[0001] 本发明涉及一种娱乐装置，其具有乘客运载器和用于推进该乘客运载器的推进系统，并涉及用于推进娱乐装置中的乘客运载器的一种推进方法。

[0002] 在娱乐装置中，已知各种各样的推进系统。例如已知采用液压系统推进乘客运载器。在轨道起点，乘客运载器由其推进至一定速度，使乘客运载器能够沿轨道而行直至其终点。除了液压系统，还已知许多其他推进系统：例如，可以提供线性电动机以加速乘客运载器至一定速度，乘客运载器因而例如不能自行通过娱乐装置的轨道的剩余部分。许多其它的构造也是可能的：例如，电动机可以包括在乘客运载器中，并通过滑动接触获得电能。

[0003] 娱乐装置的总体趋势为高速、强烈震颤和最大极限的感官刺激，这导致很高的能量需求以能够实现乘客运载器的相应地高加速度。因而液压系统被推至其极限，该极限归因于液压系统固有的惯性以及当企图增加施加在乘客运载器上的力以实现相应地高加速度时液压系统中发生的高能量耗散。第二，液压系统，尤其在现今的娱乐装置的要求苛刻的应用中，显示出对维护的高要求，从而可能导致持有成本增加、归因于维修的停机时间的风险等等。

[0004] 当采用电力推进系统时，局限出现在从电源(例如电网供电)中汲取的能量的量。能量问题甚至可能由于乘客运载器的加速和推进按间歇的时间分布模式发生而增加，例如为了达到引人入胜的、突然的加速效果(其可能导致电能的高峰值需求)。高能量消耗和峰值能量需求的组合可能导致对供能装置(例如主电网的控制器)而言无法接受的能量消耗模式。而且，发电机(例如柴油发电机)不能应付这种突然的需求波动。

[0005] 因而，当试图实现娱乐装置中乘客运载器的高加速度时，液压驱动的推进系统以及电力驱动的推进系统两者都可能受到限制。

[0006] 本发明的目的是提供用于娱乐装置的乘客运载器的一种通用的推进装置。

[0007] 另外，根据本发明的实施例，提供一种娱乐装置，其具有乘客运载器和用于推进该乘客运载器的推进系统，该推进系统包括推进乘客运载器的电动机，为电动机提供能量的电源以及控制单元，所述电源包括存储电能的电存储元件，所述控制单元设置成控制所述电源的运行，该控制单元设置成：

[0008] -操作电源以从能量源为电存储元件充电；以及

[0009] -操作电源以从存储在电存储元件中的电能为电动机提供能量，以此推进乘客运载器。

[0010] 存储元件因而从外部能量源充电，然后从存储在存储元件中的电能为推进系统的电动机提供能量，以此推进乘客运载器。电存储元件的充电可以在相对于推进乘客运载器的时间段(例如电动机运行的时间)而言相对长的时间段内进行。电动机可以包括任何类型的电动机，例如旋转电动机、线性电动机、固定磁体电动机、固定线圈电动机、直流电动机、交流电动机等等。电源可以包括任何合适的类型的电源：例如，电源可以包括逆变器以驱动电动机，或者任何其他合适的电路以为电动机提供能量。电源还可以包括任何合适的充电装置，用于为电存储元件充电，其一些例子可以包括将电存储元件连接至外部能量源用以充电的开关、整流电路(在外部能量源为交流的情况下)，不过在优选的实施例中，电源包括变换电能为用于为存储元件充电的充电电压的变换器，而反之也允许在较宽的运行范围中(例如较宽的运行电压范围)使用存储元件，以此可能增加其能量存储能力。例如，变换器可以包括双向直流-直流变换器或者任何其他合适的变换电路。

[0011] 存储元件可以包括任何类型的电存储元件，在优选的实施例中，电存储元件包括电容，更优选地包括超级电容，以此允许在相对较小的体积存储相对大量的能量，并且允许以高电流给超级电容充电或者放电，以此能够以高能量操作电动机，并且允许乘客运载器的高加速度。此外，通过采用超级电容可以提供快速充电和/或放电(导致每个时间单位中大量的动作)、高能量效率、长的运行寿命和/或其它优点。

[0012] 在优选的实施例中，若存储元件包括多个电容，变换器可以包括开关网络以切换电容至串联和/或并联组合。从而，充电或放电电压可以适配于(超级)电容的运行电压范围，这允许在(超级)电容的运行电压范围内使用(超级)电容，同时为充电/放电电压提供更多的通用性。此外，可以用相对容易实现的方式执行切换，并且能量损失更少。

