ECKERT, Peter (Ginsterweg 5, Erlangen, 91058, DE)
RASTOGI, Armin (Wiesenstraße 28, Hagenbüchach, 91469, DE)
RECHENBERG, Karsten (Am Tiefen Weg 5, Dormitz, 91077, DE)
MEINERT, Michael (Altkirchenweg 11a, Erlangen, 91056, DE)
ECKERT, Peter (Ginsterweg 5, Erlangen, 91058, DE)
RASTOGI, Armin (Wiesenstraße 28, Hagenbüchach, 91469, DE)
RECHENBERG, Karsten (Am Tiefen Weg 5, Dormitz, 91077, DE)
| Patentansprüche 1. Elektrische Schaltung (9, 14, 20) für einen Energiespei¬ cher (5) eines Fahrzeuges (1) oder eine elektrische Energie- quelle (6) einer Ladestation (2), mit einem elektrischen Kontakt (3; 4) zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Energiespeicher (5) und der externen Energiequelle (6), um den Energiespeicher (5) mit Energie zu versorgen, wobei die elektrische Schaltung (9, 14, 20) in der Weise ausge- bildet ist, um vor dem Aufbau der elektrischen Verbindung oder vor dem Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen dem Fahrzeug (1) und der Ladestation (2) die elektrische Spannung und/oder den Strom zwischen dem Energiespeicher (5) und der Ladestation (2) in der Weise anzupassen, dass beim Aufbau der elektrischen Verbindung oder beim Unterbrechen der elektrischen Verbindung über den elektrischen Kontakt (3,4) wenig oder kein Strom fließt. 2. Schaltung nach Anspruch 1, wobei die elektrische Schaltung (9, 20) in der Weise ausge¬ bildet ist, um vor dem Aufbau der elektrischen Verbindung zwischen dem Fahrzeug (1) und der Ladestation (2) die elektrische Spannung auf der Seite des Energiespeichers (5) über den Wert der Spannung auf der Seite der Energiequelle (6) zu heben, und wobei ein Strombegrenzungsmittel (13) vorgesehen ist, das einen Stromfluss nach dem Aufbau der elektrischen Verbindung vom Energiespeicher (5) zur Energiequelle (6) wenigstens begrenzt. 3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die elektrische Schaltung (9, 20) in der Weise ausge¬ bildet ist, um vor dem Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation (2) den elektrischen Strom zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation (2) zu senken, wobei ein Strombegrenzungsmittel (13) vorgesehen ist, das einen Stromrückfluss vom Energiespeicher (5) zurück zur Energiequelle (6) wenigstens begrenzt. 4. Schaltung nach Anspruch 1 oder 3, wobei die elektrische Schaltung (14, 20) in der Weise ausge¬ bildet ist, um vor dem Aufbau der elektrischen Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation die elektrische Spannung auf der Seite der Energiequelle (6) unter den Wert der Spannung auf der Seite des Energiespeichers (6) zu sen¬ ken, und wobei ein Strombegrenzungsmittel (14) vorgesehen ist, das einen Stromfluss vom Energiespeicher (5) zurück zur Energiequelle (6) wenigstens begrenzt. 5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 4, wobei die elektrische Schaltung (14, 20) in der Weise ausge¬ bildet ist, um vor dem Unterbrechen der elektrischen Verbindung zwischen dem Fahrzeug (1) und der Ladestation (2) den elektrischen Strom zwischen dem Fahrzeug (1) und der Energiequelle (6) zu senken, wobei ein Strombegrenzungsmittel (14) vorgesehen ist, das einen Stromrückfluss vom Energiespeicher (5) zurück zur Energiequelle (6) wenigstens begrenzt. 6. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Erkennungsmittel (10,11,12) vorgesehen ist, das einen bevorstehenden Aufbau und/oder eine bevorstehende Trennung der elektrischen Verbindung des Fahrzeuges (1) mit/von der Ladestation (2), insbesondere des ers- ten und des zweiten Kontaktes (3,4) erkennt, und ein Erken¬ nungssignal an die elektrische Schaltung (9, 14) weiter lei¬ tet . 7. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Erkennungsmittel in Form ei¬ nes Positionserkennungsmittels (10) ausgebildet ist. 8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltung (9, 14) einen Hoch-/Tiefsetzsteiler (20) aufweist, um die Span¬ nung zu verändern. 