DE102022125116A1 - Traction energy supply method, in particular using a power supply system for motor vehicles, preferably for commercial vehicles for electrically operated heavy traffic - Google Patents

Traction energy supply method, in particular using a power supply system for motor vehicles, preferably for commercial vehicles for electrically operated heavy traffic Download PDF

Info

Publication number
DE102022125116A1
DE102022125116A1 DE102022125116.0A DE102022125116A DE102022125116A1 DE 102022125116 A1 DE102022125116 A1 DE 102022125116A1 DE 102022125116 A DE102022125116 A DE 102022125116A DE 102022125116 A1 DE102022125116 A1 DE 102022125116A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
energy
charging
electrical
vehicle
heavy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102022125116.0A
Other languages
German (de)
Inventor
Kai André Böhm
Gerold Sluka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hofer Powertrain Innovation GmbH
Original Assignee
Hofer Powertrain Innovation GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE202021106215.0U external-priority patent/DE202021106215U1/en
Priority claimed from DE202021106214.2U external-priority patent/DE202021106214U1/en
Priority claimed from DE202022102525.8U external-priority patent/DE202022102525U1/en
Application filed by Hofer Powertrain Innovation GmbH filed Critical Hofer Powertrain Innovation GmbH
Priority to PCT/EP2022/081673 priority Critical patent/WO2023084053A1/en
Priority to PCT/EP2022/081655 priority patent/WO2023084044A1/en
Priority to EP22808859.7A priority patent/EP4217223A1/en
Publication of DE102022125116A1 publication Critical patent/DE102022125116A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/53—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells in combination with an external power supply, e.g. from overhead contact lines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/51—Photovoltaic means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/50—Charging stations characterised by energy-storage or power-generation means
    • B60L53/52—Wind-driven generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L53/00—Methods of charging batteries, specially adapted for electric vehicles; Charging stations or on-board charging equipment therefor; Exchange of energy storage elements in electric vehicles
    • B60L53/60—Monitoring or controlling charging stations
    • B60L53/63—Monitoring or controlling charging stations in response to network capacity
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60M—POWER SUPPLY LINES, AND DEVICES ALONG RAILS, FOR ELECTRICALLY- PROPELLED VEHICLES
    • B60M3/00—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power
    • B60M3/02—Feeding power to supply lines in contact with collector on vehicles; Arrangements for consuming regenerative power with means for maintaining voltage within a predetermined range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/10—DC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2210/00—Converter types
    • B60L2210/30—AC to DC converters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/16—Driver interactions by display

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

Ein Traktionsenergieversorgungsverfahren kann eine elektrische Versorgung von Schwerverkehrfahrzeugen 220, 220I mit elektrischer Antriebsenergie dadurch sicherstellen, dass durch eine Übertragung auf wenigstens einer elektrischen Leitung 260, 260I im Bereich eines versorgungsleitungsgestützten Streckenabschnitts 210, 210I elektrische Energie für wenigstens einen Antriebsmotor zur Verfügung gestellt wird. Ein Elektrospeicher des Schwerverkehrfahrzeugs 220, 220I dient als Element zur Überbrückung in Abschnitten, die versorgungsleitungsfreie Streckenabschnitte 210I sind. Die wenigstens eine elektrische Leitung 260, 260I wird von einer leistungsgesteuerten elektrischen Energiequelle 203, 203I versorgt. Dies erfolgt modenabhängig. Hierzu wird die Energieversorgung durch eine elektrisch steuerbare Umspannstation 209 realisiert. In einem Energieversorgungssystem 202 mit der wenigstens einen elektrischen Leitung 260, 260I und einer steuerbaren Energieversorgung lässt sich elektrische Nachladeenergie für wenigstens ein Fahrzeug 220, 220I des Schwerverkehrs 201 nach Bedarf modenabhängig zur Verfügung stellen.

Figure DE102022125116A1_0000
A traction energy supply method can ensure the electrical supply of heavy goods vehicles 220, 220 I with electrical drive energy in that electrical energy is made available for at least one drive motor by transmission on at least one electrical line 260, 260 I in the area of a line section 210, 210 I supported by a supply line . An electric accumulator of the heavy-duty vehicle 220, 220 I serves as an element for bridging sections that are line sections 210 I without a supply line. The at least one electrical line 260, 260 I is supplied by a power-controlled electrical energy source 203, 203 I. This is mode-dependent. For this purpose, the power supply is implemented by an electrically controllable substation 209 . In an energy supply system 202 with the at least one electrical line 260, 260 I and a controllable energy supply, electrical recharging energy can be made available for at least one vehicle 220, 220 I of heavy traffic 201 as required, depending on the mode.
Figure DE102022125116A1_0000

Description

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit elektrisch versorgtem Beförderungsverkehr, insbesondere Schwerverkehr mit wenigstens einem Schwerverkehrfahrzeug, das mit wenigstens einem Elektromotor angetrieben wird, wie einem Lastkraftwagen (LKW) oder einem Personenbeförderungsfahrzeug (PKW oder Bus), und einem Straßenstück. Entlang zumindest eines Teils des Straßenstücks ist elektrische Energie aus einer Versorgungsleitung in einen Elektrospeicher des Schwerverkehrfahrzeugs zur Zwischenspeicherung aufnehmbar (wie z. B. in einen Traktionsakkumulator, wie z. B. in ein Elektrolyseur-Brennstoffzellensystem, z. B. in ein elektrochemisches Speichersystem).The present invention deals with electrically supplied transport traffic, in particular heavy traffic with at least one heavy traffic vehicle that is driven by at least one electric motor, such as a truck (truck) or a passenger transport vehicle (car or bus), and a stretch of road. Along at least part of the stretch of road, electrical energy can be taken from a supply line into an electric storage device of the heavy-duty vehicle for intermediate storage (e.g. in a traction accumulator, e.g. in an electrolyzer fuel cell system, e.g. in an electrochemical storage system) .

Des Weiteren behandelt die vorliegende Erfindung eine Ladestation bzw. eine Umspannstation für eine Oberleitungsversorgung oder eine Bodenkontaktschiene an einem Straßenabschnitt und ein Verfahren zur Versorgung von Fahrzeugen des Schwerverkehrs mit elektrischer Energie.Furthermore, the present invention deals with a charging station or a substation for an overhead line supply or a ground contact rail on a road section and a method for supplying heavy traffic vehicles with electrical energy.

Mit anderen Worten, die vorliegende Erfindung behandelt ein Traktionsenergieversorgungsverfahren, insbesondere für elektrisch versorgten Schwerverkehr, nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.In other words, the present invention deals with a traction energy supply method, in particular for electrically supplied heavy traffic, according to the preamble of patent claim 1.

Behandelt wird zudem eine Ladestation bzw. Umspannstation als Teil eines Energieversorgungssytems für eine Oberleitungsversorgung oder eine Bodenkontaktschiene an einem Straßenabschnitt nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 10.A charging station or substation is also dealt with as part of an energy supply system for an overhead line supply or a ground contact rail on a road section according to the preamble of patent claim 10.

Technisches Gebiettechnical field

Aufgrund des Bestrebens, sich von Fahrzeugen des Schwerverkehrs mit verbrennungsmotorischen Antrieben abzuwenden, wie z. B. von Lastkraftwagen mit einem Verbrennungsantriebsmotor, insbesondere von solchen, die mehrere Tonnen Ladegewicht transportieren können, und wie z. B. von Omnibussen mit einem Verbrennungsmotor, sind sowohl Hybrid-Antriebssysteme für den Antrieb von solchen Schwerverkehrs-Fahrzeugen, wie Lastkraftwagen, als auch solche Lastkraftwagen entwickelt worden, die ausschließlich mit einer oder mit mehreren Elektromaschinen als Antriebsmaschinen ausgestattet sind und somit rein elektrisch angetrieben werden können. Ähnlich gestaltete Schienenfahrzeuge sind auch schon bekannt, die also als reine Elektro-Lokomotiven Züge bewegen können.Due to the desire to turn away from vehicles of heavy traffic with internal combustion engine drives such. B. of trucks with an internal combustion engine, especially those that can transport several tons of payload, and such. B. of buses with an internal combustion engine, both hybrid drive systems for driving such heavy-duty vehicles, such as trucks, and those trucks have been developed that are exclusively equipped with one or more electric machines as drive machines and are therefore purely electrically powered can. Rail vehicles with a similar design are already known, which means that they can move trains as purely electric locomotives.

Für die Elektrifizierung des Beförderungsverkehrs ist im Allgemeinen ein Ausgleich zwischen einer zuverlässig erzielbaren Reichweite bzw. einer maximalen Fahrstrecke, den Stellen mit verfügbarer elektrischer Energie und dem Typ der Versorgung zu suchen, die für die Bereitstellung der vom jeweiligen Fahrzeug geforderten Energie benötigt wird. Zumindest in Teilen muss die technische Ausstattung, wie z. B. ausreichend in der Größe bzw. in der Speicherkapazität dimensionierte elektrochemische Energiespeicher, und die Einrichtungen zu deren Betrieb von dem jeweiligen elektrifizierten Fahrzeug mitgeführt werden. Aufgrund der benötigten Speicherkapazität des elektrochemischen Speichers vergrößert sich das Gewicht eines so gearteten Fahrzeugs. Folglich erhöht sich allein schon aufgrund der Notwendigkeit eines elektrochemischen Speichers, wie eines Akkumulators, der Energieverbrauch eines derart gestalteten Fahrzeugs. Im Ergebnis wirkt sich dies nicht nur ungünstig auf die Energiebilanz aus, sondern die benötigten Ladezeiten reduzieren die Zeiten der Fahrzeugnutzung und damit der Auslastung der Fahrzeuge. Die Ladezeit ist abträglich für eine hohe Wirtschaftlichkeit des einzelnen Fahrzeugs und damit auch des gesamten elektrischen Verkehrssystems. Sollen Phasen, in denen aufgrund von Ladevorgängen ein elektrisch versorgtes Fahrzeug ausfällt, vermieden werden, könnte auf einen reinen Oberleitungsbetrieb eingeschwenkt werden, der aber andererseits erfahrungsgemäß die Gefahr eines Liegenbleibens auf offener Strecke birgt - aus dem Zugfernverkehr ist vielen Fahrgästen bekannt, dass sie schon einmal zum Umsteigen aufgefordert wurden, was nicht nur Unannehmlichkeiten, sondern auch eine erhöhte Gefährdung für die Fahrgäste bedeutet.For the electrification of transport traffic, a balance must generally be sought between a reliably achievable range or a maximum travel distance, the points with available electrical energy and the type of supply that is required to provide the energy required by the respective vehicle. At least in part, the technical equipment, such as B. sufficiently dimensioned in size or in the storage capacity electrochemical energy storage, and the devices for their operation are carried along by the respective electrified vehicle. Because of the required storage capacity of the electrochemical store, the weight of a vehicle of this type increases. Consequently, the energy consumption of a vehicle designed in this way increases simply because of the need for an electrochemical store, such as an accumulator. As a result, this not only has an unfavorable effect on the energy balance, but the required charging times reduce the times of vehicle use and thus the utilization of the vehicles. The charging time is detrimental to the high level of economic efficiency of the individual vehicle and thus also of the entire electric transport system. If phases in which an electrically powered vehicle fails due to charging processes are to be avoided, it would be possible to switch to pure catenary operation, which, however, on the other hand, as experience has shown, harbors the risk of being broken down on the open route - many passengers from long-distance train transport are aware that they have already done so asked to change trains, which not only causes inconvenience but also an increased risk for the passengers.

Zahlreiche inzwischen bekannt gewordene elektrische Antriebssysteme favorisieren hinsichtlich der elektrischen Versorgung der Motoren und der Energiespeicher ihre ganz eigenen Lösungen, wobei viele verschiedene Lösungen Oberleitungen für die elektrische Versorgung der Fahrzeuge nutzen. Andersartig gestaltete Fahrzeuge können dabei häufig nicht von den in einem bestimmten Streckenabschnitt vorhandenen Oberleitungen profitieren, denn die Oberleitungen und das durch die Oberleitungen zur Verfügung gestellte Energieversorgungssystem sind üblicherweise nur für einen ganz bestimmten Fahrzeugtyp konzipiert. Beispielhaft sind die bis zum Jahr 2022 aufgebauten Oberleitungs-Teststrecken in der Bundesrepublik Deutschland zu nennen. Eine der ersten Oberleitungs-Teststrecken gibt es z. B. auf der Autobahn „A1“, wie z. B. online auf dem Internet-Portal „electrive.net“ am 13.09.2020 unter dem Titel „Im Oberleitungs-LKW über die A1: Erstaunlich unspektakulär“ von der Autorin Nicole de Jong berichtet wurde (abrufbar unter https://www.electrive.net/2020/09/13/im-oberleitungs-Ikw-ueber-die-a1-erstaunlichunspektakulaer/13.09.2020). Nur ganz bestimmte LKWs sind dafür vorgesehen, die elektrische Energie aus dem Oberleitungsnetz entnehmen zu dürfen. Anderen Fahrzeugen auf der Autobahn stehen die Oberleitungen als Energiequellen, genauer gesagt als Energieübertragungsmittel, nicht zur Verfügung.Numerous electrical drive systems that have become known in the meantime favor their very own solutions with regard to the electrical supply of the motors and the energy storage devices, with many different solutions using overhead lines for the electrical supply of the vehicles. Vehicles of a different design often cannot benefit from the overhead lines present in a specific route section, because the overhead lines and the energy supply system provided by the overhead lines are usually only designed for a very specific type of vehicle. The overhead line test routes that will be built in the Federal Republic of Germany by 2022 should be mentioned as an example. One of the first overhead line test tracks is z. B. on the highway "A1", such. B. was reported online on the Internet portal "electrive.net" on September 13, 2020 under the title "In the overhead line truck over the A1: Amazingly unspectacular" by the author Nicole de Jong (available at https://www. electrive.net/2020/09/13/im-oberleitungs-Ikw-ue-die-a1-amazingly unspectacular/09/13/2020). Only very specific trucks are intended to be allowed to draw electrical energy from the overhead line network. The overhead lines are not available to other vehicles on the highway as a source of energy, more precisely as a means of transferring energy.

Theoretisch ist also durch solche zusätzlichen Oberleitungen die Möglichkeit geschaffen, rein elektrisch angetriebene Lastkraftwagen auf Autobahnen fahren zu lassen. Bei (ausschließlich) elektrisch angetriebenen Lastkraftwagen ist jedoch die Schwierigkeit gegeben, dass bisher bekannte Speichersysteme (also Batterien bzw. Akkumulatoren), vor allem des Typs Lithium-Batterien, ein erhebliches Eigengewicht aufweisen, sodass die erlaubte Zuladung bei Lastkraftwagen, die einen Fahrradius von 1.000 km oder mehr abdecken können sollen, um mehrere Tonnen reduziert ist. Ein Ansatz, das Eigengewicht des Antriebs zu senken, besteht nun darin, Lithium-Akkumulatoren einzusetzen, die aufgrund ihrer Elektroden und ihres Elektrolyten eine besonders hohe Speicherkapazität haben sollen, idealerweise bei einer möglichst geringen eigenen Masse. Die bekannten Lithium-Akkumulatoren-Typen, die sich durch geringeres Eigengewicht, eigentlich durch eine besonders hohe gravimetrische Leistungsdichte auszeichnen, zeichnen sich üblicherweise aber auch durch zahlreiche Nachteile aus, z. B. neigt der Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Akkumulator, insbesondere jene Typen, bei denen der Cobalt-Anteil zu Gunsten des Nickel-Anteils reduziert wird, zum „thermischen Durchgehen“. Folglich wird die hinzugewonnene Leistungsdichte bzw. der Vorteil bei der gravimetrischen Leistungsdichte durch Sicherheitsvorkehrungen, wie z. B. durch kleine Ladungs- und Entladungsströme, zum Teil wieder aufgegeben.Theoretically, such additional overhead lines make it possible to drive purely electrically powered trucks on freeways. With (exclusively) electrically powered trucks, however, there is the difficulty that previously known storage systems (i.e. batteries or accumulators), especially of the lithium battery type, have a considerable dead weight, so that the permitted payload for trucks that have a radius of 1,000 km or more is reduced by several tons. One approach to reducing the drive's own weight is to use lithium accumulators, which should have a particularly high storage capacity due to their electrodes and their electrolyte, ideally with the lowest possible own mass. The well-known types of lithium accumulators, which are characterized by their lower dead weight, actually by a particularly high gravimetric power density, are usually also characterized by numerous disadvantages, e.g. For example, the lithium-nickel-cobalt-aluminum battery, especially those types in which the cobalt content is reduced in favor of the nickel content, tends to "thermal runaway". Consequently, the power density gained or the advantage in the gravimetric power density is compensated for by safety precautions such as e.g. B. by small charge and discharge currents, partially abandoned.

Ein Lithium-Akkumulator-Typ, der zwar eine höhere Anzahl Lade- und Entladezyklen überdauert, aber für eine automotive Anwendung deswegen ungeeignet erscheint, weil er nur eine sehr geringe gravimetrische Leistungsdichte (im Vergleich mit anderen Lithium-Akkumulator-Typen) hat, ist der Lithium-Titanat-Akkumulator.A lithium accumulator type that survives a higher number of charging and discharging cycles but appears unsuitable for an automotive application because it only has a very low gravimetric power density (compared to other lithium accumulator types) is the Lithium titanate battery.

Aufschlussreiche Beschreibungen zum Akkumulatortyp Lithium-Titanat-Akkumulator (LTO-Akkumulator) sind der WO 2015/085157 A1 (Anmelderin: E. I. DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY; Offenlegungstag: 11. Juni 2015), der KR 2013 0 123 491 A (Anmelderin: LG CHEMICAL LTD.; Offenlegungstag: 13. November 2013), der EP 3 770 997 A1 (Anmelderin: LG CHEM, LTD.; Offenlegungstag: 27. Januar 2021) und der EP 3 376 569 B1 (Inhaberin: KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA; Erteilungstag: 9. Dezember 2020) zu entnehmen.Insightful descriptions of the rechargeable battery type lithium titanate rechargeable battery (LTO rechargeable battery) are the WO 2015/085157 A1 (Applicant: EI DU PONT DE NEMOURS AND COMPANY; Disclosure date: June 11, 2015), der KR 2013 0 123 491 A (Applicant: LG CHEMICAL LTD.; Disclosure date: November 13, 2013), the EP 3 770 997 A1 (Applicant: LG CHEM, LTD.; Disclosure Date: January 27, 2021) and the EP 3 376 569 B1 (Owner: KABUSHIKI KAISHA TOSHIBA; Date of issue: December 9, 2020).

Statt ausführlich den Typ Lithium-Titanat-Akkumulator mit allen seinen Komponenten und seinen elektrischen, thermischen, chemischen und mechanischen Eigenschaften zu beschreiben, soll auf die zuvor genannte, einschlägige Fachliteratur, z. B. aus dem Bereich Patentliteratur, verwiesen werden, deren Offenbarungsumfänge als vollständig in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkludiert gelten sollen.Instead of describing the type of lithium titanate battery with all its components and its electrical, thermal, chemical and mechanical properties in detail, reference should be made to the relevant specialist literature mentioned above, e.g. B. from the field of patent literature, the disclosure scopes of which are to be considered as fully included in the present description of the invention.

Andere Überlegungen gehen dahin, Lastkraftwagen an Oberspannungsleitungen zu führen. Lkws mit entsprechenden Pantographen werden unter anderem in der DE 10 2016 004 610 A1 (Anmelderin: Scania CV AB; Offenlegungstag: 22. Dezember 2016) und in der EP 3 357 741 B1 (Patentinhaberin: MAN Truck & Bus SE; Patenterteilungstag: 15. September 2021) vorgestellt. Ein weiterer Stromabnehmer wird in der DE 10 2009 030 218 B3 (Patentinhaberin: Bombardier Transportation GmbH; Patenterteilungstag: 23. September 2010) behandelt, der mit der Zielrichtung „Schienenfahrzeug“ entwickelt worden ist, womöglich aber - in eventuell abgewandelter Form - auch auf Dächern von Fahrerhäusern von Langstrecken-Lastkraftwagen (Langstrecken-Lkws) montiert werden kann. Ein Aufbau eines Oberleitungsspannungsabgriffs, seine Abmessungen, seine Beweglichkeit und sein elektrisches sowie sein mechanisches Verhalten können aus den zitierten Druckschriften entnommen werden und gelten als vollumfänglich für vorliegende Erfindungsbeschreibung inkludiert.Other considerations are to lead trucks to overhead power lines. Trucks with appropriate pantographs are used, among other things, in the DE 10 2016 004 610 A1 (Applicant: Scania CV AB; Disclosure date: December 22, 2016) and in the EP 3 357 741 B1 (Patent owner: MAN Truck & Bus SE; patent grant date: September 15, 2021). Another pantograph is in the DE 10 2009 030 218 B3 (patent owner: Bombardier Transportation GmbH; patent grant date: September 23, 2010), which was developed with the aim of "rail vehicles", but possibly - in a possibly modified form - also mounted on the roofs of driver's cabs of long-distance trucks (long-distance trucks). can be. A structure of an overhead line voltage tap, its dimensions, its mobility and its electrical and mechanical behavior can be found in the publications cited and are considered to be fully included in the present description of the invention.

So verlockend es auch wirkt, die Lastkraftwagen an jeder beliebigen Stelle ihrer Fahrstrecke über eine Hochspannungskabelversorgung mit elektrischer Energie zu versorgen, dürfte eine komplette Elektrifizierung aller Straßen eines Landes eine deutlich zu hohe Investitionssumme, die in den Straßenbau fließen müsste, erforderlich machen.As tempting as it may seem to supply the trucks with electrical energy via a high-voltage cable supply at any point along their route, a complete electrification of all roads in a country would probably require a far too high investment sum that would have to flow into road construction.

Stand der TechnikState of the art

Stromversorgungssysteme für elektrifizierte Zugverkehrsnetze dienen gemäß der WO 2010/023 033 A1 (Anmelderin: Siemens AG; Veröffentlichungstag: 04.03.2010) dem Antrieb der Schienenfahrzeuge sowie der Versorgung einer Fahrleitungsanlage. Zur Steigerung der Versorgungssicherheit sowie zur Erhöhung der Nutzung der eingesetzten Energie, indem eine Rückspeisung von Strom im generatorischen Betrieb von Motoren während eines Bremsvorgangs stattfindet, wird in der PCT-Anmeldung vorgeschlagen, sogenannte Unterwerke der Energieversorgungseinrichtung mit einer Energiespeichereinrichtung auszustatten. Diese Unterwerke dienen der Umformung elektrischer Energie und der Versorgung von Streckenabschnitten. Die Energiespeichereinrichtung kann beispielsweise einen elektrischen und einen elektrochemischen Energiespeicher aufweisen, die über leistungselektronische und/oder mechanische Schalter verbunden sind. Jene Energiespeicher können auch zur Versorgungsstabilität durch ein Energieversorgungsnetz beitragen, wenn als Energiequellen Windkraftanlagen oder Photovoltaikanlagen genutzt werden, die generell als weniger stabile Energiequellen anzusehen sind.Power supply systems for electrified train networks are used in accordance with the WO 2010/023 033 A1 (Applicant: Siemens AG; date of publication: March 4, 2010) the drive of the rail vehicles and the supply of an overhead contact line system. To increase security of supply and to increase the use of the energy used by feeding back current in generator operation of motors during a braking process, the PCT application proposes equipping so-called substations of the energy supply device with an energy storage device. These substations are used to transform electrical energy and to supply sections of line. The energy storage device can have, for example, an electrical and an electrochemical energy store, which are connected via power electronic and/or mechanical switches. Those energy stores can also contribute to the stability of supply through an energy supply network if wind turbines or photovoltaic systems are used as energy sources, which are generally to be regarded as less stable energy sources.

Ähnlich wie in der WO 2010/023 033 A1 wird auch in der EP 3 210 820 B1 (Inhaberin: Kabushiki Kaisha Toshiba; Veröffentlichungstag des Patents: 07.08.2019) hauptsächlich auf Transportsysteme des elektrischen Schienenverkehrs Bezug genommen. Aufgrund der Versorgung der Fahrzeuge, die im Start-Stopp-Betrieb operieren, mit Energie über Oberleitungen soll die Oberleitungsspannung stark variieren. Ähnlich wie in der WO 2010/023 033 A1 wird daher auch in der EP 3 210 820 B1 vorgeschlagen, Umspannstationen mit Energiespeichern auszustatten. Unterschiedliche typische DC-Betriebsspannungen, z. B. 600 V oder z. B. auch 1500 V, werden in dem Dokument angesprochen. In dem Dokument wird erläutert, dass die Betriebsspannung auch deswegen zu variieren ist, weil das Speicherelement der Station temperaturbedingten Spannungsänderungen oder SOC-bedingten Spannungsänderungen ausgesetzt sei.Similar to the WO 2010/023 033 A1 will also in the EP 3 210 820 B1 (Owner: Kabushiki Kaisha Toshiba; patent publication date: 07.08.2019) mainly refers to transport systems of electric rail traffic. Due to the fact that the vehicles, which operate in start-stop mode, are supplied with energy via overhead lines, the overhead line voltage should vary greatly. Similar to the WO 2010/023 033 A1 is therefore also in the EP 3 210 820 B1 proposed to equip substations with energy storage. Different typical DC operating voltages, e.g. B. 600 V or z. B. also 1500 V, are addressed in the document. The document explains that the operating voltage also has to be varied because the storage element of the station is exposed to temperature-related voltage changes or SOC-related voltage changes.

In der DE 10 2019 117 419 A1 (Anmelderin: Bombardier Transportation GmbH; Offenlegungstag: 31.12.2020) wird eine Schienenverkehrsstrecke mit einer von einem Schienenfahrzeug nutzbaren elektrischen Nachladeinfrastruktur beschrieben. Zu den im Schienennetzwerk verkehrenden Fahrzeugen gehören die Fahrzeuge „Zug“, „Triebwagen“, „Lokomotive“ und „Waggon“. Die Infrastruktur soll Oberleitungsabschnitte für ein Laden im Stillstand oder für ein Laden während einer Fahrt eines Fahrzeugs aufweisen. Die Länge und die Größe der Abschnitte der Nachladeinfrastruktur seien in Übereinstimmung mit dem Energiebedarf der Fahrzeuge auszulegen. Jede Ladestation sei mit Komponenten wie Wechselrichter, Gleichrichter und/oder - ganz allgemein gesprochen - Strom- und/oder Spannungswandler auszustatten. Darüber hinaus könne eine Energierückspeisung von Energie in das Versorgungsstromnetz, z. B. mithilfe von Frequenzumwandlern, vorgesehen werden. Damit auf jeden Fall ein Notfallbetrieb sichergestellt sei, wird vorgeschlagen, die Energiespeicherkapazität in eine Notbetriebskapazität und eine Reservekapazität zu unterteilen. Die Abstände zwischen den einzelnen Abschnitten mit einer Nachladeinfrastruktur sollen so gewählt sein, dass auch bei Ausfall eines zwischenliegenden Nachladeinfrastrukturabschnitts ein Schienenfahrzeug möglichst ohne eine Tiefenentladung des Akkumulators zu einem darauffolgenden Abschnitt mit einer Nachladeinfrastruktur gelangen kann.In the DE 10 2019 117 419 A1 (Applicant: Bombardier Transportation GmbH; Disclosure date: December 31, 2020) describes a rail transport route with an electrical recharging infrastructure that can be used by a rail vehicle. The vehicles operating on the rail network include the vehicles "train", "motorcar", "locomotive" and "wagon". The infrastructure should have catenary sections for charging when the vehicle is stationary or for charging while it is moving. The length and size of the sections of the recharging infrastructure should be designed in accordance with the energy requirements of the vehicles. Each charging station should be equipped with components such as inverters, rectifiers and/or - generally speaking - current and/or voltage converters. In addition, energy can be fed back into the power grid, e.g. B. using frequency converters are provided. To ensure emergency operation in any case, it is proposed to subdivide the energy storage capacity into an emergency operation capacity and a reserve capacity. The distances between the individual sections with a recharging infrastructure should be selected in such a way that even if an intermediate recharging infrastructure section fails, a rail vehicle can reach a subsequent section with a recharging infrastructure as far as possible without deep discharge of the battery.

Die CN 109 383 307 B (Anmelderin: Zhuzhou CRRC Times Electric Co., Ltd.; Veröffentlichungstag: 12.10.2021) beschäftigt sich ebenfalls mit elektrischen Schienenverkehrfahrzeugen, die batterieversorgt sind. Die Stromversorgung soll über ein 25 kV-Hochspannungsnetz mit Einkoppelung über einen Trafo und anschließende Wandlung, insbesondere zu einem 3-Phasen-Wechselstrom, zur Versorgung eines Antriebsmotors des Schienenfahrzeugs erfolgen. Im Fahrzeug dient ein bidirektionaler AC-DC-Converter zum Laden einer Speicherbatterie. Wenn die externe Versorgung einen Fehler hat (engl.: „when the bow net system is abnormal“), soll die Speicherbatterie von der Versorgung abgekoppelt werden und die Stromversorgung des Fahrzeugs, insbesondere die Versorgung des Antriebsmotors, soll aus der Speicherbatterie erfolgen, und zwar über den bidirektionalen DC/AC-Inverter, der auch zum Laden des Akkumulators bzw. der Speicherbatterie geeignet sein soll. Mit einem solchen Notantrieb soll das Fahrzeug wenigstens noch bis zu einer nahegelegenen Wartungswerkstatt gelangen können.The CN 109 383 307 B (Applicant: Zhuzhou CRRC Times Electric Co., Ltd.; Date of publication: 10/12/2021) is also dealing with electric railway vehicles that are battery-powered. The power supply is to be provided via a 25 kV high-voltage network with coupling via a transformer and subsequent conversion, in particular to a 3-phase alternating current, to supply a drive motor of the rail vehicle. A bidirectional AC-DC converter is used in the vehicle to charge a storage battery. If the external supply has an error (“when the bow net system is abnormal”), the storage battery should be disconnected from the supply and the power supply of the vehicle, in particular the supply of the drive motor, should come from the storage battery, namely via the bidirectional DC/AC inverter, which should also be suitable for charging the accumulator or the storage battery. With such an emergency drive, the vehicle should at least be able to reach a nearby maintenance workshop.

Die CN 113 183 766 A (Anmelderin: Univ. Hunan; Veröffentlichungstag: 30.07.2021) dürfte sich aufgrund des beschriebenen Gegenstands mit der Bezeichnung „multi-source multi-flow electric locomotive traction transmission system topology“ ebenfalls hauptsächlich auf Fahrzeuge des Schienenverkehrs und deren Versorgung mit Wechselstrom und Gleichstrom über einen Abgriff mittels einem zu nutzenden Pantographen beziehen. In dem Dokument werden einzelne Komponenten des Fahrzeugs aufgezählt, die zur elektrischen und zur elektronischen Ausstattung des Fahrzeugs gehören. Als mögliche Option für die einzusetzende Akkumulatortechnologie wird der Typ „Lithium-Titanat-Batterie“ genannt. Die Autoren der CN 113 183 766 A beschäftigen sich auch mit einem möglichen „Pantograph-Fehler“. Tritt ein solcher Fehler ein, soll eine elektrische Lokomotive aufgrund des an Bord befindlichen hybriden Energiespeichersystems weiter betriebsbereit bleiben.The CN 113 183 766 A (Applicant: Univ. Hunan; Date of publication: July 30, 2021) due to the described subject called "multi-source multi-flow electric locomotive traction transmission system topology" should also mainly relate to rail transport vehicles and their supply with alternating current and direct current obtain a tap using a pantograph to be used. The document lists individual vehicle components that are part of the vehicle's electrical and electronic equipment. The "lithium titanate battery" type is mentioned as a possible option for the accumulator technology to be used. The authors of CN 113 183 766 A also deal with a possible "pantograph error". If such a fault occurs, an electric locomotive should remain operational due to the on-board hybrid energy storage system.

Aus der US 2011/0 166 736 A1 (Anmelderin: Mitsubishi Electric Corp.; Veröffentlichungstag: 07.07.2011) geht eine Antriebssteuerung für ein elektrisches Fahrzeug hervor, wie für einen Nahverkehrszug mit 10 Wagen oder wie für eine U-Bahn. Als Nominalspannung auf einer Oberleitung wird eine Spannung in Höhe von 1500 V genannt. Außerdem wird ein Spannungsfenster, das in einem Spannungsfeld zwischen 1000 V und 1800 V variiert werden kann, als möglicher Bereich einer variablen Spannung beschrieben. Darüber hinaus werden DC-Spannungen von 600 V bis 3000 V als Versorgungsspannungen genannt. In einem Fehlerfall, genauer wenn keine ausreichende Oberleitungsspannung anliegt, soll ein solcher Zug auf einen Batteriebetrieb umgeschaltet werden können. Zur Begrenzung des Energiebedarfs des Fahrzeugs wird vorgeschlagen, eine Klimaanlage auszuschalten und stattdessen einen (zusätzlichen) Ventilator in einem kontinuierlichen Betrieb einzusetzen.From the US 2011/0 166 736 A1 (Applicant: Mitsubishi Electric Corp.; Date of publication: July 7, 2011) discloses a drive controller for an electric vehicle such as a 10-car commuter train or a subway. A voltage of 1500 V is specified as the nominal voltage on an overhead line. In addition, a voltage window that can be varied in a voltage field between 1000 V and 1800 V is described as a possible range of a variable voltage. In addition, DC voltages from 600 V to 3000 V are mentioned as supply voltages. In the event of an error, more precisely if there is insufficient overhead line voltage, such a train should be able to be switched to battery operation. In order to limit the energy demand of the vehicle, it is proposed to switch off an air conditioning system and instead to use an (additional) fan in continuous operation.

