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CN101292408A - 再充电站和相关电动车辆 - Google Patents

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CN101292408A
CN101292408A CNA2006800384946A CN200680038494A CN101292408A CN 101292408 A CN101292408 A CN 101292408A CN A2006800384946 A CNA2006800384946 A CN A2006800384946A CN 200680038494 A CN200680038494 A CN 200680038494A CN 101292408 A CN101292408 A CN 101292408A
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capacitor
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Abstract

本发明涉及一种再充电站(10)，用于对通过能量存储装置(52)供电的电动车辆(50)进行再充电，所述车辆(50)被设计用于沿经过所述再充电站(10)所在位置的路线行驶，所述站(10)包括：再充电装置(12)，适于当所述车辆邻近所述站时对该电动车辆(50)的存储装置(52)再充电。本发明的特征在于，所述再充电装置(12)包括适于存储由电能量源(16)输送的电能的存储器件(14)并包括连接装置(18)，所述连接装置(18)用于将所述站(10)的存储器件(14)电连接至所述车辆(50)的存储装置(52)并用于将存储在所述站(10)的存储器件(14)中的能量传送至所述电动车辆(50)的存储装置(52)。

Description

再充电站和相关电动车辆
技术领域
本发明涉及“清洁”车辆领域，更具体地涉及电动车辆领域。
本发明特别涉及但并不限于诸如电动公共汽车或者有轨电车等的轻型城市运输装置的领域。
更准确地，本发明涉及一种再充电站，用于对通过能量存储装置供电的电动车辆进行再充电，所述车辆被设计用于沿经过再充电站所在位置的路线行驶，所述站包括再充电装置，适于当所述车辆邻近该站时对该电动车辆的存储装置进行再充电。
背景技术
根据本发明，再充电站区别于电动车辆。
在电动车辆中，已知的是，城市电动公共汽车具有通过设置在公共汽车中的存储装置供电的马达。
一些这种车辆的存储装置仅由适于通过充电器进行充电的电池构成，该充电器本身安装在公共汽车中。
这种车辆的电池具有以下缺点：价格昂贵、寿命有限和呈现低的“输送功率与电池重量”比。
因此，已知的电动公共汽车通常尺寸较小，并设计用于运送约四十人，而同时还依然非常昂贵，这不利于这种公共汽车的发展。
这种城市电动公共汽车通常沿一定路线行驶，所述路线始于和止于终点并在位于起始终点与终止终点之间的多个公共汽车停站提供服务，这种路线通常是环路以使起始终点与终止终点相同。
这种终点通常设置有再充电站，其设计用于当所述公共汽车在沿其路线行驶之后回到终点时对公共汽车的存储装置进行再充电。
这种已知的再充电站具有连接到专用电网的电缆，其中该专用电网适于将极高功率(120,000瓦的量级)供应至公共汽车的充电器，以使该充电器可在几分钟内对电池进行充电。
不利的是，存在如下情况，例如，当位于再充电站处的电动公共汽车的停止时间不得超过乘客上下车所用时间(即，约三十秒)时，优选地应更快速地对存储装置进行再充电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种再充电站，使其可以减少对车辆的存储装置进行再充电所用的时间。
