CN112590558A - 一种基于双源动力卡车的受电弓 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于双源动力卡车的受电弓，基座上对称设置有两个结构相同的受电弓臂，受电弓臂的下弓臂由固定在基座上的驱动电机驱动转动，上弓臂由下弓臂的上端集成为一体的上弓臂关节电机驱动转动，上弓臂上端的叉形结构里有可以前后转动的弓头转向电机，弓头转向电机驱动弓头平衡杆横向转动，弓头平衡杆上有与供电线网接触的弓头碳板，弓头碳板与弓头平衡杆之间设置有弓头碳板减震弹簧且弓头碳板可沿弓头平衡杆上下移动，弓头碳板减震弹簧与弓头平衡杆之间设置有圆环穿轴式压力传感器，基座上有受电弓视频监控检测装置和用于在下弓臂下落时起到支撑作用的支撑板；该受电弓结构简单紧凑、控制精确、响应时间快速、检修方便。

Description

一种基于双源动力卡车的受电弓

技术领域

本发明属于电动汽车供电技术领域，具体涉及到一种基于双源动力卡车的受电弓。

背景技术

扼制长途运输卡车新能源化发展的关键瓶颈在于现有电池技术无法满足车辆长途长时间运行的能源需求，而建设电气化高速公路能够从根本上解决我国高速公路物流运输规模的不断扩大所带来的能源消耗高、环境污染严重、物流运输成本高、交通安全隐患大等一系列问题。结合我国在受电弓和架空接触供电网方案的无轨电车技术较为成熟，并且在网线架设方面拥有大量的实践经验，发展出在车辆上装载受电弓与架空电网接触供电的双源动力卡车的电气化高速公路建设方案。

双源动力卡车是一种具有双能量源供应的新能源卡车，在电网下通过控制受电弓保持与线网的良好接触实现从电网取电，为驱动电机提供电能。基于高速公路运输工况的多变性，对电网取电的关键部分受电弓提出了运行可靠、控制精准、运动灵活的要求。

现有的受电弓多用在轨道列车与城市轨道公共交通车辆中，行驶路线固定且单一，只需受电弓与外部供电设施连接便可一直进行外部供电行驶，直至到达行驶终点，无需考虑当车辆需要进出供电区间行驶、前方遇障碍变道或超车行驶等需要进行受电弓升起与降落的操作需求，以及要时刻保持受电弓与外部供电线网良好接触的需求。但是对于在公路上高速行驶的双源动力卡车而言，受电弓能够快速、准确地升降和时刻保持弓网的良好接触，是对受电弓的基本要求。现有的受电弓多使用气压或者液压驱动，有响应迟滞、易漏气/液、传动结构复杂、控制误差较大、检修困难的缺点，不能很好的适应双源动力卡车的高速、长途、长时间、环境多变、工况多变的行驶特点。

发明内容

本发明为了解决现有技术存在的上述问题，提供了一种基于双源动力卡车的受电弓。

本发明是采用如下技术方案实现的：

本发明提供了一种基于双源动力卡车的受电弓，包括一个基座，基座顶面两端设置有两个可以在基座顶面旋转的受电弓臂，其中一个受电弓臂为正极受电弓臂，另一个受电弓臂为负极受电弓臂，两个受电弓臂为结构相同且对称设置的之字形受电弓臂，之字形受电弓臂包括下弓臂驱动电机、下弓臂、上弓臂关节电机、上弓臂、弓头转向电机、弓头平衡杆、弓头碳板减震弹簧、弓头碳板和圆环穿轴式压力传感器，下弓臂两端轴线之间的距离与上弓臂两端轴线之间的距离相等；

