(57)【要約】本発明は、道路（１１０）の表面に配置された電流導体（１３０）と車両（１００）との間で電力を伝達するために車両（１００）に搭載された集電装置（１２０）に関する。集電装置（１２０）は、集電装置を車両に結合するベース（１７０）と、ベースに対して動作可能に結合された細長い集電アーム（１５０）と、ベースから遠位の細長い集電アームに取り付けられた集電ピックアップヘッド（１６０）と、を備えている。集電装置（１２０）は、細長い集電アーム（１５０）に配置された少なくとも１つのベーン（１８０，２８０，３８０，４８０）を更に備え、少なくとも１つのベーン（１８０，２８０，３８０，４８０）が、細長い集電アーム（１５０）の表面積を増加させるように構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路（１１０）の表面に配置された電流導体（１３０）と車両（１００）との間で電力を伝達するために前記車両（１００）に搭載された集電装置（１２０）であって、
前記集電装置を前記車両に結合するベース（１７０）と、
前記ベースに対して動作可能に結合された細長い集電アーム（１５０）と、
前記ベースから遠位の前記細長い集電アームに取り付けられた集電ピックアップヘッド（１６０）と、
前記細長い集電アーム（１５０）に配置された少なくとも１つのベーン（１８０，２８０，３８０，４８０）と、
を備え、
前記少なくとも１つのベーン（１８０，２８０，３８０，４８０）が、前記細長い集電アーム（１５０）の表面積を増加させるように構成された、
集電装置（１２０）
【請求項２】
前記少なくとも１つのベーン（２８０，２８０ａ〜ｃ，３８０）が、前記集電ピックアップヘッド（１６０）に向かって傾斜している、
請求項１に記載の集電装置（１２０）。
【請求項３】
少なくとも２つのベーン（２８０，２８０ａ〜ｃ）を備えている、
請求項１又は２に記載の集電装置（１２０）。
【請求項４】
少なくとも３つのベーン（２８０，２８０ａ〜ｃ）を備えている、
請求項１又は２に記載の集電装置（１２０）。
【請求項５】
少なくとも５つのベーン（２８０，２８０ａ〜ｃ）を備えている、
請求項１又は２に記載の集電装置（１２０）。
【請求項６】
前記ベーン（２８０，２８０ａ〜ｃ）が少なくとも１ｃｍ離れている、
請求項３〜５のいずれか１つに記載の集電装置（１２０）。
【請求項７】
前記細長い集電アーム（１５０）の長手方向軸からの前記１つ以上のベーンの傾斜角度（α）が１０°〜３０°である、
請求項２に記載の集電装置（１２０）。
【請求項８】
前記細長い集電アーム（１５０）の長手方向軸からの前記１つ以上のベーンの傾斜角度（α）が３０°〜６０°である、
請求項２に記載の集電装置（１２０）。
【請求項９】
前記細長い集電アーム（１５０）の長手方向軸からの前記１つ以上のベーンの傾斜角度（α）が６０°〜８０°である、
請求項２に記載の集電装置（１２０）。
【請求項１０】
前記細長い集電アームが、前記車両の前後方向軸に対して上下移動及び左右移動を制御可能なように配置され、
前記集電ピックアップヘッドの上下移動及び左右移動をもたらすように配置された少なくとも１つのアクチュエータを更に備えた、
請求項１〜９のいずれか１つに記載の集電装置（１２０）。
【請求項１１】
前記１つ以上のベーンが空気力学的に形づくられた、
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の集電装置（１２０）。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１つに記載の集電装置を備えた車両（１００）。
【請求項１３】
道路（１１０）の表面に配置された電流導体（１３０）と車両（１００）との間で電力を伝達するために前記車両（１００）に搭載された集電器（１２０）の細長い集電アーム（１５０）であって、
前記細長い集電アーム（１５０）に配置されて、当該細長い集電アーム（１５０）の表面積を増加させるように構成された、少なくとも１つのベーン（１８０，２８０，３８０，４８０）を備えた、
細長い集電アーム（１５０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気道路システム（ＥＲＳ）を使用する車両の集電装置、及びこの集電装置を使用して動作する車両に関する。
【０００２】
本発明は、トラック、バス及び建設機械などの車両に適用することができる。本発明を商用車について説明するが、本発明は、この特定車両に限らず、多関節式ホーラー（articulated haulers）の形態をとる作業機械などの大型車両、又は自動車などの車両で使用することもできる。
【背景技術】
【０００３】
電気道路システム（ＥＲＳ）を走行する車両には、道路表面に配置された電流導体から車両へと電力を伝達して、車両を走行させたり、車両に搭載された高電圧バッテリなどの蓄電手段を充電させたりするように構成された集電装置が備えられている。電流導体は、道路に沿って延びる一対の平行なトラックを備えることができる充電面であり、トラックが集電装置を介して車両に直流電流（ＤＣ）を供給することができる。
【０００４】
集電装置は通常、例えば、アクチュエータによって充電に最適な位置に展開する、ピックアップユニットが取り付けられたリトラクタブルアームを備えている。この目的のために使用されるアクチュエータは、架空電線用のパンタグラフで使用されるアクチュエータとはまったく異なっている。ＥＲＳ車両の集電装置は、車両が走行しているとき、電流導体と接触する展開中に移動が制御されなければならない。また、集電装置は、アーク放電を防止するために、電力伝達中に電流導体に接触するか、又は無接点充電中に電流導体に少なくとも十分近接する、ピックアップユニットを保持できなければならない。
【０００５】
他の問題は、ＥＲＳで使用される電圧及び電流が非常に大きいため、電気的安全及びガルバニック絶縁が最も重要なことである。従って、車両の下方又は側方に一般的に配置されて、泥、ごみ、水、氷雪などに晒される集電装置は、動作中に、頑丈で耐えることができ、システムの構成部品を電気的に絶縁しなければならない、重要な構成部品の１つである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、現在の最先端技術を改良し、上記の問題を少なくとも部分的に軽減して、改良された集電装置を提供することである。本発明は、集電装置において、改良された電気的な分離を提供するかクリープ電流の可能性を低減することができる、改良された集電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、これら及び他の目的は、道路の表面に配置された電流導体と車両との間で電力を伝達するために車両に搭載された集電装置によって少なくとも一部が満たされる。集電装置は、集電装置を車両に結合するベースと、ベースに対して動作可能に結合された細長い集電アームと、ベースから遠位の細長い集電アームに取り付けられた集電ピックアップヘッドと、細長い集電アームに配置された少なくとも１つのベーンと、を備え、少なくとも１つのベーンが、細長い集電アームの表面積を増加させるように構成されている。
【０００８】
ガルバニック絶縁は、一般的に、高電圧部品と集電装置のベースが取り付けられる車両のシャーシ構造との間の機械的な非導電絶縁によって達成される。しかしながら、絶縁表面が汚れると絶縁表面に沿って電流が流れることがあるので、機械的な絶縁を使用して電流クリープを対処することが困難であるという問題がある。材料の表面抵抗は、材料の表面積と共に増加し、抵抗が増加するにつれて、材料を通って流れる電流が小さくなる。例えば、車両が６９０ボルト及び２００アンペアで充電されている場合、表面積によるクリープ電流距離は、集電装置の長さよりはるかに長くなる。実際には、クリープ電流距離は、スウェーデンにおける大型トラックの最大法定長さに近づいている。従って、細長い集電アームを長くすることによって、この表面積に依存する表面抵抗を達成することは不可能である。
【０００９】
上述した電流クリープの問題に対する解決策は、細長い集電アームの表面を隆起させることであり、これによって絶縁材料の表面積が増加する。しかしながら、外部の自動車環境において、隆起を埋めて広い表面積を小さくする泥、塩水飛沫及び他の汚れにシステムが晒されるので、換言すると、堆積された泥の上面に沿って電流が流れるので、これは電流クリープの問題が一時的に解決されるだけである。
【００１０】
本発明は、クリープ電流のリスクは、細長い集電アームに配置された少なくとも１つのベーンによって低減されるという認識に基づいており、少なくとも１つのベーンは、集電ピックアップヘッドからベースに延びる細長い集電アームに沿った面積を増加させるように構成されている。また、少なくとも１つのベーンは、ベーンの表面、特に、車両の移動方向とは反対側の面が汚れる前に、車両の下方の過酷な環境で長持ちする。
【００１１】
「ベーン」という表現は、細長い集電アームの長手方向軸から半径方向に延びる構造的特徴であると理解すべきである。ベーンは、細長い集電アームの全周に亘って延びることができる。その代わりに、ベーンは、細長い集電アームの円周の一部からのみ延びていてもよい。
【００１２】
細長い集電アーム及び集電ピックアップヘッドは移動可能である。換言すると、細長い集電アームの第１の端部はベースに取り付けられ、細長い集電アームの第１の端部とは反対側の第２の端部は自由である。集電ピックアップヘッドは、細長い集電アームの第２の端部に又は第２の端部に向かって取り付けられている。例えば、集電ピックアップヘッドは、細長い集電アームの中間と第２の端部との間のどこにでも取り付けることができる。
