CN112193092B - 一种能实现电动汽车行驶中充电和变道的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种能实现电动汽车行驶中充电和变道的装置以及方法，属于电动汽车领域，包括支架、充电罩单元、充电罩吊装单元、充电搭接单元，支架用于支撑充电罩单元，充电罩吊装单元设置在支架上，用于将充电罩单元活动连接在支架上以被支架吊挂在路面上方，充电罩单元包括罩板、正极和负极，充电搭接单元用于连接电动汽车和充电罩单元上的正、负极，充电搭接单元包括两个电刷，电刷在行驶过程中一直分别接触正/负极或者负/正极，从而使两个电刷之间形成交流电，以能给电动汽车在行驶中充电，正、负极长度不少于一个车道的宽度。本发明还公开了以上装置进行充电和变道的方法。本发明装置能够实现电动汽车行驶中充电，而且能自由变道。

Description

一种能实现电动汽车行驶中充电和变道的装置及方法
技术领域
本发明属于电动汽车领域，更具体地，涉及一种能实现电动汽车行驶中充电和变道的装置及方法。
背景技术
现在，电动汽车是新能源汽车主要的发展方向，市面上已经出现了较多的电动汽车处于正常运营状态中。但是，由于现在电池容量较小、体积和重量较大，现在的电动汽车一次充电行驶的公里数常常只有300多公里，而且充电时间需要几个小时，在长距离行驶过程中，充电汽车的缺陷就显露出来。这严重限制了电动汽车的应用。电动汽车仅靠电池供电的情况下，续航里程有限，无法实现真正意义上的长途行驶。
80年代有很多有线电车，其顶部设置有类似“辫子”的两根导电杆，分别连接不同的电极，实现行驶的同时充电。然而，这种设计对于汽车的行驶自由度限制较大，有线电车无法实现自由换道，不符合现代电动汽车对驾驶自由度的要求。
因此，需要开发一种实现在公路上行驶的同时能充电，且能自由变道的充电装置以及方法。
发明内容
针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种能实现电动汽车行驶中充电和变道的装置及方法，旨在解决现有技术中，电动汽车充电时间长、续航里程极为有限的问题，还能实现边充电、边行驶以及边变道的功能。
为实现上述目的，本发明提供了一种能实现电动汽车行驶中充电和变道的装置，其包括支架、充电罩单元、充电罩吊装单元、充电搭接单元，其中，支架沿道路延伸方向设置，用于支撑设置在自身的充电罩单元，充电罩吊装单元3设置在支架上，用于将充电罩单元活动连接在支架上以被支架吊挂在路面上方，充电罩单元包括罩板以及设置在罩板的正极和负极，其中负极和正极均呈矩形平板状，平板状的正极和负极宽度相同，平板状的正极和负极相互平行且相隔间距离交替排布，正极和负极沿着路面方向在罩板上铺展延伸至整条道路的长度，充电搭接单元用于连接电动汽车和充电罩单元上的正、负极，充电搭接单元包括两个电刷，两个电刷对应连接两个导线，两根导线连接电动汽车，两个电刷分别活动连接正极和负极，两个电刷用于在电动汽车行驶过程沿行驶方向连续横扫正负极，电刷在行驶过程中一直分别接触正/负极或者负/正极，从而使两个电刷之间形成方波交流电，以能给电动汽车在行驶中充电，平板状的正极和负极长度不少于一个车道的宽度。
进一步的，充电罩单元包括左右两侧的罩板，左右两侧的罩板对称设置在道路的中轴线上，能同时给双向行驶的电动汽车充电。
进一步的，左右两侧的罩板形状相同，中间均为平板状，两边设置有凹槽，凹槽用于导雨防水，并且，罩板两边沿翘起而高出中间，以能防止电刷脱落或者撞击。