In der EP 3 103 675 A1 (Anmelderin Kabushiki Kaisha Toshiba; Veröffentlichungstag: 14.12.2016) wird ein Steuergerät für ein Elektrofahrzeug, z. B. ein Schienenfahrzeug, beschrieben, das in einem elektrifizierten Streckenbereich aus einer Oberleitung, die eine vorgegebene Gleichspannung von z. B. 600 V bereitstellt, Strom bezieht und in einen „Drei-Phasen-Strom“ für den Motorantrieb bzw. für den Betrieb von Zusatzgeräten, wie Klimaanlagen, wandelt. Auch soll ein im Fahrzeug mitgeführter elektrischer Speicher, dessen Energie für den Betrieb des Fahrzeugs in Streckenbereichen ohne Oberleitungen vorgesehen ist, aus der Oberleitung aufgeladen werden. Hierfür ist das Steuergerät mit einem Ladegerät ausgestattet, das außerdem in einem Hybridbetrieb aus einer Zusatzenergiequelle, zu der eine so genannte Zusatz-Gerätegruppe gehört, versorgbar ist. Das Steuergerät stimmt die Menge der aus der Oberleitung aufzunehmenden elektrischen Ladung auf eine anschließend ohne Oberleitung ausgestattete, abzufahrende Strecke ab, d. h., Lademengen werden auf die zukünftige Fahrstrecke hin berechnet und entsprechend bezogen.In the EP 3 103 675 A1 (Applicant Kabushiki Kaisha Toshiba; publication date: 12/14/2016) is a control device for an electric vehicle, z. B. a rail vehicle described that in an electrified route area from an overhead line, which has a predetermined DC voltage of z. B. provides 600 V, draws electricity and converts it into a "three-phase current" for the motor drive or for the operation of additional devices such as air conditioning systems. An electrical storage device carried in the vehicle, the energy from which is provided for operating the vehicle in areas without overhead lines, is also to be charged from the overhead line. For this purpose, the control device is equipped with a charging device, which can also be supplied in hybrid operation from an additional energy source, which includes a so-called additional device group. The control unit adapts the amount of electrical charge to be taken from the overhead line to a route that is then to be traveled without an overhead line, ie the amount of charge is calculated for the future route and related accordingly.

Ein Beispiel für einen Stromabnehmer mit Ausgleichskontakten für Oberleitungen geht aus der WO 2018/158 235 A1 (Anmelderin: Siemens AG; Veröffentlichungstag: 07.09.2018) hervor.An example of a pantograph with compensation contacts for overhead lines is from WO 2018/158 235 A1 (Applicant: Siemens AG; date of publication: September 7, 2018).

In der CN 113 644 679 A (Anmelderin: Tsinghua University; Veröffentlichungstag: 12.11.2021) wird ein sog. flexibles Gleichspannungsversorgungssystem für den Fahrantrieb beschrieben. Die „Flexibilität“ wird darin gesehen, dass die Energie aus verschiedenen Energiequellen bezogen werden soll.In the CN 113 644 679 A (Applicant: Tsinghua University; Date of publication: November 12, 2021) a so-called flexible DC voltage supply system for the traction drive is described. The "flexibility" is seen in the fact that the energy should be obtained from different energy sources.

Inzwischen hat auch das Thema „Elektrifizierung für den Straßenverkehr“ als wünschenswerte Zukunftsperspektive zur Verringerung von Abgasen aus Verbrennungsmotoren größere Aufmerksamkeit gefunden.In the meantime, the topic of "electrification for road traffic" has also received greater attention as a desirable future perspective for reducing exhaust gases from internal combustion engines.

In der DE 10 2012 007 906 A1 (Anmelderin: Audi AG; Offenlegungstag: 24.10.2013) wird ein Verfahren zur Vorbereitung einer Energieversorgung eines Fahrzeugs beschrieben. Die Druckschrift behandelt die anfängliche Phase, in der ein Fahrzeug über einen Steckverbinder mit einer DC-Schnellladesäule verbunden wird, wobei die Schnellladesäule Gleichspannungen zischen 0 V und 1500 V bereitstellen können soll. Via Power-Line-Kommunikation teilt das zu ladende Elektrofahrzeug in einer Initialisierungsphase mit, welche zulässige maximale Ladespannung und welche Sollspannung nach dem Ladevorgang die Batterie des Fahrzeugs haben soll, sodass die DC-Ladesäule die gewünschte Ladespannung für das Fahrzeug den Vorgaben des Fahrzeugs folgend einstellt. Zur Vermeidung von Übertragungsfehlern schlagen die Autoren der DE 10 2012 007 906 A1 mehrere Maßnahmen vor: die Ausbildung eines zweiten Kommunikationskanals in Form einer Hardwareleitung, eine bidirektionale Kommunikation sowie eine Zuordnung zu vordefinierten Spannungsklassen, wie maximal 600 V, maximal 1000 V oder sogar maximal 1500 V.In the DE 10 2012 007 906 A1 (Applicant: Audi AG; Disclosure date: October 24, 2013) describes a method for preparing an energy supply of a vehicle. The publication deals with the initial phase in which a vehicle is connected to a DC fast charging station via a connector, the fast charging station being able to provide DC voltages between 0 V and 1500 V. In an initialization phase, the electric vehicle to be charged communicates via power-line communication what maximum permissible charging voltage and what target voltage the vehicle's battery should have after the charging process, so that the DC charging station sets the desired charging voltage for the vehicle based on the vehicle's specifications . To avoid transmission errors, the authors of DE 10 2012 007 906 A1 several measures: the formation of a second communication channel in the form of a hardware line, bidirectional communication and assignment to predefined voltage classes, such as a maximum of 600 V, a maximum of 1000 V or even a maximum of 1500 V.

Die US 10 293 699 B2 (Inhaberin: GM Global Technology; Veröffentlichungstag des Patents: 21.05.2019) beschreibt eine Parkstation für Elektrofahrzeuge, bei der ein Ladesteuersystem in Verbindung mit einem Server die Information verfügbar machen soll, welches Fahrzeug einer Flotte für eine beabsichtigte Fahrstrecke einen ausreichenden Ladezustand aufweist. Den Batterien sollen in Abhängigkeit ihres jeweiligen Alters und Zustands eine angepasste und damit ausreichende elektrische Ladung zugeführt werden.The U.S. 10,293,699 B2 (Owner: GM Global Technology; patent publication date: May 21, 2019) describes a parking station for electric vehicles in which a charging control system in conjunction with a server is intended to make information available as to which vehicle in a fleet has sufficient charge for an intended route. Depending on their age and condition, the batteries should be supplied with an appropriate and therefore sufficient electrical charge.

Die US 9 984 522 B2 (Inhaberin: NIO USA, Inc.; Veröffentlichungstag des Patents: 29.05.2018) beschäftigt sich u. a. mit dem Umgang und mit der Handhabung spezieller Fahrzeugdaten. Außerdem wird in der 8 der US 9 984 522 B2 ein PKW mit Pantograph auf dem Dach gezeigt.The U.S. 9,984,522 B2 (Owner: NIO USA, Inc.; publication date of the patent: May 29, 2018) deals, among other things, with the handling and handling of special vehicle data. In addition, in the 8th the U.S. 9,984,522 B2 shown a car with a pantograph on the roof.

Die EP 2 962 891 B1 (Inhaberin: MAN Truck & Bus AG; Veröffentlichungstag des Patents: 22.11.2017) widmet sich dem Thema „Aufladen von E-Bussen“ bzw. „Aufladen von Straßenbahnen“. Als geeignete Ladezeitpunkte für E-Busse und Straßenbahnen werden jene Zeitpunkte genannt, zu denen diese Fahrzeuge an (Bus-)Haltestellen stehen. Besondere Aufmerksamkeit wird der zur Verfügung stehenden Ladespannung gewidmet. Diese dürfte, so wie die EP 2 962 891 B1 zu verstehen ist, aus dem Netz fest vorgegeben sein. Eine Steuereinrichtung soll es ermöglichen, eine über einen Leistungspfad übertragene Ladeleistung zu reduzieren.The EP 2 962 891 B1 (Owner: MAN Truck & Bus AG; patent publication date: November 22, 2017) is dedicated to the topic of “charging e-buses” and “charging trams”. Suitable charging times for e-buses and trams are those times when these vehicles are at (bus) stops. Particular attention will be given to the available dedicated charging voltage. This one should, like that EP 2 962 891 B1 is to be understood to be predetermined from the network. A control device should make it possible to reduce a charging power transmitted via a power path.

Ein ähnliches Ladekonzept, wie in der EP 2 962 891 B1 beschrieben ist, geht auch aus der US 9 030 163 B2 (Inhaberin: Alstom Transport SA; Veröffentlichungstag des Patents: 12.05.2015) für Schienenfahrzeuge hervor.A similar charging concept as in the EP 2 962 891 B1 is described, is also from the U.S. 9,030,163 B2 (Owner: Alstom Transport SA; Patent publication date: May 12, 2015) for rail vehicles.

Aus der CN 1 246 339 A (Anmelderin: Univ. Shanghai Jiaotong; Veröffentlichungstag: 17.11.2004) ist ein Batterieladesystem für einen Oberleitungsbus bekannt, das an Haltestellen vorhanden sein soll. Ein Superkondensator oder eine Batterie des Busses soll über einen Pantographen unter Verwendung eines sog. gepulsten Starkstrom-Schnellladers an Bord des Busses aufgeladen werden. Elektrische Gleichspannung soll über ein Versorgungs-Oberleitungspaar entlang einer Straße an den Stationen mithilfe eines Gleichrichters aus einem Stromnetz bereitgestellt werden.From the CN 1 246 339 A (Applicant: Univ. Shanghai Jiaotong; date of publication: 11/17/2004) a battery charging system for a trolleybus is known, which is said to be available at bus stops. A supercapacitor or a battery of the bus is to be charged via a pantograph using a so-called high-current pulsed fast charger on board the bus. DC electrical power is to be provided over a pair of supply overhead lines along a road at the stations using a rectifier from a power grid.

Als Alternative zu Oberleitungs-Ladestationen wird z. B. in der CN 101 693 444 A (Anmelder: Zuwei Wang; Veröffentlichungstag: 14.04.2010) eine Bodenkontakt-Ladestation beschrieben, die aber nur für Fahrzeuge, die sich mit geringeren Geschwindigkeiten bewegen, geeignet sein soll. Strom und Spannung, z. B. Wechselspannung, sollen als so genannte Standard-Abgabewerte bereitstellbar sein.As an alternative to overhead line charging stations, e.g. B. in the CN 101 693 444 A (Applicant: Zuwei Wang; Date of publication: 04/14/2010) described a ground contact charging station, which, however, should only be suitable for vehicles that move at lower speeds. current and voltage, e.g. B. AC voltage should be available as so-called standard output values.

Aus der CN 102 593 899 A (Anmelderin: Univ. Beijing Union; Veröffentlichungstag: 18.07.2012) geht ein Ladesystem für elektrische Fahrzeuge hervor, das unter Nutzung eines Oberleitungsabgriffs während einer Fahrt entlang eines Fahrwegs wie einer Überlandstraße Energie für das Fahrzeug beziehen kann. Bevor ein Laden nach einem Öffnen einer isolierenden Abdeckung der Oberleitungen zur Freigabe einer Kontaktierung durch einen Pantographen erfolgen kann, muss das elektrische Fahrzeug eine sich ausweisende Identifikationsinformation an ein „management center“ einer Basisstation senden. Auf diese Weise sollen u. a. der Zugang zu einer Ladeeinrichtung und die Anzahl zu ladender Fahrzeuge kontrolliert und gesteuert werden, um z. B. eine Überlastung der Ladestation zu vermeiden. Für die Gestaltung einer beispielhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, die Ladestationen so zu arrangieren, dass die Abstände zwischen den Ladestationen des Energieversorgungssystems jeweils ungefähr einen 1 km betragen.From the CN 102 593 899 A (Applicant: Univ. Beijing Union; Date of publication: July 18, 2012) discloses a charging system for electric vehicles that can obtain energy for the vehicle by using a catenary tap while driving along a travel route such as a highway. Before charging can take place after opening an insulating cover of the overhead lines to release contacting by a pantograph, the electric vehicle must send identifying information to a “management center” of a base station. In this way, access to a loading facility and the number of vehicles to be loaded should be monitored and controlled, e.g. B. to avoid overloading the charging station. For the design of an exemplary embodiment, it is proposed to arrange the charging stations in such a way that the distances between the charging stations of the power supply system are each approximately 1 km.

Mit dem Fokus auf die Bereitstellung der Energie bzw. des Stroms für die Versorgung von Nahverkehrsmitteln und ggf. von weiteren Nutzern behandelt die WO 2018/167 286 A2 (Anmelderin: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V.; Veröffentlichungstag: 20.09.2018) Möglichkeiten, wie Betriebsnetze aufgebaut sein können. In der WO 2018/167 286 A2 werden verschiedene Komponenten zu einem so genannten Unterwerk zusammengefasst. Durch Unterwerke soll mittels Wandlung in den Unterwerken eine geeignete Gleichspannung für den Betrieb von schienengebundenen Bahnen bereitgestellt werden. Außerdem wird in der WO 2018/167 286 A2 vorgeschlagen, aus dem Gleichspannungskreis heraus mithilfe einer gesonderten Speiseeinrichtung ein „anderes“ Spannungsniveau (als das Übliche für das Betriebsnetz) für zeitweise vorhandene Abnehmer elektrischer Energie bereitzustellen. Als eine weitere Anwendungsmöglichkeit der Betriebsnetze mit Unterwerken haben die Autoren u. a. auch Busse im Blick, die ein bestimmtes, d. h. eigenes Spannungsniveau zum Laden und eine eigene Spannungs- oder Stromregelung erfordern. Darüber hinaus werden weitere Aspekte bezüglich des Energiemanagements in einem solchen Versorgungssystem angesprochen, z. B. um Strom kostengünstig zu beziehen, Lastspitzen abzufangen oder Strom rückzuspeisen. Das Aufladen der Energiespeicher der Busse ist entweder stationär an Linienendpunkten, an Haltestellen oder im Depot vorgesehen. Im Zusammenhang mit dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel wird außerdem die Versorgung von Oberleitungen mit Strom angesprochen. Auf eine Möglichkeit einer Regelung der Spannung für Zusatznutzer in einem Bereich von 0 V bis 750 V wird hingewiesen.With a focus on the provision of energy or electricity for the supply of local transport and possibly other users, the WO 2018/167 286 A2 (Applicant: Fraunhofer Society for the Promotion of Applied Research e. V.; Date of publication: September 20, 2018) Possibilities of how company networks can be set up. In the WO 2018/167 286 A2 various components are combined into a so-called substation. A suitable DC voltage for the operation of rail-bound railways is to be provided by substations by means of conversion in the substations. In addition, in the WO 2018/167 286 A2 proposed to provide a "different" voltage level (than what is usual for the commercial network) from the DC voltage circuit with the help of a separate feed device for temporarily existing consumers of electrical energy. As a further possible application of the operating networks with substations, the authors also have buses in mind, which require a specific, ie their own voltage level for charging and their own voltage or current regulation. In addition, other aspects of energy management in such a supply system are addressed, e.g. B. to obtain electricity cheaply, to absorb peak loads or to feed back electricity. The charging of the energy storage of the buses is planned either stationary at the end of the line, at bus stops or in the depot. In connection with the in 1 shown embodiment is also addressed the supply of overhead lines with electricity. A possibility of regulating the voltage for additional users in a range from 0 V to 750 V is pointed out.

Hybride Antriebe für ein Kraftfahrzeug werden in der US 6 053 842 A (Inhaberin: Nissan Motor Co., Ltd.; Veröffentlichungstag: 25.04.2000) beschrieben, die mit unterschiedlichen Anordnungen von „Verbrennern“, E-Motoren und Getrieben vorgestellt werden. Eine Versorgung des Kraftfahrzeugs aus Oberleitungen wird dabei jedoch nicht in Betracht gezogen. Die Autoren möchten aber ebenfalls Vorkehrungen für verschiedene Fehlerfälle im Antriebssystem treffen. Wenn ein ladestromerzeugender Motor, der bei Unterschreiten einer Standard-Ladezustandsschwelle des Akkumulators anlaufen soll, ausgefallen sein sollte, sollen verschiedene Warnlampen einem Fahrer die Art des vorliegenden Fehlers anzeigen. In einem Fehlerfall soll die Freigabe eines Rest-Ladezustands bis zu einer noch zulässigen niedrigsten Ladezustandsschwelle möglich sein.Hybrid drives for a motor vehicle are in the U.S. 6,053,842 A (Owner: Nissan Motor Co., Ltd.; Date of publication: 04/25/2000), which are presented with different arrangements of "combustion engines", electric motors and transmissions. However, a supply of the motor vehicle from overhead lines is not considered. However, the authors would also like to take precautions for various faults in the drive system. If a charging current-generating motor, which is supposed to start when the accumulator's state of charge falls below a standard threshold, should have failed, various warning lamps are intended to indicate to a driver the type of fault present. In the event of an error, it should be possible to release a residual state of charge down to a still permissible lowest state of charge threshold.

Die US 2019/0 107 406 A1 (Anmelderin: NIO USA, Inc.; Veröffentlichungstag: 11.04.2019) schlägt gem. ihrer 8 vor, einen PKW mit einem Pantographen auf dessen Dach auszustatten. Außerdem soll darüber hinaus ein stationäres Laden mithilfe eines Steckers durchführbar sein.The US 2019/0 107 406 A1 (Applicant: NIO USA, Inc.; Date of publication: 04/11/2019) proposes according to their 8th propose to equip a car with a pantograph on its roof. In addition, stationary charging should also be possible using a plug.

Das Laden eines elektrischen Fahrzeugs, insbesondere eines Busses, an einer Ladestation wird in der US 2020/0 391 595 A1 (Anmelderin: Proterra Inc.; Veröffentlichungstag: 17.12.2020) beschrieben. Die Autoren beschäftigen sich insbesondere mit einem automatisierten Andocken an die Ladestation und mit einem automatisierten Laden. Eingehender wird außerdem eine Kommunikation zwischen Fahrzeug und der Ladestation mittels Mobilfunk beschrieben. In der Beschreibung werden verschiedene Prozentzahlen bezüglich des Aufladens von Lithium-Titanat-Batterien und Ladezeiten jeweils für sich separat aufgelistet. So soll es möglich sein, in einer vorgegebenen Zeit mehr als 75 % der maximalen Ladekapazität aufzuladen. Ein Aufladen soll in einer Ausgestaltung innerhalb von drei Minuten und in einer anderen Ausgestaltung innerhalb von einer Minute möglich sein.Charging an electric vehicle, in particular a bus, at a charging station is US 2020/0 391 595 A1 (Applicant: Proterra Inc.; Date of publication: December 17, 2020). The authors deal in particular with automated docking with the charging station and with automated charging. Communication between the vehicle and the charging station using mobile radio is also described in more detail. In the description, various percentages relating to the charging of lithium titanate batteries and charging times are listed separately. It should be possible to charge more than 75% of the maximum charging capacity in a given time. In one embodiment, charging should be possible within three minutes and in another embodiment within one minute.

In der US 2010/0 300 780 A1 (Anmelder: A. N. Carusco et al.; Veröffentlichungstag: 02.12.2010) wird ein Personentransportsystem mit einer Ladeinfrastruktur unter Nutzung von Oberleitungen beschrieben, bei dem durch ein 2,1-MW-System das Laden eines 150-Ah-Fahrzeug-Akkus auf einem Spannungsniveau von 600 V in zwei Minuten erfolgen soll. Eine Ladestation in einer solchen Ladeinfrastruktur soll eine Leistung von 3,000 kW liefern können, wobei der Laderegler hierbei im Fahrzeug angeordnet sein soll. Die Autoren der US-Patentanmeldung behaupten, deutlich schnelleres Laden als mit konventionellen Blei-Säure- oder Lithium-basierten Batterien in ihren elektrischen Systemen ermöglichen zu können; sie gehen aber hierbei nicht konkret auf die zu verwendende Batterietechnik ein. Als Beispiele für Batterien-Technologien werden Li-Ionen-Batterien, Ni-Metall-Hydrid-Batterien sowie Batterien mit geschmolzenem Salz genannt. Auch wird die Verwendung von Materialien wie Ni-NaAlCl4 (Na-NiCl4), Na-S oder Li-S angesprochen. Genauere Spezifikationen der Batterien, die mit jenen Materialien ggf. hergestellt sein könnten, werden in der Beschreibung jedoch nicht angegeben. Auch werden keine Bezüge zu konventioneller Batterie-Technik gebildet.In the US 2010/0 300 780 A1 (Applicant: AN Carusco et al.; Date of publication: December 2nd, 2010) describes a passenger transport system with a charging infrastructure using overhead lines, in which a 2.1 MW system charges a 150 Ah vehicle battery on a Voltage level of 600 V should take place in two minutes. A charging station in such a charging infrastructure should be able to deliver an output of 3,000 kW, with the charge controller being arranged in the vehicle. The authors of the US patent application claim to be able to enable significantly faster charging in their electrical systems than with conventional lead-acid or lithium-based batteries; however, they do not specifically address the battery technology to be used. Li-ion batteries, Ni-metal hydride batteries and molten salt batteries are cited as examples of battery technologies. The use of materials such as Ni-NaAlCl 4 (Na-NiCl 4 ), Na-S or Li-S is also addressed. However, more precise specifications of the batteries that could possibly be manufactured with those materials are not given in the description. There are also no references to conventional battery technology.

Die US 8 975 866 B2 (Inhaberin: Proterra Inc.; Erteilungstag: 10. März 2015) erwähnt am Anfang ihrer Beschreibung voluminöse Fahrzeuge, wie elektrisch angetriebene Nahverkehrsbusse und Schwerlast-Lkws, die sowohl an Oberleitungen geführt als auch unabhängig von den Oberleitungen sich fortbewegen können. Ein größerer Teil der Beschreibung der US 8 975 866 B2 beschäftigt sich mit dem Lithium-Akkumulatortyp Lithium-Eisenphosphat-Akkumulator; nebenbei wird aber auch gezeigt, dass ein Lithium-Titanat-Akkumulator mit den gleichen Ladezyklen betrieben werden kann, durch die beispielsweise eine Energie von 36 kWh aus dem Akkumulator abgerufen werden kann, obwohl der LTO-Akkumulator nur eine halb so große Speicherkapazität aufweist wie volumenmäßig ähnlich gestaltete Lithium-Eisenphosphat-Akkumulatoren. Im Endeffekt nimmt man als Leser der US 8 975 866 B2 die Erkenntnis mit, ein akkumulatorversorgtes Kraftfahrzeug möge nur einen möglichst kleinen Energieanteil des maximal zur Verfügung stehenden Speichers des Akkumulators durch Lade- und Entladevorgänge nutzen. Hierbei soll ein Lithium-Akkumulator, egal ob es sich um einen Lithium-Eisenphosphat- oder um einen Lithium-Titanat-Akkumulator handelt, weder auf die maximale Aufladung aufgeladen werden noch soll ein solcher Akkumulator eine vollständige Entladung erfahren. Die Leistung sei also nur aus dem Akkumulator zu beziehen, wenn sich der Akkumulator in einem mittleren Ladungszustand befindet.The U.S. 8,975,866 B2 (Owner: Proterra Inc.; Date of issue: March 10, 2015) mentions voluminous vehicles, such as electrically powered commuter buses and heavy-duty trucks, at the beginning of their description, which can be guided on overhead lines as well as move independently of the overhead lines. A larger part of the description of the U.S. 8,975,866 B2 deals with the lithium battery type lithium iron phosphate battery; Incidentally, however, it is also shown that a lithium titanate accumulator can be operated with the same charging cycles, through which, for example, energy of 36 kWh can be retrieved from the accumulator, although the LTO accumulator has only half the storage capacity of its volume similarly designed lithium iron phosphate accumulators. Ultimately, as a reader, you take the U.S. 8,975,866 B2 the realization that an accumulator-supplied motor vehicle should only use the smallest possible amount of energy from the maximum available storage capacity of the accumulator through charging and discharging processes. A lithium accumulator, regardless of whether it is a lithium iron phosphate or a lithium titanate accumulator, should neither be charged to the maximum charge nor should such an accumulator experience complete discharge. The power can only be drawn from the accumulator when the accumulator is in a medium state of charge.

Die Ladungs- und Entladungssteuerung eines Kraftfahrzeugakkumulators soll sich folglich gemäß der US 8 975 866 B2 lediglich in einem kleinen mittleren Ladungsbereich bewegen. Beispielsweise wird eine Endbeladungsgrenze von 10 % des maximalen SOC (State-of-Charge) vorgeschlagen. Tiefer als 30 % des maximalen SOCs sollte ein Lithium-Akkumulator, selbst wenn es sich um einen LTO-Typen handelt, nicht entladen werden.The charge and discharge control of a motor vehicle battery should therefore according to the U.S. 8,975,866 B2 only move in a small medium charge range. For example, a final load limit of 10% of the maximum SOC (state-of-charge) is suggested. A lithium battery should not be discharged below 30% of the maximum SOC, even if it is an LTO type.

In der DE 10 2019 214 622 A1 (Anmelderin: ZF Friedrichshafen; Offenlegungstag: 25.03.2021) wird ein System zum Laden eines batterieelektrischen Fahrzeugs beschrieben, bei dem das zu ladende Fahrzeug seinen Strom durch Ankoppeln an eine mobile Ladeeinrichtung beziehen soll, wobei während der Fahrt des Fahrzeugs ein Strom von einer Versorgungsleitung auf die mobile Ladeeinrichtung übertragen werden soll. Als mobile Ladestation soll ein Lastkraftwagen mit einer Zusatzbatterie, die als Lithium-Ionen-Batterie ausgebildet sein kann, dienen. Eine LKW-typische Geschwindigkeit von 80 km/h wird als typische Fahrzeuggeschwindigkeit erwähnt. Zum Aufladen der Akkumulatoren über Oberleitungen bzw. Oberspannungsleitungen in Bereichen von ausgewählten Streckenabschnitten sollen die Oberleitungsabschnitte in regelmäßigen Abständen vorhanden sein, wobei deren exakte Größe bzw. Länge jedoch nicht genauer spezifiziert wird. Zur Größe eines im Fahrzeug zu verbauenden Akkumulators finden sich in der DE 10 2019 214 622 A1 verschiedene Angaben, wonach die Batterie in einer Größenordnung von 50 kWh oder in einer Größenordnung von 200 kWh vorliegen könnte.In the DE 10 2019 214 622 A1 (Applicant: ZF Friedrichshafen; Disclosure date: March 25, 2021) describes a system for charging a battery-electric vehicle, in which the vehicle to be charged is to obtain its electricity by coupling it to a mobile charging device, with electricity being drawn from a supply line while the vehicle is driving to be transferred to the mobile charging device. A truck with an additional battery, which can be in the form of a lithium-ion battery, is intended to serve as the mobile charging station. A typical truck speed of 80 km/h is mentioned as a typical vehicle speed. In order to charge the accumulators via overhead lines or high-voltage lines in areas of selected route sections, the overhead line sections should be present at regular intervals, although their exact size or length is not specified in more detail. The size of an accumulator to be installed in the vehicle can be found in DE 10 2019 214 622 A1 ver Various indications that the battery could be of the order of 50 kWh or of the order of 200 kWh.

Die US 2020/0 086 750 A1 (Anmelderin: Proterra Inc.; Veröffentlichungstag: 19.03.2020) beschäftigt sich mit elektrischen Fahrzeugen und mit Ladestationen. Dabei werden auch elektrisch betriebene Schwerlastfahrzeuge sowie mehrachsige Lastwagen und Busse erwähnt. Die Ladestationen sollten für diese Fahrzeugtypen ausgelegt sein. Diese Fahrzeuge sollen auf ihren Dächern Kontaktplatten oder Schienen aufweisen. Ein Kontakt von der Ladestation zum Fahrzeug soll mittels Pantographen erfolgen. Auf diese Weise soll es möglich sein, dass Fahrzeuge elektrische Kontakte bilden, die unterschiedliche Höhe haben. Trotz der unterschiedlichen Höhe sollen sie mit Strom versorgt werden können. Somit dürfte beim Lesen des Dokuments davon auszugehen sein, dass die Ladestationen nur für solche Fahrzeuge sinnvoll beteibbar sind, die regelmäßig bestimmte Stationen anfahren, um dort für eine gewisse Zeit zu verweilen. Weil eine Ladezeit von nicht weniger als 1 Minute genannt wird, ist des Weiteren davon auszugehen, dass zum Laden der Batterie das Fahrzeug aus dem fließenden Verkehr ausscheren muss und zum Laden ein Fahrzeug angehalten werden soll. Ein Arm des Lademasts dürfte im Verkehrsfluss, der mit typischerweise 11 Meilen/Stunde angegeben wird, nicht ausreichend lange nachführbar sein. Die Autoren der US 2020/0 086 750 A1 beschäftigen sich hauptsächlich mit Kontaktierungsvorrichtungen und schlagen eine Anordnung vor, die als inverse Realisierung der von Straßenbahnen oder elektrischen Bussen bekannten Kontaktierungsvorrichtungen beschrieben werden kann. Als ein Typ von Batterien, die schnell aufladbare Energiespeicher für Busse darstellen können, wird der Typ „Lithium-Titanat-Batterien“ in Betracht gezogen. Wie hierbei der Fahrzeugantrieb auszubilden ist, wird anscheinend von den Autoren der US 2020/0 086 750 A1 als bekannt vorausgesetzt. Ein Lade-Steuergerät soll in der Lage sein, einen Ladezustand des von ihm betreuten elektrischen Fahrzeugs zu einer Ladestation zu kommunizieren. Eine Batterieüberwachung in dem Fahrzeug soll den Bedarf des Fahrzeugs nach elektrischer Energie melden und die Verfügbarkeit elektrischer Energie von den Ladestationen abfragen können. Mithilfe von Bedarfsprognosen sollen Entscheidungen über das Anfahren von Ladestationen bzw. über die Abänderung von Routen von dem Fahrzeug getroffen werden. Wahlweise soll ein teilweises oder vollständiges Laden des Akkumulators erfolgen können. Wichtig sei es, eine Notversorgung durch einen stationären Energiepuffer vorzuhalten, der zugleich zur Stabilisierung einer Netz-Stromversorgung an der Ladestation dienen soll.The US 2020/0 086 750 A1 (Applicant: Proterra Inc.; Date of publication: March 19, 2020) deals with electric vehicles and charging stations. Electrically operated heavy-duty vehicles as well as multi-axle trucks and buses are also mentioned. The charging stations should be designed for these vehicle types. These vehicles should have contact plates or rails on their roofs. A contact from the charging station to the vehicle should be made by means of a pantograph. In this way, it should be possible for vehicles to form electrical contacts that have different heights. Despite the different heights, they should be able to be supplied with electricity. When reading the document, it should therefore be assumed that the charging stations can only be operated in a meaningful way by vehicles that regularly drive to certain stations in order to stay there for a certain time. Because a charging time of no less than 1 minute is specified, it can also be assumed that the vehicle will have to pull out of the flow of traffic to charge the battery and that a vehicle will have to be stopped for charging. One arm of the charging mast should not be able to follow the traffic flow, which is typically given as 11 miles/hour, for a sufficiently long time. The authors of US 2020/0 086 750 A1 deal mainly with contacting devices and propose an arrangement that can be described as the inverse realization of the contacting devices known from trams or electric buses. The “lithium titanate battery” type is being considered as a type of battery that can provide fast chargeable energy storage for buses. How this is to train the vehicle drive is apparently by the authors of US 2020/0 086 750 A1 assumed to be known. A charging control device should be able to communicate a charging status of the electric vehicle it is in charge of to a charging station. A battery monitor in the vehicle should report the vehicle's need for electrical energy and be able to query the availability of electrical energy from the charging stations. With the help of demand forecasts, decisions about driving to charging stations or changing routes should be made by the vehicle. The accumulator should be able to be partially or fully charged as desired. It is important to have an emergency supply in the form of a stationary energy buffer, which is also intended to stabilize the mains power supply at the charging station.

