СИСТЕМА БЫСТРОЙ ЗАРЯДКИ И СПОСОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СОЕДИНЕНИЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА С ЗАРЯДНОЙ СТАНЦИЕЙ Российский патент 2023 года по МПК B60L5/24 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к системе быстрой зарядки транспортных средств с электрическим приводом, в частности электробусов (автобусов с электрическим приводом) и иных транспортных средств с электрическим приводом, а также к способу образования электропроводящего соединения между транспортным средством и стационарной зарядной станцией с контактным устройством, зарядным контактным устройством и устройством позиционирования, причем контактное устройство или зарядное контактное устройство выполнено с возможностью размещения на транспортном средстве, причем зарядное контактное устройство выполнено с возможностью образования электрического контакта с контактным устройством в контактном положении, причем контактное устройство выполнено с возможностью позиционирования в продольном и/или поперечном направлении относительно зарядного контактного устройства и переведения в контактное положение посредством устройства позиционирования, причем зарядное контактное устройство содержит держатель зарядных контактных элементов с зарядными контактными элементами, причем каждый зарядный контактный элемент образует зарядную контактную поверхность в форме полосы, причем контактное устройство содержит держатель контактных элементов с контактными элементами, причем каждый контактный элемент образует контактную поверхность, площадь которой меньше площади зарядной контактной поверхности, причем контактные элементы выполнены с возможностью, при нахождении в контактном положении, образования электрического контакта с соответствующими зарядными контактными элементами для формирования контактных пар.

Уровень техники

Подобные системы быстрой зарядки и способы известны на уровне техники и регулярно применяются для быстрой зарядки транспортных средств с электрическим приводом на остановках или стоянках. Это позволяет последовательно заряжать транспортные средства с электрическим приводом, используемые в местном сообщении, в частности, автобусы, на соответствующих остановках.

В системе быстрой зарядки, раскрытой в патентной заявке DE 10 2015 219 438 А1, зарядное контактное устройство в форме крыши образует контакт с контактным устройством соответствующей формы. При этом зарядное контактное устройство содержит зарядные контактные элементы, выполненные в форме проводящих полос и расположенные по направлению движения транспортного средства. Контактные элементы контактного устройства выполнены в форме стержней и в контактном положении образуют точечный контакт с проводящими полосами. Точный переход в контактное положение обеспечивают путем введения контактного устройства в зарядное контактное устройство в вертикальном направлении по отношению к направлению, перпендикулярному направлению движения транспортного средства.

Тем не менее, недостаток систем быстрой зарядки, известных в уровне техники, заключается в том, что при неблагоприятных обстоятельствах во время процесса зарядки между контактным элементом и зарядным контактным элементом может образоваться электрическая дуга на продольном конце зарядного контактного элемента. В частности, электробус, в зависимости от степени своей загрузки, может располагаться на остановке ниже или выше относительно зарядного контактного устройства или контактного устройства. При этом контактное устройство или контактные элементы будут смещаться относительно зарядного контактного устройства даже в том случае, если электробус будет опускаться со стороны дверей, облегчая посадку пассажиров, что может привести к разрыву электрического контакта. Такое смещение может быть компенсировано, например, установкой контактного устройства на поперечной направляющей, допускающей такое смещение.

Если используются зарядные контактные элементы с зарядными контактными поверхностями в форме полос, потребуется точно позиционировать электробус в предназначенной для этого зоне остановки по отношению к одному из направлений движения. Положение, отличающееся от заданного положения электробуса, например, в случае вхождения в контакт зарядных контактных поверхностей в форме полос на продольных концах зарядных контактных элементов с контактными элементами, может воспрепятствовать образованию надежного контакта или соединению транспортного средства со стационарной зарядной станцией. Если транспортное средство опускается в направлении движения или противоположном направлении, то контактные элементы могут выходить за пределы продольного конца зарядной контактной поверхности в направлении движения или противоположном направлении, в результате чего принципиально не может быть запущен еще не начатый процесс зарядки или может быть прерван уже начатый процесс зарядки. Такой разрыв контактной пары может привести к образованию электрической дуги, что связано со значительной потенциальной опасностью. Кроме того, может случиться так, что при перемещении транспортного средства в направлении движения или противоположном направлении, например, при подъезде к остановке или выезде с остановки, держатель контактных элементов уже находится в контакте с зарядными контактными поверхностями в форме полос, или эта контактная пара разрывается. Это может привести к образованию непреднамеренного контакта или разрыву контактных пар, следствием чего может стать повреждение компонентов системы быстрой зарядки или причинение травм находящимся поблизости людям.

Раскрытие сущности изобретения

Таким образом, задачей настоящего изобретения является разработка системы быстрой зарядки и способа образования электропроводящего соединения между транспортным средством и зарядной станцией, обеспечивающих экономичную эксплуатацию транспортного средства и надежный контакт.

Поставленная задача решена системой быстрой зарядки с признаками, раскрытыми в пункте 1 формулы изобретения, и способом с признаками, раскрытыми в пункте 22 формулы.

