专利名称：再充电站和相关电动车辆的制作方法
技术领域：
本发明涉及"清洁"车辆领域，更具体地涉及电动车辆领域。 本发明特别涉及但并不限于诸如电动公共汽车或者有轨电车等的轻型
城市运输装置的领域。
更准确地，本发明涉及一种再充电站，用于对通过能量存储装置供电的
电动车辆进行再充电，所述车辆被设计用于沿经过再充电站所在位置的路线
行驶，所述站包括再充电装置，适于当所述车辆邻近该站时对该电动车辆的
存储装置进行再充电。
背景技术：
根据本发明，再充电站区别于电动车辆。
在电动车辆中，已知的是，城市电动公共汽车具有通过设置在公共汽车 中的存储装置供电的马达。
一些这种车辆的存储装置仅由适于通过充电器进行充电的电池构成，该 充电器本身安装在公共汽车中。
这种车辆的电池具有以下缺点价格昂贵、寿命有限和呈现低的"输送 功率与电池重量"比。
因此，已知的电动公共汽车通常尺寸较小，并设计用于运送约四十人， 而同时还依然非常昂贵，这不利于这种公共汽车的发展。
这种城市电动公共汽车通常沿一定路线行驶，所述路线始于和止于终点 并在位于起始终点与终止终点之间的多个公共汽车停站提供服务，这种路线 通常是环路以使起始终点与终止终点相同。
这种终点通常设置有再充电站，其设计用于当所述公共汽车在沿其路线行驶之后回到终点时对公共汽车的存储装置进行再充电。
这种已知的再充电站具有连接到专用电网的电缆，其中该专用电网适于
将极高功率(120,000瓦的量级)供应至公共汽车的充电器，以使该充电器
可在几分钟内对电池进行充电。
不利的是，存在如下情况，例如，当位于再充电站处的电动公共汽车的 停止时间不得超过乘客上下车所用时间(即，约三十秒)时，优选地应更快 速地对存储装置进行再充电。
发明内容
本发明的目的在于提供一种再充电站，使其可以减少对车辆的存储装置 进行再充电所用的时间。
本发明通过以下方式实现其目的，即，再充电装置包括适于存储由电能 量源输送的电能的存储器件和连接装置，所述连接装置用于将所述站的存储 器件电连接至车辆的存储装置和用于将存储在该站的存储器件中的能量传 送至电动车辆的存储装置，所述存储器件优选地包括电容器。
可以理解的是，在车辆停止在所述站的附近时，该车辆所需的能量已经 存储在所述站的存储器件中，使得向存储装置的传送仅在几秒钟内实现。
换言之，当电动车辆处于本发明的再充电站附近时，该再充电站的存储 器件电连接至车辆的存储装置，且存储在再充电站的存储器件中的能量传送 至电动车辆的存储装置。
可以理解的是，借助本发明，电能从本发明的再充电站的存储器件传送 至车辆的存储装置所需的时间显著短于已知的车辆借助与高功率网相连的 充电器对电池进行再充电所需的时间。
优选地，该再充电站进一步包括用于当车辆不处于所述站附近时对存储
器件进行再充电的装置。
在牟辆不处于所述站附近的时段中，本发明的再充电站的存储器件优选
地储满由电能量源输送的电能。这样，与已知的再充电站不同，优选地，利用车辆不处于所述站附近的 时段将电能存储在存储器件中。
如上所述，在已知的再充电站中，也有必要使用适于输送高功率的专用 电网，该电网通常需要进行大量工作将高功率电缆铺设到已知再充电站。
相反，适于将电能传送至本发明的站的存储器件的电能量源优选地为低 功率网，例如城市电网。
不同于对车辆的存储装置进行再充电所需的时间，对所述站的存储器件
进行充电所需的时间不必特别快，使得城市电网的功率足以胜任。
由于城市电网通常易于接入，所以本发明的再充电站可以不需进行任何
大规模公路作业，因而减少电动车辆的使用成本。
优选地，再充电站的连接装置设置有安全器件，适于使能量能够仅在站
与车辆正确相连时传送。
