CN105358360B - 电动车辆及有关的运输设施 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电动车辆(100)，所述电动车辆(100)包括电动机(102)和车载能量存储装置(104、106)，所述能量存储装置(104、106)电连接至电机以便向其供应电能，其中，所述能量存储装置包括：第一能量存储模块(104)，其包括至少一个超级电容器；和第二能量存储模块(106)，其包括至少一个电池，所述第一能量存储模块和第二能量存储模块(104、106)布置在并联的电支路上，所述车辆包括互连装置(108)，所述互连装置(108)布置在能量存储装置(104、106)与电机(102)之间，可以将两个电臂电连接至电机(102)，并且配置为使得一次只有两个电臂中的单个电臂连接至电机(102)。本发明还涉及一种包括车辆(100)和用于对车辆进行再充电的至少一个站点(200)的设施。

Description

电动车辆及有关的运输设施
技术领域
本发明涉及一种公共运输设施以及所述设施的车辆，所述公共运输设施特别地包括用来运输乘客的车辆和该车辆所应该停止的站点。
背景技术
在现有技术中，已知设施包括有轨电车类型的车辆，该车辆包括由超级电容器提供电力的电动机，车辆定期地停留于车站内以便接收或装载乘客，在该停车期间，超级电容器通过车辆与站点的连接而进行再充电。超级电容器可以非常快速地进行再充电，用于接收或装载乘客的车辆的停车期间通常足够对设置在车辆中的超级电容器进行再充电，以使得车辆可以移动到其行程中的下一站点。
由于这种设施可以设计成电动集体运输车辆，而这种电动集体运输设施在不需要在全天当中进行几个小时的再充电的情况下可以全天持续地循环行驶，因此这种设施非常便利，
然而，特别地，当这些站点包括使得可以释放电网的用于存储电能的装置(例如，超级电容器)时，这种类型的设施需要建造连接至电网并且相当壮观的停车和充电站点。因此，这些站点通常较笨重，这使得它们不是很美观。因此，不能将它们随地安装，这会相对地对车辆的行驶造成限制。因而，这种设施并不适用于每一种情况。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电动车辆和解决该问题的公共运输设施，即，特别地提供一种实施约束不是很明显的集体运输服务。
为此，本发明的首要目标是提供一种电动车辆，其包括电动机和车载能量存储装置，所述车载能量存储装置电连接至电机以便向电机供应电能，其中，所述能量存储装置包括：
-一方面，第一能量存储模块，其包括至少一个超级电容器，
-另一方面，第二能量存储模块，其包括至少一个电池，
第一能量存储模块和第二能量存储模块布置在并联的电支路上，车辆包括设置在能量存储装置与电机之间的互连装置，该互连装置可以将两个电支路电连接至电机，并且配置为使得一次只有两个电支路中的一个连接至电机。
可以知晓，电池和超级电容器为能量存储装置，电池和超级电容器中的每个均由两个电极和使得离子和电子可以在两个电极之间循环的电解质组成。但是它们的组成、它们的运行以及它们的应用却大有不同。
超级电容器的电极基于活性炭而制成，并且通常(不是一定)相同。它们使得离子或电子可以分别累积到其电极的每个上，并且以电容的方式存储能量。电池是基于负金属电极(阳极)(特别地，锂)和正电极(阴极)(特别地，由可以插入金属离子的塑料复合材料形成)而设计。在阳极发生氧化反应，而在阴极发生还原反应。电池所允许的存储类型为法拉第存储。本发明中优选地使用的电池为锂金属聚合物类型的电池。
超级电容器具有较大的功率密度，这意味着其可以利用强电流来快速地充电，并且其所包含的能量可以快速地被返送。一方面，电池包括更好的能量密度，即，相比于超级电容器，所述电池可以将能量保持更长的时间并且可以存储大得多的电量。因此，虽然电池的充电比超级电容器的充电要慢得多，但是电池通常可以覆盖更远的距离。
所以，通过本发明，由于车辆所包含的超级电容器，车辆可以在与现有技术状态下一样的“在站点进行快速再充电”的状态下工作，也可以通过其车载电池而独立于站点工作。实际上，相比于单独使用超级电容器所可以覆盖的路线长度，电池使得车辆可以在两种充电操作之间覆盖更长的路线，特别地，几十千米。存储在电池中的能量也可以保持几十个小时。
因此，通过这种关联，可以视情况而改变将能量提供给电机的能量存储装置。当存在安装站点所需的空间时和/或当考虑到站点不会使建筑群扭曲时(例如，在城市周边区域)，安装站点并且电动车辆通过定期在站点对超级电容器进行再充电来给电机供电。另一方面，当所选择的用于车辆的循环行驶的区域由于拥堵或者为了保存城市景观(例如，在历史城市中心)而不允许安装站点时，不安装充电站点并且车辆在其行驶的该部分中利用其电池来进行循环行驶。
电存储装置的这种多样性可以应对不同的意外事件，例如交通堵塞(这会增加车辆在两个站点之间的行驶时间)，或者位于车辆的常规路线上的施工(这会迫使一个车站的车辆在一定的时间段内偏离路线)。因此，也避免了超级电容器的尺寸过大(在现有技术中，为了考虑到出现这些变故的一些情况，会将超级电容器设计为尺寸过大)。
