CN107379998A - 一种电动汽车移动充电单轨自巡航刷电*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***，涉及电动汽车充供电技术领域，在汽车底盘前中部设置包含巡航轮毂、刷电机构和后舵轮毂的自巡航刷电装置，以单根铁轨为导航，并沿铁轨两侧设置导电轨；通过在车辆自巡航刷电装置在液压机构驱动下，巡航轮毂和后舵轮毂完成对接导航铁轨，悬空汽车前轮，操控刷电机构对接导电轨等后，车辆在后轮驱动下可沿铁轨自巡航行驶，实现移动刷电为电池充电；方案颠覆了停车充电的思维，解决了电动汽车远程续航里程焦虑问题，便于电动汽车推广普及。

Description

一种电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***

技术领域

本发明涉及电动汽车充供电技术领域，具体涉及一种电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***。

背景技术

当今全球普遍面临环保压力和能源危机的严峻形势：一是环境方面，首先城市雾霾日趋严重急需防治解决。其次整个地球温室气体排放升高，《巴黎气候变化协定》要求实现温室气体排放不再继续增加。二是化石能源面临枯竭，虽然新发现的页岩气和可燃冰容量不小，但开采难度大，成本高，短期难以利用，必须开发新能源。

电动汽车具有无污染，噪声低，能源效率高，结构简单维修方便等优点，发展电动汽车取代燃油汽车势在必行。近几年电动汽车产业在各国倡导支持下得到快速发展，有效地解决了短程乘车出行，但动力电池远程续航能力不足、充电速度不快，导致的里程焦虑问题始终得不到很好的解决，成为电动汽车发展的最大技术瓶颈，影响着电动汽车推广普及。目前破解里程焦虑难题的常规思路是：一方面提高电池的能量密度，积极增加续航里程，另一方面，广泛建设充电桩，设法提升电池充电速度。这种思路貌似能够解决问题，但实质上仍然不能从根本上解决里程焦虑的难题：因为电池容量与充电时间是一个矛盾体，通过增加电池容量来延长续航里程，势必会相对延长充电时间，尽管快充技术进步有利于缩短充电时间，但快充会减少电池循环次数、缩短电池寿命，加剧安全风险，并且还要受电网负荷制约，不可能无限地加快下去，肯定存在一个极限无法继续突破，所以期望通过不断提升电池容量、不断加快充电速度，来达到与加油一样方便的设想是不现实的。即便理论上存在这样的技术产品，也是不可推广的，因为大容量快充车辆的造价极其昂贵，像特斯拉就是一个鲜活的例子，只有富人能享用和消费得起，难以成为国民车被大众接受。这个常规思路实质上是沿用了燃油车辆停车加油的思维来解决电动汽车充电问题，希望像建设加油站一样建设充电桩来解决车辆充电问题，但电与油的存在形式不同，导致电池与油箱充注效果肯定不同，油箱对加油速度没有特定约束，但电池对充电速度存在着很多制约，过快充电会减少电池循环次数、缩短使用寿命，而且还受电网负荷制约，不能像想象的那样随意提高充电速度。电能难以像燃油先储存下来后，再像加油一样方便地给停下来车辆加注，所以停车充电永远不能像加油一样方便，这种思路难以破解里程焦虑问题。倘若撇开这一固化思维，不难发现电能输送与燃油输送明显不同，燃油可以通过罐车送到加油站，实现停车定点加注，而电能具有极好的流动性，优势是能够通过电网便捷传输并且可以随用随取、源源不断，不必像加油一样采取停车加注，却可以像高铁一样从电网上移动着刷取，实现边行边供边充，若充电的过程又是行驶的过程，就可以避免停车等候的焦虑，将来移动充电比停车加油还要方便，这样思路一变，充电的难题就迎刃而解了，里程焦虑不再是问题了。考虑到近80％的汽车用户每日实际行驶里程通常在80公里以内，平时不远程行驶可利用充电桩在夜间慢充多使用谷电，远程出行时，续航能力不足的电动汽车可借助高速公路网的移动充供电***，巧妙地解决了远程无限续航的难题。

