| WO/2022/089740 | CURRENT COLLECTOR AND METHOD FOR POWER TRANSMISSION |
| DE4115568A1 | 1993-02-04 | |||
| CN1911703A | 2007-02-14 | |||
| DE2362547A1 | 1975-06-19 | |||
| GB1150738A | 1969-04-30 |
| PATENTANSPRÜCHE 1. Stromversorgungssy stem für ein Elektro oder Hybridfahrzeug umfassend elektrisch leitende Reifen,Felgen,Radnaben, Bremsscheiben,Schleifringe,Bürsten für die Schleifringe, Isolatoren für die Achsteile wie beispielsweise Federn,Stoßdämpfer, Lenklingsteile zur elektrischen Leistuπgsversυrgung, Umfassend eine elektrische Steuereinheit, weiters umfassend eine elektrisch leitende Fahrbahn,gekennzeichnet dadurch,daß die Reifen über ein elektrisch leitendes Gewebe verfügen welches am Umfang Kontakt mit der elektrisch leitenden Fahrbahn herstellen und so die elektrische Leistung an das Fahrzeug übertragen. 2. System zur Übertragung elektrischer Leistung an ein Fahrzeug auch während der Fahrt nach Anspruch 1 bei welcher die elektrisch leitende Karkasse (Tragschicht,Gewebe) so ausgebildet ist,daß sie federnd über das Niveau des Reifenprofils herausragt. 3. Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Leistung nach Anspruch loder 2 bei welcher der elektrische Kontakt bei den Reifen durch einen oder mehrere elektrisch leitende Gürtel hergestellt wird. Dieser Gürtel kann federnde elektrisch leitende Bestandteile enthalten, wie beispielsweise Drahtstifte oder Drahtbürsten. 4. Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Leistung nach Anspruch 1 bis 3 bei welcher der gesamte Reifen oder zumindest wesentliche Teile des Reifens elektrisch leitend ausgebildet sind. 5. Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Energie nach Anspruch 1 bis 4 bei welcher die Sitzfläche des Reifens auf der elektrisch leitenden Felge so ausgebildet ist,daß der Strom über blanke Stellen der Felge übertragen wird. 6. Vorrichtung zur Übertragung elekktrischer Leistung nach Anspruch 1 bis 4 bei welchen die Stromversorgung durch Zufuhrung unterschiedlicher elektrischer Potentiale an den linken und rechten Rädern hergestellt wird. Zu diesem Zweck kann elektrische Energie in Form von Gleichstrom, Wechselstrom oder wechselnd pulsierendem einphasigen Strom zugeführt werden. 7. Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Leistung nach Anspruch 1 durch welche elektrische Energie durch in Fahrtrichtung längs versenkt verlegte und zum Untergrund isolierte Stahlbleche an die elektrisch leitenden Reifen übertragen wird. Diese Kontaktfahrspuren können auch aus elektrisch leitendem Beton bestehen. Die Kontaktfahrspuren werden mit elektrischen Leistungskabeln mit elektrischer Energie versorgt. 8. Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Leistung nach Anspruch 1 bei welcher ein elektrisches Potential durch eine in die Fahrbahn versenkte elektrische Schiene übertragen wird,und das zweite Potential durch die elektrisch leitende Fahrspur. zur Übertragung elektrischer Leistung nach Anspruch 1 bei welcher ein, oder mehrere elektrische Potentiale durch ein, oder mehrpolige Stomabnehmer aus einer in die Fahrbahn versenkte ein ,oder mehrpolige Stromschiene übertragen werden. 10. Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Leistung nach Anspruch 1 bei welcher ein oder mehrere Potentiale von der elektrisch leitenden Fahrbahn oder versenkten Stromschienen abgegriffen werden, und ein elektrisches Potential von einer elektrischen Oberleitung übertragen werden. |
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1.Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein System zur Versorgung eines Fahrzeuges mit elektrischer Energie,genauer gesagt betrifft die Erfindung die Vorrichtungen zur Stromversorgung eines mit einer elektrischen Drehvorrichtung angetriebenes Fahrzeugs welches auch über Batterien oder Verbrennungsmotor verfugen kann.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Elektrische Fahrzeuge haben eine sehr beschränkte Leistung und Reichweite.
