用于電動(dòng)車輛的保護(hù)設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的、用于電動(dòng)車輛上的集電器的保護(hù)設(shè)備。該保護(hù)設(shè)備適用于具有可充電電池的電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]在未來(lái)10至20年內(nèi)，部分電驅(qū)動(dòng)或僅由電驅(qū)動(dòng)的車輛的市場(chǎng)份額預(yù)計(jì)將迅速增長(zhǎng)。這種車輛一般稱為電動(dòng)車輛和混合動(dòng)力車輛。這也意味著這種車輛的充電需求的相應(yīng)增加。原理上，通過(guò)將車輛連接到電力網(wǎng)絡(luò)來(lái)完成充電，要么直接連接到用于其他設(shè)備的常規(guī)出口之一，要么通過(guò)車輛外部的專用充電器來(lái)進(jìn)行。充電電流從電網(wǎng)傳輸?shù)杰囕v上的電池。
[0003]電動(dòng)車輛的電池能夠以相對(duì)低的電流在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)段內(nèi)(例如一整夜)充電。這種車輛被稱為插電式車輛，且通常用于混合動(dòng)力車輛，所述混合動(dòng)力車輛裝配有具有相對(duì)低容量的電池，導(dǎo)致車輛可依靠電力行駛的距離受到限制。當(dāng)電池耗盡或需要額外的動(dòng)力時(shí)，起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)。插電式車輛的大電流充電也是可能的。由于車輛每日被充電一次或兩次，使用專用的連接器將車輛連接到電源。
[0004]對(duì)于需要每日充電數(shù)次的車輛(例如商用車輛)，通過(guò)使用插頭進(jìn)行的連接不是有效的選擇方案。替代地，使用多種類型的集電器，例如可移動(dòng)的受電弓，或固定式的集電器，其中相應(yīng)的供電裝置可移動(dòng)且接觸固定的集電器。在充電期間，集電器當(dāng)然必須暴露于相應(yīng)的供電裝置，以向電池供電。然而，當(dāng)車輛行駛或不被充電時(shí)，集電器應(yīng)優(yōu)選地與電池分離，使得電池電壓不存在于集電器上。當(dāng)電池與集電器分離時(shí)，在集電器上或附近工作對(duì)于維修技師來(lái)說(shuō)是安全的。將電池與集電器分離的另外優(yōu)點(diǎn)是防止人員或物體接觸在300至600伏或更高的范圍內(nèi)的電池電壓。
[0005]將電池與集電器分離的一種方式是使用布置在電池和集電器之間的功率開(kāi)關(guān)。由于安全原因，這樣的功率開(kāi)關(guān)必須能斷開(kāi)連接到電池電極的兩個(gè)集電器之間的短路電流。這樣的開(kāi)關(guān)是相對(duì)昂貴的。
[0006]受電弓已知被安裝在一些軌道車輛的頂部上，以連接到架空導(dǎo)體。在這些情況中，返回線是軌道。受電弓也可以被無(wú)軌電車使用。這樣的電動(dòng)車輛不斷地被電力驅(qū)動(dòng)且不具有可充電電池作為另外的動(dòng)力源。這意味著:當(dāng)受電弓例如由于維修目的而被折疊降下時(shí)，受電弓不連接到任何電源。對(duì)于維修技師而言，可在此車輛的頂部上工作，而需要任何特殊的安全設(shè)備。
[0007]US 3，762，515描述了用于覆蓋軌道引導(dǎo)的電動(dòng)車輛的暴露的導(dǎo)電元件的設(shè)備。當(dāng)電力從外部源傳導(dǎo)到元件且車輛被編組時(shí)，此車輛的刷組件被絕緣屏蔽件覆蓋。為了使車輛可在例如通過(guò)道岔時(shí)橋接不同的功率電路，車輛設(shè)有數(shù)個(gè)位于車輛的前部或后部處的刷。所有的刷組件相互連接且連接到驅(qū)動(dòng)馬達(dá)。因此，當(dāng)外部電源被連接以驅(qū)動(dòng)馬達(dá)時(shí)，電力也施加到所述刷。絕緣屏蔽件向外覆蓋了所述刷，以防止旁人與所述刷的接觸。
