CN104821048B - 万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置 - Google Patents

Abstract

一种万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置，设置的双向充电公路中间设置隔离栏，隔离栏左右端的上端设置双向隐型电轨，下方设置双向接地电轨和识别控制盒，组成双向电轨小单元识别供电线段和大单元供电网络的城市行驶充电道路，双向电轨不设在交叉路口，不占用很大路面，不影响交通和市容，电动汽车设置车载自动受电器、车载智能电度表和受电智能控制器，车辆靠近隔离栏行驶，车载自动受电器的万向杆能上下左右驱动垂直受电架自动导入双向隐型电轨，垂直受电架的上下炭刷与上下电轨受电，不仅能自动滑行连接，而且万向杆受电装置轻巧灵活，能自动迅速地伸展受电和回收，允许频繁地连接和离开上下电轨，本发明充电方便、灵活、高效，有效地解决电动汽车充电难题。

Description

万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置

技术领域

本发明涉及一种城市交通电气化的技术装置，确切的说是一种万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置。

背景技术

目前, 现有电动汽车充电技术的应用，主要是依靠广泛设置的固定充电站支持，然而充电站不能在短时间内给电动汽车储存大量电能，其结果是既浪费时间，又不方便，这是影响电动汽车发展的主要障碍。有一种能给电动汽车在公路行驶中无线供电的技术方案，但是由于成本太高，还没有达到成熟和实用阶段，它是今后电动汽车行驶充电技术的发展方向。申请号为“201310279856.2”的专利文件，公开一种“电动汽车公路行驶隐型电轨自动充电装置”的发明专利，提出一种给电动汽车在公路行驶中有线供电的技术方案，电动汽车受电装置与公路隐型电轨装置能自动连接受电，是一种有线供电向无线供电过渡的电动汽车公路行驶自动充电的有效方案，其不足之处是：1.该发明的自动连接受电装置体积大、笨重、结构复杂，造成自动连接受电装置可靠性差，不利于电动汽车公路行驶自动充电技术的推广应用。2 .该发明的用电计费控制装置设置在驾驶室客户端不可行，电轨供电单位不能主动掌控，不利于供电营业的收费管理。

发明内容

为了克服现有电动汽车公路行驶自动充电技术的不足，本发明公开一种万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置。本发明的万向杆受电装置能上下左右驱动垂直受电架自动导入双向隐型电轨，垂直受电架的上下炭刷与上下电轨不仅能自动滑行连接，而且万向杆受电装置轻巧灵活，能迅速地自动伸展受电和回收，允许频繁地连接和离开上下电轨，另外还增加了电轨供电方主动的用电计费识别控制装置，有利于供电营业的收费管理，电动汽车充电方便、灵活、高效，有效地解决电动汽车充电难题。

所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置的技术方案主要是由双向充电公路、双向隐型电轨、双向接地电轨、识别控制盒、车载自动受电器、车载智能电度表、受电智能控制器组成,其结构特点是：所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置设置双向充电公路，双向充电公路中间设有隔离栏，隔离栏两旁的双向车道是设定电动汽车公路行驶自动充电的公路段，隔离栏设有若干主竖杆，主竖杆是不锈钢方管，每根主竖杆之间的距离为8米，若干主竖杆上端焊接长横杆，长横杆左右端焊接若干L型不锈钢支架，L型不锈钢支架上安装左右n型塑料轨道，左右n型塑料轨道内侧制有左右L型塑料支架，左右L型塑料支架与左右L型不锈钢支架对称挂接，n型塑料轨道长度8米, L型塑料支架长度7米,位于n型塑料轨道中部，左右n型塑料轨道下面制有供电腔，供电腔内上面中部制有方卡槽，方卡槽内紧配安装上铜方管，上铜方管长度8米, 上铜方管前端内方紧配安装接头连接方管, 由此组成一根隐型电轨，接头连接方管是弹性铜片制成的，前端四角有槽，与前面的上铜方管后端内方是有弹性的紧配合连接, 依次连接若干根左右隐型电轨，组成长距离双向隐型电轨, 为防止从隐型电轨接口处进水，在n型塑料轨道的接口处，紧配卡装1米长的n型塑料瓦盖，瓦盖两端靠近内侧的L型塑料支架，为防止长距双向隐型电轨首末端进水，在长距离双向隐型电轨的首末端紧配卡装n型塑料瓦盖，隐型电轨供电腔口是向下的，上铜方管隐藏在最上端，能够防止各个方向的喷水入侵上铜方管，每根主竖杆中部设置识别控制盒，识别控制盒是塑料制品，前端制有左右塑料连接板，左右塑料连接板设有上下连接孔，前端上下连接孔的螺丝钉将左右塑料连接板固定在主竖杆中部；后端上下连接孔的螺丝钉固定双向接地电轨，所述双向接地电轨是左右下铜方管，左右下铜方管与上铜方管型号相同，长度略小于8米, 每根下铜方管两端焊接连接板，下铜方管前端内方紧配安装塑料方接头，塑料方接头中间制有台阶方圈，台阶方圈与下铜方管外方一致，下铜方管的长度加上台阶方圈长度等于8米，左右下铜方管前端的连接板安装在左右塑料连接板左右端，由上下螺丝钉固定在塑料连接板后端上下连接孔位置上，所述塑料方接头前端与前面的下铜方管后端内方紧配合连接，依次连接若干根左右下铜方管，组成长距离双向接地电轨，接地电轨由若干互相绝缘的下铜方管连成，每根下铜方管与识别控制盒组成一个独立的小单元识别供电线段，所述识别控制盒左右端分别设置左右两路接收红外通讯信号的条形窗口，条形窗口内设置若干红外接收管，控制盒内部分别设置两路信号接收、识别电路和继电器控制电路，两路继电器输出端分别连接隔离栏与左右下铜方管，利用隔离栏作为公共导线与大地相连，节省电线及绝缘材料，每一个独立供电的小单元在继电器控制下开关供电回路，隐型电轨与接地电轨之间的距离设定，应满足隐型电轨与接地电轨之间高电压的绝缘要求，长距离左右接地电轨与长距左右隐型电轨和双向车道组成双向充电公路，在双向充电公路的两端路旁设有收费供电站，左右隐型电轨铜方管的首端经过地下电缆与收费供电站整流电源的火线连接，隔离栏连接地下电缆与收费供电站整流电源的零线连接，双向充电公路和收费供电站，组成一个独立的电动汽车公路行驶自动充电大单元，大单元可以是一条或是多条公路段连接，在每一条公路段内，所有十字路口或者人行横道下面都设置地下电缆，连接隐型电轨与隔离栏的首尾端，在城市交通路线中，可以设置若干个电动汽车公路行驶自动充电大单元，形成大单元供电网络，如果某个大单元出现故障，不影响其他大单元正常工作。

