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CN104943565A - 用于非导引车辆的地面供电系统 - Google Patents

用于非导引车辆的地面供电系统 Download PDF

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Abstract

一种用于非导引车辆的地面供电系统，该创造性的传导类型的系统包括：一对供电轨道，包括所谓的带电传导轨道(11)和所谓的中性传导轨道(12)，带电传导轨道(11)被设计为电连接到电压源上，中性传导轨道(12)被设计为电连接到参考电势(Vref)上以返回电流；以及保护传导轨道(13)，被设计为连接到地电势，保护传导轨道在与带电轨道(11)的第一侧相对的第二侧平行于带电轨道(11)行进。该系统被安装在车行道中，以使得带电传导轨道、中性传导轨道和保护传导轨道与车行道(2)的表面(18)齐平。

Description

用于非导引车辆的地面供电系统
技术领域
本发明涉及用于非导引车辆的地面供电系统的领域。
背景技术
电推动车辆被视为热推动车辆的替代品，从而减少温室气体排放。
电动车辆包括诸如电池组之类的可再充电电源，以及由电源供电并可以推动车辆的电动引擎。
对于非导引电动车辆(例如，卡车、厢式车、私家车等等)，已知当车辆停止时，通过使用电缆线将电池组连接到充电桩来对车辆的电池组充电。
同样提出了，在非导引电动车辆移动期间对其电池组进行再充电。为此，考虑两种类型的系统：感应供电系统和传导供电系统。
在传导供电系统中，文件WO 2010 140964公开了一种车行道，该车行道的表面设置有两个相互平行并且沿车行道方向的凹槽。在每个凹槽中存在一个或更多用于提供电力的传导轨。每个凹槽的边缘设置有电接地的传导轨。
为了从该地面供电系统获取电力，非导引电动车辆设置有一个柱，该柱的末端能够穿透车行道的凹槽以便与供电轨电接触。当供电轨分别接合适的电势时，电力被传输到车辆的电池组或者可选地被直接传输到车辆的电引擎。
然而，这样的凹槽产生了驱动问题。
窄车轮有可能卡在这样的凹槽中。对于自行车车轮尤其如此。
此外，当车辆的轮胎经过车行道的露出凹槽的部分时，附着性大幅降低。
最后，这些凹槽的边缘造成轮胎的加速磨损。
此外，凹槽敞开导致雨水在凹槽中积累。
这导致了传导轨的电接触问题。
这同样造成传导轨的加速腐蚀。传导轨还可能被一层锈所覆盖，这层锈妨碍与电力获取柱的末端的接触。
发明内容
本发明旨在提出一种用于非导引电动车辆的地面供电系统。
因而，本发明涉及一种用于非牵引车辆的地面供电系统，该地面供电系统为传导类型的，其特征在于，该地面供电系统包括：
一对供电轨道，包括所谓的带电传导轨道和所谓的中性传导轨道，带电传导轨道被设计为电连接到电压源上，中性传导轨道被设计为电连接到参考电势上以返回电流，中性轨道在带电轨道的第一侧平行于带电轨道行进；以及
保护传导轨道，被设计为连接到地电势，保护轨道在带电轨道的、与第一侧相对的第二侧平行于带电轨道行进，
所述系统被设计为安装在车行道中，以使得带电传导轨道、中性传导轨道和保护传导轨道与车行道的表面齐平。
根据特定实施例，系统包括以下特征中的一个或更多，这些特征单独考虑或者符合全部的技术可行组合：
保护传导轨道被电连接到一被设计为埋入所述车行道的导线上，以将所述保护传导轨道置于地电势。
带电传导轨道由被端对端放置并且相互电绝缘的多个细长分段组成。
每个分段由受控开关电连接到电源上。
保护传导轨道由被封在车行道中的型材的上表面组成。
中性传导轨道由被端对端放置并且电连接到所述参考电势Vref上的多个细长分段组成。
带电传导轨道、中性传导轨道和保护传导轨道被支撑在支持组件上，支持组件被设计为嵌入到车行道的表面之下。
保护传导轨道与带电传导轨道之间的距离介于5cm至50cm之间，较优地介于10cm至30cm之间，尤其等于15cm。
保护传导轨道的宽度介于1cm至20cm之间，较优地介于2.5cm至15cm之间，尤其等于4cm。
保护传导轨道在车行道的表面高度上。
带电传导轨道和中性传导轨道高出车行道的所述表面的高度介于0至5mm之间，尤其高出车行道的表面2mm。
系统被设计为对配备有用于捕获电流的装置的非导引电动车辆供电，在车辆在车行道上移动期间，装置能够被放置为同时与带电传导轨道和中性传导轨道滑动接触。
附图说明
通过阅读以下参考附图对一个特定实施例的说明本发明将被更好地理解，该特定实施例仅作为示例并且不具有限定性，在附图中：
图1为概括示出在车行道上行驶的非导引电动车辆的后视图，该车行道配备有根据本发明的地面供电系统；
图2为图1的俯视图；
图3为图1和2的待安装在车行道中的地面供电系统的截面图；以及
图4为根据本发明的地面供电系统的电操作的图示。
具体实施方式
回顾使用传导类型的地面供电系统领域的经历，对于牵引电动车辆，即受迫沿着轨道移动的车辆(尤其是沿着铁路轨道移动的有轨电车)，申请人研发了此用于非导引电动车辆的地面供电系统。
图1和2示出了在车行道2上行驶的、作为非导引电动车辆的汽车1。
参考三面体XYZ按照惯例与汽车1相关联：X轴在纵向上，其方向指向前方；Y轴在横向上，其方向从左向右；以及，Z轴在垂直方向上，其方向由下向上。
汽车1包括车体4和车轮3，车轮3中的某些为驱动轮。汽车1包括转向装置(未示出)，转向装置使得驾驶员能够改变驱动轮在XY平面内的角度以驾驶汽车1.