本发明通过以下方式实现其目的，即，再充电装置包括适于存储由电能量源输送的电能的存储器件和连接装置，所述连接装置用于将所述站的存储器件电连接至车辆的存储装置和用于将存储在该站的存储器件中的能量传送至电动车辆的存储装置，所述存储器件优选地包括电容器。
可以理解的是，在车辆停止在所述站的附近时，该车辆所需的能量已经存储在所述站的存储器件中，使得向存储装置的传送仅在几秒钟内实现。
换言之，当电动车辆处于本发明的再充电站附近时，该再充电站的存储器件电连接至车辆的存储装置，且存储在再充电站的存储器件中的能量传送至电动车辆的存储装置。
可以理解的是，借助本发明，电能从本发明的再充电站的存储器件传送至车辆的存储装置所需的时间显著短于已知的车辆借助与高功率网相连的充电器对电池进行再充电所需的时间。
优选地，该再充电站进一步包括用于当车辆不处于所述站附近时对存储器件进行再充电的装置。
在车辆不处于所述站附近的时段中，本发明的再充电站的存储器件优选地储满由电能量源输送的电能。
这样，与已知的再充电站不同，优选地，利用车辆不处于所述站附近的时段将电能存储在存储器件中。
如上所述，在已知的再充电站中，也有必要使用适于输送高功率的专用电网，该电网通常需要进行大量工作将高功率电缆铺设到已知再充电站。
相反，适于将电能传送至本发明的站的存储器件的电能量源优选地为低功率网，例如城市电网。
不同于对车辆的存储装置进行再充电所需的时间，对所述站的存储器件进行充电所需的时间不必特别快，使得城市电网的功率足以胜任。
由于城市电网通常易于接入，所以本发明的再充电站可以不需进行任何大规模公路作业，因而减少电动车辆的使用成本。
优选地，再充电站的连接装置设置有安全器件，适于使能量能够仅在站与车辆正确相连时传送。
由于能量传送特别快，所以有必要在传送能量之前确保再充电站与车辆正确相连，特别是防止出现可能损坏连接装置的电弧。
优选地，所述电容器具有高电容量。
例如，电容器可为超大电容器，这种超大电容器在其它使用中已知。
超大电容器提供的优点是，能够存储大量能量。
优选地，电容器的尺寸被设置而使其可存储充足的能量以对车辆的存储装置进行再充电。
为此，可提供具有几十发拉电容量的电容器。
当所述电动车辆为公共汽车时，再充电站优选地位于公共汽车停靠的公共汽车停站处。
本发明还提供一种设备，其包括本发明的多个再充电站，所述站沿车辆行驶的路线设置，且每个站的连接装置适于传送充足的能量，以使车辆能够至少行驶到下一站。
这样，借助本发明，车辆的存储装置优选地在沿该车辆行驶路线的多处进行再充电。
当车辆为城市电动公共汽车时，所述设备的每一个再充电站优选地位于公共汽车停站处，并优选地利用停靠在公共汽车停站的过程中乘客上下车所用的时间将存储在所述站的存储器件中的能量传送至电动公共汽车的存储装置。
这样，本发明的设备使车辆不必为了再充电的目的而专门停止。
这样，可以理解的是，借助本发明，由于所述存储装置在沿车辆行驶的整个线路中多次进行再充电，因而不必为了对车辆的存储装置进行完全充电的目的而专门停止，所以电动车辆可几乎无休止的连续工作。
本发明还提供一种电动车辆，其包括电能存储装置和通过存储在该存储装置中的能量供电的电动马达，所述能量存储装置适于通过本发明的再充电站进行再充电；所述车辆还包括连接装置，用于在车辆处于所述站的附近时将车辆的存储装置与所述站的连接装置相连。
另外，如上所述，由于在再充电阶段开始时要传送的能量已经包含在再充电站中，所以本发明的车辆比已知车辆的充电快。
当所述车辆用于如上所述的本发明的设备中时，所述车辆被频繁地再充电。
第一优点在于，相对于已知电动车辆的存储装置的容量，所述车辆的存储装置的能量存储容量可以减少，从而特别地减小车辆的成本。