通过将电池和超级电容器的每一个直接地连接至电动机，可以具有更好的车辆效益。这是由于避免了充电/放电步骤，例如如果电池串联连接至超级电容器，则所述充电/放电步骤是必须的，这会使得仅仅可以向超级电容器供应能量和/或反之亦然，这一步骤会产生能量损失。
由于不可能同时利用超级电容器和电池来给电机供电，因此可以更好地控制车辆的能量消耗，同时避免向车辆提供对于车辆的正常工作不是真正必需的巨大的可用电力。
应当注意，设置在存储装置与电机之间的互连装置当然可以布置在包括了能量存储装置的模块中，这样的模块也包括车载电子装置。这一点对于本文所描述的其他元件也同样有效。
车辆还可以包括如下描述的其他可选特征。
车辆可以进一步包括：
-第一连接装置，其可以将第一存储模块连接至位于车辆外部的附加连接装置，
-第二连接装置，不同于第一连接装置，所述第二连接装置可以将第二存储模块连接至位于车辆外部的其他附加连接装置。
因此超级电容器(或者电池)分别独立地进行充电，这保证了设定适合于不同的能量存储装置的充电类型的位置，并且优化了对传输至车辆的能量的利用。这也选择性地允许两个能量存储模块同时充电。
第一连接装置可以包括连接臂(特别地，伸缩臂)，该连接臂可以从车辆突出延伸并且该连接臂末端包括连接器，该连接器将会连接至特别是充电站点的附加连接器。这种臂优选地位于车辆的上部，从而令用户难以接近。该连接实际上旨在以自动化的方式实现。然而，也可以使用其他类型的连接装置，例如受电弓类型的装置。
第二连接装置可以包括外螺纹类型的连接器或者优先地内螺纹(femelle)类型的连接器，该连接器位于车辆的具有可锁进出口的活门中。该活门通常设置在用户可接近的高度，用户应当自己将连接器连接至选择性地位于充电站点的附加连接器。
车辆还可以包括插置在第一连接装置和/或第二连接装置与对应的存储模块之间的至少一个DC/DC电流转换器和/或AC/DC转换器。这种装置使得从外部(特别地，从DC电流能量源(例如，能量存储装置)或者AC电流源(例如，城市电网))接收的能量可以适应相关存储装置的具体需要。
在电池与用于对所述电池进行充电的连接装置之间，车辆优选地包括充电器，该充电器形成DC电流转换器和AC–DC转换器两者。因此可以从城市电网或者经由包括一体化能量存储装置的充电终端来对电池进行再充电，并且这无须特别地改变这些充电终端以适应所述车辆。因此，车辆可以与许多充电设施相匹配。
互连装置优选地包括开关，该开关包括多个位置，特别地，一个位置允许第一存储模块与电机之间的电连接，而另一个位置允许第二存储模块与电机之间的电连接。应当注意，开关也可以选择性地包括至少一个第三位置(所谓的停止位置)，在该第三位置处，能量存储模块都不连接至电机。
车辆也可以包括用于对互连装置进行控制的装置，该装置可以根据下列参数中的一个或多个来控制互连装置：
-与第一能量存储模块和/或第二能量存储模块的运行有关的参数，特别地，充电的状态，
-与车辆的运行有关的参数，特别地，车辆的速度或者电机的状态，
-来自用户接口的信号。
用于对互连装置进行控制的装置可以与下列元件中的一个或多个进行通信：
-用于监测第一存储模块的装置，
-用于监测第二存储模块的装置，
-用于监测车辆的其他单元的装置(特别地，车辆的CAN总线)。
监测装置可以获取有关存储模块的参数(充电状态、工作故障)，并且CAN总线收集来自车辆的多个单元的所有信息(具体而言，利用传感器而在这些单元处测得)。特别地，可以获取有关电机的状态、车辆的速度、经由用户接口的控制历史的信息。
因此，特别地，可以根据超级电容器的充电水平来控制互连装置。如果充电水平低于预定值，则将互连装置控制为使得互连装置的位置允许将电池连接至电机。相反，也可以设定，当超级电容器的充电水平超过第二预定值时，将互连装置的位置控制为将超级电容器电连接至电机。由于超级电容器不能长时间保持所存储的能量，因此特别地适用这种控制模式。因此，经由超级电容器获取的能量首先被尽快地消耗，并且当超级电容器不再可以适当地给电机供电时，经由电池来获取用于给电机供电的能量。
当然，也可以通过用户接口和/或通过与车辆工作有关的其他参数(特别地，速度或者电机的开/关状态)和/或与电池工作有关的参数来控制互连装置。因此，例如，如果情况需要(特别地，如果检测到存储模块中的一个的工作故障)，则可以进入非常规的工作模式。如果有必要，也可以预想互连装置的位置处于电机停止的停止位置。
车辆可以包括DC/DC转换器，该DC/DC转换器插置在电机与能量存储模块中的至少一个之间，特别地插置在互连装置与电机之间。为了限制车辆中的元件的数量，由于电能不会从两个电支路同时到达(并且因此采用两种不同的形式)，因而可以特别地将转换器安置于互连装置的输出。然而，也可以考虑至少一个的情况，特别地，电支路的每一个包括插置在存储装置与互连装置之间的转换器。
