БЛОК ПОЗИЦИОНИРОВАНИЯ ДЛЯ ЗАРЯДНОЙ СТАНЦИИ И СПОСОБ КОНТАКТИРОВАНИЯ Российский патент 2023 года по МПК B60L5/42 B60L53/30 B60L53/35 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к блоку позиционирования и способу формирования электропроводного соединения между стационарной зарядной станцией и транспортным средством, в частности, электробусом или т.п., при этом при помощи блока позиционирования электрический зарядный контакт блока позиционирования может перемещаться относительно зарядной контактной поверхности и контактировать с ней, при этом блок позиционирования содержит устройство позиционирования и приводное устройство для приведения в действие устройства позиционирования, при этом зарядный контакт установлен с возможностью перемещения при помощи устройства позиционирования между контактным положением для передачи тока и убранным положением для прекращения передачи тока, при этом приводное устройство содержит регулировочный привод для формирования регулировочного усилия, действующего на устройство позиционирования, и пружинное устройство, механически взаимодействующее с регулировочным приводом, при этом пружинное устройство содержит по меньшей мере одну контактную пружину, и при этом регулировочный привод и контактная пружина могут формировать контактное усилие, которое может быть приложено к зарядной контактной поверхности.

Уровень техники

Подобные блоки позиционирования и способы известны из уровня техники и регулярно используются в транспортных средствах с электрическим приводом. Такие транспортные средства могут представлять собой электробусы, а также принципиально отличные от них транспортные средства, как, например, локомотив или трамвай, которые не имеют постоянного электрического соединения с контактным проводом или т.п. Зарядка электрического аккумулятора таких транспортных средств осуществляется при помощи зарядной станции во время перерыва их движения на остановке или в автопарке. Транспортное средство электрически подключается в автопарке к зарядной станции, при этом аккумулятор транспортного средства заряжается, например, в течение ночи.

Для формирования электропроводного соединения между транспортным средством и зарядной станцией используется контактное устройство, которое устанавливается или располагается на блоке позиционирования над транспортным средством на месте его стоянки в автопарке. В этом случае зарядный контакт контактного устройства при помощи блока позиционирования перемещается в направлении зарядной контактной поверхности, расположенной на крыше транспортного средства, при этом создается электрическое соединение. Контактное устройство может иметь, например, по меньшей мере четыре зарядных контакта, из которых два зарядных контакта могут регулярно использоваться для передачи энергии, один зарядный контакт - в качестве заземляющего проводника, и еще один зарядный контакт - для передачи данных. При соединении зарядных контактов с соответствующими зарядными контактными поверхностями транспортного средства важно, чтобы зарядный контакт прижимался с достаточным, но не слишком большим контактным усилием к зарядной контактной поверхности для обеспечения надежного электрического соединения. Такой блок позиционирования известен, например, из DE 10 2015 217 380 А1.

В существующих автопарках при переводе парка транспортных средств на электромобили соответствующие зарядные станции устанавливаются в гаражах или на открытых площадках автопарка над местами стоянки и путями движения транспортных средств. Для этого используются также блоки позиционирования, которые применяются, например, на опорах остановок. Поскольку сооружения автопарка, в частности, здания, представляют собой существующую инфраструктуру, блоки позиционирования, используемые на остановках, не могут быть просто установлены, например, в гараже. Причиной этого может быть высота потолка, недостаточная для монтажа блока позиционирования, или блок позиционирования приходится устанавливать далеко под потолком. В то же время блоки позиционирования, предназначенные для применения на остановке, должны иметь прочную конструкцию для защиты от действия окружающей среды и поэтому имеют сравнительной большой вес, что повышает стоимость изготовления такого блока позиционирования. Кроме того, известные блоки позиционирования отличаются сравнительно большими размерами, поскольку на опоре остановки имеется достаточно места для их размещения, однако, для установки в гараже это является недостатком, например, из-за наличия балок или линий питания в области потолка.

Раскрытие сущности изобретения

Поэтому задача настоящего изобретения заключается в том, чтобы предложить блок позиционирования и способ формирования электропроводного соединения между стационарной зарядной станцией и транспортным средством, которые позволяют гибко и экономично осуществлять зарядку транспортного средства в автопарке.

Эта задача решена при помощи блока позиционирования с признаками, раскрытыми в пункте 1, и способа с признаками, раскрытыми в пункте 19 формулы изобретения.

В случае блока позиционирования для формирования электропроводного соединения между стационарной зарядной станцией и транспортным средством, в частности, электробусом или т.п., электрический зарядный контакт блока позиционирования может перемещаться при помощи блока позиционирования относительно зарядной контактной поверхности и контактировать с ней, при этом блок позиционирования содержит устройство позиционирования и приводное устройство для приведения в действие устройства позиционирования, при этом зарядный контакт установлен с возможностью перемещения при помощи устройства позиционирования между контактным положением для передачи тока и убранным положением для прекращения передачи тока, при этом приводное устройство содержит регулировочный привод для формирования регулировочного усилия, действующего на устройство позиционирования, и пружинное устройство, механически взаимодействующее с регулировочным приводом, при этом пружинное устройство содержит по меньшей мере одну контактную пружину, при этом регулировочным приводом и контактной пружиной может быть сформировано контактное усилие, приложенное к зарядной контактной поверхности, при этом устройство позиционирования содержит неподвижную опору, верхний сегмент, установленный на неподвижной опоре с возможностью линейного перемещения в вертикальном направлении регулирования, и нижний сегмент, установленный на верхнем сегменте с возможностью линейного перемещения в вертикальном направлении регулирования, при этом контактная пружина соединена с неподвижной опорой и с верхним сегментом, и при этом верхний сегмент установлен с возможностью перемещения относительно нижнего сегмента при помощи регулировочного привода.