【００１３】
以下の説明では、「電気道路システム」という用語は、略語ＥＲＳによって説明される。ＥＲＳは、導電システム又は誘電システムを含むことができる。導電システムは、２本の平行なレールを備えた導体とこれに対応するコレクタとの間の直接接触を必要とし、ＤＣ電力又はＡＣ電力を伝達する。誘電システムは、道路表面に埋め込まれた電磁送信コイルと電気的に共鳴する車両の受信コイルとを使用して、道路上の磁束を車両で使用する電気エネルギに変換し、車両のバッテリを充電するか電気モータを駆動する。
【００１４】
本明細書では、「集電装置」という用語は、路面内又は路面上の電気エネルギ供給源から電力を伝達するのに適した装置の総称として使用されている。このタイプの集電装置は、ピックアップとも呼ばれる集電器又は同様な装置を備えている。集電器は、電流導体と接触するように配置されるか、非接触式充電の場合にはトラックの上方に正確に配置される。集電器は、一般的に、車両に対して集電器が少なくとも上下方向、及びオプションとして左右方向にも移動可能にする制御可能なアセンブリを介して車両に取り付けられている。この移動は、例えば、水平なピボットジョイントの周りに道路表面に向かって上下方向に枢動すると共に垂直なピボットジョイントの周りに円弧で左右方向に枢動することができる集電アームによって、又は第１のガイドに沿って上下方向に移動すると共に車両の左右方向に取り付けられた第２のガイドに沿って左右方向に移動するホルダによって達成される。従って、集電器が移動して電流導体を追跡すると言う場合、この装置が移動して、集電装置の構成部品が電流導体に対して最適な位置に配置されることを可能にすることを意味している。これに関連して使用される「電流導体」という用語は、一対の対応する電流導体接触部品を備えたピックアップユニットによって接触される、２本の平行なレールや同様なものを備えている。その代わりに、電流導体は、電磁誘導でエネルギを受け取るために必要な電気部品を備えたピックアップユニットによって取り組まれる。
【００１５】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、少なくとも１つのベーンは、集電ピックアップヘッドに向かって傾斜している。換言すると、少なくとも１つのベーンは、車両の主な移動方向とは反対側を向く開口を持った円錐、例えば、後方を向く円錐を形成している。傾斜したベーンを持つことによって、ベーンの表面に汚れが到達して付着するリスクが低減する。代替的な実施形態では、円錐形のベーンは、細長い集電アームの長手方向軸に垂直な断面で見たとき、長方形、正方形又は他の任意の形状を有していてもよい。例えば、長方形又は正方形のベーンは、幾何学的なピラミッド形状を形成する。
【００１６】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、ベーンはまた、細長い集電アームの周りに非対称であってもよく、車両に向かうよりも道路に向かってより大きな半径距離を有している。このようなベーンは、集電装置のバランスウェイトとして作用することができる。
【００１７】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、集電装置は、少なくとも２つのベーンを備えている。その代わりに、集電装置は、少なくとも３つのベーンを備えていてもよい。その代わりに、集電装置は、少なくとも５つのベーンを備えていてもよい。複数のベーンを設けることによって、クリープ電流を克服するのに必要な、細長い集電アームに沿った表面積が大きくなる。また、塩分、泥及び他の導電性ごみがベーン間に形成された溝を埋めることができないような大きさ及び向きにベーンをすることができる。これによって、クリープ電流のリスクが更に低減する。
【００１８】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、ベーンは少なくとも１ｃｍ離れている。換言すると、ベーンの表面が少なくとも１ｃｍ離れており、形成されたエアギャップがベーン間のスパークの可能性を低減する。また、小さな距離、例えば、１ｃｍは、ベーン間に形成された溝に汚れが入り込まないようにする。しかしながら、原則として、ベーンは、１ｃｍ〜１００ｃｍなどの任意の適切な距だけ離れていればよい。
【００１９】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、細長い集電アームの長手方向軸からの１つ以上のベーンの傾斜角度は、１０°〜３０°である。その代わりに、細長い集電アームの長手方向軸からの１つ以上のベーンの傾斜角度は、３０°〜６０°、６０°〜８０°又は８０°〜９０°である。この傾斜角度は、１つのベーン又は複数のベーンの各ベーンによって形成される円錐の開先角度（opening angle）として理解される。小さい角度は空気抵抗を低減することができ、大きな角度は細長い集電アームの製造及び／又は取り付けを容易にするベーンを提供することができる。上述したように、円錐形状は、長方形又は正方形のベーン、即ち、幾何学的なピラミッド形状を形成するベーンからも達成可能であると解釈すべきである。
【００２０】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、細長い集電アームが、車両の前後方向軸に対して上下移動及び左右移動を制御可能に配置され、集電装置が、集電ピックアップヘッドの上下移動及び左右移動をもたらすように配置された少なくとも１つのアクチュエータを更に備えている。
【００２１】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、１つ以上のベーンが空気力学的に形づくられている。換言すると、１つ以上のベーンの形状は、ベーンによって生じる抵抗係数を低減するように選択されている。従って、１つ以上のベーンは、裁頭円錐形（spherically blunted cone）、双円錐形（bi-conic shape）、タンジェントオジーブ円錐形（tangent ogive cone）、裁頭タンジェントオジーブ円錐形、割線オジーブ形（secant ogive shape）、楕円円錐形（elliptical cone）、放物線状の円錐形（parabolic cone）として形成されていてもよい。このようなベーンの特定形状及びパラメータは、もちろん、使用される（ベーンの）大きさ及び数に依存している。
【００２２】
本発明はまた、上述した集電装置を備えた車両に関する。本発明をトラックやバスなどの商用車について説明するが、本発明は、この特定車両に限らず、大型車両、多関節式ホーラーの形態をとる作業機械、又は自動車などの車両で使用することもできる。
【００２３】
本発明の第２の態様によれば、上記の目的はまた、道路の表面に配置された電流導体と車両との間で電力を伝達するために車両に搭載された集電装置の細長い集電アームによって少なくとも一部が満たされる。細長い集電アームは、細長い集電アームに配置されて、細長い集電アームの表面積を増加させるように構成された、少なくとも１つのベーンを備えている。
【００２４】
本発明のこの第２の態様の効果及び特徴は、本発明の第１の態様に関連して上述したものと大部分類似している。特に、第２の態様による細長い集電アームは、今日使用されている細長い集電アームの代わりのものとして、例えば、道路上の破片との衝突によってベーン若しくは細長い集電アームが損傷したり、摩耗や割れにより交換したりする必要がある場合の代わりのものとして、使用することができる。簡潔にするため、第１の態様について上記で概説した例示的な実施形態は、第２の態様について繰り返さずに、当業者は、これらが第２の態様でも十分有利に使用できることを理解する。
【００２５】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、細長い集電アームは中実であってもよい。その代わりに、細長い集電アームは中空であってもよい。また、断面形状、即ち、細長い集電アームの長手方向軸に垂直な断面で見た場合の細長い集電アームの断面形状は、正方形、長方形、円形、楕円形、多角形又は任意の他の形状であってもよい。
【００２６】
本発明の更なる特徴及びこれを備えた利点は、添付の特許請求の範囲及び以下の説明を検討すると明確になるであろう。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の異なる特徴を組み合わせて、以下に説明する実施形態以外のものを作り出せることができることを理解する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
以下の明細書において、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。これらの概略図は、説明の目的のみで使用されており、決して本発明の範囲を限定するものではない。
【００２８】
【図１】電気道路システムを走行する集電装置を備えた概略的な車両を示している。
【図２】集電装置の概略正面図を示している。
【図３】代替的な集電装置の概略正面図を示している。
【図４】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略斜視図を示している。
【図５】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略斜視図を示している。
