能电池驱动的道路车辆的充电的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于能电池驱动的道路车辆的充电方法。
[0002 ]本发明还涉及一种能电池驱动的道路车辆和用于这种道路车辆的充电站。
[0003] 本发明还涉及一种车辆系统，其由多个能电池驱动的道路车辆和多个充电站组 成。
【背景技术】
[0004] "电池驱动"的概念已经在有轨电车和无轨电车中已知。在有轨电车和无轨电车 中，"电池驱动"的概念意味着，在电能供应-通常经由架空导线实现-故障的情况下，在明显 受限的条件下并且在非常短的路程上能够实现短时间的紧急运行，以便例如使车辆缓慢地 从交叉范围中驶出。然而在本发明的范畴中，"电池驱动"的概念不再意味着该意义。而是意 味着，虽然道路车辆时常对其电能存储器-通常是电池-充电，但是此外能以完全的效率范 围运行，尽管道路车辆的电驱动器在正常行驶运行期间仅由电能存储器供给。
[0005] 在城市中出现了越来越多的减少二氧化碳排放的需求。因此努力实现在城市的市 中心区域利用道路车辆实现公共客运并且也部分地实现货运，这些道路车辆要么是纯电动 形式，要么至少装配有其中也能够实现纯电池驱动的混合驱动器。
[0006] 电池和其它的电能存储器的容量-至少目前-还不足以存储需要的能量，以便进行 相应的车辆的日常运转、即整天(或者至少完整的几个小时）的运行，并且电能存储器仅以 较长的时间段-例如整晚-再次充电。因此电能存储器需要在白天多次地充电。对此需要在 市中心区域中的足够多的地点为这样的道路车辆布置充电站。
[0007] 对于充电过程来说，还存在不同的边界条件。因此，充电过程例如应当尽可能的 短。由于该原因，需要高的充电功率。所要求的充电功率经常在l〇〇kW以上，部分地甚至明显 超过100kW。此外优选地，不应期望车辆驾驶员手动操作有线的插座连接诸如此类的。一方 面例如配属的电缆和插头由于需要高的电压、电流和功率而是相对较沉和庞大的。此外，不 得给道路车辆的范围中的行人带来危险，并且也应当尽可能地不妨碍行人。另一个方面在 于，道路车辆的总质量是关键的因数。因此，如下地选择充电过程所基于的原理，即在道路 车辆上必须安装尽可能少的附加组件。
[0008] 已知其中存在有充电站的系统，在这些充电站处借助于感应的功率传输输送电 能。然而，该系统在干扰辐射方面带来了风险。不应排除由于所引发的电磁场而造成的对人 员的可能的长时间损害。此外，在该系统中需要在道路车辆上的较重组件。
[0009] 在2013年春季发表于"未来的景象(Pictures of the Future)"的106和107页的 专业论文"为奥地利供电(O.Sterreichsteht unter Strom)"中描述了在维也纳(奥地利）中 安装的系统，其中，道路车辆的电池经由已经存在的有轨电车网的架空导线充电。在该情况 中，道路车辆具有DC/DC转换器，借助于其将架空导线的电压转换为道路车辆的电压。该系 统也要求道路车辆上的相对较重的组件。例如，在仅60kW的充电功率时DC/DC变换器已经具 有大约230kg的质量。此外，该方案仅能在已经存在有轨电车网时实现。
[0010] 不久前在日内瓦中试运行了一种实现了用于能电池驱动的道路车辆充电方法的 系统，
[0011] -其中，道路车辆驶向充电站，
[0012] -其中，布置在道路车辆上的控制装置使道路车辆的上侧处布置在道路车辆上的 接触装置向上驶近能从下触及的接触元件，
[0013] -其中，经由充电站的接触元件和道路车辆的接触装置将充电电流供给到道路车 辆的电能存储器中。
【发明内容】
[0014] 本发明的目的在于，提出一种可行性方案，借助于其能够以简单的方式满足充电 过程的边界条件。
[0015] 该目的通过具有根据权利要求1所述的特征的充电方法实现。根据本发明的充电 方法的有利的设计方案是从属权利要求2至9的内容。
[0016] 根据本发明，充电方法具有的特征为，
[0017]-道路车辆驶向充电站，
[0018] -在通过布置在道路车辆上的控制装置进行控制的情况下，在道路车辆的上侧处 布置在道路车辆上的接触装置与布置在道路车辆上方的接触元件相互接触，
[0019] -道路车辆的控制装置将接通指令无线地传输到布置在充电站处的控制装置，