[0008]EP I 270 313 A2和EP I 371 517 Al公開(kāi)了用于集電器的保護(hù)屏蔽件，該屏蔽件適于在站臺(tái)處保護(hù)軌道車輛的集電器。保護(hù)屏蔽件布置在站臺(tái)和車輛之間且防止物體從上方接觸集電器。
[0009]這些保護(hù)裝置都適合于直接從電力網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)車輛。這些保護(hù)裝置可以在一些情況中很好地工作，但不適合于具有可充電電池的車輛。為此，存在改進(jìn)的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的、用于電動(dòng)車輛上的集電器的保護(hù)設(shè)備。
[0011]在權(quán)利要求1的特征部分中描述了根據(jù)本發(fā)明的對(duì)于上述問(wèn)題的解決方案。其他權(quán)利要求包含了本發(fā)明設(shè)備的有利的進(jìn)一步演變。
[0012]在用于被布置在具有電力驅(qū)動(dòng)單元和可充電電能存儲(chǔ)器的車輛上的集電器的保護(hù)設(shè)備中(其中，該保護(hù)設(shè)備包括第一保護(hù)狀態(tài)和第二打開(kāi)狀態(tài)，在所述第一保護(hù)狀態(tài)中，集電器被保護(hù)設(shè)備覆蓋，在所述第二打開(kāi)狀態(tài)中，保護(hù)設(shè)備允許在能量存儲(chǔ)器充電期間集電器與相應(yīng)的供電裝置之間的接觸)，本發(fā)明的目的通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)，即:在車輛已到達(dá)預(yù)定的充電位置時(shí)，保護(hù)設(shè)備從保護(hù)狀態(tài)自動(dòng)打開(kāi)到打開(kāi)狀態(tài)。
[0013]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的用于集電器的保護(hù)設(shè)備的此第一實(shí)施例，保護(hù)設(shè)備將在車輛到達(dá)或已到達(dá)充電位置時(shí)被自動(dòng)打開(kāi)，使得在車輛的電能存儲(chǔ)器充電期間，集電器和相應(yīng)的供電裝置能夠接觸。該可充電電能存儲(chǔ)器可以是電池或超級(jí)電容器。當(dāng)電能存儲(chǔ)器未被充電時(shí)，例如當(dāng)車輛不位于充電站處時(shí)，集電器將被保護(hù)設(shè)備覆蓋。以此方式，將不會(huì)發(fā)生集電器與維修人員的意外接觸。有利的是，該保護(hù)設(shè)備是封閉的，使得操作者不能接觸集電器。優(yōu)選地，保護(hù)設(shè)備將阻止手臂或手指和諸如螺絲刀等的尖銳物體穿過(guò)所述保護(hù)設(shè)備，從而能靠近保護(hù)設(shè)備執(zhí)行維護(hù)，而無(wú)接觸集電器的風(fēng)險(xiǎn)。還有利的是，在事故的情況下，例如當(dāng)車輛側(cè)翻時(shí)，封閉該集電器。救援隊(duì)將能夠開(kāi)始工作而無(wú)接觸集電器的風(fēng)險(xiǎn)，且將不必在進(jìn)行工作前首先禁用該集電器。如果未授權(quán)的人員爬到車輛的頂部上，則封閉的集電器也具有安全的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]進(jìn)一步有利的是，當(dāng)車輛到達(dá)預(yù)定的充電位置時(shí)，自動(dòng)打開(kāi)保護(hù)設(shè)備。