【図６】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略斜視図を示している。
【図７】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略斜視図を示している。
【図８】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略斜視図を示している。
【図９】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略斜視図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の現在好ましい実施形態が示される添付の図面を参照して、本発明をより十分に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実現することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は徹底性及び完全性のために提供され、本発明の範囲を当業者に十分伝えるものである。全体を通して、類似の参照符号は類似の要素を示している。
【００３０】
一般的に、車両のシャーシ構造に到達するクリープ電流のリスクを低減することを目的とする集電装置の実施形態をここで説明する。最初に、図１、２及び３を参照して、一般的な集電装置を説明する。その後、図４〜９を参照して、本発明の実施形態を明らかにする。
【００３１】
図１は、概略的な電気道路システム（ＥＲＳ）を示し、車両１００に電力を供給する電流導体１３０が設けられた道路１１０を車両１００が走行している。車両１００は、道路１１０の表面に配置された平行な電流導電レール１４０を含んだ電流導体１３０と接触するように降下することができる、導電性の集電装置１２０を備えている。車両は、電気自動車又はハイブリッド電気自動車とすることができる。
【００３２】
集電装置１２０は、集電装置１２０を車両１００のシャーシ構造に結合して取り付けるベース１７０と、格納された非作動の第１の位置と展開された作動の第２の位置との間で移動可能に配置された細長い集電アーム１５０と、を備えている。使用中、適切なアクチュエータ（図示せず）を使用して、集電アーム１５０及びピックアップユニット１６０を降下させて電流導体１３０と接触させる。１つ以上のアクチュエータは、集電装置１２０のベース１７０に配置することができる。ピックアップユニット１６０は、一対の接触子（contact element）１６１，１６２を有している。図１は、作動位置にある集電アーム１５０を示している。集電アーム１５０を車両１００の少なくとも上下方向に動かす適切なアクチュエータが備えられている。集電ピックアップヘッド１６０は、ベース１７０から遠位の細長い集電アーム１５０に取り付けられていることに留意されたい。換言すると、集電ピックアップヘッド１６０及びベース１７０は、細長い集電アーム１５０の両端に配置されている。
【００３３】
適切な電力ケーブルが一般的に使用されて、ピックアップユニット１６０及び一対の接触子１６１，１６２から車両の電気接点に電流を伝達することに留意されたい。簡略にするために、すべての図面で電力ケーブルを省略する。しかしながら、当業者であれば、細長い集電アームの外側で、細長い集電アームの内側で、又はピックアップユニット１６０及び一対の接触子１６１，１６２からの電流伝達のための電気接続ができるような他の任意の方法で、電力ケーブルを導くことができることを理解する。
【００３４】
この明細書では、集電装置は、車両の水平軸を持ったピボットに対して直線経路又は円弧経路のいずれかで上下方向に移動することができる、ピックアップユニットの移動可能な集電アームを備えたものとして説明されている。このようなアームの配置手段はまた、車両の垂直軸を持ったピボットに対して直線経路又は円弧経路のいずれかで、車両の左右方向にアームを移動させるアクチュエータ手段を備えることができる。その代わりに、水平配置手段は、電気的に制御可能な車両の操舵システムに接続された適切な制御手段を備えることができる。電気導体に対する車両の左右方向の配置は、一対の操舵可能な車輪を使用して行うことができる。例えば、車両が左右方向に移動して、集電器を保持する移動可能なアームの左右方向の範囲内に集電器を持って来なければならない場合、上述の手段の組み合わせを使用して配置することができる。集電装置の設計については以下でより詳細に説明する。
【００３５】
図２は、集電装置２２０の概略正面図を示している。集電装置２２０は、道路２１０の概略断面の上方に配置された概略的に示す車両２００に搭載されている。ＤＣ電流を供給する第１及び第２の電力レール２３１，２３２を備えた電流導体２３０は、道路２１０の表面に配置されている。集電装置２２０は、集電アーム２５０と、一対の接触子２６１，２６２を持って第１及び第２の電力レール２３１，２３２のそれぞれから電流を集めるピックアップユニット２６０と、を備えている。集電アーム２５０は、車両２００に近接した格納された第１の位置Ｐ１から電流導体２３０と接触した作動の第２の位置Ｐ２に集電アーム２５０を移動する垂直配置手段（図示せず）に取り付けられている。垂直移動を矢印Ｖで示す。第１及び第２の接触子２６１，２６２が第１及び第２の電力レール２３１，２３２のそれぞれと上下方向に位置合わせされたことが検知されると、作動の第２の位置への集電アーム２５０の降下が行われる。その代わりに、電流導体が検知されて最適な左右位置に向かって操舵されると、作動の第２の位置に向かって移動を始めてもよい。集電アーム２５０は、集電アーム２５０を左右方向に移動する水平配置手段２７０を介して、車両２００に取り付けられている。
【００３６】
図２では、集電アーム２５０は、第２の位置Ｐ２に向かって移動中の中間位置に示されている。集電アーム２５０が第２の位置Ｐ２に降下するに先立って、電流導体２３０を探索して追跡する必要がある。図２の例によれば、電流導体２３０の探索及び追跡は、電流導体２３０の間又はこれらに近接して配置された信号ケーブル２７５の位置を検出するために使用される、１つ以上の垂直アンテナ（図示せず）を使用して行うことができる。しかしながら、本発明は、電流導体を探索するこの方法に限られない。
【００３７】
図２に示す例では、集電アーム２５０及び垂直配置手段は、水平配置手段２７０に取り付けられている。垂直配置手段は、矢印Ｖで示すように、車両２００の上下方向に集電アーム２５０及びピックアップユニット２６０を移動させるように配置されている。水平配置手段２７０は、矢印Ｔで示すように、車両２００の左右方向に集電アーム２５０及びピックアップユニット２６０を移動させるように配置されている。水平配置手段２７０は、車両２００の左右方向に集電アーム２５０を移動させるように制御され、最初に、電流導体２３０を探索して引き続き追跡する。第１及び第２の接触子２６１，２６２を第１及び第２の電力レール２３１，２３２のそれぞれと上下方向に位置合わせして維持するように追跡が行われる。
【００３８】
図３は、代替的な集電装置３２０の概略正面図を示している。集電装置３２０は、道路３１０の断面の上方に配置された車両３００に搭載されている。ＤＣ電流を供給する第１及び第２の電力レール３３１，３３２を備えた電流導体３３０は、道路３１０の表面に配置されている。集電装置３２０は、集電アーム３５０と、第１及び第２の電力レール３３１，３３２のそれぞれから電流を集める一対の接触子３６１，３６２を持ったピックアップユニット３６０と、を備えている。集電アーム３５０は、車両３００に近接した格納された第１の位置から電流導体３３０と接触する（図示する）作動の第２の位置へと、集電アーム３５０を移動させる垂直配置手段（図示せず）に取り付けられている。第１及び第２の接触子３６１，３６２が第１及び第２の電力レール３３１，３３２のそれぞれと上下方向に位置合わせされると、作動の第２の位置への集電アーム３５０の降下が行われる。その代わりに、電流導体が検知された後に最適な左右位置に向かって操舵されると、作動の第２の位置に向かって移動が開始されてもよい。集電アーム３５０は、垂直軸Ｘの周りに集電アーム３５０を移動させる枢動手段３７０を介して、車両３００に取り付けられている。この移動中、ピックアップユニット３６０は、車両３００の垂直軸Ｘに対して円弧経路に沿って移動する。
【００３９】
上記の集電装置に関して一般的には、電流導体は、道路表面の長手方向において所定の左右位置に配置されることが望ましいが、必ずしもそうとは限らない。車両は、車両及び／又は道路上若しくは道路に沿った適切な道路マーカーに対する電流導体の位置を検知及び／又は探索する手段（図示せず）を備えている。集電装置は、直線移動又は円弧移動のいずれかで、車両の前後方向軸に対して上下移動及び左右移動を制御可能なように配置された、移動可能な集電アームを備えている。車両の前後方向軸は、車両の主な前方移動方向に延びている。下方への垂直移動が行われて、集電アームの自由端に搭載された接触子を備えたピックアップユニットを最適な充電位置に配置して電流伝達が行われる。電流伝達が中断されると、上方への垂直移動が行われて、集電アームを格納する。集電装置は、集電アームの垂直移動をもたらすように配置された、ベースに搭載された制御可能な１つ以上のアクチュエータと、少なくとも電流伝達及び集電アームの移動を制御する制御ユニット（図示せず）を備えていてもよい。制御ユニットは、車両がＥＲＳ道路に出入りするときを検知し、集電アームを完全に展開した後に電力伝達を開始し、集電アームを格納するに先立って電力伝達を中断するように構成されている。