由于能量传送特别快，所以有必要在传送能量之前确保再充电站与车辆 正确相连，特别是防止出现可能损坏连接装置的电弧。 优选地，所述电容器具有高电容量。
例如，电容器可为超大电容器，这种超大电容器在其它使用中已知。 超大电容器提供的优点是，能够存储大量能量。
优选地，电容器的尺寸被设置而使其可存储充足的能量以对车辆的存储 装置进行再充电。
为此，可提供具有几十发拉电容量的电容器。
当所述电动车辆为公共汽车时，再充电站优选地位于公共汽车停靠的公 共汽车停站处。
本发明还提供一种设备，其包括本发明的多个再充电站，所述站沿车辆 行驶的路线设置，且每个站的连接装置适于传送充足的能量，以使车辆能够 至少行驶到下一站。
这样，借助本发明，车辆的存储装置优选地在沿该车辆行驶路线的多处 进行再充电。当车辆为城市电动公共汽车时，所述设备的每一 个再充电站优选地位于 公共汽车停站处，并优选地利用停靠在公共汽车停站的过程中乘客上下车所
用的时间将存储在所述站的存储器件中的能量传送至电动公共汽车的存储装置。
这样，本发明的设备使车辆不必为了再充电的目的而专门停止。 这样，可以理解的是，借助本发明，由于所述存储装置在沿车辆行驶的 整个线路中多次进行再充电，因而不必为了对车辆的存储装置进行完全充电 的目的而专门停止，所以电动车辆可几乎无休止的连续工作。
本发明还提供一种电动车辆，其包括电能存储装置和通过存储在该存储 装置中的能量供电的电动马达，所述能量存储装置适于通过本发明的再充电
站进行再充电；所述车辆还包括连接装置，用于在车辆处于所述站的附近时 将车辆的存储装置与所述站的连接装置相连。
另外，如上所述，由于在再充电阶段开始时要传送的能量已经包含在再 充电站中，所以本发明的车辆比已知车辆的充电快。
当所述车辆用于如上所述的本发明的设备中时，所述车辆被频繁地再充电。
第一优点在于，相对于已知电动车辆的存储装置的容量，所述车辆的存 储装置的能量存储容量可以减少，从而特别地减小车辆的成本。
另一优点在于，如果不减小存储装置的能量存储容量，则可以增大车辆 的尺寸，从而能够运送更多数量的人员。
优选地，车辆的存储装置包括电容器。
这样，本发明的车辆的马达通过电容器供电，特别地，该电容器提供的 优点是，其进行再充电能够比电池快得多。
这样，电容器优选地具有比经历多次再充电之后完全放电的循环的电池 更长的寿命。
众所周知，电池的寿命与其放电深度成反比。
可以理解的是，增大存储装置的寿命可以实现进一步降低本发明的车辆的成本。
根据本发明，可以优选地使用具有高电容量类型的电容器，例如，超大 电容器。
优选地，电容器具有的电容量在20法拉至50法拉的范围内。
由于电容器的能量存储容量通常低于电池的容量，因而有必要通过以上 所述的设备沿车辆的路线对该车辆进行多次再充电。
由于再充电站也具有电容器，因而可以理解的是，通过采用两个可用电 容器(其中一个位于本发明的再充电站中，另一个位于本发明的车辆中)， 优选地可以很快地传送能量。
优选地，存储装置进一步包括蓄电池，例如镍镉类型的可再充电电池。
根据本发明，无论所述电容器是否包含充足的能量以向马达供电，例如， 当实际行驶的线路比起初预定的线路长时，蓄电池均被设计用于将该电容器充满。
换言之，本发明的车辆结合电容器和蓄电池的优点，即，分别具有快速
能量传送和高能量存储容量的优点。
优选地，蓄电池经由可逆能量传送器件与车辆的电容器相连。 这种器件可以在蓄电池与电容器之间沿双向传送能量，即，当多余能量
存在于电容器中时，电容器适于对蓄电池进行再充电，而且相反地，当电容
器中的可用能量不足以向电动马达供电时，蓄电池适于对电容器进行再充电。