中国专利申请CN201410795407.8公开了一种能够无限远程续航的电动汽车及其有轨化移动充供电***，通过在高速公路中间隔离带的两侧设置方便电动汽车取电的充供电***，充供电***主要通过并行设置的两条耐磨导电滑轨外接来自高速公路的路网电源实现供电，借助高速公路网建设充供电***，通过无轨电动汽车有轨化运行，既能利用电网供电续航，又可同步充电储电，从而实现电动汽车的无限远程续程；通过上述装置提供了解决一些问题的方案，但是这种能够无限远程续航的电动汽车及其有轨化移动充供电***设计的侧刷方式，需要电动汽车安装智能巡航***，且电轨存在触碰电击伤亡隐患，易受过往车辆碰撞产生安全事故等技术缺陷，难于推广应用。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提供一种功能得到拓展的电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***，通过设单轨导航，汽车悬空前轮，在后轮驱动下沿轨自巡航行驶，在行驶过程中刷电机构对接导电轨连接电网刷电，实现为电池移动充电。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***，主要包括导航铁轨、导电轨和自巡航刷电装置，电动汽车在沿所述导航铁轨行驶并与导电轨对接后，并通过所述自巡航刷电装置与电网连接充电。

进一步地，所述导航铁轨为单轨，所述导航铁轨与地面齐平设置。

进一步地，所述自巡航刷电装置主要包括前向后依次设置的巡航轮毂、刷电机构和后舵轮毂，所述巡航轮毂、刷电机构和后舵轮毂均设在汽车底盘前中部轴向设置，所述自巡航刷电装置与汽车底盘之间通过伸缩机构连接，所述巡航轮毂和后舵轮毂均设有与所述导航铁轨适配的凹槽滚动轮。

进一步地，所述导电轨设置在所述导航铁轨两侧，且任选一侧导电轨作为火线导电轨。

进一步地，所述刷电机构主要包括支架、伸缩装置、旋转装置和取电刷片，所述旋转装置设在所述支架上，并带动伸缩装置旋转，所述伸缩装置的伸缩杆上设有所述取电刷片。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用以上技术方案，通过沿轨巡航技术创新，使缺失智能巡航功能的普通电动汽车实现了移动充电，颠覆了停车充电的思维，解决了电动汽车远程续航里程焦虑问题，便于电动汽车推广普及。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明第一实施方式电动汽车的寻轨刷电结构示意图；

图2为本发明第一实施方式电动汽车的寻轨刷电侧视图；

图3为本发明第一实施方式电动汽车的仰视结构示意图；

图4为本发明第一实施方式电动汽车的前视图；

图5为本发明第一实施方式电动汽车的自巡航刷电装置的放大结构示意图；

图6为本发明第一实施方式电动汽车的伸缩装置收起的结构示意图；

图7为本发明第一实施方式电动汽车的伸缩装置收起的侧视图；

图8为本发明第一实施方式电动汽车的伸缩装置伸缩后的结构示意图；

图9为本发明第二实施方式电动汽车的刷电机构结构示意图；

图10为本发明第六实施方式电动汽车刷电机构左视图；

图中标号说明：1、导航铁轨；2、导电轨；3、自巡航刷电装置；31、巡航轮毂；311、凹槽滚动轮；32、刷电机构；321、支架；322、伸缩装置；323、旋转装置；324、取电刷片；33、后舵轮毂；4、电动汽车；5、T形导轨；6、刷电机构二；61、套筒；62、套杆；63、弹簧；7、绝缘轮；8、压簧。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合附图1和图2，对本发明作进一步的说明：一种电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***，主要包括导航铁轨1、导电轨2和自巡航刷电装置3，电动汽车4在沿所述导航铁轨1行驶并与导电轨2对接后，并通过所述自巡航刷电装置3与电网连接充电。