所述DC转换器(或者斩波器)或DC转换器(或者斩波器)的至少一个可以像速度控制器一样工作，车辆也包括用于对该控制器进行控制的装置，根据下列中的至少一个参数来对控制器进行控制：
-与第一能量存储模块和/或第二能量存储模块的运行有关的参数，特别地，充电状态，
-与车辆的运行有关的参数，特别地，车辆速度或者电机状态，
-来自用户接口的信号。
特别地，用于对控制器进行控制的装置可以与下列元件中的一个或多个进行通信：
-用于监测第一存储模块的装置，
-用于监测第二存储模块的装置，
-用于监测车辆的其他单元的装置(特别地，车辆的CAN总线)。
归于电机的电压可以特别地依据有关油门踏板的信号，并且选择性地依据有关其他元件(例如，用于测量超级电容器和电池的状态的装置、计时器等等)的信号。特别地，当电池连接至电机时，和/或当连接至电机的存储装置的充电水平低于阀值水平时，和/或当检测到有关存储装置中的一个(特别地，连接至电机的一个存储装置)的异常时，可以考虑将控制装置设置为限制控制器的输出电压，从而不会由不必要的速度增大来消耗能量。
能量存储装置优选地设置在电动车辆的车顶。在第一连接装置安置于车辆的上部时，这有利于减小站点与超级电容器之间所覆盖的距离，从而增加能量存储器的效益。优选地，它们设置在车辆的车顶箱中(特别地，附加至车辆上)。因此，可以实现车辆的能量存储部分的更有效的保持。
当然，车辆可以在制动时获取能量。电机在制动阶段像发电机一样工作，并且允许其所连接的能量存储装置在获取能量时进行再充电。已知的是，车辆当然可以包括附加的摩擦制动系统，也可以从该附加的制动系统获取能量。
优选地，第一能量存储模块包括至少一个组件(该组件包括多个串联的超级电容器)，特别地，两个并联的相同的组件。
电池可以包括串联连接的多个单元电池(特别地，6个)，并且每个单元电池由多个并联的正电极和负电极组成。
当然，假如不同元件的联合可以满足车辆的使用条件(特别地，电压和存储容量)，则超级电容器的配置和电池的配置可以不同于所描述的配置。
特别地，车辆为具有较大容量的集体运输车辆。该车辆可以特别地像大卡车一样安装有轮胎，或者像有轨电车一样安装于轨道上。
本发明的目标也在于提供一种运输设施，包括：
-如上所述的至少一辆车辆，该车辆包括连接装置(所谓的第一连接装置)，该连接装置用于将第一存储模块连接至位于车辆外部的电源，以及
-至少一个站点，该站点用于对位于车辆路线上的车辆进行再充电，并且车辆将停留在该站点附近，所述站点连接到至少一个能量源并且包括第三连接装置，该第三连接装置与车辆的第一连接装置配对，并且可以将所述能量源或者能量源中的一个连接至第一存储模块。
能量源首先为城市配电网络。可选地，或者附加地，所述站点或者站点中的至少一个可以连接至自主能量源，特别地，从洁净的可再生能源(例如太阳能或风能)所获取的能量源。光伏电池板尤其合适。它们可以从来自太阳辐射的光子获取电能，并且由此尤其适合于较强日照区域，或者是难以建造连接至配电网络的通路的区域。然后，可以将电池板布置于站点的顶部，或者可以位于距站点一定距离处。
在实施方案中，用于连接车辆的第一装置包括臂(特别地，伸缩臂)并且可以在从车辆突出的同时延伸，该臂的末端包括连接器，第三连接装置包括与臂的末端的一个连接器相配对的连接器并且设置在站点处，以使得当车辆停留于站点时，站点的连接器与车辆的连接器两者可以接触。
所述站点或者站点中的至少一个也可以包括能量存储装置，该能量存储装置包括至少一个第三存储模块，该第三存储模块包括一个或多个超级电容器，该超级电容器一方面电连接至所述能量源或者能量源中的至少一个，而另一方面电连接至第三连接装置。这个或这些超级电容器可以更好地调节来自配电网络的电力。因此，代替在对应于车辆在站点的停车时间的有限的时间内对电网的较大的能量要求，所述站点的超级电容器在两辆车辆经过之间以相对较低的速度进行充电，对电网产生较小的负荷，随后由于此类型的存储装置可以非常快速地进行放电，站点的超级电容器非常快速地将能量返送给车辆。
所述站点或者站点中的至少一个包括至少一个直流电/直流电(DC/DC)转换器，该DC/DC转换器插置在第三存储模块与第三连接装置之间。
所述站点或者站点中的至少一个电连接至形成所述能量源或者能量源中的一个的城市配电网络，并且包括交流电/直流电(AC/DC)转换器，该AC/DC转换器插置在电网与第三连接装置之间，特别地插置在电网与第三存储模块之间。能量实际上以直流的形式由存储装置(该存储装置为车载的或者位于站点)存储，而能量以交流的形式在配电网络上循环。直流电转换器也可以插置在每个能量源(特别地配电网络)与第三存储模块之间。
所述站点或者站点中的至少一个也可以包括第四连接装置，该第四连接装置与车辆的第二连接装置配对，可以将所述能量源或者能量源中的一个连接至第二存储模块。这些第四连接装置与第三连接装置不同。
