專利名稱：新能源電容牽引型電車的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新能源電容牽引型電車，特別是一種超大容量牽引 型電容器為電車拖動動力能源的新能源電容牽引型電車，屬于運輸工具技術 領域。二、 背景技術目前，現代城市公共交通及汽車運輸領域中，汽油機和柴油機車占有非 常大的比例，當今世界性石油危機，油價暴漲，以汽油機和柴油機車為主導 的公共交通及汽車運輸，已不適應當今世界范圍內以采用節能環保為主題的 新型能源趨勢，也不符合國家對少用或不用石油做公共交通及汽車運輸燃料的導向；而現有采用混合動力、雙能源動力、蓄電池為動力能源電瓶車，都 存在著諸多缺陷，都無法投入城市公共交通及汽車運輸商業運營；給現代城 市公共交通及汽車運輸業提供一種可靠性高、使用壽命長、清潔環保型、較 低營運成本、易批量生產、可投入商業化營運的牽引動力新能源電車，成為 當今世界范圍內急需解決的問題。目前僅能在公共交通實現產業化的無軌電車最突出優點是零排放、低噪 聲、加速平穩；但是無軌電車的最突出缺點是"視覺污染"、"機動性差"和" "線路布局困難"，也稱為"三大公害"。無軌電車的缺點長期未能有效克服， 從而導致無軌電車行業無法適應當今城市公共交通及汽車運輸運營需求；輔源無軌電車是在原有無軌電車網線電源的基礎上，增加鉛酸電池作為 輔助電源，使無軌電車具有一定的離線行駛能力，但缺點是"鉛酸及鋰離子 電池充電時間長(一般需6小時以上)、使用壽命短(一年左右)、更主要的 是廢電池存在二次污染，根本不能實現產業化"。雙源無軌電車是在原有無軌電車電力驅動系統的基礎上，增加內燃機動 力驅動系統，使無軌電車具有一定的離線行駛能力，從而提高無軌電車的機 動性能；但缺點是"仍具有燃料汽車的噪聲污染和空氣污染，兩組動力裝置 增加了體積、重量、制造成本和運營成本"。三、 發明內容本實用新型的目的在于提供一種無內燃機動力驅動系統，離線行駛能力 強、充電時間短、續駛里程長、無廢電池二次污染，能夠實現產業化，可靠 性高、使用壽命長、較低營運成本、性能穩定的清潔環保型新能源電容牽引 型電車。新能源電容牽引型電車，包括車體，特殊之處在于采用超大容量牽引型 電容器1與翻轉雙觸頭受電裝置2相連接組成電車受電儲能回路，電容器1
通過主控回路電子換向器IO、電車驅動控制裝置6、電車拖動動力控制裝置8 與電車拖動動力9相連接組成電車電氣拖動主回路，電車拖動動力9由磁電 式交流/直流機電一體化加速器踏板裝置4、磁電式交流/直流機電一體化電制 動及氣制動雙制動踏板裝置3控制連接組成電車電氣控制回路，電容器1通 過電車低壓控制電源及操作電源的蓄電池浮充電系統20與超大容量牽引型電 容器倉的溫度控制系統14、電車用超大容量牽引型電容器的電氣性能均衡管 理系統15、組合式電子監測綜合功能儀表及文本器16、電子屏與燈光及音響 構成的預警報系統17、電子監視系統18、電子監視電車通道及電車后視系統 19、電子式可編程測速裝置21相連接組成電車輔助電氣控制回路；電車拖動動力控制裝置8為大功率IGBT電子直流斬波調速系統，或者為 大功率電子三相交流變頻調速系統；電車拖動動力9由電動機、傳動軸、驅動后橋連接組成，電動機為牽引 型直流串激電動機，或者為牽引型三相交流變頻電動機；超大容量牽引型電容器1為由單只容量為5萬法拉至15萬法拉的300只至 