CN102039826A - 为电动汽车提供充电或行驶电力的护栏式供电线路 - Google Patents

Abstract

一种为电动汽车提供充电或行驶电力的护栏式供电线路，设置在车道的侧边，包括有充电电源触线、护栏板、立柱。充电电源触线固定在护栏板槽位中，护栏板固定在立柱上，立柱则竖立并固定在地面上。两条充电电源触线的位置关系是一条在上另一条在下，且与为电动汽车提供充电电力的外部电源连接。充电电源触线距离车道路面的垂直高度为20cm至150cm，外观上看起来就像是公路的护栏。在供电线路设置合理的道路上，电动汽车不用停车充电就能长时间行驶。本发明解决了电动汽车充电不方便的缺点，为电动汽车特别是纯电动汽车和超级电容电动汽车的推广普及扫除了一个技术上的大障碍。

Description

为电动汽车提供充电或行驶电力的护栏式供电线路

技术领域

本发明涉及供电线路，特别是涉及一种为在道路上行驶的电动汽车提供充电或/及行驶电力的护栏式供电线路。

背景技术

现有的无轨电车的车顶上安装有集电杆(或受电弓、集电弓)，依靠架设在道路上方的架空电缆(触线网)提供电力来行驶，其缺点是电缆架设成本高、线路布局困难，在道路上方架设的电缆也会成为一种视觉污染，而且电车的机动性差，只能沿着道路上方架设有电缆的路线行驶，后面的电车不能超越前面的电车。为了解决传统无轨电车的上述缺点，有多种新型电动公交车采用了依靠车载电源提供驱动电力并在站点停车充电的方式来运行。例如，中国专利公报公开了一种“超级电容快速充电公交电车”(申请号是：200510030610.7，公开号：CN1751910A)，这种超级电容快速充电公交电车使用超级电容器(超级电容器组)来储存电能，在车顶安装有受电弓(或集电杆)，在其行驶路线上的站点的空中设置有充电电源触线。该公交电车在站点停车上下乘客时，会自动升起受电弓搭到车体上方的充电电源触线上来给车上的超级电容器充电，这样便无需在整条行驶线路上都架设供电线路，车辆行驶的机动性也能满足使用要求。这种超级电容快速充电公交电车的缺点是，需要在站点停车充电，哪怕该站点没有一个乘客上下车也要停车充电，而且要停够几十秒(一般为30秒左右，而乘客的停车等候心理承受时间一般为20秒)，以保证充电时间；多辆公交车同时进站时，要等待前面的车子开走后，后面的超级电容公交车才能开到充电位置充电；这种站点式的充电站，只能为经过该站点的超级电容公交车充电，其它电动汽车是无法使用的(因为其它电动汽车不能开到该站点，否则会影响到超级电容公交车的正常运营；使用超级电容器储存电能的小汽车因为车身高度不够，也无法使用该站点上高挂的充电电源触线来充电)，这就造成了充电站点的使用效率不高而导致整个***成本高的不足。相类似的技术还有，中国专利“间歇性供电式电动车辆***”(申请号：200720139394.4，公开号：CN201086641Y)公开了一种利用设置在公交车停靠站点及起步加速路段的供电线来给电动公交车充电以及提供起步加速电力的技术，其缺点同样是该供电线只能为特定线路的电动公交车所用，其它的电动汽车如电动出租车、私家车等则无法利用(因为非公交车不能停在公交车停靠的站点充电)，另外公交车在站点停靠时只能停很短的时间，这样就可能无法保证有足够的时间来给车载电源充电。如果只是极少量的公共汽车和小汽车使用电力驱动，而数量庞大的出租车、私家车、公务车、公共汽车、小货车等仍然使用传统燃料(如汽油、柴油)，这对于节能减排和改善空气质量来说并不能起到多少实质性的作用。

发明内容

为了解决现有电动汽车外部供电线路(为电动汽车提供充电或/及行驶电力的供电线路)和充电站点的上述不足，本发明的目的是提供一种护栏式的供电线路来为从旁边行驶经过的电动汽车提供充电或/及行驶电力，使电动汽车在充电路段能够边行驶边充电。

本发明实现其目的所采用的技术方案是，在车辆能够正常行驶的车道的侧边(而不是公交车在途中公交站点停车上下客时所占用车道的侧边)设置供电线路，供电线路包括充电电源触线、护栏板、立柱，充电电源触线固定在护栏板上的槽位(也称凹位)中，护栏板固定在立柱上，立柱则竖立并固定在地面或路基上；固定在护栏板槽位中的两条充电电源触线的位置关系是一条在上另一条在下，两条充电电源触线分别与为电动汽车提供充电或/及行驶电力的外部电源(充电电源或供电电源)的正负极、或火线零线、或两条相线连接；充电电源触线距离车道路面的垂直高度为20cm至150cm，每段供电线路的长度一般为20米至2000米。符合相关标准的电动汽车在行驶经过设置有供电线路的充电路段时，可侧向伸出集电杆(或受电弓)搭到充电电源触线上获取电力来给车载电源(如电池、超级电容器)充电或/及驱动车辆行驶。