Wird die Dimensionierungs- und Auslegungsvorschrift gemäß der US 8 975 866 B2 mit Lastkraftwagen umgesetzt, die, wie in der DE 10 2016 004 566 A1 (Anmelderin: Scania CV AB; Offenlegungstag: 3. November 2016) beschrieben, in Oberleitungsenergieaufladezonen wieder aufgeladen werden, so müssen eine sehr hohe Anzahl und damit eine sehr hohe Dichte entsprechender Oberleitungsenergieaufladezonen an Fahrstrecken der Lkws vorhanden sein, durch die Lkws mit Stromabnehmern auf irgendeine „Route“ im innerstädtischen Verkehr durchfahren und während der Fahrt Ladenergie von den Oberleitungen (bzw. Oberspannungsleitungen) beziehen können. Als Stromspeicher sollen Energiespeichervorrichtungen dienen, die auch als Batterien bezeichnet, aber nicht näher beschrieben werden. Die DE 10 2016 004 566 A1 unterbreitet Vorschläge, wie eine entsprechende Ladelogistik von sich in Bewegung befindlichen Bussen aussehen kann. Die Ladelogistik soll sich auch für Motorräder oder Lastkraftwagen eignen, die nicht auf Schienen fahren. Für eine Ladesteuerung soll zunächst eine Distanz zur nächsten Aufladezone bestimmt werden, um die Fahrstrecke zu dieser nachfolgenden Aufladezone als bewältigbar abzuschätzen. Außerdem wird auf die Besonderheiten bei einer Distanzermittlung zwischen zwei Aufladezonen hingewiesen, deren Wert als „bekannt oder voreingestellt“ gegeben sein kann.If the dimensioning and design regulation according to the U.S. 8,975,866 B2 implemented with trucks that, as in the DE 10 2016 004 566 A1 (Applicant: Scania CV AB; Disclosure date: November 3, 2016) described, are recharged in overhead line energy charging zones, so a very high number and thus a very high density of corresponding overhead line energy charging zones must be present on routes of the trucks, by which trucks with pantographs on any "Route" in inner-city traffic and be able to draw charging energy from the overhead lines (or overhead lines) while driving. Energy storage devices, which are also referred to as batteries but are not described in detail, are intended to serve as power storage devices. The DE 10 2016 004 566 A1 makes suggestions as to how the corresponding loading logistics for buses in motion can look like. The loading logistics should also be suitable for motorcycles or trucks that do not run on rails. For charging control, a distance to the next charging zone should first be determined in order to estimate the route to this subsequent charging zone as manageable. In addition, the special features of a distance determination between two charging zones are pointed out, the value of which can be given as "known or preset".

Die zuvor genannten Druckschriften gelten mit ihrer Benennung als vollumfänglich in vorliegende Erfindungsbeschreibung inkorporiert. Hierdurch soll vermieden werden, dass erneut und wiederholt allgemein bekannte Zusammenhänge zwischen Steuervorrichtung, Fahrzeugdaten, Leistungsanforderungen an den Energiespeicher und mögliche, zur Verfügung stehende Schnellladeverfahren erörtert werden müssen, sondern die Begriffe wie „Schwerverkehr“, „Energieversorgungsabschnitt“ und „Oberleitungsabgriff“ sollen durch Verweis auf die Druckschriften als ebenfalls definiert für vorliegende Erfindung angesehen werden dürfen.The aforementioned documents are considered to be incorporated in their entirety in the present description of the invention by their naming. This is to avoid that well-known relationships between the control device, vehicle data, performance requirements for the energy storage device and possible, available rapid charging methods have to be discussed again and again, but the terms such as "heavy traffic", "energy supply section" and "catenary line tap" should be used by reference to the references may also be considered as defined for the present invention.

Günstiger wäre es, wenn der in der DE 10 2016 004 566 A1 angedeutete Koordinierungsaufwand, der sich bei einer entsprechend hohen Anzahl an Oberleitungsenergieaufladezonen ergibt, durch eine Streckung der räumlichen Abstände zwischen den Oberleitungsenergieaufladezonen reduziert werden könnte.It would be cheaper if the one in the DE 10 2016 004 566 A1 indicated coordination effort, which results from a correspondingly high number of overhead line energy charging zones, could be reduced by stretching the spatial distances between the overhead line energy charging zones.

Aufgabenstellungtask

Es gibt den Bedarf, die Bewegung von Fahrzeugen des Schwerverkehrs, wie z. B. von Fahrzeugen für den Transport von schweren Lasten auf Straßen, durch eine ausreichende elektrische Versorgung sicherzustellen. Idealerweise ist das System geeignet, für unterschiedliche Fahrzeuge die Energie so anzubieten, dass ein Verkehrsfluss möglichst wenig gehindert oder verlangsamt wird.There is a need to facilitate the movement of heavy-duty vehicles, such as B. of vehicles for the transport of heavy loads on roads, safe by an adequate electrical supply deliver. Ideally, the system is suitable for offering the energy for different vehicles in such a way that the flow of traffic is prevented or slowed down as little as possible.

Erfindungsbeschreibunginvention description

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Traktionsenergieversorgungsverfahren für einen elektrisch versorgten Schwerverkehr nach Anspruch 1 gelöst.The object according to the invention is achieved by a traction energy supply method for electrically supplied heavy traffic according to claim 1.

Eine Ladestation bzw. eine Umspannstation für eine Oberleitungsversorgung oder für eine Bodenkontaktschiene als Teil eines Energieversorgungssytems wird in Anspruch 10 definiert.A charging station or a substation for an overhead line supply or for a ground contact rail as part of an energy supply system is defined in claim 10.

Vorteilhafte Weiterbildungen lassen sich den abhängigen Ansprüchen entnehmen.Advantageous developments can be found in the dependent claims.

Fahrzeuge und Verkehrvehicles and traffic

Fahrzeuge, wie z. B. Lastkraftwagen (abgekürzt: LKWs), die vor allem für Transportaufgaben in einem Langstreckenbetrieb vorgesehen sind (Langstrecken-Lastkraftwagen, abgekürzt: Langstrecken-LKWs), d. h. eine Tour von mehr als 500 km, insbesondere von mehr als 1.000 km, zurücklegen, können derart aufgebaut sein, dass sie ausschließlich durch einen Elektromotor oder durch mehrere Elektromotoren angetrieben werden (verbrennungsmotorischfreier Antrieb; ausschließlicher Elektroantrieb). Solche Fahrzeuge werden üblicherweise in die Kategorie Schwerverkehr einsortiert.vehicles such as B. Trucks (abbreviated: trucks), which are intended primarily for transport tasks in a long-distance operation (long-distance trucks, abbreviated: long-distance trucks), d. H. complete a tour of more than 500 km, in particular more than 1,000 km, can be constructed in such a way that they are driven exclusively by an electric motor or by several electric motors (non-combustion engine drive; exclusively electric drive). Such vehicles are usually classified in the heavy vehicle category.

Mit dem Begriff „Schwerverkehr“ werden aber nicht nur Lastkraftwagen bezeichnet. Unter dem Begriff „Schwerverkehr“ werden alle jene Fahrzeuge zusammengefasst, die ein Eigengewicht jenseits eines (PKW-typischen) Mindestgewichts besitzen, z. B. aufgrund einer gewünschten maximalen Zuladung und einer deswegen ausreichend stabilen Rahmengestaltung des Fahrzeugs. Die Eingruppierung eines Fahrzeugs in Schwerverkehr oder in Leichtverkehr kann anhand seines Eigengewichts, aber auch anhand seines Gesamtgewichts vorgenommen werden. Wo genau die Grenze zu ziehen ist, also welche Fahrzeuge Schwerverkehrfahrzeuge sind und welche Fahrzeuge noch als Leichtverkehrfahrzeuge bezeichnet werden, ergibt sich in vielen Staaten aus der jeweils geltenden nationalen Gesetzgebung. In manchen Staaten wird als Grenze für den Schwerverkehr bei einem zulässigen Gesamtgewicht von mehr als 2,8 Tonnen angesiedelt, in anderen Staaten wird bei einem Fahrzeug davon gesprochen, dass es ein Teil des Schwerverkehrs ist, wenn das Fahrzeug ein Gesamtgewicht von mehr als 3,5 Tonnen aufweisen darf. Gelegentlich wird der Begriff „Schwerverkehr“ auch erst für Fahrzeuge in einem Gesamtgewichtsbereich jenseits von 7,5 Tonnen verwendet. Unabhängig von der Gewichtsgrenze zwischen Schwerverkehr und Leichtverkehr gehören zu der Gruppe der Schwerverkehrfahrzeuge viele verschieden Typen von Fahrzeugen: Lastkraftwagen, Transporter, Reisebusse, Baufahrzeuge, landwirtschaftliche Maschinen usw.However, the term "heavy traffic" does not only refer to trucks. The term “heavy traffic” includes all vehicles that weigh more than a (typical car) minimum weight, e.g. B. due to a desired maximum payload and therefore a sufficiently stable frame design of the vehicle. A vehicle can be classified as heavy traffic or light traffic based on its own weight, but also based on its total weight. Exactly where the line is to be drawn, i.e. which vehicles are heavy-duty vehicles and which vehicles are still designated as light-duty vehicles, is determined in many countries by the applicable national legislation. In some states, the limit for heavy vehicles is set at a gross vehicle weight of more than 2.8 tons, in other states a vehicle is considered to be part of the heavy vehicle if the vehicle has a total weight of more than 3, may have 5 tons. Occasionally, the term "heavy traffic" is only used for vehicles with a total weight of more than 7.5 tons. Regardless of the weight limit between heavy traffic and light traffic, the group of heavy traffic vehicles includes many different types of vehicles: trucks, vans, coaches, construction vehicles, agricultural machinery, etc.

Ein solcher elektrischer Antrieb bezieht die für den Antrieb benötigte Energie, wenigstens phasenweise, aus einem Elektrospeicher wie einem Brennstoffzellensystem oder wie einem Akkumulator, dem sogenannten Traktionsakkumulator. Der Traktionsakkumulator ist also für die elektrische Versorgung des Antriebsmotors oder der Antriebsmotoren des Fahrzeugs, z. B. des Lastkraftwagens, zuständig ist, sofern er nicht an einer Hochspannungsleitung (oder einer Oberspannungsleitung) oder einer Versorgungsschiene angeschlossen ist. Zu speichernde bzw. aufzunehmende Energie kann über eine Leitungsverbindung, wie z. B. eine Oberleitung, dem Fahrzeug, z. B. dem Lastkraftwagen, zur Verfügung gestellt werden. Die über z. B. die Oberleitung zur Verfügung stehende elektrische Energie wird von einem Oberleitungsabgriff den Fahrzeugen (z. B. den Lastkraftwagen) zur Verfügung gestellt. Die Weiterleitung des elektrischen Stroms und das Anliegen einer entsprechenden Spannung erfolgt über einen geeigneten Abgriff (z. B. einem Oberleitungsabgriff) an weiterführende Leiter oder Kabel des Fahrzeugs.Such an electric drive obtains the energy required for the drive, at least in phases, from an electric storage device such as a fuel cell system or an accumulator, the so-called traction accumulator. The traction accumulator is therefore responsible for the electrical supply of the drive motor or the drive motors of the vehicle, e.g. B. the truck, is responsible, provided that it is not connected to a high-voltage line (or an overhead line) or a supply rail. Energy to be stored or absorbed can be transmitted via a line connection, e.g. B. an overhead line, the vehicle, z. B. the truck, are made available. The over z. B. the overhead line available electrical energy is provided by an overhead line tap the vehicles (z. B. the trucks) are available. The electrical current is passed on and a corresponding voltage is applied via a suitable tap (e.g. an overhead line tap) to further conductors or cables in the vehicle.

Zur Kategorie „Fahrzeuge des Schwerverkehrs“ werden elektromotorisch angetriebene Lastkraftwagen gezählt. Ebenso gehören in die Kategorie „Fahrzeuge des Schwerverkehrs“ auch elektromotorisch angetriebene Personenbeförderungsfahrzeuge.Trucks driven by electric motors are included in the "heavy goods vehicle" category. The category "heavy goods vehicles" also includes passenger transport vehicles powered by electric motors.

Die Fahrzeuge des Schwerverkehrs sind vorteilhafterweise mit Rädern und Reifen ausgestattet, sodass sie über asphaltierte Straßen fahren können. Die Straße setzt sich aus einzelnen Stücken zusammen, wobei einzelne Straßenstücke mit einem Energieversorgungsabschnitt ausgestattet sind. Andere Stücke des Wegs sind dabei idealerweise ohne elektrische Energieversorgungsleitungen ausgestattet. Es gibt also Stücke der Straße (Straßenstücke) mit Energieversorgungsleitungen und Stücke der Straße ohne zusätzliche Leitung zur Versorgung des Verkehrs mit elektrischer Energie für den Antrieb der einzelnen Fahrzeuge. Der Energieversorgungsabschnitt dient zur Versorgung des wenigstens einen Schwerverkehrfahrzeugs. Hierbei kann die Energieversorgung auch dann durchgeführt werden, wenn sich das Schwerverkehrfahrzeug in Bewegung befindet.The heavy traffic vehicles are advantageously equipped with wheels and tires so that they can drive on paved roads. The road is made up of individual pieces, with individual road pieces being equipped with a power supply section. Ideally, other parts of the path are not equipped with electrical power supply lines. So there are sections of the road (sections of road) with power supply lines and sections of the road without additional lines for supplying traffic with electrical energy for driving the individual vehicles witness. The energy supply section is used to supply the at least one heavy vehicle. In this case, the power supply can also be carried out when the heavy-duty vehicle is in motion.

Energieversorgung und Energieweiterleitungenergy supply and transmission

Nicht alle Streckenabschnitte sind aber mit einer elektrischen Energieversorgung ausgestattet. Insbesondere auf Strecken und Routen, die längere Strecken versorgungsleitungsfrei ausgeführt haben, als die Strecken, die mit versorgungsleitungsgestützten Streckenabschnitten ausgestattet sind, ist es wichtig, die so genannten Zwischenstrecken (ohne eine elektrische Versorgung) überwinden zu können.However, not all sections of the route are equipped with an electrical power supply. It is important to be able to overcome the so-called intermediate routes (without an electrical supply), particularly on stretches and routes that have run longer stretches without utility lines than the stretches that are equipped with stretches supported by utility lines.

Steht elektrische Leistung zur Verfügung und kann diese Leistung von einem Fahrzeug des Schwerverkehrs bezogen werden, so bedarf es einer geeigneten Übertragungstechnik, z. B. eines entsprechenden Abgriffs. Der Abgriff, insbesondere der Oberleitungsabgriff, steht vorteilhafterweise in unmittelbarer elektrischer Verbindung mit dem Elektrospeicher, z. B. mit dem Akkumulator. Verluste auf dieser Verbindung können dadurch minimiert werden, dass Supraleiter die elektrischen Leiter sind. Generell vorteilhaft ist es, wenn die Leiter mit einem möglichst geringen Widerstand ausgestattet sind, z. B. im mOhm-Bereich. Die im Fahrzeug leistungsführenden Leiter können als Supraleiter, aber auch als Kupferleiter mit einem Widerstand unter 10 mOhm, ausgeführt werden.If electrical power is available and this power can be obtained from a heavy-duty vehicle, suitable transmission technology is required, e.g. B. a corresponding tap. The tap, in particular the overhead line tap, is advantageously in direct electrical connection with the electric storage device, e.g. B. with the accumulator. Losses on this connection can be minimized because superconductors are the electrical conductors. It is generally advantageous if the conductors are equipped with the lowest possible resistance, e.g. B. in the mOhm range. The conductors carrying power in the vehicle can be designed as superconductors, but also as copper conductors with a resistance of less than 10 mOhm.

Zwischen den zur Verfügung stehenden Traktionsakkumulatorentechniken fällt vorzugsweise die Entscheidung zu Gunsten eines Akkumulators mit einer gewissen Schnellladefähigkeit, z. B. zu Gunsten eines Akkumulators mit Lithium-Titanat-Zellen. Lithium-Titanat-Zellen (LTO-Zellen) zeichnen sich durch eine besondere Robustheit und ein geringes Alterungsverhalten aus. Als Alternativen bieten sich an: NCA-Akkumulatoren (Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Akkumulatoren), NCM-Akkumulatoren (Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan-Akkumulatoren) und/oder LFP-Akkumulatoren (Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren).Between the available traction accumulator technologies, the decision is preferably made in favor of an accumulator with a certain rapid charging capability, e.g. B. in favor of an accumulator with lithium titanate cells. Lithium titanate cells (LTO cells) are characterized by their particular robustness and low aging behavior. Alternatives are: NCA accumulators (lithium nickel cobalt aluminum accumulators), NCM accumulators (lithium nickel cobalt manganese accumulators) and/or LFP accumulators (lithium iron phosphate accumulators) .

Das Energieversorgungssystem soll elektrisch den Schwerverkehr mit elektrischer Energie als Antriebsenergie versorgen. Das Fahrzeug des Schwerverkehrs ist daher mit wenigstens einem Elektromotor ausgestattet, der ein Antriebsmotor des Fahrzeugs ist. Genauso funktionstüchtig ist das Energieversorgungssystem aber auch für Fahrzeuge einsetzbar, die mit mehr als einem Elektromotor angetrieben werden, z. B. mit zwei oder mehr als zwei Radnabenmotoren. Als Motortypen können Asynchronmotoren, Reluktanzmotoren, ebenso aber auch Gleichstrommotoren für den Antrieb von einem oder von mehreren Rädern des Kraftfahrzeugs in dem Fahrzeug eingebaut sein.The energy supply system is to supply the heavy traffic with electrical energy as drive energy. The heavy traffic vehicle is therefore equipped with at least one electric motor, which is a drive motor of the vehicle. The energy supply system can also be used for vehicles that are powered by more than one electric motor, e.g. B. with two or more than two wheel hub motors. Asynchronous motors, reluctance motors, but also direct current motors for driving one or more wheels of the motor vehicle can be installed in the vehicle as motor types.

Ein geeignetes Fahrzeug der Kategorie „Schwerverkehr“ hat eine Kontaktierung für die Versorgung mit elektrischer Energie. Eine solche Kontaktierung kann durch einen Energieversorgungsabgriff angeboten werden bzw. realisiert sein. Die elektrische Energie soll zum Antrieb des Fahrzeugs nutzbar sein, also als Antriebsenergie.A suitable vehicle in the "heavy traffic" category has a contact for the supply of electrical energy. Such a contact can be offered or implemented by an energy supply tap. The electrical energy should be usable to drive the vehicle, i.e. as drive energy.

Eine Art des Energieversorgungsabgriffs ist die Weiterleitung der auf den Oberleitungen zur Verfügung stehenden elektrischen Energie durch eine Bügelfahrleitung. Eine besondere Form einer Bügelfahrleitung ist ein Pantograph, der eine besonders zuverlässige Kontaktierung von Oberleitungen (auch bei unebenen Bodenverhältnissen) garantiert. Der Pantograph ist in der Lage, die Schleifer des Bügels aus- und einzufahren, je nach Beabstandung der Oberleitung von einem Dach des Schwerverkehrfahrzeugs.One way of tapping off the energy supply is to forward the electrical energy available on the overhead lines through a catenary. A special form of overhead contact line is a pantograph, which guarantees particularly reliable contacting of overhead lines (even with uneven ground conditions). The pantograph is able to extend and retract the wipers of the bracket depending on the distance of the catenary from a roof of the heavy vehicle.

Während der Bewegung des Schwerverkehrfahrzeugs wird elektrische Nachladeenergie benötigt, die vorteilhafterweise in einem elektrischen Energiespeicher (insbesondere dem Traktionsakkumulator) zwischengespeichert wird und zu einem späteren Zeitpunkt dem Elektromotor bzw. dem Antriebsmotor dargeboten werden kann. Die elektrische Energie kann in einem Elektrospeicher des Schwerverkehrfahrzeugs zwischengespeichert werden. Die Energie ist aufgrund des Energiespeichers im (Schwerverkehr-)Fahrzeug zwischenspeicherbar.Electrical recharging energy is required during the movement of the heavy vehicle, which is advantageously temporarily stored in an electrical energy store (in particular the traction accumulator) and can be presented to the electric motor or the drive motor at a later point in time. The electrical energy can be temporarily stored in an electric storage device of the heavy-duty vehicle. The energy can be temporarily stored in the (heavy-duty) vehicle due to the energy store.

Energiesteuerungenergy control

Die elektrische Spannung, die auf den Leitungen eines Energieversorgungsabschnitts aufgeprägt ist, ist nicht betragsmäßig fixiert, sondern anpassbar an die benötigte Spannung des Fahrzeugs, insbesondere aufgrund seines Traktionsakkumulators. Der Traktionsakkumulator hat einen Ladezustand (SOC), der eine ganz bestimmte Ladespannung erfordert (sofern er wieder aufgeladen werden soll).The electrical voltage that is impressed on the lines of a power supply section is not fixed in terms of amount, but can be adjusted to the required voltage of the vehicle, in particular due to its traction battery. The traction battery has a state of charge (SOC) that requires a very specific charging voltage (if it is to be recharged).

Die Leitungen, über die das Schwerverkehrfahrzeug (bzw. die mehreren Schwerverkehrfahrzeuge) mit elektrischer Energie versorgt werden soll, stehen in einer elektrischen Verbindung mit einer gesteuerten Umspannstation. Die Umspannstation kann bezüglich der von ihr auf die Leitungen gelieferten Spannung eingestellt werden. Hierzu hat die Umspannstation eine Steuervorrichtung. Die Umspannstation umfasst eine Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung bestimmt, welche Spannung und welcher Strom auf den Leitungen (z. B. den Oberleitungen) vorliegen sollen. Die Spannung und der Strom sind abgestimmt auf das mit dem Energieversorgungsabgriff ausgestattete Schwerverkehrfahrzeug. Die Spannung aus der Umspannstation wird auf mindestens eine Leitung des Energieversorgungsabschnitts aufgeprägt. Die Spannung ist aufprägbar. Die für die Spannung zweite Leitung kann als Erdpotential gegeben sein. In einer alternativen Ausführung kann die zweite Leitung, das Bezugspotential, durch eine zweite Oberleitung zur Verfügung gestellt sein.The lines via which the heavy vehicle (or the several heavy vehicle) is to be supplied with electrical energy are electrically connected to a controlled substation. The substation can be adjusted in terms of the voltage it supplies to the lines. The substation has a control device for this purpose. The substation includes a control device. The control device determines which voltage and which current should be present on the lines (e.g. the overhead lines). The voltage and the current are matched to the heavy-duty vehicle equipped with the energy supply tap. The voltage from the substation is applied to at least one line of the power supply section. The tension is imprintable. The second line for the voltage can be given as ground potential. In an alternative embodiment, the second line, the reference potential, can be provided by a second overhead line.

Die Umspannstation kann unter einem Blickwinkel auch mit einer Ladestation oder auch mit einer Energiequelle gleichgesetzt werden. Die Umspannstation erhält - üblicherweise - über Hochspannungsleitungen elektrische Energie und wandelt die elektrische Energie auf ein anderes Spannungsniveau, z. B. von 30 kV auf 1.200 Volt. Wird die Spannung der Umspannstation zum Laden von Traktionsakkumulatoren verwendet, so kann der Teil der Umspannstation, der für die Ladung eines oder mehrerer der Akkumulatoren zuständig ist, als Ladestation bezeichnet werden.From one point of view, the substation can also be equated with a charging station or with an energy source. The substation receives - usually - electrical energy via high-voltage lines and converts the electrical energy to another voltage level, e.g. B. from 30 kV to 1,200 volts. If the voltage of the substation is used to charge traction accumulators, the part of the substation that is responsible for charging one or more of the accumulators can be referred to as the charging station.

Die Ladestation hat eine Verbindung zu einer Oberleitungsversorgung. In einer gleichwertigen Ausführungsform ist die Verbindung zu einer Bodenkontaktschiene gegeben.The charging station has a connection to a catenary supply. In an equivalent embodiment, there is a connection to a ground contact rail.

Eine Ladestation kann, in Analogie zur Bereitstellung flüssiger Treibstoffe, auch als Stromtankstelle bezeichnet werden.In analogy to the provision of liquid fuels, a charging station can also be referred to as a charging station.

Die Spannung auf der Leitung, die für die Versorgung des Schwerverkehrfahrzeugs vorgesehen ist (Oberleitung, Leitung in einer Kontaktschiene, Kontaktleiter oder dergleichen), ist anpassbar. Hierfür gibt es eine Steuereinheit. Die Steuereinheit erhält die Information, welche Spannung für das Schwerverkehrfahrzeug benötigt wird, von dem Schwerverkehrfahrzeug. Hierfür hat die Steuereinheit einen Speicher oder arbeitet mit einem Speicher zusammen. Das Schwerverkehrfahrzeug hat zur Weiterleitung der Information, welche Spannung von dem Fahrzeug und seinem Akkumulator gewünscht wird, eine Kommunikationsschnittstelle, die über die Ferne Daten austauschen kann. Über die Fernkommunikationsschnittstelle kann ein Anforderungsprofil übermittelt werden. In Abhängigkeit des Ladezustands des Akkumulators kann die Spannung nachgeführt werden. Während ein Ladevorgang läuft, insbesondere während ein Schnellladevorgang läuft, wird die Spannung auf den Leitungen nachgeführt und angepasst.The voltage on the line intended to supply the heavy vehicle (overhead line, line in a contact rail, contact conductor or the like) can be adjusted. There is a control unit for this. The control unit receives the information about the voltage required for the heavy-duty vehicle from the heavy-duty vehicle. For this purpose, the control unit has a memory or works together with a memory. The heavy-duty vehicle has a communication interface, which can exchange data remotely, for forwarding the information about which voltage is desired by the vehicle and its accumulator. A requirement profile can be transmitted via the remote communication interface. Depending on the state of charge of the accumulator, the voltage can be tracked. While a charge is in progress, particularly while a fast charge is in progress, the voltage on the lines is tracked and adjusted.

Ein Nachladen von Traktionsakkumulatoren in einzelnen Fahrzeugen des Schwerverkehrs kann mithilfe von Leitungen, z. B. Oberleitungen oder Bodenkontaktschienen, besonders effektiv durchgeführt werden. Hierbei hilft es, wenn die von einer Umspannstation oder einer Ladestation zur Verfügung gestellte Energie, der zur Verfügung gestellte elektrische Strom und/oder die zur Verfügung gestellte Spannung, in Abhängigkeit von - zum einen - dem Ladezustand (des Traktionsakkumulators) und - zum anderen - der geplanten Fahrroute (des Schwerverkehrfahrzeugs) eingestellt wird, z. B. durch eine Steuereinheit der Umspannstation bzw. der Ladestation. So kann über eine Fernkommunikationsschnittstelle, insbesondere im Vorfeld des Ladevorgangs, die anzufordernde Energiemenge oder sonstige elektrische Parameter wie Strom und Spannung zwischen Schwerverkehrfahrzeug und Umspannstation bzw. Ladestation abgestimmt werden und anschließend ein Ladevorgang für das eine (oder die mehreren) Schwerverkehrfahrzeug, das sich in einem bestimmten Straßenstück befindet, eingestellt werden.Traction accumulators can be recharged in individual heavy-duty vehicles using lines, e.g. As overhead lines or ground contact rails, can be carried out particularly effectively. It helps here if the energy made available by a substation or a charging station, the electric current made available and/or the voltage made available, depending on - on the one hand - the state of charge (of the traction battery) and - on the other hand - the planned driving route (of the heavy goods vehicle) is set, e.g. B. by a control unit of the substation or the charging station. In this way, the amount of energy to be requested or other electrical parameters such as current and voltage between the heavy-duty vehicle and the substation or charging station can be coordinated via a remote communication interface, in particular in advance of the charging process, and then a charging process for the one (or more) heavy-duty vehicle that is in a specific piece of street can be set.

Vorteilhafterweise kann die Umspannstation in verschiedenen Moden betrieben werden. Kann die Steuerung berechnen, welche Energie von den im Streckenabschnitt an den Versorgungsleitungen angeschlossenen Fahrzeugen bezogen wird, ist darüber hinaus sogar bekannt, in welchen Betriebsmoden die Fahrzeuge bewegt werden bzw. operieren, kann ein ganz bestimmter Modus der Umspannstation eingestellt werden.Advantageously, the substation can be operated in different modes. If the control can calculate what energy is drawn from the vehicles connected to the supply lines in the section of the route, if it is even known in which operating modes the vehicles are moving or operating, a very specific mode of the substation can be set.

Weitere Vorteile der ErfindungFurther advantages of the invention

Die Ladevorgänge werden sehr effizient durchgeführt. Die Ladezeiten werden auf die Zeiträume begrenzt, die tatsächlich für die Übertragung der Energie zum Antrieb entlang der geplanten Route benötigt werden.The charging processes are carried out very efficiently. The charging times are limited to the periods of time that are actually required for the transfer of energy to the drive along the planned route.

Erwärmungen, z. B. der Oberleitungen, in Phasen eines Schnellladevorgangs werden minimiert.warming, e.g. B. the overhead lines, in phases of a fast charging process are minimized.

Die Erfindung kann auch dahingehend näher beschrieben werden, dass es ein Ziel der Erfindung ist, das Eigengewicht des Schwerverkehrfahrzeugs zu senken.The invention can also be described in more detail in that it is an object of the invention to reduce the dead weight of the heavy-duty vehicle.

Das Schwerverkehrfahrzeug ist idealerweise ein (im Vergleich mit anderen Elektrofahrzeugen) leichtes Fahrzeug, das aber trotzdem seiner Bauart nach für größere Lasten (Gesamtgewicht von z. B. 40 Tonnen) oder größere Personengruppen (z. B. eine Personengruppe mit einer Anzahl Personen zwischen 30 und 60, wie bei Reisebussen, oder zwischen 70 Personen und 90 Personen wie bei Doppeldeckerbussen) gestaltet ist.The heavy-duty vehicle is ideally a light vehicle (compared to other electric vehicles), but its design is nevertheless suitable for larger loads (total weight of e.g. 40 tons) or larger groups of people (e.g. a group of people with a number of people between 30 and 30 people). and 60, as in coaches, or between 70 and 90 people as in double-decker buses).

Zu der Erfindung trägt bei, dass wesentliche Komponenten der „Leistungselektronik“ des Schwerverkehrfahrzeugs in die Umspannstation, die für die Oberleitungsspannungsversorgung zuständig ist, verlegt sind, wie z. B. eine Spannungssteuerung (bzw. die Spannungsführung) und eine Ladestrombegrenzung. Die Ladestrombegrenzung ist idealerweise für einen Gleichspannungsbetrieb ausgelegt.Contributing to the invention is that essential components of the "power electronics" of the heavy-duty vehicle are moved to the substation that is responsible for the overhead line voltage supply, e.g. B. a voltage control (or the voltage control) and a charging current limitation. The charging current limitation is ideally designed for DC operation.

Durch die Verlagerung der Akkumulatorladesteuerung in die Umspannstation und durch die möglichst unmittelbare Koppelung des oder der Akkumulatoren mit dem oder den Antriebsmaschinen (natürlich können noch steuernde Baugruppen wie Schütze zwischen Elektromotor und Elektrospeicher sein), ergeben sich einige technische Herausforderungen, die durch die weiteren Merkmale des Anspruchssatzes und in Übereinstimmung mit der Beschreibung als gelöst gelten können.By relocating the accumulator charging control to the substation and by coupling the accumulator(s) as directly as possible to the drive machine(s) (of course there can still be controlling assemblies such as contactors between the electric motor and the electric storage unit), there are some technical challenges that are caused by the other features of the set of claims and in accordance with the description can be considered solved.

Vorteilhafte WeiterbildungenAdvantageous further education

Nachfolgend werden vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen dargelegt, die für sich gesehen, sowohl einzeln als auch in Kombination, ebenfalls erfinderische Aspekte offenbaren können.Advantageous refinements and developments are set out below, which, viewed individually, both individually and in combination, can also reveal inventive aspects.

Vorteilhafterweise ist der Energieversorgungsabgriff als Stromabgriff, z. B. als ein Oberleitungsabgriff und/oder z. B. als ein Bodenkontaktabgriff, ausgebildet. Vorzugsweise ist der Stromabnehmer in einer Vertikalrichtung verfahrbar und ist zugleich verfahrbar in einer Richtung, die zu einer Standrichtung des (Schwerverkehr-)Fahrzeugs parallel verläuft, also in Horizontalrichtung. Pantographen sind Beispiele solcher Stromabnehmer. Sie fahren, vereinfacht ausgedrückt, hoch und runter und schwenken zugleich noch nach vorne bzw. hinten, vom Fahrzeug aus betrachtet.Advantageously, the power supply tap as a current tap, z. B. as a catenary tap and / or z. B. as a Bodenkontaktabgriff formed. Preferably, the current collector can be moved in a vertical direction and can also be moved in a direction that runs parallel to a standing direction of the (heavy-duty) vehicle, that is to say in the horizontal direction. Pantographs are examples of such pantographs. To put it simply, they move up and down and at the same time swivel forwards and backwards, viewed from the vehicle.