还应当注意，如果站点连接至自主能量源，则所述站点优选地也包括第四存储模块，该第四存储模块包括电连接至自主能量源的至少一个电池，以便存储来自该能量源的能量。所述第四存储模块可以给第三存储模块供电，和/或直接地给第三连接装置和/或第四连接装置供电。一个或多个转换器也可以插置在能量源与第四存储模块之间，或者插置在第四模块与连接装置(所述转换器与所述连接装置电连接)之间。应当注意，由于用于装载该第四存储模块的时间相对较长，并且由此在站点的停车期间不可以向第一模块提供大量能量，因此第四模块具体地适合于为第四连接装置供电。
附图说明
参考所附附图，现在将根据本发明的实施方案来描述车辆和设施，这仅仅是示例，而不旨在限制本发明的范围，其中显示了：
-图1示意性地示出了根据本发明的设施的原理，
-图2示意性地示出了车辆和相关站点的电气示意图。
具体实施方案
在图1中描述了根据本发明的具体实施方案的设施10，设施10包括在市区内循环行驶的多辆车辆100A–100C，在当前情况下，车辆100A–100C在不同路线中，站点200A–200D布置在不同车辆的路线上，这些站点形成用于车辆的停车站点，在所述停车站点处，车辆的乘客可以要求上车或者下车。这些站点也可以形成用于车辆的充电站点，在该充电站点处，充电站点可以对车载的能量存储装置进行再充电。为此，当车辆停在站点处时，车辆连接至站点，如示意性地示出的车辆100A(与站点200D)和车辆100B(与站点200C)的情况。
车辆配置为使其不需要在每个站点都停车。在附图所示的情况下，例如，车辆100A停在站点200D，随后在站点200C的前方经过而不停车(特别地，由于车辆中没有乘客需要停车)，并且将在站点200B再次停车。
车辆可以是借助于轮胎来循环行驶的大客车，或者可以借助于在公共轨道上预先设置的轨道来进行循环行驶。无论其运动方法如何，车辆都通过加载能量的方式在站点之间自主地循环行驶。
上文已经大致说明了本发明的原理，现在将利用图2来更详细地描述车辆100和充电站点200的架构(例如，它们属于根据本发明的实施方案的设施)。在该图中，电力电子类型的连接如细实线所示，而旨在用于元件之间的通信的类型的连接利用双箭头来表示。
如图2中所示，根据该实施方案的车辆100包括电动机102，一方面，电动机102由第一能量存储装置104来供电(该第一能量存储装置104包括一个或多个超级电容器模块)，另一方面，由形成电池(例如，锂金属聚合物电池，该锂金属聚合物电池包括固态电解质)的第二存储装置106来供电。可以知晓，超级电容器可以非常快速地进行充电与放电，从而可以在很短的时间内提供大量的能量。而电池不可以快速地进行充电，然而相比于超级电容器，电池可以将存储的能量保持更长时间并且可以存储更大量的能量。
因此，设置有这两种能量存储装置的车辆可以在包括关闭站点的环境下循环行驶许多个小时，而每次给能量存储装置(利用其超级电容器模块)进行再充电时无须停止超过几秒钟。另一方面，当车辆到达由于空间和美观性限制而不可以安置站点的区域(例如，城镇中心)时，车辆可以利用其电池106而在其路线的较短部分上进行循环行驶。显然电池106必须进行再充电，但是由于其未被过多地使用，该车辆可以仅仅停止而进行少得多的再充电(相比于只包括电池作为能量存储装置的车辆)。
车辆还包括互连装置108，互连装置108一方面(于输出端)连接至电机102，而另一方面(于输入端)连接至超级电容器模块104和电池106。更具体地，互连装置包括开关，该开关配置为具有将超级电容器模块104连接至电机102的第一位置和将电池106连接至电机102的第二位置。该开关更具体地配置为不允许同时将超级电容器模块104和电池106连接至电机102。换言之，超级电容器模块104到电机的电连接和电池106到电机的电连接互相排斥。如图2中所示，该开关还包括第三位置，在该第三位置处，超级电容器模块104和电池106都不连接至电机。当然，该位置保留给车辆处于停止的模式，当开关装置108放置于该位置时，车辆的电机不被供电。当然这是可选的。电机不连接至任何存储装置的状态也可以通过车辆的其他元件来实现，例如，通过下文所描述的变速驱动器。
互连装置108可以与控制装置109进行通信，控制装置109根据从车辆的其他元件接收的参数来控制开关位置的改变，这一过程将在下文中进行描述。
超级电容器模块104和电池106两者可以通过连接装置(分别为第一连接装置110和第二连接装置112)而连接至外部充电装置，从而可以将能量存储装置104、106中的每个电连接至外部电路。特别地，如上所述，在车辆的行驶过程中，超级电容器定期地借助于站点来进行充电，而当车辆停止较长时间时，对电池106进行充电。图2的实施方案中所描述的站点包括用于连接至第一连接装置110和第二连接装置112的装置，然而其不是强制性包括可以连接至第二连接装置112(第二连接装置112使得可以对电池充电)的装置。
优选地，第一连接装置110包括位于可移动连接臂(特别地，可伸缩)的末端的连接器，第二连接装置112位于具有可锁进出口(例如，具有钥匙)的活门(该活门位于车辆上)。