下弓臂驱动电机的机身固定在基座上，下弓臂驱动电机的输出轴通过花键与下弓臂的下端连接，下弓臂的上端与上弓臂关节电机的机身固定集成在一起，上弓臂关节电机的输出轴与上弓臂的下端通过花键连接，上弓臂的上端为叉型结构，弓头转向电机的机身两侧固定设置有两个同轴线的弓头转向电机连接轴，上弓臂的叉型结构的两个叉臂上对称设置有通孔，两个弓头转向电机连接轴连接在上弓臂的两个叉臂的两个通孔中，内使弓头转向电机可以在上弓臂的叉型结构内转动，弓头转向电机的输出轴与水平设置的弓头平衡杆的中部通过花键连接，弓头碳板下表面的两端固定且对称设置有两个弓头碳板连接杆，两个碳板连接杆穿过弓头平衡杆的两端并可沿弓头平衡杆上下移动，两个弓头碳板减震弹簧固定设置在弓头碳板和弓头平衡杆之间并套装在对应的弓头碳板连接杆上，每个弓头碳板减震弹簧的下端和弓头平衡杆之间固定设置有一个圆环穿轴式压力传感器用于实时监测弓头碳板与线网的接触压力从而判断弓网接触是否良好，弓头转向电机、弓头平衡杆、弓头碳板减震弹簧、弓头碳板和圆环穿轴式压力传感器构成弓头部分，基座的前端面中间部位还安装有受电弓视频监控检测装置，视频监控检测装置连接固定在基座上，用以对受电弓状态及弓网相对位置进行监控与检测。

进一步的技术方案包括：

基座的后端面上位于两个下弓臂下方的位置向后设置有两个板状的支撑板用以当下弓臂下降恢复到初始位置时为其提供支撑，每个支撑板均通过一个支撑柱与基座的后端面固定连接。

下弓臂驱动电机、上弓臂关节电机和弓头转向电机均带有自锁功能，使得下弓臂、上弓臂和弓头平衡杆在电机未通电的情况下能够保持在原位置而不会绕对应的电机的输出轴自由运动。

基座的前端面中间部位上固定安装有受电弓视频监控检测装置，用以对两个之字形手电弓臂的状态及弓网的相对位置进行监控与检测。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

本发明提供了一种基于双源动力卡车的受电弓，受电弓使用电机驱动弓臂旋转与弓头转向，利用电机驱动机构的结构简单紧凑、控制精确、响应时间快速、检修容易等优点，很好地弥补了现有受电弓使用气压或者液压驱动的响应迟滞、易漏气/液、传动结构复杂、控制误差较大、检修困难的缺点。使用弓头转向电机，在弓网相对位置有不良接触趋势时，可快速调整弓头角度，保证弓网时刻保持良好接触。采用“之”字形弓臂，将弓臂分为上下两部分，比直弓臂更加节省车顶空间，易于在车顶布置与安装，本发明提出的受电弓及其控制方法适应于卡车在高速公路上高速、长途、长时间、天气多变、地形多变的行驶环境。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

图1为本发明提供的一种基于双源动力卡车的受电弓的结构示意图。

图2为下弓臂的结构示意图。

图3为上弓臂的结构示意图。

图4为弓头平衡杆与圆环穿轴式压力传感器的结构示意图。

图5为弓头部分的结构示意图

图6为本发明提供的一种基于双源动力卡车的受电弓的俯视图。

图7为本发明提供的一种基于双源动力卡车的受电弓的弓头部分转向的示意图。

图8为本发明提供的一种基于双源动力卡车的受电弓的侧视图。

图9为本发明提供的一种基于双源动力卡车的受电弓的升降示意图。

图中:1.基座，2.下弓臂驱动电机，3.支撑板，4.下弓臂，5.上弓臂关节电机，6.上弓臂，7.弓头转向电机，8.弓头平衡杆，9.弓头碳板减震弹簧，10.弓头碳板， 11.压力传感器，12.受电弓视频监控检测装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

