CN101088797A - 新能源环保节能型电车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新能源环保节能型电车，城市公共交通及运输行业因排放对环境造成污染，因燃油紧张造成的营运困难，提供了一种清洁、环保、节能型电车；采用超大容量牵引型电容器为电车的动力能源，运行每公里耗电能0.7kW/h，车载遥控系统及翻转双触头受电装置快速、便捷的与地面充电设备连接补充电能；电车驱动采用了先进的大功率IGBT电子直流斩波调速系统、磁电式控制踏板、组合式电子监测仪表、电子屏预警报系统、TV监视系统，整车配置及结构设计体现人性化的设计理念；应用在城市、旅游及游览区、大型场馆、城市居民小区、港口集散地、码头、煤矿作业区、机场、大型企业内部的运输、公共交通等地。

Description

新能源环保节能型电车

技术领域

本发明涉及一种新能源电车，特别是公开一种超大容量牵引型电容器为电车拖动动力能源的新能源环保节能型电车；应用在城市、游览区、大型场馆、城市居民小区、港口集散地、码头、煤矿作业区、机场、大型企业内部的运输及公共交通等地；属于运输工具领域。

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，以现状况的汽油机和柴油机车为主导的公共交通及汽车运输领域，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，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；为此在世界范围内以采用混合动力、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、使用寿名厂、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需要急于解决的难题。

但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”。由于技术上的原因，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)、续驶里程短(一般为5公里左右)、系统价格高(电车自身价格的2倍以上)、电池使用寿命短(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系统的基础上，增加内燃机动力驱动系统，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”。

本发明的新能源环保节能型电车技术，提供了一种采用清洁环保型的电能源、可靠性高、使用寿命长、、较低营运成本、(运行每公里耗电能0.7kW/h)投资小易批量生产、性能稳定，为现代城市公共交通及汽车运输业的“电气化”，建立了高效节能新型城市公共交通及汽车运输业系统，奠定了非常重要的基础；其优越的性能可方便的配备到国内及世界各地现代城市公共交通及运输行业中。

发明内容

本发明为城市公共交通及运输行业因排放对环境造成污染，因燃油紧张造成的营运困难，提供了一种新能源环保节能型电车；由电能替代传统燃油车能源-石油，有“清洁环保”不用“燃油”的美称；新能源环保节能型电车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；由液压助力装置、可调方向机及其他传动机械组成转向系统；由电动机、万向节、传动轴、差速器组成机械拖动系统；由新型电能源超大容量牵引型电容器做车的电能源、大功率IGBT电子直流斩波调速系统(或大功率电子三相交流变频调速系统)、电子换向器、电车制动时再生能量回馈装置、牵引型直流串激电动机系统及其它电器元件连接组成新能源环保节能型电车电气拖动的主回路，运行时速≤50km/h，运行每公里耗电能0.7kW/h；由翻转双触头受电装置、超大容量牵引型电容器及其它电器元件连接组成新能源环保节能型电车的受电储能回路，受电额定电压DC 600v，电压可调范围400V～700V，电流100A-400A；双极受电触头联接回路允许电压降小于1.3V，双极受电触头纵向定位距离允许范围8～15m、横向定位的允许距离范围0.6～1.0m，伸展高度为1m-2.8m，受电控行程时间不大于5秒，其中，寻找定位时间不大于2秒；由磁电式电气制动及气制动双制动踏板装置、磁电式加速器踏板装置、电车直流驱动控制装置及其它电器元件连接组成新能源环保节能型电车的电气控制回路，操作简捷方便，可靠性高；由气泵、储气罐及其它气动元件连接组成辅助动力气动系统；由蓄电池、温度控制系统、电气管理系统、组合式电子监测仪表、电子屏预警报系统、TV监视系统、蓄电池浮充电系统、电子测速装置及其它电器元件连接组成辅助电气控制回路；由操作面板按钮、低压开关、高压断路器、手制动器、制动踏板、加速踏板与其它电器元件连接组成电车操作回路；由车前部灯光、车后部灯光、车内灯光与电气继电元件连接组成电车照明回路；

