專利名稱：一種電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于給行駛過程中的電動(dòng)汽車進(jìn)行充電的充電系統(tǒng)，屬于電動(dòng)汽車技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展和居民生活水平的不斷提高，越來越多的家庭擁有了私家車，城市道路交通問題和城市大氣污染問題也日益加劇，并且伴隨著石油資源日益枯竭，選擇新能源技術(shù)替代現(xiàn)有的石化能源已成為當(dāng)今世界亟待解決的問題。在城市交通體系中大力推進(jìn)電動(dòng)汽車已成為各國政府解決石油資源短缺、尾氣排放、汽車噪音等問題的有效途徑，然而在目前政府提倡節(jié)能減排，鼓勵(lì)購買更加環(huán)保的電動(dòng)汽車背景下，普通居民購買電動(dòng)汽車的熱情卻不是很高?？梢钥隙ǖ氖请妱?dòng)汽車比傳統(tǒng)汽車使用起來更省錢，普通蓄電池汽車充一次電能運(yùn)行150公里，消耗電能25度，最高時(shí)速達(dá)到120公里，電池壽命超過10年。以北京電價(jià)為例，在峰期電價(jià)為0. 78元/千瓦時(shí)，谷期電價(jià)為0. 48元/千瓦時(shí)，電動(dòng)汽車每百公里花費(fèi)在8-13元之間，而按照目前油價(jià)水平計(jì)算， 傳統(tǒng)1. 6升排量汽車，每百公里花費(fèi)在50元以上。普通居民不愿意購買電動(dòng)汽車的很大一部分原因是電池充電時(shí)間長，不能做到長距離的城際行駛。因?yàn)橐话汶妱?dòng)汽車的電池容量在12Ah左右，如果以正常、穩(wěn)定的速度進(jìn)行充電，電池完全充滿的時(shí)間需要8-10小時(shí)，等待時(shí)間長，影響汽車正常行駛；若采用快速充電系統(tǒng)，如目前所用的充電樁，耗時(shí)雖然可以降低，但由于其采用的是大電流充電，會(huì)嚴(yán)重影響汽車電池使用壽命。因此急需一種能夠不影響汽車行駛，又能給汽車以正常、穩(wěn)定速度充電的系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)電動(dòng)汽車充電不便的問題，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種旨在使電動(dòng)汽車在行駛過程中實(shí)現(xiàn)充電的充電系統(tǒng)，克服現(xiàn)有電動(dòng)車需停車充電，等待時(shí)間長的缺陷。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是該電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)，由車外供電部分和車載受電部分組成，其特征在于車外供電部分由鋪設(shè)在充電車道上的輸電線⑶與回流線⑷及其與地面之間的絕緣帶(6)組成；輸電線(3)和回流線⑷分別與供電電源(1)輸出端的火線和零線相連，絕緣帶(6)分別鋪設(shè)在輸電線與地面、回流線與地面之間，保證它們與地面的電氣隔離；車載受電部分由車載受電弓O)、受電弓滑板(5)、傳輸導(dǎo)線(15)及其受電弓升降控制系統(tǒng)⑶組成。受電弓滑板(5)連接在受電弓上，傳輸導(dǎo)線(1 一端連接受電弓滑板(5)，另一端與電動(dòng)汽車已有的充電端口相連。整個(gè)充電系統(tǒng)的工作過程如下當(dāng)電動(dòng)汽車需要充電時(shí)駛?cè)氤潆娷嚨?，受電?2)在受電弓升降控制系統(tǒng)⑶的控制之下放下，其受電弓滑板與輸電線⑶和回流線⑷發(fā)生接觸，獲取電流，通過傳輸導(dǎo)線(1 給電動(dòng)汽車電池充電，當(dāng)電池充滿或需變道行駛時(shí)受電弓( 又在受電弓升降控制系統(tǒng)(8)的控制之下自動(dòng)收起。上述受電弓O)由受電弓上臂(14)及可轉(zhuǎn)動(dòng)的受電弓下臂(13)構(gòu)成，受電弓上臂(14)可直接焊接在電動(dòng)汽車尾部底盤上；在受電弓下臂(13)和受電弓滑板(5)上各開兩個(gè)直徑15mm的定位孔，受電弓下臂(13)和受電弓滑板(5)的定位孔之間墊有IOmm厚、 孔徑為15mm的聚四氟乙烯絕緣墊片，保證受電弓下臂(13)與受電弓滑板(5)的電氣絕緣； 利用尼龍螺栓穿過受電弓下臂(1 定位孔、絕緣墊片的孔、受電弓滑板( 的定位孔，并利用尼龍螺母鎖緊，將受電弓滑板(5)固定在受電弓下臂(13)上(如圖4所示)；傳輸導(dǎo)線 (15)的一端通過金屬螺栓固定在受電弓滑板( 上。