CN101037092B - 电容牵引型电车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电容牵引型电车，属于运输工具技术领域。包括车体，特征在于采用电容器(1)与翻转双触头受电装置(2)相连接，电容器(1)通过主控回路电子换向器(10)、电车驱动控制装置(6)、电车拖动动力控制装置(8)与电车拖动动力(9)相连接，电车拖动动力(9)由加速器踏板装置(4)、双制动踏板装置(3)连接，电容器(1)通过蓄电池浮充电***(20)与温度控制***(14)、电气性能均衡管理***(15)、组合式电子监测综合功能仪表及文本器(16)、预警报***(17)、电子监视***(18)、电车通道及电车后视***(19)、可编程测速装置(21)相连接。本发明不需采用有线电源架线，无内燃机动力驱动***，离线行驶能力强、充电时间短、续驶里程长、使用寿命长、无废电池二次污染，能够实现产业化。
Description
一、技术领域
本发明涉及一种电容牵引型电车，特别是一种超大容量牵引型电容器为电车拖动动力能源的电容牵引型电车，属于运输工具技术领域。
二、背景技术
目前，现代城市公共交通及汽车运输领域中，汽油机和柴油机车占有非常大的比例，当今世界性石油危机，油价暴涨，以汽油机和柴油机车为主导的公共交通及汽车运输，已不适应当今世界范围内以采用节能环保为主题的新型能源趋势，也不符合国家对少用或不用石油做公共交通及汽车运输燃料的导向；而现有采用混合动力、双能源动力、蓄电池为动力能源电瓶车，都存在着诸多缺陷，都无法投入城市公共交通及汽车运输商业运营；给现代城市公共交通及汽车运输业提供一种可靠性高、使用寿命长、清洁环保型、较低营运成本、易批量生产、可投入商业化营运的牵引动力新能源电车，成为当今世界范围内急需解决的问题。
目前仅能在公共交通实现产业化的无轨电车最突出优点是零排放、低噪声、加速平稳；但是无轨电车的最突出缺点是“视觉污染”、“机动性差“和”“线路布局困难”，也称为“三大公害”。无轨电车的缺点长期未能有效克服，从而导致无轨电车行业无法适应当今城市公共交通及汽车运输运营需求；
辅源无轨电车是在原有无轨电车网线电源的基础上，增加铅酸电池作为辅助电源，使无轨电车具有一定的离线行驶能力，但缺点是“铅酸及锂离子电池充电时间长(一般需6小时以上)、使用寿命短(一年左右)、更主要的是废电池存在二次污染，根本不能实现产业化”。
双源无轨电车是在原有无轨电车电力驱动***的基础上，增加内燃机动力驱动***，使无轨电车具有一定的离线行驶能力，从而提高无轨电车的机动性能；但缺点是“仍具有燃料汽车的噪声污染和空气污染，两组动力装置增加了体积、重量、制造成本和运营成本”。
三、发明内容
本发明的目的在于提供一种无内燃机动力驱动***，离线行驶能力强、充电时间短、续驶里程长、无废电池二次污染，能够实现产业化，可靠性高、使用寿命长、较低营运成本、性能稳定的清洁环保型电容牵引型电车。
电容牵引型电车，包括车体，特殊之处在于采用超大容量牵引型电容器1与翻转双触头受电装置2相连接组成电车受电储能回路，电容器1通过主控回路电子换向器10、电车驱动控制装置6、电车拖动动力控制装置8与电车拖动动力9相连接组成电车电气拖动主回路，电车拖动动力9由磁电式交流/直流机电一体化加速器踏板装置4、磁电式交流/直流机电一体化电制动及气制动双制动踏板装置3控制连接组成电车电气控制回路，电容器1通过电车低压控制电源及操作电源的蓄电池浮充电***20与超大容量牵引型电容器仓的温度控制***14、电车用超大容量牵引型电容器的电气性能均衡管理***15、组合式电子监测综合功能仪表及文本器16、电子屏与灯光及音响构成的预警报***17、电子监视***18、电子监视电车通道及电车后视***19、电子式可编程测速装置21相连接组成电车辅助电气控制回路；
电车拖动动力控制装置8为大功率IGBT电子直流斩波调速***，或者为大功率电子三相交流变频调速***；