Предложенная изобретением система быстрой зарядки транспортных средств с электрическим приводом, в частности, электробусов и иных транспортных средств с электрическим приводом, для образования электропроводящего соединения между транспортным средством и стационарной зарядной станцией, содержит контактное устройство, зарядное контактное устройство и устройство позиционирования, причем контактное устройство или зарядное контактное устройство выполнено с возможностью размещения на транспортном средстве, причем зарядное контактное устройство выполнено с возможностью образования электрического контакта с контактным устройством в контактном положении, причем контактное устройство выполнено с возможностью позиционирования в продольном и/или поперечном направлении относительно зарядного контактного устройства и переведения в контактное положение посредством устройства позиционирования, причем зарядное контактное устройство содержит держатель зарядных контактных элементов с зарядными контактными элементами, причем каждый зарядный контактный элемент образует зарядную контактную поверхность в форме полосы, причем контактное устройство содержит держатель контактных элементов с контактными элементами, причем каждый контактный элемент образует контактную поверхность, площадь которой меньше площади зарядной контактной поверхности, причем контактные элементы выполнены с возможностью, при нахождении в контактном положении, образования электрического контакта с соответствующими зарядными контактными элементами для формирования контактных пар, причем зарядные контактные поверхности и контактные поверхности расположены друг относительно друга в продольном направлении таким образом, чтобы на соответствующих продольных концах зарядных контактных поверхностей мог быть образован соответствующий контакт зарядных контактных поверхностей с контактными поверхностями в заданной последовательности.

Благодаря такому расположению зарядных контактных поверхностей относительно соответствующих контактных поверхностей в продольном направлении зарядных контактных поверхностей в форме полос может быть сформирована заданная последовательность образования и разделения контактных пар в отношении продольного направления. Под продольным направлением в данном случае понимают направление, в котором, по существу, ориентированы зарядные контактные поверхности в форме полос. Поскольку это направление может совпадать с направлением движения транспортного средства, продольное направление, по существу, соответствует горизонтальному направлению, если держатель зарядных контактных элементов расположен горизонтально. Вместе с тем держатель зарядных контактных элементов может также располагаться параллельно дорожному полотну, которое может быть наклонено относительно горизонтали. Под поперечным направлением понимают вертикальное направление, ориентированное поперек или перпендикулярно зарядных контактных поверхностей в форме полос.

Таким образом, при соединении контактного устройства с зарядным контактным устройством в вертикальном и/или горизонтальном направлении заданная последовательность формирования контактных пар позволяет сформировать первую контактную пару перед последующей контактной парой. В устройствах, известных в уровне техники, формирование контактных пар также может происходить с задержкой по времени, однако это происходит непреднамеренно или не связано с расположением зарядных контактных поверхностей и контактных поверхностей. Таким образом, расположение контактных элементов на держателе контактных элементов и зарядных контактных элементов на держателе зарядных контактных элементов гарантирует, что последовательность формирования контактных пар при соединении держателя контактных элементов и держателя зарядных контактных элементов, в частности, в продольном направлении будет поддерживаться принудительно и не может быть изменена без принятия дополнительных мер вследствие геометрического расположения контактных поверхностей и зарядных контактных поверхностей, то есть расположение контактных поверхностей и зарядных контактных поверхностей задает последовательность формирования контактных пар при относительном перемещении в продольном направлении. Это относится как к соединению, так и к разъединению в продольном направлении. Тем самым можно гарантированно предотвратить, в частности, образование дуги или непреднамеренного контакта при соединении соответствующих контактных поверхностей с зарядными контактными поверхностями и при их разъединении, в том числе непреднамеренном, например, вследствие наклона транспортного средства. Это может быть реализовано путем разрешения передачи сильных токов только в случае формирования определенных контактных пар. Например, защитные или сигнальные контакты могут быть образованы до формирования силовых контактных пар, или соответствующая компоновка может гарантировать, что силовые контакты обесточены, если осуществляется разъединение силовых контактов в соответствии с компоновкой. Это позволяет без особых затрат избежать возможного повреждения системы быстрой зарядки или причинения травм людям.

Так, контактные пары могут быть сформированы для соответствующих силовых контактов, сигнального контакта и защитного контакта системы быстрой зарядки. При этом для передачи зарядного тока между контактным устройством и зарядным контактным устройством необходимы по меньшей мере две пары силовых контактов. Зарядный ток может быть постоянным или переменным. Для передачи зарядного тока могут быть предусмотрены дополнительные контактные пары, что позволяет за короткое время передавать сильные токи через соответствующие контактные поверхности. Кроме того, увеличенное количество контактных пар гарантирует возможность протекания зарядного тока даже в том случае, если одна из контактных пар разорвана. Защитный контакт может служить для соединения транспортного средства с массой или нулевым потенциалом. Сигнальный контакт может использоваться для обмена сигналами и данными между транспортным средством и системой быстрой зарядки или зарядной станцией. В частности, можно предусмотреть протекание тока через пары силовых контактов только после формирования пары сигнального и защитного контакта. И наоборот, зарядный ток, протекающий через пары силовых контактов, может быть немедленно отключен в случае прерывания сигнального и/или защитного контакта. Это позволяет гарантировать, что непреднамеренное смещение контактного элемента на зарядной контактной поверхности сначала приведет к разрыву сигнального контакта, а затем к разъединению пары силовых контактов. Таким образом, силовой контакт будет обязательно обесточен при разрыве сигнального и/или защитного контакта.

Кроме того, зарядные контактные поверхности и/или контактные поверхности могут быть расположены друг относительно друга в продольном направлении таким образом, чтобы сначала мог быть образован защитный контакт, затем силовые контакты, а затем сигнальный контакт. Это относится к образованию электрического контакта путем позиционирования контактного устройства и зарядного контактного устройства в контактном положении и, наоборот, к их разделению, для чего сначала разъединяют сигнальный контакт, затем силовые контакты, затем защитный контакт. При этом необходимо убедиться в том, что зарядные контактные поверхности и/или контактные поверхности в продольном направлении расположены соответствующим образом на продольных концах зарядных контактных поверхностей. Это позволяет гарантировать, что при соединении контактного устройства и зарядного контактного устройства в продольном направлении или направлении движения транспортного средства будет образован надежный контакт, а при последующем разъединении -надежное размыкание.

Продольные концы зарядных контактных поверхностей для образования защитного контакта могут выступать за продольные концы других зарядных контактных поверхностей в продольном направлении. Таким образом, можно в любом случае гарантировать, что пара защитных контактов будет сформирована первой при соединении и разомкнута последней при разъединении, что позволит повысить электробезопасность.

