專利名稱：受電式多能源汽車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
受電式多能源汽車
1 扶術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型屬于汽車技術(shù)領(lǐng)域和電力驅(qū)動(dòng)技術(shù)領(lǐng)域.特別涉及雙能源汽車和電動(dòng)汽車.
背景技術(shù)：
為了降低汽車排放的污染物，改善溫室效應(yīng)，提高對(duì)人類環(huán)境的保護(hù)，許多汽車制造廠 致力于開發(fā)內(nèi)燃機(jī)/蓄電池驅(qū)動(dòng)的雙能源汽車(以下簡稱為"雙源車")和各型電池驅(qū)動(dòng)的電 動(dòng)汽車(以下簡稱為"電動(dòng)車")。
目前的雙源車由于蓄電池蓄電量有限，以致用電行駛的里程也有限；對(duì)它補(bǔ)充電能，除 采用再生制動(dòng)技術(shù)回收部分動(dòng)能外，從根本上看，仍需要用燃油來轉(zhuǎn)換電能。
目前各型電動(dòng)車所采用的各型電池，其中傳統(tǒng)蓄電池的蓄電量/單位質(zhì)量的比值不夠高， 而且壽命也不夠長，維護(hù)的成本高，妨礙了這項(xiàng)技術(shù)的迅速推廣。各種新型電池(如燃料電 池、氫電池等)，**1術(shù)^*:雖好，但成本高，壽命短；有些電池裝置體積大，或安全方面不 理想，尚未達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的階段。根據(jù)從事這類技術(shù)專家的估計(jì)，還需要較長時(shí)間的研究改 進(jìn).
依靠發(fā)電廠供電的電動(dòng)車輛(如電力鐵道、地鐵、輕軌和無軌電車)已有近百年的歷史， 已具有成熟的技術(shù)經(jīng)驗(yàn).
當(dāng)前，大氣污染問趙嚴(yán)重.最嚴(yán)重、最難對(duì)付的污染源是汽車，尤其是小轎車。除了改 善發(fā)動(dòng)機(jī)的排污指標(biāo)外，降低燃油消耗應(yīng)是jfM^施。
本實(shí)用新型提供了一整套由發(fā)電廠向雙源車和電動(dòng)車供電的技術(shù)方案，制成"受電式多 能源汽車"(以下簡稱為"多源車")，來克服以上指出的問題。
發(fā)明內(nèi)容
3.1本實(shí)用新型旨在使雙源車減少用油，減少廢氣排放，改善環(huán)境保護(hù)；同時(shí)使電動(dòng)車增 加行駛里程，促進(jìn)綠色交通工具早日成熟、加速推廣。為此采用受電裝置和架空觸線裝置滑 動(dòng)接觸取電的方式使用發(fā)電廠的電能來驅(qū)動(dòng)這兩種車輛。
3. 2要解決的技術(shù)問題
3.2.1觸線高度受《公路法》的規(guī)定， 一般不能低于5米；而轎車的髙度較低，因此受 電桿的長度會(huì)很長。同時(shí)，車輛行駛中會(huì)在車道上左右移動(dòng)、超車、轉(zhuǎn)彎、上下坡道和轉(zhuǎn)入
其他itj洛，受電裝置應(yīng)能滿;ui些要求。
3.2.2轎車不長，而車頂更短，當(dāng)駕駛?cè)擞脙?nèi)燃機(jī)或電池驅(qū)動(dòng)車輛時(shí)，受電裝置要能縮 短擱放在車頂上，不影響行車安全，
3.2.3受電裝置在車輛離速行駛中搭線或離線要有足夠強(qiáng)度，保證可靠、安全和方便。 3.2.4現(xiàn)代的雙源車和電動(dòng)車，其動(dòng)力系統(tǒng)沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，多源車應(yīng)當(dāng)滿足這項(xiàng)需要。 3.2.5多源車使用發(fā)電廠的電能，要付電費(fèi)，要確保正確可靠。觸線上有很多車輛同時(shí) 在用電，付費(fèi)和收費(fèi)的辦法應(yīng)簡單易行、便于管理、方便可靠。
3. 3技術(shù)方案本實(shí)用新型的目的通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。
