CN201268234Y - 受电式多能源汽车 - Google Patents

Abstract

受电式多能源汽车是一种为双能源汽车和电动汽车提供由发电厂供电的方法所形成的新型车辆，用来降低燃料消耗，延长行驶里程，改善环境保护。在道路上架设架空触线。发电厂把电能送到架空触线上。车顶上安装受电装置。其受电杆可以伸缩长度、升降高度，能在车辆高速行驶中自动搭接或脱离架空触线以获取电能。驾驶人通过受电装置控制器操纵受电杆。当它搭上触线后，电能沿杆上的电线进入电费管理器，再接到车上原有的动力电路内，实现用车外电能驱动车辆，并对蓄电池充电。本专利采用“电费卡”支付电费。电力公司设有“电费管理记录设备”，通过微波控制车上的电费管理器，管理/记录车辆用电情况，并在电费卡内扣除电费。

Description

受电式多能源汽车

1 技术领域

本实用新型属于汽车技术领域和电力驱动技术领域。特别涉及双能源汽车和电动汽车。

2 背景技术

为了降低汽车排放的污染物，改善温室效应，提高对人类环境的保护，许多汽车制造厂致力于开发内燃机/蓄电池驱动的双能源汽车(以下简称为“双源车”)和各型电池驱动的电动汽车(以下简称为“电动车”)。

目前的双源车由于蓄电池蓄电量有限，以致用电行驶的里程也有限；对它补充电能，除采用再生制动技术回收部分动能外，从根本上看，仍需要用燃油来转换电能。

目前各型电动车所采用的各型电池，其中传统蓄电池的蓄电量/单位质量的比值不够高，而且寿命也不够长，维护的成本高，妨碍了这项技术的迅速推广。各种新型电池(如燃料电池、氢电池等)，其技术参数虽好，但成本高，寿命短；有些电池装置体积大，或安全方面不理想，尚未达到经济实用的阶段。根据从事这类技术专家的估计，还需要较长时间的研究改进。

依靠发电厂供电的电动车辆(如电力铁道、地铁、轻轨和无轨电车)已有近百年的历史，已具有成熟的技术经验。

当前，大气污染问题严重。最严重、最难对付的污染源是汽车，尤其是小轿车。除了改善发动机的排污指标外，降低燃油消耗应是根本措施。

本实用新型提供了一整套由发电厂向双源车和电动车供电的技术方案，制成“受电式多能源汽车”(以下简称为“多源车”)，来克服以上指出的问题。

3 发明内容

3.1 本实用新型旨在使双源车减少用油，减少废气排放，改善环境保护；同时使电动车增加行驶里程，促进绿色交通工具早日成熟、加速推广。为此采用受电装置和架空触线装置滑动接触取电的方式使用发电厂的电能来驱动这两种车辆。

3.2 要解决的技术问题

3.2.1 触线高度受《公路法》的规定，一般不能低于5米；而轿车的高度较低，因此受电杆的长度会很长。同时，车辆行驶中会在车道上左右移动、超车、转弯、上下坡道和转入其他道路，受电装置应能满足这些要求。

