用于电动车辆的保护设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1的前序部分所述的、用于电动车辆上的集电器的保护设备。该保护设备适用于具有可充电电池的电动车辆和混合动力车辆。
【背景技术】
[0002]在未来10至20年内，部分电驱动或仅由电驱动的车辆的市场份额预计将迅速增长。这种车辆一般称为电动车辆和混合动力车辆。这也意味着这种车辆的充电需求的相应增加。原理上，通过将车辆连接到电力网络来完成充电，要么直接连接到用于其他设备的常规出口之一，要么通过车辆外部的专用充电器来进行。充电电流从电网传输到车辆上的电池。
[0003]电动车辆的电池能够以相对低的电流在相对长的时段内(例如一整夜)充电。这种车辆被称为插电式车辆，且通常用于混合动力车辆，所述混合动力车辆装配有具有相对低容量的电池，导致车辆可依靠电力行驶的距离受到限制。当电池耗尽或需要额外的动力时，起动内燃机。插电式车辆的大电流充电也是可能的。由于车辆每日被充电一次或两次，使用专用的连接器将车辆连接到电源。
[0004]对于需要每日充电数次的车辆(例如商用车辆)，通过使用插头进行的连接不是有效的选择方案。替代地，使用多种类型的集电器，例如可移动的受电弓，或固定式的集电器，其中相应的供电装置可移动且接触固定的集电器。在充电期间，集电器当然必须暴露于相应的供电装置，以向电池供电。然而，当车辆行驶或不被充电时，集电器应优选地与电池分离，使得电池电压不存在于集电器上。当电池与集电器分离时，在集电器上或附近工作对于维修技师来说是安全的。将电池与集电器分离的另外优点是防止人员或物体接触在300至600伏或更高的范围内的电池电压。
[0005]将电池与集电器分离的一种方式是使用布置在电池和集电器之间的功率开关。由于安全原因，这样的功率开关必须能断开连接到电池电极的两个集电器之间的短路电流。这样的开关是相对昂贵的。
[0006]受电弓已知被安装在一些轨道车辆的顶部上，以连接到架空导体。在这些情况中，返回线是轨道。受电弓也可以被无轨电车使用。这样的电动车辆不断地被电力驱动且不具有可充电电池作为另外的动力源。这意味着:当受电弓例如由于维修目的而被折叠降下时，受电弓不连接到任何电源。对于维修技师而言，可在此车辆的顶部上工作，而需要任何特殊的安全设备。
[0007]US 3，762，515描述了用于覆盖轨道引导的电动车辆的暴露的导电元件的设备。当电力从外部源传导到元件且车辆被编组时，此车辆的刷组件被绝缘屏蔽件覆盖。为了使车辆可在例如通过道岔时桥接不同的功率电路，车辆设有数个位于车辆的前部或后部处的刷。所有的刷组件相互连接且连接到驱动马达。因此，当外部电源被连接以驱动马达时，电力也施加到所述刷。绝缘屏蔽件向外覆盖了所述刷，以防止旁人与所述刷的接触。
[0008]EP I 270 313 A2和EP I 371 517 Al公开了用于集电器的保护屏蔽件，该屏蔽件适于在站台处保护轨道车辆的集电器。保护屏蔽件布置在站台和车辆之间且防止物体从上方接触集电器。
[0009]这些保护装置都适合于直接从电力网络驱动的电动车辆。这些保护装置可以在一些情况中很好地工作，但不适合于具有可充电电池的车辆。为此，存在改进的空间。
【发明内容】
[0010]因此，本发明的目的是提供一种改进的、用于电动车辆上的集电器的保护设备。
[0011]在权利要求1的特征部分中描述了根据本发明的对于上述问题的解决方案。其他权利要求包含了本发明设备的有利的进一步演变。
