CN1130135A - 都市电动汽车系统 - Google Patents

Abstract

一种适用于都市的蓄电-集电综合电动汽车与系统，将具有安全保护与供电控制的电力网线设于道路中央或道路两侧，兼作道路上分隔护栏，而电动汽车的可开合集电系统安排在车辆侧面。

Description

都市电动汽车系统

本发明涉及适用于大、中城市及与之相联的公路使用的蓄电-集电综合型电动汽车的供电网路与车辆系统。

燃油汽车发明100多年来，与现代其它各项技术结合在一起，给人类社会带来了空前的繁荣。但是，车辆使用柴油、汽油作为能源，不但消耗了地球上有限的石油资源，而且排出的废气中含有数种有害物质，加速了全球环境的恶化，并且首当其冲地使人员集中的大、中城市的大气与环境受到污染与损害，而且城市越繁荣，该类污染与损害则越严重。因此，发展无尾气汽车是一个意义深远而且非常现实的课题，国外一些大公司已经取得一些引人注目的成果并相继推出蓄电式电动汽车的概念车与试样车。中国亦有数项专利申请如CN1058184A、CN1087587A、CN1051891A、CN1051890A、CN2073828U、CN2090341U、CN2072034U、CN1043906A、CN2053997U、CN2095126U、CN1066245A与CN1064836A等提出了电动汽车及相关技术方案。

当然，蓄电式电动汽车存在一系列难以克服的缺点：由于装有大量电瓶，不但车身重，而且车价高，技术复杂。尽管如此，充电后行程仍偏短，停车充电不够方便。这些缺陷严重阻碍电动汽车的推广应用。

在上述蓄电式电动汽车技术基础上，参考无轨电车技术，使电动汽车在行驶中可通过集电方式从电网中获得电能补充，上述不足即可得到弥补。电动汽车行驶在有电网的干线路段时打开集电装置，则可从电网中获能，驱动车辆并向车内蓄电池充电，当车辆需要超车、过叉道口与驶入小路时，电动车辆收起集电装置，使用车内蓄电池电力继续行驶。这样，电动车辆的电瓶无需超重，在电网上行驶距离不限，操纵(包括过叉道口、超车与使用车内空调等)方便自如。

架空电线集电方式在目前无轨电车中已广泛使用。由于各种车辆高度不一，加之于要求能方便地接入与撤出电网，架空电线难以适用于电动汽车的供电网路。

基于以上述缺陷，我们提出的蓄电-集电综合电动汽车系统(称之为都市电动汽车系统)是将具有安全保护的供电网线设于道路中央或道路两侧(称之为道上供电系统)，兼作道路上分隔护拦，而电动车辆的可开合集电系统安排在车辆侧面。

都市电动汽车系统主要由道上供电系统(2)与在道路(1)上来往行驶集电与非集电的电动汽车(3)与(4)组成。电动汽车侧面设有行驶中可开合的侧面集电装置(5)和集电信号收发装置(6)。

道上供电系统基本单元为道上供电节。道上供电节为一长箱体，外形的横截面为一长方形，包括绝缘的顶部(8)与底部(19)。对于设于道路中央的道上供电系统的供电节两侧各设有一组供电极板(11)，而立于路边的道上供电节，则仅在向道路一侧设有极板组。极板(11)间设有绝缘分隔块(18)。由于都市电动汽车的道上供电系统应有全天候供电能力，为了防止下雨时电动汽车集电刷溅起的水影响供电节中各部分的绝缘性，各绝缘块设有适当宽度的 绝缘槽(9)。在道上供电节的绝缘顶部设有电动汽车集电信号接收器(7)。

道上供电节的长方形箱体中包含电力电缆(15)，安全信号线(21)，控制装置(17)与供电节电力控制开关(12)与(13)，当供电节的一侧的集电信号接收器(7)收到电动汽车(3)的信号发送器(6)发出要求集电信号后，通过电力控制开关(12)与(13)接通电缆(15)与相应一侧的极板(11)。根据各自接收到的车辆集电信号，两侧的供电极板组可以分别或者同时接通。车辆通过后根据延时，或者根据集电信号的方位、强度的变化，切断供电节的电源。

供电节的长度一般在电动汽车车身长度一至数倍之间，相邻的供电节之间应当相互绝缘。基本方案是在相邻供电节间留有适当间距(16)，该间距应当保证在暴风雨时亦能使相邻供电节的极板间不短路。路中供电节通过立柱(26)立于路面中。

数个道上供电节可以组成道上供电系统的完整单元(称之为道上供电段)。道上供电段包括变、配电站(22)与(25)，断路器(23)与(24)，安全信号线(20)，电力缆线(15)。正常情况下，断路器(23)与(24)接通变配电部分(22)与(25)向电力缆线(15)供电。当出现交通事故或其它因素，使道上供电段的一部分或几部分受到撞击、腐蚀或淋湿等损伤，安全信号线(21)由于较电力缆线(15)脆弱、敏感，先于电力缆线动作或损坏而传出损伤信号，通过断路器(23)与(24)切断道上供电段的电力，以免引起电力伤害。道上供电段在综合考虑车辆密度、道路长度与宽度等因素设于干线马路及公路，其长度根据变电单元容量，直道长度等因素综合确定。道上供电段的起止部分具有相应起止信号指示装置(20)。

