CN1718457A - 动力道路电动轿车 - Google Patents

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Abstract

一种交通领域的动力道路电动轿车，包括：电动轿车和动力道路，所述的电动轿车包括：底盘、受电轮机构、自动驾驶系统，受电轮机构设置在底盘里，自动驾驶系统控制轿车在轨道上自动驾驶，所述的动力道路，包括：凹型供电轨道、路基、固定螺栓、排污管道，凹型供电轨道按车道铺设在高架或高速公路上，由固定螺栓固定，排污管道埋在路基里。本发明电动汽车结构简单，提高了电动汽车续航能力，满足人们门对门的交通需求，节约了能源与资源、减小了环境污染，通过对现有高架道路或高速公路的改造即可形成本发明的动力道路，且普通车辆仍可行驶在其上，大大减低了基础设施建设成本，满足可持续发展的要求，具有明显的社会效益与客观的经济效益。

Description

动力道路电动轿车
技术领域
本发明涉及的是一种交通领域的车辆，具体是一种动力道路电动轿车。
背景技术
电动汽车按其动力来源可分为三类：车载动力、外部供电、车载动力与外部供电相结合。车载动力电动汽车包括：蓄电池电动汽车、混合动力电动汽车、燃料电池电动汽车。蓄电池电动汽车通过充电器将电能贮存于二次电池；混合动力电动汽车同时配备电力驱动系统和辅助动力单元(APU)，其中APU是燃烧某种燃料的原动机(也可以是燃料电池)或由原动机驱动的发电机组。由于蓄电池比能量、比功率低，导致蓄电池电动汽车续航里程短，加速、爬坡性能弱；混合动力电动汽车仍需消耗不可再生化石能源；燃料电池催化剂铂金储量非常稀少，氢的制备、存储与运输技术仍未解决。外部供电电动汽车包括：有轨电车、无轨电车。由于蓄电池比能量、比功率低，充电时间长，寿命短，因此蓄电池电动汽车在性能上无法与内燃机汽车相比，但电动汽车具有噪音小、零排放与结构简单的优点，人们发明了外部供电的电动汽车，利用架空线和受电弓或走行轨道从电网获得电能来驱动车辆行驶。缺点是电动汽车行驶路线不能改变，离开电网将无法行驶。车载动力与外部供电相结合电动汽车称为双模电动汽车，即车辆在专用道路上接受道路提供的电能行驶，在普通道路上依靠车载动力源行驶。
经文献检索发现，美国专利申请号为：US19970815163 19970311，发明名称为：双模交通系统与动力单元，公开号为：US5845583，该专利自述为：主要包括：可替换的动力单元、双模车辆交通系统。动力单元包括：发电机、原动机(内燃机或燃料电池)、油缸、排气管。双模交通系统包括：电动汽车、动力道路。电动汽车包括：路面轮、轨道轮、三角型槽、动力传输装置。动力道路包括：三角型轨道，T型轨道、动力单元装载系统。动力单元装载系统包括：轨道、动力单元、平台、升降机、斜坡。工作方式为：在普通道路上电动汽车依靠自身装载的蓄电池提供电力行使，行使上动力道路后，电动汽车通过动力传输装置从三角型轨道上端的T型轨道受电驱动轨道轮沿轨道行使，当驾驶者在下动力道路之后需要行使更长的距离，可以行使至动力单元装载平台装载动力单元。该专利采用了车载动力与外部供电相结合的方式，通过可替换的动力单元进一步扩大了电动汽车的续航里程。它的不足之处在于：(1)道路需重新建设；(2)专用道路是单车道的，只能单向行驶；(3)车辆在动力道路上行驶时横向是固定的；(4)车辆底盘有三角型槽，空气动力学性能差；(5)结构复杂。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提出一种动力道路电动轿车，使其满足可持续发展的要求，节约了能源与资源、减小了环境污染，满足人们门对门的交通需求，而且电动轿车结构简单，通过对现有高架道路或高速公路的改造即可形成本发明的动力道路，且普通车辆仍可行驶在其上，大大减低了电动轿车生产成本与基础设施建设成本。