结合附图3、图4、图5、图6、图7和图8，在本发明第一实施方式中，所述导航铁轨1为单轨，所述导航铁轨1与地面齐平设置；实现在电动汽车4在地面运动时，同时实现刷电机构32与导航铁轨1接触，并通过在充电时，实现取电刷片324与导航铁轨1的卡接充电，可实现电动汽车4沿着导轨移动；

所述自巡航刷电装置3主要包括前向后依次设置的巡航轮毂31、刷电机构32和后舵轮毂33，所述巡航轮毂31、刷电机构32和后舵轮毂33均设在汽车底盘前中部轴向设置，所述自巡航刷电装置3与汽车底盘之间通过伸缩机构连接，所述巡航轮毂31和后舵轮毂33均设有与所述导航铁轨1适配的凹槽滚动轮311；避免在电动汽车在驱动过程中由于驱动力不平衡，导致电动汽车偏移轨道和在刷电过程中的摆动；所述伸缩机构可为伸缩梁，所述伸缩梁可采用电机推杆实现伸缩功能；且后舵轮毂33的伸缩量低于巡航轮毂31的伸缩量，特别是在电动汽车4的后座上有人时，车体的重心后移，由于电动汽车上的后舵轮毂33的伸出长度小于巡航轮毂31的伸出长度，避免了在行驶过程中由于汽车重心后移导致的巡航轮毂31翘起的情况，设置更加合理，更加安全可靠；

所述导电轨2设置在所述导航铁轨1两侧，且任选一侧导电轨2作为火线导电轨；

所述刷电机构32主要包括支架321、伸缩装置322、旋转装置323和取电刷片324，所述旋转装置323设在所述支架321上，并带动伸缩装置322旋转，所述伸缩装置322的伸缩杆上设有所述取电刷片324；通过所述伸缩装置322和旋转装置323，实现取电刷片324的上下升降和旋转；所述伸缩装置322可采用电机推杆，所述旋转装置323可采用旋转电机；且所述伸缩装置322的伸缩结构采用套管结构，且内部伸缩体与外部管均为四方管状结构，避免伸缩体在外部管内旋转；

所述电动汽车4上还设有控制***，所述控制***为PLC控制***，可以通过在刷电机构32上设置摄像头，即可实现对刷电机构32的实时监控调整，使车辆在预定的轨道内行驶，亦可通过现有的一种智能汽车辅助导航和自动兼辅助驾驶***，通过在GPS测位仪和视觉测位仪的基础上实现汽车绝对定位、汽车相对定位、电子地图更新与自制、汽车行驶轨迹规划和汽车自动兼辅助驾驶，能实现安全可靠的自动驾驶或辅助驾驶，从而实现车辆在预定的轨道方向行驶；通过控制***与所述伸缩装置322和旋转装置323电性连接，当电动汽车4上的巡航轮毂31和后舵轮毂33行驶到导航铁轨1上后，启动电动汽车4上的刷电机构32的启动开关，控制***在接受到信号之后，控制伸缩装置322的带动取电刷片324侧身从入轨的间隙下移到导电轨2附近，再控制旋转装置323带动取电刷片324旋转，使得取电刷片324与导电轨2相对设置，在控制伸缩装置322带动取电刷片324上移与导电轨2接触刷电；

所述取电刷片324通过连接杆与所述导电轨2接触，所述连接杆为L形，实现连接杆在旋转后收缩时，通过勾状的前端与取电刷片324连接，可实现取电刷片324与所述导电轨2的勾接，可避免在导航铁轨1上移动时取电刷片324的脱出；

两个所述导电轨2分别设在所述导航铁轨1的两侧，且所述导电轨2的开口向下，所述导电轨2内底部为带电部，两侧边均采用绝缘材料制成，且两侧边还设有滚轴，实现对取电刷片的限位，避免取电刷片324偏移导电轨2底部的带电部。