电车拖动动力9由电动机、传动轴、驱动后桥连接组成，电动机为牵引型直流串激电动机，或者为牵引型三相交流变频电动机；
超大容量牵引型电容器1为由单只容量为5万法拉至15万法拉的300只至880只单体电容器组成的电容器组，为电容牵引型电车提供动力能源；
翻转双触头受电装置2采用二级升降结构装置，为双梯、桥连、可翻转、滑动升降、双碳板受电极、根据对接压力自动控制上升结构、双触头的双滑筒卧式双极受电装置；双滑筒卧式双极受电装置，包括置于电车车顶部的底座支架，底座支架上活动固定连接有滑动套筒和二级气缸，滑动套筒由外套筒与内套筒构成，二级气缸连接带动滑动套筒上下运动，滑动套筒也与一级气缸活动连接，由一级气缸活动连接支撑滑动套筒在一定的角度范围内进行旋转，滑动套筒的顶部固定连接有带双极受电触头的受电器；
磁电式交流/直流机电一体化电制动及气制动双制动踏板装置3，将电、汽两种制动方式合为一体，由同一个制动踏板实施制动过程，第一行程为电制动，第二行程为气制动，双制动踏板装置3通过气泵26、高压储气罐28、低压储气罐29以及手刹制动器34相连接构成气路制动***；
磁电式交流/直流机电一体化电制动及气制动双制动踏板装置3还与电车制动时再生能量回馈吸收装置11相连接，再生能量回馈吸收装置11与电车拖动动力9相连接吸收电车拖动动力9的回馈能量，再生能量回馈吸收装置11连接传送至电容器1，组成存储电车制动时电动机产生的再生能量回路；
电车辅助动力采用DC/AC三相交流宽电压定频恒压式电源装置5；
蓄电池浮充电***20还通过车载受电遥控装置7与翻转双触头受电装置2相连接，蓄电池浮充电***20的作用是将电容器1的输出电压转化为蓄电池稳定输出的24V直流；
电车车体的低地板底盘12上面安装电车空调压缩机及超大容量牵引型电容器仓的温度控制***14、货架结构推拉式多层超大容量牵引型电容器仓13；由液压泵25、可调方向机22组成电车转向***，由电动机、传动轴24、差速器23组成电车机械牵引拖动***，由翻转双触头受电装置2、超大容量牵引型电容器1连接组成电车受电储能回路，由气泵26与高压储气罐28、低压储气罐29连接组成电车辅助动力气动***，由操作台27、低压电器开关35、高压电器开关36、手刹制动器34、双制动踏板装置3、加速器踏板装置4连接组成电车电气控制操作回路，操作台27、车载受电遥控装置7、组合式电子监测综合功能仪表及文本器16、预警报***17、电子监视***18相连接组成电车监控操作回路。
本发明的电容牵引型电车，不需采用现有无轨电车的有线电源架线，无内燃机动力驱动***，离线行驶能力强、充电时间短、续驶里程长、无废电池二次污染，能够实现产业化，可靠性高、使用寿命长、较低营运成本、性能稳定、清洁环保。
四、附图说明
图1是本发明的电车部件位置关系结构示意图；
图2是本发明电车底盘结构示意图；
图3是本发明电车后视结构示意图；
图4是本发明电车的控制部件连接关系图。
1超大容量牵引型电容器；2翻转双触头受电装置；3双制动踏板装置；4加速器踏板装置；5电源装置；6电车驱动控制装置；7车载受电遥控装置；8电车拖动动力控制装置；9电车拖动动力；10主控回路电子换向器；11再生能量回馈吸收装置；12低地板底盘；13电容器仓；14温度控制***；15电气性能均衡管理***；16组合式电子监测综合功能仪表及文本器；17预警报***；18电子监视***；19电子监视电车通道及电车后视***；20蓄电池浮充电***；21电子式可编程测速装置；22方向机；23差速器；24传动轴；25液压泵；26气泵；27操作台；28高压储气罐；29低压储气罐；32车用空调；33冷气通道；34手刹制动器；35低压电器开关；36高压电器开关；37空调压缩机。
五、具体实施方式
参考图1、图2、图3、图4，下面通过实施例来具体说明本发明的技术方案，但本发明并不局限于以下实施例。