Таким образом, блок позиционирования является компонентом стационарной зарядной станции для электроприводного транспортного средства и служит для того, чтобы электрический зарядный контакт или зарядные контакты перемещать к зарядной контактной поверхности транспортного средства, расположенной на крыше транспортного средства, и обеспечивать электрическое контактирование с ней. При этом обеспечивается возможность снабжения транспортного средства электрической энергией, например, в автопарке, и аккумулирования этой энергии в транспортном средстве. Перемещение одного или более зарядных контактов к соответствующей зарядной контактной поверхности осуществляется блоком позиционирования, который расположен над транспортным средством на несущей конструкции или на потолочной конструкции гаража. Для этого один или более зарядных контактов расположены на нижнем конце блока позиционирования с возможностью перемещения из верхнего убранного положения в нижнее контактное положение для передачи тока, т.е., контактирования с зарядными контактными поверхностями. При этом в контактном положении к соответствующим зарядным контактным поверхностям прикладывается определенное контактное усилие.

Перемещение одного или более зарядных контактов осуществляется при помощи устройства позиционирования, которое может быть приведено в действие регулировочным приводом приводного устройства. Регулировочный привод прикладывает к устройству позиционирования регулировочное усилие, при этом регулировочный привод взаимодействует с пружинным устройством, таким образом, контактное усилие от регулировочного привода и контактной пружины пружинного устройства передается на зарядную контактную поверхность.

Согласно изобретению предусмотрено, чтобы устройство позиционирования содержало стационарную опору, которая может быть неподвижно установлена на несущей или потолочной конструкции, а также верхний сегмент, установленный на неподвижной опоре с возможностью линейного перемещения в вертикальном направлении регулирования. Кроме того, на верхнем сегменте расположен нижний сегмент устройства позиционирования, также установленный с возможностью линейного перемещения в вертикальном направлении регулирования. При этом нижний сегмент, расположенный на верхнем сегменте, и верхний сегмент, соединенный с неподвижной опорой, установлены с возможностью перемещения по телескопической направляющей между убранным положением и контактным положением. Кроме того, контактная пружина соединена с неподвижной опорой и верхним сегментом, при этом верхний сегмент при помощи регулировочного привода может перемещаться относительно нижнего сегмента. Перемещение нижнего сегмента под действием регулировочного привода относительно верхнего сегмента вызывает перемещение нижнего сегмента в направлении контактного положения или убранного положения и тем самым соответствующее перемещение зарядного контакта.

Если зарядный контакт упирается в зарядную контактную поверхность, дальнейшее перемещение исполнительного привода при помощи контактной пружины, установленной между неподвижной опорой и верхним сегментом, может быть преобразовано в формирование контактного усилия. При этом верхний сегмент перемещается относительно неподвижной опоры, в то время как нижний сегмент не может больше перемещаться вследствие упора зарядного контакта в зарядную контактную поверхность. Переход зарядного контакта в убранное положение при помощи блока позиционирования осуществляется, соответственно, в обратном порядке. Такой блок позиционирования является особенно простым в изготовлении и более компактным по сравнению с блоками позиционирования, в которых используются шарнирно-рычажные системы. При этом, благодаря возможности получения любой длины верхнего сегмента и нижнего сегмента, может быть перекрыто соответствующее расстояние между убранным положением и контактным положением, поэтому блок позиционирования может быть легко сформирован для самых различных высот транспортных средств, а также несущих конструкций или конструкций крыши. Вследствие компактной конструкции блока позиционирования он может быть также гибко расположен на крыше без необходимости перестройки ее конструкции. Поэтому, в целом, блок позиционирования наряду с его экономичным изготовлением может быть без особых сложностей успешно использован в автопарке.

Регулировочный привод может быть соединен с верхним сегментом и нижним сегментом с возможностью перемещения верхнего сегмента под действием регулировочного усилия относительно нижнего сегмента. Поэтому регулировочное усилие может быть распределено между верхним сегментом и нижним сегментом таким образом, чтобы обеспечивать перемещение верхнего сегмента относительно нижнего сегмента. Для формирования регулировочного усилия между верхним сегментом и нижним сегментом регулировочный привод может быть прочно установлен на верхнем сегменте или на нижнем сегменте. Возможна также установка регулировочного привода, удаленная в пространстве от верхнего сегмента и нижнего сегмента, если регулировочный привод непосредственно соединен с верхним сегментом и нижним сегментом, например, при помощи приводных элементов.