【００４０】
従って、作動中、車両がＥＲＳ道路に入ったか、及び格納位置から電流導体と接触する展開位置へと集電アームを移動すべきかが最初に判定される。信号がＥＣＵに伝達され、ＥＣＵが集電アームを下方に向かって展開させる１つ以上のアクチュエータに信号を伝達する。集電アームが電流導体と接触する最終位置に到達すると、１つ以上のアクチュエータによって加えられる圧力は、電流導体との十分な接触力を保証する下方へと向かう力を引き起こす。
【００４１】
その後、車両がＥＲＳ道路を出ようとしており、かつ集電アームを展開位置から格納位置へと移動させるべきかを判定することができる。その代わりに、集電アームの格納又は車両の回避行動が必要な、電流導体上に障害物が検知されると、格納を開始することもできる。信号がＥＣＵに伝達され、ＥＣＵが１つ以上のアクチュエータに信号を伝達して集電アームを上方に向けて格納する。集電アームが車両に近接した格納位置に到達すると、ＥＣＵは１つ以上のアクチュエータに信号を伝達してその作動を停止させる。
【００４２】
図４は、本発明に係る集電装置１２０の例示的な実施形態を示している。簡潔にするために、集電装置１２０は、すべての意図及び目的に対する起動及び移動に関する機能において、図１，２及び３に関連して上述した集電装置と同様である。集電装置１２０は、ベース１７０と、細長い集電アーム１５０と、集電ピックアップヘッド１６０と、を備えている。ベース１７０は、車両に取り付けられている。細長い集電アーム１５０は、ベース１７０から自由端に取り付けられた集電ピックアップヘッド１６０に向かって延びている。換言すると、細長い集電アーム１５０は、第１の端部でベース１７０に取り付けられている。第１の端部とは反対側の細長い集電アーム１５０の第２の端部には、集電ピックアップヘッド１６０が取り付けられている。細長い集電アームの第２の自由端は、図１，２及び３に関連して上述したように自由に移動する。従って、集電ピックアップヘッド１６０は、ベース１７０から遠位の細長い集電アーム１５０に取り付けられている。
【００４３】
集電装置１２０は、集電ピックアップヘッド１６０とベース１７０との間の表面積を増加させることで、クリープ電流が集電ピックアップヘッド１６０からベースへと到達する可能性を低減する、ベーン１８０を更に備えている。ベーン１８０は、細長い集電アーム１５０を中心とする円板として形成されている。換言すると、細長い集電アームは、縦軸と、集電アーム１５０の縦軸から半径方向に延びるベーン１８０と、を持っている。ベーン１８０は、適切な距離、例えば、ベーンの半径が５ｃｍ〜５０ｃｍの範囲内で半径方向に延びることができる。図４において、ベーン１８０は、細長い集電アーム１５０の両端部間の略中間に配置されている。しかしながら、原則として、細長い集電アーム１５０に沿ったどこにでもベーン１８０を配置することができる。
【００４４】
ベーン１８０は、細長い集電アーム１５０とは別体であり、接着剤、溶接、ナット及びボルト装置、圧着（crimp fit）などの任意の公知手段を介して取り付けられている。その代わりに、ベーン１８０は、細長い集電アーム１５０と一体形成されていてもよい。従って、ベーン１８０は、細長い集電アーム１５０と同じ材料、又は他の材料から作られていてもよい。ベーン１８０は、ステンレス、アルミニウム、チタニウム、プラスチック又は金属合金など、軽量で丈夫な材料で作ることができる。同様に、細長い集電アーム１５０は、ステンレス、アルミニウム、チタニウム、プラスチック又は金属合金など、軽量で丈夫な材料で作ることができる。ベーン１８０及び／又は細長い集電アーム１５０は、車両の下方の過酷な状態からベーン及び／又は細長い集電アーム１５０を保護するコーティング（図示せず）を備えることができる。コーティングは、電気的に絶縁されていることが好ましい。コーティングは、疎水性及び／又は疎油性とし、ベーン１８０及び／又は細長い集電アーム１５０の表面上の汚れの除去を容易にすることができる。
【００４５】
図５は、集電装置の代替的な実施形態を示し、ベーン２８０が集電ピックアップヘッド１６０に向かって傾斜している。換言すると、ベーン２８０は、集電ピックアップヘッド１６０に向かう開口を持った円錐として形成されている。集電ピックアップヘッド１６０が集電アーム１５０の自由端に配置されているので、円錐形のベーン２８０は、集電装置が搭載された車両の主な移動方向とは反対側を向く開口を持つこととなる。従って、後方を向く表面として定義されるベーン２８０の内面は、水、泥、氷及び雪などの汚れからさらに保護することができる。
【００４６】
図６は、本発明の概念による集電装置の他の実施形態を示している。集電装置は、細長い集電アーム１５０に配置された円錐として形成された３つのベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃを備えている。３つのベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃは離れている。その間隔は、３つのすべてのベーン間で等しくてもよく、任意の２つのベーン間で間隔に差があってもよい。ベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃのそれぞれの間の間隔は少なくとも１ｃｍである。従って、３つのベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃは、離れていることからそれらの間に溝を形成する。これは、３つのベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃの間の溝に汚れが入り込むリスクが低減することを意味している。また、複数のベーンを利用することによって、表面積が更に増加する。従って、図６には３つのベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃが示されているが、本発明の概念は、離れている２つのベーン、又は４つ以上のベーンを備えた実施形態を包含していることが理解される。
【００４７】
図７は、ベーン２８０（先においては２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃ、ここではまとめて２８０と示す）が細長い集電アーム１５０の長手方向軸に対して形成する、傾斜角度αを図示する切り欠きを持った図６の実施形態を示している。傾斜角度は、１つ以上のベーンの設計考慮に応じて変更することができる。例えば、傾斜角度αは、０°〜９０°とすることができる。当然のことながら、９０°の傾斜角度は、図４に示すベーン１８０となるが、０°の傾斜角度は、ベーンが形成されていないことを示している。従って、傾斜角度αは、しばしば、１０°〜８０°とすることができる。例えば、傾斜角度αは、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°又は８５°であってもよい。また、切り欠きは細長い集電アーム１５０が中実であることを示しているが、細長い集電アーム１５０は中空であってもよいことに留意されたい。さらに、細長い集電アーム１５０は、図面で示されている正方形や長方形などの特定の断面形状に限らず、円形や楕円の断面であってもよい。
【００４８】
図８及び９は、本発明の概念による集電装置の他の実施形態を示している。図８及び９のベーンはそれぞれ、円錐３８０及び円板４８０として形成されている。ベーン３８０，４８０は、細長い集電アーム１５０の周りで非対称であり、車両に向かってよりも道路に向かってより大きな半径距離を持っている。換言すると、ベーン３８０，４８０の半径方向への広がりは、上方より下方に向かって大きくなっている。ベーン３８０，４８０は、集電ピックアップヘッド１６０とベース１７０との間の表面積を増加させて、道路からの汚れを防止する。また、非対称なベーン３８０，４８０は、集電装置のバランスウェイトとしても機能し、これによって集電装置の安定性を高めることができる。
【００４９】
１つ以上のベーンは、原則として任意の形状をとることができ、本明細書に示された実施形態に限定されない。特に、１つ以上のベーンは、長方形、正方形としたり、任意の他の形状を持ったりすることができる。１つ以上のベーンはまた、細長い集電アームの周りに非対称とすることができ、図８及び９に示すように、車両に向かってよりも道路に向かってより大きい半径方向の距離となっている。このようなベーンは、集電装置のバランスウェイトとして作用することができる。
【００５０】
また、上記説明で言及された傾斜角度αは、ベーンの設計、数及びベーンの望ましい空気抵抗に応じて選択することができる。さらに、ベーンは、図面に示す円錐形以外の他の形状、例えば、裁頭円錐形、双円錐形、タンジェントオジーブ円錐形、裁頭タンジェントオジーブ形、割線オジーブ形、楕円円錐形、放物線状の円錐形などに設計することができる。このようなベーンの特定形状及びパラメータは、もちろん、使用される（ベーンの）大きさ及び数に依存している。
【００５１】
また、図４に関連して説明した具体的かつ例示的な材料及び取付は、図４〜９で説明した１つ以上のベーンのすべての実施形態に適用可能であることを理解されたい。図４に関連して説明したコーティングは、もちろん、図４〜９で説明した１つ以上のベーンのすべての実施形態に適用可能であり、簡潔のために省略されているだけである。
【００５２】