3.2.2 轿车不长，而车顶更短，当驾驶人用内燃机或电池驱动车辆时，受电装置要能缩短搁放在车顶上，不影响行车安全。

3.2.3 受电装置在车辆高速行驶中搭线或离线要有足够强度，保证可靠、安全和方便。

3.2.4 现代的双源车和电动车，其动力系统没有统一的标准，多源车应当满足这项需要。

3.2.5 多源车使用发电厂的电能，要付电费，要确保正确可靠。触线上有很多车辆同时在用电，付费和收费的办法应简单易行、便于管理、方便可靠。

3.3 技术方案  本实用新型的目的通过下列技术方案来实现。

3.3.1 为了使双源车和电动车增加由发电厂获取电能来驱动车辆，本实用新型采用了架空触线装置来传输电能和车辆上的受电装置来接收电能。

3.3.2 沿车辆行驶的主干道和高速公路架设架空触线。发电厂的电能经过变电站送到触线上。触线采用八字形导电金属条，便利自动搭线。

3.3.3 双源车和电动车车顶上安装受电装置，在车内驾驶面板上装设“受电装置控制器”。

按照驾驶人的需要和指令，在规定的行驶条件下，使受电装置上的受电杆自动搭接或离开触线，从而取得电能，送到车上原有的动力系统内驱动车辆，并向车上蓄电池充电。

3.3.4 本实用新型采取受电杆在底座上能升降高度和左右摆动，满足车辆搭线和左右变换车道的需要。

3.3.5 为了在不需要用车外能源驱动时，保证行车安全，本实用新型采用受电杆可伸缩的结构；不用时可以缩短，安稳地搁放在车顶上。

3.3.6 本实用新型采取电费卡来支付电费。为此建立了一整套电费收取/支付系统，采用微波通讯方式，管理、记录电费数据。

3.4 有益效果

3.4.1 近年双源车和电动车正在大力推广。电驱动技术已经成熟。其优越性(特别是环保效益和节能效益)已为大众所了解。只因各型电池的寿命不长，有些电池成本高，影响了这两类车型的推广。本实用新型仅在这两类车顶上加装受电装置，车内加装控制器和电费器，不影响原有的动力电路系统，所以改装方便(车辆出厂前，加装到新车上方便；改装到已在行驶的老车上也方便)，便能使双源车大量减少用油，电动车大力增加行驶里程。从而有利于这两类车型的推广。

3.4.2 由于轿车占全国汽车数量的比重很大，它的燃油消耗量占全国燃料消耗量的比重很高。按照驾驶人的习惯，喜欢尽量选择主干道和高速公路行驶。就车辆本身来说，本实用新型采用发电厂的电能驱动车辆，并对车上的蓄电池充电、保持充满状态。当不用车外电能时，可用电池驱动；电池的能量不足时，才用内燃机驱动。因此可把燃油消耗量减到很低。只要双源车和触线的普及率提高，就能显著降低全国汽车的燃油消耗量，从而快速降低废气的排放，提高车辆的动力性能，改善环境保护。

3.4.3 本实用新型得到推广后，把分散难治的汽车废气污染转移到发电厂集中排放，便容易集中处理。对国家来说，本实用新型不失为既经济又能快速推广，能提早达到治理大气污染效果的手段。

3.4.4 只要驾驶人备足了电费卡，本实用新型就能为多源车提供无限量的电能。因此可以降低车上蓄电池的储备容量，并降低成本。

3.4.5 虽然架空装置的投资较高，但其经济效益和环保效益足以补偿。这方面可由各国的地铁、轻轨、电气铁道和无轨电车的运行经验来评估。

3.4.6 小轿车可以采用本实用新型，所以其他中、大型的双源车和电动车更能采用本实用新型，其推广面更大。

3.4.7 如果本实用新型的架空装置覆盖面扩大，可以衍生出仅在架空网范围内行驶、不需要动力电池的电动车，即新型的无轨电车。

3.4.8 就汽车的发展远景来看，必将被电动汽车所取代。本实用新型是一种过渡措施。只要电动汽车没有达到经济实用的成熟阶段，本实用新型就更显得其技术上切实可行，容易达到经济效益和环保效益的优点，有实施的必要。即使电动汽车达到成熟阶段，因其动力电池携带的电能有限，本实用新型仍有存在的空间。