电容牵引型电车，车体采用半承载式车身结构，前置、中置双扇折叠式乘客门，1个安全换气顶窗，粘接式侧窗，车身为骨架蒙皮式，主体骨架按构成分为左、右、前、后、顶、地板六大片矩型钢管组焊成形，车身外蒙采用厚1mm的Q195F钢板，涨拉、焊接而成；采用底盘大梁结构为三段、框架、弯纵梁贯通式结构，大梁上平面离地高度700mm；大梁宽度770mm，后置式电动机驱动，一级踏步距地面高度为：400mm以内；二级踏步距地面高度为：500mm-600mm以内；超大容量牵引型电容器1安装排放在电容器仓13内，方向机22、差速器23、电车拖动动力9、液压泵25、气泵26、空调压缩机37与电车车体的低地板底盘12相连接结合；车用空调32、与温度控制***14相连接保证冷气通道33、电容器仓13的温度；
电容牵引型电车，采用超大容量牵引型电容器1与翻转双触头受电装置2相连接组成电车受电储能回路，电容器1通过主控回路电子换向器10、电车驱动控制装置6、电车拖动动力控制装置8与电车拖动动力9相连接组成电车电气拖动主回路，电车拖动动力9由磁电式交流/直流机电一体化加速器踏板装置4、磁电式交流/直流机电一体化电制动及气制动双制动踏板装置3控制连接组成电车电气控制回路，电容器1通过电车低压控制电源及操作电源的蓄电池浮充电***20与超大容量牵引型电容器仓的温度控制***14、电车用超大容量牵引型电容器的电气性能均衡管理***15、组合式电子监测综合功能仪表及文本器16、电子屏与灯光及音响构成的预警报***17、电子监视***18、电子监视电车通道及电车后视***19、电子式可编程测速装置21相连接组成电车辅助电气控制回路；
电车拖动动力控制装置8为大功率IGBT电子直流斩波调速***，或者为大功率电子三相交流变频调速***；电车拖动动力控制装置8，由大功率复合场效应管IGBT直流斩波调速***驱动，电容器1在给电动机供电时，由于外界的作用和电容器本身的特点易瞬间产生高强度的电流，使电动机工作不平稳，或者使局部供电设备由于超大电流的作用产生线路或者电器元件的损坏，斩波调速***在控制车速的同时又提供了上述的安全保障；电车驱动控制装置6，通过稳定电压、电流控制电动机的功率、转速、转动方向来控制该车的加速、减速、前进、后退、以控制车辆行驶；电车主控回路电子换向器10，主要通过控制电流的流向、也就是正负极的调整，控制电动机的转向，从而控制车辆前进、后退；
电车拖动动力9由电动机、传动轴、驱动后桥连接组成，电动机为牵引型直流串激电动机，或者为牵引型三相交流变频电动机；牵引型直流串励电动机，工作电压等级为DC600V，额定功率为60KW-90KW，牵引型三相交流变频电动机，工作电压等级为AC380V，额定功率为75KW-95KW，额定工作频率为0-60赫兹；
超大容量牵引型电容器1为由单只容量为5万法拉至15万法拉的数量为300只至880只单体电容器组成的电容器组，为电容牵引型电车提供动力能源，蓄电池为铅酸蓄电池、镍锌蓄电池、锂电蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、铝锌蓄电池、氢燃料电池其中的一种；
翻转双触头受电装置2采用二级升降结构装置，为双梯、桥连、可翻转、滑动升降、双碳板受电极、根据对接压力自动控制上升结构、双触头的双滑筒卧式双极受电装置；双滑筒卧式双极受电装置，包括置于电车车顶部的底座支架，底座支架上活动固定连接有滑动套筒和二级气缸，滑动套筒由外套筒与内套筒构成，二级气缸连接带动滑动套筒上下运动，滑动套筒也与一级气缸活动连接，由一级气缸活动连接支撑滑动套筒在一定的角度范围内进行旋转，滑动套筒的顶部固定连接有带双极受电触头的受电器；
翻转双触头受电装置2受电器的双极受电触头纵向定位距离范围8～15m、横向定位的距离范围≤0.7m，伸展高度为1.0m-2.8m，受电控行程时间不大于5秒，寻找定位时间不大于2秒；受电额定电压DC为600v，电压可调范围360V～1000V，电流I为0A-400A；