9. Verfahren zum Aufladen eines Energiespeichers eines Fahr¬ zeuges, insbesondere eines Schienenfahrzeuges, wobei ein elektrischer erster Kontakt des Energiespeichers mit einem elektrischen zweiten Kontakt einer Energiequelle, insbesonde- re einer Ladestation, elektrisch verbunden wird, wobei vor dem Aufbau und/oder vor dem Trennen der elektrischen Verbindung der elektrischen Kontakte ein elektrischer Spannungsunterschied zwischen dem Energiespeicher und der Energiequelle oder ein Stromfluss zwischen dem Energiespeicher und der Energiequelle in der Weise beeinflusst wird, um einem Aufbau eines Lichtbogens entgegen zu wirken. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die elektrische Spannung der Energiequelle und/oder die elektrische Spannung des Energiespeichers vor dem Aufbau und/oder vor dem Trennen der elektrischen Verbindung der elektrischen Kontakte in der Weise angepasst werden, dass die elektrischen Spannungen des Energiespeichers und der Energie¬ quelle ein annähernd gleiches Niveau aufweisen. 11. Verfahren nach Anspruch 9, wobei vor dem Aufbau und/oder vor dem Trennen der elektrischen Verbindung der elektrischen Kontakte zur Reduzierung des Stromflusses die Spannungen auf der Seite des Energie- Speichers und/oder auf der Seite der Energiequelle in der Weise beeinflusst werden, dass die Spannung auf der Seite des Energiespeichers höher ist als die Spannung der Energiequel¬ le, wobei ein Strombegrenzungsmittel vorgesehen ist, das ei¬ nen Stromfluss vom Energiespeicher in Richtung Energiequelle wenigstens reduziert. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei erst das Fahrzeug beschleunigt wird, anschließend die Spannungsdifferenz oder der Stromfluss zwischen der Energie- quelle und dem Energiespeicher beeinflusst wird, und dann die elektrischen Kontakte der Energiequelle und des Energiespei¬ chers getrennt werden. |
Elektrische Schaltung für einen Energiespeicher eines Fahrzeuges, Ladestation und Verfahren zum Aufladen eines Energie- Speichers
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung, die zum Aufladen eines Energiespeichers eines Fahrzeuges vorgesehen ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Ladestation, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Aufladen eines Energiespei ¬ chers eines Fahrzeuges.
Aus DE 198 31 204 AI sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb eines elektromotorisch angetriebenen Fahrzeuges bekannt. Zum Betrieb von elektromotorisch angetriebenen, aus einem Fahrstromnetz gespeisten Fahrzeugen wird zumindest ein Teil der von den elektromotorisch angetriebenen Fahrzeugen beim Anfahren oder Beschleunigen benötigten Energie in kinetische Energie speichernde Energiespeicher gespeichert, die mit einem einen Streckenabschnitt des Fahrstromnetzes spei ¬ senden Unterwerken und/oder den Fahrzeugen selbst verbunden sind. Damit wird zum einen die Aufnahme von Rückspeiseenergie von bremsenden Fahrzeugen möglich, die ihre Bremsenergie an das Fahrstromnetz abgeben, und zum anderen erfolgt eine Ver- gleichmäßigung der Stromaufnahme aus der Sicht des Versorgungsnetzes und damit ein Abbau von Belastungsspitzen.
Weiterhin ist es aus US 2002/0174798 bekannt, ein elektrisch betriebenes Fahrzeug, insbesondere ein Schienenfahrzeug, das einen Energiespeicher aufweist, mit Hilfe einer externen Energiequelle aufzuladen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine verbesserte Schaltung für ein Fahrzeug oder eine Ladestation und ein ver- bessertes Verfahren zum elektrischen Aufladen eines Energiespeichers eines Fahrzeuges bereitzustellen. Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Schaltung gemäß Patentanspruch 1 und durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 9 gelöst . Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, dass das Verbinden und/oder das Trennen der elektrischen Kontakte zum Aufladen des Energiespeichers verbessert wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Ströme und Spannungen in der Weise gesteuert werden, dass die Ausbildung eines Lichtbogens zwischen den Kontakten reduziert oder vermieden wird. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass der Stromfluss in der Weise gesteuert wird, dass hohe Ströme beim Aufbauen oder Trennen der elektrischen Verbindung zwischen Fahrzeug und Ladestation vermieden werden.