本发明是根据以下技术方案实现的，本发明包括：电动轿车和动力道路。
所述的电动轿车部分包括：底盘、受电轮机构、自动驾驶系统。受电轮机构设置在底盘里，自动驾驶系统控制轿车在轨道上自动驾驶。
所述的底盘，包括：受电轮舱、受电轮升降机构、电磁式导向系统。受电轮升降机构固定在受电轮舱里，电磁式导向系统安装在底盘中部。
受电轮舱包括：舱体、舱门。舱体焊接在底盘上，舱门与舱体铰接。
受电轮升降机构包括：油缸、连杆机构、支座。油缸顶端与支座铰接，连杆机构顶端与油缸推杆铰接，连杆机构上端与支座铰接。
电磁式导向系统包括：两个耦合线圈、控制装置、转向电机。两个耦合线圈设置在底盘上，与控制装置连接，控制装置与转向电机连接。耦合线圈用于检测到供电轨道的磁场，当感应电压相同时，移动路径正确，否则根据感应电压差通过控制装置控制转向电机转向使得汽车沿着轨道行驶。
所述的受电轮机构，包括：油缸、轮架、两个外侧轮、两个绝缘轮、中间轮、偏心轮、滚动轴承、轴，其中两个外侧轮、两个绝缘轮、中间轮、偏心轮构成受电轮，油缸推杆与轮架固定连接，轮架与轴固定连接，滚动轴承套在偏心轮上，过盈连接，中间轮内孔与套在偏心轮外部的滚动轴承外圈过盈连接，外侧轮内孔与滚动轴承外圈过盈连接，偏心轮内孔与滚动轴承外圈过盈连接，两个外侧轮将偏心轮夹在中间且同轴，两者的滚动轴承内圈与轴过盈连接，绝缘轮固定在外侧轮内侧。
受电轮升降机构的连杆机构底端与受电轮中部铰接，受电轮机构顶端与受电轮舱舱体为球笼式万向节连接。
所述的自动驾驶系统，包括：电子控制单元(ECU)、雷达传感器、轮速传感器、制动控制器、扭矩控制器、电动机控制器。电子控制单元(ECU)安装在本轿车中控台内，既能控制车辆以恒定速度行驶，也可适时调整车辆速度；雷达传感器安装在进气格栅内，可探测到汽车前方150米的距离；在前后轮毂上均装有轮速传感器，可测出车辆的行驶速度；电动机控制器和扭矩控制器用以探测和调整电动机接通和输出扭矩，以提高电动机的动力性，以上传感器的信号传输到电子控制单元(ECU)进行分析处理，并对电动机控制器、扭矩控制器、制动控制器发出信号，适时调整车辆的运行速度，防止车辆发生碰撞。
所述的动力道路部分，包括：凹型供电轨道、路基、固定螺栓、排污管道，其连接方式为：凹型供电轨道按车道铺设在高架或高速公路上，通过固定螺栓固定，上表面与路面持平且凹槽宽度小于轮胎宽度，轮胎不会陷入轨道，排污管道埋在路基里用于及时排出轨道内部积水以防短路。
所述的凹型供电轨道包括：正极轨、负极轨、绝缘漆、绝缘基座、排污孔。绝缘漆喷涂在负极轨内侧表面，正极轨固定在绝缘基座上，排污管道与排污孔相连。正负极不在同一平面保证人身安全，喷涂绝缘漆防止落入金属杂物导致短路。
电动轿车驶上动力道路后，通过电磁式导向系统控制受电轮落入供电轨道接受电能并沿着轨道自动驾驶，驶离动力道路后依靠自身的蓄电池由人操控作短距离行驶。
在普通道路上行驶时，受电轮升起进入受电轮舱，受电轮舱关闭，以便保持受电轮清洁；行驶上动力道路后，受电轮舱打开，降下受电轮到轨道中受电行驶。驾驶者通过电磁式导向系统使受电轮准确落入供电轨道中并沿轨道行驶。
在现有的高速公路或高架道路上按车道铺设单根凹型供电轨道，轨道上表面与路面持平且凹槽宽度小于轮胎宽度，构成本发明轿车与普通车辆通用的动力道路。本发明电动轿车为与普通四轮轿车相同的车辆，自身装载小型蓄电池，但底盘中部装有可升降的受电轮，当轿车行驶上动力道路时，驾驶者通过电磁式导向系统控制受电轮落入轨道后方向盘无效，落入动力轨道的受电轮接收来自供电轨道的电能，经电动机驱动轿车沿轨道行驶并对蓄电池充电。驾驶者升起受电轮可像普通轿车一样行驶并进行变道。在动力轨道上整个行使过程由电磁式导向系统、自适应巡航控系统、GPS导航系统及计算机控制，实现驾驶自动化。轿车升起受电轮驶离动力道路后动力来自车载蓄电池系统并由人驾驶，实现门对门交通要求。未来干线道路网是一个动力道路网，因此车载蓄电池只需解决驶离动力道路后到目的地的短距离行驶要求。其车载蓄电池容量只需具有40公里续航能力。