另一优点在于，如果不减小存储装置的能量存储容量，则可以增大车辆的尺寸，从而能够运送更多数量的人员。
优选地，车辆的存储装置包括电容器。
这样，本发明的车辆的马达通过电容器供电，特别地，该电容器提供的优点是，其进行再充电能够比电池快得多。
这样，电容器优选地具有比经历多次再充电之后完全放电的循环的电池更长的寿命。
众所周知，电池的寿命与其放电深度成反比。
可以理解的是，增大存储装置的寿命可以实现进一步降低本发明的车辆的成本。
根据本发明，可以优选地使用具有高电容量类型的电容器，例如，超大电容器。
优选地，电容器具有的电容量在20法拉至50法拉的范围内。
由于电容器的能量存储容量通常低于电池的容量，因而有必要通过以上所述的设备沿车辆的路线对该车辆进行多次再充电。
由于再充电站也具有电容器，因而可以理解的是，通过采用两个可用电容器(其中一个位于本发明的再充电站中，另一个位于本发明的车辆中)，优选地可以很快地传送能量。
优选地，存储装置进一步包括蓄电池，例如镍镉类型的可再充电电池。
根据本发明，无论所述电容器是否包含充足的能量以向马达供电，例如，当实际行驶的线路比起初预定的线路长时，蓄电池均被设计用于将该电容器充满。
换言之，本发明的车辆结合电容器和蓄电池的优点，即，分别具有快速能量传送和高能量存储容量的优点。
优选地，蓄电池经由可逆能量传送器件与车辆的电容器相连。
这种器件可以在蓄电池与电容器之间沿双向传送能量，即，当多余能量存在于电容器中时，电容器适于对蓄电池进行再充电，而且相反地，当电容器中的可用能量不足以向电动马达供电时，蓄电池适于对电容器进行再充电。
例如，当车辆下坡行驶时，或者当进行马达制动时，电容器可具有多余能量。在这种情况下，可以理解的是，电动马达用作产生电流的发电机，该电流优选地回收和存储在电容器中，并之后可回收和存储在蓄电池中。
这样，可以理解的是，蓄电池优选地用作电容器的能量缓冲贮存器。
优选地，车辆的连接装置包括可伸展臂，以与站的连接装置相连。
以这种方式，车辆与站之间的连接可自动建立，而不像如前所述的已知车辆一样人工建立。
一个优点在于，防止操作者(通常是驾驶员)在连接过程中触电致死，或者至少使处理前述连接电缆所需的物理操作减少。
最后，本发明提供一种对电动车辆进行再充电的方法，该方法包括：提供具有通过能量存储装置供电的电动马达的电动车辆，并提供区别于该车辆并具有用于存储电能的电容器的再充电站；所述方法使得，当车辆位于再充电站的附近时，该方法进一步包括将所述车辆电连接至所述再充电站，从而将存储在所述站的电容器中的电能传送至所述车辆的电容器，而且在对所述再充电站的存储器件进行再充电之前将所述车辆与所述再充电站脱离连接。
附图说明
通过阅读下文对以非限制实例方式给出的本发明实施例进行的描述，本发明的其他特征和优点将变得更为显而易见。
这些描述涉及附图，其中：
图1为停止在本发明的再充电站附近的本发明的电动车辆的透视图；和
图2为电动车辆当连接到再充电站时的简化电路图。
具体实施方式
图1显示适于对本发明的电动车辆50再充电的本发明的再充电站10。
优选地，电动车辆50为：设计用于沿设置有至少一个公共汽车停站13的路线运送乘客的电动公共汽车50。
特别地，在图1所示的实例中，公共汽车50可为：适于运送约一百位乘客的城市电动公共汽车。
本发明的公共汽车50由电动马达(例如，三相电动马达54)推动，该电动马达通过在图2中更详细示出的电能存储装置52供电。
优选地，该电动马达为适于输送在100千瓦(kw)至200kw的范围内的电力的三相电动马达。
所述存储装置52优选地包括超大电容器类型的电容器58，该电容器的电容量范围在20法拉至50法拉的范围内，并优选为约30法拉。