进一步的，充电罩吊装单元包括钢索和收放卷轮，钢索一端连接收放卷轮，另一端连接罩板的顶面，罩板的一侧与支架铰接，根据工况不同，能转动收放卷轮进而收回钢索，以带动罩板绕着支架上的铰接点向上转动，从而获得更高的空高供给高度较高车辆通行，或者
充电罩吊装单元包括液压杆和液压缸，液压杆一端连接罩板顶面，另一端铰接在支架上，罩板一侧也铰接在支架上，根据工况不同，控制液压缸带动液压杆进行收缩，以带动罩板绕着支架上的铰接点向上转动，从而能获得更高的空高供给高度较高车辆通行。
进一步的，两个电刷为导电滑轮，导电滑轮通过磁吸附与正极和负极相连。
进一步的，充电搭接单元包括螺纹杆、电机、伸缩铰架、弹簧以及导电滑轮，其中，伸缩铰架具有多段，每两段在中点处以铰接方式形成X型结构的单元，多个X型结构的单元首尾铰接，从而获得更高的高度，伸缩铰架的底端螺纹连接有螺纹杆，螺纹杆被电机驱动，伸缩铰架的顶端连接有弹簧一端，弹簧另一端连接导电滑轮，电动汽车需要进行充电时，电机驱动螺纹杆转动，螺纹杆驱动伸缩铰架伸长，以将导电滑轮送至正极和负极以与之吸附取电。
进一步的，导电滑轮具有两对，导电滑轮分别对称设置在一块连接板两侧。
进一步的，正极和负极的宽度W在20cm～50cm之间，正极和负极的间距D在5 cm～30cm之间。
进一步的，两对导电滑轮之间的间距L=W+D。
按照本发明的第二个方面，还提供一种如上所述的充电和变道装置的工作方法，在行驶过程中随时启动或停止充电，启动充电时，通过电机带动伸缩铰架伸长，将两个导电滑轮送至正极和负极并与之发生吸附，进而开始充电行为；停止充电时，通过电机反转带动伸缩绞架缩短，使导电滑轮与罩板脱离接触，电极具有至少一个车道的宽度，导电滑轮能沿电极的长度方向自由滑动，方便实现自由变道。
通过本发明所构思的以上技术方案，与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
在道路中央设置支架，支架支撑充电罩板，正极和负极受充电罩板支撑，悬置在道路的上方，正极和负极相互平行，沿着道路方向延伸铺展至道路的长度，在行驶过程中，两个电刷连续横扫正负极，电刷在行驶过程中一直分别接触正/负极或者负/正极，从而使两个电刷之间形成交流电，给电动汽车供电。正负极在上方，不占据道路的底面空间，更为合理的使用了空间。充电搭接单元类似于汽车上长出的一根“辫子”，电刷与正极、负极活动连接，则汽车的“辫子”可以在罩板下方的任意位置（垂直行驶方向）实现充放电，从而不影响汽车的变道。
附图说明
图1是本发明实施例中实现电动汽车行驶中充电和变道装置总体结构示意图；
图2是本发明实施例中实现电动汽车行驶中充电和变道装置的充电罩板被吊高的示意图；
图3是本发明实施例中正极、负极在罩板上排布的结构示意图，其中，灰色填充矩形表示正极，无填充矩形表示负极；
图4是本发明实施例中电动汽车边行驶边充电的示意图；
图5是本发明实施例中导电滑轮的结构示意图；
图6是本发明实施例中罩板的结构示意图；
图7是本发明实施例中充电搭接单元进行搭接充电的结构示意图；
图8是本发明实施例中充电搭接单元收回后、不进行充电搭接的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1是本发明实施例中实现电动汽车行驶中充电和变道装置总体结构示意图，由图可知，其包括支架1、充电罩单元2、充电罩吊装单元3、充电搭接单元5，其中，支架1沿道路延伸方向设置，用于支撑设置在自身的充电罩单元，充电罩吊装单元3设置在支架上，用于将充电罩单元活动连接在支架上以被支架吊挂在路面上方，充电罩单元包括罩板4以及设置在罩板的正极和负极，充电搭接单元用于连接电动汽车和充电罩单元上的正、负极，充电搭接单元包括两个电刷，两个电刷对应连接两个导线，两根导线连接电动汽车，两个电刷分别活动连接正极和负极，两个电刷用于在电动汽车行驶过程沿行驶方向连续横扫正负极，电刷在行驶过程中一直分别接触正/负极或者负/正极，从而使两个电刷之间形成方波交流电，以能给电动汽车在行驶中充电。
