CN103112370A - 电动汽车运行中的充电装置 - Google Patents

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林天旭
左德建
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Abstract

本发明公开了电动汽车运行中的充电装置，包括：一电动汽车行驶的专用车道，一安装在所述车道上的产生行波磁场的地面驱动模块，一地面控制系统，用于向地面驱动模块提供动力源，并结合车载控制系统发出控制指令协调电动汽车的行驶；一安装电动汽车底部的感应行波磁场的车载驱动模块，一车载控制系统，控制电动汽车工作模式的转换以及车辆在牵引模式下的充电，所述车载控制系统与地面控制系统之间通过通信模块联络。解决了电动汽车长距离行驶时充电，实现了电动汽车的长途行驶和充电功能。

Description

电动汽车运行中的充电装置
技术领域
本发明涉及电动汽车充电装置，具体涉及电动汽车运行中的充电装置。
背景技术
电动汽车是一种节能环保的新型交通工具，随着全球石油资源的枯竭，以及世界范围的减排环保的需求，电动汽车作为新能源交通工具中的主要方式必将得到飞速发展。但是电动汽车目前在技术方面面临着很多挑战，其中大部分需要一段较长时间的研究才能解决。而最关键的是现有的大多数电动汽车普遍存在着其蓄电池充电后行驶距离短、充电时间长的问题，这也是一个世界性的难题，如果不能根本解决这个问题，那么电动汽车取代传统的燃油汽车，只能算是纸上谈兵。曾经看到一些报道中有人提出铺设充电路面用接触方式对行驶中的电动汽车充电，但这种方式需要很高的供电电压，因此在如何从技术上实现、应对恶劣天气和保障驾驶人员安全等方面都存在很多无法根本解决的问题而显然很难得到运用。
因此，我们构思了一种全新的电动汽车运行中充电的发明，考虑到在城市及周边的短距离运行时电动汽车的电池能量基本可以满足其需求，所以该发明主要解决的是电动汽车长距离行驶时充电，该发明主要是运用在高速公路上。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供电动汽车运行中的充电装置，解决了电动汽车长距离行驶时充电，实现了电动汽车的长途行驶和充电功能。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
电动汽车运行中的充电装置，包括：
一电动汽车行驶的专用车道，
一安装在所述车道上的地面驱动模块，
一地面控制系统，用于向地面驱动模块提供动力源，并结合车载控制系统发出控制指令协调电动汽车的行驶；
一安装电动汽车底部的车载驱动模块，
一车载控制系统，控制电动汽车工作模式的转换以及车辆在牵引模式下的充电，
所述车载控制系统与地面控制系统之间通过通信模块联络。
在本发明的一个优选实施例中，电动汽车进入所述车道运行时，电动汽车的电动机工作模式自动转换为发电机工作模式向车载蓄电池充电。
在本发明的一个优选实施例中，所述车道的始端设置多条与车道连接的若干条进入车道，在车道的终端设置若干条离开车道。
在本发明的一个优选实施例中，所述地面控制系统统一调度所有在车道的电动汽车依次按安全间隔，以设定的速度行驶。
在本发明的一个优选实施例中，电动汽车驶入所述车道就会在地面控制系统和车载控制系统的共同控制下，由驾驶模式自动转换成牵引模式；一旦离开所述车道，电动汽车在地面控制系统和车载控制系统的控制下由牵引模式自动转换为驾驶模式。
在本发明的一个优选实施例中，所述地面驱动模块产生一个固定频率和固定方向的行波磁场，所述行波磁场与车载驱动模块的作用下产生一固定行驶速度和行驶方向的驱动力，从而来实现对电动汽车的驱动。
通过上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明中的车道与外部完全隔离的，而且电动汽车在车道上的运动轨迹也是相对固定的，所以电动汽车可以用电动汽车上的电动机工作模式自动转换为发电机工作模式向车载蓄电池充电。
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为本发明的工作原理图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
参照图1，电动汽车运行中的充电装置，包括：电动汽车行驶的专用车道，
地面驱动模块：它其实就是一组相当于直线电机的初级线圈绕组，连续安装在车道中心位置，通过地面控制系统供电向电动汽车提供行驶的驱动力；
车载驱动模块：它相当于直线电机的次级（它是无源的），安装车辆底部前端，能在车载控制系统的控制下升降到合适的工作位置，它与地面驱动模块组合将驱动能量传递给电动汽车；
地面控制系统：它负责向地面驱动模块提供动力源，并控制它们结合车载控制系统发出控制指令协调电动汽车的行驶；
车载控制系统：它负责控制电动汽车工作模式的转换以及车辆在牵引模式下的充电，另外还提供操作提示、充值输入控制等。
本发明的工作原理：
在高速公路外铺设一条安装了地面驱动模块的专用车道，由于它是独立于高速公路之外，而且该发明主要是针对小型电动汽车，专用车道上行驶的是重量较轻的小型车辆，所以我们可以考虑用便于修建和不占用地面的架空方式（架空位置可以在高速公路的侧边或者上方）。