本发明提供了一种基于双源动力卡车的受电弓，如图1所示，包括一个基座1，基座1顶面两端设置有两个可以在基座1顶面旋转的受电弓臂，其中一个受电弓臂为正极受电弓臂，另一个受电弓臂为负极受电弓臂，两个受电弓臂为结构相同且对称设置与安装的之字形受电弓臂，之字形受电弓臂包括下弓臂驱动电机2、下弓臂4、上弓臂关节电机5、上弓臂6、弓头转向电机7、弓头平衡杆8、弓头碳板减震弹簧9、弓头碳板10和圆环穿轴式压力传感器11，下弓臂 4两端轴线之间的距离与上弓臂6两端轴线之间的距离相等；下弓臂驱动电机2的机身固定在基座1上，下弓臂驱动电机2的输出轴通过花键与下弓臂4的下端连接，下弓臂4的上端与上弓臂关节电机5的机身固定集成在一起，上弓臂关节电机5的输出轴与上弓臂6的下端通过花键连接，能够驱动和控制上弓臂6 绕上弓臂关节电机5的输出轴转动，上弓臂6的上端为叉型结构，弓头转向电机7的机身两侧固定设置有两个同轴线的弓头转向电机连接轴，上弓臂6的叉型结构的两个叉臂上对称设置有通孔，两个弓头转向电机连接轴连接在上弓臂6 的两个叉臂的两个通孔中，内使弓头转向电机7可以在上弓臂6的叉型结构内转动，弓头转向电机7的输出轴与水平设置的弓头平衡杆8的中部通过花键连接，用于驱动和控制弓头平衡杆8转向，弓头碳板10下表面的两端固定且对称设置有两个弓头碳板连接杆，两个碳板连接杆穿过弓头平衡杆8的两端并可沿弓头平衡杆8上下移动，两个弓头碳板减震弹簧9固定设置在弓头碳板10和弓头平衡杆8之间并套装在对应的弓头碳板连接杆上，每个弓头碳板减震弹簧9 的下端和弓头平衡杆8之间固定设置有一个圆环穿轴式压力传感器11用于实时监测弓头碳板10与供电线网的接触压力从而判断弓网接触是否良好，在本实施例中，弓头平衡杆8两端的上端面上且位于对应的弓头碳板减震弹簧9下端的下方的部位开槽，圆环穿轴式压力传感器11固定在弓头平衡杆8的槽中，圆环穿轴式压力传感器11中间的通孔用于使碳板连接杆穿过，圆环穿轴式压力传感器11套在对应的碳板连接杆上，弓头转向电机7、弓头平衡杆8、弓头碳板减震弹簧9、弓头碳板10和压力传感器11构成弓头部分。弓头平衡杆8与弓头转向电机7共同起到使弓头碳板10时刻保持纵向与横向水平的作用，避免弓头碳板10与供电线网以点接触导致长时间摩擦接触后弓头碳板10的某一位置过度磨损影响弓头碳板10的寿命。

基座1的后端面上位于两个下弓臂4下方的位置向后设置有两个板状的支撑板3用以当下弓臂4下降恢复到初始位置时为其提供支撑，每个支撑板3均通过一个支撑柱与基座1的后端面固定连接。

下弓臂驱动电机2、上弓臂关节电机5和弓头转向电机7均带有自锁功能，使得下弓臂4、上弓臂6和弓头平衡杆8在电机未通电的情况下能够保持在原位置而不会绕对应的电机的输出轴自由运动。

基座1的前端面上固定安装有受电弓视频监控检测装置12，用以对两个之字形受电弓臂的状态及其与弓网的相对位置进行监控与检测。

本发明提供的一种基于双源动力卡车的受电弓的工作原理：

当受电弓视频监控检测装置12检测到弓网的相对位置可以允许升弓受电时，两组之字形受电弓臂的下弓臂驱动电机2和上弓臂关节电机5接收升弓指令，开始协调工作，分别驱动两组下弓臂4和上弓臂5绕各自的电机的输出轴转动，带动弓头部分上升，直至弓头部分的圆环穿轴式压力传感器11检测到弓网接触压力已达到预先设定的良好接触标准压力值时，表明弓网已经良好接触，下弓臂驱动电机2和上弓臂关节电机5断电并自锁。若弓网相对位置产生脱离线网等不良接触趋势，通过弓头碳板减振弹簧9下的两个压力传感器11的压力值偏差可判断出弓网的相对位置是否保持在安全范围之内，若有弓网脱离趋势，可通过弓头转向电机7调整弓头碳板10与供电线网的相对位置。

