CN113212194A - 一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统及方法 - Google Patents

一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统及方法，系统包括：电网送电线路，用于提供电能；导电带，用于为路面车道上行驶的车辆提供导电路径；其中，车辆的车轮上设有导电层，车辆内设有用于发送充电指令的充电电子控制系统和用于储能的蓄电池组；路面探测器，用于探测预设道路范围内是否有车辆通过；无线信号接收发射控制系统，用于接收行驶车辆所发送的所述充电指令；电压降压电流控制系统，用于建立与所述电网送电线路的连接；并根据所述路面探测器和无线信号接收发射控制系统的信号来判断是否驱动所述导电带接通安全电压；其效果是：实现行驶过程中对车辆的在线充电；且整个充电方式方便、高效和更加环保。

Description

一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统及方法
技术领域
本发明涉及车辆行进中的充电技术领域，特别是指一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统及方法。
背景技术
随着石化能源的日益枯竭，人们和汽车厂商为了保护地球有限的资源，越来越关注于清洁能源和可再生能源，世界各大汽车厂商也制定了停售燃油车的计划时间表，欧洲各国也公布了燃油车禁售时间表，全球发展新能源汽车的趋势已经确立，且不可逆转，世界各大汽车厂商纷纷投身到新能源汽车的生产之中，这也是未来新能源汽车发展的必然趋势。
由于水力发电、风力发电、太阳能发电、潮汐发电等都是清洁且可再生的能源，越来越多的汽车厂商加大了电动汽车研发。随着电池技术的发展，电动汽车续航能力得到了提高，但是方便、高效的充电技术一直是限制电动汽车发展的瓶颈，且存在以下缺陷：
第一种是固定充电桩，这要在各地大量建设充电桩才能满足新能汽车的远行充电需求，而在城市寸土寸金的情况下，难以普及使用；
第二种是集中式充换电站，是将在充换电站已充好的电池组更换车内已没有电的电池组，这种要专人维护且车辆需开至充换电站才能更换电池组，并且需要生产更多的电池组，在生产更多电池组和回收电池组的环节会造成更大环境污染。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明实施例的目的在于提供一种方便、高效和环保的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统及方法。
为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明实施例提供了一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，包括：
电网送电线路，用于提供电能；
导电带，用于为路面车道上行驶的车辆提供导电路径；其中，所述车辆的车轮上设有导电层，所述车辆内设有用于发送充电指令的充电电子控制系统和用于储能的蓄电池组；
路面探测器，用于探测预设道路范围内是否有车辆通过；
无线信号接收发射控制系统，用于接收行驶车辆所发送的所述充电指令；
电压降压电流控制系统，用于：
建立与所述电网送电线路的连接；
并根据所述路面探测器和无线信号接收发射控制系统的信号来判断是否驱动所述导电带接通安全电压；在接通时，实现行驶过程中对车辆的所述蓄电池组在线充电。
作为本申请一种可选的实施方式，所述路面探测器还用于：
探测预设道路范围内是否积水、结冰或积雪；
所述电压降压电流控制系统还用于在所述路面探测器探测到积水、结冰或积雪时，进行自动关闭。
作为本申请一种可选的实施方式，所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，还包括在路面预先埋入的加热除冰除雪系统；
在所述路面探测器探测到有结冰或积雪时，启动所述加热除冰除雪系统工作。
作为本申请的一种优选实施方式，所述车辆内还设有用于进行充电计量的电量计费系统。
作为本申请的一种优选实施方式，所述导电带采用导电金属材料、加入导电材料的混凝土以及加入导电材料的沥青混合材料中的任意一种，且各导电带之间使用现有混凝土或沥青作为绝缘材料。
作为本申请的一种优选实施方式，所述电网送电线路中电能来源于清洁能源、市电线路以及专用高压电线路中的任意一种。
第二方面，本发明实施例还提供了一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电方法，应用于如第一方面所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，所述方法包括：
设置导电带，为路面车道上行驶的车辆提供导电路径；其中，所述车辆的车轮上设有导电层，所述车辆内设有用于发送充电指令的充电电子控制系统和用于储能的蓄电池组；
探测预设道路范围内是否有车辆通过以及是否发送有充电指令；