Продольные концы зарядных контактных поверхностей для образования силового контакта могут выступать за продольные концы зарядных контактных поверхностей для образования сигнального контакта в продольном направлении. Это позволяет гарантировать, что пара сигнальных контактов будет сформирована только после формирования пары силовых контактов и будет разомкнута до ее разъединения. Если замыкание сигнального контакта приводит к подаче тока на соответствующие пары силовых контактов, то ток поступает на силовые контакты только в том случае, если сигнальный контакт был действительно образован. Поскольку непреднамеренное смещение контактных элементов пар силовых контактов, например, вследствие наклона транспортного средства в продольном направлении или направлении движения, приводит к смещению контактных элементов пары сигнальных контактов, то перед разъединением силового контакта сигнальный контакт будет гарантированно разомкнут или разъединен. Это позволяет надежно предотвратить образование электрической дуги.

Зарядная контактная поверхность для образования защитного контакта может быть длиннее зарядной контактной поверхности для образования силового контакта, причем зарядная контактная поверхность для образования силового контакта может быть длиннее зарядной контактной поверхности для образования сигнального контакта. В частности, это позволяет соблюдать заданную последовательность формирования контактных пар при соединении контактного устройства с зарядным контактным устройством и их разъединении.

В альтернативном варианте зарядные контактные поверхности и/или контактные поверхности могут быть расположены друг относительно друга в продольном направлении таким образом, чтобы сначала мог быть образован защитный и силовой контакт или сигнальный и силовой контакт. В этом случае отсутствие защитного или сигнального контакта позволяет блокировать процесс зарядки через силовой контакт, например, путем обесточивания силового контакта, и тем самым предотвратить образование электрической дуги.

Зарядные контактные элементы могут быть выполнены в виде то ко про водящих полос, причем токопроводящие полосы могут быть расположены параллельно друг другу в направлении продольной оси держателя зарядных контактных элементов. В частности, токопроводящие полосы могут быть ориентированы в продольном или горизонтальном направлении, по существу, соответствующем направлению движения транспортного средства. Например, длина токопроводящих полос может превышать 1 м, чтобы транспортное средство могло остановиться в пределах соответствующей зоны на остановке. Таким образом, зарядные контактные элементы могут образовывать сравнительно большую поверхность, в контакт с которой могут вступать контактные элементы. Кроме того, токопроводящую полосу легко изготовить, например, используя в качестве токопроводящей полосы соответствующую заготовку.

Контактные элементы могут быть расположены по меньшей мере в одной плоскости, которая в контактном положении может быть ориентирована перпендикулярно продольной оси. Тем самым гарантируется, что контактные элементы могут одновременно вводиться в держатель зарядных контактных элементов или выводиться из него в продольном направлении или направлении движения. Смещение, отличающееся от перпендикулярного расположения плоскости, может быть вызвано ошибкой позиционирования транспортного средства на остановке, причем в этом случае можно предусмотреть конструкцию контактного устройства и зарядного контактного устройства, не позволяющую достичь контактного положения или позволяющую достичь ее только с небольшим угловым допуском.

Контактные элементы могут быть расположены в следующей плоскости, которая в контактном положении перпендикулярна продольной оси, причем плоскости в направлении продольной оси могут находиться на расстоянии друг от друга, причем в одной и другой плоскости могут быть расположены соответствующие контактные элементы для образования силовых контактов. Соответственно, можно предусмотреть возможность расположения контактных элементов на держателе контактных элементов со смещением друг относительно друга в направлении продольной оси или движения транспортного средства, чтобы при такой компоновке получить требуемое расположение относительно продольных концов зарядных контактных поверхностей для достижения заданной последовательности образования или размыкания контактов.

Контактные элементы могут быть выполнены в форме стержней. Кроме того, контактные элементы могут быть упруго установлены на держателе контактных элементов. Это позволяет особенно легко изготавливать контактные элементы, причем упругое крепление может быть реализовано простой нажимной пружиной внутри контактного элемента или на нем. В результате под действием предварительного нагружения пружины может быть образован точечный контакт с зарядным контактным элементом. Также можно предусмотреть наличие нескольких контактных элементов, то есть нескольких контактных пар, например, для пары силовых контактов. Предпочтительно, для каждой фазы или силового контакта может быть предусмотрено два контактных элемента.

Следовательно, контактная поверхность может также быть выполнена точечной формы. В частности, это может иметь место при использовании контактных элементов в форме стержней. Также возможны другие формы контактных поверхностей в зависимости от формы контактных элементов. При этом важно, чтобы площадь соответствующей контактной поверхности в любом случае была меньше площади наименьшей или наиболее короткой в продольном направлении зарядной контактной поверхности.

Как контактное устройство, так и зарядное контактное устройство может иметь вертикальную ось, причем соответствующие вертикальные оси могут быть соосны в контактном положении. Вертикальные оси могут быть ориентированы вертикально относительно дорожного полотна, что позволяет соединять контактное устройство и зарядное контактное устройство в вертикальном направлении. По существу, также возможен вариант, в котором контактное устройство и зарядное контактное устройство могут быть соединены в горизонтальном направлении. Это может зависеть, в частности, от того, движется ли транспортное средство при соединении или разъединении контактного устройства и зарядного контактного устройства.

Кроме того, направляющее устройство может позиционировать соответствующие вертикальные оси на одной оси при соединении контактного устройства и зарядного контактного устройства. Это означает, что контакт не может быть установлен, если вертикальные оси контактного устройства и зарядного контактного устройства не соосны. Контакт может быть образован только в том случае, если направляющее устройство позиционировало или выровняло контактное устройство и зарядное контактное устройство друг относительно друга таким образом, чтобы соответствующие вертикальные оси были соосны или находились на одной оси.