所述受電弓升降控制系統(tǒng)⑶由控制指令系統(tǒng)(19)、控制信號(hào)傳輸線(12)、反饋信號(hào)傳輸線(18)、壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)、升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)、鋼索(16)、彈簧(9)、 測(cè)力傳感器(17)組成?？刂浦噶钕到y(tǒng)由普通計(jì)算機(jī)和控制軟件構(gòu)成，控制軟件的算法按圖 5所示的流程圖編制?？刂菩盘?hào)傳輸線(12)和反饋信號(hào)傳輸線(18)可以是普通的232串口數(shù)據(jù)線，控制信號(hào)傳輸線(12)的一端與控制指令系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輸出端口相連，另一端與升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(U)的驅(qū)動(dòng)器輸入端口相連；反饋信號(hào)傳輸線(18)的一端與測(cè)力傳感器(17)的信號(hào)輸出端口相連，另一端與控制指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸入端口相連；測(cè)力傳感器(17) —端固定在壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)轉(zhuǎn)軸末端，另一端和彈簧(9) A端連接；彈簧 (9)的B端和受電弓下臂(13)上端相連，受電弓下臂(13)和受電弓上臂(14)的連接處可轉(zhuǎn)動(dòng)，上臂靜止不動(dòng)，下臂圍繞連接處轉(zhuǎn)動(dòng)；鋼索(16)的一端和升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11) 轉(zhuǎn)軸相連，另一端與受電弓滑板( 和受電弓下臂(1 之間的鎖緊尼龍螺母相連。受電弓升降控制系統(tǒng)的工作過程如下在控制指令系統(tǒng)(19)收到駕駛員發(fā)出放下受電弓指令后， 控制軟件運(yùn)行，根據(jù)流程圖5發(fā)出控制指令，并通過控制信號(hào)傳輸線(1 向升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)的驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)，升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)驅(qū)動(dòng)器收到控制信號(hào)傳輸線(1 傳來的信號(hào)后，控制升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的圈數(shù)釋放鋼索(16)，此時(shí)鋼索(16)放下受電弓下臂(13)，同時(shí)控制指令系統(tǒng)(19)通過控制信號(hào)傳輸線(12)發(fā)出信號(hào)到壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)的驅(qū)動(dòng)器，控制壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的位移以收放控制彈簧(9)長度來調(diào)節(jié)受電弓滑板(5)和接觸線之間的壓力，此時(shí)測(cè)力傳感器(17) 通過反饋信號(hào)傳輸線(18)反饋測(cè)力信號(hào)到控制指令系統(tǒng)(19)，控制指令系統(tǒng)(19)在控制軟件的控制下，再按照流程圖5對(duì)壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)轉(zhuǎn)軸與彈簧(9)之間的拉力進(jìn)行調(diào)整，即對(duì)受電弓與接觸線間的接觸壓力進(jìn)行調(diào)整。測(cè)力傳感器(17)檢測(cè)并傳輸信號(hào)到控制指令系統(tǒng)(19)，控制步進(jìn)電機(jī)(10)轉(zhuǎn)軸和彈簧(9)之間的拉力在15-25牛頓標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)?？刂浦噶钕到y(tǒng)(19)收到駕駛員發(fā)出的收起受電弓指令后，升降弓控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)(11)反轉(zhuǎn)相應(yīng)的圈數(shù)收起鋼索(16)，收起受電弓下臂(13)。本發(fā)明在絕緣帶(6)與地面水泥層之間設(shè)有松軟材料(7)。這樣，可以避免汽車車輪壓過絕緣帶時(shí)損壞絕緣帶(6)。