckenabschnitt einer Fahrbahn 1, etwa einer Autobahn, ein oder mehrere Fahrspuren 2, 3, 4 auf. Vorbehaltlich betrieblicher oder rechtlicher Regulierungen und Eingriffe sind alle Fahr- spuren 2, 3, 4 durch konventionell angetriebene Fahrzeuge 5 technisch uneingeschränkt nutzbar. Die Fahrbahn 1 und/oder ihre nicht dargestellte Gegenfahrbahn können mit dem erfindungsgemäßen System zur Energieversorgung elektrisch oder diesel-elektrisch angetriebener Fahrzeuge, im Folgenden als schweres Nutzfahrzeug ausgebildetes Elektrofahrzeug 6 oder als leichtes Personenfahrzeug ausgebildetes Elektrofahrzeug 7 genannt, ausgerüstet sein. Eine oder mehrere Fahrspuren - im dargestellten Ausführungsbeispiel nur die rechte Fahrspur 4 - kann mit einer an Masten 9 und Auslegern 10 aufgehängten, zweipoligen Oberleitung 8 für als Nutzfahrzeug ausgebildete Elektrofahrzeuge 7 ausgestattet sein. Die elektrische Energie wird aus einem Unterwerk 11 in die Fahrdrähte der Oberleitung 8 eingespeist.
Zur Energieversorgung von als Personenfahrzeug ausgebildeten Elektrofahrzeugen 7 ist seitlich neben der Fahrbahn 1 - im dargestellten Ausführungsbeispiel links neben der linken Fahrspur 2 der Fahrbahn 1 - eine zweipolige Fahrleitung mit zwei als Hin- und Rückleiter ausgebildeten Fahrdrähten 12 angeordnet, in die Energie durch das Unterwerk 11 eingespeist wird. Nach Bedarf kann auch eine dreipolige Drehstrom-Fahrleitungsanlage angeordnet werden. Eventuell ist auch ein se- parater Pol für einen Neutralleiter oder Erdungskontakt vorgesehen. Die Fahrtrichtung 13 verläuft im dargestellten Ausführungsbeispiel von unten nach oben. Zur uni- oder bidirektionalen Energieübertragung weist ein Elektrofahrzeug 7 einen Stromabnehmer 14 für den form- oder kraftschlüssigen Schleif- kontakt mit den Fahrdrähten 12 auf.
Die mindestens zweipolige Fahrleitung ist vorzugsweise in ein passives Fahrzeugrückhaltesystem, etwa in eine Schutzplanke 15 gemäß FIG 2 oder ein Betonelement integriert. Gemäß FIG 3 ist die zwei- oder mehrpolige Fahrleitung mit jeweils ge¬ trennten Stromschienen 16 oder sonstigen beschleifbaren Leitungen in die Schutzplanke 15 integriert und wird durch einen zwei- oder mehrpoliger Stromabnehmer 14 form- oder kraftschlüssig beschliffen.
In der Ausführung gemäß FIG 4 ist die Fahrleitung als gemeinsamer mechanischer Aufbau mit mehreren, mittels Isolatoren 18 elektrisch voneinander getrennten, leitfähigen und beschleif- baren Kontaktbereichen 17 ausgebildet. Zur form- oder kraft- schlüssigen Beschleifung ist der Stromabnehmer 14 kompakter ausgeführt . Gemäß FIG 5 sind die Stromschienen 19, 20, 21 derart in die Schutzplanke 15 integriert, dass der dem Elektrofahrzeug 7 zugewandte Pol 19 und der der Fahrspur 2 zugewandte elektri¬ sche Pol 21 geerdet sind und sicher berührt werden können. Der andere, ungeerdete Pol 20 - zum Beispiel der Pluspol - liegt tiefer in der Schutzplanke 15, so dass ein gewisser Be¬ rührungsschutz gewährleistet ist. Dadurch können sich auch bei Verformung der Gesamtkonstruktion durch beispielsweise einen Fahrzeugaufprall die elektrischen Pole 19, 20, 21 der Stromschiene nicht berühren.
Gemäß FIG 6 ist die zweipolige Stromschiene derart in die Schutzplanke 15 integriert, dass sich die beiden elektrischen Pole 22 und 23 gegenüberliegen. Diese sind gegebenenfalls durch einen Berührschutz 24 verblendet und dadurch von außen geschützt. Der geerdete Pol kann sich oben oder unten befinden. Der Stromabnehmer 14 verfügt über zwei ebenfalls gegenü¬ berliegende Schleifstücke 25, die durch eine federelastische, pneumatische oder hydraulische Anpresseinrichtung 26 mit kon- stanter Kontaktkraft an die Stromschienen 22, 23 gedrückt werden. Die mittige Anordnung des Stromabnehmerarms 27 wirkt als selbstregelndes System und vergleichmäßigt die Kontakt¬ kräfte beider Schleifstücke 25 an beiden elektrischen Polen 23, 23.