本発明は、上述及び図示の実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、当業者であれば、添付の特許請求の範囲内で、多くの変更、変形及び修正がなされ得ることを認識するであろう。
【図１】
2019533413.tif 000003
【図２】
2019533413.tif 000004
【図３】
2019533413.tif 000005
【図４】
2019533413.tif 000006
【図５】
2019533413.tif 000007
【図６】
2019533413.tif 000008
【図７】
2019533413.tif 000009
【図８】
2019533413.tif 000010
【図９】
2019533413.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月23日(2019.5.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
道路（１１０）の表面に配置された電流導体（１３０）と車両（１００）との間で電力を伝達するために前記車両（１００）に搭載された集電装置（１２０）であって、
前記集電装置を前記車両に結合するベース（１７０）と、
前記ベースに対して動作可能に結合された細長い集電アーム（１５０）と、
前記ベースから遠位の前記細長い集電アームに取り付けられた集電ピックアップヘッド（１６０）と、
前記細長い集電アーム（１５０）に配置された少なくとも１つのベーン（１８０，２８０，３８０，４８０）と、
を備え、
前記少なくとも１つのベーン（１８０，２８０，３８０，４８０）が、前記細長い集電アーム（１５０）の表面積を増加させるように構成され、
前記少なくとも１つのベーン（２８０，２８０ａ〜ｃ，３８０）が、前記集電ピックアップヘッド（１６０）に向かって傾斜している、
集電装置（１２０）
【請求項２】
少なくとも２つのベーン（２８０，２８０ａ〜ｃ）を備えている、
請求項１に記載の集電装置（１２０）。
【請求項３】
少なくとも３つのベーン（２８０，２８０ａ〜ｃ）を備えている、
請求項１に記載の集電装置（１２０）。
【請求項４】
少なくとも５つのベーン（２８０，２８０ａ〜ｃ）を備えている、
請求項１に記載の集電装置（１２０）。
【請求項５】
前記ベーン（２８０，２８０ａ〜ｃ）が少なくとも１ｃｍ離れている、
請求項２〜４のいずれか１つに記載の集電装置（１２０）。
【請求項６】
前記細長い集電アーム（１５０）の長手方向軸からの前記１つ以上のベーンの傾斜角度（α）が１０°〜３０°である、
請求項１〜５のいずれか１つに記載の集電装置（１２０）。
【請求項７】
前記細長い集電アーム（１５０）の長手方向軸からの前記１つ以上のベーンの傾斜角度（α）が３０°〜６０°である、
請求項１〜６のいずれか１つに記載の集電装置（１２０）。
【請求項８】
前記細長い集電アーム（１５０）の長手方向軸からの前記１つ以上のベーンの傾斜角度（α）が６０°〜８０°である、
請求項１〜８のいずれか１つに記載の集電装置（１２０）。
【請求項９】
前記細長い集電アームが、前記車両の前後方向軸に対して上下移動及び左右移動を制御可能なように配置され、
前記集電ピックアップヘッドの上下移動及び左右移動をもたらすように配置された少なくとも１つのアクチュエータを更に備えた、
請求項１〜８のいずれか１つに記載の集電装置（１２０）。
【請求項１０】
前記１つ以上のベーンが空気力学的に形づくられた、
請求項１〜９のいずれか１つに記載の集電装置（１２０）。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１つに記載の集電装置を備えた車両（１００）。
【請求項１２】
道路（１１０）の表面に配置された電流導体（１３０）と車両（１００）との間で電力を伝達するために前記車両（１００）に搭載された集電器（１２０）の細長い集電アーム（１５０）であって、
前記細長い集電アーム（１５０）に配置され、集電ピックアップヘッド（１６０）に向かって傾斜し、前記細長い集電アーム（１５０）の表面積を増加させるように構成された、少なくとも１つのベーン（１８０，２８０，３８０，４８０）を備えた、
細長い集電アーム（１５０）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気道路システム（ＥＲＳ）を使用する車両の集電装置、及びこの集電装置を使用して動作する車両に関する。
【０００２】
本発明は、トラック、バス及び建設機械などの車両に適用することができる。本発明を商用車について説明するが、本発明は、この特定車両に限らず、多関節式ホーラー（articulated haulers）の形態をとる作業機械などの大型車両、又は自動車などの車両で使用することもできる。
【背景技術】
【０００３】
電気道路システム（ＥＲＳ）を走行する車両には、道路表面に配置された電流導体から車両へと電力を伝達して、車両を走行させたり、車両に搭載された高電圧バッテリなどの蓄電手段を充電させたりするように構成された集電装置が備えられている。電流導体は、道路に沿って延びる一対の平行なトラックを備えることができる充電面であり、トラックが集電装置を介して車両に直流電流（ＤＣ）を供給することができる。
【０００４】
集電装置は通常、例えば、アクチュエータによって充電に最適な位置に展開する、ピックアップユニットが取り付けられたリトラクタブルアームを備えている。この目的のために使用されるアクチュエータは、架空電線用のパンタグラフで使用されるアクチュエータとはまったく異なっている。ＥＲＳ車両の集電装置は、車両が走行しているとき、電流導体と接触する展開中に移動が制御されなければならない。また、集電装置は、アーク放電を防止するために、電力伝達中に電流導体に接触するか、又は無接点充電中に電流導体に少なくとも十分近接する、ピックアップユニットを保持できなければならない。
【０００５】
他の問題は、ＥＲＳで使用される電圧及び電流が非常に大きいため、電気的安全及びガルバニック絶縁が最も重要なことである。従って、車両の下方又は側方に一般的に配置されて、泥、ごみ、水、氷雪などに晒される集電装置は、動作中に、頑丈で耐えることができ、システムの構成部品を電気的に絶縁しなければならない、重要な構成部品の１つである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、現在の最先端技術を改良し、上記の問題を少なくとも部分的に軽減して、改良された集電装置を提供することである。本発明は、集電装置において、改良された電気的な分離を提供するかクリープ電流の可能性を低減することができる、改良された集電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様によれば、これら及び他の目的は、道路の表面に配置された電流導体と車両との間で電力を伝達するために車両に搭載された集電装置によって少なくとも一部が満たされる。集電装置は、集電装置を車両に結合するベースと、ベースに対して動作可能に結合された細長い集電アームと、ベースから遠位の細長い集電アームに取り付けられた集電ピックアップヘッドと、細長い集電アームに配置された少なくとも１つのベーンと、を備え、少なくとも１つのベーンが、細長い集電アームの表面積を増加させるように構成され、少なくとも１つのベーンが、集電ピックアップヘッドに傾斜している。換言すると、少なくとも１つのベーンは、車両の主な移動方向とは反対側を向く開口を持った円錐、例えば、後方を向く円錐を形成している。傾斜したベーンを持つことによって、ベーンの表面に汚れが到達して付着するリスクが低減する。代替的な実施形態では、円錐形のベーンは、細長い集電アームの長手方向軸に垂直な断面で見たとき、長方形、正方形又は他の任意の形状を有していてもよい。例えば、長方形又は正方形のベーンは、幾何学的なピラミッド形状を形成する。
【０００８】
ガルバニック絶縁は、一般的に、高電圧部品と集電装置のベースが取り付けられる車両のシャーシ構造との間の機械的な非導電絶縁によって達成される。しかしながら、絶縁表面が汚れると絶縁表面に沿って電流が流れることがあるので、機械的な絶縁を使用して電流クリープを対処することが困難であるという問題がある。材料の表面抵抗は、材料の表面積と共に増加し、抵抗が増加するにつれて、材料を通って流れる電流が小さくなる。例えば、車両が６９０ボルト及び２００アンペアで充電されている場合、表面積によるクリープ電流距離は、集電装置の長さよりはるかに長くなる。実際には、クリープ電流距離は、スウェーデンにおける大型トラックの最大法定長さに近づいている。従って、細長い集電アームを長くすることによって、この表面積に依存する表面抵抗を達成することは不可能である。
【０００９】
上述した電流クリープの問題に対する解決策は、細長い集電アームの表面を隆起させることであり、これによって絶縁材料の表面積が増加する。しかしながら、外部の自動車環境において、隆起を埋めて広い表面積を小さくする泥、塩水飛沫及び他の汚れにシステムが晒されるので、換言すると、堆積された泥の上面に沿って電流が流れるので、これは電流クリープの問題が一時的に解決されるだけである。
【００１０】
本発明は、クリープ電流のリスクは、細長い集電アームに配置された少なくとも１つのベーンによって低減されるという認識に基づいており、少なくとも１つのベーンは、集電ピックアップヘッドに向かって傾斜して、集電ピックアップヘッドからベースに延びる細長い集電アームに沿った面積を増加させるように構成されている。本発明によれば、少なくとも１つのベーンは、ベーンの表面、特に、車両の移動方向とは反対側の面が汚れる前に、車両の下方の過酷な環境で長持ちする。