例如，当车辆下坡行驶时，或者当进行马达制动时，电容器可具有多余 能量。在这种情况下，可以理解的是，电动马达用作产生电流的发电机，该 电流优选地回收和存储在电容器中，并之后可回收和存储在蓄电池中。 这样，可以理解的是，蓄电池优选地用作电容器的能量緩冲贮存器。 优选地，车辆的连接装置包括可伸展臂，以与站的连接装置相连。 以这种方式，车辆与站之间的连接可自动建立，而不像如前所述的已知 车辆一样人工建立。一个优点在于，防止操作者(通常是驾驶员)在连接过程中触电致死， 或者至少使处理前述连接电缆所需的物理操作减少。
最后，本发明提供一种对电动车辆进行再充电的方法，该方法包括才是 供具有通过能量存储装置供电的电动马达的电动车辆，并提供区别于该车辆
并具有用于存储电能的电容器的再充电站；所述方法使得，当车辆位于再充 电站的附近时，该方法进一步包括将所述车辆电连接至所述再充电站，从而 将存储在所述站的电容器中的电能传送至所述车辆的电容器，而且在对所述
发明的其他特征和优点将变得更为显而易见。 这些描述涉及附图，其中
图1为停止在本发明的再充电站附近的本发明的电动车辆的透视图；和 图2为电动车辆当连接到再充电站时的简化电路图。
具体实施例方式
图1显示适于对本发明的电动车辆50再充电的本发明的再充电站10。
优选地，电动车辆50为'.设计用于沿设置有至少一个公共汽车停站13 的路线运送乘客的电动公共汽车50。
特别地，在图l所示的实例中，公共汽车50可为适于运送约一百位 乘客的城市电动公共汽车。
本发明的公共汽车50由电动马达(例如，三相电动马达54)推动，该 电动马达通过在图2中更详细示出的电能存储装置52供电。
优选地，该电动马达为适于输送在100千瓦(kw)至200kw的范围内 的电力的三相电动马达。
所述存储装置52优选地包括超大电容器类型的电容器58,该电容器的电容量范围在20法拉至50法拉的范围内，并优选为约30法拉。
特别地，公共汽车50的电容器58被设计用于在400伏特(V)至800 伏特的电压范围内且优选在600V的电压下工作。
如图2所示，电容器58经由三相类型的DC/AC变流器59向三相电动 马达54供电，例如，变流器59可为矢通量(flux vector)控制类型的不间 断电源(UPS) 59。
存储装置52还包括诸如镍镉电池等的蓄电池60。
根据本发明，蓄电池60经由可逆能量传送器件62与电容器58相连， 其中，该可逆能量传送器件62包括DC/DC断路器类型的双向DC/DC变流 器。
所述能量传送器件62设置有用于控制且特别地根据包含在电容器58中 的能量来控制在电容器5 8与蓄电池6 0之间电流传送方向的装置。
在该实例中，当包含在电容器中的能量值超过预定阈值(上阈值)时， 传送器件62使电容器58能够将多余能量释放到蓄电池60中，从而优选地 将所述多余能量存储，而不是使这些能量散失。
例如，当公共汽车下坡行驶时，就会产生这种多余能量。在这种情况下，
公共汽车由于重力而导致运动，使得车轮带动马达旋转，从而使马达作为发 电机工作。
所产生的AC先通过变流器59转换为DC再传送到电容器。 因而可以理解的是，如果电容器在此时已经充分充电，则来自用作发电
机的马达的能量构成多余能量，该多余能量优选地存储在蓄电池60中。 另外，无论是否使用马达制动，均可能出现多余能量。 相反地，当包含在电容器中的能量值小于第二预定阈值(下阈值)时，
传送器件62使蓄电池能够对电容器58再充电。
这种情况可能当公共汽车沿较长路线行驶而使得存储在电容器58中的
能量不足以全程为马达供电时发生。