In einer günstigen Ausgestaltung bzw. vorteilhaften Ausführungsform ist der Energieversorgungsabschnitt, in dem elektrische Leistung an eines oder an mehrere Fahrzeuge übertragen werden kann, als ein Oberleitungsabschnitt und/oder als ein Bodenelektrodenspurabschnitt, wie ein Gleichspannungsversorgungsabschnitt, ausgebildet. Besonders bevorzugt hat der Energieversorgungsabschnitt eine Abschnittslänge, die um einen Faktor kürzer ist als ein Abschnitt ohne jegliche Energieversorgung, z. B. mit einem Energieversorgungsabschnitt mit einer Länge in einem Bereich von fünf Meter bis mehrere Kilometer, insbesondere in einem Bereich von zehn Meter bis eintausend Meter. Anders ausgedrückt, wenn man eine Straße in ihrer Gesamtlänge betrachtet, dann ist nur ein Teil der gesamten Strecke mit einer Energieversorgung ausgebildet, und dieser Teil ist kürzer als der Teil der gesamten Strecke, die ohne Energieversorgung ist. Bevorzugt sind wiederholt auf der gesamten Straßenlänge Streckenabschnitte mit Energieversorgung vorgesehen, diese sind jedoch nur verhältnismäßig kurz, z. B. von zehn bis fünfzig Metern bis zu ein bis fünf Kilometern. Auf diesen kurzen Abschnitten nimmt das Schwerverkehrfahrzeug elektrische Energie auf, speichert diese und fährt dann auf den größeren Abschnitten ohne Kontakt zur Energieversorgung.In a favorable configuration or advantageous embodiment, the power supply section, in which electrical power can be transmitted to one or more vehicles, is designed as an overhead line section and/or as a ground electrode track section, such as a DC voltage supply section. More preferably, the power supply section has a section length that is shorter by a factor than a section without any power supply, e.g. B. with a power supply section with a length in a range from five meters to several kilometers, in particular in a range from ten meters to one thousand meters. In other words, considering a road in its entire length, only a part of the whole route is provided with a power supply, and this part is shorter than the part of the whole route that is without a power supply. Route sections with power supply are preferably provided repeatedly along the entire length of the road, but these are only relatively short, e.g. B. from ten to fifty meters up to one to five kilometers. On these short sections, the heavy-duty vehicle absorbs electrical energy, stores it and then drives on the larger sections without contact to the energy supply.

Besonders bevorzugt ist durch das Schwerverkehrfahrzeug eine unmittelbare Verbindung zwischen Energieversorgungsabgriff und Elektrospeicher hergestellt, sodass eine am Energieversorgungsabgriff vorhandene elektrische Spannung, insbesondere eine Hochspannungsgleichspannung, mit wenigstens 95 % seines Spitzenwerts als Ladespannung am Elektrospeicher, insbesondere in einer Aufladephase, anliegt oder die Hochspannungsgleichspannung maximal 105 % einer aktuellen Ladespannung beträgt.A direct connection between the energy supply tap and the electric accumulator is particularly preferably established by the heavy-duty vehicle, so that an electrical voltage present at the energy supply tap, in particular a high-voltage DC voltage, is present with at least 95% of its peak value as a charging voltage on the electric accumulator, in particular in a charging phase, or the high-voltage DC voltage is at most 105% a current charging voltage.

Nach einer weiteren Ausführung weist das Schwerverkehrfahrzeug wenigstens ein Paar Schütze, vorzugsweise wenigstens zwei Paar Schütze, auf, die in einer wenigstens zwei Leitungen umfassenden elektrischen Verbindung zwischen dem Energieversorgungsabgriff und dem Elektrospeicher und/oder in einer wenigstens zwei Leitungen umfassenden elektrischen Verbindung zwischen dem Energieversorgungsabgriff und einem elektrischen Fahrantriebsmotor angeordnet sind. Vorzugsweise ist ein Paar Schütze für eine selektive Ab- und/oder Freischaltung eines dem Paar Schütze nachfolgenden Leiterpaares gestaltet. Insbesondere folgt einem Paar Schütze der Elektromotor des Schwerverkehrs in energetischer Flussrichtung und es folgt dem einen Paar Schütze der Elektrospeicher in energetischer Flussrichtung.According to a further embodiment, the heavy-duty vehicle has at least one pair of contactors, preferably at least two pairs of contactors, which are connected in an electrical connection comprising at least two lines between the energy supply tap and the electric accumulator and/or in an electrical connection comprising at least two lines between the energy supply tap and an electric drive motor are arranged. A pair of contactors is preferably designed for selectively disconnecting and/or isolating a pair of conductors following the pair of contactors. In particular, one pair of contactors is followed by the heavy vehicle's electric motor in the direction of energy flow and one pair of contactors is followed by the electric accumulator in the direction of energy flow.

Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel hat das Schwerverkehrfahrzeug eine Fernkommunikationsvorrichtung, insbesondere in Gestalt eines Mobilfunksystems, durch die eine Kontaktaufnahme des Schwerverkehrfahrzeugs mit der Umspannstation abwickelbar ist, wobei vorzugsweise die Kontaktaufnahme vor einem Ladevorgang gestartet wird. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführung ist die (Fern-)Kommunikationsvorrichtung für eine Übermittlung von Routendaten des Schwerverkehrfahrzeugs gestaltet, wobei vorzugsweise die Umspannstation mit einer Prognosevorrichtung ausgestattet ist, die auf Basis der Routendaten zur Berechnung von Ladeszenarien gestaltet ist. Hierdurch können eine Ladeenergie, eine Ladespannung und/oder ein Ladestrom, die an die Leitung von der Umspannstation lieferbar sind, bestimmt werden. Jedes Schwerverkehrfahrzeug, das in dem elektrisch versorgten Streckenabschnitt fährt, kann auf diese Weise mit genau der Menge an elektrischer Energie versorgt werden, die es für seine gesamte Fahrt benötigt.According to a further preferred exemplary embodiment, the heavy-duty vehicle has a remote communication device, in particular in the form of a mobile radio system, by means of which the heavy-duty vehicle can establish contact with the substation, the contact preferably being started before a charging process. According to a further preferred embodiment, the (remote) communication device is designed for transmission of route data of the heavy vehicle, the substation preferably being equipped with a prognosis device which is designed on the basis of the route data to calculate charging scenarios. In this way, a charging energy, a charging voltage and/or a charging current that can be supplied to the line from the substation can be determined. In this way, every heavy-duty vehicle that drives in the electrically supplied route section can be supplied with exactly the amount of electrical energy that it needs for its entire journey.

Bevorzugt erfolgt die Kommunikation auf einer Lage eines typischen Mobilfunkstandards bzw. unter Nutzung und Einbindung einer typischen Fernkommunikationsinfrastruktur nach einem Mobilfunkstandard, wie z. B. eine Kommunikation über eine LTE-Verbindung (eine „Long Term Evolution“-Verbindung). Das in dem Transportmedium „Handy-Funk-Verbindung“ zwischen den Kommunikationsteilnehmern verwendete Protokoll, d. h. wie die Kommunikation erfolgt, kann unter Nutzung eines weiteren Standards erfolgen, z. B. auf Basis der MCS-Normierung (Vorgaben und Protokolle gem. den Empfehlungen nach dem „Megawatt-Charging-System“). Auf Basis der kommunikationsmedientypischen Standardisierung wird eine weitere Kommunikationsprotokollierung auf die grundlegende, die Verbindung herstellende Kommunikation draufgelegt. Der Datenaustausch beachtet z. B. die Vorgaben nach den MCS-Normierungen. Weitere mögliche Kommunikationslayer, die anstelle einer LTE-Kommunikation oder zusätzlich zu einer LTE-Kommunikation existieren können, sind eine Powerline-Verbindung mit einem geeignetem Powerline-Protokoll, eine Nutzung des LIN-Buses mit einem LIN-eigenen Protokoll („Local Interconnected Network“) und/oder eine CAN-Kommunikation mit einem CAN-Protokoll („Controller Area Network“-Protokoll") wie CANOpen oder CiA („CAN in Auotmation“).The communication preferably takes place on a layer of a typical mobile radio standard or using and incorporating a typical long-distance communication infrastructure according to a mobile radio standard, such as e.g. B. communication via an LTE connection (a "Long Term Evolution" connection). The protocol used in the transport medium "mobile phone radio connection" between the communication participants, i. H. how the communication takes place can take place using another standard, e.g. B. based on the MCS standardization (specifications and protocols according to the recommendations according to the "Megawatt Charging System"). Based on the standardization typical of communication media, further communication logging is added to the basic communication that establishes the connection. The data exchange takes into account e.g. B. the specifications according to the MCS standards. Other possible communication layers that can exist instead of LTE communication or in addition to LTE communication are a powerline connection with a suitable powerline protocol, use of the LIN bus with a LIN-specific protocol ("Local Interconnected Network") ) and/or CAN communication with a CAN protocol ("Controller Area Network" protocol") such as CANOpen or CiA ("CAN in Automation").

Die Umspannstation ist vorzugsweise mit einer Abschaltvorrichtung zu den Leitungen, insbesondere zu den Oberleitungen, ausgestattet, durch die insbesondere ein Sicherheitsschaltkreis in der Umspannstation vorgehalten wird, der- in einer Ausgestaltungsvariante - ein zeitgleiches Laden von mehr als einem Schwerverkehrfahrzeug verhindert. Anders ausgedrückt, wenn sich gleichzeitig mehrere Fahrzeuge in einem Spannungsversorgungsabschnitt befinden, so wird bei dieser bevorzugten Ausführung nur ein einziges Schwerverkehrfahrzeug geladen.The substation is preferably equipped with a switch-off device for the lines, in particular for the overhead lines, which in particular provides a safety circuit in the substation which--in one embodiment variant--prevents more than one heavy-duty vehicle from being charged at the same time. In other words, if there are several vehicles in a power supply section at the same time, only a single heavy vehicle is charged in this preferred embodiment.

In einer alternativen Ausgestaltung kann die Umspannstation aber auch derart eingerichtet sein, dass mehr als ein Fahrzeug, insbesondere des Typs Schwerverkehrfahrzeug, von dergleichen Umspannstation (zum gleichen Zeitpunkt) elektrische Energie bezieht. In dieser Konfiguration bzw. in dieser Ausgestaltung kann der Streckenabschnitt dafür ausgelegt sein, mehr als ein Fahrzeug elektrisch zu einem bestimmten (gleichen) Zeitpunkt zu versorgen.In an alternative embodiment, the substation can also be set up in such a way that more than one vehicle, in particular of the heavy vehicle type, obtains electrical energy from the same substation (at the same time). In this configuration or in this refinement, the route section can be designed to supply electricity to more than one vehicle at a specific (same) point in time.

Bevorzugt weist die Umspannstation einen Regler auf, der für eine Steuerung einer anhebbaren Spannung im drei- bis vierstelligen Voltbereich während eines Ladevorgangs gestaltet ist. Ergänzend hierzu oder in Alternative umfasst er eine Ladestrombegrenzung. Die Steuerung und/oder die Ladestrombegrenzung sind ggf. zeitlich oder leistungsmäßig veränderbar ausübbar.The substation preferably has a controller which is designed to control a voltage that can be increased in the three to four-digit volt range during a charging process. In addition to this or as an alternative, it includes a charging current limiter. The control and/or the charging current limitation can be exercised in a time-related or power-related manner.

Besonders bevorzugt ist eine Auswertelogik in dem Schwerverkehrfahrzeug vorhanden, die einen Gesundheits- und/oder Ladezustand des Elektrospeichers ermittelt, um in Kommunikation mit der Umspannstation eine auf den Elektrospeicher und auf seinen Zustand angepasste Spannung einzustellen. Beschädigungen des Elektrospeichers werden hierdurch vermieden, um eine möglichst lange Lebensdauer desselben zu ermöglichen.An evaluation logic is particularly preferably present in the heavy-duty vehicle, which determines a health and/or charging status of the electric storage device in order to set a voltage adapted to the electric storage device and its condition in communication with the substation. Damage to the electric accumulator is avoided in this way in order to enable the longest possible service life of the same.

Noch eine weitere Ausführungsform sieht vor, dass eine Freischaltvorrichtung, die beispielsweise zwei oder vier Schütze umfasst, in dem Schwerverkehrfahrzeug verbaut ist. Die Positionierung derselben erfolgt vorzugsweise in einem Gehäuse des Energiespeichers, das z. B. die Gestalt eines Akkumulatorengehäuses haben kann.Yet another embodiment provides that a release device, which includes two or four contactors, for example, is installed in the heavy-duty vehicle. The positioning of the same is preferably carried out in a housing of the energy store, the z. B. can have the shape of a battery housing.

Das Schwerverkehrfahrzeug hat bevorzugt eine einzige Kontaktierungsvorrichtung, maximal jedoch zwei Kontaktierungsvorrichtungen, über welche eine Ladeenergie geführt werden kann.The heavy-duty vehicle preferably has a single contacting device, but no more than two contacting devices, via which charging energy can be conducted.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Umspannstation für eine Aufnahme von elektrischer Energie aus einem Schwerverkehrfahrzeug an einer Leitung gestaltet, sodass Energie aus einem Schwerverkehrfahrzeug wieder abziehbar ist und in die Umspannstation einspeisbar ist. Mit anderen Worten, die Umspannstation ist sowohl zum Laden als auch zum Entladen von elektrischer Energie geeignet.According to a preferred exemplary embodiment, the substation is designed to receive electrical energy from a heavy-duty vehicle on a line, so that energy can be drawn off again from a heavy-duty vehicle and fed into the substation. In other words, the substation is suitable for both charging and discharging electrical energy.

Der Elektrospeicher (bzw. der Traktionsakkumulator) umfasst bevorzugt eine Speichertechnologie für elektrische Energie, zu der ein oder mehrere LTO-Akkumulatoren (Lithium-Titanat-Akkumulatoren), ein oder mehrere NCA-Akkumulatoren (Lithium-Nickel-Cobalt-Aluminium-Akkumulatoren), ein oder mehrere NCM-Akkumulatoren (Lithium-Nickel-Cobalt-Mangan-Akkumulatoren) und/oder ein oder mehrere LFP-Akkumulatoren (Lithium-Eisen-Phosphat-Akkumulatoren) gehört oder gehören.The electric accumulator (or the traction accumulator) preferably comprises a storage technology for electrical energy, to which one or more LTO accumulators (lithium titanate accumulators), one or more NCA accumulators (lithium nickel cobalt aluminum accumulators), one or more NCM accumulators (lithium nickel cobalt manganese accumulators) and/or one or more LFP accumulators (lithium iron phosphate accumulators) belongs to.

Besonders bevorzugt weist das Schwerverkehrfahrzeug (insbesondere zusätzlich zu der Umspannstation) einen DC/DC-Wandler, z. B. einen Boost-Konverter (Hochsetzsteller) oder einen Buck-Konverter (Tiefsetzsteller), auf. Ist der DC/DC-Wandler ein Boost-Konverter, so kann er eine Anhebung, insbesondere eine Anhebung von mehr als 50 %, der am Energieversorgungsabschnitt anliegenden elektrischen Spannung in eine Akkumulatorladespannung bewirken, z. B. durch einen lastunabhängigen, selbstschwingenden Ladekreis mit einer Ladungskapazität, wobei der Ladekreis vorzugsweise mit einer Eigenfrequenz im Kilohertzbereich schwingt. Ist der DC/DC-Wandler ein Buck-Konverter, so kann er eine Absenkung, insbesondere eine Absenkung von mehr als 50 %, der am Energieversorgungsabschnitt anliegenden elektrischen Spannung in eine Akkumulatorladespannung bewirken, z. B. durch einen lastunabhängigen, selbstschwingenden Ladekreis mit einer Ladungskapazität, wobei der Ladekreis vorzugsweise mit einer Eigenfrequenz im Kilohertzbereich schwingt.Particularly preferably, the heavy vehicle (particularly in addition to the substation) has a DC/DC converter, e.g. B. a boost converter (step-up converter) or a buck converter (step-down converter). If the DC/DC converter is a boost converter, it can cause an increase, in particular an increase of more than 50%, in the electrical voltage present at the energy supply section into a battery charging voltage, e.g. B. by a load-independent, self-oscillating charging circuit with a charge capacity, wherein the charging circuit preferably oscillates with a natural frequency in the kilohertz range. If the DC/DC converter is a buck converter, it can bring about a reduction, in particular a reduction of more than 50%, in the electrical voltage present at the energy supply section in a battery charging voltage, e.g. B. by a load-independent, self-oscillating charging circuit with a charge capacity, wherein the charging circuit preferably oscillates with a natural frequency in the kilohertz range.

Hat die Umspannstation eine erste Spannungsanpassung (z. B. einen ersten DC/DC-Wandler) und bietet das Schwerverkehrfahrzeug eine zweite Spannungsanpassung (z. B. einen zweiten DC/DC-Wandler), so kann in einem flexiblen Spannungsband operiert werden. Hierbei kann der zweite DC/DC-Wandler für kleinere Leistungen ausgelegt bzw. ausgestaltet sein als der erste DC/DC-Wandler.If the substation has a first voltage adjustment (e.g. a first DC/DC converter) and the heavy-duty vehicle offers a second voltage adjustment (e.g. a second DC/DC converter), it is possible to operate in a flexible voltage range. In this case, the second DC/DC converter can be designed or configured for lower power levels than the first DC/DC converter.

Von der Umspannstation wird vorzugsweise ein Signal zur Bestimmung eines Mindestabstands, wie z. B. ein Sollabstand in einem Wertebereich von fünf Metern bis fünfzig Metern, an ein Fahrabstandskontrollsystem mindestens eines zweiten, eine Ladeenergie einfordernden Schwerverkehrfahrzeugs übertragen, z. B. per Funk. Hierdurch ist die Ladeenergie auf die beiden Schwerverkehrfahrzeuge, die in elektrischem Kontakt mit der Umspannstation stehen, aufteilbar. Insbesondere aufgrund des Abstands der zwei Schwerverkehrfahrzeuge zueinander und aufgrund ihrer jeweiligen Fahrgeschwindigkeit wird die von der Umspannstation verfügbare Ladeenergie und/oder der von der Umspannstation verfügbare Ladestrom auf die zwei mit der Umspannstation im elektrischen Kontakt befindliche Schwerverkehrfahrzeuge aufgeteilt, insbesondere unter Einhaltung einer elektrischen Grenzlast der Umspannstation. Dieses Prinzip kann auch auf mehr als zwei sich in dem elektrisch versorgten Streckenabschnitt befindliche Schwerverkehrfahrzeuge angewendet werden.A signal for determining a minimum distance, such as e.g. B. a target distance in a range of five meters to fifty meters, to a driving distance control system of at least a second heavy vehicle requiring charging energy, e.g. B. by radio. This means that the charging energy can be divided between the two heavy-duty vehicles that are in electrical contact with the substation. The charging energy available from the substation and/or the charging current available from the substation is divided between the two heavy-duty vehicles in electrical contact with the substation, in particular due to the distance between the two heavy-duty vehicles and due to their respective driving speeds, in particular while maintaining an electrical limit load of the substation . This principle can also be applied to more than two heavy-duty vehicles located in the section of road that is supplied with electricity.

Nach einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform des elektrisch versorgten Schwerverkehrs sind an dem Energieversorgungsabschnitt zumindest streckenweise zumindest ein, bevorzugt eine Vielzahl an Photovoltaikmodulen vorgesehen. Unter diesem oder diesen Photovoltaikmodulen sind insbesondere die Leitungen, vorzugsweise beabstandet zu den Photovoltaikmodulen, entlang geführt. Auf diese Weise sind die elektrischen Leitungen vor Witterungseinflüssen weitgehend geschützt und die vorhandene Konstruktion zur Leitungsführung wird genutzt für die Montage von Photovoltaikmodulen.According to a further particularly preferred embodiment of the electrically supplied heavy traffic, at least one, preferably a large number of photovoltaic modules are provided at least in sections on the energy supply section. In particular, the lines are routed under this or these photovoltaic modules, preferably at a distance from the photovoltaic modules. In this way, the electrical lines are largely protected from the weather and the existing construction for the line routing is used for the installation of photovoltaic modules.

Erfindungsgemäß ist eine Ladestation für eine Oberleitungsversorgung oder für die Versorgung einer Bodenkontaktschiene in einem Straßenabschnitt vorgesehen. Diese Ladestation dient bevorzugt zur elektrischen Versorgung des erfindungsgemäßen Schwerverkehrs. Die Ladestation hat eine Steuereinheit, die mit einem Speicher für ein über eine Fernkommunikationsschnittstelle erhaltenes Anforderungsprofil eines an einer Oberleitung der Oberleitungsversorgung oder an einer Leitung der Bodenkontaktschiene des Straßenabschnitts anzuschließenden oder angeschlossenen Schwerverkehrfahrzeugs in einer Kommunikationsverbindung steht. Die Steuereinheit ist so ausgelegt, dass sie eine elektrische Spannung auf den Oberleitungen (bzw. der Oberspannungsleitungen) oder in der Bodenkontaktschiene führt, in Abhängigkeit des Anforderungsprofils zur Ladung eines Akkumulators während des Ladevorgangs des Schwerverkehrfahrzeugs.According to the invention, a charging station is provided for overhead line supply or for supplying a ground contact rail in a road section. This charging station is preferably used to supply the heavy traffic according to the invention with electricity. The charging station has a control unit that communicates with a memory for a requirement profile received via a remote communication interface for a heavy-duty vehicle to be connected or connected to a catenary of the catenary supply or to a line of the ground contact rail of the road section. The control unit is designed in such a way that it conducts an electrical voltage on the overhead lines (or the overhead lines) or in the ground contact rail, depending on the profile of requirements for charging an accumulator during the charging process of the heavy-duty vehicle.

Vorgesehen ist überdies ein Verfahren zur elektrischen Versorgung von Schwerverkehr, wobei eine zur Verfügung stehende Ladeenergie, Ladespannung und/oder Ladestrom in Abhängigkeit einer einprogrammierten Route des die Ladeenergie einfordernden ersten Schwerverkehrfahrzeugs durch eine für die Versorgung zuständige Umspannstation eingestellt wird.A method is also provided for the electrical supply of heavy goods vehicles, with an available charging energy, charging voltage and/or charging current depending on a program planned route of the first heavy goods vehicle requesting the charging energy is set by a substation responsible for the supply.

Vorzugsweise fährt das erste Schwerverkehrfahrzeug in einem Lademodus und schaltet bei Erreichen eines Ladezustandssollwerts von dem Lademodus in einen elektromotorischen Stromverbrauchsmodus um. Wenn der Ladezustandssollwert unterschritten wird, wird vom Verbrauchsmodus wieder in den Lademodus umgeschaltet. Die Umschaltung erfolgt jeweils bevorzugt lastunterbrechungsfrei. Im Lademodus fährt das Schwerverkehrfahrzeug aufgrund einer elektrischen Verbindung seines elektrischen Fahrantriebsmotors mit der Umspannstation.The first heavy-duty vehicle preferably drives in a charging mode and switches from the charging mode to an electromotive power consumption mode when a charging state setpoint value is reached. If the state of charge falls below the target value, the consumption mode switches back to the charging mode. Switching preferably takes place without load interruption. In the charging mode, the heavy vehicle drives due to an electrical connection of its electric drive motor with the substation.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von der Umspannstation ein Signal zur Bestimmung eines Mindestabstands, wie z. B. ein Sollabstand in einem Wertebereich von fünf Metern bis fünfzig Metern, an ein Fahrabstandskontrollsystem mindestens eines zweiten, eine Ladeenergie einfordernden Schwerverkehrfahrzeugs übertragen. Diese Übertragung erfolgt z. B. per Funk. Durch diese Maßnahme ist es möglich, dass die von der Umspannstation verfügbare Ladeenergie und/oder der von der Umspannstation verfügbare Ladestrom auf mindestens zwei mit der Umspannstation in elektrischem Kontakt befindliche Schwerverkehrfahrzeuge aufgeteilt wird. Die elektrische Grenzlast der Umspannstation wird insbesondere eingehalten. Der Sollabstand wird bestimmt zum Beispiel anhand eines Abstands zwischen den wenigstens zwei Schwerverkehrfahrzeugen und der Fahrgeschwindigkeit der wenigstens zwei Schwerverkehrfahrzeuge.In a particularly preferred embodiment of the method according to the invention, a signal for determining a minimum distance, such as, for. B. a target distance in a value range of five meters to fifty meters, to a driving distance control system of at least a second heavy vehicle requiring charging energy. This transfer takes place e.g. B. by radio. This measure makes it possible for the charging energy available from the substation and/or the charging current available from the substation to be divided between at least two heavy-duty vehicles that are in electrical contact with the substation. In particular, the electrical limit load of the substation is observed. The target distance is determined, for example, based on a distance between the at least two heavy-duty vehicles and the driving speed of the at least two heavy-duty vehicles.

In noch einer bevorzugten Ausführung fährt das erste Schwerverkehrfahrzeug in einem Lademodus und schaltet, insbesondere lastunterbrechungsfrei, bei einem Erreichen eines Ladezustandssollwerts von dem Lademodus in einen elektromotorischen Stromverbrauchsmodus um, in dem eine Weiterfahrt des Schwerverkehrfahrzeugs aufgrund einer elektrischen Verbindung seines elektrischen Fahrantriebsmotors mit der Umspannstation stattfindet.In another preferred embodiment, the first heavy-duty vehicle travels in a charging mode and, in particular without load interruption, switches from the charging mode to an electromotive power consumption mode when a charging status setpoint is reached, in which the heavy-duty vehicle continues to travel due to an electrical connection of its electric drive motor to the substation.

Weitere interessante Aspekte zu vorliegender Erfindung werden im Folgenden diskutiert.Other interesting aspects of the present invention are discussed below.

Es gibt bereits im Stand der Technik Ansätze für das Laden von Hybrid-LKWs während des Fahrens. Bei solchen bisher üblichen Hybrid-LKWs liegt ein konstantes Spannungsniveau von z. B. 650 V an. Die Hybrid-E-Motorleistung liegt bei ca. 90 kW. Ein reiner EV-Betrieb ist nur auf flachen oder bergab führenden Strecken möglich. Die Batteriegröße liegt bei etwa 20 kWh. Die Aufladung erfolgt über ein fahrzeuginternes DC/DC-Ladegerät. Die Länge der Oberleitung entspricht in einem solchen Fall der elektrisch gefahrenen Strecke.There are already prior art approaches for charging hybrid trucks while driving. In such hitherto common hybrid trucks is a constant voltage level of z. B. 650 V on. The hybrid electric motor power is around 90 kW. Pure EV operation is only possible on flat or downhill routes. The battery size is around 20 kWh. Charging takes place via an in-vehicle DC/DC charger. In such a case, the length of the overhead line corresponds to the distance traveled electrically.

Hiervon abweichend kann ein erfindungsgemäßer LKW auch Strecken elektrisch zurücklegen, die länger sind, als die Strecke, die mit einer Oberleitung ausgestattet ist.Deviating from this, a truck according to the invention can also cover distances electrically that are longer than the distance that is equipped with an overhead line.

Aufbauend auf der Tatsache, dass ein Schwerverkehrfahrzeug (in der Gewichtsklasse bis 40 Tonnen) bei jeweils einer Strecke von 100 km erfahrungsgemäß für Bergfahrten bis zu ca. 600 kWh und für Fahrten auf ebenen Strecken - im Vergleich hierzu nur - ca. 100 kWh benötigt, können die folgenden Überlegungen angestellt werden.Based on the fact that a heavy-duty vehicle (in the weight class up to 40 tons) for a distance of 100 km needs up to approx. 600 kWh for mountain journeys and for journeys on level roads - in comparison only - about 100 kWh, the following considerations can be made.

In Abhängigkeit der Fahrroute ist also der Bedarf des Fahrzeugs an Energie und aufzuladender Energiemenge sehr unterschiedlich. Je nach zu absolvierender Strecke kann es sein, dass ein Fahrzeug für die Bewältigung der nächsten 100 km nur 100 kWh Energie benötigt, es kann aber auch sein, dass das Fahrzeug so stark geladene Akkumulatoren besitzen muss, dass es noch mehr als 600 kWh Energie umsetzen bzw. verbrauchen kann. Um dabei jegliche Anstiege zu meistern, sollte die abrufbare Leistung im Bereich von 600 kW bis 700 kW liegen.Depending on the driving route, the energy requirements of the vehicle and the amount of energy to be charged are very different. Depending on the distance to be covered, it may be that a vehicle only needs 100 kWh of energy to cover the next 100 km, but it may also be that the vehicle has to have sufficiently charged accumulators that it can convert more than 600 kWh of energy or can consume. In order to master any climbs, the available power should be in the range of 600 kW to 700 kW.

Bei der vorliegenden Erfindung hängt das Spannungsniveau an der Oberleitung vom Ladezustand der Batterie (SOC) ab und liegt gem. einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem Bereich von ungefähr 600 V bis ungefähr 1.250 V. Die E-Motorleistung liegt bei ca. 200 kW - 500 kW. Ein reiner EV-Betrieb für alle Straßenverhältnisse wird damit möglich. Die Batterie liegt in einer Größenordnung von 100 kWh - 1.000 kWh. Zusätzlich sind eine direkte MCS-Ladung mit bis zu 3.000 A und Fahren mit bis zu 1.000 A bevorzugt vorgesehen. Das Laden über die Oberleitung während der Fahrt erfolgt insbesondere über ein externes DC/DC-Ladegerät. Das Laden über On-Board-Charge-Booster erlaubt bis zu 2.000 A. Die Länge der Fahrleitung ist abhängig von der Ladeleistung und der zu ladenden Energie: bis 3.000 A; 1.250 V; 3,75 MW. Es bedarf also keiner durchgängigen Oberleitung, sondern die Fahrzeuge fahren oberleitungsfrei und hängen sich bedarfsgesteuert an eine Fahrleitung, wenn sie in einem entsprechenden Streckenabschnitt mit Oberleitung sind, jedoch in Abhängigkeit vom Ladezustand ihrer Batterie und in Abhängigkeit von der Verkehrsdichte und der Anzahl der Fahrzeuge, die ebenfalls an derselben Oberleitung hängen. Der Abstand zwischen den Fahrleitungsabschnitten ist abhängig vom LKW-Verkehr und kann in einer ersten Ausbauphase mit großen Lücken zwischen den Fahrleitungsabschnitten starten. In Abhängigkeit von der Nutzung und der LKW-Verkehrsdichte können dann weitere Abschnitte elektrifiziert werden. Es ist überdies bevorzugt vorgesehen, dass auch weitere Lademöglichkeiten genutzt werden können über ein standardisiertes kompatibles CCS- oder MCS-Ladestecker-System. Eine Vorkonditionierung des Ladegerätes erfolgt bevorzugt über die Luft, zur Minimierung des Start-Ladevorgangs.In the present invention, the voltage level on the overhead line depends on the state of charge of the battery (SOC) and, according to a preferred embodiment, is in a range from approximately 600 V to approximately 1,250 V. The electric motor power is approximately 200 kW - 500 kW . Pure EV operation for all road conditions is thus possible. The battery is in the order of 100 kWh - 1,000 kWh. In addition, direct MCS charging with up to 3,000 A and driving with up to 1,000 A are preferred. Charging via the overhead line while driving is carried out using an external DC/DC charger in particular. Charging via on-board charge boosters allows up to 2,000 A. The length of the catenary depends on the charging capacity and the energy to be charged: up to 3,000 A; 1,250V; 3.75MW. So there is no need for a continuous catenary, but the vehicles drive without catenary and hang themselves if necessary controlled to a catenary when they are in a corresponding section of track with catenary, but depending on the state of charge of their battery and depending on the traffic density and the number of vehicles that are also connected to the same catenary. The distance between the catenary sections depends on truck traffic and can start with large gaps between the catenary sections in an initial expansion phase. Depending on usage and truck traffic density, further sections can then be electrified. It is also preferably provided that other charging options can also be used via a standardized, compatible CCS or MCS charging connector system. The charger is preferably preconditioned via the air to minimize the start-up charging process.

Der Gesamtstrom auf einer Versorgungsleitung kann so zusammengestellt werden, dass unterschiedliche Ströme wie 100 Ampere, wie 1.000 Ampere, wie 2.000 Ampere und wie 3.000 Ampere für die verschiedenen Fahrzeuge (in einem Streckenabschnitt) bestimmt sind. Hierbei kann dann die Spannung nachgeführt werden (z. B. von anfänglich 650 Volt auf bis zu 1.250 Volt). Kann eine Umspannstation 6.000 Ampere liefern, so kann ein Fahrzeug in einem Direkt-Mega-Watt-Lade-Modus in dem Streckenabschnitt (mit Oberspannungsleitungen) fahren, während bis zu 30 weitere Fahrzeuge in einem 100 Ampere-Modus betrieben werden können (z. B. in einem Transportfahrmodus). Statt mit einer konstanten Spannung zu operieren, kann mit nachgeführten Spannungen operiert werden.The total current on a supply line can be compiled in such a way that different currents such as 100 amps, 1,000 amps, 2,000 amps and 3,000 amps are intended for the various vehicles (in a section of track). The voltage can then be tracked (e.g. from an initial 650 volts up to 1,250 volts). If a substation can supply 6,000 amps, one vehicle can operate in a direct megawatt charging mode on the section of track (with overhead lines), while up to 30 other vehicles can operate in a 100 amp mode (e.g . in a transport driving mode). Instead of operating with a constant voltage, it is possible to operate with tracked voltages.

Aufgrund des Betriebs des Akkumulators als Traktionsakkumulator bedarf es einer Leistungssteuerung, alternativ oder zusätzlich eines Batteriemanagementsystems des Lastkraftwagens. Mit Hilfe der Leistungssteuerung oder des Batteriemanagementsystems kann eine Vollentladung und/oder eine Vollbeladung des Akkumulators realisiert werden. Der Energiefluss kann sowohl in der Ladungssteuerung als auch im Batteriemanagementsystem eingestellt werden. Jede der Komponenten kann einen Teil der Ladungssteuerung übernehmen.Due to the operation of the accumulator as a traction accumulator, a power control is required, alternatively or additionally a battery management system of the truck. With the help of the power control or the battery management system, the accumulator can be fully discharged and/or fully charged. The energy flow can be adjusted both in the charge control and in the battery management system. Each of the components can take over part of the charge control.