3.3.1為了使雙源車和電動(dòng)車增加由發(fā)電廠獲取電能來驅(qū)動(dòng)車輛，本實(shí)用新型采用了架 空觸線裝置來傳輸電能和車輛上的受電裝置來接收電能。
3.3.2沿車輛行駛的主干道和高速公路架設(shè)架空觸線。發(fā)電廠的電能經(jīng)過變電站送到觸 線上。觸線采用八字形導(dǎo)電金屬條，便利自動(dòng)搭線。
3.3.3雙源車和電動(dòng)車車頂上安裝受電裝置，在車內(nèi)駕駛面板上裝設(shè)"受電裝置控制
器"'按照駕駛?cè)说男枰椭噶?，在?guī)定的行駛條件下，使受電裝置上的受電桿自動(dòng)##或離 開觸線，從而取得電能，送到車上原有的動(dòng)力系統(tǒng)內(nèi)驅(qū)動(dòng)車輛，并向車上蓄電池充電。
3. 3. 4本實(shí)用新型采取受電桿在底座上能升降高度和左右擺動(dòng)，滿足牟輛搭線和左右變 換車道的需要。
3.3.5為了在不需要用車外能源驅(qū)動(dòng)時(shí)，保證行車安全，本實(shí)用新型采用受電桿可伸縮 的結(jié)構(gòu)；不用時(shí)可以縮短，安穩(wěn)地?cái)R放在車頂上。
3.3.6本實(shí)用新型采取電費(fèi)卡來支付電費(fèi)。為此建立了一整套電費(fèi)收取/支付系統(tǒng)，采 用微波通訊方式，管理、記錄電費(fèi)數(shù)據(jù)。
3.4有益效果
3.4.1近年雙源車和電動(dòng)車正在大力推廣。電驅(qū)動(dòng)技術(shù)已經(jīng)成熟。其優(yōu)越性(特別是環(huán) 保效益和節(jié)能效益)已為大眾所了解。只因各型電池的壽命不長，有些電池成本高，影響了 這兩類車型的推廣。本實(shí)用新型僅在這兩類車頂上加裝受電裝置，車內(nèi)加裝控制器和電費(fèi)器， 不影響原有的動(dòng)力電路系統(tǒng)，所以改裝方便(車輛出廠前，加裝到新車上方便；改裝到已在 行駛的老車上也方便)，便能使雙源車大量減少用油，電動(dòng)車大力增加行駛里程。從而有利于 這兩類車型的推廣。
3.4.2由于轎車占全國汽車數(shù)量的比重很大，它的燃油消耗量占全國燃料消耗量的比重 很高。按照駕駛?cè)说牧?xí)慣，喜歡盡量選擇主千道和高速公路行駛。就車輛本身來說，本實(shí)用 新型采用發(fā)電廠的電能驅(qū)動(dòng)車輛，并對(duì)車上的蓄電池充電、保持充滿狀態(tài).當(dāng)不用車外電能 時(shí)，可用電池驅(qū)動(dòng)；電池的能量不足時(shí)，才用內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。因此可把燃油消耗量減到很低。 只要雙源車和觸線的普及率提高，就能顯著降低全國汽車的燃油消耗量，從而快速降低廢氣 的排放，提高車輛的動(dòng)力性能，改善環(huán)境保護(hù)。
3.4.3本實(shí)用新型得到推廣后，把⑩爭治的汽車廢氣污染轉(zhuǎn)移到發(fā)電廠集中排放，便 容易集中處理。對(duì)國家來說，本實(shí)用新型不失為既經(jīng)濟(jì)又能快速推廣，能提早達(dá)到治理大氣 污染效果的手段.
3.4.4只要駕期LA備足了電費(fèi)卡，本實(shí)用新型就能為多源車提供無限量的電能。因此可 以降低車上蓄電池的儲(chǔ)備容量，并降低成本，
3.4.5雖然架空裝置的投資較高，但其經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保38U^足以補(bǔ)償。這方面可由各國 的地鐵、輕軌、電氣鐵道和無軌電車的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來評(píng)估。
3.4.6小轎車可以采用本實(shí)用新型，所以其他中、大型的雙源車和電動(dòng)車更能采用本實(shí) 用新型，其推廣面更大。
3.4.7如果本實(shí)用新型的架空裝置覆蓋面擴(kuò)大，可以衍生出僅在架空網(wǎng)范圍內(nèi)行駛、不 需要?jiǎng)恿﹄姵氐碾妱?dòng)車，即新型的無軌電車.