特别地，公共汽车50的电容器58被设计用于在400伏特(V)至800伏特的电压范围内且优选在600V的电压下工作。
如图2所示，电容器5 8经由三相类型的DC/AC变流器59向三相电动马达54供电，例如，变流器59可为矢通量(flux vector)控制类型的不间断电源(UPS)59。
存储装置52还包括诸如镍镉电池等的蓄电池60。
根据本发明，蓄电池60经由可逆能量传送器件62与电容器58相连，其中，该可逆能量传送器件62包括DC/DC断路器类型的双向DC/DC变流器。
所述能量传送器件62设置有用于控制且特别地根据包含在电容器58中的能量来控制在电容器58与蓄电池60之间电流传送方向的装置。
在该实例中，当包含在电容器中的能量值超过预定阈值(上阈值)时，传送器件62使电容器58能够将多余能量释放到蓄电池60中，从而优选地将所述多余能量存储，而不是使这些能量散失。
例如，当公共汽车下坡行驶时，就会产生这种多余能量。在这种情况下，公共汽车由于重力而导致运动，使得车轮带动马达旋转，从而使马达作为发电机工作。
所产生的AC先通过变流器59转换为DC再传送到电容器。
因而可以理解的是，如果电容器在此时已经充分充电，则来自用作发电机的马达的能量构成多余能量，该多余能量优选地存储在蓄电池60中。
另外，无论是否使用马达制动，均可能出现多余能量。
相反地，当包含在电容器中的能量值小于第二预定阈值(下阈值)时，传送器件62使蓄电池能够对电容器58再充电。
这种情况可能当公共汽车沿较长路线行驶而使得存储在电容器58中的能量不足以全程为马达供电时发生。
在这种情况中，只要存储在电容器58中的能量值变得低于下阈值，则蓄电池通过输送马达54工作所必需的能量而将电容器充满。
为了使公共汽车50能够进行再充电，电容器58连接到连接装置56，连接装置56被设计用于在公共汽车再充电时的再充电阶段中在公共汽车50与站10之间建立电连接。
当从再充电站流到车辆的电流为强电流(即，几百安培量级的电流)时，有必要提供设置在连接装置56与电容器58之间的电耦合(coupling)装置64，其目的在于将电容器电耦合到本发明的再充电站10的能量存储器件20。
特别地，所述耦合装置64防止当在公共汽车与再充电站之间建立电连接时产生电弧。
优选地，所述电耦合装置64包括DC/DC断路器类型的单向DC/DC变流器。
如图1所示，公共汽车的连接装置56优选地采用可伸展臂的形式，该可伸展臂设置在公共汽车的顶板上，且在其端部之一设置有电连接器57，适于与再充电站的电连接器18协作以建立电连接并使能量能够在公共汽车与再充电站之间传送。
在另一变例(未示出)中，所述连接装置可采用铰接臂的形式。
无论如何变型，所述臂均被设计用于在再充电阶段中朝向再充电站10展开并在所述再充电阶段完成时收回。
尽管未示出，但可能的是，设置能量存储装置52向电致动器或者其他设备(例如，风挡刮擦器，开门装置，照明灯或者任何其它通常设置在城市公共汽车中的致动器)供电。
以下将更详细地描述本发明的再充电站。
如图1所示，再充电站10包括优选设置在公共汽车50的公共汽车停站13的顶板上的再充电装置12，所述公共汽车停站为公共汽车候车亭类型并位于公路旁。
然而，在本发明范围内，再充电站10同样可适于位于设置在公路旁的柱的顶部。
所述再充电装置12被设计用于当所述公共汽车位于站10时对电动公共汽车50的存储装置52进行再充电。
优选地，存储装置当公共汽车50静止在站10附近时进行再充电。
站10的再充电装置12包括存储器件14，存储器件14优选地包括超大电容器类型的电容器20。
在该实例中，电容器20的电容量在10法拉至30法拉的范围内，并优选为20法拉。
另外，再充电站的电容器20被设计用于在400V至800V的电压范围内工作并优选地在600V下工作。