Регулировочный привод и контактная пружина могут быть механически последовательно соединены друг с другом, чтобы создавать контактное усилие, прикладываемое к зарядной контактной поверхности. Вследствие механического последовательного соединения регулировочного привода и контактной пружины устройство позиционирования может перемещаться под действием регулировочного усилия регулировочного привода и при контактировании зарядной контактной поверхности с зарядным контактом дополнительно увеличивать регулировочное усилие. Дополнительно увеличенное регулировочное усилие аккумулируется контактной пружиной, соединенной с регулировочным приводом, и передается в виде контактного усилия на устройство позиционирования или на зарядную контактную поверхность. Таким образом, увеличение регулировочного усилия используется не для дальнейшего перемещения устройства позиционирования в направлении зарядной контактной поверхности, а для формирования или увеличения контактного усилия, действующего на зарядную контактную поверхность. Кроме того, в зависимости от собственного веса сегментов и зарядных контактов или от собственного веса компонентов, расположенных на неподвижной опоре, при помощи контактной пружины прежде всего может быть по меньшей мере частично компенсирован собственный вес. При контактировании зарядной контактной поверхности с зарядным контактом контактная пружина прежде всего нагружается собственным весом или аккумулирует пружинящее усилие. Дальнейшее увеличение регулировочного усилия происходит под действием собственного веса и разгрузки контактной пружины, соединенной с регулировочным приводом, при этом собственный вес в виде контактного усилия передается на устройство позиционирования или на зарядную контактную поверхность. Таким образом, в этом случае увеличение регулировочного усилия также используется не для дальнейшего перемещения устройства позиционирования в направлении зарядной контактной поверхности, а для формирования или увеличения контактного усилия, действующего на зарядную контактную поверхность. Это позволяет в убранном положении зарядного контакта всегда прикладывать к зарядной контактной поверхности, по существу, одинаково высокое контактное усилие независимо от высоты зарядной контактной поверхности над проезжей частью или от относительного расстояния между зарядной контактной поверхностью и зарядным контактом.

Контактная пружина может быть соединена с неподвижной опорой и с верхним сегментом. Неподвижная опора по определению является неподвижной относительно других опор устройства позиционирования и приводного устройства. При этом верхний сегмент может быть непосредственно соединен с неподвижной опорой через контактную пружину. Контактная пружина может представлять собой пружину растяжения и/или пружину сжатия. В принципе, пригодным является любой тип пружины, который позволяет получать пружинящее усилие, т.е., усилие растяжения или усилие сжатия, между неподвижной опорой и верхним сегментом, когда они перемещаются относительно друг друга. Кроме одной контактной пружины может быть также предусмотрено несколько контактных пружин, которые образуют пружинное устройство.

Неподвижная опора и верхний сегмент могут быть соединены с верхней линейной направляющей, в то время как верхний сегмент и нижний сегмент могут быть соединены с нижней линейной направляющей. Линейная направляющая может быть особенно просто образована двумя направляющими элементами, которые соединены друг с другом с кинематическим замыканием, и которые могут смещаться относительно друг друга в осевом направлении.

Устройство позиционирования может содержать по меньшей мере один дополнительный сегмент, который соединяет верхний сегмент с нижним сегментом, и который установлен с возможностью свободного линейного перемещения относительно верхнего сегмента и нижнего сегмента в вертикальном направлении регулирования. Устройство позиционирования может, в принципе, содержать множество таких сегментов, последовательно соединенных друг с другом. Такой вид соединения сегментов позволяет в зависимости от количества и длины соответствующих сегментов сдвигать устройство позиционирования в убранном положении в небольшом пространстве с малой габаритной высотой.

Блок позиционирования может быть изготовлен особенно экономично, если неподвижная опора и сегменты выполнены из профилей, расположенных коаксиально относительно друг друга. Размеры соответствующих профилей могут быть выбраны таким образом, чтобы профили можно было вставлять или задвигать друг в друга. Если указанные профили представляют собой полые профили, внутренняя поверхность одного полого профиля может прилегать к наружной поверхности другого профиля, чтобы между двумя профилями образовывалась телескопическая направляющая. Вместе с тем расстояние между полыми профилями может быть настолько большим, что между полыми профилями образуется зазор. В этом зазоре может быть расположена специальная линейная направляющая для сдвига полых профилей относительно друг друга. Полые профили могут иметь квадратное, прямоугольное или даже круглое поперечное сечение. Вместо полых профилей могут быть также использованы сплошные профили, например, стержни или пластины.

Профиль неподвижной опоры может образовывать корпус устройства позиционирования, внутри которого могут быть размещены сегменты. Может быть также предусмотрено, чтобы профиль неподвижной опоры имел самое большое поперечное сечение из всех профилей. Длина остальных профилей может иметь такие размеры, чтобы они могли быть размещены, по существу, внутри образованного таким образом корпуса устройства позиционирования. И наоборот, возможно также, что профиль нижнего сегмента образует корпус устройства позиционирования.

Верхний сегмент, расположенный на неподвижной опоре, и/или нижний сегмент, расположенный на верхнем сегменте, может иметь наклон относительно вертикальной оси, проходящей в вертикальном направлении регулирования, под углом α, составляющим от >0° до 5°. В частности, может быть предусмотрено, что неподвижная опора и/или сегменты соединены друг с другом таким образом, чтобы обеспечивалась возможность также горизонтального относительного перемещения. Если образована линейная направляющая формирования вертикального относительного перемещения неподвижной опоры и сегментов, то эта линейная направляющая может иметь соответствующий люфт, или сама линейная направляющая может быть установлена с возможностью поворота на угол α. Возможность поворота на угол α по меньшей мере нижнего сегмента может быть использована для компенсации малых перемещений или колебаний транспортного средства под блоком позиционирования, например, во время входа и выхода пассажиров или погрузки и разгрузки транспортного средства.