Hybridfahrzeuge lösen das Problem nur teilweise weil sie ja doch wieder einen
Verbrennungsmotor brauchen und das Problem nur geringfügig verlagern.
Das Hauptproblem besteht darin, daß die Batterien eines Fahrzeugs ohne
Verbrennungsmotor nur bei Stillstand aufgeladen oder ersetzt werden können.
Während der Fahrt aufgenommener Strom aus Photo voltaikzellen ist bei weitem nicht ausreichend.
Während der Fahrt über längere Strecken entladen sich die Batterien schnell und zwingen zu langwierigen Fahrtunterbrechungen zum
Wiederaufladen.
Keine der bisher gemachten Erfindungen löste das Problem.
Verbrennungsmotoren haben zwar eine hohe Leistung,aber einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad als Elektromotoren.
Für einen hohen Wirkungsgrad und gutes Emissionsverhalten ist daher ein
Elektromotor vorzuziehen.
Zur Zeit ist jedoch keine Batterie mit der erforderlichen Leistung
In Aussicht. KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System vorzusehen, welche dem
Fahrzeug elektrische Energie zufuhrt wenn diese am Meisten benötigt wird,also während der Fahrt,bei hohen Geschwindigkeiten,bei Steigungen und auf langen
Überlandstrecken.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung schließt eine Stromverorgungsvorrichtung für ein elektrisch betriebenes Fahrzeug eine elektrisch leitende Fahrbahn,elektrisch leitende Reifen, elektrisch isolierte
Achsen und Stomabnahmekollektoren von den rotierenden Fahrwerksteilen ein.
Die durchaus konventionell aufgebaute Fahrbahn wird mit mindestens zwei elektrisch leitenden voneinander isolierten Radlaufspuren versehen.
Diese Spuren können beispielsweise aus Stahlblech, elektrisch leitender
Beschichtung des Unterbaues oder elektrisch leitendendem Beton bestehen.
Diese Spuren werden mit einem paralell zur Fahrbahn laufenden Kabel durchgehend oder Segmentweise versorgt und können auch
Für Datenübertragungszwecke genutzt werden.
Diese Fahrbahn kann so ausgeführt werden,daß sie ähnliche physikalische
Eigenschaften,abgesehen von den Elektrischen hat wie eine konventionelle
Fahrbahn.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung werden elektrische Fahrbahnen vorzugsweise für Autobahnen, Schnellstraßen,langen Steigungen auf
Bundesstraßen,also auf Fernverkehrsstrecken verbaut.
Im Nahverkehr fahren die Fahrzeuge mit Batteriebetrieb.
Weitere Vorteile dieser Technik wären,daß die Fahrzeuge praktisch unbegrenzte
Reichweite hätten,soweit die Fernverkehrsstrecken elektrifiziert sind.
Weiters könnten die Batterien auf den Fernverkehrsstrecken für den darauffolgenden nicht elektrifizierte Nahverkersabschnitt aufgeladen werden. Bremsende und bergab fahrende Fahrzeuge könnten elektrische Energie wieder an das Netz liefern.
Um die elektrische Leistung von der Fahrspur aufnehmen zu können bedient man sich schleifender oder rollender Stromabnehmer, vorzugsweise aus Metall.
Gemäß dem Aspekt der Erfindung verwendet man elektrisch leitende Reifen, gekennzeichnet dadurch, daß das tragende Gewebe (Karkasse ) elektrisch leitend ist und mit am Umfang ins Reifenprofil eingebetteten federnden Drahtstiften elektrisch verbunden wird, oder ein elektrisch leitender Profilgummi zur
Anwendung kommt.