所述的收费供电站选用普通配电房，配电房设置整流配电柜，配电柜内设有将市电交流电压变成高于车载蓄电池组额定直流电压的整流变压器，有过载继电保护器和用电计量表，配电柜面板上设有交流输入电压表和电流表，有直流输出电压表和电流表以及直流输出的控制开关,控制开关输出端由地下电缆连接到隐型电轨首端和隔离栏, 收费供电站室里设有Ic卡电费充值的收费柜台。

所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置设置车载自动受电器，车载自动受电器设有平板连接架，平板连接架固定在电动汽车底盘的左后下端，平板连接架后端设有减速电机和与减速电机一体的蜗轮蜗杆减速器，减速器上端设有长驱动轴，平板连接架后端制有安装孔，减速电机的长驱动轴从连接架底下穿过安装孔，减速器上端面固定在平板连接架下端，平板连接架左后端设置限位竖杆，限位竖杆上端制有限位横杆，长驱动轴下端设置垂直轴套，垂直轴套右上端设置弹簧销子，长驱动轴上设有传动弹簧，驱动轴上制有弹簧连接孔，传动弹簧上端弯头装进弹簧连接孔，传动弹簧下端制有连接圈，连接圈套进弹簧销子上，垂直轴套前端焊接水平轴套，水平轴套内设置短轴，短轴左端设置万向杆，万向杆选用铝合金管制造，万向杆前端与短轴是直角连接；后端制成弯头；中间设置下牵引孔，万向杆后端设置垂直受电架，垂直受电架是在万向杆弯头焊接J型支架，J型支架上端制有限位板；中间制有弹簧孔；下端设置炭刷铰链，炭刷铰链左边安装燕尾槽架，燕尾槽架右端设置弹簧吊耳，在弹簧吊耳和J型支架弹簧孔上安装复位拉簧，燕尾槽架左下端设置接地炭刷，接地炭刷右端制有燕尾榫，燕尾榫紧配安装在燕尾槽架下端，接地炭刷中部制有电线孔，燕尾槽架左上端设置绝缘架，绝缘架用塑料制成，绝缘架右下端制有燕尾榫，燕尾榫紧配安装在燕尾槽架上端，绝缘架上端制成圆型炭刷架，绝缘架中心制有电线孔，电线孔上端制有炭刷孔，炭刷孔内紧配安装圆型炭刷，圆型炭刷上端与圆型炭刷架直径相等，圆型炭刷下端制有引线，绝缘架左中部设置红外发射管，红外发射管引线与圆型炭刷引线以及接地炭刷引线合并一股，穿过绝缘架电线孔和接地炭刷电线孔引出孔外，再通过万向杆中心孔引出到车尾底盘，所述垂直轴套后上端设置电机铰链，电机铰链后端设置拉线电机，拉线电机驱动轴设置长螺丝杆，长螺丝杆上设置弹簧减压器，弹簧减压器设有上下吊耳，所述长驱动轴上端制有上牵引孔，上牵引孔与上吊耳之间连接上钢丝绳，所述万向杆的下牵引孔与下吊耳之间连接下钢丝绳，所述短轴右端设置柱销，柱销与短轴是直角安装，柱销后端粘接柱销永磁体，垂直轴套右端焊接板架，板架前端设置上霍尔开关、中霍尔开关和下霍尔开关，万向杆上升到弯头与接地电轨的高度一致时，柱销永磁体接近中霍尔开关，万向杆上升到所述限位横杆的位置时，柱销永磁体接近上霍尔开关，万向杆下降到底时，柱销永磁体接近下霍尔开关，板架后下端设置板架永磁体，所述平板连接架上端设置前霍尔开关和后霍尔开关，万向杆左转到限位竖杆时，板架永磁体接近前霍尔开关，万向杆右转到靠紧电动汽车尾端时，板架永磁体接近后霍尔开关，所述燕尾槽架右端设置圆片永磁体，所述限位板上端设置炭刷霍尔开关，垂直受电架垂直时，圆片永磁体与炭刷霍尔开关接近，垂直受电架倾斜时，圆片永磁体与炭刷霍尔开关分离，所述上霍尔开关、中霍尔开关、下霍尔开关、前霍尔开关、后霍尔开关和炭刷霍尔开关的引线，与减速电机和拉线电机的引线合并一股，再与万向杆中心孔的引出线合并，一道从电动汽车底盘进入车内与受电智能控制器和智能电度表连接。

所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置设置智能电度表，安装在电动汽车驾驶台上, 智能电度表内设有读卡器电路和红外通讯信号发射机电路，智能电度表面板设有显示供电量及用电量的信息显示屏，显示屏后端设有读卡器插口，插口內设有电费充值的Ic卡，Ic卡的电费信息经过读卡器解读后，输出识别信号到红外通讯信号发射机电路，驱动红外发射管，红外发射管发出红外信号传递到接地电轨上安装的识别控制盒内的红外接收管，红外接收管输出信号经过识别电路识别，确认用户不欠费后，控制电路驱动继电器开关闭合，使电动汽车所靠近的某一个接地电轨与零线导通，完成该位置的独立小单元的供电任务。

