CN1472092A

CN1472092A - 网络无轨交互式供电电动轿车

Info

Publication number: CN1472092A
Application number: CNA031311571A
Authority: CN
Inventors: 杨忠进
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-14
Filing date: 2003-05-14
Publication date: 2004-02-04

Abstract

本发明公开了一种网络无轨交互式供电电动轿车，包括供充电及数据信息采集处理网络及若干电动轿车，各电动轿车有与供充电网络连接的可升降式天线，通过一充电接触装置与供充电网络连通。车上配备有蓄电池，以保证电动轿车离开网络时，利用蓄电池供电行驶，并能行驶一个合理的里程。由一部及多部这样的网络轿车共同组成网络轿车系统，采取整体集约化运行营运方式，其由专用架空供电充电网与车载蓄电池交互式供电驱动轿车行驶，便于发展快速形成产业；供充电方便，可实现有效管理，可以克服传统电动轿车为制冷制热供不起电的弱点；利用现代交通计算机信息数据处理技术，建成与网络轿车运行营运相适应的监控、调度、通信、计费、收费、管理等系统。

Description

网络无轨交互式供电电动轿车

技术领域

本发明涉及一种网络无轨交互式供电电动轿车，以下简称网络轿车(NV)。

背景技术

燃油汽车是现代社会主要交通工具，有机燃油及其相当物，受大自然资源限制及环保、可持续发展的要求，向电力驱动发展是一个主要方向。

目前电动汽车的研制方兴未艾，但受多项技术条件及当前技术水平的限制，还不太成熟，远远达不到实用化的要求，难于实现产业化。这对于世界各国来讲，都是一个难题，如果能有效的克服这个难题，拿出一个切实可行的电动车的方案，使之能够迅速实现产业化，将大大减少人类社会对石油资源的依赖，并极大的减少对环境的污染，同时保持人类工业化、现代化的步伐。因此，在现阶段的技术条件下，大力发展网络无轨交互式供电电动轿车(NV)就显得十分必要，也十分紧迫。也非常符合我国人口众多，石油资源缺乏，需要加速全面建设小康社会的实际情况，使普通老百姓能够尽快的使用上电动轿车。

发明内容

本发明的目的是提供一种网络无轨交互式供电电动轿车(NV)，其是把无轨有线电车技术与目前的电动轿车技术相结合，利用现代先进的工业制造技术、自动控制传感技术、信息处理技术、网络技术、蓄电池技术等，对电动轿车实现无轨架空网络供电与蓄电池交互式供电。使之成为个性化的公共交通工具，也就是说它是一种可以开回家的公共电动汽车，每一部网络轿车(NV)是供充电及数据采集处理网络中的一分子，通过交互式供电方式使电动轿车迅速达到实用化、产业化、节能化

为实现上述目的，本发明采取以下设计方案：这种网络无轨交互式供电电动轿车供充电及数据信息采集处理网络及若干电动轿车，所述的各电动轿车有与供充电网络连接的可升降式天线，通过一充电接触装置与供充电网络连通。由专用架空供电充电网与车载蓄电池交互式供电驱动轿车行驶。