车辆10还包括充电器114，充电器114连接至电池106并且使得来自外部的能量可以适应所述电池的负荷的需要。电池旨在接收直流电，并且充电器特别地包括直流电/直流电(DC/DC)转换器116和交流电/直流电(AC/DC)转换器118，所述DC/DC转换器116和AC/DC转换器118用于允许从传送交流电或直流电的能量源对电池106进行充电。
还应当注意，车辆包括变速驱动器118，变速驱动器118位于电机102的上游，特别地布置在互连装置108与电机之间。变速驱动器特别地包括DC/DC转换器并且与控制装置119联接，控制装置119可以与车辆的其他元件进行通信，并且根据从这些元件接收的数据来控制变速驱动器118，以使得将与希望被施加至车辆的机械动力有关的电压传送至电机。
互连装置108的控制装置109和变速驱动器118的控制装置119可以与特别地车辆的CAN总线120通信，并且分别与监测装置122和124通信，分别用于有关能量存储装置104和106的特性。
车辆的CAN总线120可以获取有关除了存储装置之外的车辆单元的数据，例如车辆的速度、油门踏板上的来自用户的机械命令等等。监测装置122、124可以获取由所述监测装置122、124测量的、有关能量存储装置104、106的各个参数的数据(例如，存储装置的充电状态)，或者可以检测所述存储装置的工作故障。
因此，根据来自CAN总线和来自监测装置的数据，可以例如通过执行下列方法来尽可能精确地控制互连装置和控制器：
-当车辆停止时，将互连装置切换至停止位置，
-当超级电容器模块的充电水平低于低阀值水平时，将互连装置的位置切换至使电池连接至电机的位置，
-相反，当超级电容器模块的充电水平高于高阀值水平时，将互连装置的位置切换至使超级电容器连接至电机的位置，
-当两个存储装置的充电水平都低于阀值水平时，确定将电池连接至电机并且将变速驱动器控制为不超过阀值电压，而不考虑由用户通过油门踏板所进行的请求，以便限制不必要的能量消耗。
当然，应当注意，可以通过上述系统将信息传送至车辆的CAN总线，以使得特别地经由车辆的仪表板来警告用户一个或两个存储装置的充电水平较低，并且警告用户存储装置中的一个具有故障操作。
应当注意，车辆的某些存储装置(至少尤其是超级电容器模块)和有关的连接装置可以布置在附加的车顶箱中，这些车辆的存储装置和有关的连接装置可以从该车顶箱连接至已经安装于车辆中的元件(例如，电机或CAN总线)。这部分的所述设施维护允许加载和存储能量。
现在将详细地描述允许车辆进行停车和充电的站点200。
站点200连接到至少一个能量源：在当前情况下，站点200连接至例如城市配电网络的外部电网300，所述城市配电网络一方面将作为交流电的能量提供至单元电池(特别地，可以位于站点的屋顶或距站点一定距离的光伏电池板400)，另一方面分配作为直流电的能量。站点的更简单形式可以仅仅连接至这些能量源中的一个，特别地，配电网络300。
站点200还包括连接装置，称为第三连接装置204(与第一连接装置110配对)以及第四连接装置204(与车辆的第二连接装置112配对)。在第三连接装置位于可伸缩臂的末端的情况下，第三连接装置包括基本上与可伸缩臂位于同样高度的连接器。再次，应当注意，第四连接装置204的存在并非是必不可少的。另一方面，需要第三连接装置的存在以使车辆的超级电容器快速进行再充电。
站点200还包括位于站点内的能量存储装置。具体而言，其包括电连接至第三连接装置的第三能量存储装置(即，超级电容器模块206)和电连接至第四连接装置204的第四连接装置(即，电池208)。
因此，可以对站点200的超级电容器模块206进行快速充电(在两个连续的车辆的站点之间的道路上)，并且使所述模块206(该模块206用于对车辆的附加超级电容器模块104进行再充电)在少于一分钟之内快速地放电，所述车辆的附加超级电容器模块104经由连接在一起的第一连接装置110和第三连接装置202而连接至站点200的模块206。
第四存储装置208是可选的。然而，如图2中所示，在站点200连接至不是持久可用的能量源(光伏电池板类型)的情况下，第四存储装置208是有用的。在这种情况下，电池208位于光伏电池板400的下游，并且允许将通过电池板回收的能量长期地存储。当车辆停止并且经由第二连接装置和第四连接装置进行连接以便对其车载电池106进行再充电时，存储在站点的电池208中的能量被返送至车载电池106。
现在将更具体地描述可以在站点处对位于车辆中的超级电容器模块104进行充电的电路。如上所述，该电路包括超级电容器模块206，超级电容器模块206一方面连接至城市电网300，而另一方面连接至第三连接装置(车辆可以经由第一连接装置而连接至该第三连接装置)。在当前情况下，电路包括位于与电网300的连接的下游的AC/DC转换器210，AC/DC转换器210可以将作为交流电分配的电能转换为作为直流电的电能。存储在不同的存储装置中的能量实际上是作为DC电流来存储的。该转换器210优选地位于站点的入口处，以使得能量以DC形式直接地可用，而不用考虑其随后的目的地。