本发明的积极效果是：符合相关标准的各种类型的电动汽车(如超级电容公交车、超级电容出租车、私家车、客车、小货车等)在经过设置有本发明供电线路的充电路段时，都可以利用该供电线路来为车载电源充电或/及直接驱动车辆行驶。在道路网中合理设置这种供电线路后，电动汽车就可以实现不停车充电而长时间行驶，这对于推广和普及零排放的纯电动汽车将会起到巨大的促进作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明一个实施例的立体示意图(图中为了能看到护栏板槽位中的充电电源触线，去掉了中间一段供电线路上的护栏板)。

图2、图3是图1实施例中沿A-A方向的两个剖视示意图(也就是本发明供电线路的横截面示意图)。

图4、图5是图1实施例中沿A-A方向的两个剖视图加上立柱的示意图(也就是本发明供电线路的横截面加上立柱的示意图)。

图6是本发明一个实施例的应用效果示意图(图中为了能看到护栏板槽位中的充电电源触线，去掉了中间一段供电线路上的护栏板)。

图中：1A、1B.充电电源触线；2、2A、2B.护栏板；2C.前端护栏板；3.立柱；4A、4B.绝缘垫；5A、5B、5C、5D.钢条；6.电动客车；7.电动轿车；8A、8B.集电杆。

具体实施方式

参照图1、图6，本发明所述的为电动汽车提供充电或/及行驶电力的供电线路包括充电电源触线[1A][1B]、护栏板[2]、立柱[3]。充电电源触线[1A][1B]固定在护栏板[2]上的槽位中，护栏板[2]既对充电电源触线[1A][1B]起到保护作用，也可防止人们不小心碰到充电电源触线[1A][1B]而触电。护栏板[2]通过焊接、使用螺丝、铆钉或卡位等方式固定在立柱[3]上，立柱[3]则固定于地面或路基上。充电电源触线[1A][1B]在电路上与为电动汽车提供充电或/及行驶电力的外部电源(充电电源或供电电源)连接，两条充电电源触线[1A][1B]分别与外部电源的正负极或火线零线或两条相线连接，也就是为电动汽车提供充电或/及行驶电力的外部电源是通过充电电源触线[1A][1B]来传输来电力，对电动汽车的车载电源(电池或超级电容器)进行充电或在充电的同时驱动电动汽车行驶的。充电电源触线[1A][1B]所连接的外部电源为符合电动汽车充电或/及行驶要求的电源(例如380V×200A的直流电)。

参照图2、图3，充电电源触线[1A][1B]被固定在护栏板[2]上的槽位中。充电电源触线[1A][1B]的截面形状可以是圆形的(也就是使用圆形的导线来作充电电源触线)，如图2中所示的充电电源触线[1A][1B]，也可以是方形的(也就是使用方形的导线来作充电电源触线)，如图3中所示的充电电源触线[1A][1B]。

参照图3，充电电源触线[1A][1B]与护栏板[2]之间可加垫绝缘垫[4A][4B]，以避免充电电源触线[1A][1B]上的电力传导到护栏板[2]。

参照图4、图6，在护栏板[2]上充电电源触线[1A][1B]的两侧还可以放置钢条(也可以是钢板、铁板、铁条)[5A][5B][5C][5D]，所放置的钢条的宽度一般为10cm至50cm。钢条[5A][5B][5C][5D]所起的作用是与电动汽车[6][7]集电杆[8A][8B]外端的磁体产生吸力，使集电杆[8A][8B]上的集电头(或滑块、滑板、滑轮、滑履)能够以合适的压力来紧压到充电电源触线[1A][1B]上，从而保证集电杆[8A][8B]上的集电头与充电电源触线[1A][1B]间的接触良好。如果护栏板[2]本身就是使用钢板或铁板来做的，则不需要再放置钢条[5A][5B][5C][5D]。

参照图4、图5，护栏板[2]既可以是一个整体的，如图4所示，也可以是上下分开的，如图5[2A][2B]。护栏板[2][2A][2B]中两条充电电源触线[1A][1B]的位置关系是一条充电电源触线[1A]在上，另一条充电电源触线[1B]在下。护栏板[2][2A][2B]固定在立柱[3]上，立柱[3]则固定于车道侧边的地面或路基上。充电电源触线[1A][1B]距离车道路面的垂直高度[h1][h2]一般在20cm至150cm，最好是在40cm至100cm之间。分布在不同路段的充电电源触线[1A][1B]距离车道路面的垂直高度[h1][h2]最好都是一样的，这样符合相关标准的电动汽车在各充电路段都能使用这种供电线路提供的电力来充电或/及行驶。供电线路上对充电电源触线[1A][1B]起保护和承载作用的护栏板[2][2A][2B]一般使用塑钢板(喷塑钢板、浸塑钢板)或镀锌钢板来做，当然也可以是塑料型材、铝型材等材料。