3.4.8就汽車的iUl遠(yuǎn)景來看，必將被電動(dòng)汽車所取代.本實(shí)用新型是一種過渡措施。 只要電動(dòng)汽車沒有達(dá)到經(jīng)濟(jì)實(shí)用的成熟階段，本實(shí)用新型就更顯得其技術(shù)上切實(shí)可行，容易 達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益的優(yōu)點(diǎn)，有實(shí)施的必要。即使電動(dòng)汽車達(dá)到成熟階段，因其動(dòng)力電 池?cái)y帶的電能有限，本實(shí)用新型仍有存在的空間。 4附田說明
4.1附困共3幅，共2頁，是本實(shí)用新型一種實(shí)施例的示意圖。 4.2困l是本實(shí)用新型的"完整概念示意圖"。
4.3困2是本實(shí)用新型的"架空裝置結(jié)構(gòu)示意圖"，對(duì)


圖1中觸線的懸吊方式加以補(bǔ)充說明。
44.4困3為"電費(fèi)收取/支付系統(tǒng)、電費(fèi)管理器和電費(fèi)管理記錄設(shè)備示意圖"。它顯示了各 部分之間的關(guān)系以及電費(fèi)器和電管設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要環(huán)節(jié)，
4.5為M混淆，本附困釆取同一種部件或設(shè)備，只使用一個(gè)標(biāo)號(hào)。即受電桿〖18]多源車電費(fèi)卡售卡機(jī)[A]電力公司受電桿(擱放狀)[19]大功率開關(guān)器件[B]發(fā)電廠電能計(jì)量單元[c〗道路中心線回正虹[21〗變壓單元[D]隔離帶
4〗底座[22]整流單元[E]第l車道受電頭[23]微城制[F]第2車道擱架[24]電費(fèi)卡讀寫[G〗第3車道
m石墨塊[25〗微波收發(fā)[H]車上驅(qū)動(dòng)用的電池受電裝里控制器[271申請(qǐng)用電編碼路系統(tǒng)供電指令校驗(yàn)用電記錄存儲(chǔ)按編碼尋址供電指令編碼按車號(hào)與電費(fèi)卡號(hào)存儲(chǔ)各車用電記錄存儲(chǔ)車號(hào)檔案存儲(chǔ)
具體實(shí)施方式
5.1本實(shí)用新型的技術(shù)結(jié)構(gòu)和各部件關(guān)系如附圖所示。
5.2受電裝置由受電桿(1)、升降缸(2)、回正缸(3)、底座(4)、受電頭(5)和 擱架(6)等設(shè)備組成。
5.2.1受電桿(1)采用多節(jié)的桿狀結(jié)構(gòu)，由多節(jié)可伸縮金屬氣釭構(gòu)成?？寇嚿蠅嚎s 空氣把活塞推出而伸長；活塞縮進(jìn)而縮短。受電桿的底端安M底座(4)上。底座允許受電桿 可以升降高度和左右擺動(dòng)，以滿足超車和變換車道的需要。受電桿頂端裝有受電頭(5),主 要由T型絕緣柄和左右兩端的石墨塊(7)構(gòu)成，與觸線滑動(dòng)接觸，把電能引入車內(nèi)。
5.2.2升降缸(2)由活塞式氣釭構(gòu)成，由車上壓縮空氣操縱使受電桿升降。活塞推 出時(shí)，受電桿升高，使受電頭搭上觸線；活塞縮進(jìn)時(shí)，受電桿下降，離開觸線，并擱放在車 頂?shù)臄R架(6)上，
5.2.3回正缸(3)由活塞式氣釭構(gòu)成，由壓縮空氣操縱。使受電軒在離線后回正到車 輛中心線上，有利于超車、重新自動(dòng)搭線和安全行車。
5.3受電裝置控剩器(8)裝設(shè)在駕駛面板上。其上設(shè)有搮縱按鈕、指示元件、
監(jiān)測(cè)元件等。駕駛?cè)嗽诟咚傩旭傊型╥t^目關(guān)的按鈕發(fā)出指令，由 1#縱三個(gè)汽缸(1、 2、 3)協(xié)調(diào)動(dòng)作，達(dá)到使受電桿伸縮、升降和回正，以滿足自動(dòng)搭線、自動(dòng)離線、受電運(yùn)行、超車 和轉(zhuǎn)入發(fā)動(dòng)機(jī)或電池驅(qū)動(dòng)的需要。