用于对车载超级电容器模块104进行充电的电路还包括互连装置212、214，互连装置212、214可以将来自城市电网的能量引导入电路的不同支路。互连装置212可以将能量导入至第一支路(所述第一支路用来对车辆的车载超级电容器模块104进行充电，并且由此连接至第三连接装置202)，或者可替代地将能量导入至第二支路(所述第二支路用来对车辆的车载电池106进行充电，并且由此连接至第四连接装置112)。互连装置114可以将来自转换器210并且在第一支路中流通的能量直接地导入至第三连接装置202或者导入至站点的超级电容器模块206。它们也可以使站点200的超级电容器模块206与第三连接装置202电连接。
充电电路进一步包括DC/DC转换器216，DC/DC转换器216插置在超级电容器模块206与第三连接装置202之间，用于使站点的超级电容器模块206的输出电压满足车辆的超级电容器模块104所需的电压。优选地，转换器216位于互连装置214与第三连接装置202之间，从而可以利用单个转换器来处理来自超级电容器模块或者直接来自电网的能量。应当注意，这个转换器必须插置在站点的超级电容器模块与车辆的超级电容器模块两者之间。该转换器也可以布置在车辆中。
互连装置212、214由控制装置218控制，控制装置218可以与这些互连装置进行通信并且根据可以来自不同的元件(例如，用于监测站点200的不同存储装置206、208的装置220、222，以及存储装置206、208的连接装置202、204)的数据来控制它们的操作。监测装置220、222可以获取与存储装置的参数(充电水平、故障检测)有关的数据，并且它们类似于上述与车辆相关的监测装置。连接装置允许例如通过引导线来简单地检测车辆的连接器到站点的连接器的插入或者来自车辆的数据的传输。当有关的存储装置连接至站点时，这种数据可以由用于监测车辆的存储装置104、106的装置122或124提供。
为了对车载超级电容器模块104进行充电，站点可以特别地进行以下操作。当在站点的第三连接装置202处未检测到任何车辆的连接时，互连装置212、214优先地放置在允许来自配电网络300的能量被直接地导入至站点的超级电容器模块206的位置。当车辆连接至站点时，第三连接装置202用信号示出这一情况，并且控制装置218命令互连装置214切换至允许存储在站点的超级电容器模块206内的能量传输至车辆中的一个的位置。当监测装置220指示模块206的充电水平低于阀值水平时，如果车辆仍然被连接(或者可替代地，如果车辆的超级电容器模块104的充电水平低于表明充电完成的上阀值水平时)，控制装置218命令互连装置214切换至允许电网300直接连接至连接装置202的位置。
现在将描述用于对车辆的电池进行充电的站点电路的第二支路。如上所述，该支路包括位于光伏电池板400的下游的电池208。该电池另一方面连接至第四连接装置204。该电池的充电电路进一步包括充电器224，充电器224插置在光伏电池板与电池之间，并且特别地包括DC/DC转换器，该DC/DC转换器允许从光伏电池板对电池充电的优化。特别地，充电器224可以是MPPT(Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪)类型的，也就是说其检测所需的电压，以使得由光伏电池提供的电力为最大值；并且检测随后传输至电池的电压，以使得传输的电力最大。
用于对车辆的车载电池进行充电的支路也包括位于电池下游的互连装置226。这些装置插置在电池208与互连装置204之间。特别地，它们可以将第四连接装置连接至电池208或者配电网络300。如先前所描述的，根据从监测装置220、222以及从连接装置202、204获取的数据，由控制装置218控制互连装置。
在当前情况下，当通过第二连接装置和第四连接装置而检测到车辆连接至站点时，控制装置218控制互连装置226以使得电池208电连接至车辆的电池106。当监测装置222指示电池的充电水平低于低阀值水平时，如果通过第二连接装置和第四连接装置的车辆的连接始终有效，或者可替代地，如果检测到车辆的电池106的充电水平不高于上阀值水平，则控制装置218控制互连装置212、226以使得车辆的电池106直接地连接至配电网络。当其充电水平再次高于特定的充电水平时，也可以考虑再次将电池208连接至连接装置。
应当注意，在这种情况下，插置在站点的电池208与车辆的电池106之间的充电器114位于车辆中。然而，也可以将充电器114设置于站点处，特别地，设置在互连装置226与第四连接装置之间。
应当注意，当站点包括用于对车辆的超级电容器进行充电的系统和用于对车辆的电池进行充电的系统两者的情况下，与本申请的示例中一样，这些系统可以彼此完全独立并且互不通信。
根据本发明的设施以下列方式工作：
-当站点中没有车辆时，位于站点内的超级电容器模块206从城市电网进行充电，如果超级电容器模块206的充电水平高于阀值水平，则随后站点的电池208也进行充电，
-当车辆到达站点时，驾驶员通过视觉标记以及选择性地通过位于道路上的缓速器和/或分隔片来调整车辆位置，以使得包括第一连接装置110的臂大体定位为面向连接装置202，