而在车道的始端我们设置多条与其连接的进入车道，驾驶员可以驾驶电动汽车选择任一条进入车道驶入，电动汽车一旦驶入该进入车道就会在地面控制系统和车载控制系统的共同控制下由驾驶模式自动转换成牵引模式（电动汽车牵引模式状态是车载驱动模块自动降到合适工作位置、驾驶员失去了对车的控制、地面控制系统和车载控制系统实现对电动汽车的自动控制），地面控制系统会统一调度所有在进入车道上的电动汽车依次按安全间隔以车道的设定速度进入专用车道行驶。
在高速公路中间的各个支路出入口处我们都会设置专用车道的进入车道和离开车道，那些从支路进出高速公路或者在高速公路行驶途中想进出专用车道的电动汽车都可以从这里进出（进入车道设置在高速公路上支路匝道入口的后面，离开车道设置在高速公路上支路匝道出口的前面），进入车道时驾驶员可以驾驶电动汽车离开高速公路车道从进入车道驶入，电动汽车一旦驶入该进入车道就会在地面控制系统和车载控制系统的共同控制下由驾驶模式自动转换成牵引模式，地面控制系统会控制该电动汽车并根据专用车道上的车辆间隔情况将其以车道设定的速度送入车道。
当电动汽车需要在某个支路出口离开车道时，驾驶员只要在到达该支路出口前启动离开按钮，电动汽车就会在到达这个支路出口时在地面控制系统和车载控制系统的共同控制下自动离开车道（电动汽车进出车道的方向完全取决于地面控制系统对地面驱动模块的控制，例如在一个离开车道与车道的交接位置，当地面驱动模块产生的行波磁场指向离开车道，电动汽车就会驶向离开车道方向，否则电动汽车沿车道行驶。）
当电动汽车沿着离开车道在地面控制系统控制下按设定的减速行驶到与高速公路车道平行位置时，驾驶员可以操纵方向盘（此时驾驶员还不能控制车速）让电动汽车进入高速公路车道，此时电动汽车也就在车载控制系统的控制下由牵引模式自动转换为驾驶模式了，驾驶员就恢复了对电动汽车的所有操控进入了正常行驶。即使此时驾驶员不将电动汽车驶离离开车道也没关系，电动汽车会在地面控制系统的控制下逐渐减速到离开车道的尽头依次停下，需要离开时驾驶员直接将其开向高速公路就行了。
在专用车道的终端我们设置多条离开车道，地面控制系统会统一调度到达的所有电动汽车分别驶入各条离开车道，与支路出口离开方式一样，驾驶员可以选择在到达与高速公路车道平行位置时驾驶电动汽车离开，或者任其行驶到离开车道尽头处依次停下。
当然在电动汽车快要到达车道终点前车载控制系统可以用语音提示驾驶员。
因为车道是与外部完全隔离的，而且电动汽车在专用车道上的运动轨迹也是相对固定的，所以电动汽车用电动汽车上的电动机工作模式自动转换为发电机工作模式向车载蓄电池充电的间接方式，即将地面的驱动能量的一部分转移到电动汽车上的蓄电池内的间接充电方式。
在上述原理介绍中我们介绍的地面驱动模块与车载驱动模块之间用的是平面磁场耦合方式，它在专用车道与进出车道的连接在技术上较容易实现，地面驱动模块与车载驱动模块之间若采用凹凸槽的耦合方式，那它的磁场耦合效率、行驶导向性和稳定性应该优于前者，但前提是必须解决专用车道与进出车道的连接问题。
因为电动汽车在该车道上运行要支付费用，所以在电动汽车车载控制系统内必须有运行费用充值、自动扣除的管理功能，同时也要配套方便完善的向电动汽车充值方式。
该发明中由于电动汽车是在全自动的控制模式运行，所以控制系统的设计应加强安全、稳定及可靠性等方面的考虑，充分体现安全第一、故障导向安全的基本设计原则。
这项发明在新建和既有的高速公路上都比较容易实施，对高速公路上其它运行车辆影响也很小，车道可以采用覆盖或者封闭的方式改善整个系统抵御恶劣天气的影响。
该发明也可以运用到普通的燃油小汽车上，只要在普通的燃油小汽车上安装车载驱动模块和控制系统，那么它们也可以进入专用车道行驶，虽然不能给其充电，但在减少尾气排放，防止疲劳驾驶和交通拥堵都有益处。
随着技术的成熟和经验的积累，该发明也可以在普通公路及大城市交通繁忙的节点之间推广运用，它对于扩大电动汽车行驶运用范围、减少城市尾气排放污染及交通拥堵都有很多好处。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.电动汽车运行中的充电装置，其特征在于，包括：
一电动汽车行驶的专用车道，
一安装在所述车道上的产生行波磁场的地面驱动模块，
一地面控制系统，用于向地面驱动模块提供动力源，并结合车载控制系统发出控制指令协调电动汽车的行驶；
一安装电动汽车底部的感应行波磁场的车载驱动模块，
一车载控制系统，控制电动汽车工作模式的转换以及车辆在牵引模式下的充电，
所述车载控制系统与地面控制系统之间通过通信模块联络。
2.根据权利要求1所述的电动汽车运行中的充电装置，其特征在于：电动汽车进入所述车道运行时，电动汽车的电动机工作模式自动转换为发电机工作模式向车载蓄电池充电。
3.根据权利要求1所述的电动汽车运行中的充电装置，其特征在于：所述车道的始端设置多条与车道连接的若干条进入车道，在车道的终端设置若干条离开车道。
4.根据权利要求1所述的电动汽车运行中的充电装置，其特征在于：所述地面控制系统统一调度所有在车道的电动汽车依次按安全间隔，以设定的速度行驶。
5.根据权利要求1所述的电动汽车运行中的充电装置，其特征在于：电动汽车驶入所述车道就会在地面控制系统和车载控制系统的共同控制下，由驾驶模式自动转换成牵引模式；
一旦离开所述车道，电动汽车在地面控制系统和车载控制系统的控制下由牵引模式自动转换为驾驶模式。
6.根据权利要求1所述的电动汽车运行中的充电装置，其特征在于：所述地面驱动模块产生一个固定频率和固定方向的行波磁场，所述行波磁场与车载驱动模块的作用下产生一固定行驶速度和行驶方向的驱动力，从而来实现对电动汽车的驱动。
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