Регулировочный привод может содержать датчик положения или датчик перемещения, при помощи которого может быть определен ход контактной пружины, и/или датчик усилия, при помощи которого может быть определено контактное усилие. За счет ограничения хода контактной пружины и/или результата измерения датчика усилия может быть ограничено контактное усилие, действующее на зарядную контактную поверхность. Это ограничение может быть реализовано таким образом, чтобы регулировочный привод выключался при достижении определенного хода пружины или результата измерения усилия. Это позволяет простым способом предотвратить повреждение блока позиционирования или зарядной контактной поверхности.

Регулировочный привод может содержать устройство управления и электродвигатель или пневматический привод, который может быть приведен в действие при помощи устройства управления. Кроме того, регулировочный привод может содержать буферную батарею, которая в случае нарушения электроснабжения или других неисправностей обеспечивает аварийное электроснабжение и перевод устройства позиционирования в убранное положение. Буферная батарея может быть встроена в регулировочный привод. Вместо электродвигателя или пневматического привода могут быть также предусмотрены другие пригодные приводы.

Электродвигатель может представлять собой линейный двигатель, предпочтительно - винтовой привод, при этом электродвигатель может быть прочно установлен на верхнем сегменте или на нижнем сегменте. Дополнительно может быть также предусмотрена самоблокировка винтового привода в зависимости от шага винта. При этом устройство позиционирования может быть легко перемещено в требуемое положение и закреплено без дополнительных вспомогательных средств. Линейный привод может также содержать датчик перемещения, при помощи которого может быть ограничена область перемещения устройства позиционирования. В качестве датчика перемещения может быть использован, например, инкрементальный энкодер или абсолютный энкодер. В этом случае можно также всегда определять точное рабочее положение линейного привода.

Регулировочный привод может быть выполнен таким образом, чтобы в нем была предусмотрена возможность измерения вращающего момента электродвигателя устройства управления, при этом возможно регулирование контактного усилия устройства управления в зависимости от величины вращающего момента электродвигателя. Устройство управления может быть выполнено в виде электронной системы управления электродвигателем. При этом может быть предусмотрено, чтобы электронная система управления была встроена непосредственно в электродвигатель. Устройство управления может осуществлять измерение вращающего момента электродвигателя, например, по затраченной энергии, и обеспечивать управление двигателем таким образом, чтобы определенное контактное усилие передавалось от электродвигателя через устройство позиционирования и зарядный контакт на зарядную контактную поверхность. При этом возможна также активная адаптация непосредственного действия усилия на устройство позиционирования и в соответствующих случаях на зарядный контакт в зависимости от различных факторов воздействия. Таким образом, обеспечивается возможность независимо от относительного расстояния между зарядной контактной поверхностью и блоком позиционирования или высотой транспортного средства постоянно прикладывать одинаковое высокое контактное усилие к зарядной контактной поверхности.

Блок позиционирования может содержать раму для крепления устройства позиционирования над транспортным средством, при этом неподвижная опора может быть установлена на раме. Рама может быть выполнена с возможностью простого крепления на столбе или на потолочной конструкции здания. При этом контактная пружина пружинного устройства, в принципе, также может быть соединена с рамой.

Неподвижная опора может быть прикреплена к раме с возможностью перемещения в направлении регулирования. Если неподвижная опора выполнена, например, из полого профиля, проходящего в вертикальном направлении, рама может окружать неподвижную опору. В зависимости от конструкции крепления неподвижной опоры к раме может быть легко осуществлена регулировка высоты неподвижной опоры над проезжей частью, и, например, подгонка к высоте потолка. В одном особенно простом варианте осуществления рама может быть также прочно соединена с неподвижной опорой при помощи сварки или свинчивания. Если неподвижная опора расположена, по существу, на верхней стороне рамы, неподвижная опора, и, следовательно, преобладающая часть блока позиционирования может быть скрыта в потолке.

Блок позиционирования может содержать контактное устройство с двумя держателями зарядных контактов, на которых расположены по меньшей мере по два зарядных контакта, при этом зарядные контакты при помощи параллельной опоры контактного устройства с двумя параллельно расположенными соединительными штангами и с двумя параллельно расположенными несущими штангами могут быть соединены друг с другом, при этом несущие штанги при помощи соединительных шарниров, расположенных на расстоянии друг от друга, могут быть соединены в одной из двух параллельных плоскостей перемещения с соединительными штангами и могут образовывать параллелограмм с этими соединительными штангами. При помощи такого блока позиционирования по меньшей мере четыре зарядных контакта могут перемещаться к соответствующей зарядной контактной поверхности транспортного средства и электрически контактировать с ней. Кроме того, контактное усилие может равномерно распределяться или формироваться на соответствующих зарядных контактных поверхностях. Контактное устройство может быть расположено на нижнем сегменте таким образом, чтобы оно было закреплено, по существу, посредине. Параллельная опора может состоять из сравнительно длинных соединительных штанг и коротких несущих штанг, которые расположены вертикально и соединены с соединительными штангами при помощи соединительных шарниров. При этом соединительные штанги могут иметь наклон относительно горизонтальной плоскости, в то время как несущие штанги могут быть всегда расположены вертикально в двух параллельных плоскостях перемещения. Если соединительные шарниры расположены коаксиально с несущими шарнирами, постоянно обеспечивается равномерное распределение контактного усилия, действующего по центру на контактное устройство, между двумя несущими штангами независимо от наклона соединительных штанг.