存在车辆通过和发送有充电指令时，建立与电网送电线路的连接；
驱动所述导电带接通安全电压，实现行驶过程中对车辆的所述蓄电池组在线充电。
作为本申请一种可选的实施方式，所述方法还包括：
探测预设道路范围内是否积水、结冰或积雪；
在探测到积水、结冰或积雪时，关闭所述导电带接通的安全电压。
作为本申请一种可选的实施方式，所述方法还包括：
在探测到路面有结冰或积雪时，通过启动设有的加热除冰除雪系统进行工作，以实现对路面的除冰除雪。
采用上述技术方案，具有以下优点：本发明提出的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统及方法，利用在路面车道上设置导电带，车辆的车轮上设有的导电层和用于发送充电指令的充电电子控制系统，在探测此段道路范围有车辆通过，且存在充电指令时，驱动所述导电带接通安全电压；实现行驶过程中对车辆的所述蓄电池组在线充电；整个充电方式方便、高效，无需停车和建立固定的充电桩，并且充电方式更加环保，克服了更换电池组方式需生成更多电池组所造成的更大环境污染的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例所提供的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统的结构图；
图2是本发明实施例所提供的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统的连接示意图；
图3是本发明实施例所提供的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
参照图1、图2所示，本发明实施例提供了一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，包括：
电网送电线路3，用于提供电能。
具体地，所述电网送电线路3中电能来源于清洁能源、市电线路以及专用高压电线路中的任意一种；其中，所述清洁能源包括沿途的水力发电、风力发电、太阳能发电、潮汐发电等；所述电网送电线路架设在路边或使用高压绝缘电缆埋入地下。
导电带2，用于为路面车道上行驶的车辆提供导电路径；其中，所述车辆的车轮上设有导电层，即采用导电轮胎5，所述车辆内设有用于发送充电指令的充电电子控制系统7和用于储能的蓄电池组；
路面探测器，用于探测预设道路范围内是否有车辆通过；其中，数量设置有若干个；
无线信号接收发射控制系统，用于接收行驶车辆所发送的所述充电指令；
电压降压电流控制系统1，用于：
建立与所述电网送电线路3的连接；
并根据所述路面探测器和无线信号接收发射控制系统的信号来判断是否驱动所述导电带接通安全电压；在接通时，实现行驶过程中对车辆的所述蓄电池组在线充电。
具体地，所述导电带采用导电金属材料、加入导电材料的混凝土以及加入导电材料的沥青混合材料中的任意一种，且各导电带之间使用现有混凝土或沥青6作为绝缘材料；并与路面车道导电带处在同一水平面，当需充电的车辆行驶在路面上时，每一轴两边具有导电层的车轮分别与路面车道的两条导电带通电组成一个充电单元，做到行驶过程中对车辆的蓄电池组在线充电；
需要说明的是，所述车辆内还设有适应使用的车轮触电环和车内电压逆变器；在另一实施例中，为更好的在车辆充电时进行电压、电流的匹配，所述充电电子控制系统还发送有车辆参数信号；
进一步地，为实现对后续的充电结算提供依据，所述车辆内还设有用于进行充电计量的电量计费系统；这样便于用户直观的看出充电过程中所消耗的电能。
该技术方案，利用所述路面探测器探测此段道路范围内有车辆通过时，当需要充电的车辆发射充电指令到无线信号接收发射控制系统，无线信号接收发射控制系统接收到信号后，触发电压降压电流控制系统接通线路，使得导电带接入安全电压，需充电的车辆行驶在导电带上自动通过每轴两个轮胎上的导电层为车辆充电，实现行驶过程中对车辆的蓄电池组在线充电；在道路上无车辆通过或通近车辆无须充电时，所述电压降压电流控制系统就处于休眠状态节能。
进一步地，为提高使用的安全性和考虑实际的应用场景，所述路面探测器还用于：
探测预设道路范围内是否积水、结冰或积雪；
路面探测器探测到积水时，触发所述电压降压电流控制系统自动关闭；
路面探测器探测到路面结冰或积雪时，触发所述电压降压电流控制系统自动关闭。
同时，为应对路面结冰或积雪的情况，该充电系统还包括在路面预先埋入的加热除冰除雪系统4；
在所述路面探测器探测到有结冰或积雪时，启动所述加热除冰除雪系统4工作。
具体地，所述加热除冰除雪系统是利用埋入在路面下的电热丝接通电加热路面使其达到除冰除雪的效果，利用路面具有一定倾斜角的特性，从而利于排水以保证路面不积水。
基于前述相同的发明构思，参考图3所示，本发明实施例还提供了一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电方法，应用于前文所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，所述方法包括：
S101，设置导电带，为路面车道上行驶的车辆提供导电路径；其中，所述车辆的车轮上设有导电层，所述车辆内设有用于发送充电指令的充电电子控制系统和用于储能的蓄电池组。