Zudem werden beispielsweise die Spannungen auf der Seite des Energiespeichers und auf der Seite der Ladestation vor dem Verbinden und/oder Trennen der elektrischen Kontakte so ange- passt werden, dass der Stromfluss gering ist und die Ausbil- dung eines Lichtbogens begrenzt wird.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Stromfluss so gesteuert oder es werden die Spannungsunterschiede zwischen der Ladestation und dem Energiespeicher vor dem Verbinden und/oder Trennen der elektrischen Kontakte in der Weise ange- passt, dass ein Stromfluss zwischen der Ladestation und dem Energiespeicher reduziert wird. Auf diese Weise wird einer Ausbildung eines Lichtbogens beim Verbinden und/oder Trennen der elektrischen Kontakte entgegen gewirkt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Eine Weiterbildung der Schaltung wird dadurch erreicht, dass ein Strombegrenzungsmittel vorgesehen ist, das einen Strom- rückfluss vom Energiespeicher zu der Ladestation wenigstens reduziert oder völlig unterbindet. Damit kann z.B. die Span ¬ nung auf der Seite des Energiespeichers vor dem Trennen der elektrischen Kontakte höher eingestellt werden als die Spannung auf der Seite der Ladestation. Somit wird eine einfache Begrenzung des Stroms an den Kontaktstellen und damit vorzugsweise eine lichtbogenfreie Trennung der Kontakte ermög- licht.
In einer einfachen Ausführungsform ist das Strombegrenzungsmittel in Form einer Diode ausgebildet, die einen Stromfluss von dem Energiespeicher in Richtung Ladestation verhindert.
In einer weiteren Ausführungsform ist ein Erkennungsmittel vorgesehen, das einen bevorstehenden Aufbau oder eine bevorstehende Trennung der elektrischen Verbindung zwischen der Energiequelle und dem Energiespeicher erkennt und ein ent- sprechendes Erkennungssignal an die elektrische Schaltung weiterleitet. Durch das Vorsehen des Erkennungsmittels ist eine präzise zeitliche Steuerung des Stroms möglich. Somit kann z. B. der Ladestrom zum Aufladen des Energiespeichers bis kurz vor dem Trennen der elektrischen Kontakte der Ener- giequelle und des Energiespeichers beibehalten werden. Damit kann insbesondere ein Fahrzeug noch während eines Anfahrens weiterhin mit Energie von der Ladestation versorgt werden. Erst kurz vor dem tatsächlichen Trennen der elektrischen Verbindung zwischen der Energiequelle und dem Energiespeicher wird der Ladestrom reduziert und z.B. zu Null geregelt.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist als Erkennungsmittel ein Positionserkennungsmittel vorgesehen, das die relati ¬ ve Position des Fahrzeuges in Bezug auf die Energieversor- gungseinheit erfasst und somit präzise eine Trennung der elektrischen Verbindung, d.h. der elektrischen Kontakte zwischen dem Fahrzeug und der Energieversorgungseinheit detek- tieren kann. Als Positionserkennungsmittel können beispielsweise GPS-Sys- teme, RFID-Elemente, eine Fahrstreckenmessung oder Balisen eingesetzt werden. Zudem können Sensoren verwendet werden, die mit Hilfe elektrischer Signale, magnetischer Signale oder Lichtsignale die Position des Fahrzeuges erfassen und einen bevorstehenden Aufbau oder eine bevorstehende Trennung der elektrischen Kontakte zwischen Fahrzeug und Energieversorgungseinheit detektieren.
In einer weiteren Ausführungsform weist die elektrische
Schaltung, die die elektrische Spannung auf der Seite der Energiequelle und/oder auf der Seite des Energiespeichers be- einflusst, einen Hoch-/Tiefsetzsteller auf, der zur Einstel- lung der Spannung bzw. des Stromes verwendet wird. Die Ver ¬ wendung des Hoch-/Tiefsetzstellers stellt ein einfaches und zuverlässiges Mittel zur Einstellung des Energieflusses dar.