4 附图说明

4.1 附图共3幅，共2页，是本实用新型一种实施例的示意图。

4.2 图1是本实用新型的“完整概念示意图”。

4.3 图2是本实用新型的“架空装置结构示意图”，对图1中触线的悬吊方式加以补充说明。

4.4 图3为“电费收取/支付系统、电费管理器和电费管理记录设备示意图”。它显示了各部分之间的关系以及电费器和电管设备内部结构的主要环节。

4.5 为避免混淆，本附图采取同一种部件或设备，只使用一个标号。即：

[1]  受电杆           [18]  多源车电费卡售卡机         [A]  电力公司

[1a] 受电杆(搁放状)   [19]  大功率开关器件             [B]  发电厂

[2]  升降缸           [20]  电能计量单元               [C]  道路中心线

[3]  回正缸           [21]  变压单元                   [D]  隔离带

[4]  底座             [22]  整流单元                   [E]  第1车道

[5]  受电头           [23]  微机控制                   [F]  第2车道

[6]  搁架             [24]  电费卡读写                 [G]  第3车道

[7]  石墨块           [25]  微波收发                   [H]  车上驱动用的电池

[7a] 石墨块(搁放状)   [26]  电压检测                   [I]  车上原有的动力电

[8]  受电装置控制器   [27]  申请用电编码                    路系统

[9]  触线             [28]  供电指令校验

[10] 电杆             [29]  用电记录存储

[11] 悬吊件           [30]  按编码寻址

[12] 变电站           [31]  合法性校验

[13] 电费管理器       [32]  供电指令编码

[14] 微波天线         [33]  按车号与电费卡号存储

[15] 电费信息采集器   [34]  各车用电记录存储

[16] 电费管理记录设备 [35]  电费卡档案存储

[17] 电费卡           [36]  车号档案存储

5 具体实施方式

5.1 本实用新型的技术结构和各部件关系如附图所示。

5.2 受电装置：由受电杆(1)、升降缸(2)、回正缸(3)、底座(4)、受电头(5)和搁架(6)等设备组成。

5.2.1 受电杆(1)采用多节的杆状结构，由多节可伸缩金属气缸构成。靠车上压缩空气把活塞推出而伸长；活塞缩进而缩短。受电杆的底端安装在底座(4)上。底座允许受电杆可以升降高度和左右摆动，以满足超车和变换车道的需要。受电杆顶端装有受电头(5)，主要由T型绝缘柄和左右两端的石墨块(7)构成，与触线滑动接触，把电能引入车内。

5.2.2 升降缸(2)由活塞式气缸构成，由车上压缩空气操纵使受电杆升降。活塞推出时，受电杆升高，使受电头搭上触线；活塞缩进时，受电杆下降，离开触线，并搁放在车顶的搁架(6)上。

5.2.3 回正缸(3)由活塞式气缸构成，由压缩空气操纵。使受电杆在离线后回正到车辆中心线上，有利于超车、重新自动搭线和安全行车。

5.3 受电装置控制器(8)装设在驾驶面板上。其上设有操纵按钮、指示元件、监测元件等。驾驶人在高速行驶中通过相关的按钮发出指令，由微机操纵三个汽缸(1、2、3)协调动作，达到使受电杆伸缩、升降和回正，以满足自动搭线、自动离线、受电运行、超车和转入发动机或电池驱动的需要。

5.4 架空触线装置：由架空触线(9)(以下简称为“触线”)、电杆(10)、悬吊件(11)和变电站(12)组成。如图2所示。

5.4.1 触线由方便自动搭线的“八”字形导电金属条构成，具有足够的机械强度和耐磨性与导电性。触线沿主干道和高速公路敷设；用电杆(10)和悬吊件(11)架设，如图2所示。架设高度符合公路法的规定。

5.4.2 电力公司(A)按技术规程许可的距离设置变电站(12)(近代电气铁道有把变电站装设在架空电杆上)，把发电厂(B)的电能送上触线。电能的形式，现代已多采用单相交流电(有些场合仍用直流电)。电压按照车上原用的电压制式和参数，经变压单元(21)、整流单元(22)，送入车辆上原有的动力电路系统(I)。

5.5 电费收取/支付系统：由电费管理记录设备(16)(以下简称为“电管设备”)、电费管理器(13)(以下简称为“电费器”)、微波天线(14)(发射/接收同功)、电费信息采集器(15)，多源车电费卡(17)(以下简称为“电费卡”)和多源车电费卡售卡机(18)组成。其结构和各部件的关系如图3所示。