在这种情况中，只要存储在电容器58中的能量值变得低于下阈值，则蓄电池通过输送马达54工作所必需的能量而将电容器充满。
为了使公共汽车50能够进行再充电，电容器58连接到连接装置56，
与站IO之间建立电连接。
当从再充电站流到车辆的电流为强电流(即，几百安培量级的电流)时， 有必要提供设置在连接装置56与电容器58之间的电耦合(coupling)装置 64,其目的在于将电容器电耦合到本发明的再充电站10的能量存储器件20。
特别地，所述耦合装置64防止当在公共汽车与再充电站之间建立电连 接时产生电弧。
优选地，所述电耦合装置64包括DC/DC断路器类型的单向DC/DC变
'、六哭
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如图l所示，公共汽车的连接装置56优选地采用可伸展臂的形式，该 可伸展臂设置在公共汽车的顶板上，且在其端部之一设置有电连接器57, 适于与再充电站的电连接器18协作以建立电连接并使能量能够在公共汽车 与再充电站之间传送。
在另一变例(未示出)中，所述连接装置可采用铰接臂的形式。
无论如何变型，所述臂均被设计用于在再充电阶段中朝向再充电站10 展开并在所述再充电阶段完成时收回。
尽管未示出，但可能的是，设置能量存储装置52向电致动器或者其他
设备(例如，风挡刮擦器，开门装置，照明灯或者任何其它通常设置在城市 公共汽车中的致动器)供电。
以下将更详细地描述本发明的再充电站。
如图1所示，再充电站10包括优选设置在公共汽车50的公共汽车停站 13的顶板上的再充电装置12，所述公共汽车停站为公共汽车候车亭类型并 位于公路旁。
然而，在本发明范围内，再充电站10同样可适于位于设置在公路旁的 柱的顶部。所述再充电装置12被设计用于当所述公共汽车位于站IO时对电动公共
汽车50的存储装置52进行再充电。
优选地，存储装置当公共汽车50静止在站IO附近时进行再充电。
站10的再充电装置12包括存储器件14,存储器件14优选地包括超大
电容器类型的电容器20。
在该实例中，电容器20的电容量在10法拉至30法拉的范围内，并优
选为20法4立。
另外，再充电站的电容器20被设计用于在400V至800V的电压范围内 工作并优选地在600V下工作。
电容器20首先电连接到用于对其再充电的能量源16，其次电连接到被 紧固到再充电装置的连接装置18。
站10的连接装置18朝向公路延伸，并且还设计用于与公共汽车50的 连接装置56协作以在再充电阶段中在公共汽车50与站IO之间建立电连接。
根据本发明，在再充电阶段中在公共汽车50与站IO之间的连接，可在 公共汽车的连接装置与所述站的连接装置接触或不接触的情况下建立。
优选地，所述站的连接装置18包括电连接器，适于承接公共汽车50的 电连接器57。
然而，可通过公共汽车50与站IO之间的电磁感应提供连接。通过电磁 感应的连接的优点在于，通过省略公共汽车与站之间的物理连接，可进一步 加速再充电站IO与公共汽车50之间的能量传送。
这样，可以理解的是，在再充电阶段中，两个电容器(即，公共汽车 50的存储装置52的电容器和再充电站10的存储器件的电容器)连接在一 起。
设置在两个电容器之间的耦合装置64，优选地可当所述连接装置连接 在一起时防止形成电弧。
另外，如图l所示，连接装置之间的物理连接在基本等于公共汽车高度 的高度处建立，使得上、下公共汽车的乘客不会接触连接装置，以避免任何触电致死的危险。
根据本发明，从再充电站的电容器20传送到耦合装置的电流值优选地
为500安培(A)量级，从而可在5秒至20秒的时间范围内对车辆的存储 装置进行再充电。
