CN102059952B

CN102059952B - 队列式电动汽车

Info

Publication number: CN102059952B
Application number: CN 201010604617
Authority: CN
Inventors: 王见; 秦树人; 卢华玲; 李金同; 李荣国
Original assignee: Chongqing University
Current assignee: Chongqing University
Priority date: 2010-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: CN102059952A

Abstract

本发明涉及一种队列式电动汽车，包括一辆安装有集电弓的首节电动汽车和至少一辆不带集电弓的普通电动汽车；由首节电动汽车尾部通过连接器连接普通电动汽车，并进一步通过普通电动车的尾部由另一个连接器连接下一个普通电动车而构成队列式电动汽车；其中，由首节电动汽车通过其集电弓从高架电缆中取得电力，并通过连接器在队列式电动汽车中传输，为队列式电动汽车行驶提供电力，并且在行驶中为电动汽车中的蓄电池充电。队列式电动汽车可以通过自动连接装置在行驶中自动组成队列，并且可以在行驶中队列中任意一辆电动汽车脱离队列。本发明的显著效果是：改善电动汽车的质量大的缺点，解决电池充电时间长的问题；节省建立充电站所需大量的投资和土地。

Description

队列式电动汽车

技术领域

本发明涉及一种广义上的队列式电动汽车，具体的说是一种为解决交通拥挤问题，改善电动汽车的质量大和电池充电时间长的问题，同时减少电动汽车行驶中克服风阻所需能量，提高行驶速度和增加电动汽车的安全性的一种新型电动汽车。

背景技术

二十一世纪是交通产业大发展的时代，而大量燃油发动机使用必然对生态环境带来很大的破坏。虽然天燃气发动机的采用可减少对环境的破坏，但天燃气属不可再生资源，因此人类已经把能源利用的重点转向可再生、清洁的能源--电能为首选之一。另外现代电动汽车的无序行驶、电动汽车故障和驾驶员水平的不同容易导致交通事故的产生。

以电池为动力源电动汽车已有较大发展，但是车用电池较高的价格、容量、快速方便充电等问题仍需进一步解决。参照现有电动汽车指标制作的电动汽车体积大，重量大，同时电池需要容量大，充电时间长，价格高等问题。然而，采用队列式电动汽车，可以很好的解决这些问题。由于采用电动汽车队列可以有效的减少阻力，降低克服风阻而消耗的能量，提升电动汽车速度；在队列中行驶时如果一辆电动汽车产生故障可以由其他的车提供动力继续行驶。由于采用队列行驶，避免了现有电动汽车无序行驶所带来的交通安全问题；同时由于进入队列的车由第一辆车控制其行驶，可以减少由于驾驶员水平或者由于其他事件影响其驾驶水平导致交通事故的概率。采用专用车道，也能够减少交通事故的发生；由于可以行进过程中充电，因此可以大大减轻电动汽车中电池的容量，降低整个电动汽车的成本。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种队列式电动汽车，以改善单个电动汽车的质量大的缺点，解决电池充电时间长的问题，降低电动汽车运行阻力，使电动汽车行驶能达到更快的速度，解决由于电动汽车无序行驶、电动汽车故障、驾驶员水平或者由于其他时间影响驾驶员水平导致交通拥挤或堵塞的问题。

本发明采用的技术方案是这样的，即一种队列式电动汽车，其特征是：包括一辆安装有集电弓的首节电动汽车和至少一辆不带集电弓的普通电动汽车；由首节电动汽车尾部通过连接器连接普通电动汽车，并进一步通过普通电动车的尾部由另一个连接器连接下一个普通电动车而构成队列式电动汽车；其中，由首节电动汽车通过其集电弓从高架电缆中取得电力，并通过连接器在队列式电动汽车中传输，为队列式电动汽车行驶提供电力，并且在行驶中为电动汽车中的蓄电池充电；所述首节电动汽车具有车列控制器、车间无线通讯模块及微波测距雷达，所述普通电动汽车还具有转向电机、刹车电机、电动汽车加速控制器、自动连接装置、车间无线通讯模块及分别安装于车头车尾的微波测距雷达；所述的连接器包括与前车车尾安装的连接器部分和与后车车头安装的连接器部分，安装在车头或车尾的连接器部分均包括液压缸、牵引杆、环形牵引扣、电力线支撑杆、信号线支撑杆、支撑杆电机，其中牵引杆具有与车头或车尾连接的铰接头，安装在车头或车尾的液压缸的活塞杆与牵引杆杆体呈角度倾斜铰接，由液压缸带动牵引杆绕铰接头做水平收折或呈90°水平展开；牵引杆的另一端安装带有环形卡扣的环形牵引扣；所述电力线支撑杆和信号线支撑杆分别位于牵引杆的两侧，分别由各自的支撑杆电机带动下伸出或收回；

