CN107284276A - 一种无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，涉及电动汽车充供电技术领域，通过设置主刷电片组和副刷电片组，主刷电片组和副刷电片组均与分段跟踪供电的刷电槽相适配，且电动汽车上还设有伸缩臂，主刷电片组和副刷电片组设在伸缩臂上，实现在电动汽车刷电过程中通过设置两个刷电片组与导电轨多点接触取电，发挥了跟踪供电的安全优势，避免了由于汽车颠簸导致的刷电机构脱轨，防止了刷电片与导电轨离合产生的电弧危害，有利于加快电动汽车的推广普及。

Description

一种无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置

技术领域

本发明涉及电动汽车移动充供电技术领域，具体涉及一种无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置。

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，总之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，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，结果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，利用四通八达的高速公路网络，这样续航能力不足的电动汽车借助高速公路网的移动充供电系统，巧妙地解决了远程无限续航的难题。

将来电池能量密度和快充技术不断进步，更有利于移动充电技术推广，若在不影响电池安全的前提下，能实现5-10分钟充满电，届时车辆的电池容量就不必再追求500公里甚至更远的续航里程了，或许100-200公里续航里程就足够了，那时车辆成本会大大降低，推出低于10万元的国民车不再是梦想，电动汽车又便宜又方便还环保，跨入井喷发展的新时代指日可待。

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系统，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系统，充供电系统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系统，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；但是该方案依托的刷电系统的导电轨上需要持续带电，人易触摸触电，存在安全隐患，亟待改进。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，为配合刷电系统分段跟踪供电技术改进，提供一种无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，方案设计合理，结构紧凑，解决了隔离带上移动刷电系统持续带电的安全隐患问题，通过两个刷电片组与导电轨多点接触，避免了由于汽车颠簸导致的刷电机构脱轨，防止了刷电片与导电轨离合产生的电弧危害，有利于加快电动汽车的推广普及。

为实现以上目的，更好地配合刷电系统分段跟踪供电技术改进，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，包括主刷电片组和副刷电片组，所述主刷电片组和副刷电片组均与分段跟踪供电的刷电槽相适配进行刷电为车辆电池充电。

进一步地，还包括伸缩臂，所述伸缩臂设在电动汽车上，所述主刷电片组和副刷电片组设在所述伸缩臂上，所述副刷片组上设有拉紧机构。

进一步地，所述主刷电片组通过支撑杆与所述伸缩臂的伸出端连接，所述副刷电片组的一端与所述支撑杆铰接，并通过调节机构带动。

进一步地，所述刷电槽的内部为绝缘材料制成的硬质E形槽结构，E形槽结构的竖向侧边内沿上、下平行设置零线导电轨和火线导电轨，且外侧边为引导刷电片入槽的喇叭开口结构。

进一步地，所述主刷电片组和副刷电片组的尺寸小于电动汽车的伸缩臂出口的尺寸。

进一步地，所述主刷电片组和副刷电片组分别为两个取电刷片对称设置的结构，分别从刷电轨道槽的零线导电轨和火线导电轨上取电。

进一步地，所述主刷电片组的两侧分别设置一个纵向约束轮，分别沿E形槽的上、下边框滑行。

进一步地，所述伸缩臂在所述电动汽车的左后方，由车内驱动机构控制伸出车外或缩回车内，伸缩臂的中段为弹性记忆材料制成。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用以上技术方案，本发明通过电动汽车的滚动侧刷充电装置设计，有利于发挥了跟踪供电的安全优势，通过设置主刷电片组和副刷电片组，主刷电片组和副刷电片组均与分段跟踪供电的刷电槽相适配进行刷电为车辆充电，避免了由于汽车颠簸导致的刷电机构脱轨，特别是通过设置两个刷电片组与导电轨多点接触，防止了刷电片与导电轨离合以及跨段交接产生的电弧危害，有利于加快电动汽车的推广普及。