[0020] -充电站的控制装置基于接通指令为接触元件施加电压，从而经由充电站的接触 元件、道路车辆的接触装置和充电变流器将来自于交流电压网的充电电流供给到道路车辆 的电能存储器中，并且
[0021] -充电变流器根据由道路车辆的控制装置预设的额定值调整由充电变流器给出的 输出电压和/或充电电流。
[0022]通过该设计方案首先实现的是，几乎排除对行人的危害或妨碍。因为充电站的接 触元件能够以明显在道路车辆的结构高度上方的高度布置。特别地，接触元件能够以在架 空导线系统中一般常见的、即典型地高于车道高度大约4m至5m的高度布置。此外，由于充电 电流的有线传输而不生成高频的电磁场，从而同样排除这样的干扰电位和危险电位。此外， 由于充电电流的有线传输而能以简单的方式实现高的充电电流和高的充电功率。布置在道 路车辆上的接触装置能够如下构造，如其对于有轨电车、轨道车辆和类似车辆的集电器来 说是更普遍已知的。特别地，接触装置能够全自动或半自动的提升（即从下面驶近到充电站 的接触元件处)和下降（即从充电站的接触元件移开）。反向的操作方式也是可行的，即道路 车辆的接触装置在道路车辆方面是不可移动的，从而使充电站的接触元件为了进行相互接 触而被移动。混合方式也是可行的。例如，虽然能够使道路车辆的接触装置在垂直方向上运 动，然而如果需要，为了精确定位而能够在充电站侧进行水平的补偿运动。在全自动的运行 中，甚至不需要车辆驾驶员的行动，在半自动运行中，例如仅需要车辆驾驶员按下按键或类 似地操作。此外，-除了道路车辆的较小和较轻的控制装置和可能的一些保护装置之外-不 需要在道路车辆上显著地设置附加的组件。
[0023]可行的是，在充电站中布置充电变流器。在该情况下优选地，道路车辆的控制装置 将由其预设的额定值无线地传输到充电站的控制装置。在该情况下，充电站的控制装置控 制充电变流器。
[0024] 优选地，充电电流经由接触元件和接触装置不仅从充电站导向道路车辆，还从道 路车辆导向充电站。因此，接地线或者类似的在底侧布置的装置不是必需的。然而优选地， 道路车辆的接触装置与充电站的接触元件共同作用，以使得在充电过程期间道路车辆接地 或者一般地与保护电位连接。对此例如能够存在充电站的自有的接触元件，其与接触装置 的相应的触头共同作用。
[0025] 可选的可行的是，充电变流器布置在道路车辆中。在该情况中，道路车辆的控制装 置控制充电变流器。
[0026]道路车辆-显而易见地-具有至少一个电机。通常在道路车辆的行驶运行中借助于 道路车辆的牵引变流器从道路车辆的电能存储器中为电机供电。与之相反，在道路车辆的 充电运行中，优选地将牵引变流器用作为充电变流器。由此能够使用本来就存在的组件-即 牵引变流器_。不需要单独的重的充电变流器。在最不利的情况中需要的是，稍微更大地规 定牵引变流器的规格。然而，这既不导致明显更高的成本，也不导致显著更高的重量或结构 体积。
[0027] 对于充电变流器的充电运行来说，通常需要一个运行电感。优选地，在充电运行中 将电机的至少一个绕组用作为充电变流器的运行电感。由此也能够节约运行电感。至少能 够更小地规定所需要的扼流器的规格。
[0028]交流电压网通常是具有多个相、特别是至少三个相的三相交流电网。优选地在充 电变流器布置在道路车辆上的情况中，对于每个相来说都存在各一个自有的接触元件。相 应地，道路车辆的接触装置对于每个相来说都具有各一个自有的触头。
[0029] 充电站的另外的特别的设计方案虽然可行，但是并不是必需的。特别地不需要的 是，经由独立的电力供应网为充电站供应电能。确切的说，充电站能够由公共的电力供应网 供应电能。
[0030] 优选地，借助于布置在充电站中的变压器实现充电站的接触元件与充电站的能量 供应装置的电位分离。
[0031] 该目的还通过具有权利要求10所述的特征的能电池驱动的道路车辆实现。根据本 发明的能电池驱动的道路车辆的有利的实施方案是从属权利要求11至16的内容。
[0032] 根据本发明提供一种能电池驱动的道路车辆，
[0033]-其中，道路车辆具有电能存储器，
[0034] -其中，在道路车辆的上侧处布置有接触装置，其在通过布置在道路车辆上的控制 装置进行控制的情况下与用于能电池驱动的道路车辆的充电站的布置在道路车辆上方的 接触元件接触，
[0035] -其中，接通指令由道