所述的电动轿车上配备蓄电池，以保证电动轿车离开供充电网络时，利用蓄电池供电行驶。

本发明的优点是：

1)由专用架空供电充电网与车载蓄电池交互式供电驱动轿车行驶，使之能够在现有技术条件下，迅速达到实用化、产业化、节能化的目标。

2)车在网络内行驶时用电网电力驱动，离开网络时，利用蓄电池供电行驶，且保证能有一个合理的里程。

3)充电方便，车在网络内行驶时可自动充电，也可在网内停放时和在专用充电站及车库内等各停放地点充电。

4)可实现有效管理，利用现代交通计算机信息数据处理技术，建成与网络轿车(NV)运行营运相适应的监控、调度、通信、计费、收费、管理等系统。

5)可以克服传统电动轿车为制冷制热供不起电的弱点，当在网络中行驶时，利用网络强大的供电能力，供给车载调温系统工作，增加了乘坐电动轿车的舒适性

6)每一部网络轿车(NV)是网络中的一分子，由一部及多部这样的网络轿车(NV)共同组成网络轿车系统，采取整体集约化运行营运方式，便于发展快速形成产业。

附图说明

图1为本发明结构示意图

图2为网络轿车网络回路示意图

图3为一单元网络轿车入网运行示意图

图4为电动汽车的中央驱动布置示意图。

图5为电动轮驱动方式的布置示意图

图6为网络无轨交互式供电电动轿车工作电原理示意图

图7为网络轿车供充电及数据采集网络截面图

具体实施方式

如图1、图2所示，本发明网络无轨交互式供电电动轿车包括供电网络1及若干网络电动轿车2。所述的供电网络系统中可建立供充电及数据信息采集处理网络，以实现中央数据处理及无线通信联络，各电动轿车通过充电回路与供电网络的供电站连通充电。

所述的网络电动轿车(NV)可基于现有电动车辆的构成而加以性能强化，包括电力驱动及控制系统、驱动力传动等机械系统、完成既定任务的工作装置等。电力驱动及控制系统是电动车辆的核心，也是区别与内燃机车辆的最大不同点。电力驱动及控制系统由驱动电动机、电源(蓄电池)和电动机的调速控制装置等组成。电动车辆的其他装置基本与内燃机车辆相同。而网络电动轿车(NV)除与一般电动车辆相同之处外，还拥有与供充电网络连接的可升降式天线202，如图3所示，该天线202可以自动升降到供充电网，在进入电网磁场吸力范围时，通过磁力作用的吸合，使供充电电极及数据采集传感头与网络紧密接触，可以边行驶、边供电、边充电、边采集数据。

所述的网络电动轿车(NV)上配备蓄电池201，以保证电动轿车离开网络时，利用蓄电池供电行驶。

网络电动轿车(NV)的电源为电动车辆的驱动电动机提供电能，电动机将电源的电能转化为机械能，通过传动装置或直接驱动车轮和工作装置。目前，电动车辆上应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动车辆技术的发展，铅酸蓄电池由于比能量较低，充电速度较慢，寿命较短，将逐步被其他蓄电池所取代。因而采用正在发展的钠硫电池、镍铬电池、锂电池、燃料电池、飞轮电池等蓄电池，也是电动车辆的发展前景。

网络电动轿车(NV)的驱动电机的作用是将电源的电能转化为机械能，通过传动装置直接驱动车轮和工作装置。除采用目前电动车辆上广泛使用的直流串励电动机之外，亦可采用直流无刷电动机(BCDM)、开关磁阻电动机(SRM)和交流异步电动机。

网络电动轿车(NV)的电动机调速控制装置是为电动车辆的变速和方向变换等设置的，其作用是控制电动机的电压或电流，完成电动机的驱动转矩和旋转方向的控制。其可采用晶闸管斩波调速，通过均匀地改变电动机的端电压，控制电动机的电流，来实现电动机的无级调速；亦可采用其他电力晶体管(如GTO、MOSFET、BTR及IGBT等)斩波调速装置。

在驱动电动机的旋向变换控制中，直流电动机依靠接触器改变电枢或磁场的电流方向，实现电动机的旋向变换，这使得控制电路复杂、可靠性降低。当采用交流异步电动机驱动时，电动机转向的改变只需变换磁场三相电流的相序即可，可使控制电路简化，此外，采用交流电动机及其变频调速控制技术，使电动车辆的制动能量回收控制更加方便，控制电路更加简单。

网络电动轿车(NV)的传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给车辆的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以省略。因为电动机可以带负载启动，所以电动车辆上无需传统内燃机车辆的离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以网络电动轿车(NV)可无需内燃机车辆变速器中的倒挡。当采用电动机无级调速控制时，电动车辆可以省略传统车辆的变速器。在采用电动轮驱动时，电动车辆也可以省略传统内燃机车辆传动系统的差速器。

网络电动轿车(NV)的行驶装置的作用是将电动机的驱动力矩通过车轮变成对地面的作用力，驱动车轮行走。它同其他车辆的构成是相同的，由车轮、轮胎和悬架等组成。

转向装置是为实现车辆的转弯而调协的，由转向机、方向盘、转向机构和转向轮等组成。作用在方向盘上的控制力，通过转向机和转向机构使转向轮偏转一定的角度，实现车辆的转向，多数电动车辆为前轮转向。电动车辆的转向装置有机械转向、液压转向和液压助力转向等类型。