本發(fā)明的有益效果是電動(dòng)汽車可以一邊行駛，一邊充電，既不需電動(dòng)車停下來等待長時(shí)間的充電，又克服了電動(dòng)汽車電池容量小，不能維持其長時(shí)間行駛的弊端。由于電動(dòng)汽車需要的充電電壓和功率比電力機(jī)車供電電壓和功率要小得多，因此不需要采取架空線的形式，本發(fā)明的供電電壓可設(shè)計(jì)為通用的交流220V，50Hz。接觸線和回流線可鑲嵌于城市主干道、高速公路的慢車道或者專設(shè)附道的地面之上，普通汽車都可以在布線的車道上行駛，不會(huì)造成道路空間的浪費(fèi)。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。圖1是本發(fā)明的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是電動(dòng)汽車行駛充電過程的后視圖。圖3是電動(dòng)汽車受電弓及受電弓升降控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是電動(dòng)汽車受電弓下臂和受電弓滑板連接示意圖。圖5是電動(dòng)汽車控制指令系統(tǒng)的控制軟件算法流程圖。圖中1.電源，2.受電弓，3.輸電線，4.回流線，5.受電弓滑板，6.絕緣帶，7.松軟材料，8.受電弓升降控制系統(tǒng)，9.彈簧，10壓力控制步進(jìn)電機(jī)，11.升降弓控制步進(jìn)電機(jī)， 12.控制信號(hào)傳輸線，13.受電弓下臂，14.受電弓上臂，15.傳輸導(dǎo)線，16.鋼索，17.測(cè)力傳感器，18.反饋信號(hào)傳輸線，19.控制指令系統(tǒng)。
具體實(shí)施例方式1.雙受電弓式電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)本發(fā)明雙受電弓式電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)見圖1和圖2，它由車外供電部分和車載受電部分組成。其中，車外供電部分由鋪設(shè)在充電車道上的兩條導(dǎo)軌式輸電線(3) 與回流線⑷和位于輸電線⑶與回流線⑷同地面之間的絕緣帶(6)組成。輸電線與回流線之間可相隔30cm的距離，它們可布置于城市主干道、高速公路的慢車道或?qū)ＴO(shè)的充電車道上，輸電線(3)相當(dāng)于兩相交流中的火線起供電作用，回流線(4)相當(dāng)于零線，起回流作用，輸電線和回流線均鋪設(shè)在地面之上并略高出地面2cm，其接觸地面部分均采用絕緣帶(6)隔離，防止輸電線漏電；絕緣帶(6)與地面水泥層之間加上松軟材料(7)，避免汽車車輪壓過絕緣帶時(shí)損壞絕緣帶(6)；輸電線(3)與回流線(4)與供電電源的輸出端相連，供電電源可以是通用的220V工頻交流電源。車載受電部分采用雙受電弓結(jié)構(gòu)，具體講，車載受電部分由兩個(gè)受電弓⑵及其受電弓滑板(5)、傳輸導(dǎo)線(15)、受電弓升降控制系統(tǒng)⑶ 構(gòu)成(見圖3)，兩個(gè)受電弓分別與輸電線(3)和回流線(4)對(duì)應(yīng)；受電弓滑板采用浸金屬碳滑板，傳輸導(dǎo)線(1 一端與受電弓滑板( 相連，另一端與電動(dòng)汽車已有的充電端口連通。當(dāng)電動(dòng)汽車需要充電時(shí)駛?cè)氤潆娷嚨?，雙受電弓(2)在受電弓升降控制系統(tǒng)(8)的控制之下放下，其受電弓滑板(5)在車輛行使中與輸電線(3)和回流線⑷發(fā)生接觸，獲取電流充電(參見圖幻，當(dāng)電池充滿或需變道行駛時(shí)雙受電弓( 又在受電弓升降控制系統(tǒng) ⑶的控制之下自動(dòng)收起。受電弓⑵可以這樣設(shè)計(jì)受電弓⑵由安裝在車身上的受電弓上臂(14)和可旋轉(zhuǎn)的受電弓下臂(13)構(gòu)成(見圖3)，即受電弓上臂(14)是固定不動(dòng)的，受電弓下臂(1 可通過鋼索(16)收起和放下，受電弓滑板( 通過尼龍螺栓、螺母固定在受電弓下臂(13)上(見圖4)；受電弓升降控制系統(tǒng)⑶由控制指令系統(tǒng)(19)、控制信號(hào)傳輸線(12)、反饋信號(hào)傳輸線(18)、壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)、升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)、 鋼索(16)、彈簧(9)、測(cè)力傳感器(17)組成。具體講，兩個(gè)受電弓(2)直接焊接在電動(dòng)汽車尾部底盤，當(dāng)電動(dòng)汽車需要充電時(shí)駛?cè)氤潆娷嚨?，受電?2)在受電弓升降控制系統(tǒng)(8)的控制之下放下，其受電弓滑板與輸電線⑶和回流線⑷發(fā)生接觸，獲取電流，通過傳輸導(dǎo)線(15)給電動(dòng)汽車電池充電，當(dāng)電池充滿或需變道行駛時(shí)受電弓(2)又在受電弓升降控制系統(tǒng)(8)的控制之下自動(dòng)收起。