CS217604B1

CS217604B1 - Electric bus with electro-hybrid drive

Info

Publication number: CS217604B1
Application number: CS737568A
Authority: CS
Inventors: Libor Vykoupil
Original assignee: Libor Vykoupil
Priority date: 1973-11-05
Filing date: 1973-11-05
Publication date: 1983-01-28

Abstract

Elektrobus s elektrohybridním pohonem představuje zařízení* trolejbusu, který kromě běžné trakční výzbroje je vybaven také akumulátorovou baterií o napětí blízkém napětí trolejovému. Zapojení podle vynálezu využívá tyristorového zařízení s plynulou a bezeztrátovou regulací proudu také pro nabíjení akumulátorové baterie v době jízdy vozidla setrvačností, dále v době jeho stání na zastávkách pod trolejovým vedením a umožňuje nabíjet akumulátorovou baterii z pohybové energie vozidla při každém brzdění. Z akumulátorové baterie jest pak vozidlo poháněno na traťových úsecích bez trolejového vedení rovněž s využitím tyristorového zařízení. Cyklickým střídáním pohybu vozidla v oblasti městské a příměstské dopravy po traťových úsecích s trolejovým vedením a na úsecích bez vedení získává vozidlo neomezený akční dosah, aniž je zapotřebí k nabíjení akumulátorové baterie instalovat nabíjecí stanice, nebo provádět výměnu vybité baterie za nabitou. S ohledem na poměrně krátkodobé střídání jízdy vozidla pod trolejovým vedením a mimo něj, lze na vozidle instalovat akumulátorovou baterii s kapacitou dostačující jen na jízdu v úseku bez trolejového vedení.An electric bus with an electrohybrid drive represents a trolleybus device* which, in addition to the usual traction equipment, is also equipped with an accumulator battery with a voltage close to the trolley voltage. The connection according to the invention uses a thyristor device with a continuous and lossless current regulation also for charging the accumulator battery when the vehicle is coasting, and also when it is standing at stops under the trolley line, and allows charging the accumulator battery from the kinetic energy of the vehicle during each braking. The vehicle is then powered from the accumulator battery on track sections without a trolley line, also using a thyristor device. By cyclically alternating the movement of the vehicle in the area of urban and suburban transport on track sections with a trolley line and on sections without a line, the vehicle gains an unlimited range of action, without the need to install charging stations to charge the accumulator battery, or to replace a discharged battery with a charged one. Considering the relatively short-term alternation of vehicle travel under and outside the overhead line, a battery with a capacity sufficient only for travel in a section without overhead lines can be installed on the vehicle.

Description

Vynález se týká elektrobusu s elektrohybridním pohonem z trolejového vedení nebo z vlastní akumulátorové baterie, obsahující výzbroj trolejbusu s tyristorovou regulací proudu a trakční akumulátorovou baterii.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electro-hybrid electric bus from an overhead contact line or an own accumulator battery, comprising a trolleybus armament with thyristor current control and a traction battery.

V současném vysokém nárůstu motorizace v městech je nejaktuálnějším problémem zamoření měst výfukovými plyny, ohrožení zdraví obyvatel škodlivými exhalacemi a vysokou hladinou hluku. Jednou z cest z těchto problémů je dokončení vývoje elektrického pohonu silničních vozidel, tj. elektromobilu. Aplikace tohoto pohonu je zatím reálná jen u menších vozidel, a to pro velmi omezený zdroj elektrické energie přímo na vozidlech v akumulátorech nebo palivových článcích. Výroba elektrických vozidel pro hromadnou dopravu, tj. elektrobusů si vyžádá ještě dlouholetý vývoj až do doby, než bude vynalezen akumulační zdroj energie, který by kapacitou byl schopen pokrýt nejméně celodenní spotřebu vozidla nebo takový zdroj, který by svým trvalým výkonem pokryl příkon náročných trakčních a pomocných agregátů těžkých a rychlých vozidel.In the current high increase in urban motorization, the most recent problem is the contamination of cities with exhaust gases, the threat to the health of the population through harmful emissions and high noise levels. One way out of these problems is to complete the development of the electric propulsion of road vehicles, ie the electric car. The application of this drive is so far only feasible for smaller vehicles, for a very limited power source directly on vehicles in accumulators or fuel cells. The production of electric vehicles for public transport, ie electric buses, will require a long-term development until the accumulation source of energy is invented, which would be able to cover at least all-day consumption of the vehicle with capacity, or such a source auxiliary aggregates of heavy and fast vehicles.