都市电动汽车的侧面可开合集电装置(5)由侧面开合转动机构(26)，集电刷头高度微调机构(27)、绝缘机构(28)等部分组成。刷杆包括绝缘导线，支撑结构材料与减振材料等几部分组成。开合转动机构(27)包括有一套液压或气动控制机构，当它需要集电时，该液压或气动机构推动集电装置(5)从集电装置室(32)中伸出。集电完毕后，拖动集电装置缩回车内。集电装置伸出后，该装置在液压或丝杠的作用下作升降微调，以补偿车辆负载变化引起的车身距离路面高度变化。当集电完毕，集电刷离开供电节的极板后，应首先调整集电刷至初始位置，以便集电装置(5)能够收进该车车身内的集电装置室(32)。为了防止下雨时刷杆淋湿后引起的漏电，集电装置的集电刷杆(31)设有几级绝缘杯(28)。当车辆行驶时，绝缘杯(28)内壁与被杯包围的集电杆部分保持干燥，以避免集电刷头导出的电流沿潮湿的集电杆流出，形成电能损失与触电伤害。

车辆主体由变压、变流电气控制系统、电动机、蓄电系统、传动与行车系统，驾驶与操纵系统及各辅助系统(如车内空调系统)组成。当车辆的集电系统与道上供电系统接通，车内的变压、变流电气控制系统应同时具有向车内蓄电系统充电与驱动车辆行走的能力。当集电系统脱离道上供电系统，该电气控制系统应具有利用蓄电系统电力驱动车辆行走的能力。电动汽车的车门(29)后视镜(30)等部分的设计与燃油汽车相似。

图1为都市电动汽车系统运行示意图；

图2为道上供电节电气示意图；

图3为道上供电段电气示意图；

图4为带有集电刷的都市电动汽车示意图。

我们以四车道公路为例说明都市电动汽车系统工作过程。路中供电系统供电节长20米，顶高为80厘米，离开地面高度为30厘米，供电节厚度为15厘米，供电节与电动汽车之间采用红外信号联系。供电段长度为2公里，共含有100个供电节。供电段的电力变压器容量为2000千瓦，降压整流后的直流供电电压为660V，供电段的断路器采用5000安空气或油断路器，供电段的头尾设有红外指示信号，以便提示电动汽车辆在供电段开始后集电并在供电段结束时收起其采电系统，配电供电站一般应设在供电段的中央，即距供电段两端各一公里。采用光纤安全信号线，供电段某部分受到严重撞击时，光纤拉断，从而通过断路器切断供电段的电源。

电动汽车集电器的支点设于车辆前轮后方，集电装置室安排在车门下，并在后轮处上升，在后车箱处扩大或分为两支，集电装置室深度为10厘米左右，宽度为5厘米左右。当电动汽车驶人设有道上供电系统路段，即可展开集电系统，从电网吸收电能行驶，并对电瓶充电。当电动车辆接收到供电段终结信号时，电动汽车自行收回集电装置至集电装置室，并利用车内电瓶继续行驶。

Claims (8)

1、一种集电一蓄电综合型电动汽车系统，其特征在于兼作道路分隔护栏的对电动汽车供电的线网立于道路中央或两侧(称之为道上供电系统)，电动汽车的可开合集电装置设于与道上供电系统相配合的车辆侧面。

2、根据权利要求1，道上供电系统的基本单元(称之为道上供电节)为立于道路中央或两侧有限长度的长箱体，包括有分布在箱体两侧的极板组，电动汽车要求供电信号接收与处理装置，电路开关(断路器)等。车辆接近，信号接收器接收到车辆上要求供电的特定信号后，电路开关将相应极板与电力线缆接通，使极板可对外供电，车辆通过并且信号撤消后，经适当延时，电路开关切断电力电缆对相应极板组的供电。

3、根据权利要求2，道上供电节各组极板间的绝缘分隔板设有

形绝缘槽。

4、根据权利要求1，道上供电系统的完整单元(称之为道上供电段)由若干道上供电节在保持各节极板电气绝缘的条件下相联而成，道上供电段包括电力电缆、信号线、电源、电力开关与控制器等部分，当道上供电段中某部分受到损伤，如车辆撞击，高温(如火灾)，潮湿(如水淹)时，信号线断路或传出信号，通过控制器与电力开关切断路中供电段的电源。

5、根据权利要求4，道上供电段起止处应有可以被电动汽车接收信号指示。

6、根据权利要求1，电动汽车侧面设有可开合集电装置。当车辆集电系统与道上供电系统接通集电，应同时具有驱动车辆行驶与向蓄电系统充电能力。集电完毕后，集电系统可以收入电动汽车车身内集电装置室，车辆可以利用车内蓄电电能继续行驶。

7、根据权利要求8，电动汽车设有与路中供电系统通讯联系系统。

8、根据权利要求1，各相邻的道上供电节极板之间相互绝缘。

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