In einer weiteren Ausführungsform ist die elektrische Schal- tung in der Weise ausgebildet, dass der Strom zwischen Lade ¬ station und Fahrzeug erst nach dem Anfahren des Fahrzeuges begrenzt bzw. zu Null geregelt wird. Dadurch ist es möglich, noch während des Anfahrvorganges des Fahrzeuges, bei dem viel Energie verbraucht wird, die Energieversorgung durch die Energiequelle zu nutzen und den Energiespeicher zu schonen.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen: FIG 1 eine Anordnung mit einem Fahrzeug und einer Ladestati ¬ on;
FIG 2 ein Diagramm über die Spannungsverläufe auf der Seite der Ladestation und auf der Seite des Energiespeichers;
FIG 3 ein Diagramm über einen Stromverlauf zwischen der Lade- Station und dem Fahrzeug;
FIG 4 eine weitere Ausführungsform einer Ladestation mit einem Fahrzeug.
FIG 1 zeigt in einer schematischen Darstellung ein Fahrzeug 1, das beispielsweise als Auto, als Schienenfahrzeug oder als Bus ausgebildet sein kann. Das Fahrzeug 1 weist einen elekt ¬ rischen Antrieb 7 auf, der zum Antreiben des Fahrzeuges 1, insbesondere zum Antreiben von Rädern 8 des Fahrzeuges 1 aus- gebildet ist. Weiterhin weist das Fahrzeug 1 einen Energie ¬ speicher 5 auf, der beispielsweise als Batterie oder als Kon ¬ densator, beispielsweise als Doppelschichtkondensator oder als Kombination mit einer Batterie und mindestens einem Kon- densator aufgebaut ist. Der Energiespeicher 5 versorgt we ¬ nigstens zeitweise die Verbraucher, wie beispielsweise den elektrischen Antrieb 7, mit elektrischer Energie. Zusätzlich zum Energiespeicher 5 können auch andere Energieerzeugungsmittel am Fahrzeug 1 vorgesehen sein, die den Antrieb 7 mit elektrischer Energie versorgen. Beispielsweise kann der Antrieb 7 auch direkt mit Energie aus einer externen Ladestati ¬ on 2 versorgt werden.
Zur Versorgung des elektrischen Antriebs 7 ist eine elektri- sehe Schaltung 9 vorgesehen, die zudem mit dem Energiespeicher 5 in Verbindung steht und die elektrische Aufladung des Energiespeichers 5 über zwei elektrische Kontakte steuert. Die elektrische Schaltung 9 weist einen Schalter 40 auf, über den der Energiespeicher 5 und/oder der Antrieb 7 mit Energie aus der Ladestation 2 versorgt werden kann. Der erste elektrische Kontakt 3 ist beispielsweise als Kontakt zwischen ei ¬ ner Oberleitung 4 und einem Stromabnehmer zur elektrischen Kontaktierung einer Energiequelle 6 der Ladestation 2 ausgebildet. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zweite elektrische Kontakt der Ladestation 2 zwischen einem Rad 8 und einer Schiene 30 ausgebildet. Die Energiequelle 6 stellt beispielsweise eine Gleichspannung von 750 V bereit. Die Energiequelle 6 steht sowohl mit der Oberleitung 4 als auch mit der Schiene 30 in Verbindung, auf der die Räder 8 fahren. Dabei ist beispielsweise ein positiver Spannungsan- schluss der Energiequelle 6 mit der Oberleitung 4 und ein ne ¬ gativer Spannungsanschluss über eine Zuleitung 31 mit der Schiene 30 verbunden. Der Energiespeicher 5 ist mit einer weiteren Zuleitung entweder direkt oder über die elektrische Schaltung 9 mit dem negativen Spannungsanschluss der Ladesta ¬ tion 2 verbunden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann am Fahrzeug ein Positionserkennungsmittel 10 vorgesehen sein, das die örtliche Position des Fahrzeuges 1 erfasst. Das Positionser ¬ kennungsmittel 10 kann z. B. in Form eines GPS-Sensors ausge- bildet sein. Das Positionserkennungsmittel 10 ist mit der elektrischen Schaltung 9 über eine Signalleitung verbunden. Ein weiteres Positionserkennungsmittel kann beispielsweise in Form eines Positionssensors 11 ausgebildet sein, der mit Hil ¬ fe eines im Bereich der Ladestation ortsfest angeordneten Sensors 12 die relative Position des Fahrzeuges 1 zum orts ¬ festen Sensor 12 erfasst. Damit kann z. B. festgestellt werden, wann das Fahrzeug 1 in die Ladestation 2 einfährt und damit ein elektrischer Kontakt zwischen dem Fahrzeug 1 und der Energiequelle 6 hergestellt wird. Zum Herstellen des elektrischen Kontaktes kontaktiert der erste elektrische Kon ¬ takt 3 des Stromabnehmers des Fahrzeuges die Oberleitung 4 und das Rad 8 die Schiene 30. Zudem kann mit Hilfe der Posi ¬ tionserkennungsmittel festgestellt werden, wann ein Fahrzeug 1 z.B. nach dem Anfahren eine Ladestation 2 verlässt und da- mit ein Trennen der elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kontakt 3 und der Oberleitung 4 erfolgt.