-当传感器定位出面向臂的连接器110的存在并且当驾驶员发送命令(例如，经由车辆的接口或者针对站点的单独的控制装置)时，执行臂的位移。然后，车辆的连接装置110与站点的连接装置202进行连接。
-当连接有效时，站点检测该连接并且控制用于将能量从站点的超级电容器模块206传输至车辆的超级电容器模块104的互连装置214。优选地，当连接有效时，防止车辆滚动(特别地，通过对控制器118和/或互连装置108进行控制来实现)。在站点处的视觉或音频信号或者车辆的视觉或音频信号也可以被提供用于信号通知连接的状态，
-当检测到车辆的超级电容器模块104的阀值水平过高和/或高于来自驾驶员的请求时(这两种状况可以是累加的或者不是累加的)，车辆的连接器110通过缩回连接臂而分离。当臂缩回时，例如通过存在传感器检测状态，再次允许车辆的滚动。然后在下一辆车辆到达时可以重新开始上述循环，
-当车辆利用站点对其电池106进行充电时(例如在夜间)，车辆的连接器112连接至站点的连接器204。连接器存在的检测触发向互连装置212(该互连装置212用于将来自城市电网300和/或存储装置208的能量传输至车辆的电池)发送指令。然后，手动地实现站点与车辆之间的连接。当装置112、204之间的连接有效时，也可以提供用于防止车辆滚动的装置。
图2中所描述的设施为本发明的具体实施方案，本发明并不限于该实施方案和说明书中所提到的替代实施方案。

Claims (28)

1.一种电动车辆(100；100A–100C)，包括电动机(102)和车载的能量存储装置(104、106)，所述能量存储装置(104、106)电连接至电动机(102)以便将电能供应至所述电动机，其特征在于，能量存储装置包括：
-一方面，第一能量存储模块(104)，其包括至少一个超级电容器，
-另一方面，第二能量存储模块(106)，其包括至少一个电池，
所述第一能量存储模块(104)和第二能量存储模块(106)布置在并联的电支路上，车辆包括互连装置(108)，所述互连装置(108)一方面连接至电动机(102)并且另一方面连接至第一能量存储模块(104)和第二能量存储模块(106)，
其中，所述互连装置(108)设置在能量存储装置(104、106)与电动机(102)之间，并且配置为使得一次只有两个电支路中的一个电支路连接至电动机(102)，
其中，所述互连装置(108)包括开关，所述开关配置为具有将第一能量存储模块(104)连接至电动机(102)的第一位置和将第二能量存储模块(106)连接至电动机(102)的第二位置，
其中，所述开关配置为不允许第一能量存储模块(104)和第二能量存储模块(106)两者均连接至电动机(102)，
其中所述车辆包括：
-第一连接装置(110)，其可以将第一能量存储模块(104)连接至位于车辆外部的第三连接装置(202)，
-第二连接装置(112)，所述第二连接装置(112)不同于第一连接装置(110)，并且所述第二连接装置(112)可以将第二能量存储模块(106)连接至第四连接装置(204)，
其中所述第四连接装置(204)位于车辆外部并且不同于所述第三连接装置(202)。
2.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中所述开关包括第三位置，在该第三位置处，能量存储模块都不连接至电动机。
3.根据权利要求2所述的车辆(100)，至少包括直流电/直流电转换器(116)和/或交流电/直流电转换器(114)，所述直流电/直流电转换器(116)和/或所述交流电/直流电转换器(114)插置在第一连接装置和/或第二连接装置(112)与对应的能量存储模块(106)之间。
4.根据权利要求1-3的任意一项所述的车辆(100)，包括：用于控制互连装置(108)的装置(109)，所述用于控制互连装置(108)的装置(109)可以根据下列参数中的一个或多个来控制互连装置(108)：
-与第一能量存储模块和/或第二能量存储模块(104、106)的运行有关的参数，
-与车辆的运行有关的参数，
-来自用户接口的信号。
5.根据权利要求4所述的车辆(100)，其中，与第一能量存储模块和/或第二能量存储模块(104、106)的运行有关的参数为充电水平。
6.根据权利要求4所述的车辆(100)，其中，与车辆的运行有关的参数为车辆速度或者电动机状态。
7.根据权利要求4所述的车辆(100)，其中，用于对互连装置进行控制的装置可以与下列元件中的一个或多个进行通信：
-用于监测第一能量存储模块(122)的装置，
-用于监测第二能量存储模块(124)的装置，
-用于监测车辆的其他单元的装置。
8.根据权利要求7所述的车辆(100)，其中，用于监测车辆的其他单元的装置包括车辆的控制器局域网络总线(120)。
9.根据权利要求1所述的车辆(100)，包括：直流电/直流电转换器(118)，所述直流电/直流电转换器(118)插置在电动机(102)与能量存储模块(104、106)的至少一个之间。