汽车1包括可充电电池组合电发动机(未示出)。
汽车1配备有获取装置，获取装置使得可以在汽车1移动过程中收集电力。获取装置的附图标记一般为5。
获取装置5包括板台，该板台能够被放置为与地面供电系统的一对供电轨道滑动接触，在此对其进行说明。
车行道2包括沟槽6，沟槽6中放置有附图标记一般为10的地面供电系统。
一旦系统10被放置在沟槽6中，就用混凝土7填充沟槽6，以使得车行道2的上表面8在车行道的整个宽度上连续。上表面8基本平整。
在适当的位置上，系统10的以下各项与车行道2的表面8齐平：
带电传导轨道11，设计为电连接到电源上，例如传送的电势VS为+750V DC的电源；
中性传导轨道12，设计为电连接到参考电势Vref上，例如为0V；以及
保护传导轨道13，设计为电连接到地电势Vearth。
带电轨道11由多个分段(图4中的11.i)组成，在当前所考虑的实施例中，每个分段的宽度为10cm且长度为20m。
分段被端对端放置以组成带电轨道11。
分段彼此电绝缘。
有利地，中性轨道12通过使用与带电轨道11使用的分段相同的分段来制作。因此，轨道12由多个分段(图4中的12.i)组成，分段的宽度近似为10cm且长度近似为20m。然而，中性轨道的分段并不必须彼此电绝缘。
中性轨道12在带电轨道11的第一侧平行于带电轨道11延伸。彼此面对的带电轨道11的侧边与中性轨道12的侧边之间相隔近似为15cm的第一距离。
保护轨道13由被封在填充沟槽6的混凝土7中的型材14的上表面形成。
在当前优选实施例中，型材14具有I形截面，该I形截面的中央芯体被基本垂直地放置。
保护轨道13的功能是组成一用于对来自带电传导轨道11的漏电流的电子加以收集的装置。
为此，保护轨道13以平行于带电轨道11的方式放置在带电轨道11的第二侧。该第二侧与带电轨道11的包括有中性轨道12的第一侧相对。
朝向第一侧的漏电流由中性轨道12收集。为了收集朝向第二侧的漏电流，保护轨道13被放置在带电轨道11的第二侧。
彼此面对的带电轨道11的侧边和保护轨道13的侧边之间相隔近似为15cm的第二距离。
在所考虑的实施例中，保护轨道13的宽度近似为4cm。
通过对不同轨道及其相互间距的横向尺寸的取值作出该特定选择，地面供电系统10的总宽度近似为54cm。选择该总宽度以使其始终小于可在车行道2上行驶并使用系统10的最小的非导引电动车辆的中心距离。
如图3中所示，为了方便系统10的放置，系统10包括用于不同轨道的支持组件。
支持组件包括底座20，底座20具有基本平整的主要部分21、S形中间部分22以及基本平整的侧面部分23。
主要部分21具有两个支持型材25和26，支持型材25和26彼此相同并且被设计作为分别充当带电导体轨道11和中性导体轨道12的绝缘支撑件。轨道被机械固定到支持型材上，但是与支持型材电绝缘。
支持型材25和26机械并电连接到基座20。
基座20的侧面部分23对型材14进行支持。
主要部分21和侧面部分23的高度差使用中间部分22进行调整，以使得限定了保护轨道13的、型材14的上表面与带电轨道11及中性轨道12的上表面具有相同高度。该高度被设计为稍高于车行道2的表面8。
固定到型材14的芯体处的电缆线28被设计为埋入车行道2，有利地埋入沟槽6以外，从而将保护轨道13置于地电势Vearth，并且使用电衔接连接到支持组件。
基座20被设置有多个高度可调的连接杆29，连接杆29能够被插入沟槽6的底部，从而对地面供电系统10进行预定位，以使轨道的高度与待形成的车行道2的表面8齐平。
随后，浇筑混凝土以嵌入支持组件。支持型材25和26以及型材14随后被封在该层混凝土7中。有利地，对混凝土层的上表面的形态进行处理以使其具有附着性，该附着性与车行道2上行驶的车辆的轮胎相适应。
由带电轨道11和中性轨道12组成的一对供电轨道、以及保护轨道13与车行道2的表面8齐平。更特别地，尽管保护轨道13基本在车行道高度，但是中性轨道和带电轨道稍稍高出车行道2的表面8，例如高出几毫米，尤其高出2mm。
因此，当带电轨道11接高电势时，任何例如由于车行道的表面8存在低洼或水层而产生的漏电流在第一侧由中性轨道12收集并在第二侧由保护轨道13收集。这防止了处于高电势的车行道表面的部分横向延伸到地面供电系统10的宽度之外。通过将地面供电系统10的总宽度选择为小于被允许在车行道上行驶并能够使用系统10的最小车辆的中心距离，保证了如果行人在一段带电轨道11的第一侧或第二侧横向行走但并未经过中性轨道或保护轨道，当该段被置于高电势时，行人不会被电击。
现在参照图4，带电轨道11的每段11.i经由受控开关30被连接到电源35上。电源35例如能够传送750V DC的电压VS。电源35事实上是能够将三相电流转换为两相电流的中继站。
带电轨道11的各段11.i的受控开关30.i被致动以与汽车1沿车行道2的移动同步地进行切换，从而使得汽车1所处的分段以及可选地相邻分段被连接到电源35上以置于750V的电势。
汽车1的收集装置5同时在带电轨道11和中性轨道12上接触，从而使得供电电流能够流向汽车1的充电电池组或者汽车1的电引擎。
相继地对各分段11.i供电以使得一分段或可选地两个分段在给定时刻处于750V的电势。因此，接有对行人危险的电势的车行道表面的部分并不纵向经过一个分段或者至多两个分段的长度。这就是将分段的长度选择为与以60km/h行驶的私家车的刹车距离基本一致的原因。