Weiterhin weist die elektrische Schaltung 9 abhängig von der gewählten Ausführungsform ein Strombegrenzungsmittel 13 auf, das den Stromfluss vom Energiespeicher 5 über die Kontakte 3,4 in Richtung der Energiequelle 6 begrenzt, insbesondere unterbindet. Eine bevorzugte Ausführungsform für das Strombe ¬ grenzungsmittel 13 ist das Vorsehen einer elektrischen Diode, die einen Stromfluss vom Energiespeicher 5 in Richtung Ener- giequelle 6 über die Kontakte 3,4 verhindert. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die elektrische Schaltung 9 auch eine andere Art von Stromregler aufweisen. In einer weiteren Ausführungsform kann der Energiespeicher 5 einen Hoch/Tiefsetzsteller als Stromregler 20 aufweisen. Der Strom- regier ist in der Weise ausgebildet, um den Stromfluss von der Energiequelle 6 zum Energiespeicher 5 oder von der Energiequelle 6 zum Antrieb 7 insbesondere beim Herstellen des elektrischen Kontaktes zwischen dem Fahrzeug 1 und der Lade- Station 2 zu steuern. Insbesondere kann der Stromregler dafür sorgen, dass vom Energiespeicher 5 kein Strom zurück zur Ladestation fließt. Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, beim Herstellen oder Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen der Energiequelle 6 und dem Energiespeicher 5 oder dem Antrieb 7 hohe Ströme in der Anfangsphase zu vermeiden. Dies wird beispiels ¬ weise dadurch erreicht, dass die Spannungen des Energiespei- chers und der Energiequelle, die vor dem Herstellen oder vor dem Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Energiespeicher und der Energiequelle anliegen, so beeinflusst werden, insbesondere angenähert werden, dass dadurch die an ¬ fangs fließenden Ströme reduziert werden. Eine Annäherung der Spannung der Energiequelle und des Energiespeichers kann bei ¬ spielsweise dadurch erreicht werden, dass vor dem Herstellen des elektrischen Kontaktes entweder die Spannung der Energiequelle oder die Spannung des Energiespeichers geändert wird. Die Spannungsdifferenz zwischen Energiequelle und Fahrzeug fällt über die Diode, bzw. über dem Strombegrenzungselement 13 ab. Die Diode bzw. das Strombegrenzungselement 13 verhin ¬ dert also einen Stromfluss von dem Energiespeicher 5 in Richtung Energiequelle 6. Die höhere Spannung auf der Seite des Energiespeichers 5 führt somit aufgrund des Strombegrenzungs ¬ mittels 13 zu keinem wesentlichen Stromfluss beim Herstellen oder Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen dem ersten Kontakt 3 und der Oberleitung 4 und vereinfacht das Ver ¬ fahren, weil die Spannungen der Energiequelle und des Ener- giespeichers nicht genau aneinander angepasst werden müssen.
In einer weiteren Ausführungsform wird anstelle der Spannungen der Stromfluss zwischen dem Energiespeicher 5 und der Energiequelle 6 durch die elektrische Schaltung 9, insbeson- dere den Stromregler, in der Weise eingestellt, dass vor dem Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Energiespeicher 5 und der Energiequelle 6 der Stromfluss so beein- flusst wird, dass beim Trennen der elektrischen Verbindung keine oder nur ein geringer Strom fließt.
