无轨电车脱线运行的新方法技术

本发明专利技术为一种以超级电容器为动力电源的无轨电车脱线运行的新方法。超级电容器在电车脱线运行时为电车提供电能支持，而在其它时间段内存储能量。根据车辆的电压等级和超级电容器单体的工作电压确定单体数量，串联组成具有温度管理、电压监测报警和单体电压均衡的超级电容器动力源模块，该动力模块使用寿命长，动力性能好，免维护，在老式无轨电车改造中具有很好的推广价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无轨电车脱线运行的方法，特别是公开一种使用超级电容器作为无轨电车脱线运行的动力源，属于能源技术和电气领域。
技术介绍
随着城市的规模不断扩大和人口的增加，因交通工具造成的城市环境污染日益严重，如车辆尾气排放等。使用电动交通工具是改善城市环境污染的一个重要方面。无轨公交电车造价低、污染小，是目前城市内普遍采用的电动交通工具之一。但是这种交通工具的缺点在于必须在其所行进的路线上高空布线，以便获取电力支持。但是高空布线不仅在一定程度上影响城市的市容面貌，造成二次污染，而且电线的存在也带来了潜在的危险和高额的维护维修费用，特别是在重要的商业区和人口密集的地方；其次是车辆运行机动性差，电车一旦脱离受电线网，车辆将停止运行，因此，已造成车是交通的严重阻塞。为了解决在城市中心区的视觉污染和交通阻塞的隐患，人们采用了电车脱线运行的办法，在脱轨运行区间使用化学电源为电车提供电力支持。目前，可供选择的常规化学电源包括铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池以及燃料电池等。铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池的使用寿命仍然满足不了车辆的使用要求，此外，其充电速度慢、日常维护繁琐，动力型镍氢、锂离子电池的安全性仍然没有得到解决；以上缺陷将是限制其应用的主要障碍；而燃料电池自身的安全性问题及电池氢源难题在短时间内不可能得到根本的解决。因此，可以预见，上述几种化学能源在城市公交车，特别是无轨电车上的应用尚有一定的难度。超级电容器(Supercapacitor，Ultracapacitor)又名“电化学电容器(ElectrochemicalCapacitor，EC)”是一种新型的储能装置。它是通过电极活性物质与电解液接触时所形成的固/液两相界面进行能量存储的。通常采用的电极活性物质为多孔活性炭，其比表面积很大(3000m2/g)，可形成很大的界面双层，从而获得可观的积分电容。由此可见，超级电容器在储能原理上属于双电层物理电荷存储，充放电时电极结构不会发生变化。因此，超级电容器具有比功率大，充放电迅速，长寿命以及清洁、无污染等优点，使其在电动车领域的应用被普遍看好。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改善无轨电车脱线运行时电能解决方案，即使用具有高功率密度和较高能量密度、使用寿命长的超级电容器作为无轨电车脱线运行时的动力电源。本专利技术的技术方案是一种，其特征在于无轨电车脱线运行时，超级电容器作为电车的动力电源，所述的超级电容器是由超级电容器单体串联组合构成超级电容器组件，根据无轨电车运行里程、最大功率以及电车运行的电压，确定超级电容器单体数量、能量、内阻，采用智能控制系统来实现超级电容器的线网充电和电车脱线时的放电。当电车进入受电网线时，电车驱动使用网线电能，同时对超级电容器进行充电。超级电容器需要充电时，智能控制系统向电源控制器发出制动指令，再由电源控制器控制充电器向超级电容器充电，同时系统监控超级电容器的荷电状态，确定充电截止时间，高压辅助系统的作用是实行电网电压的变压。当电车进入脱线运行路段时，由智能控制系统向电源控制器发出牵引指令，超级电容器通过电源控制器经电机驱动器驱动电机，驱动车辆运行。速度传感器能够显示无轨电车电机的转速，实行控制。下面用方框图说明上述工作原理。相对于采用的蓄电池，采用超级电容器作为脱线运行的动力源，电车的动力性能极佳，速度可以达到网线驱动的效果，还可以免去每天晚上充电的烦恼，此外，超级电容器的长寿命，可以保证车辆长期正常使用，而不必更换超级电容器。