（1）、当有新的普通电动汽车加入队列式电动汽车时，按以下步骤：

a、通过车间无线通讯模块向队列式电动汽车发出入列请求；

b、电动汽车队列接受到请求后，由首节电动汽车的车列控制器发出指令，队列中电动汽车刹车电机启动，降低车列的速度，位于车列最后一辆电动汽车与车尾安装的连接器部分中的液压缸启动，推出牵引杆；

c、发出入列请求的电动汽车靠近电动汽车队列尾部，与车头安装的连接器部分的液压缸启动，推出牵引杆；环形牵引扣中环形卡扣打开；

d、电动汽车的自动连接装置通过微波测距雷达判断两个连接器之间位置，并控制转向电机、刹车电机、电动汽车加速控制器自动调整电动汽车位置使两个连接器处于连接位置；

e、连接器的环形牵引扣中环形卡扣闭合；

f、连接器支撑杆电机启动，将电力线支撑杆、信号线支撑杆）推出，实现电动汽车与电动汽车队列信号线与电力线的连接；

（2）、当队列式电动汽车中有电动汽车退出队列时，包括有如下步骤：

a、需退出队列的电动汽车发出退出指令，首节电动汽车的车列控制器发出指令，队列中电动汽车刹车电机启动，降低车列的速度；

b、车列控制器判断需退出队列的电动汽车位于车列中的位置，如果位于队列尾部，则控制连接最后一辆电动汽车的连接器脱离；如果位于队列中任意位置，则控制需退出队列的电动汽车前后连接器脱离，电动汽车驶离队列后，需要连接的相邻两电动汽车根据所述步骤（1）a-（1）f自动组成队列；

步骤（2）b中连接器脱离过程中首先启动支撑杆电机，收回电力线支撑杆、信号线支撑杆；打开环形牵引扣的环形卡扣；启动液压缸，收回牵引杆。

所述集电弓为小型化的现有技术中的单臂式电力机车集电弓，由集电头、上框架、下臂杆、底架、升弓弹簧、传动气缸、支持绝缘子等部件组成。

本发明的积极效果如下：

1. 采用清洁能源，有利于资源和环境的保护；

2. 由于无轨电动汽车结构简单，成本较低廉，具有较大的市场前景；

3. 无轨电动汽车队列和轨道交通相比可节省大量的投资和对土地的占用，并可充分利用已有的高速公路；

4. 能够改善电动汽车的质量大的缺点，解决电池充电时间长的问题，降低电动汽车运行阻力，使电动汽车行驶能达到更快的速度，解决由于电动汽车无序行驶、电动汽车故障、驾驶员水平或者由于其他时间影响驾驶员水平导致交通拥挤或堵塞以及交通事故等的问题。

附图说明

图1.电动汽车队列连接示意图；

图2.连接器示意图；

图3.环形牵引扣示意图；

图4.队列式电动汽车部件连接图；

图5.有电动汽车加入队列时电动汽车列控制流程图；

图6.电动汽车离开队列流程图。

具体实施方案

下面结合附图给出的一个非限定性的实施例对本发明做更详细的描述：

参见附图，图中的队列式电动汽车，其特征是：包括一辆安装有集电弓2的首节电动汽车3和至少一辆不带集电弓的普通电动汽车4；由首节电动汽车3尾部通过连接器5连接普通电动汽车4，并进一步通过普通电动车的尾部由另一个连接器5连接下一个普通电动车而构成队列式电动汽车1；其中，由首节电动汽车3通过其集电弓2从高架电缆中取得电力，并通过连接器5在队列式电动汽车1中传输，为队列式电动汽车1行驶提供电力，并且在行驶中为电动汽车中的蓄电池充电；所述首节电动汽车3具有车列控制器7、车间无线通讯模块8及微波测距雷达6，所述普通电动汽车4还具有转向电机9、刹车电机10、电动汽车加速控制器11、自动连接装置12、车间无线通讯模块8及分别安装于车头车尾的微波测距雷达；所述的连接器5包括与前车车尾安装的连接器部分A和与后车车头安装的连接器部分B，安装在车头或车尾的连接器部分均包括液压缸14、牵引杆15、环形牵引扣16、电力线支撑杆17、信号线支撑杆18、支撑杆电机19，其中牵引杆15具有与车头或车尾连接的铰接头，安装在车头或车尾的液压缸的活塞杆与牵引杆杆体呈角度倾斜铰接，由液压缸带动牵引杆绕铰接头做水平收折或呈90°水平展开；牵引杆15的另一端安装带有环形卡扣23的环形牵引扣16；所述电力线支撑杆17和信号线支撑杆18分别位于牵引杆15的两侧，分别由各自的支撑杆电机19带动下伸出或收回；