880只單體電容器組成的電容器組，為新能源電容牽弓I型電車提供動力能源；翻轉雙觸頭受電裝置2采用二級升降結構裝置，為雙梯、橋連、可翻轉、 滑動升降、雙碳板受電極、根據對接壓力自動控制上升結構、雙觸頭的雙滑 筒臥式雙極受電裝置；雙滑筒臥式雙極受電裝置，包括置于電車車頂部的底 座支架，底座支架上活動固定連接有滑動套筒和二級氣缸，滑動套筒由外套 筒與內套筒構成，二級氣缸連接帶動滑動套筒上下運動，滑動套筒也與一級氣缸活動連接，由一級氣缸活動連接支撐滑動套筒在一定的角度范圍內進行 旋轉，滑動套筒的頂部固定連接有帶雙極受電觸頭的受電器；磁電式交流/直流機電一體化電制動及氣制動雙制動踏板裝置3，將電、 汽兩種制動方式合為一體，由同一個制動踏板實施制動過程，第一行程為電 制動，第二行程為氣制動，雙制動踏板裝置3通過氣泵26、高壓儲氣罐28、低壓儲氣罐29以及手剎制動器34相連接構成氣路制動系統；磁電式交流/直流機電一體化電制動及氣制動雙制動踏板裝置3還與電車 制動時再生能量回饋吸收裝置11相連接，再生能量回饋吸收裝置11與電車 拖動動力9相連接吸收電車拖動動力9的回饋能量，再生能量回饋吸收裝置 11連接傳送至電容器1，組成存儲電車制動時電動機產生的再生能量回路；電車輔助動力采用DC/AC三相交流寬電壓定頻恒壓式電源裝置5;蓄電池浮充電系統20還通過車載受電遙控裝置7與翻轉雙觸頭受電裝置 2相連接，蓄電池浮充電系統20的作用是將電容器1的輸出電壓轉化為蓄電 池穩定輸出的24V直流；電車車體的低地板底盤12上面安裝電車空調壓縮機及超大容量牽引型電
容器倉的溫度控制系統14、貨架結構推拉式多層超大容量牽引型電容器倉13; 由液壓泵25、可調方向機22組成電車轉向系統，由電動機、傳動軸24、差速器23組成電車機械牽引拖動系統，由翻轉雙觸頭受電裝置2、超大容量牽引型 電容器l連接組成電車受電儲能回路，由氣泵26與高壓儲氣罐28、低壓儲氣罐 29連接組成電車輔助動力氣動系統，由操作臺27、低壓電器開關35、高壓電 器開關36、手剎制動器34、雙制動踏板裝置3、加速器踏板裝置4連接組成電 車電氣控制操作回路，操作臺27、車載受電遙控裝置7、組合式電子監測綜合 功能儀表及文本器16、預警報系統17、電子監視系統18相連接組成電車監控 操作回路。本實用新型的新能源電容牽引型電車，不需采用現有無軌電車的有線電 源架線，無內燃機動力驅動系統，離線行駛能力強、充電時間短、續駛里程 長、無廢電池二次污染，能夠實現產業化，可靠性高、使用壽命長、較低營 運成本、性能穩定、清潔環保;。.四、
圖I是本實用新型的電車部件位置關系結構示意圖； 圖2是本實用新型電車底盤結構示意圖； 圖3是本實用新型電車后視結構示意圖； 圖4是本實用新型電車的控制部件連接關系圖。l超大容量牽引型電容器；2翻轉雙觸頭受電裝置；3雙制動踏板裝置；4加速器踏板裝置；5電源裝置；6電車驅動控制裝置；7車載受電遙控裝置；8 電車拖動動力控制裝置;9電車拖動動力；IO主控回路電子換向器；ll再生能 量回饋吸收裝置；12低地板底盤；13電容器倉；14溫度控制系統；15電氣性 能均衡管理系統；16組合式電子監測綜合功能儀表及文本器；17預警報系統； 18電子監視系統；19電子監視電車通道及電車后視系統；20蓄電池浮充電系 統；21電子式可編程測速裝置；22方向機；23差速器；24傳動軸；25液壓泵； 26氣泵；27操作臺；28高壓儲氣罐；29低壓儲氣罐；32車用空調；33冷氣通 道；34手剎制動器；35低壓電器開關；36高壓電器開關；37空調壓縮機。五具體實施方式