【００１１】
「ベーン」という表現は、細長い集電アームの長手方向軸から半径方向に延びる構造的特徴であると理解すべきである。ベーンは、細長い集電アームの全周に亘って延びることができる。その代わりに、ベーンは、細長い集電アームの円周の一部からのみ延びていてもよい。
【００１２】
細長い集電アーム及び集電ピックアップヘッドは移動可能である。換言すると、細長い集電アームの第１の端部はベースに取り付けられ、細長い集電アームの第１の端部とは反対側の第２の端部は自由である。集電ピックアップヘッドは、細長い集電アームの第２の端部に又は第２の端部に向かって取り付けられている。例えば、集電ピックアップヘッドは、細長い集電アームの中間と第２の端部との間のどこにでも取り付けることができる。
【００１３】
以下の説明では、「電気道路システム」という用語は、略語ＥＲＳによって説明される。ＥＲＳは、導電システム又は誘電システムを含むことができる。導電システムは、２本の平行なレールを備えた導体とこれに対応するコレクタとの間の直接接触を必要とし、ＤＣ電力又はＡＣ電力を伝達する。誘電システムは、道路表面に埋め込まれた電磁送信コイルと電気的に共鳴する車両の受信コイルとを使用して、道路上の磁束を車両で使用する電気エネルギに変換し、車両のバッテリを充電するか電気モータを駆動する。
【００１４】
本明細書では、「集電装置」という用語は、路面内又は路面上の電気エネルギ供給源から電力を伝達するのに適した装置の総称として使用されている。このタイプの集電装置は、ピックアップとも呼ばれる集電器又は同様な装置を備えている。集電器は、電流導体と接触するように配置されるか、非接触式充電の場合にはトラックの上方に正確に配置される。集電器は、一般的に、車両に対して集電器が少なくとも上下方向、及びオプションとして左右方向にも移動可能にする制御可能なアセンブリを介して車両に取り付けられている。この移動は、例えば、水平なピボットジョイントの周りに道路表面に向かって上下方向に枢動すると共に垂直なピボットジョイントの周りに円弧で左右方向に枢動することができる集電アームによって、又は第１のガイドに沿って上下方向に移動すると共に車両の左右方向に取り付けられた第２のガイドに沿って左右方向に移動するホルダによって達成される。従って、集電器が移動して電流導体を追跡すると言う場合、この装置が移動して、集電装置の構成部品が電流導体に対して最適な位置に配置されることを可能にすることを意味している。これに関連して使用される「電流導体」という用語は、一対の対応する電流導体接触部品を備えたピックアップユニットによって接触される、２本の平行なレールや同様なものを備えている。その代わりに、電流導体は、電磁誘導でエネルギを受け取るために必要な電気部品を備えたピックアップユニットによって取り組まれる。
【００１５】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、ベーンは、細長い集電アームの周りに非対称であってもよく、車両に向かうよりも道路に向かってより大きな半径距離を有している。このようなベーンは、集電装置のバランスウェイトとして作用することができる。
【００１６】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、集電装置は、少なくとも２つのベーンを備えている。その代わりに、集電装置は、少なくとも３つのベーンを備えていてもよい。その代わりに、集電装置は、少なくとも５つのベーンを備えていてもよい。複数のベーンを設けることによって、クリープ電流を克服するのに必要な、細長い集電アームに沿った表面積が大きくなる。また、塩分、泥及び他の導電性ごみがベーン間に形成された溝を埋めることができないような大きさ及び向きにベーンをすることができる。これによって、クリープ電流のリスクが更に低減する。
【００１７】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、ベーンは少なくとも１ｃｍ離れている。換言すると、ベーンの表面が少なくとも１ｃｍ離れており、形成されたエアギャップがベーン間のスパークの可能性を低減する。また、小さな距離、例えば、１ｃｍは、ベーン間に形成された溝に汚れが入り込まないようにする。しかしながら、原則として、ベーンは、１ｃｍ〜１００ｃｍなどの任意の適切な距だけ離れていればよい。
【００１８】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、細長い集電アームの長手方向軸からの１つ以上のベーンの傾斜角度は、１０°〜３０°である。その代わりに、細長い集電アームの長手方向軸からの１つ以上のベーンの傾斜角度は、３０°〜６０°、６０°〜８０°又は８０°〜８９°である。この傾斜角度は、１つのベーン又は複数のベーンの各ベーンによって形成される円錐の開先角度（opening angle）として理解される。小さい角度は空気抵抗を低減することができ、大きな角度は細長い集電アームの製造及び／又は取り付けを容易にするベーンを提供することができる。上述したように、円錐形状は、長方形又は正方形のベーン、即ち、幾何学的なピラミッド形状を形成するベーンからも達成可能であると解釈すべきである。
【００１９】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、細長い集電アームが、車両の前後方向軸に対して上下移動及び左右移動を制御可能に配置され、集電装置が、集電ピックアップヘッドの上下移動及び左右移動をもたらすように配置された少なくとも１つのアクチュエータを更に備えている。
【００２０】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、１つ以上のベーンが空気力学的に形づくられている。換言すると、１つ以上のベーンの形状は、ベーンによって生じる抵抗係数を低減するように選択されている。従って、１つ以上のベーンは、裁頭円錐形（spherically blunted cone）、双円錐形（bi-conic shape）、タンジェントオジーブ円錐形（tangent ogive cone）、裁頭タンジェントオジーブ円錐形、割線オジーブ形（secant ogive shape）、楕円円錐形（elliptical cone）、放物線状の円錐形（parabolic cone）として形成されていてもよい。このようなベーンの特定形状及びパラメータは、もちろん、使用されるベーンの大きさ及び数に依存している。
【００２１】
本発明はまた、上述した集電装置を備えた車両に関する。本発明をトラックやバスなどの商用車について説明するが、本発明は、この特定車両に限らず、大型車両、多関節式ホーラーの形態をとる作業機械、又は自動車などの車両で使用することもできる。
【００２２】
本発明の第２の態様によれば、上記の目的はまた、道路の表面に配置された電流導体と車両との間で電力を伝達するために車両に搭載された集電装置の細長い集電アームによって少なくとも一部が満たされる。細長い集電アームは、細長い集電アームに配置され、集電ピックアップヘッドに向かって傾斜して、細長い集電アームの表面積を増加させるように構成された、少なくとも１つのベーンを備えている。
【００２３】
本発明のこの第２の態様の効果及び特徴は、本発明の第１の態様に関連して上述したものと大部分類似している。特に、第２の態様による細長い集電アームは、今日使用されている細長い集電アームの代わりのものとして、例えば、道路上の破片との衝突によってベーン若しくは細長い集電アームが損傷したり、摩耗や割れにより交換したりする必要がある場合の代わりのものとして、使用することができる。簡潔にするため、第１の態様について上記で概説した例示的な実施形態は、第２の態様について繰り返さずに、当業者は、これらが第２の態様でも十分有利に使用できることを理解する。
【００２４】
少なくとも１つの例示的な実施形態では、細長い集電アームは中実であってもよい。その代わりに、細長い集電アームは中空であってもよい。また、断面形状、即ち、細長い集電アームの長手方向軸に垂直な断面で見た場合の細長い集電アームの断面形状は、正方形、長方形、円形、楕円形、多角形又は任意の他の形状であってもよい。
【００２５】
本発明の更なる特徴及びこれを備えた利点は、添付の特許請求の範囲及び以下の説明を検討すると明確になるであろう。当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなく、本発明の異なる特徴を組み合わせて、以下に説明する実施形態以外のものを作り出せることができることを理解する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
以下の明細書において、添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。これらの概略図は、説明の目的のみで使用されており、決して本発明の範囲を限定するものではない。
【００２７】
【図１】電気道路システムを走行する集電装置を備えた概略的な車両を示している。
【図２】集電装置の概略正面図を示している。
【図３】代替的な集電装置の概略正面図を示している。
【図４】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略斜視図を示している。
【図５】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略斜視図を示している。