Vorteilhafterweise ist eine weitere Komponente des Lastkraftwagens eine Anzeige, die den Ladezustand und ggf. auch den „Gesundheitszustand“ des Akkumulators einem Fahrer des Lastkraftwagens mitteilt. Die Anzeige kann ermittelte, berechnete und mitgeschriebene Werte zum SOC („state-of-charge“) des Akkumulators, also des Traktionsakkumulators, visualisieren, damit ein Fahrer eine Information erhält, wie weit das Fahrzeug, genauer gesagt, der Lastkraftwagen, bei seiner aktuellen Beladung, noch fahren kann, bevor eine Phase der Aufladung im Betrieb erfolgen muss.Advantageously, another component of the truck is a display that communicates the state of charge and possibly also the “state of health” of the accumulator to a driver of the truck. The display can visualize determined, calculated and recorded values for the SOC ("state-of-charge") of the accumulator, i.e. the traction accumulator, so that the driver receives information on how far the vehicle, or more precisely, the truck, is at its current Loading, can still drive before a phase of charging must take place during operation.

Die Leistungssteuerung des Lastkraftwagens, alternativ oder zusätzlich das Batteriemanagementsystem des Lastkraftwagens, ist für einen Standardbetrieb konfiguriert bzw. konfektioniert. Im Standardbetrieb wird eine Leistungsreserve im Akkumulator zurückgehalten. Die Leistungsreserve kann z. B. in der Größenordnung von 10 % des SOCs gestaltet sein. Damit können gängige Notreserven einer elektrischen Versorgung sichergestellt werden (z. B. für eine Klimatisierung des Fahrzeugs), z. B. für eine universelle Versorgung. Vorrangig geht es jedoch darum, dass mit Hilfe der zusätzlich gespeicherten Energiemenge bzw. des reservierten Energieanteils ein Notbetriebslauf oder eine Notbetriebsfahrt realisiert werden kann.The truck's power control, alternatively or additionally the truck's battery management system, is configured or assembled for standard operation. In standard operation, a power reserve is held back in the accumulator. The power reserve can e.g. B. be designed in the order of 10% of the SOC. This means that common emergency reserves for an electrical supply can be ensured (e.g. for air conditioning the vehicle), e.g. B. for a universal supply. However, the priority is that an emergency operation run or an emergency operation trip can be implemented with the help of the additionally stored amount of energy or the reserved energy portion.

Ein zuvor beschriebener Lastkraftwagen kann also beim Durchfahren eines mit einer elektrischen Versorgung (leitungsgeführten Abnahmebereiche für elektrische Energie) ausgestatteten Streckenabschnitts, z. B. auf einer Autobahn, bei dem es also eine Oberleitung gibt, Energie aus der elektrischen Versorgung, wie der Oberleitung, beziehen. Die Strecken bzw. Streckenabschnitte, die ohne Oberleitungen für Lastkraftwagen existieren, dürften noch lange Zeit, ohne umgebaut zu werden, d. h. also dem Charakter nach unverändert, erhalten bleiben, sodass solche Streckenabschnitte durch Leistungsreserven im Akkumulator abfahrbar, durchfahrbar bzw. überwindbar sind.A truck as described above can therefore, when driving through a route section equipped with an electrical supply (line-guided acceptance areas for electrical energy), e.g. B. on a highway, where there is an overhead line, energy from the electrical supply, such as the overhead line, related. The routes or sections of routes that exist without overhead lines for lorries are likely to remain in operation for a long time without being reconstructed, i. H. i.e. unchanged in character, so that such route sections can be driven, driven through or overcome due to power reserves in the accumulator.

Der Lastkraftwagen ist dafür gestaltet, in dem lückenhaften, entlang einzelner Strecken mit vorhandenen Aufladestrecken ausgestatteten, also mit einem lückenhaft ausgestatteten Energieversorgungssystem während einer Transportfahrt, d. h. phasenweise kontinuierlich (so lange sich der Lastkraftwagen in dem Streckenabschnitt mit Oberleitungen befindet) aufzuladen. Daher hat der Lastkraftwagen einen Oberleitungsabgriff, über den elektrische Ladeenergie einem (bzw. wenigstens einem) in dem Lastkraftwagen eingebauten Traktionsakkumulator zur Verfügung gestellt werden kann. Für einen Transportfachmann ist es selbstverständlich Teil des natürlichen bzw. üblichen Transportgeschäfts, dass zwischen Transportfahrten auch einzelne Leerfahrten abzuwickeln sind, die im Transportgewerbe, obwohl nicht entgeltlich Transportleistungen erbracht werden, im Allgemeinen ebenfalls als Transportfahrten (weil von einem Transportauftrag zum nächsten unterwegs) bezeichnet werden.The truck is designed for the incomplete energy supply system equipped along individual routes with existing charging routes, i.e. with an incompletely equipped energy supply system during a transport journey, d. H. to be continuously charged in phases (as long as the truck is in the section with overhead lines). The truck therefore has an overhead line tap, via which electrical charging energy can be made available to one (or at least one) traction accumulator installed in the truck. For a transport specialist, it is of course part of the natural or usual transport business that individual empty trips have to be made between transport trips, which in the transport industry, although transport services are not provided for a fee, are generally also referred to as transport trips (because they are on the way from one transport order to the next). .

Mit anderen Worten, das Energieversorgungssystem hat nur in einzelnen Strecken, die vorzugsweise nicht länger als 10 km jeweils eine Oberleitungsstrecke haben, Aufladeabschnitte, durch die der Lastkraftwagen fahren kann. Die Oberleitungen sind somit über Fernstraßen, z. B. über Autobahnen, geführt, d. h. sind entlang einer Fernstraße wie z. B. einer Autobahn geführt. Zwischen den Abschnitten, die mit Oberleitungen ausgestattet sind, auf denen also eine Hochspannung zur Verfügung gestellt wird, gibt es andere Abschnitte, die oberleitungsfrei (so wie üblicherweise Autobahnen bis in die 2020er Jahre ausgeführt worden sind) gestaltet sind. Die Abschnitte, an denen es keine Oberleitungen gibt, sind ein Mehrfaches länger als die Abschnitte, an denen es Oberleitungen für eine Ankopplung eines LKWs an der Oberleitung gibt. Das Mehrfache kann z. B. mehr als einem Fünffachen, also z. B. einem Zehnfachen einer oberleitungsausgestatteten Strecke entsprechen (in dem Fall würde von einem Faktor 5 oder von einem Faktor 10 gesprochen werden). Die oberspannungsleitungsfreien Strecken sind entlang einer typischen Fernstraße länger als die Strecken, die mit Oberleitungen ausgestattet sind (zwischen den Strecken kann ein Verhältnis mit Hilfe eines Faktors gebildet werden, insbesondere eines ganzzahligen Vielfachen als Faktor zwischen den unterschiedlichen Streckentypen (Faktor 3, 5, 7, 10, 15 und dergleichen)).In other words, the energy supply system only has charging sections through which the truck can drive in individual sections, which preferably each have an overhead line section no longer than 10 km. The overhead lines are thus on highways such. B. on highways out, ie are along a highway such. B. out a highway. Between the sections that are catenary-equipped, ie where high voltage is provided, there are other sections that are catenary-free (as highways were commonly designed until the 2020s). The sections where there are no catenaries are several times longer than the sections where there are catenaries for coupling a truck to the catenary. The multiple can z. B. more than five times, ie z. B. correspond to a tenfold of a route equipped with catenary (in this case one would speak of a factor of 5 or a factor of 10). The overhead line-free sections along a typical trunk road are longer than the sections equipped with overhead lines (between the sections a ratio can be formed using a factor, in particular an integer multiple as a factor between the different section types (factor 3, 5, 7, 10, 15 and the like)).

In einer alternativen Ausgestaltung kann jeder Streckenabschnitt auch nur für Strecken von (ca.) 1 Kilometer (alternativ über eine Entfernung von 5 km oder von 10 km) mit einer Oberleitung ausgestattet sein. In einem solchen Streckenabschnitt können drei oder vier Fahrzeuge des Schwerverkehrs an der Oberleitung angeschlossen sein. Die Umspannstation kann für Ströme von 6.000 Ampere gestaltet sein. Muss sich ein Fahrzeug einer Schnellaufladung unterziehen, kann einem weiteren Fahrzeug ein „Booster-Charging“ angeboten werden (ein Ladebetrieb über eine Spannungsanpassung) und ein drittes Fahrzeug kann noch immer Antriebsleistung aus der elektrischen Versorgung beziehen. Ggf. kann ein viertes Fahrzeug ebenfalls eine Antriebsleistung aus der Energieversorgung beziehen. So ist es möglich, eine Direktschnellladung mit z. B. 3.000 Ampere an wenigstens einem Fahrzeug durchzuführen und trotzdem noch weitere Fahrzeuge mit elektrischer Energie zu beliefern, die ggf. jedoch nicht dafür ausreicht, auch noch ein zweites oder ein drittes Fahrzeug einer Schnellaufladung zu unterziehen. Zumindest ein Fahrzeug befindet sich im Direkt-Mega-Watt-Lade-Modus. Ein Fahrzeug kann daneben in einem Lade-Booster-Modus sein. Während der Fahrt eines Schwerverkehrfahrzeugs in einem Streckenabschnitt mit einer Versorgungsleitung kann auch ein Moduswechsel eines Fahrzeugs durchgeführt werden.In an alternative embodiment, each route section can also only be equipped with an overhead line for routes of (approx.) 1 kilometer (alternatively over a distance of 5 km or 10 km). In such a section, three or four heavy goods vehicles can be connected to the overhead line. The substation can be designed for currents of 6,000 amperes. If a vehicle has to undergo a quick charge, another vehicle can be offered “booster charging” (charging operation via a voltage adjustment) and a third vehicle can still draw propulsion power from the electrical supply. If necessary, a fourth vehicle can also obtain drive power from the energy supply. So it is possible to use a direct quick charge with e.g. B. 3,000 amperes on at least one vehicle and still supply other vehicles with electrical energy, which may not be sufficient to subject a second or third vehicle to rapid charging. At least one vehicle is in direct megawatt charge mode. A vehicle may also be in a charge booster mode. A mode change of a vehicle can also be carried out while a heavy-duty vehicle is traveling in a route section with a supply line.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn ein Rekuperationsmodus eines Schwerverkehrfahrzeugs dahingehend genutzt werden kann, dass die „zurückgewonnene“ Energie, z. B. aufgrund von Bremsvorgängen, auf der einen oder den mehreren Leitungen weiteren Fahrzeugen zur Verfügung gestellt wird.It is particularly advantageous if a recuperation mode of a heavy-duty vehicle can be used to the effect that the "recovered" energy, e.g. B. due to braking, on the one or more lines other vehicles is made available.

Somit kann ein Lastkraftwagen immer wieder seinen Traktionsakkumulator nachladen, wenn er eine Strecke passiert, an der es eine Oberleitung gibt. Dank der Schnellladetechnik (z. B. eine 80 % Aufladung innerhalb von 90 Sekunden) und der hohen Energien, die während der Ladephase durch die Oberleitungen zur Verfügung gestellt werden, wird der Traktionsakkumulator innerhalb von wenigen Minuten, idealerweise sogar im Sekundenbereich, so umfangreich aufgeladen, dass er anschließend viele Kilometer, z. B. mehr als 50 km, eventuell sogar mehr als 60 km, idealerweise sogar mehr als 100 km, ohne eine leitungsgeführte Energieversorgung weiterfahren kann.Thus, a truck can always recharge its traction accumulator when passing a route where there is a catenary. Thanks to the rapid charging technology (e.g. an 80% charge within 90 seconds) and the high energy that is made available by the overhead lines during the charging phase, the traction accumulator is charged so extensively within a few minutes, ideally even in the range of seconds that he then many kilometers, z. B. more than 50 km, possibly even more than 60 km, ideally even more than 100 km, can continue without a line-guided power supply.

Ein solches System, zu dem ein Lastkraftwagen und eine (Fern-)Straße gehören, an der es Oberleitungen in einzelnen Streckenabschnitten gibt, kann ein phasenweiser Ladebetrieb für mehrere Lastkraftwagen, die sich innerhalb eines Streckenabschnitts befinden, zur Verfügung stehen. Lastkraftwagen können so betrieben werden, dass sie immer wieder über ihre Oberleitungsabgriffe aufgeladen werden bzw. ihre Akkumulatoren aufgeladen werden, wobei die in dieser Phase aufgeladene Energiemenge ausreicht, dass der Lastkraftwagen mehrere 10 km (50 km, 70 km oder sogar 80 km), idealerweise sogar mehr als 100 km, zurücklegen kann.Such a system, which includes a truck and a (highway) road where there are overhead contact lines in individual route sections, a phased charging operation for several trucks located within a route section can be available. Lorries can be operated in such a way that they are repeatedly charged via their catenary taps or their accumulators are charged, the amount of energy charged in this phase being sufficient for the lorry to travel several 10 km (50 km, 70 km or even 80 km), ideally even more than 100 km.

Vorteilhafterweise hat der Lastkraftwagen nicht nur einen Oberleitungsspannungsabgriff, wie z. B. einen Pantographen, sondern der Lastkraftwagen hat noch zusätzlich einen Ladestecker (z. B. des Typs „CCS“ oder des Typs „MCS“). Lastkraftwagen werden üblicherweise so betrieben, dass sie immer wieder auf einen Speditionshof gefahren werden, sodass sie aus dem Lager der Spedition heraus beladen werden können. Während ein LKW in einer Ladeposition, vor bzw. an z. B. einer Laderampe, geparkt ist und beladen wird, kann der Ladestecker des LKWs dazu verwendet werden, erneut elektrische, zu ladende Energie dem Traktionsakkumulator des Lastkraftwagens zur Verfügung zu stellen. Weil in Speditionshöfen häufig mit Gabelstaplern und Lasten hin und her gefahren wird, ist eine Oberleitung im Bereich einer Spedition, insbesondere in Ladezonen, häufig ein Hindernis für die Fahrzeugkommissionierung. In diesen Bereichen sollte keine Oberleitung vorhanden sein, sodass an solchen Stellen der Lastkraftwagen idealerweise über einen Ladestecker beladen bzw. aufgeladen werden kann. Die Ladefläche des Lastkraftwagens kann mit Gütern beladen werden, während der (Traktions-)Akkumulator mit elektrischer Energie beladen wird. Sind die logistischen Abläufe vorteilhaft organisiert, so kann eine zeitgleich ausgeführte bzw. eine synchrone Komplettladung des Akkumulators mit einer Beladung des Laderaums des LKWs durchgeführt werden.Advantageously, the truck not only has a catenary voltage tap such. B. a pantograph, but the truck also has a charging plug (z. B. of the type "CCS" or type "MCS"). Trucks are usually operated in such a way that they are repeatedly driven into a trucking yard so that they can be loaded from the trucking company's warehouse. While a truck in a loading position, before or at z. B. a loading ramp, is parked and loaded, the charging plug of the truck can be used to provide electrical energy to be charged again to the traction battery of the truck. Because forklifts and loads are often driven back and forth in freight forwarding yards, an overhead line in the freight forwarding area, especially in loading zones, is often an obstacle to vehicle picking. There should be no catenary in these areas, so that in such places the truck should ideally have an overhead line Charging plug can be loaded or charged. The loading area of the truck can be loaded with goods while the (traction) accumulator is being charged with electrical energy. If the logistical processes are advantageously organized, the accumulator can be fully charged simultaneously or synchronously with the loading space of the truck.

Wie eingangs der Beschreibung schon ausgeführt, sind Speicherkapazitäten von Akkumulatoren für Traktionsanwendungen nur in einem bisher üblichen Maß herstellbar, wenn ausreichend schwere Akkumulatoren geschaffen werden (aufgrund der gravimetrischen Energiedichte, insbesondere von Lithium-Akkumulatoren). Berechnungen und Versuche haben jedoch gezeigt, dass ein lückenhaftes Oberleitungs-Energieversorgungssystem ausreicht, wenn Schwerlast-LKWs mit einem Akkumulator zwischen 100 kWh und 200 kWh ausgestattet werden. Ein von vielen LKW-Herstellern seit vielen Jahren verfolgter Ansatz sieht vor, möglichst Akkumulatoren mit sehr hohen Speicherkapazitäten in einem LKW zu verbauen, um so einen mehrere 100 km großen Fahr- bzw. Wirkungsradius durch den Akkumulator zu ermöglichen. Wird die maximal zur Verfügung stehende Energie des Akkumulators jedoch auf einen Bereich von weniger als 200 kWh beschränkt, gewinnt ein Lastkraftwagen die Option eines höheren Ladegewichts. Folglich ist es vorteilhaft, wenn die Speicherkapazität des Akkumulators („Elektrospeichers“) zwar mehrere 10 kWh beträgt, jedoch weniger als 250 kWh groß ist.As already stated at the beginning of the description, storage capacities of accumulators for traction applications can only be produced to a previously customary extent if sufficiently heavy accumulators are created (due to the gravimetric energy density, in particular of lithium accumulators). However, calculations and tests have shown that an incomplete catenary energy supply system is sufficient if heavy-duty trucks are equipped with an accumulator between 100 kWh and 200 kWh. One approach that has been followed by many truck manufacturers for many years is to install accumulators with very high storage capacities in a truck if possible, in order to enable the accumulator to have a driving or effective radius of several 100 km. However, if the maximum energy available from the accumulator is limited to a range of less than 200 kWh, a truck gains the option of a higher payload. Consequently, it is advantageous if the storage capacity of the accumulator ("electrical storage") is several 10 kWh, but is less than 250 kWh.

Die zu ladenden Energien können besonders günstig dem Schwerverkehrfahrzeug, z. B. dem Lastkraftwagen, und damit seinem Traktionsakkumulator (oder seinen Traktionsakkumulatoren) zur Verfügung gestellt werden, wenn die Oberleitungen im Kilovolt-Bereich spannungsfest ausgeführt sind, z. B. durch entsprechende Abstände zwischen den Potenzialen und somit zwischen den spannungsführenden Leitern. Natürlich ist eine Systemspannung von mehr als 800 Volt bereits eine attraktive Systemspannung für die Oberleitungen. Vorteilhafter sind aber Spannungen, die noch höher sind. Auf der anderen Seite darf von den Oberleitungen oberhalb von Fahrstrecken keine Gefährdung für die darunter fahrenden Fahrzeuge ausgehen, insbesondere für solche Fahrzeuge, die ohne einen Oberleitungsabgriff unter den Oberleitungen entlang fahren. Aus Sicherheitserwägungen ist eine niedrigere Spannung anzustreben; aus Effektivitätsgründen ist eine möglichst hohe Spannung anzustreben. Die Systemspannung kann daher vorteilhafterweise zwischen 800 Volt und 2 kV gelegt werden, z. B. auf ein Spannungsniveau von 1.250 Volt (DC - Gleichspannung) oder sogar auf ein Spannungsniveau von 1.500 Volt (DC - Gleichspannung).The energies to be loaded can be particularly favorable to the heavy goods vehicle, e.g. B. the truck, and thus its traction accumulator (or its traction accumulators) are made available if the overhead lines are designed to be voltage-resistant in the kilovolt range, z. B. by appropriate distances between the potentials and thus between the live conductors. Of course, a system voltage of more than 800 volts is already an attractive system voltage for the overhead lines. However, voltages that are even higher are more advantageous. On the other hand, the overhead lines above routes must not pose any danger to the vehicles driving below, in particular to vehicles that are driving under the overhead lines without an overhead line tap. A lower voltage should be aimed at for safety reasons; For reasons of effectiveness, the highest possible voltage should be aimed for. The system voltage can therefore advantageously be set between 800 volts and 2 kV, e.g. B. to a voltage level of 1,250 volts (DC - direct voltage) or even to a voltage level of 1,500 volts (DC - direct voltage).

Können die Leitungen ausreichend starke elektrische Ströme als Ladeströme abgeben, z. B. jedem angeschlossenen Lastkraftwagen bis zu 3.000 Ampere, so kann die Ladeelektronik des Lastkraftwagens für eine Ladungssteuerung von Leistungen in der Größenordnung von Megawatt dimensioniert sein. Eine günstige Größe ist eine Ladeleistung von 3 Megawatt. Eine Ladeleistung von ca. einem Megawatt ist bereits vorteilhaft. Je größer die Ladeleistung ist, desto höher kann der Ladestrom ausfallen; hierdurch lassen sich die Ladezeiten deutlich verkürzen, z. B. auf Ladephasen von nur wenigen Minuten. Dies führt zu kürzeren benötigten Oberleitungsstrecken. Handelt es sich bei den Straßen um Autobahnen, die nur an ausgewählten Einfädelstellen angefahren werden können (bzw. auf die nur über ausgewählte Auffahrten aufgefahren werden darf), ist jedes Fahrzeug gezwungen, von der gleichen Seite in einen Ladebereich hineinzufahren und an der anderen Seite den Ladebereich wieder zu verlassen. Wird die Ladestrecke für eine maximale Geschwindigkeit dimensioniert, wie z. B. für eine maximale Geschwindigkeit von 100 km/h, so reicht für eine Vollaufladung des Akkumulators, auch wenn dieser nahezu vollständig entleert sein sollte, eine Strecke von wenigen Kilometern aus, selbst bei Ladesteuerungen, die mit einer Startrampe oder mit mehreren Laderampen während der Ladung operieren.Can the lines emit sufficiently strong electrical currents as charging currents, e.g. B. each connected truck up to 3,000 amperes, the charging electronics of the truck can be dimensioned for a charge control of services in the order of megawatts. A favorable size is a charging capacity of 3 megawatts. A charging capacity of around one megawatt is already advantageous. The greater the charging power, the higher the charging current can be; This significantly reduces loading times, e.g. B. on loading phases of only a few minutes. This leads to shorter required overhead line distances. If the roads are motorways that can only be approached at selected junction points (or which can only be accessed via selected ramps), each vehicle is forced to drive into a loading area from the same side and the loading area on the other side to leave the loading area. If the charging section is dimensioned for a maximum speed, e.g. B. for a maximum speed of 100 km / h, a distance of a few kilometers is sufficient for a full charge of the accumulator, even if it should be almost completely empty, even with charging controls that use a starting ramp or multiple charging ramps during the operate cargo.

Das Energieversorgungssystem und die Kommunikation mit einem einzelnen Lastkraftwagen kann deutlich verbessert werden, wenn zwischen Lastkraftwagen und einer die elektrische Energie steuernden Zentrale, z. B. einer Umspannstation oder z. B. einem Kraftwerk, eine Lade-Kommunikation existiert, über die Leistungsmengen, Energiemengen, Mengenberechnungen, Zeitpunkte der Energieanforderung und Typ und Nummer (z. B. Kennzeichen) des Kraftfahrzeugs ausgetauscht werden können. Während eines Ladens oder vor einem Laden eines Akkumulators eines Lastkraftwagens kann mit Hilfe einer Lade-Kommunikation eine Anmeldung an dem zentralen Energieverwaltungssystem stattfinden. Somit ist im Vorhinein bekannt, an welcher Stelle des Energieversorgungssystems welche Leistungen zu welchem Zeitpunkt abgerufen werden. Durch Energieflusssteuerungen können einzelne Oberleitungen mehr Energie erhalten als andere Oberleitungen, wodurch Verluste, Transienten und sonstige Schwingungen im Energieversorgungssystem reduzierbar sind (idealerweise sogar ganz vermeidbar sind).The energy supply system and the communication with a single truck can be significantly improved if between trucks and the electrical energy controlling center, z. B. a substation or z. B. a power plant, a charging communication exists, can be exchanged on the power amounts, amounts of energy, amount calculations, times of energy requirement and type and number (z. B. license plate) of the motor vehicle. During charging or before charging an accumulator of a truck, charging communication can be used to log on to the central energy management system. This means that it is known in advance at which point in the energy supply system which services are required at what time. Energy flow controls allow individual overhead lines to receive more energy than other overhead lines, which means that losses, transients and other oscillations in the power supply system can be reduced (ideally even avoided entirely).

Das erfindungsgemäße Energieversorgungssystem ist so konzipiert, dass Lastkraftwagen mit einem Gesamtgewicht von 40 Tonnen oder Kraftwagen mit einer Maximalgeschwindigkeit von nicht mehr als 100 km/h unproblematisch durch das Energieversorgungssystem versorgt und ihre Akkumulatoren aufgeladen werden können.The energy supply system according to the invention is designed in such a way that trucks with a total weight of 40 tons or vehicles with a maximum speed of no more than 100 km/h can be easily supplied by the energy supply system and their accumulators can be charged.

Dank der besonders kleinen und damit leichten Lithium-Akkumulatoren ist es möglich, Transporte auszuführen, die weniger als 3 kWh (Kilowattstunden), insbesondere sogar weniger als 2 Kilowattstunden, pro zu fahrendem Kilometer benötigen (selbst bei einer Zuladung von mehr als 26 Tonnen).Thanks to the particularly small and therefore light lithium accumulators, it is possible to carry out transports that require less than 3 kWh (kilowatt hours), in particular even less than 2 kilowatt hours, per kilometer to be driven (even with a load of more than 26 tons).

Elektrische Antriebssysteme haben den Vorteil, dass nicht nur ein Antriebsmotor verbaut werden kann, sondern es können mehr als ein Motor in dem Lastkraftwagen zu dessen Antrieb vorhanden sein. Lastkraftwagen, die über ihre Ladefläche hinweg ungleichmäßig beladen sind (insbesondere in Bezug auf das Ladegewicht pro Fläche), können auf diese Weise an unterschiedlichen Achsen unterschiedlich stark angetrieben werden. Achsen, die im Bereich der Ladefläche angebracht bzw. montiert sind, in denen nur eine geringe Auflastung (ein geringes Ladegewicht) herrscht, können mit weniger Antriebsenergie für ihre Antriebsmotoren ausgestattet werden als jene Achsen, die die Haupttransportleistung zu erbringen haben. Hierdurch lassen sich weitere Energien einsparen; auch dadurch wird der Traktionsakkumulator schonender in Anspruch genommen.Electric drive systems have the advantage that not only one drive motor can be installed, but there can be more than one motor in the truck to drive it. In this way, trucks that are unevenly loaded across their loading area (particularly in terms of load weight per area) can be driven differently on different axles. Axles that are attached or mounted in the area of the loading area, in which there is only a low load (low loading weight), can be equipped with less drive energy for their drive motors than those axles that have to provide the main transport performance. This allows further energy savings; This also means that the traction accumulator is used more gently.

Aufgrund der Leistungen, aufgrund der Spannungen, aufgrund der elektrischen Ströme, aufgrund der Leistungselektronik, aufgrund des Batteriemanagements, aufgrund der Oberleitungen und aufgrund der Konstruktion des Lastkraftwagens ist die Leistungssteuerung (alternativ oder zusätzlich das Batteriemanagement) für eine Schnellladung des (Traktions-)Akkumulators gestaltet.Because of the performance, because of the voltages, because of the electrical currents, because of the power electronics, because of the battery management, because of the overhead lines and because of the construction of the truck, the power control (alternatively or additionally the battery management) is designed for rapid charging of the (traction) accumulator .

Besonders vorteilhaft ist es, wenn eine Zellschnellladung innerhalb von maximal drei Minuten abwickelbar ist, so kann das erfindungsgemäße System derart gestaltet sein, dass innerhalb von z. B. zwei Minuten, eventuell sogar innerhalb von nur einer Minute, 80 % der im Akkumulator zu speichernden Energie in den Akkumulator eingebracht werden kann (aufgrund der Spannung, des Stroms, der abrufbaren Leistung, des Akkumulatortyps usw.).It is particularly advantageous if a quick cell charge can be processed within a maximum of three minutes. B. two minutes, possibly even within just one minute, 80% of the energy to be stored in the battery can be introduced into the battery (due to the voltage, the current, the available power, the battery type, etc.).

Üblicherweise hat ein Kraftfahrzeug, wie z. B. ein Lastkraftwagen, ein Armaturenbrett, das über seine Anzeigetafeln, insbesondere seinen Messanzeiger, einem Fahrer mitteilt, in welchem Zustand die einzelnen Komponenten des Antriebsstrangs sind, z. B. wie der Ladezustand des Akkumulators ist. Vorteilhafterweise gibt es eine Anzeige, die eine Ladung des Akkumulators bekannt gibt, zumindest den Zustand des Akkumulators in Bezug auf seinen Ladezustand signalisiert. Jenseits der Entladung des Akkumulators, wenn die Restladung bzw. die Reserveladung des Akkumulators benötigt wird, sollte eine Nutzung der Restladung, z. B. durch ein rotes Licht, hervorgehoben werden. Der Standardbetrieb des Lastkraftwagens sieht so aus, dass von Ladezone zu Ladezone eine Entladung des Akkumulators bis knapp vor 0 % Ladung des Akkumulators stattfindet. Sollten aber unvorhergesehene Situationen eintreten, so kann mit Hilfe der Extraladung, der Zusatzladung oder der Restladung ein wenige Kilometer reichender Weiterbetrieb des Kraftfahrzeugs (Lastkraftwagens) durchgeführt werden. Als Grenze für die Restladung kann ein SOC von maximal 10 % angesetzt werden.Typically, a motor vehicle such. B. a truck, a dashboard that tells a driver via its display panels, in particular its gauge, in which state the individual components of the drive train are, z. B. how the state of charge of the battery is. Advantageously, there is a display that announces that the accumulator is charged, or at least signals the state of the accumulator in relation to its state of charge. Beyond the discharge of the accumulator, when the residual charge or the reserve charge of the accumulator is required, use of the residual charge, e.g. B. are highlighted by a red light. The standard operation of the truck is such that the accumulator is discharged from loading zone to loading zone until the accumulator is almost 0% charged. However, should unforeseen situations arise, the motor vehicle (truck) can continue to be operated for a few kilometers with the help of the extra charge, the additional charge or the residual charge. A maximum SOC of 10% can be set as the limit for the residual charge.

Bei einer solchen Betriebsweise, die mit der Anzeige konform geht, wird der Lithium-Akkumulator, d. h. vorrangig des Typs LTO, in einem sehr breiten Ladefenster zwischen 10 % SOC und (nahezu) 100 % SOC durch seine Lade- und Entladezyklen „gefahren“ (betrieben). Trotzdem gibt es eine Reserve, die bei 10 % SOC (oder etwas weniger als 10 % SOC, z. B. bei 5 % SOC oder bei 7 % SOC) liegt.In such an operation that conforms to the indication, the lithium accumulator, i. H. primarily of the LTO type, “driven” (operated) through its charging and discharging cycles in a very wide charging window between 10% SOC and (almost) 100% SOC. Nevertheless, there is a reserve that is at 10% SOC (or slightly less than 10% SOC, e.g. at 5% SOC or at 7% SOC).

Die zuvor dargestellten Kombinationen und Ausführungsbeispiele lassen sich auch in zahlreichen weiteren Verbindungen und Kombinationen betrachten.The combinations and exemplary embodiments presented above can also be considered in numerous other connections and combinations.

Neben dem eigentlichen Akkumulator (Traktionsakkumulator) kann ein kapazitiver Lade-Zwischenspeicher, z. B. auf einem Dach des Fahrzeugs, das bedeutet unterhalb des Pantographen, vorhanden sein, in den zunächst die Ladeenergie, die für den Akkumulator bestimmt ist, eingebracht wird. Dort würde (sofern ein zusätzlicher kapazitiver Lade-Zwischenspeicher vorhanden ist) die Energie zwischengespeichert werden, die anschließend dem Akkumulator zur Verfügung gestellt wird.In addition to the actual accumulator (traction accumulator), a capacitive charging buffer, e.g. B. on a roof of the vehicle, which means below the pantograph, be present, in which the charging energy that is intended for the accumulator is introduced. The energy would be temporarily stored there (if an additional capacitive charging buffer is available), which is then made available to the accumulator.

Ein Pantograph, der mit Abrollkontakten und eventuell sogar auch mit einer induktiven Stromübertragung arbeitet, arbeitet deutlich zuverlässiger; eine Funkenbildung ist reduziert.A pantograph that works with rolling contacts and possibly even with inductive power transmission works much more reliably; sparking is reduced.

Eine weitere Möglichkeit der Kontaktierung und der Stromweiterleitung ist über Auffahrkontakte (z. B. über Stoßstangen). Mit Hilfe von Auffahrkontakten kann eine Stromübertragung zwischen zwei, insbesondere sich in Bewegung befindlichen, Lastkraftwagen stattfinden.Another option for contacting and power transmission is via drive-on contacts (e.g. via bumpers). With the help of collision contacts, current can be transmitted between two trucks, in particular trucks that are in motion.

Energie kann auch induktiv, z. B. über Stromleiter oder Spulen, einem Fahrzeug zur Verfügung gestellt werden.Energy can also be inductive, e.g. B. via conductors or coils, a vehicle are made available.

Aufgrund der hohen Leistungen, die für das Laden vorgesehen sind, ist es vorteilhaft, wenn Leitungen in den Lastkraftwagen verbaut sind, die einen möglichst geringen Widerstand haben, idealerweise gar keinen Widerstand, also Supraleiter. Aufgrund der Betriebstemperatur eines Lastkraftwagens sollte es sich dabei um Hochtemperatursupraleiter handeln.Due to the high power required for charging, it is advantageous if cables are installed in the trucks that have the lowest possible resistance, ideally no resistance at all, i.e. superconductors. Due to the operating temperature of a truck, these should be high-temperature superconductors.