所述的受电智能控制器设置在智能电度表左端，它设有塑料盒及监控面板，盒内设有智能快速充电控制电路和电机控制电路，监控面板中间设有受电按钮开关, 上端是受电器状态指示灯,下端是充电状态电压表, 车内后端是蓄电池组，所述双向充电公路的供电流程是：收费供电站—地下电缆—隐型电轨和隔离栏—识别控制盒、继电器—隐型电轨和接地电轨—车载自动受电器—电源连接线—智能电度表—受电智能控制器—车载蓄电池组, 首先是Ic卡在收费供电站预付款充值，Ic卡插在智能电度表读卡器插口上，Ic卡信息输入智能电度表储存后发出提示音，Ic卡拔取保存，在信息显示屏上显示出买进电量和用电量，买进电量为正数时，识别控制盒、继电器开关才能打开，买进电量用完时，识别控制盒、继电器开关断路，所述智能快速充电控制电路将所接受的电源供给电动汽车驱动马达的同时，还给车载蓄电池组快速充电，另外还输出低压控制电源和汽车喇叭、照明电源，所述电机控制电路由智能控制芯片和输入输出电路组成，电机控制电路各路输入端分别连接受电按钮开关、上霍尔开关、中霍尔开关、下霍尔开关、前霍尔开关以及后霍尔开关，电机控制电路的各路输出端分别连接减速电机、拉线电机以及受电器状态指示灯。

所述减速电机和拉线电机是永磁直流电机，两个电机是在两个极性互为相反的电源控制下正转和反转，驱动各自的减速机构左右转向和升降动作，拉线电机的减速机构是所述长螺丝杆和弹簧减压器组成，弹簧减压器设置铁方盒，铁方盒内下端制有导向套，铁方盒内设置减压弹簧，减压弹簧上端设置方型螺帽，方型螺帽与铁方盒内方松配合安装，长螺丝杆穿越导向套、减压弹簧后，拧在方型螺帽螺孔内。

所述车载自动受电器的工作原理是：车载自动受电器的初始状态是万向杆紧靠电动汽车尾部，是车载自动受电器的回收状态，按动受电按钮开关, 电机控制电路驱动减速电机左转，长驱动轴带动传动弹簧左转，传动弹簧下端连接垂直轴套左转，万向杆左转到限位竖杆被挡住，此时板架永磁体接近前霍尔开关，前霍尔开关的信号使电机控制电路关断减速电机电源，万向杆在传动弹簧的弹力作用下紧靠限位竖杆，当电动汽车逐渐靠近接地电轨行驶时，要求电动汽车与隔离栏的距离在设定的范围内，所述车载自动受电器的垂直受电架依靠传动弹簧的弹力紧贴接地电轨，使万向杆离开限位竖杆一定距离，此时板架永磁体离开前霍尔开关，前霍尔开关发出的信号使电机控制电路输出正电源，驱动拉线电机正转，长螺丝杆驱动弹簧减压器缓慢下行，拉紧上下钢丝绳使万向杆上升，垂直受电架导入供电腔体，所述圆型炭刷接触上铜方管，弹簧减压器的方型螺帽继续缓慢下行，压缩减压弹簧，所述柱销永磁体接近中霍尔开关，使拉线电机停转，此时圆型炭刷接触上铜方管的压力等于减压弹簧的弹力，接地炭刷接触接地电轨的压力等于传动弹簧的弹力，电动汽车处在正常行驶充电状态，当电动汽车需要变道超车，逐渐离开接地电轨行驶时，万向杆左转靠紧限位竖杆，所述圆型炭刷在隐型电轨供电腔体内滑行，垂直受电架被迫倾斜，使所述圆片永磁体与炭刷霍尔开关分离，炭刷霍尔开关发出的信号使电机控制电路输出负电源到拉线电机，拉线电机反转，长螺丝杆驱动弹簧减压减速器缓慢上行，放松上下钢丝绳，万向杆下降，下降到所述柱销永磁体接近下霍尔开关，拉线电机停转，此时圆型炭刷脱离隐型电轨供电腔，复位拉簧将垂直受电架恢复垂直状态，下霍尔开关发出的信号使电机控制电路输出负电源到减速电机，减速电机反转，驱动所述长驱动轴、传动弹簧、垂直轴套，使万向杆右转，当万向杆靠紧电动汽车尾部，所述板架永磁体接近后霍尔开关，减速电机停转，所述车载自动受电器稳定在回收状态，当电动汽车行驶到交叉路口或者人行横道时，垂直受电架脱离了隐型电轨尾端，万向杆上升到限位横杆，所述柱销永磁体接近上霍尔开关，上霍尔开关发出的信号使电机控制电路输出负电源到拉线电机，拉线电机反转，万向杆下降，下降到所述柱销永磁体接近下霍尔开关，拉线电机停转，下霍尔开关发出的信号使电机控制电路输出负电源到减速电机，减速电机反转，驱动所述长驱动轴使万向杆右转，当万向杆靠紧电动汽车尾部，所述板架永磁体接近后霍尔开关，减速电机停转，所述车载自动受电器稳定在回收状态，所述的受电器指示灯连接电机控制电路输出端，受电器指示灯是一个绿色LED灯和一个黄色LED灯合成的, 绿灯亮表示受电器在张开状态, 黄灯亮表示受电器在回收状态，指示灯灭,表示受电器在关机状态。