如图1所示，电容器20经由AC/DC变流器(未示出)连接到低功率电 网，例如城市电网，从而使电容器20可通过能量源16进行充电。
优选地，能量源16适于输送在6kw至12kw范围内的功率。
以下将更为详细地描述本发明的设备(installation)的工作原理，该设 备包括诸如以上所述城市公共汽车50等的至少一个本发明的电动车辆，和 多个停站13,其中每个停站均设置有本发明的再充电站10。
顺序如下正在运送乘客的公共汽车50停止在停站13处，然后，当门 打开时并当乘客下车和其他乘客上车时，臂56从公共汽车的顶板朝向停站 的顶板展开以连接到再充电站10的连接装置18,从而使能量能够从站10 传送至公共汽车50。
通常，公共汽车停止5秒至30秒的范围，以允许乘客上车和下车，而 如上所述，用于执行能量传送所需的时间在5秒至20秒的范围内，从而使 公共汽车优选地在停止时间中进行再充电。
在再充电阶段之后，并在公共汽车再次驶离以继续沿其路线行驶之前， 所述臂在公共汽车的门再次关闭时收回。
以这种方式，公共汽车50可在每个公共汽车停站13处且优选地在乘客 上下车所用的 一段时间中进行再充电。
优选地，提供的存储在公共汽车50的电容器58中的能量，足以使公共 汽车能够到达至少下 一 个公共汽车停站。
无论出于任何原因，如果公共汽车无法在下一个公共汽车停站停止，则 蓄电池60优选地对电容器58输送充满能量，采用这种方式以使得所述公共 汽车可继续驶向沿其线路的再下一个公共汽车停站。
本发明还优选地可适用于有轨电车网络。可以提供一部分不使用吊线的网络，其中有轨电车的马达由本发明的电容器临时供电。
最后，根据本发明的另一方面，再充电站或者至少可将再充电站紧固其 上的柱，设置有信息装置，例如视听广告媒体。
还优选的是，在柱上设置无线通信装置，特别地用以升级所述信息装置 的内容。
权利要求
1、一种再充电站(10)，用于对通过能量存储装置(52)供电的电动车辆(50)进行再充电，所述车辆(50)被设计用于沿经过所述再充电站(10)所在位置的路线行驶，所述站(10)包括再充电装置(12)，适于当所述车辆邻近所述站时对该电动车辆(50)的存储装置(52)再充电，该再充电装置(12)包括适于存储由电能量源(16)输送的电能的存储器件(14)并包括连接装置(18)，所述连接装置(18)用于将所述站(10)的存储器件(14)电连接至所述车辆(50)的存储装置(52)并用于将存储在所述站(10)的存储器件(14)中的能量传送至所述电动车辆(50)的存储装置(52)，该再充电站的特征在于，所述存储器件(14)包括电容器。
2、 如权利要求1所述的再充电站，其特征在于，其进一步包括用于当 所述车辆(50)不邻近所述站(10)时对所述存储器件(14)进行再充电的 装置。
3、 如权利要求1或2所述的再充电站，其特征在于，所述电能量源(16) 为低功率电网。
4、 如权利要求1至3中任一项所述的再充电站，其特征在于，所述站 (10)的连接装置(18)设置有安全器件，适于使能量能够仅在所述站(10)正确连接到所述车辆(50)时进行传送。
5、 如权利要求1至4中任一项所述的再充电站，其特征在于，所述再 充电站(10)的电容器(20)为超大电容器。
6、 如权利要求1至5中任一项所述的再充电站，其特征在于，所述在 充电站位于所述车辆(50)停止时所在的停站(22)处。
