串极滑触线站段与无限电车构成的城市全域电动客车系统技术方案

一种串极滑触线站段与无限电车构成的城市全域电动客车系统。针对无轨电车消亡、纯电动车价高效低，高效环保飞轮储能技术难推广，现电动车供电是技术短板。标准化供电是本发明专利技术的关键。借鉴串激电机的电枢，配合现代电子技术，提出“串极滑触线”、“无限电车”、“全域电动客车系统”系列发明专利技术。图中，１－１．离开站段的无限电车，１－２．箱式站段降压站，１－３．进入站段的无限电车，１－４．地置串极滑触线，１－５．后置集电器，１－６．前置集电器，构成无人操作地置供电站段。全域公交站的站段组成电动客车系统，系统能单车计费管理。借鉴无轨电车命名规律，简称“无限电车”。本发明专利技术是一种公交动力供给标准化的方案。本技术适合门式吊车。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及滑触线与电动城市客车供电原理、城市交通、电子技术、电力技术、机械制造、自动化控制及计算机网络多个领域，是一项包含原理创新和技术应用的综合课题。
技术介绍
据有关机构统计，汽车保有量不断增加，全球C02排放总量中汽车尾气已占据 15. 9% 。燃油车能效低于30% ，污染问题日益严重，在空间有限的城市，环境气温、噪声水 平、空气质量的影响人们都有感受。发展城市公共交通是减少污染的首选，城市客车电动取 代燃油是发展趋势，现有各类电车存在的功能性问题分别阐述探讨。 轨道交通城市轻轨相比有轨电车占空间更大、资源利用更多，被采用不在于 轻而在于快。城市全域交通网一般不会以轨道覆盖。中小城市无力兴建轻轨、地铁。 无轨电车成都市上世纪交通干线曾均为无轨电车，到上世纪90年代就拆得一段 未留。无轨电车能效高、车辆造价低、安静环保，兰州近年拆除无轨电车，发表的观点网民多 持否定态度。随城市规模快速扩张，无轨电车供电滑触线有碍市政规划，滑触线结构不能适 应道路的变化，无轨电车被柴油车取代逐渐消亡。 飞轮储能车可控硅用于逆变前，大功率UPS产品是惯性飞轮发电机组。超高速飞 轮储能研究始于上世纪60年代的啊波罗计划。上世纪80年代初，瑞士将飞轮储能发电机 用于公交客车，停站由外供电力加速，尚未见其他项目飞轮储能车。飞轮储能车未被推广技 术层面的问题是能源补充不方便。 储能飞轮寿命长达20年，磁悬浮UPS效率达98X，是理想的二次能源技术，因其制 造技术要求高，只有规模化开发才可能形成竞争力，储能飞轮对供电标准化需求迫切。 超级电容车超级电容车是新兴技术。哈尔滨巨容公司专业制造超级电容器，提供 资料显示车用超级电容器充电12-15分钟达到额定容量的97%，比能量12Wh/Kg，循环使 用寿命l万次以上。但在烟台中上公司电动公交车应用，12公里……有48个车站……充 电，明显是限于电容器价格、功率密度，配置容量低。插接充电形式适用性差。超级电容功 率密度、电压输出特性指标不太理想，可提高循环寿命次数改善充电条件来弥补。 蓄电池车蓄电池车是目前新能源客车的主要研究对向，其实蓄电池车发展早于 汽油车，蓄电池电力车1881年出现在巴黎，上世纪初美国汽车保有量，蓄电池车38%，汽 油车22%。 一百多年后应运而生的纯电动车与蓄电池电力车并无本质区别，不充电 都不能动，续驶时/充电时比变化并不多。充电时间铅酸电池〉8h、鋰离子电池4-8h。功 率密度仍然明显影响整车质量，东风电动客车整备质量13t、柴油机客车整备质量10. 3t， 铅酸电池〈50Wh/k g、质量〉4t。鋰离子电池< 150Wh/kg。电池仍然明显影响车价，鋰离 子电池08奥运电动大客车价超过200万元，同档柴油车价低于30万元，目前磷酸铁锂电 池lkWh > 5000元，是铅酸电池3倍以上。循环寿命数仍然明显影响运行成本，奥运电动大 客车一年电池折旧会超过50万元。循环寿命数铅酸电池< 500次、鋰离子电池< 1800 次。4 蓄电池车考虑能源转换效率、电池损耗，对资源的消耗并不比燃油汽车少，现阶段 燃油汽车动力价效超过锂离子电池车的3倍。