如图8所示，基座1与供电线网的距离为H，下弓臂4升起高度为L2，上弓臂6升起高度为L1，上弓臂4的两端轴线之间的距离和下弓臂6的两端轴线之间的距离相等，即AB＝BC，为了获得最快的升弓速度和最好的升弓稳定度，需要使下弓臂4下端的轴线B升起的相对于下弓臂4上端的轴线A的高度L2 和上弓臂6上端的轴线C升起的相对于上弓臂6下端的轴线(下弓臂上端的轴线)A的高度L1时刻保持相等，这就要求下弓臂驱动电机2和上弓臂关节电机 5需保持同步同速运行。

Claims (4)

1.一种基于双源动力卡车的受电弓，包括一个基座(1)，基座(1)顶面两端设置有两个可以在基座(1)顶面旋转的受电弓臂，其中一个受电弓臂为正极受电弓臂，另一个受电弓臂为负极受电弓臂，其特征在于，两个受电弓臂为结构相同且对称设置的之字形受电弓臂，之字形受电弓臂包括下弓臂驱动电机(2)、下弓臂(4)、上弓臂关节电机(5)、上弓臂(6)、弓头转向电机(7)、弓头平衡杆(8)、弓头碳板减震弹簧(9)、弓头碳板(10)和圆环穿轴式压力传感器(11)，下弓臂(4)两端轴线之间的距离与上弓臂(6)两端轴线之间的距离相等；

下弓臂驱动电机(2)的机身固定在基座(1)上，下弓臂驱动电机(2)的输出轴通过花键与下弓臂(4)的下端连接，下弓臂(4)的上端与上弓臂关节电机(5)的机身固定集成在一起，上弓臂关节电机(5)的输出轴与上弓臂(6)的下端通过花键连接，上弓臂(6)的上端为叉型结构，弓头转向电机(7)的机身两侧固定设置有两个同轴线的弓头转向电机连接轴，上弓臂(6)的叉型结构的两个叉臂上对称设置有通孔，两个弓头转向电机连接轴连接在上弓臂(6)的两个叉臂的两个通孔中，内使弓头转向电机(7)可以在上弓臂(6)的叉型结构内转动，弓头转向电机(7)的输出轴与水平设置的弓头平衡杆(8)的中部通过花键连接，弓头碳板(10)下表面的两端固定且对称设置有两个弓头碳板连接杆，两个碳板连接杆穿过弓头平衡杆(8)的两端并可沿弓头平衡杆(8)上下移动，两个弓头碳板减震弹簧(9)固定设置在弓头碳板(10)和弓头平衡杆(8)之间并套装在对应的弓头碳板连接杆上，每个弓头碳板减震弹簧(9)的下端和弓头平衡杆(8)之间固定设置有一个圆环穿轴式压力传感器(11)用于实时监测弓头碳板(10)与线网的接触压力从而判断弓网接触是否良好，弓头转向电机(7)、弓头平衡杆(8)、弓头碳板减震弹簧(9)、弓头碳板(10)和圆环穿轴式压力传感器(11)构成弓头部分，基座(1)的前端面中间部位还安装有受电弓视频监控检测装置(12)，视频监控检测装置(12)连接固定在基座(1)上，用以对受电弓状态及弓网相对位置进行监控与检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于双源动力卡车的受电弓，其特征在于，基座(1)的后端面上位于两个下弓臂(4)下方的位置向后设置有两个板状的支撑板(3)用以当下弓臂(4)下降恢复到初始位置时为其提供支撑，每个支撑板(3)均通过一个支撑柱与基座(1)的后端面固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于双源动力卡车的受电弓，其特征在于，下弓臂驱动电机(2)、上弓臂关节电机(5)和弓头转向电机(7)均带有自锁功能，使得下弓臂(4)、上弓臂(6)和弓头平衡杆(8)在电机未通电的情况下能够保持在原位置而不会绕对应的电机的输出轴自由运动。

4.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种基于双源动力卡车的受电弓，其特征在于，基座(1)的前端面中间部位上固定安装有受电弓视频监控检测装置(12)，用以对两个之字形手电弓臂的状态及弓网的相对位置进行监控与检测。

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