电动汽车公路行驶自动充电连接受电的操作过程是：电动汽车Ic卡付费充值后，进入充电单行车道，按下受电按钮,受电器绿色指示灯亮，自动受电器万向杆架伸出车身左边，电动汽车紧靠车身左边的上下电轨（隐型电轨与接地电轨的简称）50厘米范围内行驶，垂直受电架与接地电轨接触后自动上升，圆型炭刷上端在隐型电轨供电腔上面铜方管的中部滑行连接，接地炭刷在接地电轨上滑行连接，车辆在规定范围内行驶，万向杆向左和向上的弹力能使上下炭刷与上下电轨稳定地滑动接触受电，上下电轨直流电输入车内智能电度表和智能充电器后，除了给电动汽车行驶供电外，还输出自动调节电压的快速充电电流给车载蓄电池组充电，所有行驶充电的车辆都可以自由地开快、开慢或者停车充电，车载自动受电器允许频繁地伸出和回收，也允许频繁地与上下电轨受电和脱离，可以自由离开上下电轨，超越前车再靠近上下电轨，上下电轨设在双向车道中间隔离栏边，不占路面，车辆都紧靠单行道左边排队行驶充电，留出单行道右边路面很大空间，有利于其他车辆通行，当车辆经过交叉路口，或者人行横道时，进入下一个上下电轨前，先离开上下电轨稍远，然后按动受电按钮，逐渐接近上下电轨充电，以防损坏车载自动受电器。

本发明的有益效果在于设计合理, 结构简单, 上下电轨设在双向车道中间隔离栏两边,不设在交叉路口，既不占用很大路面，又不影响交通和市容, 电动汽车只要靠近上下电轨行驶，就能自动充电，车载自动受电器允许频繁地伸出和回收，也允许频繁地与上下电轨受电和脱离，有效解决电动汽车充电难题，尤其在交通拥挤的城市车道上，适合设置多单元收费充电公路，因为市区车辆多，十字路口多，行车速度慢，停车频繁，行车充电时间长，所以提高了各方面工作效率和充电效果，也提高了经济效益，减少了城市空气污染，本发明能为今后城市公交车、出租车电动化的实现提供可能。

附图说明

图1为万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置受电状态右视结构示意图。

图2为万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置垂直受电架导入状态后视结构示意图。

图3为万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置垂直受电架分离状态后视结构示意图。

图4为万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置回收状态后视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图作进一歩说明。

在图1、图2、图3、图4中，所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置设置双向充电公路，双向充电公路中间设有隔离栏，隔离栏两旁的双向车道是设定电动汽车公路行驶自动充电的公路段，隔离栏设有若干主竖杆1，主竖杆是不锈钢方管，每根主竖杆之间的距离为8米，若干主竖杆上端焊接长横杆2，长横杆左右端焊接若干L型不锈钢支架3，L型不锈钢支架上安装左右n型塑料轨道，左右n型塑料轨道内侧制有左右L型塑料支架4，左右L型塑料支架与左右L型不锈钢支架对称挂接，n型塑料轨道长度8米, L型塑料支架长度7米,位于n型塑料轨道中部，左右n型塑料轨道下面制有供电腔5，供电腔内上面中部制有方卡槽，方卡槽内紧配安装上铜方管6，上铜方管长度8米, 上铜方管前端内方紧配安装接头连接方管7 由此组成一根隐型电轨，接头连接方管是弹性铜片制成的，前端四角有槽，与前面的上铜方管后端内方是有弹性的紧配合连接, 依次连接若干根左右隐型电轨，组成长距离双向隐型电轨, 为防止从隐型电轨接口处进水，在n型塑料轨道的接口处，紧配卡装1米长的n型塑料瓦盖8，瓦盖两端靠近内侧的L型塑料支架，为防止长距双向隐型电轨首末端进水，在长距离双向隐型电轨的首末端紧配卡装n型塑料瓦盖，隐型电轨供电腔口是向下的，上铜方管隐藏在最上端，能够防止各个方向的喷水入侵上铜方管，每根主竖杆中部设置识别控制盒9，识别控制盒是塑料制品，前端制有左右塑料连接板10，左右塑料连接板设有上下连接孔11，前端上下连接孔的螺丝钉将左右塑料连接板固定在主竖杆中部；后端上下连接孔的螺丝钉固定双向接地电轨，所述双向接地电轨是左右下铜方管12，左右下铜方管与上铜方管型号相同，长度略小于8米, 每根下铜方管两端焊接连接板13，下铜方管前端内方紧配安装塑料方接头14，塑料方接头中间制有台阶方圈，台阶方圈与下铜方管外方一致，下铜方管的长度加上台阶方圈长度等于8米，左右下铜方管前端的连接板安装在左右塑料连接板左右端，由上下螺丝钉固定在塑料连接板后端上下连接孔位置上，所述塑料方接头前端与前面的下铜方管后端内方紧配合连接，依次连接若干根左右下铜方管，组成长距离双向接地电轨，接地电轨由若干互相绝缘的下铜方管连成，每根下铜方管与识别控制盒组成一个独立的小单元识别供电线段，所述识别控制盒左右端分别设置左右两路接收红外通讯信号的条形窗口15，左右条形窗口内分别设置若干红外接收管16，控制盒内部分别设置两路信号接收、识别电路和继电器控制电路17，两路继电器输出端分别连接隔离栏与左右下铜方管，利用隔离栏作为公共导线与大地相连，节省电线及绝缘材料，每一个独立供电的小单元在继电器控制下开关供电回路，隐型电轨与接地电轨之间的距离设定，满足隐型电轨与接地电轨之间高电压的绝缘要求，长距离左右接地电轨与长距左右隐型电轨和双向车道组成双向充电公路，在双向充电公路的两端路旁设有收费供电站，左右隐型电轨铜方管的首端经过地下电缆与收费供电站整流电源的火线连接，隔离栏连接地下电缆与收费供电站整流电源的零线连接，双向充电公路和收费供电站，组成一个独立的电动汽车公路行驶自动充电大单元，大单元可以是一条或是多条公路段连接，在每一条公路段内，所有十字路口或者人行横道下面都设置地下电缆，连接隐型电轨与隔离栏的首尾端，在城市交通路线中，可以设置若干个电动汽车公路行驶自动充电大单元，形成充电公路网络，如果某个大单元出现故障，不影响其他大单元正常工作。