Der ortsfeste Sensor 12 und der Positionssensor 11 können beispielsweise RFID-Elemente oder Balisen zur Erkennung der Ortsposition verwenden. Zudem können elektrische, magnetische oder Lichtsignale verwendet werden, um die Ortsposition des Fahrzeuges zu erfassen. Weiterhin kann eine Streckenzählung durchgeführt werden, um die Ortsposition zu erfassen.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann eine weitere elektrische Schaltung 14 in der Ladestation 2 zwischen der Energiequelle 6 und dem Energiespeicher 5 des Fahrzeuges vor ¬ gesehen sein. Die elektrische Schaltung 14 kann einen weite- ren Stromregler in Form eines Hoch-/Tiefsetzstellers 20 und/oder ein weiteres Strombegrenzungsmittel aufweisen. Der weitere Stromregler 20 oder das weitere Strombegrenzungsmit ¬ tel sind zwischen der Oberleitung und der Energiequelle 6 in der Weise angeordnet, dass ein Stromfluss vom Energiespeicher 5 in Richtung der Energiequelle 6 zumindest reduziert oder vollständig vermieden wird. Sollte das weitere Strombegren ¬ zungsmittel vorgesehen sein, kann auch auf den Stromregler oder das Strombegrenzungsmittel 13 im Fahrzeug 1 verzichtet werden .
In einer weiteren Ausführungsform kann ein Schalter 16 vorgehen sein, der abhängig von der Position des Fahrzeuges oder zeitgesteuert die Energiequelle 6 ein- und ausschalten. Die Position des Fahrzeugs 1 wird von dem ortsfesten Sensor 12 erfasst und an die weitere elektrische Schaltung 14 und den Schalter 16 weitergeleitet.
Durch die Senkung des Stroms beim Trennen oder Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen Energiequelle und Ener- giespeicher wird der Verschleiß an den elektrischen Kontakten reduziert, die kontaktiert bzw. getrennt werden. Dadurch wer ¬ den die Betriebskosten gesenkt und die Verfügbarkeit im Be ¬ trieb, sowie die Sicherheit wird erhöht. FIG 2 zeigt ein Diagramm, in dem die Spannung Ul des Energiespeichers 5 und die Spannung U2 der Energiequelle 6 über die Ortsposition des Fahrzeuges 1 aufgetragen sind. Das Fahrzeug bewegt sich von links nach rechts. Beim Anfahren an die Lade- Station 2 ist die Spannung des Energiespeichers höher als die Spannung der Energiequelle 6 der Ladestation 2. Beim Einfahren in die Ladestation 2 wird ab einer nullten Ortsposition xO die elektrische Verbindung über Kontakte 3,4 zwischen dem Energiespeichers 5 und der Ladestation 2 hergestellt. Die re- sultierende Spannungsdifferenz zwischen dem Energiespeicher 5 und der Energiequelle 6 der Ladestation 2 fällt über die elektrische Schaltung 9, insbesondere über die Strombegren ¬ zungskomponente 13 ab. Nach Schließen des elektrischen Kontaktes wird durch den Stromregler des Hoch-/Tiefsetzstellers 20 des Energiespeichers 5 die Spannung am Energiespeicher ab ¬ gesenkt bis ab einer folgenden ersten Ortsposition xl die Spannung des Hoch-/Tiefsetzstellers 20 zum Energiespeichers 5 hin niedriger wird als die Spannung der Energiequelle 6. Ab diesem Zeitpunkt kann der vom Stromregler eingestellte Lade- ström von der Ladestation zum Energiespeicher fließen. Der
Stromregler kann auch in der Ladestation, insbesondere in dem weiteren Strombegrenzungsmittel 14 integriert sein. Vor dem Erreichen der nullten Ortsposition xO kann die Spannung am Energiespeicher auch gleich oder niedriger als die Spannung der Ladestation sein. Dann ist jedoch eine Erhöhung auf den Betriebswert vor dem Erreichen der nullten Ortsposition notwendig .