优选的，所述取电刷片324可采用滚轮结构，通过取电刷片与刷电槽的滚动接触，实现电动汽车的刷电，通过滚动刷电，并通过取电刷片与所述刷电槽接触，在通过取电刷片将刷到的电路与电动汽车的充电电路接通，从而实现对电动汽的充电；还设有排水装置，所述排水装置与所述导轨的凹槽的底部连通，避免底部产生积水等；还可通过设置清理装置实现对导轨槽的清理。

本发明的工作方法和工作原理是通过在电动汽车的底部设置刷电机构，当电动汽车在运动过程中的电量不足时，只需将电动车行驶到刷电的刷电轨道上，同时启动伸缩机构，使得伸缩机构下降，使得电动汽车寻轨移动，汽车悬空前轮，同时启动伸缩装置322，使得取电刷片324在所述导航铁轨1的两侧边，在启动旋转装置323使取电刷片324向内，使得取电刷片324与所述导电轨2相对设置，在启动伸缩装置322收缩，实现取电刷片324与所述导电轨2接触，特别是在运动过程中对电动汽车的刷电，不需要停车充电，从而实现了电动汽车的无限续航；当刷好电之后，同理启动旋转装置323远离导电轨2，再启动伸缩装置322收缩，后再通过伸缩机构带动刷电机构32上移完成刷电。

文中通过导电轨2与电动汽车4的充供电***连接取电，导电轨2有两个，分别与充供电***的火线和零线连接，两个取电刷片324分别与电动汽车4的蓄电池正、负极连接，通过取电刷片324与导电轨2的零线和火线连接接触接通供电动汽车的充供电***，实现对电动汽车4的蓄电池的充电，从而实现对电动汽车4的移动充电。

结合附图9，在本发明第二实施方式中，包括T形导轨5和自巡航刷电装置二，所述自巡航刷电装置二主要包括巡航轮毂31、刷电机构二6和后舵轮毂33，所述巡航轮毂31、刷电机构二6和后舵轮毂33均设在汽车底盘前中部轴向设置，所述自巡航刷电装置3与汽车底盘之间通过伸缩机构连接，所述巡航轮毂31和后舵轮毂33均设有与所述导航铁轨1适配的凹槽滚动轮311；所述刷电机构二6主要包括套筒61、套杆62和弹簧63，所述弹簧63和套筒61均套设在所述套杆62上，所述套筒61以所述弹簧63为弹簧座，所述取电刷片324与所述套筒61连接，通过弹簧63的弹力抵接作用，实现取电刷片324与T形导轨5上的左、右两侧边的导电轨2抵接，同理，通过取电刷片324与导电轨2的零线和火线连接接触接通供电动汽车4的充供电***，实现对电动汽车4的蓄电池的充电，从而实现对电动汽车4的移动充电，结构更加简单实用，更加可靠稳固。

在本发明第三实施方式中，通过设置安装板，所述安装板与所述电动汽车4可拆卸连接，可采用螺栓连接方式，所述安装板设在所述电动汽车4的车架下部，巡航轮毂31、刷电机构32和后舵轮毂33均设在所述安装板上，通过升降梁与所述安装板连接，实现巡航轮毂31、刷电机构32和后舵轮毂33的整体升降，并通过上述实施方式中的任一取电刷片324和导电轨2的刷电结构，接通供电动汽车4的充供电***，即可完成对电动汽车4的移动充电，安装更加方便，采用可拆卸的连接，适配性更好，适用范围更广。