（1）、当有新的普通电动汽车4加入队列式电动汽车1时，按以下步骤：

a、通过车间无线通讯模块8向队列式电动汽车1发出入列请求；

b、电动汽车队列接受到请求后，由首节电动汽车3的车列控制器7发出指令，队列中电动汽车刹车电机10启动，降低车列的速度，位于车列最后一辆电动汽车与车尾安装的连接器部分A中的液压缸14启动，推出牵引杆15；

c、发出入列请求的电动汽车4靠近电动汽车队列尾部，与车头安装的连接器部分B的液压缸14启动，推出牵引杆15；环形牵引扣16中环形卡扣23打开；

d、电动汽车4的自动连接装置12通过微波测距雷达6判断两个连接器5之间位置，并控制转向电机9、刹车电机10、电动汽车加速控制器11自动调整电动汽车4位置使两个连接器5处于连接位置；

e、连接器5的环形牵引扣16中环形卡扣23闭合；

f、连接器5支撑杆电机19启动，将电力线支撑杆17、信号线支撑杆18推出，实现电动汽车4与电动汽车队列信号线与电力线的连接；

（2）、当队列式电动汽车中有电动汽车4退出队列时，包括有如下步骤：

a、需退出队列的电动汽车4发出退出指令，首节电动汽车3的车列控制器7发出指令，队列中电动汽车刹车电机10启动，降低车列的速度；

b、车列控制器7判断需退出队列的电动汽车4位于车列中的位置，如果位于队列尾部，则控制连接最后一辆电动汽车的连接器5脱离；如果位于队列中任意位置，则控制需退出队列的电动汽车4前后连接器5脱离，电动汽车4驶离队列后，需要连接的相邻两电动汽车根据所述步骤（1）a-（1）f自动组成队列；

步骤（2）b中连接器5脱离过程中首先启动支撑杆电机19，收回电力线支撑杆17、信号线支撑杆18；打开环形牵引扣16的环形卡扣23；启动液压缸14，收回牵引杆15。

进一步，所述连接器的部分或全部位于与车头或车尾固定的安装盒内，安装盒具有连接器保护罩，所述保护罩在保护罩牵引电机的带动下开启或关闭；当前后两车需要连接时，首先开启连接器保护罩；当牵引杆15收回后启动保护罩旋转轴电机关闭保护罩。

所述环形牵引扣（16）包括牵引扣电机20、蜗杆21，涡轮22，环形卡扣23，其中由一对呈水平对称或垂直对称的涡轮22安装在蜗杆21上，涡轮上分别安装有连杆，连杆的另一端与半环形卡片连接，由两只半环形卡片组合成带开闭口的环形卡扣23，由电机通过蜗杆带动涡轮摆动，实现环形卡扣23的张开或闭合；与前车车尾安装的连接器部分A的环形牵引扣16中的环形卡扣23和与后车车头安装的连接器部分B 的环形牵引扣16中的环形卡扣23相互垂直。实施例中，与前车车尾安装的连接器部分A 的环形牵引扣16的环形卡扣23呈水平状，而与后车车头安装的连接器部分B 的环形牵引扣的环形卡扣呈垂直状。

进一步的，与前车车尾安装的连接器部分A 和与后车车头安装的连接器部分B 的电力线支撑杆17或/和信号线支撑杆18上安装有支撑杆预紧弹簧，其中的一个电力线支撑杆17和信号线支撑杆18在端头具有锥形罩，便于两支撑杆对接；当前后两车电力线支撑杆17和信号线支撑杆18分别连接后，前后两车的支撑杆电机19继续运转，使支撑杆弹簧产生一定预紧力后停止，从而保证电力及信号的可靠传递。

Claims

1.一种队列式电动汽车，其特征是：包括一辆安装有集电弓（2）的首节电动汽车（3）和至少一辆不带集电弓的普通电动汽车（4）；由首节电动汽车（3）尾部通过连接器（5）连接普通电动汽车（4），并进一步通过普通电动车的尾部由另一个连接器（5）连接下一个普通电动车而构成队列式电动汽车（1）；其中，由首节电动汽车（3）通过其集电弓（2）从高架电缆中取得电力，并通过连接器（5）在队列式电动汽车（1）中传输，为队列式电动汽车（1）行驶提供电力，并且在行驶中为电动汽车中的蓄电池充电；所述首节电动汽车（3）具有车列控制器（7）、车间无线通讯模块（8）及微波测距雷达（6），所述普通电动汽车（4）还具有转向电机（9）、刹车电机（10）、电动汽车加速控制器（11）、自动连接装置（12）、车间无线通讯模块（8）及分别安装于车头车尾的微波测距雷达；所述的连接器（5）包括与前车车尾安装的连接器部分(A)和与后车车头安装的连接器部分(B)，安装在车头或车尾的连接器部分均包括液压缸（14）、牵引杆（15）、环形牵引扣（16）、电力线支撑杆（17）、信号线支撑杆（18）、支撑杆电机（19），其中牵引杆（15）具有与车头或车尾连接的铰接头，安装在车头或车尾的液压缸的活塞杆与牵引杆杆体呈角度倾斜铰接，由液压缸带动牵引杆绕铰接头做水平收折或呈90°水平展开；牵引杆（15）的另一端安装带有环形卡扣（23）的环形牵引扣（16）；所述电力线支撑杆（17）和信号线支撑杆（18）分别位于牵引杆（15）的两侧，分别由各自的支撑杆电机（19）带动下伸出或收回；