參考圖l、圖2、圖3、圖4，下面通過實施例來具體說明本實用新型的技 術方案，但本實用新型并不局限于以下實施例。新能源電容牽引型電車；車體采用半承載式車身結構，前置、中置雙扇 折疊式乘客門，l個安舍換氣項窗，粘接式側窗，車身為骨架蒙皮式，主體骨 架按構成分為左、右、前、后、頂、地板六大片矩型鋼管組焊成形，車身外 蒙采用厚lmm的Q195F鋼板,，漲拉、焊接而成；釆用底盤大梁結構為三段、框 架、彎縱梁貫通式結構，大梁4:平面離地高度700mm;大梁寬度770mm，后置 式電動機驅動， 一級踏步距地面高度為400mm以內；二級踏步距地面高度為 500mm-600 mm以內；超大容量牽引型電容器1安裝排放在電容器倉13內，方向 機22、差速器23、電車拖動動力牽引型直流串激電動機9、液壓泵25、氣泵26、 空調壓縮機37與電車車體的低地板底盤12相連接結合；車用空調32、與溫度 控制系統14相連接保證冷氣通道33、電容器倉13的溫度；新能源電容牽引型電車，采用超大容量牽引型電容器1與翻轉雙觸頭受 電裝置2相連接組成電車受電儲能回路，電容器1通過主控回路電子換向器 10、電車驅動控制裝置6、電車拖動動力控制裝置8與電車拖動動力9相連接 組成電車電氣拖動主回路，電車拖動動力9由磁電式交流/直流機電一體化加 速器踏板裝置4、磁電式交流/直流機電一體化電制動及氣制動雙制動踏板裝 置3控制連接組成電車電氣控制回路，電容器1通過電車低壓控制電源及操 作電源的蓄電池浮充電系統20與超大容量牽引型電容器倉的溫度控制系統 14、電車用超大容量牽引型電容器的電氣性能均衡管理系統15、組合式電子 監測綜合功能儀表及文本器16、電子屏與燈光及音響構成的預警報系統17、 電子監視系統18、電子監視電車通道及電車后視系統19、電子式可編程測速 裝置21相連接組成電車輔助電氣控制回路；電車拖動動力控制裝置8為大功率IGBT電子直流斬波調速系統，或者為 大功率電子三相交流變頻調速系統；電車拖動動力控制裝置8，由大功率復合 場效應管IGBT直流斬波調速系統驅動，電容器1在給電動機供電時，由于外 界的作用和電容器本身的特點易瞬間產生高強度的電流，使電動機工作不平 穩，或者使局部供電設備由于超大電流的作用產生線路或者電器元件的損壞， 斬波調速系統在控制車速的同時又提供了上述的安全保障；電車驅動控制裝 置6，通過穩定電壓、電流控制電動機的功率、轉速、轉動方向來控制該車的 加速、減速、前進、后退、以控制車輛行駛；電車主控回路電子換向器10， 主要通過控制電流的流向、也就是正負極的調整，控制電動機的轉向，從而 控制車輛前進、后退；電車拖動動力9由電動機、傳動軸、驅動后橋連接組成，電動機為牽引 型直流串激電動機，或者為牽引型三相交流變頻電動機；牽引型直流串勵電 動機，工作電壓等級為DC600V，額定功率為60KW-90KW，牽引型三相交流變 頻電動機，工作電壓等級為AC380V，額定功率為75KW-95KW，額定工作頻率 為0-60赫茲；超大容量牽引型電容器1為由單只容量為5萬法拉至15萬法拉的數量為 300只至880只單體電容器組成的電容器組，為新能源電容牽弓I型電車提供動 力能源，蓄電池為鉛酸蓄電池、鎳鋅蓄電池、鋰電蓄電池、鎳鎘電池、鎳氫 電池、鋁鋅蓄電池、氫燃料電池其中的一種；翻轉雙觸頭受電裝置2采甩二級升降結構裝置，為雙梯、橋連、可翻轉、 滑動升降、雙碳板受電極、根據對接壓力自動控制上升結構、雙觸頭的雙滑