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为本发明的电动汽车取电结构示意图；

图2为本发明的取电刷片刷电结构放大示意图；

图3为本发明的取电刷片张开的结构示意图；

图4为本发明的取电刷片张开的立体结构示意图；

图5为本发明的电刷片张开的前视图；

图6为本发明的电刷片张开的侧视图；

图7为本发明的电刷片张开的俯视图；

图8为本发明的电刷片张开的局部放大示意图；

图9为本发明的取电刷片收起的结构示意图；

图10为本发明的取电刷片收起的立体结构示意图；

图11为本发明的电刷片收起的前视图；

图12为本发明的电刷片收起的侧视图；

图13为本发明的电刷片收起的俯视图；

图14为本发明的电刷片张开的局部放大示意图；

图15为本发明的副刷电片组的剖视图；

图中标号说明：1、伸缩臂；2、主刷电片组；3、副刷电片组；31、连杆一；32、连杆二；33、拉簧；4、电动汽车；5、刷电槽；51、零线导电轨；52、火线导电轨；6、支撑杆；7、调节机构；8、纵向约束轮。

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：一种无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，包括主刷电片组2和副刷电片组3，所述主刷电片组2和副刷电片组3均与分段跟踪供电的刷电槽5相适配进行刷电为车辆电池充电；

还包括伸缩臂1，所述伸缩臂1设在电动汽车4上，所述主刷电片组2和副刷电片组3设在所述伸缩臂1上，所述副刷片组3上设有拉紧机构，所述拉紧机构包括连杆一31、连杆二32和拉簧33，所述连杆一31的一端设有所述副刷电片组3，另一端与所述连杆二32铰接，所述连杆一31通过拉簧33与所述连杆二32连接，实现连杆一31与连杆二32的拉紧连接，同时可实现副刷电片组3在与刷电槽5接触时实现柔性接触，同时提高副刷电片3与刷电槽5的贴合度；

所述刷电槽5的内部为绝缘材料制成的硬质E形槽结构，E形槽结构的竖向侧边内沿上、下平行设置零线和火线导电轨，且外侧边为引导刷电片入槽的喇叭开口结构。

结合附图3、图4、图5、图6、图7和图8，所述主刷电片组2通过支撑杆6与所述伸缩臂1的伸出端连接，所述副刷电片组3的一端与所述支撑杆6铰接，所述副刷电片组3通过调节机构7带动；

所述调节机构7为电动推杆，且所述电动推杆的伸缩杆的端部与所述副刷电片组3的连杆二32铰接，通过电动推杆带动所述副刷电片组3的旋转，使得主刷电片组2和副刷电片组3在侧边前后位置设置，实现从导电轨51、52的双刷取电，避免了由于高速公路网的取电轨采用分段跟踪供电或是取电轨存在平滑缺陷时，容易导致瞬间断电而产生电弧危害的情况，使得无线续航的刷电安全有效的完成；

所述主刷电片组的两侧分别设置一个纵向约束轮8，可以沿E形槽的上、下边框滑行，以保证车辆上、下颠簸震荡时，约束刷电片始终在刷电轨道槽中不脱轨；

所述伸缩臂1在所述电动汽车4的左后方，由车内驱动机构控制伸出车外或缩回车内，伸缩臂的中段为弹性记忆材料制成，伸缩臂自然状态为条状，受力可变形弯曲，变形弹力可保持主(副)刷电片组2或3与零线(或火线)导电轨51、52始终贴合不脱离，且车内驱动机构可为电机推杆或是液压油缸等可伸缩装置；

结合附图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15，所述主刷电片组2和副刷电片组3的尺寸小于电动汽车4的伸缩臂1出口的尺寸；

所述主刷电片组2和副刷电片组3分别为两个取电刷片对称设置的结构，分别从刷电轨道槽的零线导电轨和火线导电轨上取电，且所述支撑杆6的一端与所述主刷电片组2的中间横杆连接，所述连杆一31的一端与所述副刷电片组3的中间横杆连接，且所述连杆一31还设有弧形退让部，可实现在电动推杆推动副刷电片组3旋转时，由于退让部，实现主刷电片组2和副刷电片组3的前后对应设置，实现对主刷电片组2和副刷电片组3的收纳，便于将整个取电的装置重新收纳到电动汽车4内。