Claims (12)

1.一种用于非导引电动车辆(1)的地面供电系统，所述地面供电系统为传导类型的，所述地面供电系统包括：
一对供电轨道，包括所谓的带电传导轨道(11)和所谓的中性传导轨道(12)，所述带电传导轨道(11)被设计为电连接到电压源(VS)上，所述中性传导轨道(12)被设计为电连接到参考电势(Vref)上以返回电流，所述中性轨道在所述带电轨道的第一侧平行于所述带电轨道行进；以及
保护传导轨道(13)，被设计为连接到地电势(Vearth)，所述保护轨道在所述带电轨道(11)的、与所述第一侧相对的第二侧平行于所述带电轨道(11)行进，
所述系统被设计为安装在车行道中，以使得所述带电传导轨道、所述中性传导轨道和所述保护传导轨道与所述车行道(2)的表面(8)齐平。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护传导轨道(13)被电连接到一被设计为埋入所述车行道(2)的导线上，以将所述保护传导轨道置于所述地电势。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的系统，其中，所述带电传导轨道(11)由被端对端放置并且相互电绝缘的多个细长分段(11.i)组成。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，每个分段(11.i)由受控开关(30.i)电连接到电源(35)上。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护传导轨道(13)由被封在所述车行道(2)中的型材(14)的上表面组成。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述中性传导轨道(12)由被端对端放置并且电连接到所述参考电势(Vref)上的多个细长分段(12.i)组成。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述带电传导轨道(11)、所述中性传导轨道(12)和所述保护传导轨道(13)被支撑在支持组件上，所述支持组件被设计为嵌入到所述车行道(2)的所述表面(8)之下。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护传导轨道(13)与所述带电传导轨道(11)之间的距离介于5cm至50cm之间。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护传导轨道(13)的宽度介于1cm至20cm之间。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述保护传导轨道(13)在所述车行道(2)的所述表面(8)上。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述带电传导轨道(11)和所述中性传导轨道(12)高出所述车行道(2)的所述表面(8)的高度介于0至5mm之间。
12.根据权利要求1所述的系统，被设计为对非导引电动车辆(1)进行供电，所述非导引电动车辆(1)配备有用于捕获电流的装置(5)，在所述车辆在所述车行道(2)上移动期间，所述装置(5)能够被放置为同时与所述带电传导轨道(11)和所述中性传导轨道(12)滑动接触。
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