本发明的新能源环保节能型电车，避开了无轨电车“视觉污染”、“机动性差”、“不线困难”等问题，能缓解目前燃油危机价格高涨给城市公共交通及运输行业带来的营运困难；有零排放无二次污染，能缓解燃油车给城市空气带来的污染；整车配置及结构设计体现人性化的设计理念，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。整车的结构见图1、2、3。

附图说明

图1是本发明的正侧面结构示意图；

图2是本发明底盘结构示意图；

图3是本发明后视结构示意图。

(1)超大容量牵引型电容器(单只容量在5万法拉至15万法拉或通用电能铅酸蓄电池、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)；

(2)翻转双触头受电装置；

(3)双制动踏板；

(4)加速器踏板；

(5)DC/AC三相交流宽电压定频恒压式电源；

(6)直流驱动控制装置；

(7)车载受电遥控装置；

(8)大功率IGBT电子直流斩波调速系统(或电子三相交流变频调速系统)；

(9)牵引型直流串激电动机(或牵引型三相交流变频电动机)；

(10)电子换向器(或继电换向器)；

(11)再生能量回馈装置；

(12)电车专用的低地板底盘(一步踏与二步踏)；

(13)电容器仓；

(14)温度控制系统；

(15)电气管理系统；

(16)组合式电子仪表及文本器；

(17)预警报系统；

(18)电子监视系统；

(19)电子摄像头

(20)蓄电池浮充电系统；

(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；

(30)受电触线；

(31)地面受电设备；

(32)车用空调；

(33)冷气通道；

(34)手刹制动器；

(35)低压电气开关；

(36)高压电气开关；

(37)空调压缩机；

具体实施方式

图1、图2、图3中，方向机(22)、差速器(23)、牵引型直流串激电动机(9)、液压泵(25)、气泵(26)、空调压缩机(37)、与电车专用的低地板底盘(12)相结合；直流串激电动机(9)、传动轴(24)与差速器(23)相结合构成电车的机械牵引传动系统；超大容量牵引型电容器(1)、电气管理系统(15)分段并联连接，对电车动力能源进行均衡与管理；超大容量牵引型电容器(1)、高压电气开关(36)、翻转双触头受电装置(2)、车载受电遥控装置(7)、受电触线(30)、地面充电设备(31)、低压储气罐(29)相连接对车上能源补充电能；超大容量牵引型电容器(1)、电子换向器(10)、大功率IGBT电子直流斩波调速系统(8)、直流串激电动机(9)、串联连接，构成整车的动力驱动回路；超大容量牵引型电容器(1)、大功率IGBT电子直流斩波调速系统(8)、再生能量回馈装置(11)串联连接组成存储电车制动时电动机产生的再生能量回路；双制动踏板(3)、加速器踏板(4)、直流驱动控制装置(6)相连接构成电车运行控制回路；双制动踏板(3)、气泵(26)、高压储气罐(28)手刹制动器(34)相结合构成气路制动系统；电子摄像头(19)、电子监视系统(18)相连接对电车内外进行环境监控；温度控制系统(14)、电气管理系统(15)、电预警报系统(17)、电子监视系统(18)、电子摄像头(19)、蓄电池浮充电系统(20)、低压电气开关(35)、电子测速装置(21)相连接组成辅助电气控制回路；方向机(22)、组合式电子监测仪表(16)、车载受电遥控装置(7)、操作台(27)、电预警报系统(17)、电子监视系统(18)、双制动踏板(3)、加速器踏板(4)、相连接组成监控操作回路；车用空调(32)、冷气通道(33)、电容仓(13)温度控制系统(14)相结合连接保证电容仓的温度；超大容量牵引型电容器(1)安装排放在电容仓内(13)；DC/AC三相交流宽电压定频恒压式电源(5)、液压泵(25)、气泵(26)相并联连接组成辅助动力系统。

Claims (24)

