[發(fā)明專利]電功率供應(yīng)系統(tǒng)、車輛和操作車輛的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201380035234.3
• 申請日: 2013-07-03
• 公開（公告）號: CN104487279B
• 公開（公告）日: 2016-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: R·查因斯基;M·默勒斯
• 申請（專利權(quán)）人: 龐巴迪運輸有限公司
• 主分類號: B60L11/18
• 分類號: B60L11/18
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 林金朝;王英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用電能的車輛的電功率供應(yīng)系統(tǒng)，所述車輛特別是軌道車輛和/或道路汽車，所述電功率供應(yīng)系統(tǒng)特別是牽引系統(tǒng)，其中系統(tǒng)包括適用于接收交變電磁場并且通過電磁感應(yīng)(即，由電磁場產(chǎn)生的磁感應(yīng)并且感應(yīng)產(chǎn)生電能)來產(chǎn)生交變電流的接收設(shè)備、適用于將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的逆變器、適用于推進車輛的電機、以及適用于連接逆變器、電機和接收設(shè)備的無源電路布置。

此外，本發(fā)明涉及包括所述布置的車輛。本發(fā)明還涉及制造車輛的方法并且涉及操作車輛的方法。

背景技術(shù)

WO?2010/031595?A2公開了用于為車輛，特別是軌道車輛提供電能的布置，其中所述布置包括適用于接收交變電磁場并且通過電磁感應(yīng)來產(chǎn)生交變電流的接收設(shè)備。接收設(shè)備包括導(dǎo)電材料的多個繞組和/或線圈，其中每個繞組或線圈適用于產(chǎn)生交變電流的單獨的相位。

本發(fā)明可以應(yīng)用于任何陸地車輛(包括但并非優(yōu)選為僅暫時在陸地上的任何車輛)，特別是諸如鐵路車輛(例如，電車)之類的軌道車輛，本發(fā)明還可以應(yīng)用于道路汽車，例如個人(私人)小客車或公共交通車輛(例如公共汽車，包括同樣是軌道車輛的無軌電車)。優(yōu)選地，產(chǎn)生交變電磁場的初級側(cè)導(dǎo)線布置集成在車輛的軌道或道路中，以使得初級側(cè)導(dǎo)線布置的電線在與車輛可以行駛的道路或軌道表面接近平行的平面中延伸。如WO2010/031595?A2還描述的，接收設(shè)備可以位于車輛的下側(cè)并且可以被諸如厚板或薄板形狀的主體之類的鐵磁體覆蓋。適合的材料是鐵氧體。主體收集并且重定向磁場的場線，并且因此將主體上方的場強減小到接近零。然而，初級側(cè)導(dǎo)線布置的其它配置、位置和/或取向是可能的。例如，初級側(cè)導(dǎo)線布置可以位于車輛的一側(cè)。

在任何情況下，初級側(cè)導(dǎo)線布置與接收設(shè)備的至少一個電感之間的間隙應(yīng)該盡可能小，因為對于較大間隙，初級側(cè)與次級側(cè)之間的無線能量傳輸?shù)男瘦^小。出于同樣的原因，在至少一個電感中所感應(yīng)的電壓取決于間隙的尺寸。應(yīng)對系統(tǒng)的次級側(cè)上的電壓變化的一種方式是僅向功率消耗裝置供應(yīng)電能，功率消耗裝置是電壓耐受的，即其可以在較寬的電壓范圍內(nèi)進行操作。

可以應(yīng)用本發(fā)明的另一個示例是鐵路車輛的牽引系統(tǒng)，牽引系統(tǒng)包括將接收設(shè)備連接到逆變器的功率供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，逆變器將接收設(shè)備的交流輸出電流轉(zhuǎn)化成用于為例如牽引用蓄電池的能量存儲模塊充電的直流電。逆變器也可以將直流電轉(zhuǎn)化成用于操作車輛的至少一個牽引電動機的交流電。因此，功率供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)也可以將逆變器連接到車輛的牽引電動機。然而，在這種情況下，可以存在從接收設(shè)備經(jīng)由電功率供應(yīng)系統(tǒng)流向牽引電動機的電流，該電流可以引起牽引電動機的不期望的操作，并且因此引起車輛的不期望的移動。例如，在靜態(tài)充電期間，接收設(shè)備產(chǎn)生交變輸出電流，以在車輛停止時為牽引用蓄電池充電。

US?6879889?B2公開了道路供電的電動車輛，其包括：由前懸掛系統(tǒng)和后懸掛系統(tǒng)支撐的車輛框架，包括前輪和后輪；安裝在所述車輛框架下側(cè)上的車載功率接收模塊，該車載功率接收模塊從嵌入在EV所行駛的道路中的道路功率發(fā)射模塊接收與車載功率接收模塊耦合的功率；用于存儲并輸送電能的車載能量存儲裝置，所述車載儲能裝置呈現(xiàn)出至少5kW/kg的功率系數(shù)；耦合到所述前懸掛系統(tǒng)或后懸掛系統(tǒng)的至少其中之一的電驅(qū)動裝置，用于驅(qū)動所述前輪和后輪；車載功率控制器裝置，其用于從所述車載功率模塊接收電功率并將電功率引導(dǎo)到所述能量存儲裝置，并且用于選擇性地將電能從所述能量存儲裝置輸送到所述電驅(qū)動裝置，以便為所述EV提供操作功率；以及位置確定系統(tǒng)，其用于確定道路供電的電動車輛的位置并且響應(yīng)于所述確定來產(chǎn)生位置信號。通過有源控制開關(guān)來引導(dǎo)牽引系統(tǒng)內(nèi)的電流。開關(guān)可以是電氣繼電器、固態(tài)開關(guān)、SCR和二極管。所提出的方案的缺點在于，車輛的充電模式或操作模式中的能量流或電流的控制是有源控制，其中開關(guān)過程增大了控制的復(fù)雜性并且產(chǎn)生了開關(guān)損耗。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供車輛的電功率供應(yīng)系統(tǒng)，特別是車輛的牽引系統(tǒng)，其減小了在充電模式和操作模式期間控制能量流或電流的復(fù)雜性，同時還減小了能量損耗。本發(fā)明的其它目的是提供包括所述布置的車輛、操作車輛的方法和制造車輛的方法。

本發(fā)明的基本思想是使用無源電路布置來連接車輛的電功率供應(yīng)系統(tǒng)的不同元件，特別是連接牽引系統(tǒng)的不同元件，該無源電路布置在充電模式和操作模式期間引導(dǎo)能量流或電流，同時消除開關(guān)操作并且減小能量損耗。

提出了車輛的電功率供應(yīng)系統(tǒng)，特別是車輛的牽引系統(tǒng)。電功率供應(yīng)系統(tǒng)可以用于在例如牽引用蓄電池的能量存儲模塊(例如電化學(xué)存儲器)與可以用于推進車輛的例如牽引電動機的電機之間傳輸電能。