虽然降低电池容量可降低车重、车价，但电池 消耗是与行驶里程相关的，电池配置减少，充电周期和寿命期会提前。放电方式严重影响铅 酸电池的效率，如DG-250型电车电池，50A、5h放电容量250Ah ;150A、lh放电容量150Ah。 奥运电动大客车采用回站机器人换电池。申请号CN200820069680. 2技术专 利，公开了一种城市低成本纯电动公交系统，它含有独立设置的充电站(1)、蓄电池箱(4)、 蓄电池箱运输车(13)、蓄电池箱快速更换装置(6)及蓄电池驱动公交客车(7)。…采用铅 酸电池的东风电动客车更换电池难实施。当前蓄电池车供电方式没有统一方案。 城市电动客车发展方向城市电动客车存在的共性问题是能源补充不便，前述各 类电动客车没有通用的供电设施，CN200820069680. 2技术专利也只是针蓄电池车的方 案。《提高电动公交车经济性的营运方式与技术方案》指出目前国内正在试运行的电动公 交车的营运方式并不经济。提出了电动公交车采用自动集电器的技术方案，一方面能实现 大幅度延长电池寿命的'浅充浅放'的营运方式，另一方面可以省去占地较大的专用充电 站…(《汽车科技》2006-3)。电动公交车采用自动集电器的技术方案，从可靠性和安全 性考虑，需滑触线配合改进才能解决客车供电问题。
技术实现思路
从
技术介绍
中可得到的结论是滑触线结构导致无轨电车消亡电动客车充电站 模式限制了降价提效；最环保、高效储能飞轮的应用推广标准化供电是基础。针对这种普遍 现象，本专利技术提出供电滑触线在公交站段设置，电车集电器进入离开自动可控，全域计算机 局域网监控或管理站段运行，电车路线编制摆脱供电限定，滑触线站段有架空、地置两型结 构，地置型滑触线大车可碾压、小车可共道通行。电车采用市电/储能双动力，行驶入离滑 触线车道不受限定，借鉴有轨电车与无轨电车命名规律，这种创新的全域电动客车系统简 称无限电车。门式吊车等轮式移动设备也可采用本专利技术技术。 技术概念不同于现有电力滑触线、城市电车、公交系统，由本专利技术提出串极滑触 线、无限电车、无人操作供电站段、全域电动客车系统分由以下3个课题完成 —、电车行驶集电器易自动触接脱开的站段串极滑触线技术 二、串极滑触线供电车前后分置集电器的无限电车技术 三、耐大车碾压适小车共道的梯形截面地置串极滑触线结构 城市电动客车不论采用那种储能方式，通用供电系统在技术层面是可行的。本发 明提出将供电设施标准化方案，作为促进城市客车电动化的手段，给所有储能电动城市客 车的运行提供技术平台，使电动车具备双电源驱动的功能，大幅度地提高能源效率。 —、电车行驶集电器易自动触接脱开的站段串极滑触线技术 公知，现有滑触线技术各相(极)电线顺X向并列，如无轨电车的滑触线架空 左右并置，集电器接触与脱开不能自动，自动需控制1 t I 、一Z+—与Y— t 1、 Z——两个方向、四个位置，目标测控与机构跟随条件要求高，技术和费用对电动客车而 言不现实采用行程控制完成自动化，难点是保证各车结构与控制动作一致，尺寸偏差与误 动可能造成短路事故；采用导引式自动对接滑触线，安装条件的要求使适用性存在问题。 (文中符号意义向前，t I 调高低，一一调左右，X前后向，Y上下向，Z左右向。+、_表示两集电器。) 公知，无轨电车滑触线贯通终点，中途不可有间断，电车线路不能随意调整；纯电 动客车依靠充电运行，供电方式是现有电动车的技术短板。 串极滑触线技术是对现有电动车供电缺陷的逆向创造，从集电器自由接触与脱离 滑触线突破，实现滑触线站段选点布置。本项专利技术融合了以下技术 1.0、借鉴串激电机的电枢结构的串极滑触线，X向各滑触电极同轴串列，集电器自动仅控制Y向位置，使集电器在行驶中接触与脱离易于自动完成。(滑触电极是本专利技术滑触线与集电器配合传输电流的导体，下简称电极) 1. 1、串极滑触线是多节电极X向同轴等节距串列的创新电力滑触线。 1. 2、电极为设定结构的长度统一的导体，一节电极安装占位为本文档来自技高网...