Die elektrische Leistung wird von der Fahrgastzelle isoliert.
Zu diesem Zweck werden die einzelnen Achsteile voneinander isoliert.
Gezielt wird elektrische Leistung von den Bremsscheiben oder Radnaben oder
Antriebswellen über eingebettete Schleifringe und Bürsten in das Bordnetz übertragen.
Alternativ kann man die elektrische Leistung über am Wagenboden angebrachte horizontal und vertikal bewegliche schleifende
Stromabnehmer übertragen.
Die Fahrbahn kann zu diesem Zweck auch versenkte Stromschienen aufnehmen.
Alternativ kann man die elektrische Leistung über eine ein oder mehrpolige elektrische Oberleitung übertragen gekennzeichnet dadurch, daß an der Fahrzeugoberseite federnde teleskopartige Stromabnehmer montiert sind.
Alternativ kann man die elektrische Leistung induktiv übertragen,gekennzeichnet dadurch, daß sowohl in der Fahrbahn als auch am Wagenboden induktive Spulen angebracht sind. KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben erwähnten Merkmale,technische und gewerbliche Bedeutungen und
Vorteile dieser Erfindung werden besser durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung von beispielsweisen Ausfuhrungen der Erfindung
Verstanden,wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden wie folgt:
Fjg,ϊ Prinzipskizze, welche die erfmdungsgernäße Anordnung der erforderlichen Teile im Grundriß zeigt.
Fig. Ia Aufriss mit Querschnitt der elektrisch leitenden Fahrbahn sowie Ansicht und Schnitt des Fahrzeugs und der Reifen.
Fig.2 zeigt oberhalb der Mittellinie einen Querschnitt durch die erfundene
Radkonstruktion.
Die Darstellung unterhalb der Mittelline zeigt eine Ansicht des erfundenen
Rades.
Fig.3 zeigt ein Fahrzeug mit oberem und unteren Stromabnehmer im Grundriss.
Fig.3a zeigt alternativ ein Fahrzeug mit Fahrbahn in Ansicht und Teilquerschnitt welches elektrische Energie über eine Stromschiene und Stromabnehmer am
Boden ,oder alternativ elektrische Energie über eine Oberleitung und
Stromabnehmern bezieht, wobei jeweils auch ein oder mehrere elektrische
Potentiale über die Reifen übertragen werden können.
Fig.4 zeigt alternativ ein Fahrzeug mit Fahrbahn in Querschnitt und Ansicht welches elektrische Energie über induktive Spulen am Wagenunterboden 300 und versenkt in der Fahrbahn 400 bezieht. DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Nachfolgend wird ein Fahrzeug mit einer elektrischen
Energieversorgungsvorrichtung und der dafür erforderlichen Fahrbahn gemäß der Erfindung beschrieben.
Gleiche oder entsprechende Abschnitte werden gemäß ihrer Bezugszahlen bezeichnet und ihre wiederholte Beschreibung wird vermieden.
Beispielsweise wird in Fig.l im oberen Teil der Grundriß und im unteren Teil die Ansicht in Fahrtrichtung mit teilweisen Querschnitt durch die Räder 100 und
Fahrbahn 200 abgebildet.
Das Fahrzeug verfugt über beispielsweise vier Räder. Diese können mittels
Vorderrad-,Hmterrad-,AlLradantrieb O( j er m jt einzelnen Radnabenmotoren mit
Drehmoment versorgt werden.
Die linken Räder 100L werden ebenso wie die rechten Räder 100R mit elektrischer Leistung aus der Fahrbahn versorgt.
Die linke und die rechte Seite wird mit unterschiedlichen elektrischen
Potentialen versorgt.
Die Antriebseinheit 110 besteht aus Elektromotor-Generator Einheit oder
Hybridsystem jeweils mit Batterie und Steuereinheit sowie Bedieneinheit.
