[發明專利]用以將電能傳送到車輛的系統與方法

無效

• 申請號: 201080057859.6
• 申請日: 2010-12-21
• 公開（公告）號: CN102753381A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: K·福倫懷德;T·R·迪克松;K·沃羅諾維茨
• 申請（專利權）人: 龐巴迪運輸有限公司
• 主分類號: B60L5/00
• 分類號: B60L5/00;H02J5/00;B60L11/18;B60M1/36
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 蔡勝利

技術領域

本發明涉及一種用以將電能傳送到車輛的系統與方法，特別是針對諸如輕軌車輛（例如，有軌電車）的軌道限制車輛。

背景技術

軌道限制車輛，諸如習知的軌道車輛、單軌車輛、軌道電車公車、以及可以諸如其他機械方法、磁性方法、電子方法及/或光學方法的其他方法于軌道上引導的車輛，需要電能來當作該軌道上的推力并作為操作輔助系統，其不產生該車輛的牽引力。該類輔助系統為，例如，發光系統，加熱及/或空調系統、空氣通風與乘客信息系統。然而，更特定來說，本發明涉及一種將電能傳送至不需為（但最好是）軌道限制車輛的車輛的系統。一般而言，該車輛可為，例如，具有電氣操作推力馬達的車輛。該車輛亦可為具有混合推力系統，例如，可以電能或諸如電化學儲存能量或燃料（例如，天然氣、汽油或石油）的其他能量來操作的系統的車輛。

軌道限制車輛，特別是用于大眾乘客運輸的車輛，通常包含用于機械與電氣接觸沿該軌道的諸如電軌道或架空線路的線導體的電流收集器。車輛上有至少一個推力馬達，并可以來自該外部軌道或線路的電力來饋送并產生機械推力。

有軌電車與其他局部或區域性列車通常經由都市中的架空線路來操作。然而，特別是都市的歷史著名的部分，架空線路是不受歡迎的。另一方面，地面或接近地面的導體軌道會造成安全性問題。

WO95/30556A2說明道路供電的電子車輛系統。該完全電子車輛具有一個或更多的車上能量儲存元件或裝置，其可以從電源，諸如電子機械電池組網路取得的能量來快速充電或激磁。該車輛操作時能量儲存元件可被充電。此充電透過功率耦合元件網路，例如，內嵌該道路中的線圈來達成。

將線圈放置于沿該道路長度的所選位置的缺點是該車輛車上的能量儲存需要很大的儲存容量。此外，若該車輛無法及時到達下一個線圈，則該車輛可能耗盡用于推力或其他目的的能量。因此，至少針對某些應用，較佳方法是沿該行進路徑，亦即，沿該軌道將能量連續傳送至該車輛。

US?5,821,728揭示使用沿驅動線道的中心線延伸的電磁場來對移動中電子車輛的電池組充電。用以產生該電磁場的裝置包含序列電感式線圈、開關與傳感器。為了操作繞組開關的電磁場，高音聲響或其他類型波形從該車輛由發送器天線來發送，并由位于鄰近開關的傳感器來接收。

雖然US?5,821,728提出的系統為該車輛駕駛中能夠將能量連續傳送至該車輛，但該系統有若干缺點。其中缺點是實際上用以產生該電磁場的不同線圈連接至承載交流電的電源線路。于是，該電源線路亦產生電磁場。

為了改善該EMC（電磁相容性），線圈（更一般而言：用以產生該電磁場的導體配置的部段）可以直流電線路來饋送。每部段可包含逆變器用來將該直流電轉換為用以產生該電磁場的交流電。

再者，US?5,821,728中的線圈與電源線路于不同頻率會產生電磁波。至少某些頻率會妨礙此環境中的裝置與系統。相較于該部段于固定電壓操作，于該部段的一條線路或多條線路中產生固定交流電具有若干優點。其中優點是該固定電流可為正弦時間函數。這表示僅有單一電磁波頻率會產生。相較之下在固定電壓操作該部段會產生非正弦函數，此表示不同頻率的諧波會產生。

然而，固定電流操作亦具有缺點。特別是，很難檢測該軌道部段上的任何車輛是否已通過接收該電磁波而實際上已接收能量。能量傳送期間電流是相同的如同該部段上無車輛一樣。

該軌道上行進的車輛包含至少一個接收器（參見例如US5,821,728中的準位受控電樞）來接收電磁波或該部段產生的電磁場發送的電磁能。典型情況是，該接收器，亦稱為拾波器，包含針對至少一個相位的導體繞組。該接收器故障或損壞可能有許多原因。繞組中的至少一個可能有缺陷或與其他繞組短路。可能發生機械震動而妨礙該接收器操作。用于將該接收器冷卻的冷卻裝置可能失效。所有情況中若發生過載，則該接收器不應接收任何電磁波，亦即，不應提供另外的能量且不應再操作。然而，若該軌道的部段隨該電磁波的發射而繼續，則該接收器及/或連接零件可能過熱并著火。

若該部段上無任何車輛，則EMC需要該部段關閉。因此，部段由車輛完全覆蓋時其最好開啟，而其不再由該車輛完全覆蓋時應再次關閉。由于針對固定電流的操作很難檢測車輛實際覆蓋該部段并接收能量，故可能發生非覆蓋部段仍發射電磁波。

發明內容

本發明的目的是提供一種將電磁能從軌道傳送至特別是軌道限制車輛的車輛的系統，其可降低不必要的電磁場產生，其中若有失效與過載時，該接收器與連接至該車輛中的接收器的零件以及裝置可受保護。本發明的另一目的是提供對應車輛及將電磁能傳送至該車輛的對應方法。