图2是本发明实施例中实现电动汽车行驶中充电和变道装置的充电罩板被吊高的示意图，结合图1可知，充电罩吊装单元包括钢索和收放卷轮，钢索一端连接收放卷轮，另一端连接罩板的顶面，罩板的一侧与支架铰接，根据工况不同，能转动收放卷轮进而收回钢索，以带动罩板绕着支架上的铰接点向上转动，从而获得更高的空高供给高度较高车辆通行。或者充电罩吊装单元3包括液压杆和液压缸，液压杆一端连接罩板顶面，另一端铰接在支架上，罩板一侧也铰接在支架上，根据工况不同，控制液压缸带动液压杆进行收缩，以带动罩板绕着支架上的铰接点向上转动，从而能获得更高的空高供给高度较高车辆通行。
图3是本发明实施例中正极、负极在罩板上排布的结构示意图，其中，灰色填充矩形表示正极，无填充矩形表示负极，其中负极和正极均呈矩形平板状，平板状的正极和负极宽度相同，平板状的正极和负极相互平行且相隔间距交替排布，正极和负极沿着路面方向在罩板上铺展延伸至整条道路的长度，平板状的正极和负极长度不少于一个车道的宽度。在本发明的一个实施例中，正极和负极的宽度W在20cm～50cm之间，正极和负极的间距D在5cm～30cm之间。
图4是本发明实施例中电动汽车边行驶边充电的示意图，由图可知，两个电刷用于在电动汽车行驶过程沿行驶方向连续横扫正负极，电刷在行驶过程中一直分别接触正/负极或者负/正极，从而使两个电刷之间形成方波交流电，以能给电动汽车在行驶中充电。在实际工程实践中，还可以加装一个整流电路，把方波交流电变为直流，即可供给电动汽车充电。
图5是本发明实施例中导电滑轮的结构示意图，由图可知，两个电刷为导电滑轮，导电滑轮通过磁吸附与正极和负极相连。电刷为轮式结构可以减少滑动摩擦力。导电滑轮具有两对，导电滑轮分别对称设置在一块连接板两侧，两对导电滑轮之间的间距L=W+D。
图6是本发明实施例中罩板的结构示意图，由图可知，充电罩单元包括左右两侧的罩板，左右两侧的罩板对称设置在道路的中轴线上，能同时给双向行驶的电动汽车充电。左右两侧的罩板形状相同，中间均为平板状，两边设置有凹槽，凹槽用于导雨防水，并且，罩板两边沿翘起而高出中间，以能防止电刷脱落或者撞击。
图7是本发明实施例中充电搭接单元进行搭接充电的结构示意图，图8是本发明实施例中充电搭接单元收回后、不进行充电搭接的结构示意图，由图可知，充电搭接单元包括螺纹杆6、电机7、伸缩铰架8、弹簧9以及导电滑轮10。其中，伸缩铰架具有多段，每两段在中点处以铰接方式形成X型结构的单元，多个X型结构的单元首尾铰接，从而获得更高的高度，伸缩铰架的底端螺纹连接有螺纹杆，螺纹杆被电机驱动，伸缩铰架的顶端连接有弹簧一端，弹簧另一端连接导电滑轮，电动汽车需要进行充电时，电机驱动螺纹杆转动，螺纹杆驱动伸缩铰架伸长，以将导电滑轮送至正极和负极以与之吸附取电。
应用上述的充电和变道装置进行工作的方法如下：行驶过程中随时可以启动或停止充电，启动充电时，通过电机带动伸缩铰架伸长，将两个导电滑轮送至正极和负极并与之发生吸附，进而开始充电行为；停止充电时，通过电机带动伸缩绞架缩短，使导电滑轮与罩板脱离接触。由于电极具有至少一个车道的宽度，导电滑轮能沿电极的长度方向（也就是公路的宽度方向）自由滑动，方便实现自由变道。