【図６】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略斜視図を示している。
【図７】本発明の一実施形態に係る集電装置の概略斜視図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の現在好ましい実施形態が示される添付の図面を参照して、本発明をより十分に説明する。しかしながら、本発明は、多くの異なる形態で実現することができ、本明細書に記載の実施形態に限定されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は徹底性及び完全性のために提供され、本発明の範囲を当業者に十分伝えるものである。全体を通して、類似の参照符号は類似の要素を示している。
【００２９】
一般的に、車両のシャーシ構造に到達するクリープ電流のリスクを低減することを目的とする集電装置の実施形態をここで説明する。最初に、図１、２及び３を参照して、一般的な集電装置を説明する。その後、図４〜７を参照して、本発明の実施形態を明らかにする。
【００３０】
図１は、概略的な電気道路システム（ＥＲＳ）を示し、車両１００に電力を供給する電流導体１３０が設けられた道路１１０を車両１００が走行している。車両１００は、道路１１０の表面に配置された平行な電流導電レール１４０を含んだ電流導体１３０と接触するように降下することができる、導電性の集電装置１２０を備えている。車両は、電気自動車又はハイブリッド電気自動車とすることができる。
【００３１】
集電装置１２０は、集電装置１２０を車両１００のシャーシ構造に結合して取り付けるベース１７０と、格納された非作動の第１の位置と展開された作動の第２の位置との間で移動可能に配置された細長い集電アーム１５０と、を備えている。使用中、適切なアクチュエータ（図示せず）を使用して、集電アーム１５０及びピックアップユニット１６０を降下させて電流導体１３０と接触させる。１つ以上のアクチュエータは、集電装置１２０のベース１７０に配置することができる。ピックアップユニット１６０は、一対の接触子（contact element）１６１，１６２を有している。図１は、作動位置にある集電アーム１５０を示している。集電アーム１５０を車両１００の少なくとも上下方向に動かす適切なアクチュエータが備えられている。集電ピックアップヘッド１６０は、ベース１７０から遠位の細長い集電アーム１５０に取り付けられていることに留意されたい。換言すると、集電ピックアップヘッド１６０及びベース１７０は、細長い集電アーム１５０の両端に配置されている。
【００３２】
適切な電力ケーブルが一般的に使用されて、ピックアップユニット１６０及び一対の接触子１６１，１６２から車両の電気接点に電流を伝達することに留意されたい。簡略にするために、すべての図面で電力ケーブルを省略する。しかしながら、当業者であれば、細長い集電アームの外側で、細長い集電アームの内側で、又はピックアップユニット１６０及び一対の接触子１６１，１６２からの電流伝達のための電気接続ができるような他の任意の方法で、電力ケーブルを導くことができることを理解する。
【００３３】
この明細書では、集電装置は、車両の水平軸を持ったピボットに対して直線経路又は円弧経路のいずれかで上下方向に移動することができる、ピックアップユニットの移動可能な集電アームを備えたものとして説明されている。このようなアームの配置手段はまた、車両の垂直軸を持ったピボットに対して直線経路又は円弧経路のいずれかで、車両の左右方向にアームを移動させるアクチュエータ手段を備えることができる。その代わりに、水平配置手段は、電気的に制御可能な車両の操舵システムに接続された適切な制御手段を備えることができる。電気導体に対する車両の左右方向の配置は、一対の操舵可能な車輪を使用して行うことができる。例えば、車両が左右方向に移動して、集電器を保持する移動可能なアームの左右方向の範囲内に集電器を持って来なければならない場合、上述の手段の組み合わせを使用して配置することができる。集電装置の設計については以下でより詳細に説明する。
【００３４】
図２は、集電装置２２０の概略正面図を示している。集電装置２２０は、道路２１０の概略断面の上方に配置された概略的に示す車両２００に搭載されている。ＤＣ電流を供給する第１及び第２の電力レール２３１，２３２を備えた電流導体２３０は、道路２１０の表面に配置されている。集電装置２２０は、集電アーム２５０と、一対の接触子２６１，２６２を持って第１及び第２の電力レール２３１，２３２のそれぞれから電流を集めるピックアップユニット２６０と、を備えている。集電アーム２５０は、車両２００に近接した格納された第１の位置Ｐ１から電流導体２３０と接触した作動の第２の位置Ｐ２に集電アーム２５０を移動する垂直配置手段（図示せず）に取り付けられている。垂直移動を矢印Ｖで示す。第１及び第２の接触子２６１，２６２が第１及び第２の電力レール２３１，２３２のそれぞれと上下方向に位置合わせされたことが検知されると、作動の第２の位置への集電アーム２５０の降下が行われる。その代わりに、電流導体が検知されて最適な左右位置に向かって操舵されると、作動の第２の位置に向かって移動を始めてもよい。集電アーム２５０は、集電アーム２５０を左右方向に移動する水平配置手段２７０を介して、車両２００に取り付けられている。
【００３５】
図２では、集電アーム２５０は、第２の位置Ｐ２に向かって移動中の中間位置に示されている。集電アーム２５０が第２の位置Ｐ２に降下するに先立って、電流導体２３０を探索して追跡する必要がある。図２の例によれば、電流導体２３０の探索及び追跡は、電流導体２３０の間又はこれらに近接して配置された信号ケーブル２７５の位置を検出するために使用される、１つ以上の垂直アンテナ（図示せず）を使用して行うことができる。しかしながら、本発明は、電流導体を探索するこの方法に限られない。
【００３６】
図２に示す例では、集電アーム２５０及び垂直配置手段は、水平配置手段２７０に取り付けられている。垂直配置手段は、矢印Ｖで示すように、車両２００の上下方向に集電アーム２５０及びピックアップユニット２６０を移動させるように配置されている。水平配置手段２７０は、矢印Ｔで示すように、車両２００の左右方向に集電アーム２５０及びピックアップユニット２６０を移動させるように配置されている。水平配置手段２７０は、車両２００の左右方向に集電アーム２５０を移動させるように制御され、最初に、電流導体２３０を探索して引き続き追跡する。第１及び第２の接触子２６１，２６２を第１及び第２の電力レール２３１，２３２のそれぞれと上下方向に位置合わせして維持するように追跡が行われる。
【００３７】
図３は、代替的な集電装置３２０の概略正面図を示している。集電装置３２０は、道路３１０の断面の上方に配置された車両３００に搭載されている。ＤＣ電流を供給する第１及び第２の電力レール３３１，３３２を備えた電流導体３３０は、道路３１０の表面に配置されている。集電装置３２０は、集電アーム３５０と、第１及び第２の電力レール３３１，３３２のそれぞれから電流を集める一対の接触子３６１，３６２を持ったピックアップユニット３６０と、を備えている。集電アーム３５０は、車両３００に近接した格納された第１の位置から電流導体３３０と接触する（図示する）作動の第２の位置へと、集電アーム３５０を移動させる垂直配置手段（図示せず）に取り付けられている。第１及び第２の接触子３６１，３６２が第１及び第２の電力レール３３１，３３２のそれぞれと上下方向に位置合わせされると、作動の第２の位置への集電アーム３５０の降下が行われる。その代わりに、電流導体が検知された後に最適な左右位置に向かって操舵されると、作動の第２の位置に向かって移動が開始されてもよい。集電アーム３５０は、垂直軸Ｘの周りに集電アーム３５０を移動させる枢動手段３７０を介して、車両３００に取り付けられている。この移動中、ピックアップユニット３６０は、車両３００の垂直軸Ｘに対して円弧経路に沿って移動する。
【００３８】
上記の集電装置に関して一般的には、電流導体は、道路表面の長手方向において所定の左右位置に配置されることが望ましいが、必ずしもそうとは限らない。車両は、車両及び／又は道路上若しくは道路に沿った適切な道路マーカーに対する電流導体の位置を検知及び／又は探索する手段（図示せず）を備えている。集電装置は、直線移動又は円弧移動のいずれかで、車両の前後方向軸に対して上下移動及び左右移動を制御可能なように配置された、移動可能な集電アームを備えている。車両の前後方向軸は、車両の主な前方移動方向に延びている。下方への垂直移動が行われて、集電アームの自由端に搭載された接触子を備えたピックアップユニットを最適な充電位置に配置して電流伝達が行われる。電流伝達が中断されると、上方への垂直移動が行われて、集電アームを格納する。集電装置は、集電アームの垂直移動をもたらすように配置された、ベースに搭載された制御可能な１つ以上のアクチュエータと、少なくとも電流伝達及び集電アームの移動を制御する制御ユニット（図示せず）を備えていてもよい。制御ユニットは、車両がＥＲＳ道路に出入りするときを検知し、集電アームを完全に展開した後に電力伝達を開始し、集電アームを格納するに先立って電力伝達を中断するように構成されている。
【００３９】
従って、作動中、車両がＥＲＳ道路に入ったか、及び格納位置から電流導体と接触する展開位置へと集電アームを移動すべきかが最初に判定される。信号がＥＣＵに伝達され、ＥＣＵが集電アームを下方に向かって展開させる１つ以上のアクチュエータに信号を伝達する。集電アームが電流導体と接触する最終位置に到達すると、１つ以上のアクチュエータによって加えられる圧力は、電流導体との十分な接触力を保証する下方へと向かう力を引き起こす。