1、一种新能源环保节能型电车；包括采用超大容量牵引型电容器单只容量在5万法拉至15万法拉或通用电能铅酸蓄电池、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[1]、翻转双触头受电装置[2]、磁电式AC/DC机电一体化电气制动及气制动双制动踏板装置[3]、磁电式AC/DC机电一体化加速器踏板装置[4]、新能源环保节能型电车辅助动力专用的DC/AC三相交流宽电压定频恒压式电源装置[5]、超大容量电容器为能源的电车直流驱动控制装置[6]、车载受电遥控装置[7]、新能源环保节能型电车拖动动力主回路一种为大功率IGBT电子直流斩波调速系统[8]、另一种为大功率电子三相交流变频调速系统、电车的拖动动力一种为牵引型直流串激电动机[9]、另一种为牵引型三相交流变频电动机、新能源环保节能型电车主控回路电子换向器或继电换向器[10]、新能源环保节能型电车制动时再生能量回馈装置[11]、新能源环保节能型电车专用的低地板底盘[12]、货架结构推拉式多层超大容量牵引型电容器仓[13]、电车空调机对超大容量牵引型电容器仓的温度控制系统[14]、对新能源环保节能型电车用超大容量牵引型电容器的电气管理系统[15]、组合式电子监测综合功能仪表及文本器监视系统[16]、电子屏与灯光及音响构成的预警报系统[17]、电子监视新能源环保节能型电车通道及电车后视系统[18][19]、新能源环保节能型电车低压控制电源及操作电源的蓄电池浮充电系统[20]、电子式可编程测速装置[21]。

2、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，超大容量牵引型电容器，单只容量在5万法拉至15万法拉，并有比功率高单只超大容量牵引型电容器可达到1.28kW、性能稳定、高寿命的额定容量充电次数＞200000次、体积小、结构简单由300只至880只单体组成为新能源环保节能型电车提供动力能源。

3、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，翻转双触头受电装置，为双梯、桥连、、翻转、滑触、双碳板、自调对接压力式结构，投入受电及退出受电的动力由气缸提供；其结构简单、可靠性高、实用性好、传输容量大。

4、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，磁电式AC/DC机电一体化电气制动及汽制动双制动踏板装置，第一行程为电气制动，是由电气磁电原理构成，制动时由脚踏连杆连接到电磁铁芯做正向平行运动，使输出的交流电信号与电磁铁芯运动成正比例变化，即由弱到强，反之电磁铁芯做反向平行运动，电信号有强变弱，并通过AC/DC信号变送器输送到ECU中央控制器；第二行程为汽制动。

5、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，磁电式AC/DC加速器踏板装置，是由电气磁电原理构成，加速时由脚踏连杆连接到电磁铁芯做正向平行运动，使输出的交流电信号与电磁铁芯运动成正比例变化，即由弱到强，反之电磁铁芯做反向平行运动，电信号有强变弱，并通过AC/DC信号变送器输送到ECU中央控制器。

6、根据权利要求1所述利新能源环保节能型电车，其特征在于，新能源环保节能型电车辅助动力专用的DC/AC三相交流宽电压定频恒压式电源装置；由美国IR公司生产的电流型电源芯片及IGBT等电子元件组成的输入电压为DC 240V-750V，输出为三相AC 380V，50赫兹或正弦波。

7、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，超大容量电容器为能源的电车直流驱动控制装置；采用大功率复合场效应管“IGBT”驱动电车的拖动电动机，并把微电脑中央控制系统、ECU电子控制单元用来智能管理驱动控制、处理各种指令、信号及全车自动保护系统。

8、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，车载受电遥控装置[7]；摩托罗拉生产的高集成化无线远程控制芯片组成的车载遥控装置，在新能源环保节能型电车补充电量时，由中央控制系统自动控制车载受电遥控装置向地面受电装置发出指令。

9、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，新能源环保节能型电车拖动动力主回路，采用的一种为大功率复合场效应管“IGBT”直流斩波调速系统驱动新能源环保节能型电车拖动电动机在运行中线性变速。