具体地，路面车道上设有多条导电带，且导电带关联有电网送电线路；通电后，结合所述车辆的车轮上设有导电层为行驶的车辆进行充电。
S102，探测预设道路范围内是否有车辆通过以及是否发送有充电指令。
具体地，通过路面探测器探测此段道路范围是否有车辆通过，以及充电电子控制系统是否发出需充电的信号，即所述充电指令。
S103，存在车辆通过和发送有充电指令时，建立与电网送电线路的连接。
具体地，两个条件均满足时，通过电压降压电流控制系统建立与电网送电线路的连接；需要说明的是，充电时，与发送充电指令的车辆想匹配；在道路上无车辆通过或通近车辆无充电需求时，所述电压降压电流控制系统就处于休眠状态节能。
S104，驱动所述导电带接通安全电压，实现行驶过程中对车辆的所述蓄电池组在线充电。
进一步地，为提高使用的安全性和考虑实际的应用场景，所述方法还包括：
探测预设道路范围内是否积水、结冰或积雪；
在探测到积水、结冰或积雪时，关闭所述导电带接通的安全电压；
同时，在探测到路面有结冰或积雪时，通过启动设有的加热除冰除雪系统进行工作，以实现对路面的除冰除雪。
需要说明的是，上述方法实施例中更详细的描述可参照前述系统实施例的描述，在此不再赘述。
上述方案利用在路面车道上设置导电带，车辆的车轮上设有的导电层和用于发送充电指令的充电电子控制系统，在探测此段道路范围有车辆通过，且存在充电指令时，驱动所述导电带接通安全电压；实现行驶过程中对车辆的所述蓄电池组在线充电；整个充电方式方便、高效，无需停车和建立固定的充电桩，并且充电方式更加环保，克服了更换电池组方式需生成更多电池组所造成的更大环境污染的问题。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，其特征在于，包括：
电网送电线路，用于提供电能；
导电带，用于为路面车道上行驶的车辆提供导电路径；其中，所述车辆的车轮上设有导电层，所述车辆内设有用于发送充电指令的充电电子控制系统和用于储能的蓄电池组；
路面探测器，用于探测预设道路范围内是否有车辆通过；
无线信号接收发射控制系统，用于接收行驶车辆所发送的所述充电指令；
电压降压电流控制系统，用于：
建立与所述电网送电线路的连接；
并根据所述路面探测器和无线信号接收发射控制系统的信号来判断是否驱动所述导电带接通安全电压；在接通时，实现行驶过程中对车辆的所述蓄电池组在线充电。
2.如权利要求1所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，其特征在于，所述路面探测器还用于：
探测预设道路范围内是否积水、结冰或积雪；
所述电压降压电流控制系统还用于在所述路面探测器探测到积水、结冰或积雪时，进行自动关闭。
3.如权利要求2所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，其特征在于，还包括在路面预先埋入的加热除冰除雪系统；
在所述路面探测器探测到有结冰或积雪时，启动所述加热除冰除雪系统工作。
4.如权利要求1所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，其特征在于，所述车辆内还设有用于进行充电计量的电量计费系统。
5.权利要求1所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，其特征在于，所述导电带采用导电金属材料、加入导电材料的混凝土以及加入导电材料的沥青混合材料中的任意一种，且各导电带之间使用现有混凝土或沥青作为绝缘材料。
6.权利要求1所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，其特征在于，所述电网送电线路中电能来源于清洁能源、市电线路以及专用高压电线路中的任意一种。
7.一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电系统，所述方法包括：
设置导电带，为路面车道上行驶的车辆提供导电路径；其中，所述车辆的车轮上设有导电层，所述车辆内设有用于发送充电指令的充电电子控制系统和用于储能的蓄电池组；
探测预设道路范围内是否有车辆通过以及是否发送有充电指令；
存在车辆通过和发送有充电指令时，建立与电网送电线路的连接；
驱动所述导电带接通安全电压，实现行驶过程中对车辆的所述蓄电池组在线充电。
8.如权利要求7所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电方法，其特征在于，所述方法还包括：
探测预设道路范围内是否积水、结冰或积雪；
在探测到积水、结冰或积雪时，关闭所述导电带接通的安全电压。
9.如权利要求8所述的一种基于导电路面与轮胎的车辆行驶充电方法，其特征在于，所述方法还包括：
在探测到路面有结冰或积雪时，通过启动设有的加热除冰除雪系统进行工作，以实现对路面的除冰除雪。
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