参照图6，为电动汽车提供充电或/及行驶电力的供电线路设置在汽车可以正常行驶的车道的侧边(当然也包括两边道路之间的分隔栏)，这条侧边设置有供电线路可以对行驶经过的电动汽车充电的车道简称充电车道。供电线路与车道边缘线的距离一般为-100cm至200cm，也就是说供电线路既可以设置在车道上靠边的位置，也可以设置在车道外侧。电动汽车[6][7]在行驶经过充电车道或停在充电车道上时，如果需要对车载电源(电池或/及超级电容器)充电，电动汽车[6][7]则侧向伸出集电杆(或集电弓)[8A][8B]来搭到充电电源触线[1A][1B]上，这时外部电源的电力便通过充电电源触线[1A][1B]和集电杆[8A][8B]对车载电源进行充电。在充好电或电动汽车[6][7]驶离充电车道后，集电杆[8A][8B]与充电电源触线[1A][1B]分离，完成一次充电过程。为了使电动汽车[6][7]在行驶进入充电路段(设置有供电线路可以对电动汽车充电的路段)上的充电车道时，集电杆[8A][8B]上的集电头能够顺利进入护栏板[2]上的槽位中以搭到充电电源触线[1A][1B]，供电线路上的前端护栏板[2C]上的槽位入口最好是做成喇叭状的(即八字形的)，另外前端护栏板[2C]还可以做成向车道外侧弯曲的弧形，这样即使电动汽车[6][7]上的集电杆[8A][8B]在伸出后高度上略有偏差，集电头也能在喇叭状入口的引导下顺利滑入到护栏板[2]槽位中并搭到充电电源触线[1A][1B]上。

本发明护栏式供电线路每段的长度一般为20m至2000m，当然也可以更长。在城市中这种供电线路一般设置在车辆行驶缓慢的路段(例如车辆拥挤路段、上坡路段)、经常塞车的路段以及交通路口处，这样可以让电动汽车在缓慢行驶时或在路口等待绿灯放行时给车载电源(电池或超级电容器)充电。当然也可根据电动汽车的行驶需要按一定距离来分布设置供电线路。在一条电动汽车行驶的路线上，相邻供电线路间的间隔一般为3km至10km，也就是现有超级电容公交车充一次电后所能行驶的路程。

本发明供电线路中的充电电源触线[1A][1B]还可以外接用于预先充电储存电能的超级电容器组(或超级电容器)，该超级电容器组的容量大于使用该供电线路运营的超级电容公交车车载超级电容器组容量2倍或以上。外接超级电容器组后，外部电源随时对该超级电容器组进行充电，预先将电能储存在该超级电容器组中。当电动汽车的集电杆搭到充电电源触线[1A][1B]后，外接的超级电容器组(以及外部电源)即对电动汽车上的车载电源(如超级电容器或超级电容器组)放电进行快速充电。由于超级电容器组的功率密度高，先利用超级电容器组来储存电能，再利用该储存有大量电能的超级电容器组来对电动汽车上的超级电容器(或超级电容器组)进行充电，这样便能提高充电速度，使使用超级电容器作为车载电源(动力电源)的电动汽车在短时间内就能充够满足行驶需要的电力。

本发明护栏式供电线路设置在车辆正常行驶的车道侧边而不是公交车在途中公交站点停车上下客时所占用车道的侧边，因此所有从供电线路旁经过的符合相关标准的电动汽车(如电动出租车、家用轿车、公务车，电动大客车、小货车等)都能利用此供电线路提供的电力来充电或/及行驶，而不仅仅是公交车。在一段充电路段，既可以只在最外侧车道侧边设置一条供电线路，也可以在两边道路之间的分隔栏处设置供电线路，还可以在多个车道之间的交界位置设置两条或两条以上的供电线路，以使在不同充电车道行驶的多辆电动汽车能够同时充电或/及利用供电线路提供的电力来驱动车辆行驶。

本发明护栏式供电线路因为设置的车道的侧边，不会对正常的车辆通行造成影响，在外观上看起来就像是高速公路的护栏，因此也不会造成视觉上的污染。在供电线路的护栏板上还可以画上鲜花、绿叶等图案来美化环境。

为本发明护栏式供电线路提供电力的外部电源可放置于供电线路近旁的建筑物中，也可安放在地下。外部电源与供电线路上充电电源触线[1A][1B]的连接线可从立柱[3]中穿过。另外，在供电线路上(护栏板或立柱上)最好加装震动传感器(或碰撞传感器)或/及漏电保护装置，在供电线路出现异常情况时，例如受到车辆碰撞时，传感器会启动相关的控制***自动切断外部电源与充电电源触线的电路连接，以避免人员触电等事故的发生。