筒臥式雙極受電裝置；雙滑筒臥式雙極受電裝置，包括置于電車車頂部的底 座支架，底座支架上活動固定連接有滑動套筒和二級氣缸，滑動套筒由外套 筒與內套筒構成，二級氣缸連接帶動滑動套筒上下運動，滑動套筒也與一級 氣缸活動連接，由一級氣缸活動連接支撐滑動套筒在一定的角度范圍內進行 旋轉，滑動套筒的頂部固定連接有帶雙極受電觸頭的受電器；翻轉雙觸頭受電裝置2受電器的雙極受電觸頭縱向定位距離范圍8 15m、 橫向定位的距離范圍《0.7m，伸展高度為1.0m-2.8m，受電控行程時間不大于 5秒，尋找定位時間不大于2秒；受電額定電壓DC為600v，電壓可調范圍360V IOOOV，電流I為00A-400A;磁電式交流/直流機電一體化電制動及氣制動雙制動踏板裝置3，將電、 汽兩種制動方式合為一體，由同一個制動踏板實施制動過程，第一行程為電 制動，第二行程為氣制動，.雙制動踏板裝置3、氣泵26、高壓儲氣罐28、低 壓儲氣罐29以及手剎制動器34相連接構成氣路制動系統；磁電式交流/直流 機電一體化加速器踏板裝置4，通過調節電流的大小來控制電車拖動動力電動 機的輸出功率，從而達到調節車輛速度的要求，加速時由腳踏連桿連接到電 磁鐵芯做正向平行運動，減速時反向平行運動；磁電式交流/直流機電一體化 電制動及氣制動雙制動踏板裝置3還與電車制動時再生能量回饋吸收裝置11 相連接，再生能量回饋吸收裝置11與電車拖動動力9相連接，當電車制動時 車輛在減速同時停止給電動機供電，但車輛的慣性卻帶動車輛繼續前進，此 時電動機由主動旋轉變為由后橋輸出的力矩通過傳動軸傳遞到電動機，轉子 切割磁力線，將部分動能轉變為電能，從而產生了電流的回饋，由再生能量 回饋吸收裝置ll將這些能量重新存放到電容器l中，使其能再次利用；電車 輔助動力采用DC/AC三相交流寬電壓定頻恒壓式電源裝置5。蓄電池浮充電系統20還通過車載受電遙控裝置7與翻轉雙觸頭受電裝置 2相連接，車載受電遙控裝置7連接控制停車點地面變電站的通、斷電，以保 證在無充電車輛的狀態下或車輛受電裝置2未達到標準的充電狀態時無電流 產生，提高充電前后的安全系數，遙控裝置安全、可靠并且便于操作；電車空調壓縮機及超大容量牽引型電容器倉的溫度控制系統14、貨架結 構推拉式多層超大容量牽引型電容器倉13組裝在電車車體的低地板底盤12上 面，電車車體的低地板底盤12設計為低地板距地面高度為550mm以內，電容器 倉13采用形鋼結構、全封閉、可溫控、置車后結構、貨架推拉式、多層超大 容量牽引型電容器倉，為電容的存放、使用提供了保證，同時在使用過程中 對溫度的控制、密封要求、絕緣條件提供全方位補充，使其在使用過程中能 夠安全、持久地工作；龜車用超大容量牽引型電容器的全面電氣性能均衡管 理系統15，通過對溫度、.,電流:、電壓的監控，做出正確的控制操作，以保證 超大容量電容器能夠在最好的工況下工作；電子屏與燈光及音響構成的預警