本发明电动汽车结构简单，提高了电动汽车续航能力，满足人们门对门的交通需求，节约了能源与资源、减小了环境污染，通过对现有高架道路或高速公路的改造即可形成本发明的动力道路，且普通车辆仍可行驶在其上，大大减低了基础设施建设成本，满足可持续发展的要求，具有明显的社会效益与客观的经济效益。
附图说明
图1本发明总体结构示意图
图2本发明受电轮机构结构示意图
图3本发明底盘结构示意图
图4本发明受电轮舱结构示意图
图5本发明受电轮升降机构结构示意图
图6本发明自动驾驶系统结构框图
图7本发明凹型供电轨道结构示意图
其中，电动轿车1、动力道路2、底盘3、受电轮机构4、自动驾驶系统5、凹型供电轨道6、路基7、固定螺栓8、排污管道9、受电轮舱10、受电轮升降机构11、电磁式导向系统12、舱体13、舱门14、油缸15、连杆机构16、支座17、耦合线圈18、控制装置19、转向电机20、油缸21、轮架22、外侧轮23、绝缘轮24、中间轮25、偏心轮26、滚动轴承27、轴28、电子控制单元29、雷达传感器30、轮速传感器31、制动控制器32、扭矩控制器33、电动机控制器34、正极轨35、负极轨36、绝缘漆37、绝缘基座38、排污孔39。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括两部分：电动轿车1和动力道路2。
所述的电动轿车1包括：底盘3、受电轮机构4、自动驾驶系统5，受电轮机构4设置在底盘3里，自动驾驶系统5控制轿车在轨道上自动驾驶。所述的动力道路2，包括：凹型供电轨道6、路基7、固定螺栓8、排污管道9，凹型供电轨道6按车道铺设在高架或高速公路上，上表面与路面持平且凹槽宽度小于轮胎宽度，凹型供电轨道6由固定螺栓8固定，排污管道9埋在路基7里。
如图2所示，所述的受电轮机构4，包括：油缸21、轮架22、两个外侧轮23、两个绝缘轮24、中间轮25、偏心轮26、滚动轴承27、轴28，其中两个外侧轮23、两个绝缘轮24、中间轮25、偏心轮26构成受电轮，其连接方式为：油缸21推杆与轮架22固定连接，轮架22与轴28固定连接，滚动轴承27套在偏心轮26上过盈连接，中间轮25内孔与套在偏心轮26外部的滚动轴承27外圈过盈连接，外侧轮23内孔与滚动轴承27外圈过盈连接，偏心轮26内孔与滚动轴承27外圈过盈连接，两个外侧轮23将偏心轮26夹在中间且同轴，两者的滚动轴承27内圈与轴过盈连接，绝缘轮24固定在外侧轮23内侧。
如图3、图4、图5所示，所述的底盘3包括：受电轮舱10、受电轮升降机构11、电磁式导向系统12。受电轮升降机构11固定在受电轮舱10里，电磁式导向系统12安装在底盘3中部。
受电轮舱10包括：舱体13、舱门14。舱体13焊接在底盘3上，舱门14与舱体13铰接。
受电轮升降机构11包括：油缸15、连杆机构16、支座17。油缸15顶端与支座17铰接，连杆机构16顶端与油缸15推杆铰接，连杆机构16上端与支座17铰接。
电磁式导向系统12包括：两个耦合线圈18、控制装置19、转向电机20。两个耦合线圈18设置在底盘3上，与控制装置19连接，控制装置19与转向电机20连接。
受电轮升降机构11的连杆机构16底端与受电轮中部铰接，受电轮舱10的舱体13与受电轮机构4顶端为球笼式万向节连接。
如图6所示，所述的自动驾驶系统5包括：电子控制单元29、雷达传感器30、轮速传感器31、制动控制器32、扭矩控制器33、电动机控制器34。电子控制单元29设置在本轿车中控台内，雷达传感器30设置在进气格栅内，在前后轮毂上均设有轮速传感器31，电动机控制器34和扭矩控制器33探测和调整电动机接通和输出扭矩，以上传感器的信号输出端连接到电子控制单元29。