10.根据权利要求9所述的车辆(100)，其中，直流电/直流电转换器(118)插置在互连装置(108)与电动机之间。
11.根据权利要求9所述的车辆(100)，其中，所述直流电/直流电转换器(118)或者直流电/直流电转换器(118)的至少一个作为变速驱动器来工作，所述车辆还包括用于控制该变速驱动器的装置(119)，所述装置(119)根据下述中的至少一个参数来控制所述变速驱动器：
-与第一能量存储模块和/或第二能量存储模块(104、106)的运行有关的参数，
-与车辆的运行有关的参数，
-来自用户接口的信号。
12.根据权利要求11所述的车辆(100)，其中，与第一能量存储模块和/或第二能量存储模块(104、106)的运行有关的参数为充电水平。
13.根据权利要求11所述的车辆(100)，其中，与车辆的运行有关的参数为车辆速度或者电动机状态。
14.根据权利要求11所述的车辆(100)，其中，用于对变速驱动器进行控制的装置(119)可以与下列元件中的一个或多个进行通信：
-用于监测第一能量存储模块(122)的装置，
-用于监测第二能量存储模块(124)的装置，
-用于监测车辆的其他单元的装置。
15.根据权利要求14所述的车辆(100)，其中，用于监测车辆的其他单元的装置包括车辆的控制器局域网络总线(120)。
16.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，能量存储装置(104)设置在车辆的车顶箱中。
17.根据权利要求1所述的车辆(100)，其中，能量存储装置(104)附加至车辆上。
18.一种运输设施(10)，包括
-根据前述权利要求的任意一项所述的车辆(100；100A–100C)中的至少一个，以及
-站点(200；200A–200D)中的至少一个，其用于对位于车辆的路线上的车辆进行再充电，并且车辆将会在所述站点附近停车，所述站点连接到能量源(300、400)中的至少一个并且所述站点包括所述第三连接装置(202)，所述第三连接装置(202)与车辆的第一连接装置(110)配对，并且可以将所述能量源(300、400)或者能量源(300、400)中的一个连接至第一能量存储模块(104)。
19.根据权利要求18所述的设施(10)，其中，车辆的第一连接装置(110)包括臂，所述臂为伸缩臂，并且可以通过从车辆突出而延伸，该臂的末端包括连接器，所述第三连接装置(202)包括与位于臂的末端的一个连接器相配对的连接器并且设置在站点处，以使得站点的连接器与车辆的连接器两者可以接触。
20.根据权利要求18至19中的任意一项所述的设施(10)，其中，所述站点(200)或者站点(200)的至少一个包括能量存储装置(206、208)，所述能量存储装置(206、208)包括至少一个第三存储模块(206)，所述第三存储模块(206)包括一个或多个超级电容器，所述超级电容器一方面电连接至所述能量源(300、400)或者能量源(300、400)中的至少一个，而另一方面电连接至第三连接装置(202)。
21.根据权利要求18至19中的任意一项所述的设施(10)，其中，所述站点(200)或者站点(200)中的至少一个包括至少一个直流电/直流电转换器(216)，所述直流电/直流电转换器(216)插置在第三存储模块(206)与第三连接装置(202)之间。
22.根据权利要求18至19中的任意一项所述的设施(10)，其中，所述站点(200)或者站点(200)中的至少一个电连接至形成了所述能量源或者能量源中的一个的城市配电网络(300)，并且包括交流电/直流电转换器(210)，所述交流电/直流电转换器(210)插置在电网与第三连接装置(202)之间。
23.根据权利要求22所述的设施(10)，其中，交流电/直流电转换器(210)插置在电网与第三存储模块(206)之间。
24.根据权利要求18至19中的任意一项所述的设施(10)，其中，所述站点(200)或者站点(200)中的至少一个包括所述第四连接装置(204)，所述第四连接装置(204)不同于第三连接装置(202)，并且与连接至车辆的第二能量存储模块(106)的车辆的第二连接装置(112)配对，所述第四连接装置(204)可以将所述能量源或者能量源中的一个连接至第二能量存储模块(106)。
25.根据权利要求18至19中的任意一项所述的设施(10)，其中，所述站点(200)或者站点(200)中的至少一个连接至自主能量源(400)。
26.根据权利要求25所述的设施(10)，其中，自主能量源(400)是由光伏电池板来产能的。
27.根据权利要求25所述的设施(10)，其中，所述站点还包括第四存储模块(208)，所述第四存储模块(208)包括至少一个电池，所述至少一个电池电连接至自主能量源(400)以便存储来自该能量源的能量。
28.根据权利要求27所述的设施(10)，其中，至少一个电池电连接至连接至站点的第四连接装置(204)。
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