[0013] 在备选的实施例中，变换器可以包括线圈，以与超级电容形成线圈-电容振荡电路，振荡电路的振荡频率适配于电动机的推进时间(例如运转周期时间)。例如，可以通过将更多或者更少的电容以并联和/或串联的方式接入电路以调适振荡频率。

[0014] 在优选的实施例中，控制单元设置成测量电存储元件的运行电压，并且当电存储元件的运行电压超过最大运行电压时，连接电能耗散器。从而可以防止电存储元件被过度充电。

[0015] 推进系统可以是基本上固定的，例如，按所希望的形成娱乐装置的非移动元件的部分。若推进系统安装在乘客运载器上，可以提供任何种类的合适的接触，以能够为电存储元件充电，例如通过滑动接触或者通过与沿乘客运载器的轨道的预定位置的接触，以能够在该位置(例如在乘客登上或者离开乘客运载器的入口/出口区域)为电存储元件充电。当推进系统安装在乘客运载器上时，在另一个有利的实施例中，电动机包括电动机-发电机组合，控制系统可以以此适配于控制电源，以用发电机在乘客运载器运动期间产生的电能为电存储元件充电。许多应用是能想象到的：例如，若乘客运载器减速，通过发电机能够再生能量并将其存储在电存储元件中，用于乘客运载器随后的加速。

[0016] 根据本发明的一方面，提供用于推进娱乐装置中的乘客运载器的一种推进方法，其中乘客运载器由电动机推进，该电动机由电存储元件驱动，该方法包括：

[0017] -从能量源为电存储元件充电；以及

[0018] -从存储在电存储元件中的电能为电动机提供能量，以此推进乘客运载器。利用根据本发明所述的相似的方法，可以实现如同利用根据本发明所述的方法相似的优点和效果。此外，如同根据本发明所述的娱乐装置，相似的优选的实施例是可能的，从而实现相同的或者相似的效果。

[0019] 参考附图进一步解释本发明，举例说明非限制性的实施例，其中：

[0020] 图1显示了根据本发明一方面所述的娱乐装置的高度示意性的图；

[0021] 图2显示了用于根据本发明一方面所述的娱乐装置的推进系统的高度示意性的图；

[0022] 图3显示了根据本发明一方面所述的娱乐装置的推进装置的另一实施例；

[0023] 图4显示了根据本发明所述的娱乐装置的推进系统的又一实施例；

[0024] 图5A至C显示了根据本发明的实施例所述的推进系统的超级电容的串联和/或者并联连接；以及

[0025] 图6显示了根据本发明的实施例所述的推进装置的振荡电路的示意图。

[0026] 图1显示了娱乐装置的高度示意性的表示，其包括乘客运载器BC和轨道RL，沿该轨道乘客运载器被推进。提供推进系统，在该例中其包括用于驱动乘客运载器PC的线性电动机LM，用于为线性电动机提供能量的电源PS，以及用于控制电源的控制器CON。该控制器能够控制电源PS，以驱动线性电动机LM加速乘客运载器PC。乘客运载器PC则可以沿轨道RL朝其终点自行行驶，例如利用由线性电动机LM的推进提供给它的动能。

[0027] 图2描述了根据本发明一方面所述的娱乐装置的推进系统以及外部能量源的高度示意性的视图。电动机M由电源PS提供能量，电源PS由控制器CON控制。电源PS由能量源SRC(例如发电机，或者电网电源)提供电能。电存储元件包括在电源PS中，该电存储元件用电容C(例如超级电容)示意性地画在图2中。控制单元CON能够控制电源PS，以从能量源SRC为电存储元件(例如电容或者超级电容C)充电，并且能够控制电源以从存储在电存储元件中的电能为电动机提供能量，以此推进乘客运载器。因此，可以避免对能量源SRC的峰值电能需求，因为电源PS可以以相对低的速度为能量存储元件充电，从而减少从能量源SRC的瞬时能量消耗，同时能够由利用存储在存储元件中的旧的能量的电源为电动机提供能量，从而允许独立于能量源SRC和/或以高的瞬时能量操作电动机。一方面，能够独立于能量源SRC驱动电动机，从而允许例如乘客运载器中的电动机远离接触区域推进乘客运载器(在接触区域进行与能量源SRC的接触)，另一方面，可以防止能量源SRC的高瞬时峰值负载，因为电容C可以以相对低的充电率充电，应用已充电的电容为电动机提供能量，从而使电动机能够在超过能量源SRC的可能的峰值能量传输的瞬时能量水平运行。例如，电容C(例如超级电容)可以在数分钟的时间范围内充电，随后在数秒钟的时间范围内用来自超级电容的能量驱动电动机M。从而相比能量源SRC为电源PS瞬时提供能量用于在同样的峰值负载操作电动机的情况，由能量源SRC提供的峰值能量能够大大减少。因此，可以达到如果直接从能量源SRC为电动机M提供能量所达不到的(归因于其能量限制和峰值限制)加速水平。电动机M可以包括任何类型的电动机，包括旋转电动机、线性电动机、固定线圈电动机、固定磁体电动机、交流电动机、直流电动机等等。控制单元可以包括任何控制单元，例如微控制器、微处理器或者任何设有合适的程序指令的可编程设备。控制器能够通过任何合适的方式控制电源，例如通过数据连接，如并联或者串联数据库、控制线或者以任何其他合适的方式。电动机M可以以任何合适的方式作用于乘客运载器，例如通过驱动乘客运载器的轮子、在轨道上推进乘客运载器、通过以任何合适的方式拉或者推乘客运载器等等。