【００４０】
その後、車両がＥＲＳ道路を出ようとしており、かつ集電アームを展開位置から格納位置へと移動させるべきかを判定することができる。その代わりに、集電アームの格納又は車両の回避行動が必要な、電流導体上に障害物が検知されると、格納を開始することもできる。信号がＥＣＵに伝達され、ＥＣＵが１つ以上のアクチュエータに信号を伝達して集電アームを上方に向けて格納する。集電アームが車両に近接した格納位置に到達すると、ＥＣＵは１つ以上のアクチュエータに信号を伝達してその作動を停止させる。
【００４１】
図４は、本発明に係る集電装置１２０の例示的な実施形態を示している。簡潔にするために、集電装置１２０は、起動及び移動に関する機能において、図１，２及び３に関連して上述した集電装置と本質的に同様である。集電装置１２０は、ベース１７０と、細長い集電アーム１５０と、集電ピックアップヘッド１６０と、を備えている。ベース１７０は、車両に取り付けられている。細長い集電アーム１５０は、ベース１７０から自由端に取り付けられた集電ピックアップヘッド１６０に向かって延びている。換言すると、細長い集電アーム１５０は、第１の端部でベース１７０に取り付けられている。第１の端部とは反対側の細長い集電アーム１５０の第２の端部には、集電ピックアップヘッド１６０が取り付けられている。細長い集電アームの第２の自由端は、図１，２及び３に関連して上述したように自由に移動する。従って、集電ピックアップヘッド１６０は、ベース１７０から遠位の細長い集電アーム１５０に取り付けられている。
【００４２】
集電装置１２０は、集電ピックアップヘッド１６０とベース１７０との間の表面積を増加させることで、クリープ電流が集電ピックアップヘッド１６０からベースへと到達する可能性を低減する、ベーン２８０を更に備えている。ベーン２８０は、集電ピックアップヘッド１６０に向かって傾斜している。換言すると、ベーン２８０は、集電ピックアップヘッド１６０に向かう開口を持った円錐として形成されている。集電ピックアップヘッド１６０が集電アーム１５０の自由端に配置されているので、円錐形のベーン２８０は、集電装置が搭載された車両の主な移動方向とは反対側を向く開口を持つこととなる。従って、後方を向く表面として定義されるベーン２８０の内面は、水、泥、氷及び雪などの汚れからさらに保護することができる。ベーン２８０は、適切な距離、例えば、ベーンの半径が５ｃｍ〜５０ｃｍの範囲内で半径方向に延びることができる。図４において、ベーン２８０は、細長い集電アーム１５０の両端部間の略中間に配置されている。しかしながら、原則として、細長い集電アーム１５０に沿ったどこにでもベーン２８０を配置することができる。
【００４３】
ベーン２８０は、細長い集電アーム１５０とは別体であり、接着剤、溶接、ナット及びボルト装置、圧着（crimp fit）などの任意の公知手段を介して取り付けられている。その代わりに、ベーン２８０は、細長い集電アーム１５０と一体形成されていてもよい。従って、ベーン２８０は、細長い集電アーム１５０と同じ材料、又は他の材料から作られていてもよい。ベーン２８０は、ステンレス、アルミニウム、チタニウム、プラスチック又は金属合金など、軽量で丈夫な材料で作ることができる。同様に、細長い集電アーム１５０は、ステンレス、アルミニウム、チタニウム、プラスチック又は金属合金など、軽量で丈夫な材料で作ることができる。ベーン２８０及び／又は細長い集電アーム１５０は、車両の下方の過酷な状態からベーン及び／又は細長い集電アーム１５０を保護するコーティング（図示せず）を備えることができる。コーティングは、電気的に絶縁されていることが好ましい。コーティングは、疎水性及び／又は疎油性とし、ベーン２８０及び／又は細長い集電アーム１５０の表面上の汚れの除去を容易にすることができる。
【００４４】
図５は、本発明の概念による集電装置の他の実施形態を示している。集電装置は、細長い集電アーム１５０に配置された円錐として形成された３つのベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃを備えている。３つのベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃは離れている。その間隔は、３つのすべてのベーン間で等しくてもよく、任意の２つのベーン間で間隔に差があってもよい。ベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃのそれぞれの間の間隔は少なくとも１ｃｍである。従って、３つのベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃは、離れていることからそれらの間に溝を形成する。これは、３つのベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃの間の溝に汚れが入り込むリスクが低減することを意味している。また、複数のベーンを利用することによって、表面積が更に増加する。従って、図６には３つのベーン２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃが示されているが、本発明の概念は、離れている２つのベーン、又は４つ以上のベーンを備えた実施形態を包含していることが理解される。
【００４５】
図６は、ベーン２８０（先においては２８０ａ，２８０ｂ，２８０ｃ、ここではまとめて２８０と示す）が細長い集電アーム１５０の長手方向軸に対して形成する、傾斜角度αを図示する切り欠きを持った図６の実施形態を示している。傾斜角度は、１つ以上のベーンの設計考慮に応じて変更することができる。例えば、傾斜角度αは、１°〜８９°とすることができる。傾斜角度αは、しばしば、１０°〜８０°とすることができる。例えば、傾斜角度αは、１５°、２０°、２５°、３０°、３５°、４０°、４５°、５０°、５５°、６０°、６５°、７０°、７５°、８０°又は８５°であってもよい。また、切り欠きは細長い集電アーム１５０が中実であることを示しているが、細長い集電アーム１５０は中空であってもよいことに留意されたい。さらに、細長い集電アーム１５０は、図面で示されている正方形や長方形などの特定の断面形状に限らず、円形や楕円の断面であってもよい。
【００４６】
図７は、本発明の概念による集電装置の他の実施形態を示している。図７のベーンはそれぞれ、円錐３８０として形成されている。ベーン３８０は、細長い集電アーム１５０の周りで非対称であり、車両に向かってよりも道路に向かってより大きな半径距離を持っている。換言すると、ベーン３８０の半径方向への広がりは、上方より下方に向かって大きくなっている。ベーン３８０は、集電ピックアップヘッド１６０とベース１７０との間の表面積を増加させて、道路からの汚れを防止する。また、非対称なベーン３８０は、集電装置のバランスウェイトとしても機能し、これによって集電装置の安定性を高めることができる。
【００４７】
１つ以上のベーンは、原則として任意の形状をとることができ、本明細書に示された実施形態に限定されない。特に、１つ以上のベーンは、長方形、正方形としたり、任意の他の形状を持ったりすることができる。１つ以上のベーンはまた、細長い集電アームの周りに非対称とすることができ、図７に示すように、車両に向かってよりも道路に向かってより大きい半径方向の距離となっている。このようなベーンは、集電装置のバランスウェイトとして作用することができる。
【００４８】
また、上記説明で言及された傾斜角度αは、ベーンの設計、数及びベーンの望ましい空気抵抗に応じて選択することができる。さらに、ベーンは、図面に示す円錐形以外の他の形状、例えば、裁頭円錐形、双円錐形、タンジェントオジーブ円錐形、裁頭タンジェントオジーブ形、割線オジーブ形、楕円円錐形、放物線状の円錐形などに設計することができる。このようなベーンの特定形状及びパラメータは、もちろん、使用される（ベーンの）大きさ及び数に依存している。
【００４９】
また、図４に関連して説明した具体的かつ例示的な材料及び取付は、図４〜７で説明した１つ以上のベーンのすべての実施形態に適用可能であることを理解されたい。図４に関連して説明したコーティングは、もちろん、図４〜７で説明した１つ以上のベーンのすべての実施形態に適用可能であり、簡潔のために省略されているだけである。
【００５０】
本発明は、上述及び図示の実施形態に限定されないことを理解されたい。むしろ、当業者であれば、添付の特許請求の範囲内で、多くの変更、変形及び修正がなされ得ることを認識するであろう。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2019533413.tif 000012
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2019533413.tif 000013
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2019533413.tif 000014
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2019533413.tif 000015
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【国際調査報告】
2019533413.tif 000016
2019533413.tif 000017
2019533413.tif 000018