10、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，新能源环保节能型电车拖动动力主回路，采用的另一种为大功率电子三相交流变频调速系统，输入额定电压为DC 240V-750V，输入额定电流250A，输出额定电压为DC 320V-700V，输出额定电流为0-250A，驱动新能源环保节能型电车拖动电动机在运行中线性变速。

11、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，采用的一种拖动动力为牵引型直流串激电动机，工作电压等级为DC 600V，额定功率为60kW-90kW。

12、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，采用的另一种拖动动力为牵引型三相交流变频电动机，工作电压等级为AC 380V，额定功率为75kW-95kW，额定工作频率为0-60赫兹。

13、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，新能源环保节能型电车主控回路电子换向装置或继电换向器，电车在行驶中需前进或后退时由电子无触点模块组成的350A/2500V大功率电子换向器使电车拖动电动机主回路接线极性改变，则达到使电车拖动电动机旋转方向改变。

14、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，新能源环保节能型电车制动时再生能量回馈装置；电车在行驶中减速刹车时拖动电机再生制动能量由电子反馈可回馈50-250A电流同时超大容量电容器组构成电制动回路得以吸收，使超大容量电容器得以蓄能；回收电机制动再生的能量可达到29％-37％。

15、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，新能源环保节能型电车专用的低地板底盘，没有燃油机、变速箱，安装一台直流60kW-90kW电机或三相变频电动机75kW-95kW，该地盘设计为低地板一级踏步距地面高度为：400mm以内；二级踏步距地面高度为：00mm-600mm以内。

16、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，货架结构推拉式多层超大容量牵引型电容器仓，采用形钢结构、独立、多层组合、全封闭、可温控、能推拉、后置结构容置400-620只超大容量牵引型电容器。

17、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，电车空调机对超大容量牵引型电容器仓的温度控制系统，采用欧姆龙温控系统，由中央控制器发出对执行机构的指令，控制车用空调冷气流入电容器仓的流量保证仓内所需温度误差在±0.5摄氏度。

18、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，对新能源环保节能型电车用超大容量牵引型电容器的电气管理系统，由朝阳线性电源模块及单片机和可编程组成的控制装置，对超大容量牵引型电容器全面电气性均衡管理，实时自动监控、调整保证其电气性能的一致性。

19、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，组合式电子监测综合功能仪表及文本器监视系统，以标准电气量输入的值1-5V，4-20mA；电子夜视仪表，对新能源环保节能型电车电气实时变化量进行显示、对新能源环保节能型电车气动系统实时变化量进行显示、对新能源环保节能型电车传动系统实时变化量进行显示。

20、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，电子屏与灯光及音响构成的预警报系统，可对组合式电子监测综合功能仪表及文本器监视系统、对新能源环保节能型电车用超大容量牵引型电容器的电气管理系统、电车空调机对超大容量牵引型电容器仓的温度控制系统、新能源环保节能型电车主控回路电子换向装置、车载遥控新能源环保节能型电车与地面自动受电装置、超大容量电容器为能源的电车直流驱动控制装置、操作按钮、各种保护及机械运动位置正常状态、正常运行状态、非正常运行状态及故障状态由电子屏、灯光、音响构成的系统执行自动处理发出预警报。

21、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，电子监视新能源环保节能型电车通道及电车后视系统，由电子摄像头及机内闭环TV系统对电车的内部及电车后部的行车环境进行实时监测

22、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，新能源环保节能型电车低压控制电源及操作电源的蓄电池浮充电系统，电子型DC/DC大功率开关电源，输入额定电压为DC 240V-750V，输出额定电压为DC 24V，输出额定电流为125A，在电车运行时为全车低压控制系统及蓄电瓶提供DC 24V电能。

23、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，电子式可编程测速装置，由机电式转速传感器、单片机及数字电路组成的可编程主控板向中央控制系统、综合功能仪表发出标准量信号。

24、根据权利要求1所述新能源环保节能型电车，其特征在于，新能源环保节能型电车可采用的驱动电能源可以是：通用电能铅酸蓄电池、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。

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