更为通俗的概述本发明的核心为：在公路的上方，安装一个宽幅的罩板，覆盖一个或多个车道。平板上安装有交替出现的正极和负极，电极的宽度W在20-50cm之间，间距D在5-30cm之间。电动汽车顶部连接充电搭接单元，其外形类似“身上上长出一个辫子”，“辫子”内有两根导线，分别连接到顶部的两个电刷，电刷的间距L=W+D。行驶过程中，两个电刷总是分别接触正/负极或者负/正极，也就是说，电刷之间一直会有方波交流电。在“辫子”附近加装一个整流电路，把方波交流电变为直流，即可供给电动汽车充电。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种能实现电动汽车行驶中充电和变道的装置，其特征在于，其包括支架（1）、充电罩单元（2）、充电罩吊装单元（3）、充电搭接单元（5），其中，
支架（1）沿道路延伸方向设置，用于支撑设置在自身的充电罩单元（2），
充电罩吊装单元（3）设置在支架（1）上，用于将充电罩单元（2）活动连接在支架（1）上以被支架（1）吊挂在路面上方，
充电罩单元（2）包括罩板（4）以及设置在罩板的正极和负极，其中负极和正极均呈矩形平板状，平板状的正极和负极宽度相同，平板状的正极和负极相互平行且相隔间距交替排布，正极和负极沿着路面方向在罩板（4）上铺展延伸至整条道路的长度，
充电搭接单元（5）用于连接电动汽车和充电罩单元（2）上的正、负极，充电搭接单元（5）包括两个电刷，两个电刷对应连接两个导线，两根导线连接电动汽车，两个电刷分别活动连接正极和负极，两个电刷用于在电动汽车行驶过程沿行驶方向连续横扫正负极，电刷在行驶过程中一直分别接触正/负极或者负/正极，从而使两个电刷之间形成方波交流电，以能给电动汽车在行驶中充电，
平板状的正极和负极长度不少于一个车道的宽度，
其中，充电罩吊装单元（3）包括钢索和收放卷轮，钢索一端连接收放卷轮，另一端连接罩板的顶面，罩板的一侧与支架铰接，根据工况不同，能转动收放卷轮进而收回钢索，以带动罩板绕着支架上的铰接点向上转动，从而获得更高的空高供给高度较高车辆通行，或者
充电罩吊装单元（3）包括液压杆和液压缸，液压杆一端连接罩板顶面，另一端铰接在支架上，罩板一侧也铰接在支架上，根据工况不同，控制液压缸带动液压杆进行收缩，以带动罩板绕着支架上的铰接点向上转动，从而能获得更高的空高供给高度较高车辆通行，
充电搭接单元包括螺纹杆（6）、电机（7）、伸缩铰架（8）、弹簧（9）以及导电滑轮（10），其中，伸缩铰架具有多段，每两段在中点处以铰接方式形成X型结构的单元，多个X型结构的单元首尾铰接，从而获得更高的高度，伸缩铰架的底端螺纹连接有螺纹杆，螺纹杆被电机驱动，伸缩铰架的顶端连接有弹簧一端，弹簧另一端连接导电滑轮，
电动汽车需要进行充电时，电机驱动螺纹杆转动，螺纹杆驱动伸缩铰架伸长，以将导电滑轮送至正极和负极以与之吸附取电，
两个电刷为导电滑轮，导电滑轮通过磁吸附与正极和负极相连，
正极和负极的宽度W在20cm～50cm之间，正极和负极的间距D在5 cm～30cm之间，
两个导电滑轮之间的间距L=W+D。
2.如权利要求1所述的一种能实现电动汽车行驶中充电和变道的装置，其特征在于，充电罩单元（2）包括左右两侧的罩板，左右两侧的罩板对称设置在道路的中轴线上，能同时给双向行驶的电动汽车充电。
3.如权利要求2所述的一种能实现电动汽车行驶中充电和变道的装置，其特征在于，左右两侧的罩板形状相同，中间均为平板状，两边设置有凹槽，凹槽用于导雨防水，并且，罩板两边沿翘起而高出中间，以能防止电刷脱落或者撞击。
4.如权利要求3所述的一种能实现电动汽车行驶中充电和变道的装置，其特征在于，导电滑轮具有两对，导电滑轮分别对称设置在一块连接板两侧。
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