电动车辆的制动装置同其他车辆一样，是为车辆减速或停车而设置的，通常由制动器及其操纵装置组成。在电动车辆上，一般还有电磁制动装置，它可以利用驱动电动机的控制电路实现电动机的发电运行，使减速制动时的能量转换成对蓄电池的电流，从而得到再生利用。

电动车辆的布置是指电源(蓄电池)、驱动装置及调速控制装置等的具体布置。由于电动车辆的驱动电动机及其减速器的体积和质量较内燃机要小，蓄电池虽然质量和体积较大，但电池组可以分散，还可以考虑使车辆的车轮载荷分配均匀，所以电动车辆的总体布置较灵活。从电气控制的角度来讲，在车辆总体布置时，应使电源(蓄电池)到控制器再到电动机之间的大电流回路的导线尽可能短，以减小回路的电压损失，保证车辆的动力性和行驶里程方面的要求。

电动机中央驱动的布置方式与内燃机车辆的布置方式相同，即将电动机203放在发动机的位置，其动力经减速器204、差速器传至驱动轴及车轮。图4为电动汽车的中央驱动布置示意图。中央驱动布置的特点是只需一只驱动电动机203，控制器205，电路较简单，车辆的结构与传统布置相近，可以在内燃机车辆的基础上改装，其传动装置和技术较成熟。

通过车载天线与架空网络间歇式接触，当接触时既为行驶提供动力电源，又同时为蓄电池充电。同时网络电动轿车(NV)与网络进行运行调度数据交换。

电动轮驱动的方式是将电动机203’及相应的减速器204’布置在车轮上，如图5所示。这种布置方式可以简化传动系统，省略传动轴、差速器等装置。但是需要两只或四只电动机，并且控制器205’电路较复杂。电动轮驱动布置的方式要将电动机与车轮制成一体，势必加大车辆悬架的质量。

蓄电池的质量占据电动车辆自重较大的比例，所以在考虑车辆总体布置时应使整车的质量分布均匀，使各车轴或车轮的载荷趋于一致。驱动电动机的控制装置本身的重量不大，体积也较小，布置的位置很灵活。但应注意电路尽可能简化，大电流回路的导线尽量短，电路的电压损失尽可能小。控制装置的安装要注意减震、防酸和散热以及方便检修等方面的要求。

本发明网络无轨交互式供电电动轿车工作电原理参见图6，充电方式可以是：网络行驶时充电，网内停放时充电，专用充电站充电，车库内充电，各停放地点充电等。入网时，既驱动电动机203，又给蓄电池201充电；离网时，由蓄电池供电；车在行驶时采取接触式充电；停车时，接触式和非接触式充电均可。

网络轿车(NV)入网运行状况参见图3所示：可将入网运行车道分设行车道(也可充电)、充电道(也可行车)。采用的充电方式有接触式充电、非接触式充电(专用充电站)。

所述的供充电网络至少采用两根固定线及两根充电线、一数据采集线、一天线吸合线。如图7所示：本实施例方案中采用两根固定线3及两根充电线6、一数据采集线4，网络轿车(NV)天线吸合可采用天线自动升降到磁感应场，由于磁作用，而紧密吸合，为此专门在架空线中加设一天线吸合线5。

网络轿车(NV)网络回路参见图2所示：a.供充电回路可采取局部回路。b.数据处理采取全面回路。c.有线数据采集处理与无线通信联络相结合进行调度。

可在网络轿车(NV)中添加辅助动力装置：在网络轿车(NV)中安装一个备用的飞能电池(飞能储能器)，在爬坡等需较大动力时，用于增加动力。

网络轿车(NV)的电池基本要求：2h放电率时电池的比能量至少不低于44W·h/kg，以保证NV能够达到基本合理的行驶里程的性能。充电时间短，能够实现感应充电。电池的正常充电时间应小于6h，电池能够适应快速充电的要求，电池快速充电达到额定容量60％时的时间为20min左右。连续放电率，如连续1h放电率可以达到额定容量的70％左右，自放电率要低，电池能够长期存放。不需要复杂的运行环境，电池能够在常温条件下正常稳定地工作，不受环境温度的影响，不需要特殊的加热、保温热管理系统，能够适应NV行驶时振动的要求。安全可靠、洁净，电解质不会渗漏腐蚀接线柱、外壳。不会引起自燃或燃烧，在发生碰撞等事故时，不会对乘员造成伤害。废电池能够回收处理和再生处理，电池中有害重金属能够集中回收处理。电池组可以采用机械装置进行整体快速更换，线路连接方便。电池的循环寿命不低于2000次，在使用寿命限定期间内，不需要进行维修和修理。