Z těchto důvodů je zatím nereálné počítat v provozu městské hromadné dopravy se zavedením velkokapacitních dopravních prostředků, tj. elektrobusů, které by svými přepravními schopnostmi se staly ekvivalentní náhradou za autobusy se vznětovým motorem. Pokusy v tomto směru jsou orientovány vesměs na hybridní pohon elektrobusů, nákladních a jednoúčelových městských vozidel a to ve spojení spalovacího motoru s generátorem, akumulátorovou baterií a trakčním motorem. V obvodu středu města tato vozidla odebírají energii převážně z olověných baterií, mimo zastavěnou část dodává velký podíl základní energie dieselmotor nebo spalovací turbina ve spojení s generátorem.For these reasons, it is unrealistic to envisage the introduction of high-capacity means of transport, ie electric buses, which would become equivalent to diesel-powered buses in terms of their transport capabilities. The attempts in this direction are oriented mostly on the hybrid drive of electric buses, trucks and special-purpose city vehicles in connection with the internal combustion engine with generator, accumulator battery and traction engine. In the perimeter of the city center, these vehicles consume energy mostly from lead batteries, outside the built-up part they supply a large proportion of the base energy of a diesel engine or combustion turbine in conjunction with a generator.

V řadě měst je zavedena trolejbusová doprava, kde i v budoucnu se počítá s jejím rozvojem z důvodu perspektivního vozidla hromadné dopravy z hlediska hygieny a bezhlučného provozu.In many cities, trolleybus transport has been introduced, where it is expected to develop in the future because of the promising public transport vehicle in terms of hygiene and noiseless traffic.

Zlepšení využitelnosti trolejbusové dopravy umožňuje elektrobus s elektrohybridním pohonem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sběrače proudu jsou připojeny na vstup diodového usměrňovače, jehož jeden výstupní pól je přes první stykač připojen na tyristorový spínač, který je dále přes čtvrtý stykač, první diodu a proudové čidlo připojen na jeden pól akumulátorové baterie, jejíž druhý pól je přes druhý stykač připojen na druhý výstupní pól diodového usměrňovače, přičemž na první pól akumulátorové baterie je připojena anoda druhé diody, jejíž katoda je připojena mezi první stykač a tyristorový spínač, zatímco druhý pól akumulátorové baterie je přes kotvu trakčního motoru a třetí stykač připojen mezi čtvrtý stykač a tyristorový spínač.The electro-hybrid electric bus according to the invention makes it possible to improve the usability of the trolleybus transport by the fact that the current collectors are connected to the input of a diode rectifier, one output pole of which is connected via a first contactor to a thyristor switch. and a current sensor connected to one pole of the accumulator battery, the other pole of which is connected via the second contactor to the second output pole of the diode rectifier, the first diode of the accumulator battery being connected to the anode of the second diode whose cathode is connected between the first contactor the battery terminal is connected between the fourth contactor and the thyristor switch via the traction motor armature and the third contactor.

Elektrobus podle vynálezu umožní využít zavedené nebo plánované trolejbusové dopravy i do těch oblastí města, kde nelze z hospodářských, technických a estetických důvodů provozovat dopravu jinou, než klasickými autobusy, a kde tedy trolejové vedení není vybudováno. V těchto částech města bude dopravní úlohu plnit trolejbus, avšak s pohonem z vlastní akumulátorové baterie, udělující vozidlu normální jízdní vlastnosti, tedy funkčně jako elektrobus. Kombinací dopravních linek vedených z části po trolejových úsecích a z části po ulicích bez trolejového vedení lze jízdou pod trolejovým vedením pohánět vozidlo trakčním proudem z trolejové sítě a současně nabíjet z ní akumulátorovou baterii. Další jízdou mimo trolejové vedení bude tentýž trakční motor vozidla napájen z vlastní výkonné akumulátorové baterie. Při brzdění vozidla se bude akumulátorová baterie nabíjet rekuperačním proudem získaným z trakčního motoru.The electric bus according to the invention makes it possible to use established or planned trolleybus services to those areas of the city where, for economic, technical and aesthetic reasons, transport other than conventional buses cannot be operated and where the trolley line is not constructed. In these parts of the city, the traffic role will be fulfilled by the trolleybus, but powered by its own rechargeable battery, giving the vehicle normal driving characteristics, ie functionally as an electric bus. Combining conveyor lines, partly over the catenary sections and partly on the streets without the overhead contact line, driving under the overhead contact line can power the vehicle with traction current from the overhead contact line while charging the rechargeable battery. The next traction away from the overhead contact line will be powered by the same traction motor of the vehicle from its own powerful accumulator battery. When the vehicle is braking, the rechargeable battery will be charged by the regenerative current obtained from the traction motor.