Соединительные штанги могут быть соединены с нижним сегментом контактного устройства в плоскости опоры, параллельной и центрированной относительно плоскостей перемещения через два несущих шарнира, расположенных на расстоянии друг от друга, при этом держатели зарядных контактов могут быть соединены с несущей штангой при помощи соответствующего поворотного шарнира, при этом поворотные шарниры могут быть расположены перпендикулярно соединительным шарнирам, и при этом держатели зарядных контактов могут закреплять зарядные контакты коаксиально относительно оси поворота. Держатели зарядных контактов могут быть установлены на несущих штангах при помощи шарнирных соединений. Поскольку зарядные контакты также расположены на соответствующем держателе зарядных контактов коаксиально относительно поворотного шарнира, контактное усилие через несущие штанги или поворотный шарнир может пропорционально распределяться между двумя зарядными контактами, расположенными на держателях зарядных контактов. Если поворотные шарниры расположены перпендикулярно соединительным шарнирам, можно регулировать высоту зарядных контактов относительно транспортного средства в зависимости от поперечного и продольного наклона транспортного средства и одновременно обеспечить простыми средствами надежное контактирование соответствующих зарядных контактных поверхностей транспортного средства, по существу, с одинаково пропорциональным контактным усилием.

Согласно изобретению в способе формирования электропроводного соединения между стационарной зарядной станцией и транспортным средством, в частности, электробусом или т.п., электрический зарядный контакт блока позиционирования перемещают посредством блока позиционирования относительно зарядной контактной поверхности и приводят в контакт с ней, при этом устройство позиционирования блока позиционирования приводят в действие при помощи приводного устройства блока позиционирования, при этом зарядный контакт при помощи устройства позиционирования перемещают между контактным положением для передачи тока и убранным положением для прекращения передачи тока, при этом приводное устройство при помощи регулировочного привода создает регулировочное усилие, которое действует на устройство позиционирования, и при этом пружинное устройство приводного устройства механически взаимодействует с регулировочным приводом, при этом регулировочный привод и по меньшей мере одна контактная пружина пружинного устройства формируют контактное усилие, действующее на зарядную контактную поверхность, при этом верхний сегмент устройства позиционирования, установленный на неподвижной опоре устройства позиционирования, линейно перемещают в вертикальном направлении регулирования, и нижний сегмент устройства позиционирования, установленный на верхнем сегменте, линейно перемещают в вертикальном направлении регулирования, при этом контактная пружина соединена с неподвижной опорой и верхним сегментом, при этом верхний сегмент при помощи регулировочного привода перемещают относительно нижнего сегмента. Достоинства способа согласно изобретению представлены при описании достоинств блока позиционирования согласно изобретению.

Перемещение устройства позиционирования из убранного положения в контактное положение может содержать следующие этапы:

a. перемещение нижнего сегмента и расположенного на нем электрического зарядного контакта при помощи регулировочного привода вниз относительно верхнего сегмента, при этом верхний сегмент может опираться на упор устройства позиционирования;

b. остановка нижнего сегмента в контактном положении вследствие упора электрического зарядного контакта в зарядную контактную поверхность;

c. перемещение верхнего сегмента вверх относительно нижнего сегмента и неподвижной опоры вследствие продолжения работы регулировочного привода;

d. и одновременное формирование контактного усилия путем нагрузки или разгрузки контактной пружины, соединенной с верхним сегментом и с неподвижной опорой.

Верхний сегмент может опираться на упор под действием пружинящего усилия в направлении, задаваемом пружиной, и/или под действием собственного веса компонентов, расположенных на неподвижной опоре. После того, как зарядный контакт под действием регулировочного привода выдвинется вниз настолько, чтобы зарядный контакт упирался в зарядную контактную поверхность, перемещение нижнего сегмента прекращается, хотя регулировочный привод продолжает непрерывно работать. При этом перемещение регулировочного привода передается на верхний сегмент, который перемещается вверх. Поскольку контактная пружина расположена между верхним сегментом и неподвижной опорой, в результате относительного перемещения верхнего сегмента и неподвижной опоры верхний сегмент поднимается от упора и в зависимости от применения контактной пружины в виде пружины растяжения или пружины сжатия сжимается под действием пружинящего усилия контактной пружины или перемещается в направлении аккумулированного пружинящего усилия контактной пружины. Контактная пружина, со своей стороны, формирует контактное усилие, прилагаемое к зарядной контактной поверхности, либо в виде собственного веса компонентов, расположенных на неподвижной опоре, и увеличения пружинящего усилия, либо в виде собственного веса компонентов, расположенных на неподвижной опоре, и уменьшения пружинящего усилия. Вследствие продолжения работы регулировочного привода контактное усилие дополнительно увеличивают до тех пор, пока регулировочный привод не будет выключен, например, при помощи концевого выключателя. Перемещение зарядного контакта или устройства позиционирования в убранное положение осуществляют в обратном порядке.

Дополнительные предпочтительные варианты осуществления способа вытекают из описания признаков, раскрытых в зависимых пунктах формулы изобретения, которые относятся к пункту 1 формулы изобретения.