磁电式交流/直流机电一体化电制动及气制动双制动踏板装置3，将电、汽两种制动方式合为一体，由同一个制动踏板实施制动过程，第一行程为电制动，第二行程为气制动，双制动踏板装置3、气泵26、高压储气罐28、低压储气罐29以及手刹制动器34相连接构成气路制动***；磁电式交流/直流机电一体化加速器踏板装置4，通过调节电流的大小来控制电车拖动动力电动机的输出功率，从而达到调节车辆速度的要求，加速时由脚踏连杆连接到电磁铁芯做正向平行运动，减速时反向平行运动；磁电式交流/直流机电一体化电制动及气制动双制动踏板装置3还与电车制动时再生能量回馈吸收装置11相连接，再生能量回馈吸收装置11与电车拖动动力9相连接，当电车制动时车辆在减速同时停止给电动机供电，但车辆的惯性却带动车辆继续前进，此时电动机由主动旋转变为由后桥输出的力矩通过传动轴传递到电动机，转子切割磁力线，将部分动能转变为电能，从而产生了电流的回馈，由再生能量回馈吸收装置11将这些能量重新存放到电容器1中，使其能再次利用；电车辅助动力采用DC/AC三相交流宽电压定频恒压式电源装置5。
蓄电池浮充电***20还通过车载受电遥控装置7与翻转双触头受电装置2相连接，车载受电遥控装置7连接控制停车点地面变电站的通、断电，以保证在无充电车辆的状态下或车辆受电装置2未达到标准的充电状态时无电流产生，提高充电前后的安全系数，遥控装置安全、可靠并且便于操作；
电车空调压缩机及超大容量牵引型电容器仓的温度控制***14、货架结构推拉式多层超大容量牵引型电容器仓13组装在电车车体的低地板底盘12上面，电车车体的低地板底盘12设计为低地板距地面高度为550mm以内，电容器仓13采用形钢结构、全封闭、可温控、置车后结构、货架推拉式、多层超大容量牵引型电容器仓，为电容的存放、使用提供了保证，同时在使用过程中对温度的控制、密封要求、绝缘条件提供全方位补充，使其在使用过程中能够安全、持久地工作；电车用超大容量牵引型电容器的全面电气性能均衡管理***15，通过对温度、电流、电压的监控，做出正确的控制操作，以保证超大容量电容器能够在最好的工况下工作；电子屏与灯光及音响构成的预警报***17，可以向行人和其他车辆驾乘者提供视觉及听觉的刺激，减少危险因素；组合式电子监测综合功能仪表及文本器16、电子监视***18，对整车在工作时的各种状态进行监视，包括整车速度、电动机转速、电动机工作电流、电容器电压、充电电流和电压、转向灯、前大灯、尾灯、刹车灯等等；电子监视电车通道及电车后视***19，在车内的下车门处上方和车外后围玻璃上方各安装一个摄像头，通过仪表台上的监视显示器来监视车内和车外的情况；电车低压控制电源及操作电源的蓄电池浮充电***20，超大容量牵引型电容器在工作中，通过充电设备为低压电***的供电电源蓄电池提供部分电能的补充；电子式可编程测速装置21，通过对车辆的动力***的动力源电动机的转速监测，换算后得出整车在此时的车速。
本发明电容牵引型电车，由液压泵25、可调方向机22及其他传动机械组成电车转向***，由电动机、传动轴24、差速器23组成电车机械牵引拖动***，运行最高时速＞50km/h，运行每公里耗能低；由气泵26与高压储气罐28、低压储气罐29连接组成电车辅助动力气动***，由操作台27、低压电器开关35、高压电器开关36、手刹制动器34、双制动踏板装置3、加速器踏板装置4连接组成电车电气控制操作回路，操作台27、车载受电遥控装置7、组合式电子监测综合功能仪表及文本器16、预警报***17、电子监视***18相连接组成电车监控操作回路。
本发明以上实施例的电容牵引型电车，不需采用现有无轨电车的有线电源架线，避开了无轨电车“视觉污染”、“机动性差”、“布线困难”等问题，实现零排放、无二次污染，能缓解燃油车给城市空气带来的污染；相比较于辅源无轨电车、双源无轨电车，无内燃机动力驱动***，离线行驶能力强、充电时间短、一般不超过2分钟，最大行驶里程大于10公里，使用寿命长、无废电池二次污染，能够实现产业化；整车配置及结构设什体现了人性化的设计理念，该车在选型、设计、配置等方面，既考虑到了环保与安全，又满足现代城市公交车低地板、电子化、高档次、舒适性的发展趋势；本发明为一种可靠性高、使用寿命长、较低营运成本、单公里耗电低、投资小易批量生产、性能稳定、清洁环保型的电能源。