Für eine ordnungsgemäße Verwaltung der Energien, die jeweils zur Verfügung gestellt werden müssen und sollen, könnte eine Kommunikation mit einer LKW-ID operieren, wodurch die pro LKW aufgenommenen und an einen LKW übertragenen Energien nachverfolgbar sind.For proper management of the energies that must and should be made available in each case, a communication could operate with a truck ID, whereby the energies recorded per truck and transmitted to a truck can be traced.

Der Strom, der über die Leitung zum Lastkraftwagen (oder zu dem sonstigen Schwerverkehrfahrzeug) geführt wird, kann variiert werden. So ist es möglich, unterschiedliche Modi des Betriebs einzustellen. Modus Strom und Spannung Ladebetrieb spannungsgeführte Stromversorgung im Kilo-Ampere-Bereich (z. B. 3.000 Ampere) Lade- und Antriebsbetrieb spannungsgeführte Stromversorgung im Kilo-Ampere-Bereich (z. B. 3.000 Ampere) mit einem zusätzlichen Strom für den Fahrzeugantrieb (z. B. weitere 1.000 Ampere) Ladebetrieb über eine Spannungsanpassung spannungsreduzierte Stromversorgung im Kilo-Ampere-Bereich (z. B. 2.000 Ampere) Ladebetrieb über eine Spannungsanpassung und Antriebsbetrieb spannungsreduzierte Stromversorgung im Kilo-Ampere-Bereich (z. B. 2.000 Ampere) mit einem zusätzlichen Strom für den Fahrzeugantrieb (z. B. weitere 1.000 Ampere) Antriebsbetrieb Reduzierte Stromversorgung (z. B. 1.000 Ampere) The current that is carried over the line to the truck (or other heavy goods vehicle) can be varied. It is thus possible to set different modes of operation. mode current and voltage charging operation voltage-controlled power supply in the kilo-ampere range (e.g. 3,000 amperes) charging and drive operation Voltage-controlled power supply in the kilo-ampere range (e.g. 3,000 amperes) with an additional current for the vehicle drive (e.g. another 1,000 amperes) Charging operation via a voltage adjustment Voltage-reduced power supply in the kilo-ampere range (e.g. 2,000 amperes) Charging operation via a voltage adjustment and drive operation Voltage-reduced power supply in the kilo-ampere range (e.g. 2,000 amperes) with an additional current for the vehicle drive (e.g. another 1,000 amperes) drive operation Reduced power supply (e.g. 1,000 amps)

Figurenlistecharacter list

Die vorliegende Erfindung kann noch besser verstanden werden, wenn Bezug auf die beiliegenden Figuren genommen wird, die beispielhaft besonders vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten darlegen, ohne die vorliegende Erfindung auf diese einzuschränken, wobei

  • 1 ein Lastentransportsystem mit seinem Energieversorgungssystem zeigt,
  • 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung zeigt,
  • 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel in schematischer Darstellung zeigt,
  • 4 das Zusammenspiel zwischen einer Stromtankstelle und einem Oberleitungsabgriff zeigt,
  • 5 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Zusammenspiels zwischen Stromtankstelle und Oberleitungsabgriff zeigt,
  • 6 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Stromtankstelle zeigt,
  • 7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Stromtankstelle zeigt,
  • 8 ein Ausführungsbeispiel eines Lastkraftwagens an einer Oberleitung in schematischer Darstellung zeigt,
  • 9 eine alternative Ausführungsform eines Lastkraftwagens an einer Oberleitung in schematischer Darstellung zeigt,
  • 10 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit zwei Stromtankstellen entlang einer Straße zeigt,
  • 11 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lastkraftwagens mit einem in ihm integrierten Hochsetzsteller zeigt,
  • 12 Stromverläufe in dem Hochsetzsteller zeigt, und
  • 13 einen Auszug aus einem Armaturenbrett eines Fahrzeugs des Schwerverkehrs zeigt.
The present invention can be understood even better if reference is made to the accompanying figures, which present particularly advantageous configuration options by way of example, without restricting the present invention to these, wherein
  • 1 shows a load transport system with its energy supply system,
  • 2 shows another embodiment in a schematic representation,
  • 3 shows another embodiment in a schematic representation,
  • 4 shows the interaction between a charging station and an overhead line tap,
  • 5 shows an alternative embodiment of an interaction between charging station and overhead line tap,
  • 6 shows a first embodiment of a charging station,
  • 7 shows a second embodiment of a charging station,
  • 8th shows an embodiment of a truck on an overhead line in a schematic representation,
  • 9 shows an alternative embodiment of a truck on an overhead line in a schematic representation,
  • 10 shows another embodiment with two charging stations along a street,
  • 11 shows a further exemplary embodiment of a truck with a step-up converter integrated in it,
  • 12 Current curves in the step-up converter shows, and
  • 13 shows an excerpt from a dashboard of a heavy goods vehicle.

Figurenbeschreibungcharacter description

Die 1 zeigt ein Lastentransportsystem 1, das auch als Schwerverkehr 1 bezeichnet werden kann, bei dem einzelne Lastkraftwagen, insbesondere Langstrecken-Lastkraftwagen 20, 20I, 20II, über eine Transportstrecke 4, die eine Fahrbahn 6 umfasst, fahren. Ein sich mit Transportsystemen Beschäftigender versteht, dass es sich bei den dargestellten Lastkraftwagen und eine beispielhafte Darstellung geeigneter Schwerverkehrfahrzeuge handelt, die sozusagen für Omnibusse, Transporter, Klein-Busse, Schienenfahrzeuge und ähnliche Fahrzeuge exemplarisch eingezeichnet sind.The 1 shows a load transport system 1, which can also be referred to as heavy traffic 1, in which individual trucks, in particular long-distance trucks 20, 20I , 20II , drive over a transport route 4 that includes a roadway 6. Anyone who deals with transport systems understands that the illustrated trucks and an exemplary representation of suitable heavy-duty vehicles are drawn in as examples for buses, vans, small buses, rail vehicles and similar vehicles.

Die Transportstrecke 4, über die einzelne Lastkraftwagen (kurz: LKW) des Langstrecken-Lastkraftwagentyps 20, 20I, 20II fahren können, kann in einzelne Teilstrecken 10, 10I, 10II unterteilt werden.The transport route 4, over which individual trucks (short: truck) of the long-distance truck type 20, 20 I , 20 II can drive can be divided into individual sections 10, 10 I , 10 II .

Das Lastentransportsystem 1 arbeitet mit einer Oberleitungsinfrastruktur 8.The load transport system 1 works with an overhead line infrastructure 8.

Die Oberleitungsinfrastruktur 8 ist auf der Transportstrecke 4 aufgebaut (im Sinne von oberhalb). Entlang einer ersten Teilstrecke 10 befindet sich eine erste Oberleitung 60, die zwischen einem ersten Oberleitungsmast 62 und einem zweiten Oberleitungsmast 64 aufgespannt ist. Die Oberleitung 60 ist an ein Stromversorgungsnetz 90 angeschlossen. Das Stromversorgungsnetz 90 ist ein leistungsfähiges Hochspannungsnetz für Gleichspannungen, wobei der Strom vorzugsweise über Supraleiter bereitgestellt wird. Bei der Oberleitung 60 handelt es sich um zwei Kabel, die sich mit Hilfe der Oberleitungsmasten 62, 64 über der Fahrbahn 6 und entlang der Fahrbahn 6 erstrecken.The catenary infrastructure 8 is built on the transport route 4 (in the sense of above). Along a first section 10 there is a first catenary 60 which is spanned between a first catenary mast 62 and a second catenary mast 64 . The overhead line 60 is connected to a power supply network 90 . The power supply network 90 is an efficient high-voltage network for DC voltages, with the current preferably being provided via superconductors. The catenary 60 is two cables which extend over the roadway 6 and along the roadway 6 with the aid of the catenary poles 62, 64.

In 1 ist momentphotoartig eine Anordnung gezeigt, bei der unter der Oberleitung 60 ein erster Langstrecken-Lastkraftwagen 20, der fünf Radachsen aufweist, steht (eigentlich fährt er, aber durch die Momentaufnahme sind die Langstrecken-Lastkraftwagen 20, 20I, 20" in einer Position dargestellt). Für das Lastentransportsystem 1 ist aber im Zeitverlauf vorgesehen, dass sich der Langstrecken-Lastkraftwagen 20 mit dessen LKW-Front 26 in Fahrtrichtung entlang der Fahrbahn 6 bewegt, um so die Transportstrecke 4 zu bewältigen.In 1 an arrangement is shown in a snapshot-like manner, in which a first long-distance truck 20, which has five wheel axles, is standing under the overhead line 60 (actually it is driving, but the snapshot shows the long-distance trucks 20, 20 I , 20" in one position For the load transport system 1, however, it is provided over time that the long-distance truck 20 moves with its truck front 26 in the direction of travel along the roadway 6 in order to cover the transport route 4 in this way.

Der Langstrecken-Lastkraftwagen 20 weist eine Zugmaschine 24 und einen Auflieger 22 auf. Ein LKW-Heck 28 befindet sich an dem Auflieger 22. Der Auflieger 22 dient der Aufbewahrung von Transportlasten. Die Zugmaschine 24 wird mit einem bzw. durch einen elektrischen Antrieb 30 bewegt und kann so den Auflieger 22 über die gesamte Transportstrecke 4 ziehen. Der elektrische Antrieb 30 ist mit einem elektrischen Antriebsmotor 32 und einem Getriebe 34 ausgestattet. Die Zugmaschine 24 weist einen Akkumulator 40 auf, der über dem Elektromotor-Getriebe-Aggregat (de Antrieb 30) angeordnet ist. Der Akkumulator 40 kann auch als Elektrospeicher bezeichnet werden. Über eine Leistungssteuerung 42 wird der elektrische Antrieb 30 mit elektrischer Energie versorgt, die der elektrische Antriebsmotor 32 in Bewegungsenergie umwandelt. Wird der elektrische Antriebsmotor 32 beim Bremsen oder auf einer Gefällestrecke in einem Rekuperationsmodus betrieben, d. h. als Generator, wird der zurückgewonnene Strom mit Hilfe eines Batteriemanagementsystems 44, das mit dem Antrieb 30 und der Leistungssteuerung 42 zusammenarbeitet, wieder in den Akkumulator 40 eingespeist. Der Langstrecken-Lastkraftwagen 20 bzw. dessen Zugmaschine 24 ist mit einem Stromabnehmer 50 ausgestattet, der im Ladezustand einen Oberleitungsabgriff 54 zur ersten Oberleitung 60 aufweist. Anders gesagt, ist eine elektrische Stromleitungsverbindung zwischen der Oberleitung 60 und dem Stromabnehmer 50 durch ein Aufstellen des Stromabnehmers 50 ausbildbar. Der Oberleitungsabgriff 54 erfolgt über einen Schleifkontakt. Über den Oberleitungsabgriff 54 bezieht das Batteriemanagementsystem 44 elektrischen Strom zum Aufladen des Akkumulators 40. Der Strom wird über das Stromversorgungsnetz 90 entlang der Oberleitung 50 bereitgestellt, sodass der Akkumulator 44 aufladbar ist, wenn sich der Langstrecken-Lastkraftwagen 20, insbesondere dessen Zugmaschine 24, zwischen dem ersten Oberleitungsmast 62 und dem zweiten Oberleitungsmast 64 bewegt (genauso wenn er an einer Position zwischen den Masten 62, 64 steht).The long-haul truck 20 includes a tractor 24 and a trailer 22 . A truck tail 28 is located on the trailer 22. The trailer 22 is used to store transport loads. The tractor 24 is moved with or by an electric drive 30 and can thus pull the trailer 22 over the entire transport route 4 . The electric drive 30 is equipped with an electric drive motor 32 and a gear 34 . The tractor 24 has an accumulator 40 which is arranged above the electric motor-gear unit (de drive 30). The accumulator 40 can also be referred to as an electric storage device. The electric drive 30 is supplied with electric energy via a power controller 42, which the electric drive motor 32 converts into kinetic energy. If the electric drive motor 32 is operated in a recuperation mode when braking or on a downhill gradient, i. H. as a generator, the recovered electricity is fed back into the accumulator 40 with the aid of a battery management system 44, which works together with the drive 30 and the power control 42. The long-distance truck 20 or its tractor 24 is equipped with a pantograph 50, which has an overhead line tap 54 to the first overhead line 60 in the charging state. In other words, an electrical power line connection can be formed between the overhead line 60 and the pantograph 50 by setting up the pantograph 50 . The overhead line tap 54 is via a sliding contact. The battery management system 44 obtains electrical power for charging the accumulator 40 via the overhead line tap 54. The power is provided via the power supply network 90 along the overhead line 50, so that the accumulator 44 can be charged when the long-distance truck 20, in particular its tractor 24, is between the first trolley pole 62 and the second trolley pole 64 (as well as when standing at a position between the poles 62, 64).

Das Batteriemanagementsystem 44 ist mit einer Mobilfunkeinrichtung 80 ausgestattet. Die Mobilfunkeinrichtung 80 kommuniziert über eine Funkverbindung mit einer Funkstation 72, die zu einer Abrechnungsstation 70 gehört. Die Abrechnungsstation 70 ist Teil eines Energieverwaltungssystems, das wiederum ein Energieversorgungssystem 2 koordiniert.The battery management system 44 is equipped with a mobile radio device 80 . The mobile radio device 80 communicates via a radio link with a radio station 72, the billing Station 70 belongs. The billing station 70 is part of an energy management system, which in turn coordinates an energy supply system 2 .

Wenn das Batteriemanagementsystem 44 über die Mobilfunkeinrichtung 80 eine Tarifanfrage für Stromkosten an die Abrechnungsstation 70 schickt, erwidert die Abrechnungsstation 70 über deren Funkstation 72 mit einem Kostenvoranschlag für eine Abnahme einer Energiemenge, z. B. in der Einheit von Euro pro Kilowatt. Das Batteriemanagementsystem 44 kennt den aktuellen Ladezustand des Akkumulators 40 und kann aus der Kenntnis einer Länge einer zweiten Teilstrecke 10I einen Energiebedarf prognostizieren, der in den Akkumulator 40 zur Bewältigung der Teilstrecke 10I hinzugeladen werden muss. Wenn sich ein aus der Abrechnungsstation 70 übersendeter Tarif als besonders kostengünstig erweist, kann eine künstliche Intelligenz, die in das Batteriemanagementsystem 44 einprogrammiert ist, entscheiden, eine größere Energiemenge aufzunehmen, damit die Fahrstrecke 4 möglichst kostengünstig bewältigt werden kann. Das Batteriemanagementsystem 44 arbeitet mit einem Bordcomputer (nicht dargestellt) des Langstrecken-Lastkraftwagens 20 zusammen. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Batteriemanagementsystem als Software auf dem Bordcomputer mit Hilfe einer angeschlossenen Sensorik und Mobilfunkausstattung arbeitsfähig. Somit umfasst das Batteriemanagementsystem zur Bewältigung seiner Aufgaben mindestens einen Datenspeicher und einen Rechner bzw. Computer sowie eine Sensorik zur Überwachung des Akkumulators 40.When the battery management system 44 sends a tariff request for electricity costs to the billing station 70 via the mobile radio device 80, the billing station 70 replies via its radio station 72 with a cost estimate for a decrease in an amount of energy, e.g. B. in the unit of euros per kilowatt. The battery management system 44 knows the current state of charge of the accumulator 40 and can, from the knowledge of the length of a second leg 10 I , predict an energy requirement that must be additionally charged into the accumulator 40 to cover the leg 10 I . If a tariff sent from billing station 70 proves to be particularly economical, an artificial intelligence programmed into battery management system 44 can decide to take up a larger amount of energy so that route 4 can be covered as cost-effectively as possible. The battery management system 44 works in conjunction with an on-board computer (not shown) of the long-haul truck 20 . In an advantageous development, the battery management system can work as software on the on-board computer with the help of connected sensors and mobile radio equipment. The battery management system thus comprises at least one data memory and one calculator or computer as well as sensors for monitoring the accumulator 40 in order to carry out its tasks.

Zusätzlich zu einer Tarifinformation übersendet die Abrechnungsstation 70 an das Batteriemanagementsystem 44 eine Information über eine Länge der ersten Oberleitung 60 bzw. der ersten Teilstrecke 10 sowie eine Information über eine Länge einer zweiten Teilstrecke 10I, die ein oberleitungsfreier Abstand zu einer dritten Teilstrecke 10II ist. Gemäß 1 existiert entlang der dritten Teilstrecke 10II wiederum eine Oberleitung 60II, nämlich eine zweite Oberleitung 60II, die von der ersten Oberleitung 60 elektrisch getrennt ist.In addition to tariff information, the billing station 70 sends information to the battery management system 44 about the length of the first overhead line 60 or the first leg 10 and information about the length of a second leg 10 I , which is an overhead line-free distance from a third leg 10 II . According to 1 there is again an overhead line 60 II along the third section 10 II , namely a second overhead line 60 II which is electrically separated from the first overhead line 60 .

1 zeigt auf der zweiten Teilstrecke 10I einen zweiten Langstrecken-Lastkraftwagen 20I, der diese zweite Teilstrecke 10I mit seinem elektrischen Antrieb 30I durch Verbrauch von elektrischer Energie aus dem Akkumulator 40I zurücklegen soll. Der Stromabnehmer 52 befindet sich abgesenkt im Ruhezustand, weil auf der Teilstrecke 10I keine Oberleitungen existieren. Das Batteriemanagementsystem 44I überwacht kontinuierlich den Ladezustand des Akkumulators 40I. Wenn der Ladezustand des Akkumulators 40I sich einem Notbetriebslevel annähert, nimmt das Batteriemanagementsystem 44I über dessen Mobilfunkeinrichtung 80I und über benachbarte Funkstationen 72II, 72 bzw. Abrechnungsstationen 70II, 70 eine Kommunikationsverbindung auf, um mit Hilfe von Standortinformationen eine Abstandsinformation zur nächsten Oberleitung 60II, 60 zu beziehen. Anhand der gewonnenen Strecken- und Ladezustandsinformationen kann das Batteriemanagementsystem 44 in einem Notbetrieb ein verbrauchseffizientes Fenster für Betriebspunkte der Leistungssteuerung 42I vorgeben, damit der Langstrecken-Lastkraftwagen 20I einen Anschluss an die Oberleitungsinfrastruktur 8 erreichen kann, falls unvorhersehbare Ereignisse zu einem erhöhten Energieverbrauch des Langstrecken-Lastkraftwagen 20I geführt haben sollten. Gemäß 1 beginnt für den zweiten Langstrecken-Lastkraftwagen 20I die nächste Ladestrecke, eine dritte Teilstrecke 10II auf der Transportstrecke 4, an einem dritten Oberleitungsmast 66, bis zu dem der zweite Langstrecken-Lastkraftwagen 20I gelangen muss. 1 shows a second long-distance truck 20 I on the second leg 10 I , which is intended to cover this second leg 10 I with its electric drive 30 I by consuming electrical energy from the accumulator 40 I . The pantograph 52 is lowered and at rest because there are no overhead lines on the section 101 . The battery management system 44 I continuously monitors the state of charge of the accumulator 40 I . When the state of charge of the rechargeable battery 40 I approaches an emergency operation level, the battery management system 44 I establishes a communication connection via its mobile radio device 80 I and via neighboring radio stations 72 II , 72 or billing stations 70 II , 70 in order to use location information to obtain distance information from the next Catenary 60 II , 60 to obtain. Based on the route and state of charge information obtained, the battery management system 44 can specify a consumption-efficient window for operating points of the power control 42 I in an emergency operation, so that the long-distance truck 20 I can connect to the overhead line infrastructure 8 if unforeseeable events lead to increased energy consumption over long distances -Trucks 20 I should have led. According to 1 begins for the second long-distance truck 20 I, the next loading route, a third leg 10 II on the transport route 4, at a third catenary mast 66, up to which the second long-distance truck 20 I must reach.

Über die zweite Oberleitung 60IIauf die der zweite Langstrecken-Lastkraftwagen 20I zusteuert, wird bereits ein dritter Langstrecken-Lastkraftwagen 20II geladen. Der Stromabnehmer 50II des dritten Lastkraftwagens 20II befindet sich im Ladezustand, wobei, ähnlich wie bei dem ersten Langstrecken-Lastkraftwagen 20, Strom aus einem Stromversorgungsnetz 90II über die zweite Oberleitung 60II und über den Stromabnehmer 50II in einen Akkumulator 40II gelangt. Das Batteriemanagementsystem 44II regelt den Ladevorgang des Akkumulators 40II des dritten Langstrecken-Lastkraftwagens 20II. Während des Ladevorgangs kann das Batteriemanagementsystem 44II parallel die Leistungssteuerung 42II des elektrischen Antriebs 30II mit Strom aus der Oberleitung 60II versorgen, während der dritte Langstrecken-Lastkraftwagen 20II die dritte Teilstrecke 10II abfährt. Die dritte Teilstrecke 10II ist größer als die erste Teilstrecke 10. Die zweite Oberleitung 60II wird von weiteren Oberleitungsmasten 68, 68I aufgespannt. Mit Hilfe der Mobilfunkeinrichtung 80II und der Funkstation 72II erfolgt die korrekte Verbrauchsabrechnung an der Abrechnungsstation 70. Eine Datenübertragung, insbesondere der Verbrauchsdaten und der Streckendaten, erfolgt verschlüsselt.A third long-distance truck 20 II is already being loaded via the second overhead line 60 II towards which the second long-distance truck 20 I is heading. The pantograph 50 II of the third truck 20 II is in the charging state, with, similar to the first long-distance truck 20, current from a power supply network 90 II via the second overhead line 60 II and the pantograph 50 II entering a battery 40 II . The battery management system 44 II regulates the charging process of the accumulator 40 II of the third long-distance truck 20 II . During the charging process, the battery management system 44 II can supply the power controller 42 II of the electric drive 30 II with power from the overhead line 60 II in parallel, while the third long-distance truck 20 II is traveling the third leg 10 II . The third section 10 II is larger than the first section 10. The second catenary 60 II is spanned by other catenary masts 68, 68 I. With the help of the mobile radio device 80 II and the radio station 72 II, the correct consumption billing takes place at the billing station 70. Data transmission, in particular the consumption data and the route data, is encrypted.

Das erste Stromversorgungsnetz 90 bezieht Strom von einem Solarpark als Stromquelle, der sich nahe der Teilstrecke 10 befindet. Bei Bedarf ist von der Abrechnungsstation 70, die als Netzsteueranlage ausgestattet ist, Strom aus einem Kraftwerk zuschaltbar (nicht dargestellt). Das zweite Stromversorgungsnetz 90II wird aus mehreren Windkraftanlagen und einer Brennstoffzelleneinrichtung als Stromquellen (nicht dargestellt) betrieben. Die Brennstoffzelleneinrichtung erzeugt Strom aus Wasserstoff, der in einem Energiezwischenspeicher der Windkraftanlage als „Brennstoff“ vorgehalten wird. Die Stromversorgungsnetze 90, 90II gehören wie die Stromquellen, die auch als Energiequellen bezeichnet werden können, zum Energieversorgungssystem 2 für die Langstrecken-Lastkraftwagen 20, 20I, 20II.The first power supply network 90 draws power from a solar park as a power source, which is located near the leg 10 . If required, electricity from a power plant (not shown) can be switched on by the billing station 70, which is equipped as a network control system. The second power supply network 90 II is operated from a number of wind turbines and a fuel cell device as power sources (not shown). The fuel cell device generates electricity from hydrogen in an energy intermediate storage of the wind turbine as "fuel". Like the power sources, which can also be referred to as energy sources, the power supply networks 90, 90 II belong to the energy supply system 2 for the long-distance trucks 20, 20 I , 20 II .

2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lastentransportsystems 201 mit einem Energieversorgungssystem 202, mit zwei LKWs 220, 220I und mit streckenweise vorhandener Oberleitung 260, 260I als Alternative zu dem in 1 gezeigten Streckenabschnitt mit drei LKWs 20, 20I, 20II. 1 zeigt die LKWs 20, 20I, 20II in unterschiedlichen relativen Positionen zu den Oberleitungen 60, 60II. Wie sowohl in 1 als auch in 2 zu sehen ist, wird in jedem der beiden Oberleitungsabschnitte 260, 260I jeweils ein LKW 220, 220I durch eine Stromtankstelle 203, 203I versorgt. 2 shows an exemplary embodiment of a load transport system 201 with an energy supply system 202, with two trucks 220, 220 I and with overhead lines 260, 260 I that are present in some sections as an alternative to that in 1 Section shown with three trucks 20, 20 I , 20 II . 1 12 shows the trucks 20, 20I , 20II in different positions relative to the overhead lines 60, 60II . As both in 1 as well as in 2 can be seen, a truck 220, 220 I is supplied by a charging station 203, 203 I in each of the two overhead line sections 260, 260 I.

Wie aus 2 auch zu entnehmen ist, kann jede einzelne Stromtankstelle 203, 203I aus unterschiedlichen Stromquellen versorgt sein. Demgemäß kann die Stromtankstelle 203I auch als Umspannstation 209 bezeichnet werden. Während die erste Tankstelle 203 über ein Erdkabel (nicht dargestellt) versorgt wird, erhält die zweite Stromtankstelle 203I ihre Energie aus Photovoltaikelementen 294 bzw. einem Photovoltaikmodul 294 und einem Windkraftrad 292. Zur besseren Übertragung des Stroms aus dem Photovoltaikmodul 294 für die Versorgung 269, 269I mit Gleichspannung (DC) wird die von den Photovoltaikmodulen zur Verfügung gestellte Gleichspannung (DC) zunächst in Wechselspannung (AC) umgewandelt. Die Energie wird mit Wechselspannung übertragen, um in dieser Form bis zur Stromtankstelle 203I transportiert zu werden. Der Strom wird in der Stromtankstelle 203I wieder in Gleichspannung (DC) gewandelt. Die Gleichspannung ist aber anpassbar. Daher hat die Stromtankstelle 203I einen DC/DC-Wandler 213 mit einer adaptierbaren Ausgangsspannung. Mit Hilfe eines Funkmoduls (vgl. Funkmodule 80 in 1) überträgt der LKW 220, 220I seinen Strom- und Energiebedarf bzw. meldet diesen an. Diese Information wird von einer Empfangsstation (die auch als Abrechnungsstation dient) 270, 270I, empfangen, die die Information an die Stromtankstelle 203, 203I weitergibt, um deren DC/DC-Wandler 213 zu steuern. Die LKWs 220, 220I befinden sich jeweils auf einem Straßenstück 206, 206I bzw. einer Fahrbahn 206, 206I, die jeweils einer Empfangsstation 270, 270I und einer Stromtankstelle 203, 203I zugeordnet ist. Jeder der LKWs 220, 220I ist jeweils mit seinen Pantographen 250 250I über dessen Energieversorgungsabgriff 254, 254I mit genau einer Stromtankstelle 203, 203I verbunden. Eine jeweils in einer Stromtankstelle 203, 203I angeordnete Steuervorrichtung 211, 211I sorgt in der Stromtankstelle 203, 203I für eine Strom- und Spannungsversorgung, die einer über die Empfangsstation 270, 270I vorgegebenen, adäquaten Strom- bzw. Spannungsgröße entspricht. Ein Sicherheitsschaltkreis 212 schützt die Umspannstation 209 vor Überlastung, die sich z. B. durch ein hinzukommendes, zweites Fahrzeug ergeben könnte. Ein erster Energieversorgungsabschnitt 210, der durch die erste Stromtankstelle 203 versorgt wird, hat eine erste Abschnittslänge 207. Auf einem zweiten Abschnitt 210I wird keine externe Energieversorgung bereitgestellt. Ein zweiter Energieversorgungsabschnitt 210II, der durch eine zweite Stromtankstelle 203I versorgt wird, hat eine zweite Abschnittslänge 207'.How out 2 can also be seen, each individual charging station 203, 203 I can be supplied from different power sources. Accordingly, the charging station 203 I can also be referred to as a substation 209. While the first filling station 203 is supplied via an underground cable (not shown), the second charging station 203 I receives its energy from photovoltaic elements 294 or a photovoltaic module 294 and a wind turbine 292. For better transmission of the electricity from the photovoltaic module 294 for the supply 269, 269 I with direct current (DC), the direct current (DC) provided by the photovoltaic modules is first converted into alternating current (AC). The energy is transmitted with AC voltage in order to be transported in this form to the charging station 203 I. The electricity is converted back to direct current (DC) in the 203 I charging station. However, the DC voltage can be adjusted. The charging station 203 I therefore has a DC/DC converter 213 with an adaptable output voltage. With the help of a radio module (cf. radio modules 80 in 1 ) the truck 220, 220 I transmits its power and energy requirements or registers them. This information is received by a receiving station (which also serves as a billing station) 270, 270 I , which forwards the information to the charging station 203, 203 I in order to control its DC/DC converter 213. The trucks 220, 220 I are each on a stretch of road 206, 206 I or a lane 206, 206 I , which is assigned to a receiving station 270, 270 I and a charging station 203, 203 I. Each of the trucks 220, 220 I is connected with its pantograph 250, 250 I via its power supply tap 254, 254 I to exactly one charging station 203, 203 I. A control device 211, 211 I arranged in a charging station 203, 203 I provides a current and voltage supply in the charging station 203, 203 I , which corresponds to an adequate current or voltage magnitude specified by the receiving station 270, 270 I. A safety circuit 212 protects the substation 209 from overloading, which is z. B. could result from an additional, second vehicle. A first energy supply section 210, which is supplied by the first charging station 203, has a first section length 207. No external energy supply is provided on a second section 2101 . A second energy supply section 210 II , which is supplied by a second charging station 203 I , has a second section length 207'.

3 zeigt ein Lastentransportsystem 301 mit einem Energieversorgungssystem 302, bei dem die Stromversorgung einer Stromtankstelle 303 mittels Umspannstation 309 aus einer Vielzahl von Energiequellen, z. B. aus mehreren Photovoltaikzellen 394, 394I, 394II und aus mehreren Windkrafträdern 392, 392I, zur Verfügung gestellt werden kann. Damit ist eine Oberleitungsinfrastruktur 308 mit Strom versorgbar. Jede Energiequelle 392, 392I, 394, 394I, 394II arbeitet mit ihrer eigenen Spannung. Die Stromtankstelle 303, die als Umspannstation 309 fungiert, passt die Spannungen auf das Spannungsniveau an, sodass der Akkumulator 340 des Lastkraftwagens 320 seine optimale Ladespannung erhält. Mit ansteigendem Ladezustand des Akkumulators 340 des LKWs 320 kann die Spannung nachgeführt werden, d. h. angehoben werden. 3 shows a load transport system 301 with an energy supply system 302, in which the power supply of a charging station 303 by means of substation 309 from a variety of energy sources, z. B. from several photovoltaic cells 394, 394 I , 394 II and from several wind turbines 392, 392 I , can be made available. An overhead line infrastructure 308 can thus be supplied with electricity. Each power source 392, 392 I , 394, 394 I , 394 II operates at its own voltage. The charging station 303, which acts as a substation 309, adjusts the voltages to the voltage level so that the accumulator 340 of the truck 320 receives its optimal charging voltage. As the state of charge of the accumulator 340 of the truck 320 increases, the voltage can be tracked, ie increased.

Nach einem weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispiel kann als zusätzliche Energiequelle mindestens ein elektrochemisches Wandlersystem, z. B. als Komponente einer Umspannstation, vorgesehen sein. Ein Beispiel hierfür ist ein Wandlersystem, das überschüssigen Strom über einen Elektrolyseur in Wasserstoff wandelt, der in einem Tank zwischengespeichert wird. Der Wasserstoff kann bei Bedarf, z. B. nachts, mithilfe einer Brennstoffzelle wieder in Strom für die Versorgung der Stromtankstellen gewandelt werden. Ein anderes Beispiel für ein geeignetes Wandlersystem ist ein stationärer Akkumulator, der mit der Umspannstation verbunden ist.According to a further embodiment, not shown, at least one electrochemical converter system, e.g. B. as a component of a substation. An example of this is a converter system that converts excess electricity into hydrogen via an electrolyser, which is temporarily stored in a tank. The hydrogen can, if necessary, z. B. at night, with the help of a fuel cell converted back into electricity for the supply of charging stations. Another example of a suitable converter system is a stationary accumulator connected to the substation.

Wie aus 4 anhand des gezeigten Energieversorgungssystems 402 zu entnehmen ist, ist es vorteilhaft, wenn jede einzelne Stromtankstelle 403 von einer Oberleitung 460, 460I bzw. von deren beiden Leitungen 460, 460I durch Schalter 419, 419I wie Schütze 419, 419I abkoppelbar ist. Das Abkoppeln wird durch eine Steuervorrichtung 411 veranlasst. Bei der gezeigten Abkopplung ist die Versorgungsspannung auf 0 V gesetzt. Folglich ist der Pantograph 450 über die Energieversorgungsabgriffe 454, 454I spannungsfrei. An der Zugmaschine 424 können ohne eine Gefährdung durch die Versorgungsspannung 499 Wartungsarbeiten ausgeführt werden (z. B. auch im Bereich ihres Daches).How out 4 Based on the power supply system 402 shown, it is advantageous if each individual charging station 403 can be uncoupled from an overhead line 460, 460 I or from the two lines 460, 460 I by switches 419, 419 I such as contactors 419, 419 I. The decoupling is initiated by a control device 411 . In the decoupling shown, the supply voltage is set to 0 V. Consequently, the pantograph 450 is voltage-free via the power supply taps 454, 454I . At maintenance work can be carried out on the towing vehicle 424 without any risk from the supply voltage 499 (e.g. also in the area of its roof).