所述的收费供电站选用普通配电房，配电房设置整流配电柜，配电柜内设有将市电交流电压变成高于车载蓄电池组额定直流电压的整流变压器，有过载继电保护器和用电计量表，配电柜面板上设有交流输入电压表和电流表，有直流输出电压表和电流表以及直流输出的控制开关,控制开关输出端由地下电缆连接到隐型电轨首端和隔离栏, 收费供电站室里设有Ic卡电费充值的收费柜台。

所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置设置车载自动受电器，车载自动受电器设有平板连接架18，平板连接架固定在电动汽车底盘的左后下端，平板连接架后端设有减速电机19，减速电机设置与其一体的蜗轮蜗杆减速器，减速器上端设有长驱动轴20，平板连接架后端制有安装孔，减速电机的长驱动轴从连接架底下穿过安装孔，减速器上端面固定在平板连接架下端，平板连接架左后端设置限位竖杆21，限位竖杆上端制有限位横杆22，长驱动轴下端设置垂直轴套23，垂直轴套右上端设置弹簧销子24，长驱动轴上设有传动弹簧25，驱动轴上制有弹簧连接孔，传动弹簧上端弯头装进弹簧连接孔，传动弹簧下端制有连接圈，连接圈套进弹簧销子上，垂直轴套前端焊接水平轴套25，水平轴套内设置短轴26，短轴左端设置万向杆27，万向杆选用铝合金管制造，万向杆前端与短轴是直角连接；后端制成弯头；中间设置下牵引孔，万向杆后端设置垂直受电架，垂直受电架是在万向杆弯头焊接J型支架28，J型支架上端制有限位板；中间制有弹簧孔；下端设置炭刷铰链29，炭刷铰链左边安装燕尾槽架30，燕尾槽架右端设置弹簧吊耳，在弹簧吊耳和J型支架弹簧孔上安装复位拉簧31，燕尾槽架左下端设置接地炭刷32，接地炭刷右端制有燕尾榫，燕尾榫紧配安装在燕尾槽架下端，接地炭刷中部制有电线孔，燕尾槽架左上端设置绝缘架33，绝缘架用塑料制成，绝缘架右下端制有燕尾榫，燕尾榫紧配安装在燕尾槽架上端，绝缘架上端制成圆型炭刷架，绝缘架中心制有电线孔，电线孔上端制有炭刷孔，炭刷孔内紧配安装圆型炭刷34，圆型炭刷上端与圆型炭刷架直径相等，圆型炭刷下端制有引线，绝缘架左中部设置红外发射管35，红外发射管引线与圆型炭刷引线以及接地炭刷引线合并一股，穿过绝缘架电线孔和接地炭刷电线孔引出孔外，再通过万向杆中心孔引出到车尾底盘，所述垂直轴套后上端设置电机铰链36，电机铰链后端设置拉线电机37，拉线电机驱动轴设置长螺丝杆38，长螺丝杆上设置弹簧减压器39，弹簧减压器设有上下吊耳，所述长驱动轴上端制有上牵引孔，上牵引孔与上吊耳之间连接上钢丝绳40，所述万向杆的下牵引孔与下吊耳之间连接下钢丝绳41，所述短轴右端设置柱销，柱销与短轴是直角安装，柱销后端粘接柱销永磁体42，垂直轴套右端焊接板架43，板架前端设置上霍尔开关44、中霍尔开关45和下霍尔开关46，万向杆上升到弯头与接地电轨的高度一致时，柱销永磁体接近中霍尔开关，万向杆上升到所述限位横杆的位置时，柱销永磁体接近上霍尔开关，万向杆下降到底时，柱销永磁体接近下霍尔开关，板架后下端设置板架永磁体47，所述平板连接架上端设置前霍尔开关48和后霍尔开关49，万向杆左转到限位竖杆时，板架永磁体接近前霍尔开关，万向杆右转到靠紧电动汽车尾端时，板架永磁体接近后霍尔开关，所述燕尾槽架右端设置圆片永磁体50，所述限位板上端设置炭刷霍尔开关51，垂直受电架垂直时，圆片永磁体与炭刷霍尔开关接近，垂直受电架倾斜时，圆片永磁体与炭刷霍尔开关分离，所述上霍尔开关、中霍尔开关、下霍尔开关、前霍尔开关、后霍尔开关和炭刷霍尔开关的引线，与减速电机和拉线电机的引线合并一股，再与万向杆中心孔的引出线合并，一道从电动汽车底盘进入车内与受电智能控制器和智能电度表连接。

所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置设置智能电度表52，安装在电动汽车驾驶台上, 智能电度表内设有读卡器电路和红外通讯信号发射机电路，智能电度表面板设有显示供电量及用电量的信息显示屏，显示屏后端设有读卡器插口，插口內设有电费充值的Ic卡53，Ic卡的电费信息经过读卡器解读后，输出识别信号到红外通讯信号发射机电路，驱动红外发射管，红外发射管发出红外信号传递到识别控制盒内的红外接收管，红外接收管输出信号经过识别电路识别，确认用户不欠费后，控制电路驱动继电器开关闭合，使电动汽车所靠近的某一个接地电轨与零线导通，完成该位置的独立小单元的识别供电任务。

所述的受电智能控制器54设置在智能电度表左端，它设有塑料盒及监控面板，盒内设有智能快速充电控制电路和电机控制电路，监控面板中间设有受电按钮开关, 55上端是受电器状态指示灯56,下端是充电状态电压表57, 车内后端是蓄电池组58，所述双向充电公路的供电流程是：收费供电站—地下电缆—隐型电轨和隔离栏—识别控制盒、继电器—隐型电轨和接地电轨—车载自动受电器—电源连接线—智能电度表—受电智能控制器—车载蓄电池组, 首先是Ic卡在收费供电站预付款充值，Ic卡插在智能电度表读卡器插口上，Ic卡信息输入智能电度表储存后发出提示音，Ic卡拔取保存，在信息显示屏上显示出买进电量和用电量，买进电量为正数时，识别控制盒、继电器开关才能打开，买进电量用完时，识别控制盒、继电器开关断路，所述智能快速充电控制电路将所接受的电源供给电动汽车驱动马达的同时，还给车载蓄电池组快速充电，另外还输出低压控制电源和汽车喇叭、照明电源，所述电机控制电路由智能控制芯片和输入输出电路组成，电机控制电路各路输入端分别连接受电按钮开关、上霍尔开关、中霍尔开关、下霍尔开关、前霍尔开关以及后霍尔开关，电机控制电路的各路输出端分别连接减速电机、拉线电机以及受电器状态指示灯。