Краткое описание чертежей

Далее приведено более подробное описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых показаны:

ФИГ. 1 - вид в аксонометрии первого варианта осуществления блока позиционирования в первом рабочем положении;

ФИГ. 2 - блок позиционирования во втором рабочем положении;

ФИГ. 3 - блок позиционирования в третьем рабочем положении;

ФИГ. 4а - второй вариант осуществления блока позиционирования в первом рабочем положении;

ФИГ. 4b - блок позиционирования во втором рабочем положении;

ФИГ. 4с - блок позиционирования в третьем рабочем положении;

ФИГ. 4d - блок позиционирования в четвертом рабочем положении.

Осуществление изобретения

На ФИГ. 1-3 показан блок 10 позиционирования, который служит для формирования электропроводного соединения между не представленной здесь стационарной зарядной станцией и расположенным под блоком позиционирования также не представленным здесь транспортным средством, в частности, электробусом или т.п. Вместе со всем блоком 10 позиционирования четыре электрических зарядных контакта 11 блока 10 позиционирования могут перемещаться относительно не представленных здесь зарядных контактных поверхностей, расположенных на крыше транспортного средства, и контактировать с ними. Блок 10 позиционирования содержит устройство 12 позиционирования и приводное устройство 13 для приведения в действие устройства 12 позиционирования. При этом зарядные контакты 11 при помощи устройства 12 позиционирования перемещаются между представленным на ФИГ. 2 и 3 контактным положением для передачи тока и представленным на ФИГ. 1 убранным положением для прекращения передачи тока. Зарядные контакты 11 представляют собой компонент контактного устройства 14, которое расположено на устройстве 12 позиционирования.

Приводное устройство 13 содержит не показанный здесь подробнее регулировочный привод для формирования регулировочного усилия, действующего на устройство 12 позиционирования, и пружинное устройство 15, механически взаимодействующее с регулировочным приводом. Пружинное устройство 15 содержит контактные пружины 16, при этом контактное усилие, создаваемое регулировочным приводом и контактными пружинами 16, может передаваться на соответствующие зарядные контактные поверхности. Кроме того, устройство 12 позиционирования содержит неподвижную опору 17, верхний сегмент 18, установленный на неподвижной опоре с возможностью линейного перемещения в вертикальном направлении регулирования, и нижний сегмент 19, установленный на верхнем сегменте 18 с возможностью линейного перемещения в вертикальном направлении регулирования. Неподвижная опора 17, верхний сегмент 18 и нижний сегмент 19 выполнены из профилей 20, 21 и 22. К нижнему концу 23 профиля 22 нижнего сегмента 19 прикреплено контактное устройство 14. Профиль 20, образующий неподвижную опору 17, прикреплен к раме 24 блока 10 позиционирования. Рама 24 может быть прикреплена к не показанной здесь подробнее потолочной конструкции здания, например, гаража автопарка. Кроме того, профиль 17 образует корпус 25 устройства 12 позиционирования, внутри которого профили 21 и 22 могут размещаться в убранном положении.

Между профилем 20 и профилем 21 верхнего сегмента 18 расположена линейная направляющая 26, по которой профиль 20 может легко перемещаться относительно профиля 21 в вертикальном направлении регулирования. Кроме того, между профилем 21 верхнего сегмента 18 и профилем 22 нижнего сегмента 19 предусмотрена линейная направляющая 27, при этом профиль 22 окружает профиль 21 и прилегает к нему с возможностью продольного перемещения.

Контактные пружины 16 соединены с профилем 20 неподвижной опоры и верхним сегментом 18 и образованы пружинами 28 растяжения/сжатия.

Контактное устройство 14 содержит два держателя 29 зарядных контактов, к дальним концам 30 которых прикреплены контактные шины 31, образующие зарядные контакты 11. Держатели 29 зарядных контактов, имеющие по существу дугообразную или овальную форму, соединены с параллельной опорой 32 контактного устройства 14, образованной из соединительных штанг 33 и вертикально расположенных несущих штанг 34. Соединительные штанги 33 соединены с возможностью перемещения с несущими штангами 34 при помощи соединительных шарниров 35, в то время как держатели 29 зарядных контактов соединены с возможностью перемещения с несущими штангами 34 при помощи поворотных шарниров 36. Кроме того, несущие шарниры 37 соединяют с возможностью перемещения нижний сегмент 19 с соединительными штангами 33.

На ФИГ. 4a-4d показан блок 38 позиционирования без контактного устройства в различных рабочих положениях. Блок 38 позиционирования содержит раму 39, установленную на ней неподвижную опору 40, а также верхний сегмент 41, дополнительный сегмент 42 и нижний сегмент 43. Верхний сегмент 41, дополнительный сегмент 42 и нижний сегмент 43 соединены друг с другом при помощи телескопического соединения и с возможностью перемещения. Кроме того, предусмотрено пружинное устройство 44 с контактной пружиной 45, при этом контактная пружина 45 соединена с неподвижной опорой 40 и с верхним сегментом 41. Невидимый здесь регулировочный привод расположен внутри сегментов 41, 42 и 43 и обеспечивает перемещение верхнего сегмента 41 относительно нижнего сегмента 43, при этом дополнительный сегмент 42 также перемещается в зависимости от длины регулировки регулировочного привода.

На ФИГ. 4а представлено убранное положение соответственно выполненного устройства 46 позиционирования блока 38 позиционирования.