報系統17，可以向行人和其他車輛駕乘者提供視覺及聽覺的刺激，減少危險 因素；組合式電子監測綜合功能儀表及文本器16、電子監視系統18，對整車在工作時的各種狀態進行監視，包括整車速度、電動機轉速、電動機工作電 流、電容器電壓、充電電流和電壓、轉向燈、前大燈、尾燈、剎車燈等等； 電子監視電車通道及電車后視系統19，在車內的下車門處上方和車外后圍玻 璃上方各安裝一個攝像頭，通過儀表臺上的監視顯示器來監視車內和車外的 情況；電車低壓控制電源及操作電源的蓄電池浮充電系統20，超大容量牽引 型電容器在工作中，通過充電設備為低壓電系統的供電電源蓄電池提供部分 電能的補充；電子式可編程測速裝置21，通過對車輛的動力系統的動力源電 動機的轉速監測，換算后得出整車在此時的車速。本實用新型新能源電容牽引型電車，由液壓泵25、可調方向機22及其他 傳動機械組成電車轉向系統，由電動機、傳動軸24、差速器23組成電車機械 牽引拖動系統，運行最高時速〉50kra/h，運行每公里耗能低；由氣泵26與高 壓儲氣罐28、低壓儲氣罐29連接組成電車輔助動力氣動系統，由操作臺27、 低壓電器開關35、高壓電器開關36、手剎制動器34、雙制動踏板裝置3、加速 器踏板裝置4連接組成電車電氣控制操作回路，操作臺27、車載受電遙控裝置 7、組合式電子監測綜合功能儀表及文本器16、預警報系統17、電子監視系統 18相連接組成電車監控操作回路。本實用新型以上實施例的新能源電容牽引型電車，不需采用現有無軌電 車的有線電源架線，避開了無軌電車"視覺污染"、"機動性差"、"布線困難" 等問題，實現零排放、無二次污染，能緩解燃油車給城市空氣帶來的污染； 相比較于輔源無軌電車、雙源無軌電車，無內燃機動力驅動系統，離線行駛 能力強、充電時間短、 一般不超過2分鐘，最大行駛里程大于10公里，使用 壽命長、無廢電池二次污染，能夠實現產業化；整車配置及結構設什體現了 人性化的設計理念，該車在選型、設計、配置等方面，既考慮到了環保與安 全，又滿足現代城市公交車低地板、電子化、高檔次、舒適性的發展趨勢； 本實用新型為一種可靠性高、使用壽命長、較低營運成本、單公里耗電低、 投資小易批量生產、性能穩定、,清潔環保型的電能源。
權利要求1、新能源電容牽引型電車，包括車體，特征在于采用超大容量牽引型電容器(1)與翻轉雙觸頭受電裝置(2)相連接組成電車受電儲能回路，電容器(1)通過主控回路電子換向器(10)、電車驅動控制裝置(6)、電車拖動動力控制裝置(8)與電車拖動動力(9)相連接組成電車電氣拖動主回路，電車拖動動力(9)由磁電式交流/直流機電一體化加速器踏板裝置(4)、磁電式交流/直流機電一體化電制動及氣制動雙制動踏板裝置(3)控制連接組成電車電氣控制回路，電容器(1)通過電車低壓控制電源及操作電源的蓄電池浮充電系統(20)與超大容量牽引型電容器倉的溫度控制系統(14)、電車用超大容量牽引型電容器的電氣性能均衡管理系統(15)、組合式電子監測綜合功能儀表及文本器(16)、電子屏與燈光及音響構成的預警報系統(17)、電子監視系統(18)、電子監視電車通道及電車后視系統(19)、電子式可編程測速裝置(21)相連接組成電車輔助電氣控制回路。
2. 按照權利要求1所述新能源電容牽引型電車，其特征在于，電車拖動 動力控制裝置(8)為大功率IGBT電子直流斬波調速系統，或者為大功率電 子三相交流變頻調速系統。
3. 按照權利要求1所述新能源電容牽引型電車，其特征在于，電車拖動 動力(9)由電動機、傳動軸、驅動后橋連接組成，電動機為牽引型直流串激 電動機，或者為牽引型三相交流變頻電動機。
4. 按照權利要求1所述新能源電容牽引型電車，其特征在于，超大容量牽 引型電容器(1)為由單只容量為5萬法拉至15萬法拉的300只至880只單體電 容器組成的電容器組。