7、 一种设备，包括多个再充电站(10)，用于对通过能量存储装置 (52)供电的电动车辆(50)进行再充电，所述车辆(50)被设计用于沿经过所述再充电站(10)所在位置的路线行驶，每个所述站(10)均包括适于 当所述车辆邻近所述站时对所述电动车辆(50)的存储装置(52)再充电的再充电装置(12),所述再充电装置(12)包括适于存储由电能量源(16)输送的电能的存储器件(14)并包括连接装置(18)，所述连接装置(18) 用于将每个所述站(10)的存储器件(14)电连接至所述车辆(50)的存储 装置(52)并用于将存储在所述站(10)的存储器件(14)中的能量传送至 所述电动车辆(50)的存储装置(52),所述设备的特征在于，所述站沿所 述车辆(50)行驶的路线设置，每一个所述站(10)的连接装置(18)适于 传送足够的能量以使所述车辆(50)能够至少行进到下一站。
8、 一种电动车辆(50),包括电能存储装置(52)和由存储在该存储 装置(52)中的能量供电的电动马达(54)，所述能量存储装置(52)适于 通过根据权利要求1至7中任一项所述的再充电站(10)再充电，所述电动 车辆的特征在于，所述车辆(50)还包括连接装置(56),用于当该车辆 邻近所述站(10)时将该车辆的存储装置(52)连接至所述站(10)的连接 装置(18),所述车辆(50)的存储装置(52)包括电容器(58)。
9、 如权利要求8所述的电动车辆，其特征在于，所述车辆的电容器(58) 为超大电容器。
10、 如权利要求8或9所述的电动车辆，其特征在于，所述车辆的存储 装置(52)进一步包括蓄电池(60)。
11、 如权利要求10所述的电动车辆，其特征在于，所述蓄电池(60) 通过可逆能量传送器件(62)连接到所述车辆的电容器(58)。
12、 如权利要求IO或11所述的电动车辆，其特征在于，所述车辆(50) 的电容器(58)适于对所述蓄电池(60)再充电。
13、 如权利要求8至12中任一项所述的电动车辆，其特征在于，所述 车辆(50)的连接装置(56)包括可伸展臂，以连接到所述站(10)的连接 装置(18)。
14、 如权利要求8至13中任一项所述的电动车辆，其特征在于，所述 车辆(50)为城市^^共汽车。
15、 一种对电动车辆再充电的方法，该方法包括提供电动车辆，所述电动车辆具有通过能量存储装置(52)供电的电动马达(54),并且提供再 充电站(10),所述再充电站区别于所述车辆(50)并具有用于存储电能的 电容器(20);而且，当所述车辆(50)邻近所述再充电站(10)时，所述 方法进一步包括将所述车辆(50)电连接至所述再充电站，将存储在所述 站(10)的电容器(20)中的电能传送至所述车辆(50)的电容器，而且， 在对所述再充电站的电容器(20)再充电之前将所述车辆与所述再充电站 (10 )脱离连4妄。
全文摘要
本发明涉及一种再充电站(10)，用于对通过能量存储装置(52)供电的电动车辆(50)进行再充电，所述车辆(50)被设计用于沿经过所述再充电站(10)所在位置的路线行驶，所述站(10)包括再充电装置(12)，适于当所述车辆邻近所述站时对该电动车辆(50)的存储装置(52)再充电。本发明的特征在于，所述再充电装置(12)包括适于存储由电能量源(16)输送的电能的存储器件(14)并包括连接装置(18)，所述连接装置(18)用于将所述站(10)的存储器件(14)电连接至所述车辆(50)的存储装置(52)并用于将存储在所述站(10)的存储器件(14)中的能量传送至所述电动车辆(50)的存储装置(52)。
文档编号B60L11/18GK101292408SQ200680038494
公开日2008年10月22日 申请日期2006年10月17日 优先权日2005年10月17日
发明者丹尼斯·西里耶, 皮埃尔·米德里奥耶 申请人:Pvi公司