Поэтому выгоден вариант, в котором система быстрой зарядки содержит направляющее устройство для направления контактного устройства или зарядного контактного устройства в контактное положение, причем направляющее устройство может быть выполнено таким образом, чтобы при соединении контактного устройства и зарядного контактного устройства препятствовать контакту контактных элементов с зарядными контактными элементами до достижения контактного положения. Кроме того, направляющее устройство позволяет предотвратить принципиальную возможность соприкосновения контактных элементов с зарядным контактным устройством до достижения контактного положения при соединении контактного устройства и зарядного контактного устройства. В этом случае контакт может быть образован или установлен только в контактном положении. Контактные элементы не могут скользить на большие расстояния по зарядному контактному устройству или его поверхности, что позволяет избежать нежелательного истирания контактных элементов или поверхности зарядного контактного устройства.

Контактное устройство может быть размещено на крыше транспортного средства, а зарядное контактное устройство - на стационарной зарядной станции, или наоборот. Например, речь может идти о крыше электробуса или даже трамвайного вагона. При этом, например, контактное устройство или зарядное контактное устройство может быть расположено на крыше транспортного средства таким образом, чтобы оно находилось на крыше транспортного средства со стороны водителя по направлению движения. Это существенно упрощает позиционирование контактного устройства или зарядного контактного устройства для водителя транспортного средства, так как устройство или его положение находится в зоне видимости водителя.

Держатель зарядных контактных элементов может содержать приемное отверстие для держателя контактных элементов, причем держатель контактных элементов может быть выполнен с возможностью введения в приемное отверстие держателя зарядных контактных элементов. При этом приемное отверстие, предпочтительно, может иметь V-образную форму. Если при соединении контактного устройства и зарядного контактного устройства держатель контактных элементов смещается относительно приемного отверстия, V-образная форма приемного отверстия способствует центрированию держателя контактных элементов или держателя зарядных контактных элементов. И наоборот, держатель контактных элементов может содержать приемное отверстие для держателя зарядных контактных элементов, причем держатель зарядных контактных элементов может быть выполнен с возможностью введения в приемное отверстие держателя контактных элементов. Приемное отверстие может также, предпочтительно, иметь V-образную форму, причем контактные элементы могут быть расположены внутри V-образного приемного отверстия.

При соединении держателя контактных элементов и держателя зарядных контактных элементов приемное отверстие может образовывать направляющую для держателя контактных элементов или держателя зарядных контактных элементов. Таким образом, возможные отклонения положения транспортного средства на остановке от предусмотренного остановочного положения можно легко компенсировать направлением держателя контактных элементов или держателя зарядных контактных элементов в контактное положение, обусловленным приемным отверстием.

Особенно предпочтителен вариант, в котором держатель зарядных контактных элементов выполнен в виде продольной шины в форме крыши, выполненной с возможностью расположения в направлении движения транспортного средства. В этом случае зарядные контактные элементы могут быть расположены на нижней стороне продольной шины в форме крыши таким образом, чтобы зарядные контактные элементы не подвергались непосредственному воздействию атмосферных явлений. Продольная шина в форме крыши может иметь сравнительно большую длину, вследствие чего отпадает необходимость в точном позиционировании транспортного средства на остановке. Предпочтительно, концы продольной шины в форме крыши могут быть выполнены открытыми, чтобы держатель контактных элементов можно было вставить в продольную шину в форме крыши в направлении движения или вывести из нее. Если держатель зарядных контактных элементов необходимо расположить на транспортном средстве, держатель зарядных контактных элементов может быть выполнен в виде возвышения в форме перемычки, выполненного с возможностью расположения в направлении движения транспортного средства.

Устройство позиционирования может содержать пантограф или качающийся рычаг, посредством которого контактное устройство можно позиционировать в вертикальном направлении относительно зарядного контактного устройства. В случае качающегося рычага может быть предусмотрено дополнительное сцепное устройство, стабилизирующее контактное устройство относительно зарядного контактного устройства, или наоборот, или выравнивающее его в соответствующем направлении. Соответственно возможен вариант, в котором контактное устройство или зарядное контактное устройство будет расположено на пантографе или качающемся рычаге. Кроме того, устройство позиционирования может быть установлено на крыше транспортного средства или, например, на мачте зарядной станции или остановки, мосту или подземном переходе. Пантограф или качающийся рычаг или соответствующий механический привод особенно просты и экономичны в производстве.

В предложенном изобретением способе образования электропроводящего соединения между транспортным средством и стационарной зарядной станцией, в частности, для системы быстрой зарядки транспортных средств с электрическим приводом, в частности, электробусов и других транспортных средств с электрическим приводом, система быстрой зарядки содержит контактное устройство, зарядное контактное устройство и устройство позиционирования, причем зарядное контактное устройство приводят в электрический контакт с контактным устройством в контактном положении, причем посредством устройства позиционирования контактное устройство позиционируют в продольном и/или поперечном направлении относительно зарядного контактного устройства и переводят в контактное положение, причем зарядное контактное устройство содержит держатель зарядных контактных элементов с зарядными контактными элементами, причем каждый зарядный контактный элемент образует зарядную контактную поверхность в форме полосы, причем контактное устройство содержит держатель контактных элементов с контактными элементами, причем каждый контактный элемент образует контактную поверхность, площадь которой меньше площади зарядной контактной поверхности, причем контактные элементы приводят в электрический контакт с соответствующими зарядными контактными элементами в контактном положении для формирования контактных пар, причем по меньшей мере одну зарядную контактную поверхность приводят в контакт с контактной поверхностью на продольном конце зарядной контактной поверхности, причем зарядные контактные поверхности и контактные поверхности расположены друг относительно друга в продольном направлении таким образом, что при соединении зарядных контактных поверхностей с контактными поверхностями сначала образуют защитный контакт, затем силовой контакт, а затем сигнальный контакт. Преимущества предложенного изобретением способа соответствуют преимуществам предложенной изобретением системы быстрой зарядки.