В убранном положении верхний сегмент 41 опирается на упор 47, установленный на неподвижной опоре 40. Под действием регулировочного привода по меньшей мере один нижний сегмент 43 выдвигается из верхнего сегмента 41 и согласно изображению на ФИГ. 4b опускается вниз. Как показано на ФИГ. 4 с, нижний сегмент 43 или не представленное здесь контактное устройство упирается в контропору 48, которая может представлять собой также не показанное здесь зарядное контактное устройство, установленное на крыше транспортного средства. Вследствие продолжения работы регулировочного привода по меньшей мере один нижний сегмент 43 выдвигается еще дальше из верхнего сегмента 41, при этом под действием контропоры 48 происходит перемещение верхнего сегмента 41 вверх. Таким образом, верхний сегмент 41 поднимается с упора 47, и контактная пружина 45 нагружается или разгружается в зависимости от типа применяемой контактной пружины в виде пружины растяжения или пружины сжатия. Пружинящее усилие контактной пружины 45 создает контактное усилие, прилагаемое к не показанной здесь зарядной контактной поверхности. При этом устройство позиционирования 38 находится в контактном положении. Переход из контактного положения в убранное положение может быть осуществлен в обратном порядке.

Группа изобретений относится к блоку позиционирования и способу формирования электропроводного соединения между стационарной зарядной станцией и транспортным средством. Блок позиционирования содержит: устройство позиционирования и приводное устройство. Зарядный контакт выполнен с возможностью перемещения посредством устройства позиционирования между контактным положением и убранным положением. Приводное устройство содержит: регулировочный привод и пружинное устройство. Регулировочный привод служит для формирования регулировочного усилия, действующего на устройство позиционирования. Пружинное устройство механически взаимодействует с регулировочным приводом. Пружинное устройство содержит по меньшей мере одну контактную пружину. Устройство позиционирования содержит: неподвижную опору, верхний сегмент и нижний сегмент. Верхний сегмент установлен на неподвижной опоре с возможностью линейного перемещения в вертикальном направлении. Нижний сегмент установлен на верхнем сегменте с возможностью линейного перемещения в вертикальном направлении. Контактная пружина соединена с неподвижной опорой и верхним сегментом. Верхний сегмент установлен с возможностью перемещения посредством регулировочного привода относительно нижнего сегмента. Достигается создание устройства и способа для формирования электропроводного соединения между стационарной зарядной станцией и транспортным средством. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Блок (10, 38) позиционирования для формирования электропроводного соединения между стационарной зарядной станцией и транспортным средством, в частности электробусом, при этом электрический зарядный контакт (11) блока позиционирования выполнен с возможностью перемещения посредством блока позиционирования относительно зарядной контактной поверхности и контактирования с ней, при этом блок позиционирования содержит устройство (12, 46) позиционирования и приводное устройство (13) для приведения в действие устройства позиционирования, при этом зарядный контакт выполнен с возможностью перемещения посредством устройства позиционирования между контактным положением для передачи тока и убранным положением для прекращения передачи тока, при этом приводное устройство содержит регулировочный привод для формирования регулировочного усилия, действующего на устройство позиционирования, и пружинное устройство (15, 44), механически взаимодействующее с регулировочным приводом, при этом пружинное устройство содержит по меньшей мере одну контактную пружину (16, 45), при этом регулировочным приводом и контактной пружиной может быть сформировано контактное усилие, приложенное к зарядной контактной поверхности, отличающийся тем, что устройство позиционирования содержит неподвижную опору (17, 40), верхний сегмент (18, 41), установленный на неподвижной опоре с возможностью линейного перемещения в вертикальном направлении регулирования, и нижний сегмент (19, 43), установленный на верхнем сегменте с возможностью линейного перемещения в вертикальном направлении регулирования, при этом контактная пружина соединена с неподвижной опорой и верхним сегментом, и при этом верхний сегмент установлен с возможностью перемещения посредством регулировочного привода относительно нижнего сегмента.

2. Блок по п. 1, отличающийся тем, что регулировочный привод соединен с верхним сегментом (18, 41) и нижним сегментом (19, 43) с обеспечением возможности перемещения верхнего сегмента посредством регулировочного усилия относительно нижнего сегмента.

3. Блок по п. 1 или 2, отличающийся тем, что регулировочный привод и контактная пружина (16, 45) механически последовательно соединены друг с другом с обеспечением возможности приложения контактного усилия, формируемого регулировочным приводом и контактной пружиной, к зарядной контактной поверхности.

4. Блок по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что контактная пружина (16, 45) представляет собой пружину (28) растяжения и/или пружину сжатия.

5. Блок по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что неподвижная опора (17, 40) и верхний сегмент (18, 41) соединены с верхней линейной направляющей (26), при этом верхний сегмент и нижний сегмент (19, 43) соединены с нижней линейной направляющей (27).

6. Блок по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что устройство (12, 46) позиционирования содержит по меньшей мере один дополнительный сегмент (42), который соединяет верхний сегмент (18, 41) с нижним сегментом (19, 43) и который установлен с возможностью свободного линейного перемещения относительно верхнего сегмента и нижнего сегмента в вертикальном направлении регулирования.

7. Блок по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что неподвижная опора (17, 40) и сегменты (18, 19, 41, 42, 43) выполнены из профилей (20, 21, 22), расположенных коаксиально относительно друг друга.