Příkladné provedení elektrobusu podle vynálezu je vyznačeno na výkrese, kde je nakresleno zapojení silové části vozidla obsahující výzbroj trolejbusu s tyristorovou regulací proudu a trakční akumulátorovou baterii B, kde sběrače A proudu jsou připojeíny na vstup diodového usměrňovače U, jehož jeden výstupní pól + je přes první stykač SI připojen na tyristorový spínač TS, který je dále přes čtvrtý stykač S4, první diodu Dl a proudové čidlo H připojen na jeden pól + akumulátorové baterie B, jejíž druhý pól — je přes druhý stykač S2 připojen na druhý výstupní pól — diodového usměrňovače U, přičemž na první pól + akumulátorové baterie B je připojena anoda druhé diody D2, jejíž katoda je připojena mezi první stykač SI a tyristorový spínač (TS), zatímco druhý pól — akumulátorové baterie B je přes kotvu K trakčního motoru a třetí stykač S3 připojen mezi čtvrtý stykač S4 a tyristorový spínač TS.An exemplary embodiment of an electric bus according to the invention is depicted in the drawing where the power section of a vehicle comprising a trolleybus with thyristor current control and a traction battery B is shown where current collectors A are connected to the input of a diode rectifier U whose one output pole + is across the contactor S1 is connected to a thyristor switch TS, which is further connected via a fourth contactor S4, a first diode D1 and a current sensor H to one pole + a battery B whose second pole - is connected via a second contactor S2 to a second output pole - a diode rectifier U wherein the anode of the second diode D2 is connected to the first pole + of the battery B, the cathode of which is connected between the first contactor S1 and the thyristor switch (TS), while the second pole of the battery B is connected via anchor K of the traction motor and the third contactor S3 fourth contactor S4 and thyristor switch although TS.

Při jízdě pod trolejovým vedením T se přivádí proud do vozidla ze sítě sběrači A prouůu přes diodový usměrňovač U, zajištující neměnnou polaritu zařízení vozidla i při různé polaritě trolejových vodičů nebo v případě napájení střídavým proudem. Proud je dále veden přes první a druhý stykač Sl, S2 s nadproudovou ochranou, dále přes tyristorový spínač TS a přes třetí stykač S3 do kotvy K trakčního motoru, jehož kroutící moment a tím i zrychlení a rychlost vozidla se řídí také cizím buzením magnetů M napájených z vozidlové baterie nebo z trolejového vedení. Čtvrtým stykačem S4 se zapíná obvod nabíjení akumulátorové baterie B přes první diodu Dl a proudové čidlo H, přičemž nabíjecí proud z trolejového vedení T se řídí tyristorovým spínačem TS jen v době, kdy je vypnut jízdní pedál JP, a kdy je rozpojen třetím stykačem S3 přívod proudu do kotvy K trakčního motoru. Akumulá217604 torová baterie B se tedy nabíjí při jízdě a stání vozidla vyjma po dobu rozjezdu a jízdy vozidla s odběrem proudu trakčního motoru z trolejového vedení T. Řízení tyristorového spínače TS obstarává elektronický regulátor R ovládaný jednak jízdním pedálem JP, jednak proudovým čidlem H zapojeným v obvodu nabíjení akumulátorové baterie B.When operating under the overhead contact line T, current is supplied to the vehicle from the mains collector A by means of a diode rectifier U, ensuring constant polarity of the vehicle equipment even with different polarity of the contact wires or in the case of alternating current supply. The current is then fed through the first and second contactors S1, S2 with overcurrent protection, then through the thyristor switch TS and through the third contactor S3 to the armature K of the traction motor, whose torque and thus acceleration and speed of the vehicle are also controlled by from the vehicle battery or the overhead contact line. The fourth contactor S4 turns on the battery charging circuit B via the first diode D1 and the current sensor H, the charging current from the overhead contact line T being controlled by the thyristor switch TS only when the pedal JP is switched off and the third contactor S3 is disconnected. current to armature K of the traction motor. Thus, the accumulator217604 battery B is charged while the vehicle is in motion and when it is stationary, except during the start-up and driving of the vehicle with traction motor current drawn from the overhead contact line T. The thyristor switch TS is controlled by an electronic controller R controlled by the pedal JP. rechargeable battery B.