При разъединении зарядных контактных поверхностей и контактных поверхностей сначала разрывают сигнальный контакт, затем силовой контакт, затем защитный контакт.

Зарядные контактные поверхности и контактные поверхности могут быть расположены друг относительно друга в продольном направлении таким образом, чтобы на соответствующих продольных концах зарядных контактных поверхностей зарядные контактные поверхности могли входить в соприкосновение с контактными поверхностями в заданной последовательности.

Прочие предпочтительные варианты осуществления способа раскрыты в зависимых пунктах формулы, отнесенных к пункту 1 формулы.

Краткое описание чертежей

Предпочтительные варианты осуществления изобретения раскрыты ниже со ссылкой на прилагаемые фигуры, на которых изображено:

Фигура 1: вариант осуществления системы быстрой зарядки на виде сбоку.

Фигура 2: система быстрой зарядки на виде спереди.

Фигура 3: зарядное контактное устройство системы быстрой зарядки на виде в аксонометрии.

Фигура 4: зарядное контактное устройство в поперечном разрезе.

Фигура 5: схематичное изображение в плане контактного устройства и зарядного контактного устройства системы быстрой зарядки в первом контактном положении.

Фигура 6: схематичное изображение в плане контактного устройства и зарядного контактного устройства, показанных на фиг. 5, во втором контактном положении.

Фигура 7: схематичное изображение в плане другого контактного устройства и другого зарядного контактного устройства другого варианта системы быстрой зарядки в первом контактном положении.

Фигура 8: схематичное изображение в плане контактного устройства и зарядного контактного устройства системы быстрой зарядки, показанной на фиг. 7, во втором контактном положении.

Осуществление изобретения

На фиг. 1 и 2 изображена система 10 быстрой зарядки, содержащая контактное устройство 11 и зарядное контактное устройство 12. Для простоты на фигурах не показано опорное устройство, которое, тем не менее, может иметь место. Контактное устройство 11 закреплено на крыше транспортного средства или электробуса, не показанного в деталях на фигуре, с помощью электрически изолированных опор 13. Зарядное контактное устройство 12 подвешено над электробусом в зоне остановки электробуса с помощью подвесного устройства, не показанного на фигуре в деталях. Контактное устройство 11 содержит держатель 14 контактных элементов, с которым может входить в контакт зарядное контактное устройство 12, и устройство 15 позиционирования, позволяющее позиционировать держатель 14 контактных элементов относительно зарядного контактного устройства 12. Кроме того, держать 14 контактных элементов содержит корпус 16 с контактными элементами 17, которые могут входить в контакт с зарядными контактными элементами 18 зарядного контактного устройства 12. Устройство 15 позиционирования в представленном варианте осуществления содержит качающийся рычаг 19, который может поворачиваться посредством поворотной опоры 20 на монтажной раме 21 контактного устройства 11. Кроме того, предусмотрено сцепное устройство 22 устройства 15 позиционирования, в котором штанга 23 сцепного устройства 22 соединена с рычагом 24 поперечной направляющей 25 устройства 15 позиционирования. При повороте качающегося рычага 19 вокруг поворотной опоры 20 на нижнем конце 26 качающегося рычага 19 сцепное устройство 22 постоянно удерживает поперечную направляющую 25, расположенную на верхнем конце 27 качающегося рычага 19, в горизонтальном положении. Это означает, что корпус 16 при повороте не может наклоняться относительно горизонтальной плоскости 80. Держатель 14 контактных элементов расположен на поперечной направляющей 25 поперек направлению движения, указанному стрелкой 28, с возможностью свободного смещения. Это позволяет гарантировать возможность свободного выравнивания держателя 14 контактных элементов относительно вертикальной оси 29 зарядного контактного устройства 12 при соединении держателя 14 контактных элементов и зарядного контактного устройства 12, если держатель 14 контактных элементов не был расположен соосно с вертикальной осью 29 непосредственно при остановке электробуса. Даже после образования контакта с зарядным контактным устройством 12 путем введения держателя 14 контактных элементов в приемное отверстие 30 зарядного контактного устройства 12 электробус при необходимости может быть наклонен относительно вертикальной оси 29 путем опускания одной стороны, причем после этого держатель 14 контактных элементов может свободно перемещаться поперек направления движения электробуса по поперечной направляющей 25. В частности, при опускании качающийся рычаг 19 наклонен относительно вертикальной оси 29 на угол, не показанный на фигуре.