所述减速电机和拉线电机是永磁直流电机，两个电机是在两个极性互为相反的电源控制下正转和反转，驱动各自的减速机构左右转向和升降动作，拉线电机的减速机构是所述长螺丝杆和弹簧减压器组成，弹簧减压器设置铁方盒59，铁方盒内下端制有导向套60，铁方盒内设置减压弹簧61，所述减压弹簧上端设置方型螺帽62，方型螺帽与铁方盒内方松配合安装，长螺丝杆穿越导向套、减压弹簧后，拧在方型螺帽螺孔内。

所述车载自动受电器的工作原理是：车载自动受电器的初始状态是万向杆紧靠电动汽车尾部，是车载自动受电器的回收状态，按动受电按钮开关, 电机控制电路驱动减速电机左转，长驱动轴带动传动弹簧左转，传动弹簧下端连接垂直轴套左转，万向杆左转到限位竖杆被挡住，此时板架永磁体接近前霍尔开关，前霍尔开关的信号使电机控制电路关断减速电机电源，万向杆在传动弹簧的弹力作用下紧靠限位竖杆，当电动汽车逐渐靠近接地电轨行驶时，要求电动汽车与隔离栏的距离在设定的范围内，所述车载自动受电器的垂直受电架依靠传动弹簧的弹力紧贴接地电轨，使万向杆离开限位竖杆一定距离，此时板架永磁体离开前霍尔开关，前霍尔开关发出的信号使电机控制电路输出正电源，驱动拉线电机正转，长螺丝杆驱动弹簧减压器缓慢下行，拉紧上下钢丝绳使万向杆上升，垂直受电架导入供电腔体，所述圆型炭刷接触上铜方管，弹簧减压器的方型螺帽继续缓慢下行，压缩减压弹簧，所述柱销永磁体接近中霍尔开关，使拉线电机停转，此时圆型炭刷接触上铜方管的压力等于减压弹簧的弹力，接地炭刷接触接地电轨的压力等于传动弹簧的弹力，电动汽车处在正常行驶充电状态，当电动汽车需要变道超车，逐渐离开接地电轨行驶时，万向杆左转靠紧限位竖杆，所述圆型炭刷在隐型电轨供电腔体内滑行，垂直受电架被迫倾斜，使所述圆片永磁体与炭刷霍尔开关分离，炭刷霍尔开关发出的信号使电机控制电路输出负电源到拉线电机，拉线电机反转，长螺丝杆驱动弹簧减压减速器缓慢上行，放松上下钢丝绳，万向杆下降，下降到所述柱销永磁体接近下霍尔开关，拉线电机停转，此时圆型炭刷脱离隐型电轨供电腔，复位拉簧将垂直受电架恢复垂直状态，下霍尔开关发出的信号使电机控制电路输出负电源到减速电机，减速电机反转，驱动所述长驱动轴、传动弹簧、垂直轴套，使万向杆右转，当万向杆靠紧电动汽车尾部，所述板架永磁体接近后霍尔开关，减速电机停转，所述车载自动受电器稳定在回收状态，当电动汽车行驶到交叉路口或者人行横道时，垂直受电架脱离了隐型电轨尾端，万向杆上升到限位横杆，所述柱销永磁体接近上霍尔开关，上霍尔开关发出的信号使电机控制电路输出负电源到拉线电机，拉线电机反转，万向杆下降，下降到所述柱销永磁体接近下霍尔开关，拉线电机停转，下霍尔开关发出的信号使电机控制电路输出负电源到减速电机，减速电机反转，驱动所述长驱动轴使万向杆右转，当万向杆靠紧电动汽车尾部，所述板架永磁体接近后霍尔开关，减速电机停转，所述车载自动受电器稳定在回收状态，所述的受电器指示灯连接电机控制电路输出端，受电器指示灯是一个绿色LED灯和一个黄色LED灯合成的, 绿灯亮表示受电器在张开状态, 黄灯亮表示受电器在回收状态，指示灯灭,表示受电器在关机状态。

电动汽车公路行驶自动充电连接受电的操作过程是：电动汽车Ic卡付费充值后，进入充电单行车道，按下受电按钮,受电器绿色指示灯亮，自动受电器万向杆架伸出车身左边，电动汽车紧靠车身左边的上下电轨（隐型电轨与接地电轨的简称）50厘米范围内行驶，垂直受电架与接地电轨接触后自动上升，圆型炭刷上端在隐型电轨供电腔上面铜方管的中部滑行连接，接地炭刷在接地电轨上滑行连接，车辆在规定范围内行驶，万向杆向左和向上的弹力能使上下炭刷与上下电轨稳定地滑动接触受电，上下电轨直流电输入车内智能电度表和智能充电器后，除了给电动汽车行驶供电外，还输出自动调节电压的快速充电电流给车载蓄电池组充电，所有行驶充电的车辆都可以自由地开快、开慢或者停车充电，车载自动受电器允许频繁地伸出和回收，也允许频繁地与上下电轨受电和脱离，可以自由离开上下电轨，超越前车再靠近上下电轨，上下电轨设在双向车道中间隔离栏边，不占路面，车辆都紧靠单行道左边排队行驶充电，留出单行道右边路面很大空间，有利于其他车辆通行，当车辆经过交叉路口，或者人行横道时，进入下一个上下电轨前，先离开上下电轨稍远，然后按动受电按钮，逐渐接近上下电轨充电，以防损坏车载自动受电器。