[0012]在用于被布置在具有电力驱动单元和可充电电能存储器的车辆上的集电器的保护设备中(其中，该保护设备包括第一保护状态和第二打开状态，在所述第一保护状态中，集电器被保护设备覆盖，在所述第二打开状态中，保护设备允许在能量存储器充电期间集电器与相应的供电装置之间的接触)，本发明的目的通过如下方式实现，即:在车辆已到达预定的充电位置时，保护设备从保护状态自动打开到打开状态。
[0013]通过根据本发明的用于集电器的保护设备的此第一实施例，保护设备将在车辆到达或已到达充电位置时被自动打开，使得在车辆的电能存储器充电期间，集电器和相应的供电装置能够接触。该可充电电能存储器可以是电池或超级电容器。当电能存储器未被充电时，例如当车辆不位于充电站处时，集电器将被保护设备覆盖。以此方式，将不会发生集电器与维修人员的意外接触。有利的是，该保护设备是封闭的，使得操作者不能接触集电器。优选地，保护设备将阻止手臂或手指和诸如螺丝刀等的尖锐物体穿过所述保护设备，从而能靠近保护设备执行维护，而无接触集电器的风险。还有利的是，在事故的情况下，例如当车辆侧翻时，封闭该集电器。救援队将能够开始工作而无接触集电器的风险，且将不必在进行工作前首先禁用该集电器。如果未授权的人员爬到车辆的顶部上，则封闭的集电器也具有安全的优点。
[0014]进一步有利的是，当车辆到达预定的充电位置时，自动打开保护设备。以此方式，在车辆例如行驶或在充电站外侧停驻时，集电器将被封闭。当车辆处于充电站，在预定的充电位置时，该保护设备能自动被打开。该保护设备例如能在车辆进入预定的充电区时自动被打开，使得保护设备在车辆停止在充电位置处时或在车辆已到达充电位置处时是打开的。保护设备例如可以在发出打开信号时被打开。打开信号可单独地发出或可以与充电信号一起被发出。
[0015]将集电器封闭的优点是不必在电能存储器和集电器之间使用隔离开关或断路器。隔离开关通常用于将集电器与车辆的电池断开，以使集电器断电。由于此电池的高电压和高电流容量，存在控制如何以及何时在此电动车辆的电系统上执行维修的严格的安全规程。该安全规程例如可以规定在可以开始维修工作之前、集电器必须已被断开一定时间。
[0016]此外，可处理此高电压和高电流电池的电压和电流的隔离开关是笨重和昂贵的。所述开关必须不仅可处理正常使用期间的电流，而且可处理在相邻的两个集电器之间短路的情况下的短路电流。因此，通过消除对于该隔离开关的需求，获得了简单且成本有效的解决方法。
[0017]进一步的优点是:在车辆靠近充电站处的充电位置或处于充电站处的充电位置时，保护设备自动打开。以此方式，简化了充电过程并且车辆的驾驶员不必将车辆连接到充电设备或从所述充电设备分离。保护设备可在车辆进入预定位置(例如充电区)时打开，或在车辆停在预定位置并发出打开信号时打开。此外，当发出关闭信号时，保护设备自动关闭。在充电过程完成时，当车辆开始移动时，当车辆离开充电区时，或当人员处于集电器附近时，可发出关闭信号。
[0018]在一个示例中，集电器可以是受电弓，所述受电弓向上折叠以接触某种导体轨道或导体板。优选地，因为车辆是设置有轮胎的道路车辆，所以有两个设在车辆顶部上的集电器。当使用受电弓时，它们可以被并排布置或在车辆行驶方向上前后布置。在任一种方式中，在将受电弓连接到导体轨道时，必须注意使每个集电器接触相应的导体。对于受电弓，所述保护设备优选是向上打开的可枢转的覆盖件。该覆盖件例如可以是弹簧加载的，使得所述覆盖件被受电弓推开并在受电弓收回时摆回。
[0019]保护设备优选在车辆进入充电区时自动打开，以允许集电器和相应的供电装置接触