本发明的工作方法和工作原理是通过再电动汽车4的侧边设置多个取电刷片组，特别是在运动过程中对电动汽车4的刷电充电，避免因单个取电刷片组刷电间断，导致断电和产生火花的情况，安全性高。结合附图，当电动汽车4在运动过程中的电量不足时，只需将电动汽车4行驶到刷电槽5附近，启动伸缩臂1从电动汽车4的左边伸出，并启动调节机构7拉伸连杆二32，使得主刷电片组2和副刷电片组3相对间隔设置，再行驶电动汽车4再向刷电槽5靠近，伸缩臂1上的主刷电片组2和副刷电片组3分别与刷电槽5接触；当电动汽车4刷好电时，再并启动调节机构7推动连杆二32，使得主刷电片组2和副刷电片组3相对折叠收起，再收起伸缩臂1进入电动汽车4中，可以通过电动推杆实现伸缩臂1的伸缩，完成充电；且主电刷片组2和副刷电片组3并联连接，当其中一个刷电片x在刷到间隔点或其它原因意外短暂脱轨时，另一个刷电片y极大可能扔在轨继续刷电，据电路的并联原理，此时主刷电片组2与导电轨上是电压等势体，重新复轨时不会产生电弧打火损坏刷电系统。

文中所述刷电槽5可设置于道路的侧边，亦可设置于电动汽车的上方和下方位置，只需要通过在电动汽车4上的伸缩臂1上设置旋转结构来实现与电动汽车的上方和下方位置的刷电槽5刷电，旋转结构可以通过设置旋转电机与伸缩臂1的一端连接，实现给旋转电机通电控制旋转，从而实现伸缩臂1的旋转；当然也可以实现刷电槽5的多种安装方式的调节，安装更加方便，适用范围更广；且通过刷电槽5与电动汽车4的充供电系统连接取电，刷电槽5既可联成一体也可设计成有两个，分别与充供电系统的火线和零线连接，取电刷片组包括两个取电刷片，两个取电刷片分别与电动汽车4的蓄电池正、负极连接，通过取电刷片与刷电槽5的火线和零线连接接通供电动汽车的充供电系统，在行驶移动过程中，实现电动汽车4的移动充电。

本发明能够实现电动汽车的无限续航，驾驶智能化程度越高，方案越易实现，有效地降低汽车续航里程，降低电池成本和汽车造价；系统安全可靠，结构简单实用，维护便捷，破解了电动汽车里程焦虑难题，有利于电动汽车推广普及；且驾驶员一人可轻松操作，完成刷电功能，成本低廉，简化了充电设备，大大提高了电动汽车充电的经济效益，维护方便便捷，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 (8)

1.一种无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，其特征在于，主要包括主刷电片组(2)和副刷电片组(3)，所述主刷电片组(2)和副刷电片组(3)均与分段跟踪供电的刷电槽(5)相适配进行刷电为车辆电池充电。

2.根据权利要求1所述的无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，其特征在于，还包括伸缩臂(1)，所述伸缩臂(1)设在电动汽车(4)上，所述主刷电片组(2)和副刷电片组(3)均设在所述伸缩臂(1)上，所述副刷片组(3)上设有拉紧机构。

3.根据权利要求2所述的无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，其特征在于，所述主刷电片组(2)通过支撑杆(6)与所述伸缩臂(1)的伸出端连接，所述副刷电片组(3)的一端与所述支撑杆(6)铰接，并通过调节机构(7)带动。

4.根据权利要求1所述的无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，其特征在于，所述刷电槽(5)的内部为绝缘材料制成的硬质E形槽结构，E形槽结构的竖向侧边内沿上、下平行设置零线导电轨和火线导电轨(51、52)，且外侧边为引导刷电片入槽的喇叭开口结构。

5.根据权利要求1所述的无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，其特征在于，所述主刷电片组(2)和副刷电片组(3)的尺寸小于电动汽车(4)的伸缩臂(1)出口的尺寸。

6.根据权利要求1所述的无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，其特征在于，所述主刷电片组(2)和副刷电片组(3)分别为两个取电刷片对称设置的结构，分别从刷电轨道槽的零线导电轨和火线导电轨(51、52)上取电。

7.根据权利要求1所述的无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，其特征在于，所述主刷电片组(2)和副刷电片组(3)的两侧分别设置一个纵向约束轮(8)，分别沿E形槽的上、下边框滑行。

8.根据权利要求2所述的无限远程续航电动汽车的侧刷充电装置，其特征在于，所述伸缩臂(1)在所述电动汽车(4)的左后方，由车内驱动机构控制伸出车外或缩回车内，伸缩臂(1)的中段为弹性记忆材料制成。