Wie in 5 anhand eines Energieversorgungssystems 502 gezeigt wird, können anstelle von Schützen (siehe 4) auch Spannungsregelungen 514 in der Stromtankstelle 503 vorgesehen sein, die in bestimmten Zuständen oder aufgrund bestimmter Steuerparameter die Spannung 599 an den Oberleitungen 560 auf 0 Volt „runterregeln“. Die Stromtankstelle 503 kann auch als Umspannstation bezeichnet werden. Durch die Spannungsführung kann an der Oberleitung 560 jeweils die vorgegebene Spannung anliegen, die von einem Lastkraftwagen, z. B. mit einem Pantographen, (vgl. Lastkraftwagen 220 mit Pantograph 250 in 2), vorgegeben wird. Über eine Versorgungsleitung 598 wird der Stromtankstelle 503 eine AC-Spannung bereitgestellt. Ein AC/DC-Wandler der Stromtankstelle 503 generiert aus der AC-Spannung eine Gleichspannung. Ein zugehöriger Gleichstrom gelangt über einen Zwischenkreis 597 zum DC/DC-Wandler, in den die Regelung 514 zur Bereitstellung der auf den Oberleitungen gewünschten Spannung integriert ist.As in 5 shown using a power supply system 502, instead of contactors (see 4 ) Voltage controls 514 may also be provided in the charging station 503, which “regulate” the voltage 599 on the overhead lines 560 to 0 volts in certain states or based on certain control parameters. The charging station 503 can also be referred to as a substation. Due to the voltage control, the specified voltage can be applied to the overhead line 560, which can be carried by a truck, e.g. B. with a pantograph, (cf. truck 220 with pantograph 250 in 2 ), is specified. An AC voltage is provided to the charging station 503 via a supply line 598 . An AC/DC converter at the 503 charging station generates a DC voltage from the AC voltage. An associated direct current reaches the DC/DC converter via an intermediate circuit 597, in which the control 514 for providing the desired voltage on the overhead lines is integrated.

In 6 ist eine Stromtankstelle 603 mit ihrer Versorgungsleitung 698, über die der Stromtankstelle 603 eine Wechselspannung zur Verfügung gestellt wird, detaillierter dargestellt. Die Wechselspannung wird durch einen AC/DC-Wandler 615 in eine erste Gleichspannung transformiert. Diese Gleichspannung gelangt in einen Zwischenkreis 697. Die Spannung aus dem Zwischenkreis 697 wird in eine geregelte bzw. gesteuerte Ausgangsspannung (idealerweise ebenfalls eine Gleichspannung) gewandelt; hierfür hat die Stromtankstelle 603 einen DC/DC-Wandler 613.In 6 a charging station 603 with its supply line 698, via which AC voltage is made available to the charging station 603, is shown in more detail. The AC voltage is transformed into a first DC voltage by an AC/DC converter 615 . This DC voltage reaches an intermediate circuit 697. The voltage from the intermediate circuit 697 is converted into a regulated or controlled output voltage (ideally also a DC voltage); The charging station 603 has a DC/DC converter 613 for this.

Wie aus 7 zu entnehmen ist, wird die elektrische Energie zunächst auf einem höheren Wechselspannungsniveau über eine Versorgungsleitung 798 bis zur Stromtankstelle 703 transportiert. In der Stromtankstelle 703 wird die Wechselspannung „heruntertransformiert“ und anschließend gleichgerichtet. Die eigentliche Stromtankstelle 703 bestimmt dann aus einem Ausgangsspannungsniveau (z. B. 1.250 Volt) eine Ladespannung 796 (z. B. 2.500 Volt), die bis in den Bereich der Ausgangsspannung reichen kann (z. B. 0 Volt bis 1.250 Volt; z. B. 0 Volt bis 2.500 Volt). Die Stromtankstelle 703 erlaubt eine Rückeinspeisung zur Aufnahme 796I von Gleichstrom, der dann mit vorgegebenem Wechselspannungsniveau 795 auf der Versorgungsleitung 799 ausgegeben wird. Eine Rückeinspeisung kann erfolgen, um gespeicherte elektrische Energie eines Akkumulators, z. B. für einen möglichst gefahrlosen Austausch eines beschädigten Akkumulators, abzuleiten.How out 7 can be seen, the electrical energy is initially transported at a higher AC voltage level via a supply line 798 to the charging station 703 . In the charging station 703, the AC voltage is "step down" and then rectified. The actual charging station 703 then determines a charging voltage 796 (e.g. 2,500 volts) from an output voltage level (e.g. 1,250 volts), which can extend into the range of the output voltage (e.g. 0 volts to 1,250 volts; e.g e.g. 0 volts to 2,500 volts). The charging station 703 allows a return feed for receiving 796 I direct current, which is then output on the supply line 799 with a predetermined alternating voltage level 795 . A feedback can be done to stored electrical energy of an accumulator, z. B. for the safest possible replacement of a damaged battery.

Gemäß 8 weist ein Energieversorgungssystem 802 sowohl ein Oberleitungspaar 860 als auch ein Stromschienenpaar 859 auf dem Boden auf. Zwischen dem Oberleitungspaar 860 und dem Stromschienenpaar 859 befindet sich der LKW 820. Ein erster, ausgefahrener Pantograph 850 des LKWs 820 hat einen Energieversorgungsabgriff 854, 854I am Oberleitungspaar 860 ausgebildet. Ein zweiter, bodenseitiger Pantograph 852 ist zur Ausbildung eines (zweiten) Energieversorgungsabgriffs 855, 855I auf die Stromschienen 859 ausfahrbar bzw. herunterfahrbar.According to 8th For example, a power supply system 802 includes both a pair of trolley wires 860 and a pair of busbars 859 on the ground. The truck 820 is located between the pair of overhead lines 860 and the pair of conductor rails 859 . A second, floor-side pantograph 852 can be extended or lowered onto the busbars 859 to form a (second) power supply tap 855, 855I .

Werden die Figuren 8 (mit dem Energieversorgungssystem 802) und 9 (mit dem Energieversorgungssystem 902) gemeinsam betrachtet, so ist zu sehen, dass der im Bodenbereich des LKWs 820 angeordnete Akkumulator 840 in der Ausführungsform gemäß 8 unmittelbar mit der Oberleitung 860 über den Oberleitungsabgriff 854, 854I in elektrischer Verbindung 846 stehen kann. Es ist jedoch auch möglich (siehe 9) zusätzliche Schütze 948 zur Abkopplung des Akkumulators 940 von einer elektrischen Verbindung 947 bzw. deren zwei Leitungen vorzusehen. Sind Schütze 948 zwischen Oberleitungsabgriff 954 und Akkumulator 940 vorhanden, so kann der Oberleitungsabgriff 954 spannungsfrei geschaltet werden. Zu Zeitpunkten, zu denen keine elektrische Energie über die Oberleitungen 960 bzw. den Oberleitungsabgriff 954 in den LKW 920 hineinzuführen sind, kann der Oberleitungsabgriff 954 elektronisch entkoppelt werden. Dies erlaubt, dass der LKW-Fahrer auch auf dem Dach des LKWs 920, der sich in einer Standrichtung 925 unter den spannungslos geschalteten Oberleitungen 960 befindet, Wartungen ausführen kann, ohne sich der Gefahr eines elektrischen Schlags durch eine Spannung des Akkumulators 940 auszusetzen.Will the characters 8th (with the power supply system 802) and 9 (With the power supply system 902) viewed together, it can be seen that the battery 840 arranged in the floor area of the truck 820 in the embodiment according to FIG 8th can be in electrical connection 846 directly with the overhead line 860 via the overhead line tap 854, 854 I. However, it is also possible (see 9 ) provide additional contactors 948 for decoupling the accumulator 940 from an electrical connection 947 or its two lines. If there are contactors 948 between the overhead line tap 954 and the battery 940, the overhead line tap 954 can be switched off from the power supply. At times when no electrical energy is to be fed into the truck 920 via the overhead lines 960 or the overhead line tap 954, the overhead line tap 954 can be electronically decoupled. This allows the truck driver to carry out maintenance on the roof of the truck 920, which is located in a stationary direction 925 under the overhead lines 960 that have been switched off, without exposing himself to the risk of an electric shock due to a voltage in the accumulator 940.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann der in 9 gezeigte LKW 920, wie es bei dem LKW 820 nach 8 vorgesehen ist, mit einem zweiten, bodenseitigen Pantographen ausgestattet sein, dessen Energieversorgungsabgriff ebenfalls über Schütze zu dem Akkumulator verbunden bzw. verbindbar bzw. elektrisch abkoppelbar ist.In a further embodiment, the 9 truck 920 shown, as with truck 820 after 8th is provided, be equipped with a second, floor-side pantograph, whose power supply tap is also connected via contactors to the accumulator or can be connected or electrically decoupled.

10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Fernkommunikation eines LKWs 1020 mit den Stromtankstellen 1003, 1003I für ein Lastentransportsystem 1001, das mit einer Oberleitungsinfrastruktur 1008 ausgestattet ist. Zu einem Zeitpunkt t1 befindet sich der LKW in einer Ladeverbindung mit einer ersten Stromtankstelle 1003. Von dem LKW 1020 wurden der Stromtankstelle 1003 Routendaten 1005 übermittelt, anhand der die Stromtankstelle 1003 einen Strombedarf des LKWs 1020 kalkuliert und eine ausreichende Strommenge abgibt. Der LKW 1020 befindet sich hierbei auf einem ersten Energieversorgungsabschnitt 1010. Der LKW 1020 soll laut seinem Routenplan 1005I eine erste Transportstrecke 1004 und eine zweite Transportstrecke 1004I bewältigen, wobei die Transportstrecken 1004, 1004I auch unterschiedlichem Höhenprofil besitzen können. Zum Routenplan gehört auch ein Streckenabschnitt 1010I ohne externe Energieversorgung. Der LKW 1020 wird von einer Stromtankstelle ausreichend mit Energie versorgt. Zu einem zweiten Zeitpunkt t2 hat der LKW 1020 seine Energie nahezu aufgebraucht, er befindet sich zu dem zweiten Zeitpunkt t2 aber bereits in einem zweiten Energieversorgungsabschnitt 1010II. Der zweite Energieversorgungsabschnitt 1010II entspricht einer dritten Transportstrecke 1004II, die der LKW 1020 unter Nutzung der Energie bzw. des Stroms bewältigt, die/der von der zweiten Stromtankstelle 1003I unmittelbar für die Fortbewegung bereitgestellt wird. Der zweiten Stromtankstelle 1003I wird von dem LKW 1020 ein angepasster, sozusagen zweiter Routenplan 1005II übermittelt, aus dem die Stromtankstelle 1003I berechnet, nach welcher Strecke ihres Versorgungsbereichs der Akkumulator des LKWs 1020 ausreichend nachgeladen bzw. aufgeladen sein wird. Dem Energiebedarf für seine weitere Route entsprechend, wird dem LKW 1020 von der zweiten Stromtankstelle 1003I eine ausreichende Menge an Energie bereitgestellt. 10 shows a further embodiment of the long-distance communication of a truck 1020 with the charging stations 1003, 1003 I for a load transport system 1001, which is equipped with an overhead line infrastructure 1008. At a point in time t1, the truck is in a charging connection with a first one Electricity filling station 1003. Route data 1005 were transmitted from the truck 1020 to the electric charging station 1003, based on which the electric charging station 1003 calculates a power requirement for the truck 1020 and delivers a sufficient amount of electricity. The truck 1020 is here on a first energy supply section 1010. According to its route plan 1005 I , the truck 1020 is to cover a first transport route 1004 and a second transport route 1004 I , with the transport routes 1004, 1004 I also being able to have different height profiles. The route plan also includes a route section 1010 I without an external power supply. The truck 1020 is sufficiently supplied with energy from a charging station. At a second point in time t2, the truck 1020 has almost used up its energy, but at the second point in time t2 it is already in a second energy supply section 1010 II . The second energy supply section 1010 II corresponds to a third transport route 1004 II , which the truck 1020 manages using the energy or electricity that is made available directly by the second charging station 1003 I for locomotion. The truck 1020 transmits an adapted, so to speak second route plan 1005 II to the second charging station 1003 I, from which the charging station 1003 I calculates the distance of its service area after which the battery of the truck 1020 will be sufficiently recharged or charged. According to the energy requirement for its further route, the truck 1020 is provided with a sufficient amount of energy by the second charging station 1003 I.

11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer möglichen Gestaltung eines erfindungsgemäßen Lastkraftwagens 1120 (bzw. Fahrzeug des Schwerverkehrs 1101), der auch elektrische Energie von Oberleitungen 1160, 1160I beziehen kann, auf denen die Spannung niedriger ist als die Spannung, die der Akkumulator 1140 erwartet. In einem solchen Fall gibt es einen zwischengeschalteten Hochsetzsteller 1117 (genauso kann aber auch, im umgekehrten Fall der zu hohen Spannung, ein Tiefsetzsteller für die Reduktion der Spannung vorgesehen sein), wodurch die zu einem bestimmten Zeitpunkt anliegende Spannung (die im Laufe der Zeit angepasst wird) an den Oberleitungen 1160, 1160I auf ein Spannungsniveau angehoben (bzw. im Falle des Tiefsetzstellers reduziert) wird, mit der der Akkumulator 1140 durch den Pantographen 1150 des LKWs 1120 geleitet mittels Gleichspannung geladen werden kann. Die einzelnen Stromflüsse der selbstschwingenden Schaltkreise des Hochsetzstellers 1117 liefern sinusförmige Ströme, die mittels Überlagerung der einzelnen Ströme zu einem pulsierenden Gesamtstrom führen. Hierdurch verbleibt nur ein geringer Ripple auf den Leitungen, die in einem Ausführungsbeispiel z. B. einen Standardladestrom von 180 Ampere und einen überlagerten Sinus von bis zu 15 Ampere zur Verfügung stellen. Der Akkumulator 1140 und der Hochsetzsteller 1117 sind aufgrund des (ersten) Schützpaares 1148 elektrisch verbindbar bzw. abkoppelbar. Der Hochsetzsteller 1117 ist mit dem elektrischen Antrieb 1130 des LKWs 1120 über ein (zweites) Schützpaar 1149 verbindbar bzw. davon abkoppelbar. 11 shows another embodiment of a possible design of a truck 1120 (or heavy vehicle 1101) according to the invention, which can also draw electrical energy from overhead lines 1160, 1160 I , on which the voltage is lower than the voltage that the accumulator 1140 expects. In such a case, there is an intermediate step-up converter 1117 (but in the same way, in the opposite case of too high a voltage, a step-down converter can be provided to reduce the voltage), whereby the voltage present at a certain point in time (which is adjusted over time is) raised on the overhead lines 1160, 1160 I to a voltage level (or reduced in the case of the buck converter) with which the accumulator 1140 can be charged through the pantograph 1150 of the truck 1120 by means of direct current. The individual current flows of the self-oscillating circuits of the step-up converter 1117 supply sinusoidal currents which, by superimposing the individual currents, result in a pulsating overall current. This leaves only a small ripple on the lines, z. B. provide a standard charging current of 180 amps and a superimposed sine wave of up to 15 amps. The accumulator 1140 and the step-up converter 1117 can be electrically connected or disconnected due to the (first) pair of contactors 1148 . The step-up converter 1117 can be connected to the electric drive 1130 of the truck 1120 via a (second) pair of contactors 1149 or can be uncoupled from it.

In 12 sind Stromverläufe in dem Hochsetzsteller gezeigt.In 12 current curves are shown in the step-up converter.

In 13 ist ein Ausschnitt eines Innenraums 102 einer Zugmaschine, wie der Zugmaschine 24 in 1, gezeigt. Eine Fahrerkonsole 106 befindet sich zwischen Frontscheibe 104 und Steuerrad 110. Zu der Fahrerkonsole 106 gehört eine Anzeigetafel 108 mit digitalen Anzeigen von Messinstrumenten der Zugmaschine. Zusätzlich zu den Anzeigen der Anzeigetafel 108 sind weitere Anzeigeinstrumente (nicht dargestellt) vorhanden, die z. B. der Überwachung von Druckluft und Bremssystemen dienen.In 13 Figure 12 is a detail of an interior 102 of a tractor, such as tractor 24 in 1 , shown. A driver's console 106 is located between the windshield 104 and the steering wheel 110. The driver's console 106 includes a display panel 108 with digital displays of gauges of the tractor. In addition to the displays of the display panel 108, other display instruments (not shown) are present, e.g. B. serve to monitor compressed air and braking systems.

Das Steuerrad 110 umfasst einen mit einer welligen Grifffläche ausgestatteten Lenkradkranz 112, der über eine Speiche 114 (bzw. über zwei Speichen) mit einer Lenksäule (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Speichenanordnung 114 ist mit einer Hupe 116, einer Airbag-Abdeckung 118, einem ersten Bedienungselement 120 und einem zweiten Bedienungselement 122 ausgestattet. Die Bedienungselemente 120, 122 dienen der Eingabe von Bedienungsanweisungen an einen Bordcomputer (nicht dargestellt). Jener Bordcomputer arbeitet mit dem Batteriemanagementsystem und der Leistungssteuerung, wie die Batteriemanagementsysteme 44, 44I, 44II und die Leistungssteuerungen 42, 42I, 42II in 1, zusammen. Die mit der Leistungssteuerung bzw. dem Batteriemanagementsystem verbundene Sensorik liefert dem Bordcomputer u. a. die Betriebsdaten, anhand deren der Bordcomputer Informationen, wie Messinformationen, auf der Anzeigetafel 108 zur Anzeige bringt. Die Anzeigetafel 108 weist eine Geschwindigkeitsanzeige 130 und eine Überwachungsanzeige 140 zur Akkumulatorüberwachung auf. Mit der Geschwindigkeitsanzeige 130 ist im gleichen Feld der digitalen Anzeige eine Streckenanzeige 132 kombiniert. Zwischen der Geschwindigkeitsanzeige 130 und der Überwachungsanzeige 140 sind eine Betriebsmodusanzeige 136 und eine Fahrtzeitanzeige 134 angeordnet. Die Anzeigen sind dynamisch ansteuerbar und als ein OLED-Display ausgebildet. Das OLED-Display wird mit Strom aus dem Akkumulator versorgt. Verschiedene Betriebsmodi, wie ein Lastfahrmodus, ein Leerfahrmodus, ein Energiesparmodus und ein Rückwärtsfahrmodus sind mit Hilfe des ersten Bedienungselements 120 im Bordcomputer wählbar und werden je nach aktueller Wahl auf der Betriebsmodusanzeige 136 mit Hilfe von Großbuchstaben dargestellt. Das zweite Bedienungselement 122 dient der Auswahl von gewünschten Betriebszuständen von Sekundärsystemen der Zugmaschine, wie die Einstellung einer Federung.The steering wheel 110 comprises a steering wheel rim 112 which is equipped with a wavy grip surface and which is connected to a steering column (not shown) via a spoke 114 (or via two spokes). The spoke assembly 114 is equipped with a horn 116, an airbag cover 118, a first control 120 and a second control 122. The controls 120, 122 are used to input operating instructions to an on-board computer (not shown). That on-board computer works with the battery management system and the power controls, such as the battery management systems 44, 44 I , 44 II and the power controls 42, 42 I , 42 II in 1 , together. The sensor system connected to the power control or the battery management system supplies the on-board computer, among other things, with the operating data, based on which the on-board computer displays information, such as measurement information, on the display panel 108 . The display panel 108 has a speed display 130 and a monitoring display 140 for accumulator monitoring. A distance display 132 is combined with the speed display 130 in the same field of the digital display. An operating mode display 136 and a travel time display 134 are arranged between the speed display 130 and the monitoring display 140 . The displays can be dynamically controlled and are designed as an OLED display. The OLED display is supplied with power from the accumulator. Various operating modes, such as a load driving mode, an empty driving mode, an energy saving mode and a reverse driving mode, can be selected using the first control element 120 in the on-board computer and, depending on the current selection, are shown on the operating mode display 136 using capital letters. The second control 122 is used to select desired operating states of secondary systems of the tractor, such as setting a suspension.

Die Überwachungsanzeige 140 weist eine Mehrzahl von Anzeigefeldern 142, 144, 146, 148, 150 auf. Die Überwachungsanzeige 140 dient u. a. der Überwachung des Akkumulatorbetriebs. Ein erstes Anzeigefeld 142 der Überwachungsanzeige 140 stellt den aktuellen Ladezustand des Akkumulators (vgl. Akkumulatoren 40, 40I, 40II in 1) dar. Während eines Fahrbetriebs sinkt der Ladezustand des Akkumulators und damit die Anzeige im Anzeigefeld 142 von einem Zustand „1“, der eine Vollladung anzeigt, zu einem Zustand „0“ hin, der eine vollständige Entladung des Akkumulators anzeigt. Wenn in der Überwachungsanzeige 140 ein Anzeigefeld Reserve 146 aufleuchtet, sollte sich ein Fahrer orientieren, wie er möglichst bald Anschluss an ein Energieversorgungssystem, wie das Energieversorgungssystem 1 in 1 bzw. eine Oberleitungsinfrastruktur, wie die Oberleitungsinfrastruktur 8 in 1, findet. Wenn in der Überwachungsanzeige 140 das Anzeigefeld Notbetrieb 148 aufscheint, greift der Bordcomputer in die Betriebsparameter ein, die von der Leistungssteuerung am Antrieb eingestellt werden können, sodass ein jeweils energieeffizientester Betriebspunkt des Antriebs, insbesondere des Elektromotors, zur Erlangung einer größtmöglichen Reichweite gewählt wird. Hierbei wird in dem Anzeigefeld Notbetriebsreichweite 150 kenntlich gemacht, welche Maximalstrecke nach Berechnung des Bordcomputers noch zurücklegbar ist. Wenn der Langstrecken-Lastkraftwagen (vgl. 1) mit einem Energieversorgungssystem bzw. einer Oberleitungsinfrastruktur verbunden ist, kann der Akkumulator, wie die Akkumulatoren 40, 40I, 40II in 1 aufgeladen werden. Das Aufladen des Akkumulators wird in dem Anzeigefeld Ladevorgang 144 der Überwachungsanzeige 140 kenntlich gemacht. Ein Fahrer kann an einer Geschwindigkeit einer fortschreitenden Änderung eines Lichtzeigers in dem Anzeigefeld Ladevorgang 144, ablesen, wie schnell der Ladevorgang läuft und parallel an dem Anzeigefeld Ladezustand 142 beobachten, wie weit der Akkumulator inzwischen aufgeladen wurde.The monitoring display 140 has a plurality of display fields 142,144,146,148,150. The monitoring display 140 serves, among other things, to monitor the operation of the accumulator. A first display field 142 of the monitoring display 140 shows the current state of charge of the accumulator (cf. accumulators 40, 40 I , 40 II in 1 ) ). During driving, the state of charge of the accumulator and thus the display in display field 142 decreases from a state “1”, which indicates full charge, to a state “0”, which indicates complete discharge of the accumulator. If a reserve display field 146 lights up in the monitoring display 140, a driver should find out how to connect to an energy supply system, such as the energy supply system 1 in 1 or an overhead line infrastructure, such as the overhead line infrastructure 8 in 1 , finds. If the emergency operation display field 148 appears in the monitoring display 140, the on-board computer intervenes in the operating parameters that can be set by the power control on the drive, so that the most energy-efficient operating point of the drive, in particular the electric motor, is selected in order to achieve the greatest possible range. The emergency operating range display field 150 shows the maximum distance that can still be traveled according to the calculations of the on-board computer. If the long-distance truck (cf. 1 ) is connected to an energy supply system or an overhead line infrastructure, the accumulator, like the accumulators 40, 40 I , 40 II in 1 to be charged. The charging of the accumulator is indicated in the charging process display field 144 of the monitoring display 140 . A driver can read from a speed of a progressive change of a light pointer in the charging process display field 144 how fast the charging process is running and at the same time observe on the state of charge display field 142 how far the accumulator has been charged in the meantime.

Das zuvor Dargelegte kann auch wie folgt zusammengefasst werden:

  • Ein Traktionsenergieversorgungsverfahren kann eine elektrische Versorgung von Schwerverkehrfahrzeugen 220, 220I mit elektrischer Antriebsenergie dadurch sicherstellen, dass durch eine Übertragung auf wenigstens einer elektrischen Leitung 260, 260I im Bereich eines versorgungsleitungsgestützten Streckenabschnitts 210, 210I elektrische Energie für wenigstens einen Antriebsmotor zur Verfügung gestellt wird. Ein Elektrospeicher des Schwerverkehrfahrzeugs 220, 220I dient als Element zur Überbrückung in Abschnitten, die versorgungsleitungsfreie Streckenabschnitte 210I sind. Die wenigstens eine elektrische Leitung 260, 260I wird von einer leistungsgesteuerten elektrischen Energiequelle 203, 203I versorgt. Dies erfolgt modenabhängig. Hierzu wird die Energieversorgung durch eine elektrisch steuerbare Umspannstation 209 realisiert. In einem Energieversorgungssystem 202 mit der wenigstens einen elektrischen Leitung 260, 260I und einer steuerbaren Energieversorgung lässt sich elektrische Nachladeenergie für wenigstens ein Fahrzeug 220, 220I des Schwerverkehrs 201 nach Bedarf modenabhängig zur Verfügung stellen.
The above can also be summarized as follows:
  • A traction energy supply method can ensure the electrical supply of heavy goods vehicles 220, 220 I with electrical drive energy in that electrical energy is made available for at least one drive motor by transmission on at least one electrical line 260, 260 I in the area of a line section 210, 210 I supported by a supply line . An electric accumulator of the heavy-duty vehicle 220, 220 I serves as an element for bridging sections that are line sections 210 I without a supply line. The at least one electrical line 260, 260 I is supplied by a power-controlled electrical energy source 203, 203 I. This is mode-dependent. For this purpose, the power supply is implemented by an electrically controllable substation 209 . In an energy supply system 202 with the at least one electrical line 260, 260 I and a controllable energy supply, electrical recharging energy can be made available for at least one vehicle 220, 220 I of heavy traffic 201 as required, depending on the mode.

Durch Betätigung des ersten Bedienungselements 120 ist ein Ladebetriebsmodus einstellbar, bei dem ein kosteneffizientes Laden des Akkumulators unter Berücksichtigung eines Tarifs der verwendeten Ladestelle und einer anschließend zu absolvierenden Fahrstrecke abgestimmt wird.A charging operating mode can be set by actuating the first operating element 120, in which a cost-efficient charging of the accumulator is coordinated taking into account a tariff for the charging point used and a route to be subsequently covered.

Die in den einzelnen Figuren gezeigten Ausgestaltungsmöglichkeiten lassen sich auch untereinander in beliebiger Form verbinden.The design options shown in the individual figures can also be connected to one another in any form.

So ist es möglich, die Strecken mit Oberleitungen länger auszuführen als zuvor vorgestellt. Fährt ein Lastkraftwagen in eine Strecke mit Oberleitungen ein, so muss er nur seinen Pantographen (bzw. Oberleitungsabgriff) so lange ausfahren (ausklappen), solange er Energie benötigt. Ist die Strecke länger als benötigt, so kann der Oberleitungsabgriff schon wieder eingefahren werden, was zur Energieeinsparung bei der Fahrt (aufgrund Windwiderstandsreduktion) beitragen kann. Ist elektrische Energie in einem Streckenabschnitt teurer, wertvoller, stärker nachgefragt oder ein knapperes Gut als in einem anderen, sind Schwerverkehrfahrzeuge - dank ihrer Prognoseschaltungen und Prognoseschaltkreise - in der Lage, nur so viel Energie zu beziehen, wie sie unmittelbar bis zum nächsten Streckenabschnitt (mit einer Oberleitung oder einer Kontaktschiene) benötigen. So können solche Fahrzeuge vorzeitig schon wieder ihren Pantographen einfahren (einklappen).So it is possible to run the routes with overhead lines longer than previously presented. If a truck enters a route with overhead lines, it only has to extend (unfold) its pantograph (or overhead line tap) for as long as it needs energy. If the route is longer than required, the overhead line tap can be retracted again, which can contribute to saving energy when driving (due to the reduction in wind resistance). If electrical energy is more expensive, more valuable, more in demand or a scarcer commodity in one section of the route than in another, heavy-duty vehicles - thanks to their forecast circuits and forecasting circuits - are able to draw only as much energy as they can take directly to the next section of the route (with an overhead line or a contact rail). In this way, vehicles of this type can retract (fold in) their pantographs again prematurely.