Die elektrische Verbindung zwischen Energiespeicher und Lade- Station kann in einer weiteren Ausführungsform zwischen der nullten Ortsposition xO und der ersten Ortsposition xl hergestellt werden. In dem Bereich vor der nullten Ortsposition xO weist die Spannung Ul am Energiespeicher einen Spannungswert auf, der höher als der Wert der Spannung der Energiequelle 6 oder zumindest annähernd gleich der Spannung der Energiequel ¬ le 6 ist. Durch die annähernd gleich hohe Spannung oder die höhere Spannung auf der einen Seite und das Vorsehen des Strombegrenzungsmittels 13 erfolgt an der nullten Ortspositi- on χθ bei der Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen dem Fahrzeug und Ladestation kein Stromfluss. Nach der Herstellung der elektrischen Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation wird durch den Stromregler der elektri- sehen Schaltung 9 die Spannung des Energiespeichers 5 auf ei ¬ nen Ladewert abgesenkt. Damit kann der Energiespeicher von der Energiequelle 6 aufgeladen werden. Anschließend kann das Fahrzeug 1 beispielsweise an der dritten Ortsposition x3 zum Stillstand kommen und der Energiespeicher 5 vollständig auf- geladen werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Fahrzeug 1 auch ohne Stillstand an der Ladestation 2 vorbei fahren.
Fährt nun das Fahrzeug 1 von der dritten Ortsposition x3 wie- der an, d.h. es beschleunigt, so wird der Energiespeicher 5 weiterhin von der Energiequelle 6 mit Strom versorgt, da bei ¬ de weiterhin elektrisch miteinander verbunden sind. Zudem kann die elektrische Energie der Energiequelle 6 verwendet werden, um den Antrieb 7 bei der Beschleunigung des Fahrzeu- ges 1 mit Energie zu versorgen. Bei einer vierten Ortspositi ¬ on x4 wird mit Hilfe der elektrischen Schaltung 9 der Strom über die Kontakte 3 durch den Stromregler des Energiespei ¬ chers zu Null geregelt. Bei der sechsten Ortsposition x6 ver- lässt das Fahrzeug 1 die Ladestation 2 und die elektrischen Kontakte werden hier getrennt. Abhängig von der gewählten Ausführungsform erfolgt eine Trennung des ersten und des zweiten Kontaktes 3,4 zwischen der fünften und der sechsten Ortsposition x5, x6. In diesem Bereich ist der Stromfluss zwischen dem Fahrzeug und der Energiequelle 6 annähernd gleich Null. Aufgrund des Strombegrenzungsmittels 13 erfolgt beim Überschreiten der Spannung am Energiespeicher 5 über die Spannung der Energiequelle 6 trotzdem kein Stromfluss zurück vom Energiespeicher 5 in Richtung der Energiequelle 6. Somit können die beiden Kontakte 3,4 voneinander ohne Stromfluss getrennt werden, insbesondere wird kein Lichtbogen erzeugt. Mindestens wird die Ausbildung eines Lichtbogens begrenzt und reduziert . FIG 3 zeigt ein weiteres Diagramm, in dem der Strom I von der Energiequelle 6 zum Fahrzeug 2 über die Ortsposition des Fahrzeuges 1 aufgetragen sind. Das Fahrzeug bewegt sich von links nach rechts. Beim Anfahren an die Ladestation 2 besteht kein elektrischer Kontakt zwischen der Ladestation 2 und dem Fahrzeug 3, so dass kein Strom fließt. Beim Einfahren in die Ladestation 2 wird ab einer nullten Ortsposition xO die elektrische Verbindung über die Kontakte 3,4 zwischen dem Energiespeichers 5 und der Ladestation 2 hergestellt. Durch den Stromregler 20 der Energiequelle 6 und/oder durch den Stromregler 20 des Energiespeichers 5 wird der fließende Strom in einer Anfangszeit nach dem Herstellen des elektrischen Kontaktes begrenzt, vorzugsweise auf den Wert Null ein ¬ gestellt. Nach einer Anfangszeit, d.h. da sich das Fahrzeug bewegt nach einem Wegstück im Diagramm, wird der Stromfluss durch den Stromregler 20 von der elektrischen Schaltung 20 und/oder von der weiteren elektrischen Schaltung 14 langsam bis auf einen Nennwert, d.h. eine vorgegebene Stromstärke er ¬ höht, so dass Strom von der Ladestation 2 zum Fahrzeug 1, insbesondere zum Energiespeicher 5 und/oder zum Antrieb 7 fließt.