受電弓升降控制系統(tǒng)(8)由控制指令系統(tǒng)(19)、控制信號(hào)傳輸線(12)、反饋信號(hào)傳輸線(18)、壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)、升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)、鋼索(16)、彈簧(9)、測(cè)力傳感器(17)組成?？刂浦噶钕到y(tǒng)由普通計(jì)算機(jī)和控制軟件構(gòu)成，控制軟件的算法按圖5所示的流程圖編制。控制信號(hào)傳輸線(12)和反饋信號(hào)傳輸線(18)可以是普通的232串口數(shù)據(jù)線，控制信號(hào)傳輸線(12)的一端與控制指令系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輸出端口相連，另一端與升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)的驅(qū)動(dòng)器輸入端口相連；反饋信號(hào)傳輸線(18) 的一端與測(cè)力傳感器(17)的信號(hào)輸出端口相連，另一端與控制指令系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的信號(hào)輸入端口相連；測(cè)力傳感器(17) —端固定在壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)轉(zhuǎn)軸末端，另一端和彈簧 (9)A端連接；彈簧(9)的B端和受電弓下臂(13)上端相連，受電弓下臂(13)和受電弓上臂 (14)的連接處可轉(zhuǎn)動(dòng)，上臂靜止不動(dòng)，下臂圍繞連接處轉(zhuǎn)動(dòng)；鋼索(16)的一端和升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)轉(zhuǎn)軸相連，另一端與受電弓滑板(5)和受電弓下臂(13)之間的鎖緊尼龍螺母相連。受電弓升降控制系統(tǒng)的工作過程如下在控制指令系統(tǒng)(19)收到駕駛員發(fā)出放下受電弓指令后，控制軟件運(yùn)行，根據(jù)流程圖5發(fā)出控制指令，并通過控制信號(hào)傳輸線(12) 向升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)的驅(qū)動(dòng)器發(fā)出控制信號(hào)，升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)驅(qū)動(dòng)器收到控制信號(hào)傳輸線(1 傳來的信號(hào)后，控制升降弓控制步進(jìn)電機(jī)(11)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的圈數(shù)釋放鋼索(16)，此時(shí)鋼索(16)放下受電弓下臂(13)，同時(shí)控制指令系統(tǒng)(19)通過控制信號(hào)傳輸線(1 發(fā)出信號(hào)到壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)的驅(qū)動(dòng)器，控制壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的位移以收放控制彈簧(9)長度來調(diào)節(jié)受電弓滑板( 和接觸線之間的壓力，此時(shí)測(cè)力傳感器(17)通過反饋信號(hào)傳輸線(18)反饋測(cè)力信號(hào)到控制指令系統(tǒng)(19)，控制指令系統(tǒng)(19)在控制軟件的控制下，按照流程圖5對(duì)受電弓與接觸線間的接觸壓力進(jìn)行調(diào)整。 控制指令系統(tǒng)(19)收到駕駛員發(fā)出的收起受電弓指令后，升降弓控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器控制步進(jìn)電機(jī)(11)反轉(zhuǎn)相應(yīng)的圈數(shù)收起鋼索(16)，收起受電弓下臂(13)。受電弓升降控制系統(tǒng)(8)中的壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)轉(zhuǎn)軸端所裝的測(cè)力傳感器，在放下受電弓后實(shí)時(shí)測(cè)量受電弓滑板(5)與輸電線(3)和回流線⑷的接觸壓力，并通過壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)轉(zhuǎn)動(dòng)，收放控制彈簧(9)長度，調(diào)節(jié)接觸壓力，同時(shí)能減少汽車運(yùn)行中受電弓( 的振動(dòng)。