Gemäß FIG 7 sind die Stromschienen derart in die Schutzplanke 15 integriert, dass die beiden elektrischen Kontaktbereiche der Pole 28, 29 bogenförmig ausgebildet sind. Jeder Pol des Stromabnehmers 14 besteht aus mehreren, einzeln federnd gela- gerten, elektrisch leitend miteinander verbundenen Schleifstücken 30, 31, die sich der bogenförmig ausgebildeten Stromschiene anpassen können. Dadurch werden horizontale und vertikale Bewegungen von Stromabnehmer 14 und Elektrofahrzeug 7 ausgeglichen und die Güte der Stromaufnahme erhöht. Der
Stromabnehmerarm 32 kann über ein zweites mechanisches, pneumatisches oder hydraulisches Federsystem 33 verfügen, um Fahrzeug- und Stromabnehmerbewegungen voneinander zu entkoppeln .

Claims

Patentansprüche
1. System zur Energieversorgung eines nicht schienengebunde¬ nen Elektrofahrzeugs (7) mit einem elektrischen Traktionsan- trieb während der Fahrt auf einer mindestens eine Fahrspur
(2) aufweisenden Fahrbahn (1), wobei seitlich neben der Fahrspur (2) verlaufend eine Fahrleitung einer Fahrleitungsanlage zur Traktionsversorgung angeordnet ist, und wobei das Elekt- rofahrzeug (7) einen seitlich ausfahrbaren Stromabnehmer (14) aufweist, der mit der Fahrleitung zur Energieeinspeisung während der Fahrt in Schleifkontakt bringbar ist.
2. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1, wobei das Elekt- rofahrzeug (7) ein Abstandsassistenzsystem zur automatischen Einhaltung eines vorgebbaren Abstandes zwischen Elektrofahr- zeug (7) und Fahrleitung aufweist.
3. Energieversorgungssystem nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stromabnehmer (14) eine steuerbare Stelleinrichtung für die seitliche Ausfahrbewegung aufweist.
4. Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Elektrofahrzeug (7) und eine Betreiberzentrale der Fahrleitungsanlage Kommunikationsmittel zur bidirektionalen drahtlosen Datenübertragung aufweisen, über die für eine
Energieeinspeisung erforderliche Nutzungsdaten austauschbar sind .
5. Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fahrleitung zwischen einer Fahrbahn (1) und einer
Gegenfahrbahn angeordnet ist.
6. Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Fahrleitung mehrpolig ausgebildet ist, wobei ein Pol der Fahrleitung durch einen Fahrdraht (12) oder eine
Stromschiene (16, 19, 20, 21, 22, 23, 28, 29) gebildet ist.
7. Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Pole der Fahrleitung durch Stromschienen (16, 19, 20, 21, 22, 23, 28, 29) gebildet sind, die in ein Fahrzeug¬ rückhaltesystem der Fahrbahn, insbesondere in eine seitliche Schutzplanke (15), integriert sind.
8. Energieversorgungssystem nach Anspruch 7, wobei die Stromschiene (20) eines ungeerdeten Pols in einem größeren seitli¬ chen Abstand von der Fahrbahn (1) angeordnet ist als die Stromschiene (19, 21) eines geerdeten Pols.
9. Energieversorgungssystem nach Anspruch 7 oder 8, wobei zwei Stromschienen derart angeordnet sind, dass ihre Kontakt¬ bereiche gegeneinander geneigt sind.
10. Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis
9, wobei die Stromschienen (22, 23) fahrbahnseitig durch ei¬ nen Berührschutz (24) mit Fahrschlitz für den Stromabnehmer (14) verblendet sind.
11. Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 7 bis
10, wobei eine Stromschiene (28, 29) einen bogenförmigen Kon¬ taktbereich aufweist und der Stromabnehmer (14) mehrere federelastisch gelagerte Schleifstücke (30, 31) zum Beschleifen des Kontaktbereichs umfasst.
12. Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis
11, wobei der Stromabnehmer (14) eine Anpresseinrichtung (26) zur Konstanthaltung der Kontaktkraft zwischen Schleifstücken (25) des Stromabnehmers (14) und der Fahrleitung (22, 23) aufweist .
13. Energieversorgungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis
12, wobei der Stromabnehmer (14) verschleißabhängig zustell- bare Schleifstücke aufweist.
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