Damit kann der Energiespeicher 5 von der Energiequelle 6 aufgeladen werden. Anschließend kann das Fahrzeug 1 beispiels- weise an der dritten Ortsposition x3 zum Stillstand kommen und der Energiespeicher 5 vollständig aufgeladen werden. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann das Fahrzeug 1 auch ohne Stillstand an der Ladestation 2 vorbei fahren. Fährt nun das Fahrzeug 1 von der dritten Ortsposition x3 wieder an, d.h. es beschleunigt, so wird der Energiespeicher 5 weiterhin von der Energiequelle 6 mit Strom versorgt, da bei ¬ de weiterhin elektrisch miteinander verbunden sind. Zudem kann die elektrische Energie der Energiequelle 6 verwendet werden, um den Antrieb 7 direkt über die Schaltung 9 ohne
Zwischenspeicherung im Energiespeicher 5 mit Energie zu versorgen. Somit kann der Antrieb 7 während des elektrischen Kontaktes mit der Ladestation 2 mit Strom versorgt werden. Insbesondere kann der Antrieb 7 beim Anfahren des Fahrzeuges und während der Beschleunigung des Fahrzeuges 1 mit Energie direkt von der Ladestation 2 versorgt werden. Gleichzeitig kann über die elektrische Schaltung 9, den Stromregler 20 und den Schalter 40 auch der Energiespeicher 5 aufgeladen werden. Beim Anfahren und Beschleunigen des Fahrzeuges 1 kann aber auch nur der Antrieb 7 mit Energie versorgt werden, damit ausreichend Energie zum Antrieb des Antriebes 7 vorhanden ist .
Bei einer vierten Ortsposition x4 wird mit Hilfe des Stromreglers 20 oder der Stromregler 20 der Strom über die Kontakte 3,4 zu Null geregelt. Bei der sechsten Ortsposition x6 verlässt das Fahrzeug 1 die Ladestation 2 und die elektri- sehen Kontakte 3, 4 werden hier getrennt.
Abhängig von der gewählten Ausführungsform erfolgt eine Trennung des ersten und des zweiten Kontaktes 3,4 zwischen der fünften und der sechsten Ortsposition x5, x6. In diesem Be- reich ist der Stromfluss zwischen dem Fahrzeug und der Energiequelle 6 annähernd oder gleich Null.
Aufgrund des Strombegrenzungsmittels 13 wird sichergestellt, dass kein Stromfluss vom Energiespeicher 5 zurück in Richtung Energiequelle 6 fließt. Somit können die beiden Kontakte 3,4 voneinander ohne Stromfluss getrennt werden, insbesondere wird kein Lichtbogen erzeugt. Mindestens wird die Ausbildung eines Lichtbogens begrenzt und reduziert. Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann die Spannungsversorgung anstelle einer Oberleitung und einer Schiene auch über zwei Schienen oder zwei Oberleitungen auf der Seite der Ladestation ausgeführt sein. Das Fahrzeug weist dann ent ¬ sprechend ausgebildete Kontakte auf, die zur Kontaktierung der Oberleitungen oder Schienen vorgesehen sind, und die über die elektrische Schaltung 9 mit den zwei elektrischen Polen des Energiespeichers 5 verbunden sind. Die Stromschienen sind beispielsweise seitlich oder unterhalb des Fahrzeuges ange ¬ ordnet .
Anstelle der anhand von FIG 2 und FIG 3 erläuterten Steuerung der Spannung bzw. des Stromes des Energiespeichers 5 abhängig von der Ortsposition kann auch die Höhe der Spannung bzw. die Höhe des Stromes des Energiespeichers 5 abhängig von der Zeit, insbesondere abhängig von der Herstellung und/oder Trennung des elektrischen Kontakts zwischen Fahrzeug und La- destation gesteuert werden. Zur Einstellung der Spannung und/oder der Ströme werden die erste und/oder die zweite elektrische Schaltung 9, 14, insbesondere die Stromregler 20 verwendet .
Abhängig von der gewählten Ausführungsform kann auch die Spannung und/oder der Strom der Energiequelle 6 vor dem Herstellen einer elektrisch leitenden Verbindung oder vor dem Auftrennen einer elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Energiequelle in der Weise angepasst werden, dass beim Herstellen oder beim Auftrennen der elektrisch leitenden Verbindung zwischen dem Fahrzeug und der Ladestation wenig oder kein Stromfluss vorliegt. Während des Aufladens des Energiespeichers 5 und/oder der Versorgung des Antriebes 7 wird der Stromregler des Fahrzeuges 1 so gesteuert, dass der Strom von der Energiequelle 6 in Richtung des Energie ¬ speichers 5 und/oder des Antriebes 7 fließt.
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