以此方式，在車輛例如行駛或在充電站外側(cè)停駐時(shí)，集電器將被封閉。當(dāng)車輛處于充電站，在預(yù)定的充電位置時(shí)，該保護(hù)設(shè)備能自動(dòng)被打開(kāi)。該保護(hù)設(shè)備例如能在車輛進(jìn)入預(yù)定的充電區(qū)時(shí)自動(dòng)被打開(kāi)，使得保護(hù)設(shè)備在車輛停止在充電位置處時(shí)或在車輛已到達(dá)充電位置處時(shí)是打開(kāi)的。保護(hù)設(shè)備例如可以在發(fā)出打開(kāi)信號(hào)時(shí)被打開(kāi)。打開(kāi)信號(hào)可單獨(dú)地發(fā)出或可以與充電信號(hào)一起被發(fā)出。
[0015]將集電器封閉的優(yōu)點(diǎn)是不必在電能存儲(chǔ)器和集電器之間使用隔離開(kāi)關(guān)或斷路器。隔離開(kāi)關(guān)通常用于將集電器與車輛的電池?cái)嚅_(kāi)，以使集電器斷電。由于此電池的高電壓和高電流容量，存在控制如何以及何時(shí)在此電動(dòng)車輛的電系統(tǒng)上執(zhí)行維修的嚴(yán)格的安全規(guī)程。該安全規(guī)程例如可以規(guī)定在可以開(kāi)始維修工作之前、集電器必須已被斷開(kāi)一定時(shí)間。
[0016]此外，可處理此高電壓和高電流電池的電壓和電流的隔離開(kāi)關(guān)是笨重和昂貴的。所述開(kāi)關(guān)必須不僅可處理正常使用期間的電流，而且可處理在相鄰的兩個(gè)集電器之間短路的情況下的短路電流。因此，通過(guò)消除對(duì)于該隔離開(kāi)關(guān)的需求，獲得了簡(jiǎn)單且成本有效的解決方法。
[0017]進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)是:在車輛靠近充電站處的充電位置或處于充電站處的充電位置時(shí)，保護(hù)設(shè)備自動(dòng)打開(kāi)。以此方式，簡(jiǎn)化了充電過(guò)程并且車輛的駕駛員不必將車輛連接到充電設(shè)備或從所述充電設(shè)備分離。保護(hù)設(shè)備可在車輛進(jìn)入預(yù)定位置(例如充電區(qū))時(shí)打開(kāi)，或在車輛停在預(yù)定位置并發(fā)出打開(kāi)信號(hào)時(shí)打開(kāi)。此外，當(dāng)發(fā)出關(guān)閉信號(hào)時(shí)，保護(hù)設(shè)備自動(dòng)關(guān)閉。在充電過(guò)程完成時(shí)，當(dāng)車輛開(kāi)始移動(dòng)時(shí)，當(dāng)車輛離開(kāi)充電區(qū)時(shí)，或當(dāng)人員處于集電器附近時(shí)，可發(fā)出關(guān)閉信號(hào)。
[0018]在一個(gè)示例中，集電器可以是受電弓，所述受電弓向上折疊以接觸某種導(dǎo)體軌道或?qū)w板。優(yōu)選地，因?yàn)檐囕v是設(shè)置有輪胎的道路車輛，所以有兩個(gè)設(shè)在車輛頂部上的集電器。當(dāng)使用受電弓時(shí)，它們可以被并排布置或在車輛行駛方向上前后布置。在任一種方式中，在將受電弓連接到導(dǎo)體軌道時(shí)，必須注意使每個(gè)集電器接觸相應(yīng)的導(dǎo)體。對(duì)于受電弓，所述保護(hù)設(shè)備優(yōu)選是向上打開(kāi)的可樞轉(zhuǎn)的覆蓋件。該覆蓋件例如可以是彈簧加載的，使得所述覆蓋件被受電弓推開(kāi)并在受電弓收回時(shí)擺回。
[0019]保護(hù)設(shè)備優(yōu)選在車輛進(jìn)入充電區(qū)時(shí)自動(dòng)打開(kāi)，以允許集電器和相應(yīng)的供電裝置接觸