8. Блок по п. 7, отличающийся тем, что профиль (20) неподвижной опоры (17, 40) образует корпус (25) устройства (12, 46) позиционирования, внутри которого могут быть размещены сегменты (18, 19, 41, 42, 43).

9. Блок по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что верхний сегмент (18, 41), установленный на неподвижной опоре (17, 40), и/или нижний сегмент (19, 43), установленный на верхнем сегменте, могут иметь наклон относительно вертикальной оси, проходящей в вертикальном направлении регулирования, под углом α от 0° до 5°.

10. Блок по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что регулировочный привод содержит датчик положения или датчик перемещения, при помощи которого может быть определен путь перемещения контактной пружины (16, 45), и/или датчик усилия, при помощи которого может быть определено контактное усилие.

11. Блок по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что регулировочный привод содержит устройство управления и электродвигатель или пневматический привод, выполненный с возможностью управления посредством устройства управления.

12. Блок по п. 11, отличающийся тем, что электродвигатель представляет собой линейный двигатель, предпочтительно - винтовой привод, при этом электродвигатель неподвижно закреплен на верхнем сегменте (18, 41) или на нижнем сегменте (19, 43).

13. Блок по п. 11 или 12, отличающийся тем, что регулировочный привод выполнен с обеспечением возможности измерения вращающего момента электродвигателя устройством управления, при этом обеспечена возможность регулирования контактного усилия устройством управления в зависимости от величины вращающего момента электродвигателя.

14. Блок по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный блок (10, 38) позиционирования содержит раму (24, 39) для крепления устройства (12, 46) позиционирования над транспортным средством, при этом неподвижная опора (17, 40) установлена на раме.

15. Блок по п. 14, отличающийся тем, что неподвижная опора (17, 40) может быть прикреплена к раме (24, 39) с возможностью перемещения в вертикальном направлении регулирования.

16. Блок по одному из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что указанный блок (10, 38) позиционирования содержит контактное устройство (14) с двумя держателями (29) зарядных контактов с расположенными на каждой из них по меньшей мере двумя зарядными контактами (11), при этом зарядные контакты соединены друг с другом посредством параллельной опоры (32) контактного устройства с двумя параллельно расположенными соединительными штангами (33) и с двумя параллельно расположенными несущими штангами (34), при этом несущие штанги посредством соединительных шарниров (35), расположенных на расстоянии друг от друга, соединены с соединительными штангами в одной из двух параллельных плоскостей перемещения и образуют параллелограмм с этими соединительными штангами.

17. Блок по п. 16, отличающийся тем, что соединительные штанги (33) в несущей плоскости, параллельной и центрированной относительно плоскостей перемещения, посредством двух несущих шарниров (37), расположенных на расстоянии друг от друга, соединены с нижним сегментом (19, 43) контактного устройства (14), при этом держатели (29) зарядных контактов посредством поворотного шарнира (36) соединены с несущей штангой (34), при этом поворотные шарниры расположены перпендикулярно соединительным шарнирам (35), при этом держатели зарядных контактов закрепляют зарядные контакты (11) коаксиально относительно оси поворота.

18. Способ формирования электропроводного соединения между стационарной зарядной станцией и транспортным средством, в частности электробусом, согласно которому электрический зарядный контакт (11) блока позиционирования при помощи блока (10, 38) позиционирования перемещают относительно зарядной контактной поверхности и приводят в контакт с ней, при этом устройство (12, 46) позиционирования блока позиционирования приводят в действие приводным устройством (13) блока позиционирования, при этом зарядный контакт посредством устройства позиционирования перемещают между контактным положением для передачи тока и убранным положением для прекращения передачи тока, при этом приводное устройство посредством регулировочного привода формирует регулировочное усилие, которое действует на устройство позиционирования, и при этом пружинное устройство (15, 44) приводного устройства механически взаимодействует с регулировочным приводом, при этом к зарядной контактной поверхности прикладывают контактное усилие, формируемое регулировочным приводом и по меньшей мере одной контактной пружиной (16, 45) пружинного устройства, отличающийся тем, что верхний сегмент (18, 41) устройства позиционирования, установленный на неподвижной опоре (17, 40) устройства позиционирования, линейно перемещают в вертикальном направлении регулирования, а нижний сегмент (19, 43) устройства позиционирования, установленный на верхнем сегменте, также линейно перемещают в вертикальном направлении регулирования, при этом контактная пружина соединена с неподвижной опорой и верхним сегментом, при этом верхний сегмент посредством регулировочного привода перемещают относительно нижнего сегмента.

19. Способ по п. 18, отличающийся тем, что перемещение устройства (12, 46) позиционирования из убранного положения в контактное положение содержит следующие этапы:

a) перемещение нижнего сегмента (19, 43) и расположенных на нем электрических зарядных контактов (11) посредством регулировочного привода вниз относительно верхнего сегмента (18, 41), при этом верхний сегмент опирается на упор (47) устройства позиционирования;

b) остановка нижнего сегмента в контактном положении вследствие упора электрического зарядного контакта в зарядную контактную поверхность;

c) перемещение верхнего сегмента вверх относительно нижнего сегмента и неподвижной опоры (17, 40) вследствие продолжения работы регулировочного привода; и одновременное формирование контактного усилия путем нагрузки или разгрузки контактной пружины (16, 45), соединенной с верхним сегментом и с неподвижной опорой.