电容器20首先电连接到用于对其再充电的能量源16，其次电连接到被紧固到再充电装置的连接装置18。
站10的连接装置18朝向公路延伸，并且还设计用于与公共汽车50的连接装置56协作以在再充电阶段中在公共汽车50与站10之间建立电连接。
根据本发明，在再充电阶段中在公共汽车50与站10之间的连接，可在公共汽车的连接装置与所述站的连接装置接触或不接触的情况下建立。
优选地，所述站的连接装置18包括电连接器，适于承接公共汽车50的电连接器57。
然而，可通过公共汽车50与站10之间的电磁感应提供连接。通过电磁感应的连接的优点在于，通过省略公共汽车与站之间的物理连接，可进一步加速再充电站10与公共汽车50之间的能量传送。
这样，可以理解的是，在再充电阶段中，两个电容器(即，公共汽车50的存储装置52的电容器和再充电站10的存储器件的电容器)连接在一起。
设置在两个电容器之间的耦合装置64，优选地可当所述连接装置连接在一起时防止形成电弧。
另外，如图1所示，连接装置之间的物理连接在基本等于公共汽车高度的高度处建立，使得上、下公共汽车的乘客不会接触连接装置，以避免任何触电致死的危险。
根据本发明，从再充电站的电容器20传送到耦合装置的电流值优选地为500安培(A)量级，从而可在5秒至20秒的时间范围内对车辆的存储装置进行再充电。
如图1所示，电容器20经由AC/DC变流器(未示出)连接到低功率电网，例如城市电网，从而使电容器20可通过能量源16进行充电。
优选地，能量源16适于输送在6kw至12kw范围内的功率。
以下将更为详细地描述本发明的设备(installation)的工作原理，该设备包括诸如以上所述城市公共汽车50等的至少一个本发明的电动车辆，和多个停站13，其中每个停站均设置有本发明的再充电站10。
顺序如下：正在运送乘客的公共汽车50停止在停站13处，然后，当门打开时并当乘客下车和其他乘客上车时，臂56从公共汽车的顶板朝向停站的顶板展开以连接到再充电站10的连接装置18，从而使能量能够从站10传送至公共汽车50。
通常，公共汽车停止5秒至30秒的范围，以允许乘客上车和下车，而如上所述，用于执行能量传送所需的时间在5秒至20秒的范围内，从而使公共汽车优选地在停止时间中进行再充电。
在再充电阶段之后，并在公共汽车再次驶离以继续沿其路线行驶之前，所述臂在公共汽车的门再次关闭时收回。
以这种方式，公共汽车50可在每个公共汽车停站13处且优选地在乘客上下车所用的一段时间中进行再充电。
优选地，提供的存储在公共汽车50的电容器58中的能量，足以使公共汽车能够到达至少下一个公共汽车停站。
无论出于任何原因，如果公共汽车无法在下一个公共汽车停站停止，则蓄电池60优选地对电容器58输送充满能量，采用这种方式以使得所述公共汽车可继续驶向沿其线路的再下一个公共汽车停站。
本发明还优选地可适用于有轨电车网络。可以提供一部分不使用吊线的网络，其中有轨电车的马达由本发明的电容器临时供电。
最后，根据本发明的另一方面，再充电站或者至少可将再充电站紧固其上的柱，设置有信息装置，例如视听广告媒体。
还优选的是，在柱上设置无线通信装置，特别地用以升级所述信息装置的内容。

Claims (15)

1、一种再充电站(10)，用于对通过能量存储装置(52)供电的电动车辆(50)进行再充电，所述车辆(50)被设计用于沿经过所述再充电站(10)所在位置的路线行驶，所述站(10)包括：再充电装置(12)，适于当所述车辆邻近所述站时对该电动车辆(50)的存储装置(52)再充电，该再充电装置(12)包括适于存储由电能量源(16)输送的电能的存储器件(14)并包括连接装置(18)，所述连接装置(18)用于将所述站(10)的存储器件(14)电连接至所述车辆(50)的存储装置(52)并用于将存储在所述站(10)的存储器件(14)中的能量传送至所述电动车辆(50)的存储装置(52)，该再充电站的特征在于，所述存储器件(14)包括电容器。