【技术保护点】
串极滑触线技术，借鉴串激电机的电枢、电刷结构，等节距串列的滑触电极（下简称电极），相隔２倍电极节距、前后置于一线的两集电器，改变滑触线与集电器电流传输方式，取代平水平或垂直平行并列，难以实现自动的一般滑触线／集电器形式，其特征是：车前后部位分开设置集电器，中间隔一节接触前后两节电极，形成可移动的电流回路，两集电器与串列的电极同在一线，集电器自动，只作上下移动。

【技术特征摘要】
串极滑触线技术，借鉴串激电机的电枢、电刷结构，等节距串列的滑触电极(下简称电极)，相隔2倍电极节距、前后置于一线的两集电器，改变滑触线与集电器电流传输方式，取代平水平或垂直平行并列，难以实现自动的一般滑触线/集电器形式，其特征是车前后部位分开设置集电器，中间隔一节接触前后两节电极，形成可移动的电流回路，两集电器与串列的电极同在一线，集电器自动，只作上下移动。2. 电极无电弧送电，固定极性电极a—变换极性电极工一固定极性电极b—变换极性电 极 ，组成电极单元，依序串列电极的电极单元，组成串极滑触线，变换极性电极配置摆渡 开关和换相开关，开关按设定程序通/断电，使集电器滑动通过电极端部不打弧。其特征 是顺串极滑触线方向、集电器长于两节电极端部间隙，两集电器移动，从电极a接触电极p 从电极b接触电极n的瞬间，电极T电极n的摆渡开关接通，电极a和电极p电极b和电极H同极性，电流从电极a转移电极工、电极b转移电极n，在电极a电极b电流为0，摆渡开关断开，电极工电极n的换相开关接通，电极工和电极b、电极n和下一单元的电极a同极性，换相开关和摆渡开关动作，使集电器移动在电极端部不产生电弧。3. 无限电车技术，配合串列布置极性变化的电极，车前后部位，相隔2倍电极节距，配备自动机构升降的集电器，由整流电桥联结车载电路，实现电车行驶中供电，适用于城市客车、门式吊车移动设备，其特征是通过集电器自动升降控制，行驶可接触或脱离串极滑触 线，在任一设置串极滑触线的车道，都可获得市电电能，使行驶车道和运行线路不受限制。4. 公交无限电车，市电/储能双动力，全域统一供电方式，公交站和始发路段，在车道 设置串极滑触线，适于各类途经、停站的储能电动车，从站段获得运行动力，其特征是全域 站段无人操作，串极滑触线地置或架空选其一，站段输出电压统一，负荷可调控，被认可的 公交无限电车，任一串极滑触线站段，进入串极滑触线车道，可驱动行驶或停车储能，是否 进车道与运行线路不受限制。5. 无限电车信号，对准电极信号接收模块发射，用于站段识别电车身份，与采集器指令 电极运行，地置串极滑触线车型，设置一路无线电信号，用于触电发生时，驾驶员指令母线 断电，其特征是电极a电极b设置的信号接收模块，将接收信号输入单元采集器模块，采集 器根据进入电车信号，指令母线与地置电极的定相开关通电，采集器将电车信息和相关 消耗数据保存，备站段嵌入计算机提取，母线紧急断电指令，采用数字编码信号，避免干扰 临近站段运行。6. 全域电动客车系统，涵盖电车运行线路编制、全域站段运行状态监控、运行维护人员 调度，市电供电系统衔接，运营电车电耗结算，设置专用计算机局域网，监控站段运行，或管 理系统营运，其特征是全域电动客车系统，中心配备计算机或服务器，利用站段嵌入计算、 单元采集器模块，电车身份信息，以专用程序运行，完成站段降压站和电极的电量检测采集 传输，建立监控与管理基础数据，提供管理依据。7. 地置站段降压站，3kV系统电源供电，户外箱式结构，高低压电路集成，嵌入计算机 控制，无人操作运行，其特征是高压隔离开关与箱门联锁防护，真空开关保护设备与预防 触电，变压器相线端设调压抽头，可控硅开关选择适合电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王族伟，
申请(专利权)人：王族伟，
类型：发明
国别省市：90[]