（1）、当有新的普通电动汽车（4）加入队列式电动汽车（1）时，按以下步骤：

a、通过车间无线通讯模块（8）向队列式电动汽车（1）发出入列请求；

b、电动汽车队列接受到请求后，由首节电动汽车（3）的车列控制器（7）发出指令，队列中电动汽车刹车电机（10）启动，降低车列的速度，位于车列最后一辆电动汽车与车尾安装的连接器部分(A)中的液压缸（14）启动，推出牵引杆（15）；

c、发出入列请求的电动汽车（4）靠近电动汽车队列尾部，与车头安装的连接器部分（B）的液压缸（14）启动，推出牵引杆（15）；环形牵引扣（16）中环形卡扣（23）打开；

d、电动汽车（4）的自动连接装置（12）通过微波测距雷达（6）判断两个连接器（5）之间位置，并控制转向电机（9）、刹车电机（10）、电动汽车加速控制器（11）自动调整电动汽车（4）位置使两个连接器（5）处于连接位置；

e、连接器（5）的环形牵引扣（16）中环形卡扣（23）闭合；

f、连接器（5）支撑杆电机（19）启动，将电力线支撑杆（17）、信号线支撑杆（18）推出，实现电动汽车（4）与电动汽车队列信号线与电力线的连接；

（2）、当队列式电动汽车中有电动汽车（4）退出队列时，包括有如下步骤：

a、需退出队列的电动汽车（4）发出退出指令，首节电动汽车（3）的车列控制器（7）发出指令，队列中电动汽车刹车电机（10）启动，降低车列的速度；

b、车列控制器（7）判断需退出队列的电动汽车（4）位于车列中的位置，如果位于队列尾部，则控制连接最后一辆电动汽车的连接器（5）脱离；如果位于队列中任意位置，则控制需退出队列的电动汽车（4）前后连接器（5）脱离，电动汽车（4）驶离队列后，需要连接的相邻两电动汽车根据所述步骤（1）a-（1）f自动组成队列；

步骤（2）b中连接器（5）脱离过程中首先启动支撑杆电机（19），收回电力线支撑杆（17）、信号线支撑杆（18）；打开环形牵引扣（16）的环形卡扣（23）；启动液压缸（14），收回牵引杆（15）。

2.根据权利要求1所述的队列式电动汽车，其特征是：所述连接器的部分或全部位于与车头或车尾固定的安装盒内，安装盒具有连接器保护罩，所述保护罩在保护罩旋转轴电机的带动下开启或关闭；当前后两车需要连接时，首先开启连接器保护罩；当牵引杆（15）收回后启动保护罩旋转轴电机关闭保护罩。

3.根据权利要求1所述的队列式电动汽车，其特征是，所述环形牵引扣（16）包括牵引扣电机（20）、蜗杆（21），涡轮（22），环形卡扣（23），其中由一对呈水平对称或垂直对称的涡轮（22）安装在蜗杆（21）上，涡轮上分别安装有连杆，连杆的另一端与半环形卡片连接，由两只半环形卡片组合成带开闭口的环形卡扣（23），由电机通过蜗杆带动涡轮摆动，实现环形卡扣（23）的张开或闭合；与前车车尾安装的连接器部分(A) 的环形牵引扣（16）中的环形卡扣（23）和与后车车头安装的连接器部分(B) 的环形牵引扣（16）中的环形卡扣（23）相互垂直。

4.根据权利要求1所述的队列式电动汽车，其特征是，与前车车尾安装的连接器部分(A) 和与后车车头安装的连接器部分(B) 的电力线支撑杆（17）或/和信号线支撑杆（18）上安装有支撑杆预紧弹簧，其中的一个电力线支撑杆（17）和信号线支撑杆（18）在端头具有锥形罩；当前后两车电力线支撑杆（17）和信号线支撑杆（18）分别连接后，前后两车的支撑杆电机（19）继续运转，使支撑杆弹簧产生一定预紧力后停止。