四附图说明附图是本专利技术工作原理方框图。五具体实施例方式根据无轨电车脱线运行里程、最大功率以及电车运行的电压等级，确定超级电容器单体的能量、内阻、单体数量等指标，如本实施例中采用了360个单体，储存能量为7kwh，可驱动电车运行6km。将超级电容器单体串联组合，构成超级电容器组件。在组件结构设计时，超级电容器单体可以在对称型超级电容器和非对称型超级电容器种选择一种，对称型例如活性炭/活性炭超级电容器，非对称型例如氧化镍/活性炭超级电容器。超级电容器已在ZL02217073.1专利中作了详述，在此毋用细说。并且要充分考虑由于电容器在高功率工作时所产生的热量，预留足够的散热空间，在组件箱体上安装散热风机。超级电容器每个单体装有电压自动均衡器，当超级电容器单体电压超过规定电压时，该单体上的电压均衡器自动工作，使单体不会过压损坏。超级电容器组件设有温度管理系统，当电容器工作温度达到规定值时，温度控制其将起动散热风机进行散热，使电容器工作在工作温度范围内；当超级电容器温度超过警戒温度时，温度管理系统将发出报警，提醒司机进行停车降温。超级电容器组件设有单体电压监测系统，该系统能够及时准确地反应各个单体电压情况，根据充放电电压状态判断单体故障情况并能够报警，以便及时排除。超级电容器的充放电工作控制依靠一个智能控制系统来实现的，智能控制系统根据车辆运行状态和电容器的荷电状态控制电源控制器和充电器，实现电容器的线网充电和电车脱线时的放电。上述电压自动均衡器、温度管理系统、单体电压监测系统和智能控制系统均由上海和康电子公司生产并模块化供应。权利要求1.一种，其特征在于无轨电车脱线运行时，超级电容器作为电车的动力电源，所述的超级电容器是由超级电容器单体串联组合构成超级电容器组件，根据无轨电车运行里程、最大功率以及电车运行的电压，确定超级电容器单体数量、能量、内阻，采用智能控制系统来实现超级电容器的线网充电和电车脱线时的放电。2.根据权利要求1所述的，其特征在于所述超级电容器单体上每个装有电压自动均衡器，当超级电容器单体电压超过规定电压时，该单体上的电压均衡器自动工作，使单体不受过压，避免损坏。3.根据权利要求1或2所述的，其特征在于所述的超级电容器组件设有温度管理系统，当电容器工作温度达到规定值时管理系统将启动散热风机进行散热，温度超过警戒温度时，管理系统将发出报警信号。4.根据权利要求3所述的，其特征在于所述的超级电容器组件设有单体电压监测系统，该系统能够及时准确地反应各个单体电压情况。5.根据权利要求1所述的，其特征在于所述超级电容器单体在对称型超级电容器和非对称超级电容器种选择一种，对称型如活性炭/活性炭超级电容器；非对称型如氧化镍/活性炭超级电容器。全文摘要本专利技术为一种以超级电容器为动力电源的。超级电容器在电车脱线运行时为电车提供电能支持，而在其它时间段内存储能量。根据车辆的电压等级和超级电容器单体的工作电压确定单体数量，串联组成具有温度管理、电压监测报警和单体电压均衡的超级电容器动力源模块，该动力模块使用寿命长，动力性能好，免维护，在老式无轨电车改造中具有很好的推广价值。文档编号B60L11/00GK1629005SQ20041005428公开日2005年6月22日 申请日期2004年9月3日 优先权日2004年9月3日专利技术者王然, 王国庆 申请人:上海奥威科技开发有限公司本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无轨电车脱线运行的新方法，其特征在于：无轨电车脱线运行时，超级电容器作为电车的动力电源，所述的超级电容器是由超级电容器单体串联组合构成超级电容器组件，根据无轨电车运行里程、最大功率以及电车运行的电压，确定超级电容器单体数量、能量、内阻，采用智能控制系统来实现超级电容器的线网充电和电车脱线时的放电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王然，王国庆，
申请(专利权)人：上海奥威科技开发有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]