在本发明护栏式供电线路上，还可通过调制解调器与相关管理***连接，在电动汽车利用车道侧边的供电线路来充电时，相关管理***可通过载波与电动汽车进行载波通讯交换数据，以实现管理***对电动汽车的身份验证、充电电量的计算、电费的结算等管理。当然，这种电动汽车与相关管理***之间的通讯联系也可以采用无线方式进行，例如采用类似现有的在高速公路收费中使用的通过射频识别来通讯的不停车收费***来管理。

为了使司机能够更好把握车体与供电线路间的垂直距离，使车上的集电杆在充电时保持合适的角度，可以在充电车道路面的相应位置画上一条充电参考线，司机开车充电时只要让车轮压在这条线上就可以保证车体与供电线路间的间距了。

本发明护栏式供电线路同样适合于经过改装的、带有备用车载电源的无轨电车使用，这样就不需要在道路的上方架设“烦人”的电网了，而无轨电车也将拥有满足使用要求的机动性，同时又保留了电车零排放的节能环保特性。

由于本发明护栏式供电线路在外观上看起来就像是高速公路的护栏，因此本发明护栏式供电线路还可作为公路护栏使用(当然护栏板及立柱的强度需要有保证)。如果公路护栏(特别是高速公路护栏)全部或合理分段式使用这种护栏式供电线路，那么电动汽车就可以在这条公路上以电力驱动走完全程，那怕这条公路有几千千米长。在现有技术条件下，采用超级电容器作为车载电源(动力电源)的纯电动轿车充一次电可以行驶30km，这样在一条高速公路上，只要每隔25km设置一段长度为200m至3km的供电线路，电动轿车就可以以纯电力驱动在高速公路上行驶，而不必担心车载电源(超级电容器)的电力。

在现有技术条件下，纯电动汽车发展的瓶颈在于电池。应用在电动汽车上的动力电池(蓄电池)存在充电时间长、充电不方便、成本高昂(成本一般要占到整车成本的一半)、使用寿命短、报废后会产生二次污染等难以克服的缺点；而如果电动汽车使用超级电容器来作车载电源，虽然成本上可以接受，而且充电时间短(可以以秒来计)、功率密度高、使用寿命长、能在极端温度和恶劣环境中使用、报废后不产生环境污染，但容量小、使用过程中需要频繁充电。本发明护栏式供电线路解决了现有电动汽车充电不方便的缺点，可以使所有符合相关标准的电动汽车在充电路段边行驶边充电或在路口停车等待绿灯放行时充电，电动汽车的行驶将不会因为电池或超级电容器电能的不足而受到影响。在供电线路设置合理的交通线路上，电动汽车可以不用停车充电就能长时间行驶，这就为电动汽车特别是超级电容电动汽车的推广普及扫除了一个技术上的大障碍。

有了本发明护栏式供电线路，城市中数量庞大的公交车、出租车就可以使用纯电动汽车(如超级电容电动汽车)来运营，大部分的私家车、公务车、旅游巴士等也都可以选用电动汽车来代替，这对于节能减排、改善空气质量等都具有重大意义。

Claims (5)

1.一种为电动汽车提供电力的供电线路，其特征是：供电线路设置在车辆能够正常行驶的车道的侧边，供电线路包括充电电源触线[1A][1B]、护栏板[2]、立柱[3]，充电电源触线[1A][1B]固定在护栏板[2]槽位中，护栏板[2]固定在立柱[3]上，立柱[3]则竖立并固定在地面或路基上；固定在护栏板[2]槽位中的两条充电电源触线[1A][1B]的位置关系是一条在上另一条在下，两条充电电源触线[1A][1B]分别与为电动汽车提供充电或行驶电力的外部电源的正负极或火线零线或两条相线连接；充电电源触线[1A][1B]距离车道路面的垂直高度[h1][h2]为20cm至150cm。

2.根据权利要求1所述的一种为电动汽车提供电力的供电线路，其特征是：供电线路中的充电电源触线[1A][1B]与护栏板[2]之间垫有绝缘垫[4A][4B]。

3.根据权利要求1所述的一种为电动汽车提供电力的供电线路，其特征是：在护栏板[2]上充电电源触线[1A][1B]的两侧放置有钢条[5A][5B][5C][5D]。

4.根据权利要求1所述的一种为电动汽车提供电力的供电线路，其特征是：供电线路的前端护栏板[2C]上的槽位入口是喇叭状的。

5.根据权利要求1所述的一种为电动汽车提供电力的供电线路，其特征是：在供电线路上安装有震动传感器或/及漏电保护装置。

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