Claims (4)

1.一种万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置，由由双向充电公路、双向隐型电轨、双向接地电轨、识别控制盒、车载自动受电器、车载智能电度表、受电智能控制器组成,其特征在于：所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置设置双向充电公路，双向充电公路中间设有隔离栏，隔离栏两旁的双向车道是设定电动汽车公路行驶自动充电的公路段，隔离栏设有若干主竖杆（1），主竖杆是不锈钢方管，每根主竖杆之间的距离为8米，若干主竖杆上端焊接长横杆（2），长横杆左右端焊接若干L型不锈钢支架（3）， L型不锈钢支架上安装左右n型塑料轨道，左右n型塑料轨道内侧制有左右L型塑料支架（4），左右L型塑料支架与左右L型不锈钢支架对称挂接，n型塑料轨道长度8米, L型塑料支架长度7米,位于n型塑料轨道中部，左右n型塑料轨道下面制有供电腔（5），供电腔内上面中部制有方卡槽，方卡槽内紧配安装上铜方管（6），上铜方管长度8米, 上铜方管前端内方紧配安装接头连接方管（7） 由此组成一根隐型电轨，接头连接方管是弹性铜片制成的，前端四角有槽，与前面的上铜方管后端内方是有弹性的紧配合连接, 依次连接若干根左右隐型电轨，组成长距离双向隐型电轨, 为防止从隐型电轨接口处进水，在n型塑料轨道的接口处，紧配卡装1米长的n型塑料瓦盖（8），瓦盖两端靠近内侧的L型塑料支架，为防止长距双向隐型电轨首末端进水，在长距离双向隐型电轨的首末端紧配卡装n型塑料瓦盖，隐型电轨供电腔口是向下的，上铜方管隐藏在最上端，能够防止各个方向的喷水入侵上铜方管，每根主竖杆中部设置识别控制盒（9），识别控制盒是塑料制品，前端制有左右塑料连接板（10），左右塑料连接板设有上下连接孔（11），前端上下连接孔的螺丝钉将左右塑料连接板固定在主竖杆中部；后端上下连接孔的螺丝钉固定双向接地电轨，所述双向接地电轨是左右下铜方管（12），左右下铜方管与上铜方管型号相同，长度略小于8米, 每根下铜方管两端焊接连接板（13），下铜方管前端内方紧配安装塑料方接头（14），塑料方接头中间制有台阶方圈，台阶方圈与下铜方管外方一致，下铜方管的长度加上台阶方圈长度等于8米，左右下铜方管前端的连接板安装在左右塑料连接板左右端，由上下螺丝钉固定在塑料连接板后端上下连接孔位置上，所述塑料方接头前端与前面的下铜方管后端内方紧配合连接，依次连接若干根左右下铜方管，组成长距离双向接地电轨，接地电轨由若干互相绝缘的下铜方管连成，每根下铜方管与识别控制盒组成一个独立的小单元识别供电线段，所述识别控制盒左右端分别设置左右两路接收红外通讯信号的条形窗口（15），左右条形窗口内分别设置若干红外接收管（16），控制盒内部分别设置两路信号接收、识别电路和继电器控制电路（17），两路继电器输出端分别连接隔离栏与左右下铜方管，利用隔离栏作为公共导线与大地相连，节省电线及绝缘材料，每一个独立供电的小单元在继电器控制下开关供电回路，隐型电轨与接地电轨之间的距离设定，满足隐型电轨与接地电轨之间高电压的绝缘要求，长距离左右接地电轨与长距左右隐型电轨和双向车道组成双向充电公路，在双向充电公路的两端路旁设有收费供电站，左右隐型电轨铜方管的首端经过地下电缆与收费供电站整流电源的火线连接，隔离栏连接地下电缆与收费供电站整流电源的零线连接，双向充电公路和收费供电站，组成一个独立的电动汽车公路行驶自动充电大单元，大单元可以是一条或是多条公路段连接，在每一条公路段内，所有十字路口或者人行横道下面都设置地下电缆，连接隐型电轨与隔离栏的首尾端，在城市交通路线中，可以设置若干个电动汽车公路行驶自动充电大单元，形成充电公路网络，如果某个大单元出现故障，不影响其他大单元正常工作，所述的收费供电站选用普通配电房，配电房设置整流配电柜，配电柜内设有将市电交流电压变成高于车载蓄电池组额定直流电压的整流变压器，有过载继电保护器和用电计量表，配电柜面板上设有交流输入电压表和电流表，有直流输出电压表和电流表以及直流输出的控制开关,控制开关输出端由地下电缆连接到隐型电轨首端和隔离栏, 收费供电站室里设有Ic卡电费充值的收费柜台，所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置设置车载自动受电器，车载自动受电器设有平板连接架（18），平板连接架固定在电动汽车底盘的左后下端，平板连接架后端设有减速电机（19），减速电机设置与其一体的蜗轮蜗杆减速器，减速器上端设有长驱动轴（20），平板连接架后端制有安装孔，减速电机的长驱动轴从连接架底下穿过安装孔，减速器上端面固定在平板连接架下端，平板连接架左后端设置限位竖杆（21），限位竖杆上端制有限位横杆（22），长驱动轴下端设置垂直轴套（23），垂直轴套右上端设置弹簧销子（24），长驱动轴上设有传动弹簧（25），驱动轴上制有弹簧连接孔，传动弹簧上端弯头装进弹簧连接孔，传动弹簧下端制有连接圈，连接圈套进弹簧销子上，垂直轴套前端焊接水平轴套（26），水平轴套内设置短轴（27），短轴左端设置万向杆（28），万向杆选用铝合金管制造，万向杆前端与短轴是直角连接；后端制成弯头；中间设置下牵引孔，万向杆后端设置垂直受电架，垂直受电架是在万向杆弯头焊接J型支架（29），J型支架上端制有限位板；中间制有弹簧孔；下端设置炭刷铰链（30），炭刷铰链左边安装燕尾槽架（31），燕尾槽架右端设置弹簧吊耳，在弹簧吊耳和J型支架弹簧孔上安装复位拉簧（32），燕尾槽架左下端设置接地炭刷（33），接地炭刷右端制有燕尾榫，燕尾榫紧配安装在燕尾槽架下端，接地炭刷中部制有电线孔，燕尾槽架左上端设置绝缘架（34），绝缘架用塑料制成，绝缘架右下端制有燕尾榫，燕尾榫紧配安装在燕尾槽架上端，绝缘架上端制成圆型炭刷架，绝缘架中心制有电线孔，电线孔上端制有炭刷孔，炭刷孔内紧配安装圆型炭刷（35），圆型炭刷上端与圆型炭刷架直径相等，圆型炭刷下端制有引线，绝缘架左中部设置红外发射管（36），红外发射管引线与圆型炭刷引线以及接地炭刷引线合并一股，穿过绝缘架电线孔和接地炭刷电线孔引出孔外，再通过万向杆中心孔引出到车尾底盘，所述垂直轴套后上端设置电机铰链（37），电机铰链后端设置拉线电机（38），拉线电机驱动轴设置长螺丝杆（39），长螺丝杆上设置弹簧减压器（40），弹簧减压器设有上下吊耳，所述长驱动轴上端制有上牵引孔，上牵引孔与上吊耳之间连接上钢丝绳（41），所述万向杆的下牵引孔与下吊耳之间连接下钢丝绳（42），所述短轴右端设置柱销，柱销与短轴是直角安装，柱销后端粘接柱销永磁体（43），垂直轴套右端焊接板架（44），板架前端设置上霍尔开关（45）、中霍尔开关（46）和下霍尔开关（47），万向杆上升到弯头与接地电轨的高度一致时，柱销永磁体接近中霍尔开关，万向杆上升到所述限位横杆的位置时，柱销永磁体接近上霍尔开关，万向杆下降到底时，柱销永磁体接近下霍尔开关，板架后下端设置板架永磁体（48），所述平板连接架上端设置前霍尔开关（49）和后霍尔开关（50），万向杆左转到限位竖杆时，板架永磁体接近前霍尔开关，万向杆右转到靠紧电动汽车尾端时，板架永磁体接近后霍尔开关，所述燕尾槽架右端设置圆片永磁体（51），所述限位板上端设置炭刷霍尔开关（52），垂直受电架垂直时，圆片永磁体与炭刷霍尔开关接近，垂直受电架倾斜时，圆片永磁体与炭刷霍尔开关分离，所述上霍尔开关、中霍尔开关、下霍尔开关、前霍尔开关、后霍尔开关和炭刷霍尔开关的引线，与减速电机和拉线电机的引线合并一股，再与万向杆中心孔的引出线合并，一道从电动汽车底盘进入车内与受电智能控制器和智能电度表连接。