Die unterschiedlichen elektrischen Potentiale werden über elektrisch leitende
Reifen 10 ^Felgen 20,Bremsscheiben 30,Schleifringe 40,Bürsten 50 in das elektrische Netz des Fahrzeugs übertragen.
Achsteile 70 wie beispielsweise Federungsteile,Lenkungsteile,Stoßdämpfer werden durch Isolatoren elektrisch von der Karosserie getrennt.
Die Reifen sind wie in Fig.2 aus elektrisch leitendem Gewebe 11 gefertigt.
Dieses Gewebe ist so geformt,daß am Umfang ein oder mehrere elektrisch leitende Ringe 12 oder Segmente entstehen. Es können aber auch ein oder mehrere elektrisch leitende Gürtel 12a in die
Karkasse gewebt sein.
Dieser Gürtel kann beispielsweise die Struktur einer Drahtbürste haben,welche bei Berührung mit der elektrisch leitenden Fahrbahn elektrische Leistung überträgt.
Der übrige Reifen ist mit üblichem Gummi 13 mit üblichem
Reifenprofil 14 versehen und überträgt die Antriebs,Brems und
Seitenführungskräfte.
An der Innenseite und in den Zwischenlagen hat der Gummi auch die Aufgabe den Reifeninnenraum 15 druckdicht gegen die Umgebung abzuschließen.
An den Berührungsstellen 16 des Reifens am Felgenhorn 17 muß stellenweise leitendes Gewebe an die Oberfläche treten um elektrischen Kontakt mit der elektrisch leitenden Felge zu gewährleisten.
Die Fahrbahn 200 ist mit elektrisch leitender Oberfläche versehen.
Diese Oberfläche gliedert sich in eine linke 210L und rechte
Radlaufspur 210R sowie beidseitig und mittig derselben elektήsch isolierende
Fahrbahnteile 200.
Dabei kann es sich um Gleichstrom oder Wechselstrom oder wechselnd pulsierenden einphasigen Strom handeln.
Die Radlaufspuren können beispielsweise aus Stahlblech bestehen welche gegen den Untergrund und seitlich elektrisch isoliert sind und über ein versenktes elektrisches Leistungskabel 240 mit Mess und Steuereinheit mit Strom versorgt werden.
Die Radlaufspuren können ebenso aus einer elektrisch leitenden Beschichtung bestehen welche auf den isolierenden Untergrund aufgebracht sind oder aus elektrisch leitendendem Beton.
Die Leistungskabel können beispielsweise durch ein parallel zur Fahrbahn verlegtes Erdkabel versorgt werden. Alternativ könnte man das Fahrzeug wie in Fig.3 mit elektrischen
Stromabnehmern mit elektrischer Leistung versorgt werden.
Zu diesem Zweck werden horizontal schwenk oder drehbare, vertikal bewegliche Kontaktbügel 260 verwendet.Die elektrische Leistung wird über in die Fahrbahn versenkte Stromschienen 250 zugeführt oder über eine elektrische Oberleitungskonstruktion 270. Ein oder mehrere elektrische Phasen können dabei über elektrisch leitende Reifen versorgt werden.
Fig.3a zeigt im Aufriss die Fahrbahn und Oberleitung im Schnitt und das
Fahrzeug in der Ansicht und im Teilschnitt.
Die Kontaktbügel können mit mechanischer,hydraulischer,pneumatischer,magnetischer oder elektromagnetischer Kraft auf die elektrisch leitende Fahrspur oder
Stromschiene gedrückt werden.
Alternativ könnte man das Fahrzeug wie in Fig.4 dargestellt beispielsweise mit induktiv übertragener elektrischer Leistung versorgen.
Zu diesem Zweck verfugt das Fahrzeug am Vnterboden über eine oder mehrere
Magnetspulen.
Die Fahrbahn wird in diesem Fall mit aneinandergereihten elektrischen Spulen versehen welche durch elektrische Steuereinheiten versorgt und getaktet werden.
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