5.5.1 本实用新型采用电费卡付费办法。即由驾驶人向电力公司指定的售卡点内“多源车电费卡售卡机”购买电费卡，插入车上的电费器。

5.5.2 电管设备(16)安装在电力公司内，它管理并记录每辆多源车的用电情况，由微机控制(23)。主要单元有：微波收发(25)、按编码寻址(30)、合法性校验(31)、供电指令编码(32)、按车号与电费卡号存储(33)、各车用电记录存储(34)、电费卡档案存储(35)及车号档案存储(36)等。

5.5.3 电费器(13)安装在驾驶室内，它具有控制用电、自动付费功能。由主电路和控制电路两部分组成。主电路的主要单元有：大功率开关器件(19)、电能计量单元(20)、变压单元(21)、和整流单元(22)等。控制电路由微机控制(23)，主要单元有：电费卡读写(24)、微波收发(25)、电压检测(26)、申请用电编码(27)、供电指令校验(28)和用电记录存储(29)等。当电费卡插入电费器并且受电头(5)接触架空触线(9)后，电能进入电费器。电费器的电压检测单元收到电压信号，便立即向电力公司发出“申请用电编码信号”。电管设备收到信号并校验合格后，便向该车发出“供电指令”。电费器接到指令后，便开通大功率开关器件，进行供电。电费器也可以采用密码方式来开通大功率开关器件。电能计量单元开始统计和记录用电数据，并折算成电费在电费卡中扣除。当电费快扣完时，电费器提前发出“提示信号”提醒驾驶人换用新卡。如果驾驶人不能换上新卡，当电费扣完后，电费器便自动切断开关，停止供电，并将此状况通知电管设备记录保存。当驾驶人发出降杆指令并脱离触线后，电费器便立即存储当时的用电状况数据，并通知电管设备加以记录并保存。多源车的用电信息和电管设备的记录管理信息，都是通过触线沿途的“电费信息采集器”(15)(以下简称为“采集器”)靠微波天线(14)传输沟通的。

6 以上实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作为对本实用新型的限定。只要在本实用新型的实质情况范围内，对以上实施例的变化、变形都将落在本实用新型的权利要求书范围内。

Claims (3)

1.一种受电式多能源汽车，包括：在双能源汽车或电动汽车车顶上加装的受电装置、车内加装的受电装置控制器(8)和电费管理器(13)；在道路上架设的架空触线装置(9)；沿架空触线架设的电费信息采集器(15)；采用电费收取/支付系统，在电力公司内设置的电费管理记录设备(16)；其特征在于：除车辆靠本来具有的发动机驱动和蓄电池(或电池)/电动机驱动外，还可以通过受电装置和架空触线滑动接触取电方式，利用发电厂的电能来驱动车辆；并采用电费卡方式支付电费；所述的受电装置，它的受电杆(1)采用多节杆状结构，长度可以伸缩；受电杆顶部有受电头(5)，主要由T型绝缘柄和左右两端的石墨块(7)构成；受电杆底部安装在底座(4)上，使受电杆可以升降高度、左右摆动并回正到车辆中线上，以便汽车在高速行驶中，根据驾驶人的指令能自动搭接和脱离架空触线(9)从而获取车外电能，直接驱动汽车，并对蓄电池(H)充电。

2.根据权利要求1所述的受电式多能源汽车，其特征在于：所述的架空触线装置，其触线(9)是“八”字形导电金属条结构，可以实现在车辆高速行驶中让受电杆安全可靠地自动搭线，并传送发电厂的电能向车辆供电。

3.根据权利要求1所述的受电式多能源汽车，其特征在于：所述的电费收取/支付系统，由电费管理器(13)、电费管理记录设备(16)和电费信息采集器(15)组成，为所述的电费卡(17)提供支付电费的手段，使驾驶人与电力公司之间支付和收取电费的手续方便可靠。

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