5.4架空觸線裝置由架空觸線(9)(以下簡稱為"觸線")、電桿(IO)、懸吊件(ll) 和變電站(12 )組成，如困2所示。
5.4.1觸線由方便自動(dòng)搭線的"八"字形導(dǎo)電金屬條構(gòu)成，具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和 耐磨性與導(dǎo)電性。觸線沿主千道和高速公^lt設(shè)；用電桿(10)和懸吊件(11)架設(shè)，如圖 2所示。架設(shè)離度符合公路法的規(guī)定。
5.4.2電力公司U)按技術(shù)規(guī)程許可的距離設(shè)置變電站(12)(近代電氣鐵道有把 變電站裝i殳在架空電桿上)，4a發(fā)電廠(B)的電能送上觸線。電能的形式，現(xiàn)代已多采用單相 交流電(有些場合仍用直流電)。電壓按照車上原用的電壓制式和^Nt，經(jīng)變壓單元(21)、 整流單元(22),送入車輛上原有的動(dòng)力電路系統(tǒng)(1)。
5.5電費(fèi)Hfc^L/支付系統(tǒng)由電費(fèi)管理記錄設(shè)備(16)(以下簡稱為"電管設(shè)備")、電 費(fèi)管理器(13)(以下簡稱為"電費(fèi)器")、微波天線(14)(發(fā)射/接收同功)、電費(fèi)信息采集 器U5)，多源車電費(fèi)卡(17)(以下簡稱為"電費(fèi)卡")和多源車電費(fèi)卡售卡機(jī)(18)組成。 其結(jié)構(gòu)和各部件的關(guān)系如圖3所示。
5. 5.1本實(shí)用新型采用電費(fèi)卡付費(fèi)辦法。即由駕駛?cè)讼螂娏局付ǖ氖劭c(diǎn)內(nèi)"多 源車電費(fèi)卡售卡機(jī)"購買電費(fèi)卡，插入車上的電費(fèi)器。
5. 5. 2電管設(shè)備(16 )安裝在電力公司內(nèi)，它管理并記錄每輛多源車的用電情況， 由微機(jī)控制(23).主要單元有微波收發(fā)(25)、按編碼尋址(30)、合法性校驗(yàn)(31 )、供 電指令編碼(32)、按車號(hào)與電費(fèi)卡號(hào)存儲(chǔ)(33)、各車用電記錄存儲(chǔ)(34)、電費(fèi)卡檔案存儲(chǔ) (35 )及車號(hào)檔案存儲(chǔ)(36 )等。
5.5.3電費(fèi)器(13)安裝在駕駛室內(nèi)，它具有控制用電、自動(dòng)付費(fèi)功能。由主電路 和控制電路兩部分組成，主電路的主要單元有大功率開關(guān)器件(19)、電能計(jì)量單元(20)、 變壓單元(21)、和整流單元(22)等 控制電路由微機(jī)控制(23)，主要單元有電費(fèi)卡讀 寫(24)、微波收發(fā)(25)、電壓檢測(cè)(26)、申請(qǐng)用電編碼(27)、供電指令校驗(yàn)(28 )和用 電記錄存儲(chǔ)(29)等。當(dāng)電費(fèi)卡插入電費(fèi)器并且受電頭(5)接觸架空觸線(9)后，電能進(jìn)入 電費(fèi)器。電費(fèi)器的電壓檢測(cè)單元收到電壓信號(hào)，便立即向電力公司發(fā)出"申請(qǐng)用電編碼信號(hào)"。 電管設(shè)備收到倌號(hào)并校驗(yàn)合格后，便向該車發(fā)出"供電指令"。電費(fèi)器接到指令后，便開通大 功率開關(guān)器件，進(jìn)行供電，電費(fèi)器也可以采用密碼方式來開通大功率開關(guān)器件。電能計(jì)量單元 開始統(tǒng)計(jì)和記錄用電數(shù)據(jù)，并折算成電費(fèi)在電費(fèi)卡中扣除。當(dāng)電費(fèi)快扣完時(shí)，電費(fèi)器提前發(fā) 出"提示信號(hào)"提醒駕駛?cè)藫Q用新卡。