Při jízdě vozidla se staženými sběrači A proudu na úseku bez trolejového vedení T se přivádí proud do kotvy K trakčního motoru z akumulátorové baterie B přes druhou diodu D2, tyristorový spínač TS a zapnutý třetí stykač S3.When the vehicle is driven with the current collectors A down on the section without overhead contact line T, current is supplied to the traction motor armature K from the battery B via the second diode D2, the thyristor switch TS and the third contactor S3 switched on.

Při brzdění vozidla se využívá elektrodynamického působení trakčního motoru k nabíjení akumulátorové baterie B tím, že brzdovým pedálem se zapne třetí a čtvrtý stykač S3, S4, přičemž se brzdný proud řídí cizím buzením magnetů M trakčního motoru. Při poklesu nabíjecího proudu generovaného při dobrzďování vozidla se působením proudového čidla H připojí k obvodu kotvy K trakčního motoru také brzdový odpor W zapnutím pátého stykače S5.During vehicle braking, the electrodynamic action of the traction motor is used to charge the accumulator battery B by engaging the third and fourth contactors S3, S4 with the brake pedal, the brake current being controlled by the foreign excitation of the magnets M of the traction motor. When the charging current generated during the vehicle deceleration decreases, the braking resistor W is also connected to the armature circuit K of the traction motor by switching on the fifth contactor S5 under the action of the current sensor H.

Kondenzátor C tvoří filtr k vyhlazení pulsů proudu odebíraného z trolejového vedení T, nulová dioda ND je součástí funkce pulsní regulace tyristorovým spínačem TS.The capacitor C forms a filter for smoothing the pulses of the current drawn from the overhead contact line T, the ND diode is part of the pulse control function by the thyristor switch TS.

Zapojením podle vynálezu získá vozidlo neomezený akční dosah v oblasti dopravní sítě města, kterého se dosáhne systematic-By engaging in accordance with the invention, the vehicle gains an unrestricted action range in the area of the city's transport network, which is achieved by

Claims

An electro-hybrid electric trolley or self-contained battery, comprising a trolleybus with thyristor current control and a traction battery, characterized in that the pantographs (Aj current are connected to the input of a diode rectifier (Uj) whose one output pole (+) is connected via the first contactor (S1j) to the thyristor switch (TS), which is further connected via the fourth contactor (S4), the first diode (D1j and current sensor (H) to one pole (+) of the battery) Compared to conventional electric vehicles, the rechargeable battery does not operate with deep discharge cycles, which reduces the weight requirement in terms of increased vehicle occupancy and increases the life of the battery. battery during vehicle operation. thyristor control of the vehicle starting battery and charging its lossless directly from the catenary, as well as the charging current from regenerative braking, significantly increases the efficiency of converting electrical energy to move a vehicle intended for the carriage of passengers hromadpou. The operation of the electric bus according to the invention saves considerable costs associated with the construction of additional overhead contact lines, cable lines and traction substations, and it is possible to introduce trolleybus transport to those parts of the city where construction of the overhead contact line encounters technical and operational difficulties. In the event of disturbances on the overhead contact line and in the power supply, as well as in traffic obstructions, the vehicle according to the invention becomes unrelated to the supply and consumption of overhead contact line and to the original line route.

(B), the second pole (-j of which is connected via a second contactor (S2) to the second output pole (-) of the diode rectifier (U), the first pole (+) of the second diode (D2j) being connected to the first pole (+) whose cathode is connected between the first contactor (S1 and thyristor switch (TSJ), while the second pole (-) of the accumulator battery (B) is connected via the armature (K) of the traction motor and the third contactor (S3j is connected between the fourth contactor (S4j and thyristor switch) TS).