На фиг. 3 и 4 изображено зарядное контактное устройство 12, состоящее, по существу, из держателя 31 зарядных контактных элементов, изготовленного из пластмассы, и зарядных контактных элементов 18. Со своей стороны, каждый зарядный контактный элемент 18 выполнен в виде токопроводящих полос 32, 33, 34 и 35 и ориентирован в продольном направлении держателя 31 зарядных контактных элементов. Токопроводящие полосы 32 и 33 служат для передачи зарядного тока, причем токопроводящая полоса 34 представляет собой защитный проводник, а токопроводящая полоса 35 - управляющий проводник. В остальном для подсоединения к не показанным на фигуре проводникам предусмотрены контактные выступы 36-39. Держатель 31 зарядных контактных элементов выполнен, по существу, как единое целое и содержит, в том числе, армирующие ребра 40 и крепежные ребра 41 со сквозными отверстиями 42 для подвешивания держателя 31 зарядных контактных элементов на мачте или аналогичной конструкции, не показанной на фигурах. Приемное отверстие 30 имеет V-образную форму, для чего два симметричных плеча 34 соединены между собой горизонтальной перемычкой 44. Крепежные ребра 41 образуют, в том числе, перемычку 44, а армирующие ребра 40 - плечи 43. Внутри приемного отверстия 30 зарядное контактное устройство 12 образует поверхности 45 и 46 прилегания для держателя 14 контактных элементов. В пределах поверхности 45 прилегания на плечах 43 сформированы выемки 47 для установки заподлицо токопроводящих полос 32 и 33, а в пределах поверхности 46 прилегания перемычки 44 сформированы выемки 48 и 49 для установки заподлицо токопроводящих полос 34 и 35. В частности, зарядные контактные элементы 18 образуют зарядные контактные поверхности 50, 51, 52 и 53 в форме полос, выполненные с возможностью образования электрического контакта с контактными поверхностями 54, 55, 56 и 57 контактных элементов 17, образуя не показанную на фигурах контактную пару. Кроме того, зарядные контактные поверхности 50, 51, 52 и 53 и контактные поверхности 54, 55, 56 и 57 расположены друг относительно друга в продольном направлении, обозначенном стрелкой 28, таким образом, чтобы соответствующий контакт между зарядными контактными поверхностями 50, 51, 52 и 53 и соответствующими контактными поверхностями 54, 55, 56 и 57 мог быть образован и/или разомкнут на соответствующих продольных концах зарядных контактных поверхностей 50, 51, 52 и 53, не показанных на фигурах, в заданной последовательности.

На фиг. 5 и 6 схематично в плане изображено контактное устройство 58 и зарядное контактное устройство 59 системы быстрой зарядки, не показанной на фигурах. В данном случае зарядное контактное устройство 59 образует четыре зарядные контактные поверхности 60, 61, 62 и 63. Контактное устройство 58 содержит ряд контактных элементов 64, расположенных в плоскости 65 и другой плоскости 66 перпендикулярно направлению движения или продольному направлению зарядных контактных поверхностей 60, 61, 62 и 63, обозначенному стрелкой 67. При этом плоскость 65 и другая плоскость 66, а значит и соответствующие контактные элементы 64, расположены на некотором расстоянии друг от друга. Контактные элементы 64 образуют контактные поверхности 68, 69, 70 и 71. Зарядная контактная поверхность 60 соприкасается с контактной поверхностью 68, а зарядная контактная поверхность 61 - с контактной поверхностью 69, образуя в каждом случае силовой контакт для передачи зарядного тока. В данном случае зарядный ток является постоянным. Зарядная контактная поверхность 63 соприкасается с контактной поверхностью 70 для образования сигнального контакта, а зарядная контактная поверхность 62 соприкасается с контактной поверхностью 71 для образования защитного контакта.

На фиг. 5 на продольном конце 72 зарядных контактных поверхностей 60, 61, 62 и 63 контактные поверхности 69 и 70 смещены настолько, что это позволяет легко разомкнуть образованный сигнальный и силовой контакт, что, однако, не может привести к образованию электрической дуги на силовом контакте между контактной поверхностью 69 и зарядной контактной поверхностью 61, так как в этом случае также разрывается сигнальный контакт, что приводит к отключению зарядного тока. На противоположном продольном конце 73 зарядных контактных поверхностей 60, 61, 62 и 63, показанном на фиг. 6, контактные поверхности 68 и 71 расположены соответственно на зарядных контактных поверхностях 60 и 62, то есть в данном случае, в том числе на противоположном продольном конце 73 можно, по существу, исключить образование электрической дуги.

На фиг. 7 и 8 также в плане схематично изображено контактное устройство 74 и зарядное контактное устройство 75 системы быстрой зарядки, не показанной на фигуре. Зарядное контактное устройство 75 содержит зарядные контактные элементы 76, 77, 78 и 79, каждый из которых образует зарядную контактную поверхность 81, 82, 83 и 84, соответственно. Контактное устройство 74 содержит ряд контактных элементов 85, которые в свою очередь образуют контактные поверхности 86, 87, 88 и 89. Контактные элементы 85 расположены в плоскости 90 и другой плоскости 91, причем плоскости 90 и 91 расположены перпендикулярно продольному направлению или направлению движения, обозначенному стрелкой 92. Зарядные контактные поверхности 80, 81, 82 и 83 на одном продольном конце 93 и противоположном продольном конце 94 имеют разную длину. В частности, зарядная контактная поверхность 83 для образования защитного контакта вместе с контактной поверхностью 88 имеет большую длину, чем зарядные контактные поверхности 81 и 82 для образования силового контакта вместе с контактными поверхностями 86 и 87, причем каждая зарядная контактная поверхность 81 и 82 для образования силового контакта длиннее зарядной контактной поверхности 84 вместе с контактной поверхностью 89 для образования сигнального контакта.

Как показано на фиг. 7 и 8, различные длины соответствующих зарядных контактных поверхностей 81, 82, 83 и 84 гарантируют, что зарядная контактная поверхность 84 постоянно соприкасается с контактной поверхностью 89 для образования сигнального контакта, даже если сформированы все остальные контактные пары. Даже если, как показано на фиг. 7, контактная поверхность 87 не полностью соприкасается с зарядной контактной поверхностью 82, зарядная контактная поверхность 84 не соприкасается с контактной поверхностью 89, вследствие чего сигнальный контакт не устанавливается через контактную поверхность 89 и зарядную контактную поверхность 84, и зарядный ток может быть приложен к зарядным контактным поверхностям 82 и 81. Аналогично продольному концу 93, на противоположном продольном конце 94 это может быть реализовано за счет разной длины зарядных контактных поверхностей 81 и 84 для контактных поверхностей 89 и 86. Таким образом, в каждом случае соответствующий контакт между зарядными контактными поверхностями 81, 82, 83 и 84 и соответствующими контактными поверхностями 86, 87, 88 и 89 может быть образован или разомкнут в заданной последовательности.