[0028] 图3显示了根据本发明一方面所述的推进系统的可能的实施例。根据图3，示意图显示了与电动机M连接的电源PS，从能量源SRC为该电源提供能量并由控制单元CON控制。电源PS包括能量存储元件，在本例中为超级电容C。尽管根据图3的电路的运行本质上与图2相同，但是在能量源SRC和电源PS之间提供接触CNT。作为例子，能量源PS、电动机M和控制单元CON可以安装在娱乐装置的乘客运载器中。该乘客运载器可以在运动区域中运动。取决于乘客运载器的位置，能量源SRC的和乘客运载器的接触CNT可以建立电接触，从而允许能量源为超级电容充电。当离开时，控制单元能够控制电源，以用存储在超级电容C中的能量驱动电动机M。图3显示了象征性地区分具有能量源的固定部分ST和乘客运载器部分PC的虚线，在该实施例中包括电源、电动机和控制器。在实施例中，电动机M可以包括电动机-发电机组合(例如作为发电机运行的电动机)。控制系统控制电源用发电机在乘客运载器运动期间产生的电能为超级电容充电。由此能量可以再生，例如在乘客运载器减速期间，以此为超级电容再充电使电源在控制单元的控制下能够在随后的时间及时用存储在超级电容中的能量为电动机M提供能量。

[0029] 图4描述了根据本发明所述的推进系统的另一实施例的高度示意性的表示。进一步描述了能量源SRC。与上述实施例相似，提供电源PS为电动机M提供能量，在控制单元CON控制下，可以从能量源SRC为电源PS提供能量。该实施例中的电源PS还包括变换器CV(其在图4中显示为单独的的实体)，变换器将电能变换为用于为超级电容C充电的充电电压，反之亦然。变换器CV可以包括任何类型的变换器，在优选的实施例中提供双向直流-直流变换器，以将提供给它的电能变换成合适的充电电压和充电电流，用于为超级电容充电，并将超级电容的放电电流/电压变换成合适的电压/电流用于电源。由此可以提供很大的超级电容的运行范围，因为电源、能量源或者电动机M的电压水平可以由变换器CV变换成合适的充电/放电电压。可以提供任何合适的类型的直流-直流变换器，在优选的实施例中提供考虑到低损变换的切换直流-直流变换器。

[0030] 图5A至C分别描述了包含在根据本发明的实施例所述的能量存储元件中的(超级)电容的并联构造、并联/串联构造和串联构造。提供具有开关网络的变换器切换(超级)电容，以成为根据图5A-5C所示的构造。通过这种开关网络(未示出)，可以获得更宽的运行电压范围：当提供给超级电容的充电电压较低，超级电容可以连接成如图5A所示的构造，当充电电压升高，首先变换器切换成根据图5B所示的构造，然后切换成根据图5C所示的构造。从而超级电容可以应对更大的充电电压范围。需要明白的是，图5A-5C中的实施例只用于说明性的目的：在实际设备中，可以采用更大数量的超级电容，从而为许多串联/并联连接及其组合提供可能性。

[0031] 图6示意性地简述了变换器和能量存储元件的另一可能的实施例。在该实施例中，变换器包括导体，以与(超级)电容形成振荡电路，振荡电路的振荡频率适配于运行周期的时间，例如乘客运载器推进时间。振荡频率的适配可以通过利用合适的开关网络(未示出)将更多或者更少电容接入能量存储元件实现，以此改变总电容值。