Claims (9)
1.电容牵引型电车，包括车体，采用超大容量牵引型电容器(1)与翻转双触头受电装置(2)相连接组成电车受电储能回路，电容器(1)通过主控回路电子换向器(10)、电车驱动控制装置(6)、电车拖动动力控制装置(8)与电车拖动动力(9)相连接组成电车电气拖动主回路，电车拖动动力(9)由磁电式交流/直流机电一体化加速器踏板装置(4)、磁电式交流/直流机电一体化电制动及气制动双制动踏板装置(3)控制连接组成电车电气控制回路，电容器(1)通过电车低压控制电源及操作电源的蓄电池浮充电***(20)与超大容量牵引型电容器仓的温度控制***(14)、电车用超大容量牵引型电容器的电气性能均衡管理***(15)、组合式电子监测综合功能仪表及文本器(16)、电子屏与灯光及音响构成的预警报***(17)、电子监视***(18)、电子监视电车通道及电车后视***(19)、电子式可编程测速装置(21)相连接组成电车辅助电气控制回路；
特征在于，翻转双触头受电装置(2)采用双滑筒卧式双极受电装置，双滑筒卧式双极受电装置，包括置于电车车顶部的底座支架，底座支架上活动固定连接有滑动套筒和二级气缸，滑动套筒由外套筒与内套筒构成，二级气缸连接带动滑动套筒上下运动，滑动套筒也与一级气缸活动连接，由一级气缸活动连接支撑滑动套筒在一定的角度范围内进行旋转，滑动套筒的顶部固定连接有带双极受电触头的受电器。
2.按照权利要求1所述电容牵引型电车，其特征在于，电车拖动动力控制装置(8)为大功率IGBT电子直流斩波调速***，或者为大功率电子三相交流变频调速***。
3.按照权利要求1所述电容牵引型电车，其特征在于，电车拖动动力(9)由电动机、传动轴、驱动后桥连接组成，电动机为牵引型直流串激电动机，或者为牵引型三相交流变频电动机。
4.按照权利要求1所述电容牵引型电车，其特征在于，超大容量牵引型电容器(1)为由单只容量为5万法拉至15万法拉的300只至880只单体电容器组成的电容器组。
5.按照权利要求1所述电容牵引型电车，其特征在于，翻转双触头受电装置(2)受电器的双极受电触头纵向定位距离范围8～15m、横向定位的距离范围≤0.7m，伸展高度为1.0m-2.8m，受电控行程时间不大于5秒，寻找定位时间不大于2秒。
6.按照权利要求1所述电容牵引型电车，其特征在于，双制动踏板装置(3)通过气泵(26)、高压储气罐(28)、低压储气罐(29)以及手刹制动器(34)相连接构成气路制动***，电车辅助动力采用DC/AC三相交流宽电压定频恒压式电源装置(5)。
7.按照权利要求1所述电容牵引型电车，其特征在于，磁电式交流/直流机电一体化电制动及气制动双制动踏板装置(3)还与电车制动时再生能量回馈吸收装置(11)相连接，再生能量回馈吸收装置(11)与电车拖动动力(9)相连接，再生能量回馈吸收装置(11)连接传送至电容器(1)。
8.按照权利要求1所述电容牵引型电车，其特征在于，蓄电池浮充电***(20)还通过车载受电遥控装置(7)与翻转双触头受电装置(2)相连接。
9.按照权利要求1所述电容牵引型电车，其特征在于，电车车体的低地板底盘(12)上面安装电车空调压缩机及超大容量牵引型电容器仓的温度控制***(14)、货架结构推拉式多层超大容量牵引型电容器仓(13)；由液压泵(25)、可调方向机(22)组成电车转向***，由电动机、传动轴(24)、差速器(23)组成电车机械牵引拖动***，由气泵(26)与高压储气罐(28)、低压储气罐(29)连接组成电车辅助动力气动***，由操作台(27)、低压电器开关(35)、高压电器开关(36)、手刹制动器(34)、双制动踏板装置(3)、加速器踏板装置(4)连接组成电车电气控制操作回路，操作台(27)、车载受电遥控装置(7)、组合式电子监测综合功能仪表及文本器(16)、预警报***(17)、电子监视***(18)相连接组成电车监控操作回路。
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