BezugszeichenlisteReference List

1, 201, 301, 1001, 11011, 201, 301, 1001, 1101
Lastentransportsystem, insbesondere SchwerverkehrLoad transport system, especially heavy traffic
2, 202, 302, 402, 502, 802, 9022, 202, 302, 402, 502, 802, 902
Energieversorgungssystempower supply system
203, 203I 303, 403, 503, 603,203, 203I 303, 403, 503, 603,
Stromtankstelle, nutzbar als Energiequelle, insbesondereElectric charging station, usable as an energy source, in particular
703, 1003, 1003I703, 1003, 1003I
Ladestationcharging station
4, 1004, 1004I, 1004II4, 1004, 1004I, 1004II
Transportstrecketransport route
1005, 1005I1005, 1005I
Routenplan, insbesondere RoutendatenRoute plan, in particular route data
6, 206, 206I6, 206, 206I
Straßenstück, insbesondere eine Fahrbahn bzw. ein Abschnitt davonSection of road, in particular a roadway or a section thereof
207207
erste Abschnittslängefirst section length
207'207'
zweite Abschnittslängesecond section length
8, 308, 10088, 308, 1008
Oberleitungsinfrastruktur, insbesondere Oberleitungsversorgung mit elektrischer EnergieOverhead line infrastructure, in particular overhead line supply with electrical energy
209, 309209, 309
Umspannstationsubstation
10, 210, 101010, 210, 1010
erster Energieversorgungsabschnitt auf einer ersten Teilstrecke, insbesondere Akkuladestreckefirst energy supply section on a first section, in particular a battery charging section
10I, 210I, 1010I10I, 210I, 1010I
Abschnitt ohne externe Energieversorgung auf einer zweiten Teilstrecke, insbesondere Fahrstrecke mit AkkuentladungSection without external energy supply on a second leg, in particular route with battery discharge
10II, 210II, 1010II10II, 210II, 1010II
zweiter Energieversorgungsabschnitt auf einer dritten Teilstrecke, insbesondere Akkuladestreckesecond energy supply section on a third section, in particular battery charging section
211, 211I, 411211, 211I, 411
Steuervorrichtung, insbesondere SteuereinheitControl device, in particular control unit
212212
Sicherheitsschaltkreissafety circuit
213, 513, 613213, 513, 613
DC/DC-WandlerDC/DC converter
514514
Reglercontroller
215, 515, 615215, 515, 615
AC/DC-WandlerAC/DC converter
11171117
Hochsetzstellerboost converter
419, 419I419, 419I
Schalter bzw. Schützswitch or contactor
20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820,920, 1020, 112020, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820,920, 1020, 1120
Schwerverkehrfahrzeug wie ein Langstrecken-Lastkraftwagen, insbesondere Lastkraftwagen mit fünf RadachsenHeavy-duty vehicle such as a long-distance truck, particularly a five-axle truck
22, 22I, 22II22, 22I, 22II
Aufliegertrailer
24, 24I, 24II, 42424, 24I, 24II, 424
Zugmaschinetractor
925925
Standrichtung des Fahrzeugsdirection of the vehicle
2626
LKW-Fronttruck front
2828
LKW-Hecktruck tail
30, 30I, 30II, 113030, 30I, 30II, 1130
elektrischer Antrieb, insbesondere Elektromotor-Getriebe-AggregatElectric drive, in particular electric motor gear unit
3232
elektrischer Antriebsmotorelectric drive motor
3434
Getriebetransmission
40, 40I, 40II, 340, 840, 940,40, 40I, 40II, 340, 840, 940,
Elektrospeicher, wie ein Akkumulator, insbesondereElectric storage, such as an accumulator, in particular
11401140
elektrochemisches Energiespeicherpaket, das mehrere LTO-Batterien umfasstelectrochemical energy storage package that includes multiple LTO batteries
42, 42I, 42II42, 42I, 42II
Leistungssteuerungpower control
44, 44I, 44II44, 44I, 44II
Batteriemanagementsystem, insbesondere Managementsystem, das mit einer Auswertelogik ausgestattet istBattery management system, in particular management system equipped with evaluation logic
846846
unmittelbare Verbindungimmediate connection
947947
elektrische Verbindung, die insbesondere zwei Leitungen umfasstelectrical connection, which comprises in particular two lines
948, 1148948, 1148
Schütz, insb. SchützpaarContactor, esp. contactor pair
11491149
Schütz, insb. SchützpaarContactor, esp. contactor pair
50, 50II, 250, 250I, 450, 850,50, 50II, 250, 250I, 450, 850,
Stromabnehmer im Ladezustand, insbesondereCurrent collectors in the state of charge, in particular
11501150
Pantograph zur Kontaktierung ausgefahrenPantograph extended for contacting
52, 85252, 852
Stromabnehmer im Ruhezustand, insbesondere Pantograph in eine Unterbrechungslage eingefahrenCurrent collectors at rest, in particular pantograph retracted into an interruption position
54, 254, 254I, 454, 454I, 854,54, 254, 254I, 454, 454I, 854,
Energieversorgungsabgriff, insbesonderePower supply tap, in particular
854I, 954854I, 954
Oberleitungsabgriffcatenary tap
855, 855I855, 855I
Energieversorgungsabgriff, insbesondere BodenkontaktabgriffPower supply tap, in particular ground contact tap
859859
Stromschiene, insbesondere BodenkontaktschieneConductor rail, in particular ground contact rail
60, 260, 360, 460, 460I, 560,860, 960, 1160, 1160I60, 260, 360, 460, 460I, 560,860, 960, 1160, 1160I
erste Oberleitungfirst catenary
60II, 260I60II, 260I
zweite Oberleitungsecond catenary
62, 36262, 362
erster Oberleitungsmastfirst catenary mast
6464
zweiter Oberleitungsmastsecond catenary mast
6666
dritter Oberleitungsmastthird catenary mast
68, 68I68, 68I
weiterer Oberleitungsmastanother catenary mast
269, 269I269, 269I
Gleichspannungsversorgung, insbesondere Gleichspannungsversorgung auf einem AbschnittDC voltage supply, in particular DC voltage supply on a section
70, 70II, 270, 270I, 37070, 70II, 270, 270I, 370
Sende-/Empfangsstation, insbesondere AbrechnungsstationTransmitting/receiving station, in particular billing station
72, 72II72, 72II
Funkstation, insbesondere Sender und EmpfängerRadio station, in particular transmitter and receiver
80, 80I, 80II80, 80I, 80II
Fernkommunikationsvorrichtung, insbesondere Mobilfunkeinrichtung, die zu einem Mobilfunksystem gehörtLong-distance communication device, in particular mobile radio device, which is part of a mobile radio system
90, 90II90, 90II
Stromversorgungsnetzpower grid
292, 392, 392I292, 392, 392I
zweite Energiequelle, insbesondere Windkraftradsecond source of energy, in particular a wind turbine
294, 394, 394I294, 394, 394I
dritte Energiequelle, insbesondere Photovoltaikmodulthird energy source, in particular photovoltaic module
394II394II
vierte Energiequelle, insbesondere Photovoltaikmodul über der Oberleitungfourth energy source, in particular photovoltaic module above the overhead line
795795
Wechselspannungsniveau,AC voltage level,
796796
Gleichspannungsniveau für einen LadestromDC voltage level for a charging current
796I796I
Rückeinspeisung eines Stroms auf einem Gleichspannungsniveau hin zur Versorgungsleitung, insbesondere EnergieaufnahmeFeeding back a current at a DC voltage level to the supply line, in particular energy absorption
597,697597,697
Zwischenkreisintermediate circuit
598, 698598, 698
Versorgungsleitungsupply line
499, 599, 799499, 599, 799
Versorgungsspannung, insbesondere Oberleitungspotentialdifferenz Supply voltage, especially catenary potential difference
102102
Innenraum der ZugmaschineInterior of the tractor
104104
Frontscheibewindscreen
106106
Fahrerkonsoledriver console
108108
Anzeigetafel, insbesondere Instrumententafel mit digitalen MessanzeigernScoreboards, in particular instrument panels with digital gauges
110110
SteuerradSteering wheel
112112
Kranz, insbesondere Lenkradkranz mit GriffflächeRim, in particular a steering wheel rim with a grip surface
114114
Speichespoke
116116
Hupehorn
118118
Airbag-AbdeckungAirbag cover
120120
erstes Bedienungselement Bordcomputerfirst control element on-board computer
122122
zweites Bedienungselement Bordcomputersecond control element on-board computer
130130
Geschwindigkeitsanzeigespeed indicator
132132
Streckenanzeigeroute display
134134
Fahrzeitanzeigedriving time display
136136
Betriebsmodusanzeigeoperating mode display
140140
Überwachungsanzeige, insbesondere AkkumulatorüberwachungMonitoring display, in particular accumulator monitoring
142142
Anzeigefeld LadezustandState of charge display field
144144
Anzeigefeld LadevorgangCharging process display field
146146
Anzeigefeld ReserveDisplay field reserve
148148
Anzeigefeld NotbetriebEmergency operation display panel
150150
Anzeigefeld NotbetriebsreichweiteEmergency operating range display field
t1t1
Abfahrtszeitdeparture time
t2t2
Ankunftszeitarrival time

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of documents cited by the applicant was generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 2015/085157 A1 [0010]WO 2015/085157 A1 [0010]
  • KR 20130123491 A [0010]KR 20130123491 A [0010]
  • EP 3770997 A1 [0010]EP 3770997 A1 [0010]
  • EP 3376569 B1 [0010]EP 3376569 B1 [0010]
  • DE 102016004610 A1 [0012]DE 102016004610 A1 [0012]
  • EP 3357741 B1 [0012]EP 3357741 B1 [0012]
  • DE 102009030218 B3 [0012]DE 102009030218 B3 [0012]
  • WO 2010/023033 A1 [0014, 0015]WO 2010/023033 A1 [0014, 0015]
  • EP 3210820 B1 [0015]EP 3210820 B1 [0015]
  • DE 102019117419 A1 [0016]DE 102019117419 A1 [0016]
  • CN 109383307 B [0017]CN 109383307B [0017]
  • CN 113183766 A [0018]CN 113183766A [0018]
  • US 2011/0166736 A1 [0019]US 2011/0166736 A1 [0019]
  • EP 3103675 A1 [0020]EP 3103675 A1 [0020]
  • WO 2018/158235 A1 [0021]WO 2018/158235 A1 [0021]
  • CN 113644679 A [0022]CN 113644679A [0022]
  • DE 102012007906 A1 [0024]DE 102012007906 A1 [0024]
  • US 10293699 B2 [0025]US 10293699 B2 [0025]
  • US 9984522 B2 [0026]US 9984522 B2 [0026]
  • EP 2962891 B1 [0027, 0028]EP 2962891 B1 [0027, 0028]
  • US 9030163 B2 [0028]US 9030163 B2 [0028]
  • CN 1246339 A [0029]CN 1246339A [0029]
  • CN 101693444 A [0030]CN 101693444A [0030]
  • CN 102593899 A [0031]CN 102593899A [0031]
  • WO 2018/167286 A2 [0032]WO 2018/167286 A2 [0032]
  • US 6053842 A [0033]US6053842A [0033]
  • US 2019/0107406 A1 [0034]US 2019/0107406 A1 [0034]
  • US 2020/0391595 A1 [0035]US 2020/0391595 A1 [0035]
  • US 2010/0300780 A1 [0036]US 2010/0300780 A1 [0036]
  • US 8975866 B2 [0037, 0038, 0041]US 8975866 B2 [0037, 0038, 0041]
  • DE 102019214622 A1 [0039]DE 102019214622 A1 [0039]
  • US 2020/0086750 A1 [0040]US 2020/0086750 A1 [0040]
  • DE 102016004566 A1 [0041, 0043]DE 102016004566 A1 [0041, 0043]

Claims (11)

Traktionsenergieversorgungsverfahren, durch das eine elektrische Versorgung (8, 308, 1008) von Schwerverkehrfahrzeugen (20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) mit elektrischer Antriebsenergie durch Übertragung auf wenigstens einer elektrischen Leitung (60, 60II, 260, 260I, 360, 460, 460I, 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160I), vorzugsweise auf wenigstens zwei elektrischen Leitungen (60, 60II, 260, 260I, 360, 460, 460I, 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160I), im Bereich eines versorgungsleitungsgestützten Streckenabschnitts (10, 10I, 210, 210I, 1010, 1010I) zur Zurverfügungstellung an wenigstens einem Antriebsmotor (30, 30I, 30II, 32, 1130) wenigstens eines Schwerverkehrfahrzeugs (20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) hergestellt wird, wobei mindestens eines der Schwerverkehrfahrzeuge (20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) für einen reinen elektrischen Antrieb einen Elektrospeicher (40, 40I, 40II, 340, 840, 940, 1140), wie einen Traktionsakkumulator (40, 40I, 40II, 340, 840, 940, 1140), zur Überbrückung von wenigstens einem versorgungsleitungsfreien Streckenabschnitt (10I, 210I, 1010I) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektrische Leitung (60, 60II, 260, 260I, 360, 460, 460I, 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160I) von einer leistungsgesteuerten elektrischen Energiequelle (203, 203I 303, 403, 503, 603, 703, 1003, 1003I) versorgt wird und eine modenabhängige Energieversorgung erhält, z. B. durch eine elektrisch steuerbare Umspannstation (209, 309).Traction energy supply method, through which an electrical supply (8, 308, 1008) of heavy goods vehicles (20, 20 I , 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) with electrical drive energy by transmission to at least one electrical line (60, 60 II , 260, 260 I , 360, 460, 460 I , 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160 I ), preferably on at least two electrical lines (60, 60 II , 260, 260 I , 360, 460, 460 I , 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160 I ), in the area of a utility line-supported route section (10, 10 I , 210, 210 I , 1010, 1010 I ) to Provision of at least one drive motor (30, 30 I , 30 II , 32, 1130) of at least one heavy vehicle (20, 20 I , 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) is produced, with at least one of the heavy-duty vehicles (20, 20 I , 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) for purely electric drive an electric storage unit (40, 40 I , 40 II , 340, 840, 940, 1140 ), such as a traction accumulator (40, 40 I , 40 II , 340, 840, 940, 1140), for bridging at least one supply line-free route section (10 I , 210 I , 1010 I ), characterized in that the at least one electric line (60, 60 II , 260, 260 I , 360, 460, 460 I , 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160 I ) from a power controlled electrical energy source (203, 203 I 303, 403, 503, 603, 703, 1003, 1003 I ) and receives a mode-dependent power supply, e.g. B. by an electrically controllable substation (209, 309). Traktionsenergieversorgungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Streckenabschnitten (10, 10I, 210, 210I, 1010, 1010I) von mehreren Streckenabschnitten (10, 10I, 210, 210I, 1010, 1010I) mit Versorgungsleitungen (60, 60II, 260, 260I, 360, 460, 460I, 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160I) mehr als ein Schwerverkehrfahrzeug (20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) zeitgleich von der Energiequelle (203, 203I 303, 403, 503, 603, 703, 1003, 1003I) versorgt werden.Traction power supply method according to claim 1 , characterized in that in one route section (10, 10 I , 210, 210 I , 1010, 1010 I ) of several route sections (10, 10 I , 210, 210 I , 1010, 1010 I ) with supply lines (60, 60 II , 260, 260 I , 360, 460, 460 I , 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160 I ) more than one heavy goods vehicle (20, 20 I , 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) are supplied simultaneously by the energy source (203, 203 I 303, 403, 503, 603, 703, 1003, 1003 I ). Traktionsenergieversorgungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energiequelle (203, 203I 303, 403, 503, 603, 703, 1003, 1003I) in wenigstens einem der nachfolgend aufgelisteten Betriebs- und Lademodi betreibbar ist, vorzugsweise in mehr als einem der Betriebs- und Lademodi: in einem Traktionsstromliefermodus, in einem Direkt-Mega-Watt-Lade-Modus, in einer Kombination aus Traktionsstromliefermodus und aus Direkt-Mega-Watt-Lade-Modus, in einem Lade-Booster-Modus, in einer Kombination aus Traktionsstromliefermodus und aus Lade-Booster-Modus, in einem Gesamtlademodus und/oder in einem Rekuperations-Lade-Modus zwischen mehr als einem Schwerverkehrfahrzeug (20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120).Traction energy supply method according to one of the preceding claims, characterized in that the energy source (203, 203 I 303, 403, 503, 603, 703, 1003, 1003 I ) can be operated in at least one of the operating and charging modes listed below, preferably in more than one of the operating and charging modes: in a traction power delivery mode, in a direct megawatt charging mode, in a combination of traction power delivery mode and direct megawatt charging mode, in a charge booster mode, in a Combination of traction power supply mode and charging booster mode, in a total charging mode and/or in a recuperation charging mode between more than one heavy vehicle (20, 20 I , 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020 , 1120). Traktionsenergieversorgungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die modenabhängige Energieversorgung spannungsgeführt ist.Traction energy supply method according to one of the preceding claims, characterized in that the mode-dependent energy supply is voltage-controlled. Traktionsenergieversorgungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannung und/oder ein Strom, zu liefern von der Energieversorgung, von einer Steuerung bestimmt wird/werden, die Anforderungsprofile von mehr als einem Schwerverkehrfahrzeug (20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) an dem versorgungsleitungsgestützten Streckenabschnitt (10, 10I, 210, 210I, 1010, 1010I) berücksichtigt und eine einheitliche elektrische Spannung oder einen maximalen elektrischen Strom für alle im Streckenabschnitt (10, 10I, 210, 210I, 1010, 1010I) an die Energieversorgung angeschlossenen Schwerverkehrfahrzeuge (20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) bestimmt.Traction energy supply method according to one of the preceding claims, characterized in that a voltage and/or a current to be supplied by the energy supply is/are determined by a controller, the requirement profiles of more than one heavy vehicle (20, 20 I , 20 II , 220 , 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) on the utility line supported span (10, 10 I , 210, 210 I , 1010, 1010 I ) is considered and a uniform electrical voltage or maximum electrical current for all in the span ( 10, 10 I , 210, 210 I , 1010, 1010 I ) heavy goods vehicles (20, 20 I , 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) connected to the power supply. Traktionsenergieversorgungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Spannung (499, 599, 799) und/oder ein elektrischer Strom der Energieversorgung in Abhängigkeit der angeschlossenen Schwerverkehrfahrzeuge (20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) und ihrer Ladezustände allzeit nachführbar sind/ist.Traction energy supply method according to one of the preceding claims, characterized in that an electrical voltage (499, 599, 799) and/or an electrical current of the energy supply depends on the connected heavy goods vehicle (20, 20 I , 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) and their charge levels can be tracked at any time. Traktionsenergieversorgungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung für eine Mega-Watt-Schnell-Lade-Technik für sich in Bewegung befindliche Schwerverkehrfahrzeuge (20, 20I, 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) gestaltet ist.Traction energy supply method according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply for a mega-watt fast charging technology for moving heavy goods vehicles (20, 20 I , 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120). Traktionsenergieversorgungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung steuert, ob ein Schwerverkehrfahrzeug (20, 20', 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) und welche Schwerverkehrfahrzeuge (20, 20', 20II 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) in seinem Streckenabschnitt (10, 10I, 210, 210I, 1010, 1010I) elektrische Energie aus der wenigstens einen elektrischen Leitung (60, 60II, 260, 260I, 360, 460, 460I, 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160I) beziehen darf, indem vorzugsweise jeder Stromabnehmer (50, 5II, 250, 250I, 450, 850, 1150) oder jeder Energieversorgungsabgriff (54, 254, 254I, 454, 454I, 854, 854I, 855, 855I, 954), wie eine Pantograph-Kontaktierung (50, 50II, 250, 250I, 450, 850, 1150), aller im Streckenabschnitt (10, 10II, 210, 210I, 1010, 1010I) befindlichen Schwerverkehrfahrzeuge (20, 20', 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) in eine Kontaktierungslage ausgefahren (50, 50II, 250, 250I, 450, 850, 1150) oder in eine Unterbrechungslage eingefahren (52, 852) werden.Traction energy supply method according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply controls whether a heavy vehicle (20, 20', 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) and which heavy vehicle (20, 20' , 20 II 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) in its route section (10, 10 I , 210, 210 I , 1010, 1010 I ) electrical energy from the at least one electrical line (60, 60 II , 260, 260 I , 360, 460, 460 I , 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160 I ) by preferably each pantograph (50, 5 II , 250, 250 I , 450, 850, 1150) or any power supply tap (54, 254, 254 I , 454, 454 I , 854, 854 I , 855, 855 I , 954), such as a pantograph contact (50, 50 II , 250, 250 I , 450 , 850, 1150), all heavy goods vehicles (20, 20', 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) in the section (10, 10 II , 210, 210 I , 1010, 1010 I ). ) extended into a contacting position (50, 50 II , 250, 250 I , 450, 850, 1150) or retracted into an interrupting position (52, 852). Traktionsenergieversorgungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgung elektrische Ströme bis 4.000 Ampere und/oder Spannungen in einem Spannungsbereich zwischen 200 Volt und 1.500 Volt und/oder Leistungen im Bereich von Mega-Watt wie 5 Mega-Watt oder wie 3,75 Mega-Watt liefert.Traction energy supply method according to one of the preceding claims, characterized in that the energy supply uses electrical currents of up to 4,000 amperes and/or voltages in a voltage range between 200 volts and 1,500 volts and/or outputs in the range of megawatts such as 5 megawatts or 3 Delivers 75 megawatts. Energieversorgungssystem (2, 202, 302, 402, 502, 802, 902), in dem insbesondere ein Traktionsenergieversorgungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche betreibbar ist, mit einer Energieversorgung (8, 308, 1008), die wenigstens eine elektrische Leitung (60, 60II, 260, 260I, 360, 460, 460I, 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160I) zur Versorgung eines Streckenabschnitts (10, 10I, 210, 210I, 1010, 1010I) mit elektrischer Energie versorgt, wobei die wenigstens eine elektrische Leitung (60, 60II, 260, 260I, 360, 460, 460I, 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160I) elektrische Nachladeenergie für wenigstens ein Fahrzeug (20, 20', 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) eines Schwerverkehrs (1, 201, 301, 1001, 1101) bedarfsabhängig zur Verfügung stellen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine elektrischen Leitung (60, 60II, 260, 260I, 360, 460, 460I, 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160I) von einer elektrischen Energiequelle (203, 203I 303, 403, 503, 603, 703, 1003, 1003I) leistungsgesteuert versorgbar ist und eine modenabhängige Energieversorgung (8, 308, 1008) durchführbar ist.Energy supply system (2, 202, 302, 402, 502, 802, 902), in which in particular a traction energy supply method according to one of the preceding claims can be operated, with an energy supply (8, 308, 1008) which has at least one electrical line (60, 60 II , 260, 260 I , 360, 460, 460 I , 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160 I ) to supply a section of line (10, 10 I , 210, 210 I , 1010, 1010 I ) supplied with electrical energy, the at least one electrical line (60, 60 II , 260, 260 I , 360, 460, 460 I , 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160 I ) electrical recharging energy for at least one vehicle (20, 20', 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) of a heavy vehicle (1, 201, 301, 1001, 1101) can make available as required, characterized in that the at least one electrical line (60, 60 II , 260, 260 I , 360, 460, 460 I , 560, 598, 698, 859, 860, 960, 1160, 1160 I ) from an electrical energy source (203, 203 I 303 , 403, 503, 603, 703, 1003, 1003 I ) can be supplied in a power-controlled manner and a mode-dependent energy supply (8, 308, 1008) can be carried out. Energieversorgungssystem (2, 202, 302, 402, 502, 802, 902) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Fahrzeuge (20, 20', 20II, 220, 220I, 320, 820, 920, 1020, 1120) des Schwerverkehrs (1, 201, 301, 1001, 1101) mit einem DC/DC-Wandler (213, 513, 613), insbesondere mit einem Hochsetzsteller (1117) oder mit einem Tiefsetzsteller, ausgestattet ist.Energy supply system (2, 202, 302, 402, 502, 802, 902) according to claim 10 , characterized in that at least one of the vehicles (20, 20', 20 II , 220, 220 I , 320, 820, 920, 1020, 1120) of the heavy traffic (1, 201, 301, 1001, 1101) with a DC/ DC converter (213, 513, 613), in particular with a step-up converter (1117) or with a step-down converter, is equipped.
DE102022125116.0A 2021-11-12 2022-09-29 Traction energy supply method, in particular using a power supply system for motor vehicles, preferably for commercial vehicles for electrically operated heavy traffic Pending DE102022125116A1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2022/081673 WO2023084053A1 (en) 2021-11-12 2022-11-11 Traction energy supply method, in particular using a energy supply system for motor vehicles, preferably for utility vehicles for electrically operated heavy goods transport
PCT/EP2022/081655 WO2023084044A1 (en) 2021-11-12 2022-11-11 Traction energy supply method, in particular using an energy supply system for motor vehicles, preferably for utility vehicles for electrically operated heavy goods traffic
EP22808859.7A EP4217223A1 (en) 2021-11-12 2022-11-11 Traction energy supply method, in particular using an energy supply system for motor vehicles, preferably for utility vehicles for electrically operated heavy goods traffic

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202021106215.0U DE202021106215U1 (en) 2021-11-12 2021-11-12 Electrical power supply system for vehicles, in particular for heavy goods vehicles, with overhead line tap
DE202021106214.2 2021-11-12
DE202021106214.2U DE202021106214U1 (en) 2021-11-12 2021-11-12 Trucks with an electric drive, in particular in an overhead line infrastructure that is present in some sections
DE202021106215.0 2021-11-12
DE202022102525.8U DE202022102525U1 (en) 2022-05-09 2022-05-09 Power supply system for motor vehicles, especially commercial vehicles for electrically powered heavy traffic
DE202022102525.8 2022-05-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102022125116A1 true DE102022125116A1 (en) 2023-05-17

Family

ID=86144338

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102022125116.0A Pending DE102022125116A1 (en) 2021-11-12 2022-09-29 Traction energy supply method, in particular using a power supply system for motor vehicles, preferably for commercial vehicles for electrically operated heavy traffic

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102022125116A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117424186A (en) * 2023-10-31 2024-01-19 清华大学 An electrified highway power supply system and its fault rapid location method

Citations (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1246339A (en) 1998-09-02 2000-03-08 威廉姆·J·波罗纳 Vaginal tissue wetting compositions and methods
US6053842A (en) 1998-03-31 2000-04-25 Nissan Motor Co., Ltd. Drive system for hybrid drive vehicle
WO2010023033A1 (en) 2008-08-28 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Device for the energy supply of a railway network
CN101693444A (en) 2009-09-18 2010-04-14 王族伟 Urban global electric bus system formed by serial trolley line station section and limitless bus
DE102009030218B3 (en) 2009-06-23 2010-09-23 Bombardier Transportation Gmbh Pantograph device for arrangement on roof of vehicle, particularly rail vehicle, is provided with current collector unit, support element and lowering device, where current collector unit has electrical contact element
US20100300780A1 (en) 2009-05-26 2010-12-02 Anthony Nicholas Caruso Apparatus and system for low voltage direct current at industrial power recharging of hybrid high occupany capacity on-road transporation vehicles
US20110166736A1 (en) 2008-10-23 2011-07-07 Mitsubishi Electric Corporation Propulsion control apparatus for electric vehicle
CN102593899A (en) 2012-02-21 2012-07-18 北京联合大学 Midway charging system for electric vehicle
DE102012007906A1 (en) 2012-04-23 2013-10-24 Audi Ag Method for preparing a power supply of a vehicle
KR20130123491A (en) 2012-05-03 2013-11-13 주식회사 엘지화학 Transition metal oxide and negative electrode material comprising the same
US8975866B2 (en) 2011-10-10 2015-03-10 Proterra Inc. Systems and methods for battery life maximization under fixed-route applications
US9030163B2 (en) 2011-06-14 2015-05-12 Alstom Transport Sa Energy recharging device for a vehicle
WO2015085157A1 (en) 2013-12-06 2015-06-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide coated lithium titanate particles and use thereof in a lithium ion battery
DE102016004566A1 (en) 2015-04-28 2016-11-03 Scania Cv Ab Method and control unit for determining the order of loading
EP3103675A1 (en) 2014-02-03 2016-12-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Electric vehicle control device
DE102016004610A1 (en) 2015-04-28 2016-12-22 Scania Cv Ab Method and control unit for positioning a vehicle
EP2962891B1 (en) 2014-07-03 2017-11-22 MAN Truck & Bus AG Externally rechargeable vehicle having an electric drive and recharging station for the vehicle
US9984522B2 (en) 2016-07-07 2018-05-29 Nio Usa, Inc. Vehicle identification or authentication
WO2018158235A1 (en) 2017-03-03 2018-09-07 Siemens Aktiengesellschaft Current collector with compensating contacts
WO2018167286A2 (en) 2017-03-16 2018-09-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device for supplying energy to an electric operating grid
CN109383307A (en) 2017-08-02 2019-02-26 株洲中车时代电气股份有限公司 Storage battery power supply trailer system for electric transmission traction track vehicular traffic
US20190107406A1 (en) 2017-10-09 2019-04-11 Nio Usa, Inc. Systems and methods for trip planning under uncertainty
US10293699B2 (en) 2017-02-06 2019-05-21 GM Global Technology Operations LLC Smart-charging apparatus for use with electric-vehicle-sharing stations
EP3210820B1 (en) 2014-10-21 2019-08-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Power storage device
US20200086750A1 (en) 2009-12-23 2020-03-19 Proterra Inc. Electric Vehicles and Charging Stations
EP3376569B1 (en) 2017-03-17 2020-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Electrode for secondary battery, secondary battery, battery pack, and vehicle
US20200391595A1 (en) 2010-04-26 2020-12-17 Proterra Inc. Systems and methods for charging an electric vehicle at a charging station
DE102019117419A1 (en) 2019-06-27 2020-12-31 Bombardier Transportation Gmbh Rail transport route with electrical recharging infrastructure for a rail vehicle
EP3770997A1 (en) 2018-06-08 2021-01-27 Lg Chem, Ltd. Anode slurry for lithium secondary battery and method for preparing same
DE102019214622A1 (en) 2019-09-25 2021-03-25 Zf Friedrichshafen Ag System for charging a battery electric vehicle
CN113183766A (en) 2021-05-28 2021-07-30 湖南大学 Multisource multi-flow system electric locomotive traction transmission system topology based on vehicle-mounted hybrid energy storage
EP3357741B1 (en) 2017-02-02 2021-09-15 MAN Truck & Bus SE Device for charging an electrical energy storage device of a vehicle with an electrical drive
CN113644679A (en) 2021-07-08 2021-11-12 清华大学 Flexible direct-current traction power supply system connected with distributed external power supply and operation method thereof

Patent Citations (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6053842A (en) 1998-03-31 2000-04-25 Nissan Motor Co., Ltd. Drive system for hybrid drive vehicle
CN1246339A (en) 1998-09-02 2000-03-08 威廉姆·J·波罗纳 Vaginal tissue wetting compositions and methods
WO2010023033A1 (en) 2008-08-28 2010-03-04 Siemens Aktiengesellschaft Device for the energy supply of a railway network
US20110166736A1 (en) 2008-10-23 2011-07-07 Mitsubishi Electric Corporation Propulsion control apparatus for electric vehicle
US20100300780A1 (en) 2009-05-26 2010-12-02 Anthony Nicholas Caruso Apparatus and system for low voltage direct current at industrial power recharging of hybrid high occupany capacity on-road transporation vehicles
DE102009030218B3 (en) 2009-06-23 2010-09-23 Bombardier Transportation Gmbh Pantograph device for arrangement on roof of vehicle, particularly rail vehicle, is provided with current collector unit, support element and lowering device, where current collector unit has electrical contact element
CN101693444A (en) 2009-09-18 2010-04-14 王族伟 Urban global electric bus system formed by serial trolley line station section and limitless bus
US20200086750A1 (en) 2009-12-23 2020-03-19 Proterra Inc. Electric Vehicles and Charging Stations
US20200391595A1 (en) 2010-04-26 2020-12-17 Proterra Inc. Systems and methods for charging an electric vehicle at a charging station
US9030163B2 (en) 2011-06-14 2015-05-12 Alstom Transport Sa Energy recharging device for a vehicle
US8975866B2 (en) 2011-10-10 2015-03-10 Proterra Inc. Systems and methods for battery life maximization under fixed-route applications
CN102593899A (en) 2012-02-21 2012-07-18 北京联合大学 Midway charging system for electric vehicle
DE102012007906A1 (en) 2012-04-23 2013-10-24 Audi Ag Method for preparing a power supply of a vehicle
KR20130123491A (en) 2012-05-03 2013-11-13 주식회사 엘지화학 Transition metal oxide and negative electrode material comprising the same
WO2015085157A1 (en) 2013-12-06 2015-06-11 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide coated lithium titanate particles and use thereof in a lithium ion battery
EP3103675A1 (en) 2014-02-03 2016-12-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Electric vehicle control device
EP2962891B1 (en) 2014-07-03 2017-11-22 MAN Truck & Bus AG Externally rechargeable vehicle having an electric drive and recharging station for the vehicle
EP3210820B1 (en) 2014-10-21 2019-08-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Power storage device
DE102016004610A1 (en) 2015-04-28 2016-12-22 Scania Cv Ab Method and control unit for positioning a vehicle
DE102016004566A1 (en) 2015-04-28 2016-11-03 Scania Cv Ab Method and control unit for determining the order of loading
US9984522B2 (en) 2016-07-07 2018-05-29 Nio Usa, Inc. Vehicle identification or authentication
EP3357741B1 (en) 2017-02-02 2021-09-15 MAN Truck & Bus SE Device for charging an electrical energy storage device of a vehicle with an electrical drive
US10293699B2 (en) 2017-02-06 2019-05-21 GM Global Technology Operations LLC Smart-charging apparatus for use with electric-vehicle-sharing stations
WO2018158235A1 (en) 2017-03-03 2018-09-07 Siemens Aktiengesellschaft Current collector with compensating contacts
WO2018167286A2 (en) 2017-03-16 2018-09-20 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Device for supplying energy to an electric operating grid
EP3376569B1 (en) 2017-03-17 2020-12-09 Kabushiki Kaisha Toshiba Electrode for secondary battery, secondary battery, battery pack, and vehicle
CN109383307A (en) 2017-08-02 2019-02-26 株洲中车时代电气股份有限公司 Storage battery power supply trailer system for electric transmission traction track vehicular traffic
US20190107406A1 (en) 2017-10-09 2019-04-11 Nio Usa, Inc. Systems and methods for trip planning under uncertainty
EP3770997A1 (en) 2018-06-08 2021-01-27 Lg Chem, Ltd. Anode slurry for lithium secondary battery and method for preparing same
DE102019117419A1 (en) 2019-06-27 2020-12-31 Bombardier Transportation Gmbh Rail transport route with electrical recharging infrastructure for a rail vehicle
DE102019214622A1 (en) 2019-09-25 2021-03-25 Zf Friedrichshafen Ag System for charging a battery electric vehicle
CN113183766A (en) 2021-05-28 2021-07-30 湖南大学 Multisource multi-flow system electric locomotive traction transmission system topology based on vehicle-mounted hybrid energy storage
CN113644679A (en) 2021-07-08 2021-11-12 清华大学 Flexible direct-current traction power supply system connected with distributed external power supply and operation method thereof

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117424186A (en) * 2023-10-31 2024-01-19 清华大学 An electrified highway power supply system and its fault rapid location method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2023084053A1 (en) Traction energy supply method, in particular using a energy supply system for motor vehicles, preferably for utility vehicles for electrically operated heavy goods transport
DE102016223555B4 (en) Method and system for operating a vehicle with an internal combustion engine and motor vehicle and network for supplying electrically powered vehicles
CN102803007B (en) The drive system of rolling stock
Nicolaides et al. Prospects for electrification of road freight
US20200207377A1 (en) Railway power system and associated method
Ogasa Application of energy storage technologies for electric railway vehicles—examples with hybrid electric railway vehicles
DE102009037367A1 (en) Environment friendly energy car for rechargeable batteries for use as energy source for motor vehicles, has electric drive and electrically powered machines, devices and power tools
DE102007032635A1 (en) Use of the mass margin in rail vehicles with combustion engines of high power density
DE102019117419A1 (en) Rail transport route with electrical recharging infrastructure for a rail vehicle
US20200207376A1 (en) Power system and associated method
DE102019214622A1 (en) System for charging a battery electric vehicle
DE102012010365A1 (en) Method for performing operations of electric rail with railway track, traction units, ancillary vehicles or wagons, involves carrying required energy for completion of non-electrified track sections in accumulators
DE102014214071A1 (en) Means of transport and method of charging an electrochemical energy store of a secondary vehicle
US10473012B2 (en) Battery leasing and wireless power transfer for passenger rail
EP3922507A1 (en) Efficient hybrid vehicle
CN105172610A (en) Charging framework for electric vehicle and method
DE202021106215U1 (en) Electrical power supply system for vehicles, in particular for heavy goods vehicles, with overhead line tap
DE202021106214U1 (en) Trucks with an electric drive, in particular in an overhead line infrastructure that is present in some sections
CN117400972B (en) A method for assembling multi-car locomotives and a hybrid locomotive
Barbosa Pure electric bus traction technology overview-a path towards enhanced environmental performance and efficiency for transit bus fleets
Campagna et al. Opportunity charging for public transportation: opportunities and challenges
Masamichi Onboard storage in Japanese electrified lines
Ogura Next-generation battery-driven light rail vehicles and trains
DE202022102525U1 (en) Power supply system for motor vehicles, especially commercial vehicles for electrically powered heavy traffic
EP4015283B1 (en) Vehicle combination unit with a tractor and at least one trailer

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R082 Change of representative