2、如权利要求1所述的再充电站，其特征在于，其进一步包括用于当所述车辆(50)不邻近所述站(10)时对所述存储器件(14)进行再充电的装置。
3、如权利要求1或2所述的再充电站，其特征在于，所述电能量源(16)为低功率电网。
4、如权利要求1至3中任一项所述的再充电站，其特征在于，所述站(10)的连接装置(18)设置有安全器件，适于使能量能够仅在所述站(10)正确连接到所述车辆(50)时进行传送。
5、如权利要求1至4中任一项所述的再充电站，其特征在于，所述再充电站(10)的电容器(20)为超大电容器。
6、如权利要求1至5中任一项所述的再充电站，其特征在于，所述在充电站位于所述车辆(50)停止时所在的停站(22)处。
7、一种设备，包括：多个再充电站(10)，用于对通过能量存储装置(52)供电的电动车辆(50)进行再充电，所述车辆(50)被设计用于沿经过所述再充电站(10)所在位置的路线行驶，每个所述站(10)均包括适于当所述车辆邻近所述站时对所述电动车辆(50)的存储装置(52)再充电的再充电装置(12)，所述再充电装置(12)包括适于存储由电能量源(16)输送的电能的存储器件(14)并包括连接装置(18)，所述连接装置(18)用于将每个所述站(10)的存储器件(14)电连接至所述车辆(50)的存储装置(52)并用于将存储在所述站(10)的存储器件(14)中的能量传送至所述电动车辆(50)的存储装置(52)，所述设备的特征在于，所述站沿所述车辆(50)行驶的路线设置，每一个所述站(10)的连接装置(18)适于传送足够的能量以使所述车辆(50)能够至少行进到下一站。
8、一种电动车辆(50)，包括电能存储装置(52)和由存储在该存储装置(52)中的能量供电的电动马达(54)，所述能量存储装置(52)适于通过根据权利要求1至7中任一项所述的再充电站(10)再充电，所述电动车辆的特征在于，所述车辆(50)还包括：连接装置(56)，用于当该车辆邻近所述站(10)时将该车辆的存储装置(52)连接至所述站(10)的连接装置(18)，所述车辆(50)的存储装置(52)包括电容器(58)。
9、如权利要求8所述的电动车辆，其特征在于，所述车辆的电容器(58)为超大电容器。
10、如权利要求8或9所述的电动车辆，其特征在于，所述车辆的存储装置(52)进一步包括蓄电池(60)。
11、如权利要求10所述的电动车辆，其特征在于，所述蓄电池(60)通过可逆能量传送器件(62)连接到所述车辆的电容器(58)。
12、如权利要求10或11所述的电动车辆，其特征在于，所述车辆(50)的电容器(58)适于对所述蓄电池(60)再充电。
13、如权利要求8至12中任一项所述的电动车辆，其特征在于，所述车辆(50)的连接装置(56)包括可伸展臂，以连接到所述站(10)的连接装置(18)。
14、如权利要求8至13中任一项所述的电动车辆，其特征在于，所述车辆(50)为城市公共汽车。
15、一种对电动车辆再充电的方法，该方法包括：提供电动车辆，所述电动车辆具有通过能量存储装置(52)供电的电动马达(54)，并且提供再充电站(10)，所述再充电站区别于所述车辆(50)并具有用于存储电能的电容器(20)；而且，当所述车辆(50)邻近所述再充电站(10)时，所述方法进一步包括：将所述车辆(50)电连接至所述再充电站，将存储在所述站(10)的电容器(20)中的电能传送至所述车辆(50)的电容器，而且，在对所述再充电站的电容器(20)再充电之前将所述车辆与所述再充电站(10)脱离连接。
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