在本发明第四实施方式中，通过设置旋转装置，所述旋转装置与所述伸缩机构连接，旋转装置可采用旋转电机，通过旋转电机带动所述伸缩机构旋转，实现刷电机构32的旋转，从而实现在电动汽车4移动充电开始准备充和电完成之后的时候，可以启动旋转电机旋转伸缩机构将刷电机构折叠起来，大大提高空间的利用率，并通过上述实施方式中的任一取电刷片324和导电轨2的刷电结构，接通供电动汽车4的充供电***，即可实现对电动汽车4的移动充电。

在本发明第五实施方式中，通过设置一个导电轨2，所述导电轨2与所述导航铁轨1绝缘，可将导电轨2设在导航铁轨1的放置槽的侧边，所述电动汽车4上设有一个取电刷片324，所述导电轨2与电动汽车4的充供电***的火线连接，所述巡航轮毂31和后舵轮毂33均设在所述电动汽车4上，并分别与所述导航铁轨1滚动接触，且巡航轮毂31为导向轮，所述后舵轮毂33与供电动汽车4的充供电***的零线连接，接通供电动汽车4的充供电***，可以实现对电动汽车4的移动充电。

结合附图10，在本发明第六实施方式中，通过在导航铁轨1的底部两侧分别设置导电轨2，并通过上述实施方式中的任一取电刷片324和导电轨2的刷电结构，接通供电动汽车4的充供电***，可以实现对电动汽车4的移动充电；还设有绝缘轮7，取电刷片324与绝缘轮7之间还设有压簧8，所述压簧8采用绝缘材料制成，通过取电刷片324与绝缘轮7分别与侧边导电轨2对应设置，大大增加刷电机构32的沿轨运行的稳定性，同时增加绝缘轮7，确保取电刷片324在导电轨2刷电过程中与导电轨2保持一定的安全距离，大大提高了取电刷片在侧边刷电时的安全性。

本电动汽车的无限续航，通过沿轨巡航技术创新，使缺失智能巡航功能的普通电动汽车实现了移动充电，颠覆了停车充电的思维，解决了电动汽车远程续航里程焦虑问题，便于电动汽车推广普及；且驾驶员一人可轻松操作，通过刷电机构与导轨上的刷电槽接触实现电动汽车的刷电，通过导向机构实现电动汽车的寻轨刷电，可实现电动汽车的移动充电，刷电过程安全性高，结构简单，简化了充电设备，大大提高了电动汽车充电的经济效益，非常方便，维护方便便捷，同时解决了电动汽车制约远程续航的问题，大大提高了电动汽车工作效率和推广前景。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***，主要包括导航铁轨(1)、导电轨(2)和自巡航刷电装置(3)，其特征在于，电动汽车(4)在沿所述导航铁轨(1)行驶并与导电轨(2)对接后，并通过所述自巡航刷电装置(3)与电网连接充电。

2.根据权利要求1所述的电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***，其特征在于，所述导航铁轨(1)为单轨，所述导航铁轨(1)与地面齐平设置。

3.根据权利要求1所述的电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***，其特征在于，所述自巡航刷电装置(3)主要包括前向后依次设置的巡航轮毂(31)、刷电机构(32)和后舵轮毂(33)，所述巡航轮毂(31)、刷电机构(32)和后舵轮毂(33)均设在汽车底盘前中部轴向设置，所述自巡航刷电装置(3)与汽车底盘之间通过伸缩机构连接，所述巡航轮毂(31)和后舵轮毂(33)均设有与所述导航铁轨(1)适配的凹槽滚动轮(311)。

4.根据权利要求1所述的电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***，其特征在于，所述导电轨(2)设置在所述导航铁轨(1)两侧，且任选一侧导电轨(2)作为火线导电轨。

5.根据权利要求3所述的电动汽车移动充电单轨自巡航刷电***，其特征在于，所述刷电机构(32)主要包括支架(321)、伸缩装置(322)、旋转装置(323)和取电刷片(324)，所述旋转装置(323)设在所述支架(321)上，并带动伸缩装置(322)旋转，所述伸缩装置(322)的伸缩杆上设有所述取电刷片(324)。