Группа изобретений относится к системе быстрой зарядки транспортных средств и способу образования электропроводящего соединения. Система содержит: контактное устройство, зарядное контактное устройство и устройство позиционирования. Контактное или зарядное контактное устройство выполнено с возможностью размещения на транспортном средстве. Зарядное контактное устройство содержит держатель зарядных контактных элементов. Зарядный контактный элемент образует зарядную контактную поверхность в форме полосы. Контактное устройство содержит держатель контактных элементов. Контактный элемент образует контактную поверхность, площадь которой меньше площади зарядной контактной поверхности. Контактные элементы выполнены с возможностью образования электрического контакта с соответствующими зарядными контактными элементами для формирования контактных пар. Контактное устройство выполнено с возможностью позиционирования в продольном и/или поперечном направлениях зарядных контактных поверхностей. При относительном перемещении в продольном направлении зарядных контактных поверхностей на соответствующих продольных концах зарядных контактных поверхностей образуется соответствующий контакт зарядных контактных поверхностей с контактными поверхностями в заданной последовательности. Передачу сильных токов обеспечивает сформированная контактная пара защитного контакта и/или сигнального контакта. Достигается повышение электробезопасности. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Система (10) быстрой зарядки транспортных средств с электрическим приводом, в частности электробусов и иных транспортных средств с электрическим приводом, для образования электропроводящего соединения между транспортным средством и стационарной зарядной станцией, содержащая контактное устройство (11, 58, 74), зарядное контактное устройство (12, 59, 75) и устройство (15) позиционирования, причем контактное устройство или зарядное контактное устройство выполнено с возможностью размещения на транспортном средстве, причем зарядное контактное устройство выполнено с возможностью образования электрического контакта с контактным устройством в контактном положении, причем зарядное контактное устройство содержит держатель (31) зарядных контактных элементов с зарядными контактными элементами (18, 76, 77, 78, 79), причем каждый зарядный контактный элемент образует зарядную контактную поверхность (50, 51, 52, 53, 60, 61, 62, 63, 81, 82, 83, 84) в форме полосы, причем контактное устройство содержит держатель (14) контактных элементов с контактными элементами (17, 64, 85), причем каждый контактный элемент образует контактную поверхность (54, 55, 56, 57, 68, 69, 70, 71, 86, 87, 88, 89), площадь которой меньше площади зарядной контактной поверхности, причем контактные элементы выполнены с возможностью, при нахождении в контактном положении, образования электрического контакта с соответствующими зарядными контактными элементами для формирования контактных пар, причем контактное устройство выполнено с возможностью позиционирования в продольном направлении зарядных контактных поверхностей в форме полосы и/или поперечном направлении зарядных контактных поверхностей в форме полосы относительно зарядного контактного устройства и переведения в контактное положение посредством устройства позиционирования, причем зарядные контактные поверхности и контактные поверхности расположены относительно друг друга в продольном направлении зарядных контактных поверхностей таким образом, чтобы при относительном перемещении в продольном направлении зарядных контактных поверхностей на соответствующих продольных концах (72, 73, 93, 94) зарядных контактных поверхностей мог быть образован соответствующий контакт зарядных контактных поверхностей с контактными поверхностями в заданной последовательности, причем передачу сильных токов может обеспечить только сформированная контактная пара защитного контакта и/или сигнального контакта.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что контактные пары могут быть сформированы для соответствующих силовых контактов, сигнального контакта и защитного контакта системы (10) быстрой зарядки.

3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что зарядные контактные поверхности (50, 51, 52, 53, 60, 61, 62, 63, 81, 82, 83, 84) и/или контактные поверхности (54, 55, 56, 57, 68, 69, 70, 71, 86, 87, 88, 89) расположены относительно друг друга в продольном направлении таким образом, чтобы сначала мог быть образован защитный контакт, затем силовые контакты, а затем сигнальный контакт.

4. Система по п. 2 или 3, отличающаяся тем, что продольные концы (93, 94) зарядных контактных поверхностей (52, 83) для образования защитного контакта выступают за продольные концы (93, 94) других зарядных контактных поверхностей (50, 51, 53, 81, 82, 84) в продольном направлении.

5. Система по одному из пп. 2-4, отличающаяся тем, что продольные концы (93, 94) зарядных контактных поверхностей (50, 51, 81, 82) для образования силового контакта выступают за продольные концы (93, 94) зарядных контактных поверхностей (53, 84) для образования сигнального контакта в продольном направлении.

6. Система по одному из пп. 2-5, отличающаяся тем, что зарядная контактная поверхность (52, 83) для образования защитного контакта длиннее зарядной контактной поверхности (50, 51, 81, 82) для образования силового контакта, причем зарядная контактная поверхность для образования силового контакта длиннее зарядной контактной поверхности (53, 84) для образования сигнального контакта.

7. Система по п. 2, отличающаяся тем, что зарядные контактные поверхности (50, 51, 52, 53, 60, 61, 62, 63) и/или контактные поверхности (54, 55, 56, 57, 68, 69, 70, 71) расположены относительно друг друга в продольном направлении таким образом, чтобы сначала мог быть образован защитный контакт и силовой контакт или сначала мог быть образован сигнальный контакт и силовой контакт.

8. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что зарядные контактные элементы (18, 76, 77, 78, 79) выполнены в виде токопроводящих полос (32, 33, 34, 35), причем токопроводящие полосы расположены параллельно друг другу в направлении продольной оси держателя (31) зарядных контактных элементов.

9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что контактные элементы (17, 64, 85) расположены по меньшей мере в одной плоскости (65, 90), которая в контактном положении ориентирована перпендикулярно продольной оси.