网络无轨交互式供电电动轿车(NV)是把无轨有线电车技术与目前的电动轿车技术相结合，分别选取两种技术中的先进部分相结合，并利用现代先进的工业制造技术、自动控制传感技术、信息处理技术、网络技术、蓄电池技术等，研制一种可以实用的无轨架空网络供电与蓄电池交互式供电电动轿车。每一部网络轿车(NV)是供电及数据采集处理网络中的一分子，在城市核心区域的边缘至城乡结合部区域主要干道，建立专用行车充电通道，这些行车充电通道既用于网络轿车(NV)的边行驶边充电，其他车辆也可以照常通行。当网络轿车(NV)离开供充电网时，可以利用蓄电池供电继续行驶一段合理里程，而返回网络时继续边行驶边充电。由一部及多部这样的网络轿车(NV)共同组成网络轿车系统，采取整体集约化运行营运方式。通过交互式供电方式使电动轿车迅速达到实用化、产业化的目的。

网络轿车(NV)是一种个性化的公共交通工具，也就是说它是一种可以开回家的公共汽车。其还可以克服传统电动轿车为制冷制热供不起电的弱点，当在网络中行驶时，利用网络强大的供电能力，供给车载调温系统工作，增加了乘坐电动轿车的舒适性。

除网络轿车外，其它电动客、货车可通过增加入网功能装置进入网内行驶。

网络无轨交互式供电轿车(NV)系统中，需要建立供充电及数据信息采集处理网络，可利用现有的道路、公路网、铁路网、电话通讯网、移动通讯网、供电网、互联网等建立网络轿车(NV)网络，并致力于建立适合于全球的网络轿车网络标准，使我们人类社会又兴起一个较大的产业。本发明方案中，可利用现代交通计算机信息数据处理技术，建成与网络轿车(NV)系统运行营运相适应的监控、调度、通信、计费、收费、管理等系统。

Claims

1、一种网络无轨交互式供电电动轿车，包括供充电及数据信息采集处理网络及若干电动轿车，其特征在于：所述的各电动轿车有与供充电网络连接的可升降式天线，通过一充电接触装置与供充电网络连通。

2、根据权利要求1所述的网络无轨交互式供电电动轿车，其特征在于：由专用架空供电充电网与车载蓄电池交互式供电驱动轿车行驶。

3、根据权利要求1所述的网络无轨交互式供电电动轿车，其特征在于：所述的电动轿车上配备蓄电池。

4、根据权利要求1所述的网络无轨交互式供电电动轿车，其特征在于：所述的供充电网络至少采用两根固定线及两根充电线、一数据采集线、一天线吸合线。

5、根据权利要求1所述的网络无轨交互式供电电动轿车，其特征在于：入网运行车道分设为行车道、充电道、停车道。

6、根据权利要求1所述的网络无轨交互式供电电动轿车，其特征在于：建有与网络轿车运行营运相适应的监控、调度、通信、计费、收费、管理等系统。

7、根据权利要求1所述的网络无轨交互式供电电动轿车，其特征在于：采取整体集约化运行营运方式。

8、根据权利要求1所述的网络无轨交互式供电电动轿车，其特征在于：在网络轿车中安装一个用于增加动力备用的飞能电池。

9、根据权利要求1所述的网络无轨交互式供电电动轿车，其特征在于：除网络轿车外，还可配备其它电动客、货车。

10、根据权利要求1所述的网络无轨交互式供电电动轿车，其特征在于：供充电回路可采取局部回路，数据处理采取全面回路，有线数据采集处理与无线通信联络相结合进行调度。