2.單受電弓式電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)本發(fā)明電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)可以采用單受電弓結(jié)構(gòu)，從而形成單受電弓式電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)。具體做法是，將上述實(shí)施例中的雙受電弓可改為單受電弓設(shè)計(jì)。此時(shí)，受電弓的長度較雙受電弓有所加長，該單受電弓的受電弓滑板在其中間分?jǐn)?，形成兩段滑板并分別與輸電線(3)和回流線(4)接觸，兩段滑板的長度以相等為宜，任意一段滑板長度應(yīng)小于輸電線(3)與回流線(4)之間的距離，避免發(fā)生短路。其他相關(guān)結(jié)構(gòu)與上述的雙受電弓式電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)相同。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)，由車外供電部分和車載受電部分組成，其特征在于車外供電部分由鋪設(shè)在充電車道上的輸電線(3)與回流線(4)及其與地面之間的絕緣帶 (6)組成，輸電線(3)與回流線⑷分別同供電電源⑴的火線和零線相連；車載受電部分由安裝在車身上的受電弓O)、受電弓滑板(5)、傳輸導(dǎo)線(15)及其受電弓升降控制系統(tǒng) ⑶構(gòu)成，受電弓滑板(5)經(jīng)傳輸導(dǎo)線(15)與電動(dòng)汽車的充電端口相連；當(dāng)電動(dòng)汽車需要充電時(shí)駛?cè)氤潆娷嚨?，受電? 在受電弓升降控制系統(tǒng)(8)的控制之下放下，其受電弓滑板(5)在車輛行使中與接觸線(3)和回流線⑷發(fā)生滑動(dòng)電接觸，獲取電流充電，當(dāng)電池充滿或需變道行駛時(shí)，受電弓( 又在受電弓升降控制系統(tǒng)(8)的控制之下自動(dòng)收起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)，其特征在于所述受電弓O)由安裝在車身上的受電弓上臂(14)和可旋轉(zhuǎn)的受電弓下臂(13)構(gòu)成，受電弓滑板(5)設(shè)在下臂端上；所述受電弓升降控制系統(tǒng)⑶由壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)、升降弓控制步進(jìn)電機(jī) (11)、連接在升降弓控制電機(jī)(11)的轉(zhuǎn)軸與受電弓下臂(13)之間的鋼索(16)、連接壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)的轉(zhuǎn)軸與下臂之間的彈簧(9)和設(shè)在壓力控制步進(jìn)電機(jī)(10)轉(zhuǎn)軸和彈簧 (9)之間的測(cè)力傳感器(17)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)，其特征在于所述絕緣帶(6) 與地面水泥層之間設(shè)有松軟材料(7)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動(dòng)汽車行駛中的充電系統(tǒng)，由車外供電部分和車載受電部分組成，車外供電部分由鋪設(shè)在充電車道上的導(dǎo)軌式輸電線與回流線及其與地面之間的絕緣帶組成；車載受電部分由安裝在車身上的受電弓、受電弓滑板、傳輸導(dǎo)線及其受電弓升降控制系統(tǒng)構(gòu)成。當(dāng)電動(dòng)汽車需要充電時(shí)駛?cè)氤潆娷嚨溃茈姽谑茈姽悼刂葡到y(tǒng)的控制之下放下，其受電弓滑板上的滑板輸電線接觸面在車輛行使中與接觸線發(fā)生滑動(dòng)電接觸，取流充電。本發(fā)明使電動(dòng)汽車可以在行駛的同時(shí)充電，解決了電動(dòng)汽車電池容量不能支撐其長時(shí)間持續(xù)行駛的弊端。
文檔編號(hào)B60L9/00GK102490619SQ20111041668
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者劉東來, 吳廣寧, 周利軍, 曹曉斌, 李大建, 李天鷙, 李明翔, 李瑞芳, 歐陽樂成, 王萬崗, 高國強(qiáng), 高波 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)