10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что контактные элементы (17, 64, 85) расположены в следующей плоскости (66, 91), которая в контактном положении перпендикулярна продольной оси, причем плоскости (65, 66; 90, 91) в направлении продольной оси находятся на расстоянии друг от друга, причем в одной и другой плоскостях расположены соответствующие контактные элементы для образования силовых контактов.

11. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контактные элементы (17, 64, 85) выполнены в форме стержней.

12. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контактная поверхность (54, 55, 56, 57, 68, 69, 70, 71, 86, 87, 88, 89) выполнена точечной формы.

13. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контактное устройство (11, 58, 74) и зарядное контактное устройство (12, 59, 75) имеет вертикальную ось (29), причем соответствующие вертикальные оси соосны в контактном положении.

14. Система по п. 13, отличающаяся тем, что направляющее устройство выполнено с возможностью позиционирования соответствующих вертикальных осей (29) на одной оси при соединении контактного устройства (11, 58, 74) и зарядного контактного устройства (12, 59, 75).

15. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что система (10) быстрой зарядки содержит направляющее устройство для направления контактного устройства (11, 58, 74) или зарядного контактного устройства (12, 59, 75) в контактное положение, причем направляющее устройство выполнено таким образом, чтобы при соединении контактного устройства и зарядного контактного устройства препятствовать контакту контактных элементов (17, 64, 85) с зарядными контактными элементами (18, 76, 77, 78, 79) до достижения контактного положения.

16. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что контактное устройство (11, 58, 74) выполнено с возможностью размещения на крыше транспортного средства, а зарядное контактное устройство (12, 59, 75) - с возможностью размещения на стационарной зарядной станции, или наоборот.

17. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что держатель (31) зарядных контактных элементов содержит приемное отверстие (30) для держателя (14) контактных элементов, причем держатель контактных элементов выполнен с возможностью введения в приемное отверстие держателя зарядных контактных элементов.

18. Система по одному из пп. 1-16, отличающаяся тем, что держатель контактных элементов содержит приемное отверстие для держателя зарядных контактных элементов, причем держатель зарядных контактных элементов выполнен с возможностью введения в приемное отверстие держателя контактных элементов.

19. Система по п. 17 или 18, отличающаяся тем, что при соединении держателя (14) контактных элементов и держателя (31) зарядных контактных элементов приемное отверстие (30) образует направляющую для держателя контактных элементов или держателя зарядных контактных элементов.

20. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что держатель (31) зарядных контактных элементов выполнен в виде продольной шины в форме крыши, выполненной с возможностью расположения в направлении движения транспортного средства.

21. Система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что устройство (15) позиционирования содержит пантограф или качающийся рычаг, посредством которого контактное устройство (11, 58, 74) может быть позиционировано в вертикальном направлении относительно зарядного контактного устройства (12, 59, 75).

22. Способ образования электропроводящего соединения между транспортным средством и стационарной зарядной станцией, в частности, для системы (10) быстрой зарядки транспортных средств с электрическим приводом, в частности электробусов и других транспортных средств с электрическим приводом, содержащей контактное устройство (11, 58, 74), зарядное контактное устройство (12, 59, 75) и устройство (15) позиционирования, причем зарядное контактное устройство приводят в электрический контакт с контактным устройством в контактном положении, причем зарядное контактное устройство содержит держатель (31) зарядных контактных элементов с зарядными контактными элементами (18, 76, 77, 78, 79), причем каждый зарядный контактный элемент образует зарядную контактную поверхность (50, 51, 52, 53, 60, 61, 62, 63, 81, 82, 83, 84) в форме полосы, причем контактное устройство содержит держатель (14) контактных элементов с контактными элементами (17, 85), причем каждый контактный элемент образует контактную поверхность (54, 55, 56, 57, 68, 69, 70, 71, 86, 87, 88, 89), площадь которой меньше площади зарядной контактной поверхности, причем контактные элементы приводят в электрический контакт с соответствующими зарядными контактными элементами в контактном положении для формирования контактных пар, причем посредством устройства позиционирования контактное устройство позиционируют в продольном направлении зарядных контактных поверхностей в форме полосы и/или поперечном направлении зарядных контактных поверхностей в форме полосы относительно зарядного контактного устройства и переводят в контактное положение, причем по меньшей мере одну зарядную контактную поверхность приводят в контакт с контактной поверхностью на продольном конце (72, 73, 93, 94) зарядной контактной поверхности, причем зарядные контактные поверхности и контактные поверхности расположены относительно друг друга в продольном направлении зарядных контактных поверхностей таким образом, что при соединении зарядных контактных поверхностей с контактными поверхностями в продольном направлении зарядных контактных поверхностей сначала образуют защитный контакт, затем силовой контакт, а затем сигнальный контакт, причем сильные токи передают только при сформированной контактной паре защитного контакта и/или сигнального контакта.

23. Способ по п. 22, отличающийся тем, что при разъединении зарядных контактных поверхностей (50, 51, 52, 53, 81, 82, 83, 84) и контактных поверхностей (54, 55, 56, 57, 86, 87, 88, 89) сначала размыкают сигнальный контакт, затем силовой контакт, затем защитный контакт.

24. Способ по п. 22 или 23, отличающийся тем, что зарядные контактные поверхности (50, 51, 52, 53, 60, 61, 62, 63, 81, 82, 83, 84) и контактные поверхности (54, 55, 56, 57, 68, 69, 70, 71, 86, 87, 88, 89) расположены относительно друг друга в продольном направлении таким образом, что на соответствующих продольных концах (72, 73, 93, 94) зарядных контактных поверхностей зарядные контактные поверхности приводят в контакт с контактными поверхностями в заданной последовательности.