如图7所示，所述的凹型供电轨道6包括：正极轨35、负极轨36、绝缘漆37、绝缘基座38、排污孔39。绝缘漆37喷涂在负极轨36内侧表面，正极轨35固定在绝缘基座38上，排污孔39与排污管道9相连。

Claims (10)

1、一种动力道路电动轿车，包括：电动轿车(1)和动力道路(2)，其特征在于，所述的电动轿车(1)包括：底盘(3)、受电轮机构(4)、自动驾驶系统(5)，受电轮机构(4)设置在底盘(3)里，自动驾驶系统(5)控制轿车在轨道上自动驾驶，所述的动力道路(2)，包括：凹型供电轨道(6)、路基(7)、固定螺栓(8)、排污管道(9)，凹型供电轨道(6)按车道铺设在高架或高速公路上，由固定螺栓(8)固定，排污管道(9)埋在路基(7)里。
2、根据权利要求1所述的动力道路电动轿车，其特征是，所述的受电轮机构(4)，包括：油缸(21)、轮架(22)、两个外侧轮(23)、两个绝缘轮(24)、中间轮(25)、偏心轮(26)、滚动轴承(27)、轴(28)，其中两个外侧轮(23)、两个绝缘轮(24)、中间轮(25)、偏心轮(26)构成受电轮，油缸(21)推杆与轮架(22)固定连接，轮架(22)与轴(28)固定连接，滚动轴承(27)套在偏心轮(26)上过盈连接，中间轮(25)内孔与套在偏心轮(26)外部的滚动轴承(27)外圈过盈连接，外侧轮(23)内孔与滚动轴承(27)外圈过盈连接，偏心轮(26)内孔与滚动轴承(27)外圈过盈连接，两个外侧轮(23)将偏心轮(26)夹在中间且同轴，两者的滚动轴承(27)内圈与轴过盈连接，绝缘轮(24)固定在外侧轮(23)内侧。
3、根据权利要求1所述的动力道路电动轿车，其特征是，所述的底盘(3)包括：受电轮舱(10)、受电轮升降机构(11)、电磁式导向系统(12)，受电轮升降机构(11)固定在受电轮舱(10)里，电磁式导向系统(12)设在底盘(3)中部。
4、根据权利要求3所述的动力道路电动轿车，其特征是，受电轮舱(10)包括：舱体(13)、舱门(14)，舱体(13)焊接在底盘(3)上，舱门(14)与舱体(13)铰接。
5、根据权利要求3所述的动力道路电动轿车，其特征是，受电轮升降机构(11)包括：油缸(15)、连杆机构(16)、支座(17)，油缸(15)顶端与支座(17)铰接，连杆机构(16)顶端与油缸(15)推杆铰接，连杆机构(16)上端与支座(17)铰接。
6、根据权利要求3所述的动力道路电动轿车，其特征是，电磁式导向系统(12)包括：两个耦合线圈(18)、控制装置(19)、转向电机(20)，两个耦合线圈(18)设置在底盘(3)上，与控制装置(19)连接，控制装置(19)与转向电机(20)连接。
7、根据权利要求4或者5所述的动力道路电动轿车，其特征是，连杆机构(16)底端与受电轮中部铰接，舱体(13)与受电轮机构(4)顶端为球笼式万向节连接。
8、根据权利要求1所述的动力道路电动轿车，其特征是，所述的自动驾驶系统(5)包括：电子控制单元(29)、雷达传感器(30)、轮速传感器(31)、制动控制器(32)、扭矩控制器(33)、电动机控制器(34)，电子控制单元(29)设置在轿车中控台内，雷达传感器(30)设置在进气格栅内，在前后轮毂上均设有轮速传感器(31)，电动机控制器(34)和扭矩控制器(33)探测和调整电动机接通和输出扭矩，以上传感器的信号输出端连接到电子控制单元(29)。
9、根据权利要求1所述的动力道路电动轿车，其特征是，所述的凹型供电轨道(6)包括：正极轨(35)、负极轨(36)、绝缘漆(37)、绝缘基座(38)、排污孔(39)，绝缘漆(37)喷涂在负极轨(36)内侧表面，正极轨(35)固定在绝缘基座(38)上，排污孔(39)与排污管道(9)相连。
10、根据权利要求1或者9所述的动力道路电动轿车，其特征是，凹型供电轨道(6)上表面与路面持平且凹槽宽度小于轮胎宽度。
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