2.根据权利要求1所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置，其特征在于：所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置设置智能电度表（53），安装在电动汽车驾驶台上, 智能电度表内设有读卡器电路和红外通讯信号发射机电路，智能电度表面板设有显示供电量及用电量的信息显示屏，显示屏后端设有读卡器插口，插口內设有电费充值的Ic卡（54），Ic卡的电费信息经过读卡器解读后，输出识别信号到红外通讯信号发射机电路，驱动红外发射管，红外发射管发出红外信号传递到识别控制盒内的红外接收管，红外接收管输出信号经过识别电路识别，确认用户不欠费后，控制电路驱动继电器开关闭合，使电动汽车所靠近的某一个接地电轨与零线导通，完成某一个接地电轨的独立小单元的识别供电任务。

3.根据权利要求1所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置，其特征在于：所述的受电智能控制器（55）设置在智能电度表左端，它设有塑料盒及监控面板，盒内设有智能快速充电控制电路和电机控制电路，监控面板中间设有受电按钮开关(56)，上端是受电器状态指示灯(57),下端是充电状态电压表(58), 车内后端是蓄电池组(59)，所述双向充电公路的供电流程是：收费供电站—地下电缆—隐型电轨和隔离栏—识别控制盒、继电器—隐型电轨和接地电轨—车载自动受电器—电源连接线—智能电度表—受电智能控制器—车载蓄电池组, 首先是Ic卡在收费供电站预付款充值，Ic卡插在智能电度表读卡器插口上，Ic卡信息输入智能电度表储存后发出提示音，Ic卡拔取保存，在信息显示屏上显示出买进电量和用电量，买进电量为正数时，识别控制盒、继电器开关才能打开，买进电量用完时，识别控制盒、继电器开关断路，所述智能快速充电控制电路将所接受的电源供给电动汽车驱动马达的同时，还给车载蓄电池组快速充电，另外还输出低压控制电源和汽车喇叭、照明电源，所述电机控制电路由智能控制芯片和输入输出电路组成，电机控制电路各路输入端分别连接受电按钮开关、上霍尔开关、中霍尔开关、下霍尔开关、前霍尔开关以及后霍尔开关，电机控制电路的各路输出端分别连接减速电机、拉线电机以及受电器状态指示灯。

4.根据权利要求1所述的万向杆受电式电动汽车公路行驶自动充电装置，其特征在于：所述减速电机和拉线电机是永磁直流电机，两个电机是在两个极性互为相反的电源控制下正转和反转，驱动各自的减速机构左右转向和升降动作，拉线电机的减速机构是所述长螺丝杆和弹簧减压器组成，弹簧减压器设置铁方盒(60)，铁方盒内下端制有导向套(61)，铁方盒内设置减压弹簧(62)，所述减压弹簧上端设置方型螺帽(63)，方型螺帽与铁方盒内方松配合安装，长螺丝杆穿越导向套、减压弹簧后，拧在方型螺帽螺孔内。