5. 按照權利要求1所述新能源電容牽引型電車，其特征在于，翻轉雙觸頭 受電裝置(2)采用雙滑筒臥式雙極受電裝置，雙滑筒臥式雙極受電裝置，包 括置于電車車頂部的底座支架，底座支架上活動固定連接有滑動套筒和二級 氣缸，滑動套筒由外套筒與內套筒構成，二級氣缸連接帶動滑動套筒上下運 動，滑動套筒也與一級氣缸活動連接，由一級氣缸活動連接支撐滑動套筒在 一定的角度范圍內進行旋轉，滑動套筒的頂部固定連接有帶雙極受電觸頭的 受電器。
6. 按照權利要求5所述新能源電容牽引型電車，其特征在于，翻轉雙觸頭 受電裝置(2)受電器的雙極受電觸頭縱向定位距離范圍8 15m、橫向定位的 距離范圍《0.7m，伸展高度為1.0m-2.8m，受電控行程時間不大于5秒，尋找 定位時間不大于2秒。
7. 按照權利要求1所述新能源電容牽引型電車，其特征在于，雙制動踏 板裝置(3)通過氣泵(26)、高壓儲氣罐(28)、低壓儲氣罐(29)以及手剎制動器(34)相連接構成氣路制動系統，電車輔助動力采用DC/AC三相交 流寬電壓定頻恒壓式電源裝置(5)。
8. 按照權利要求1所述新能源電容牽引型電車，其特征在于，磁電式交 流/直流機電一體化電制動及氣制動雙制動踏板裝置(3)還與電車制動時再 生能量回饋吸收裝置(11)相連接，再生能量回饋吸收裝置(11)與電車拖 動動力(9)相連接，再生能量回饋吸收裝置ll連接傳送至電容器(1)。
9. 按照權利要求1所述新能源電容牽引型電車，其特征在于，蓄電池浮充 電系統(20)還通過車載受電遙控裝置(7)與翻轉雙觸頭受電裝置(2)相 連接。
10. 按照權利要求1所述新能源電容牽引型電車，其特征在于，電車車體 的低地板底盤(12)上面安裝電車空調壓縮機及超大容量牽引型電容器倉的 溫度控制系統(14)、貨架結構推拉式多層超大容量牽引型電容器倉(13); 由液壓泵(25)、可調方向機(22)組成電車轉向系統，由電動機、傳動 軸(24)、差速器(23)組成電車機械牽引拖動系統，由氣泵(26)與高壓儲 氣罐(28)、低壓儲氣罐(29)連接組成電車輔助動力氣動系統，由操作臺 (27)、低壓電器開關(35)、高壓電器開關(36)、手剎制動器(34)、 雙制動踏板裝置(3)、加速器踏板裝置(4)連接組成電車電氣控制操作回 路，操作臺(27)、車載受電遙控裝置(7)、組合式電子監測綜合功能儀表 及文本器(16)、預警報系統(17)、電子監視系統(18)相連接組成電車 監控操作回路。
專利摘要本實用新型涉及一種新能源電容牽引型電車，屬于運輸工具技術領域。包括車體，特征在于采用電容器1與翻轉雙觸頭受電裝置2相連接，電容器1通過主控回路電子換向器10、電車驅動控制裝置6、電車拖動動力控制裝置8與電車拖動動力9相連接，電車拖動動力9由加速器踏板裝置4、雙制動踏板裝置3連接，電容器1通過蓄電池浮充電系統20與溫度控制系統14、電氣性能均衡管理系統15、組合式電子監測綜合功能儀表及文本器16、預警報系統17、電子監視系統18、電車通道及電車后視系統19、可編程測速裝置21相連接。本實用新型不需采用有線電源架線，無內燃機動力驅動系統，離線行駛能力強、充電時間短、續駛里程長、使用壽命長、無廢電池二次污染，能夠實現產業化。
文檔編號B60L9/00GK201030802SQ20072002116
公開日2008年3月5日 申請日期2007年4月25日 優先權日2007年4月25日
發明者王永剛, 程紹良, 謝镕安 申請人:煙臺中上汽車科技產業園有限公司