如果駕駛?cè)瞬荒軗Q上新卡，當(dāng)電費(fèi)扣完后，電費(fèi)器便 自動(dòng)切斷開關(guān)，停止供電，并將此狀況通知電管設(shè)備記錄保存。當(dāng)駕駛?cè)税l(fā)出降桿指令并脫 離觸線后，電費(fèi)器便立即存儲(chǔ)當(dāng)時(shí)的用電狀況數(shù)據(jù)，并通知電管設(shè)備加以記錄并保存。多源 車的用電信息和電管設(shè)備的記錄管理信息，都是通過觸線沿途的"電費(fèi)信息采集器"(15 )(以 下簡稱為"采集器")靠微波天線(14)傳輸溝通的。
6以上實(shí)施例僅是用來說明本實(shí)用新型，而并非用作為對(duì)本實(shí)用新型的限定.只要在本實(shí)用 新型的實(shí)廣情況范圍內(nèi)，對(duì)以上實(shí)施例的變化、變形都將落在本實(shí)用新型的權(quán)利要求書范圍內(nèi).
權(quán)利要求1. 一種受電式多能源汽車，包括在雙能源汽車或電動(dòng)汽車車頂上加裝的受電裝置、車內(nèi)加裝的受電裝置控制器(8)和電費(fèi)管理器(13)；在道路上架設(shè)的架空觸線裝置(9)；沿架空觸線架設(shè)的電費(fèi)信息采集器(15)；采用電費(fèi)收取/支付系統(tǒng)，在電力公司內(nèi)設(shè)置的電費(fèi)管理記錄設(shè)備(16)；其特征在于除車輛靠本來具有的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)和蓄電池(或電池)/電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)外，還可以通過受電裝置和架空觸線滑動(dòng)接觸取電方式，利用發(fā)電廠的電能來驅(qū)動(dòng)車輛；并采用電費(fèi)卡方式支付電費(fèi)；所述的受電裝置，它的受電桿(1)采用多節(jié)桿狀結(jié)構(gòu)，長度可以伸縮；受電桿頂部有受電頭(5)，主要由T型絕緣柄和左右兩端的石墨塊(7)構(gòu)成；受電桿底部安裝在底座(4)上，使受電桿可以升降高度、左右擺動(dòng)并回正到車輛中線上，以便汽車在高速行駛中，根據(jù)駕駛?cè)说闹噶钅茏詣?dòng)搭接和脫離架空觸線(9)從而獲取車外電能，直接驅(qū)動(dòng)汽車，并對(duì)蓄電池(H)充電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受電式多能源汽車，其特征在于所迷的架空觸線裝置，其觸線(9 ) 是"八"字形導(dǎo)電金屬條結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在車輛高速行駛中讓受電桿安全可靠地自動(dòng)搭線， 并傳送發(fā)電廠的電能向車輛供電。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的受電式多能源汽車，其特征在于所述的電費(fèi)收取/支付系統(tǒng)，由 電費(fèi)管理器(13)、電費(fèi)管理記錄設(shè)備(16)和電費(fèi)信息采集器(15)組成，為所述的電 費(fèi)卡(17 )提供支付電費(fèi)的手段，使駕駛?cè)伺c電力公司之間支付和收取電費(fèi)的手續(xù)方便可 靠。
專利摘要受電式多能源汽車是一種為雙能源汽車和電動(dòng)汽車提供由發(fā)電廠供電的方法所形成的新型車輛，用來降低燃料消耗，延長行駛里程，改善環(huán)境保護(hù)。在道路上架設(shè)架空觸線。發(fā)電廠把電能送到架空觸線上。車頂上安裝受電裝置。其受電桿可以伸縮長度、升降高度，能在車輛高速行駛中自動(dòng)搭接或脫離架空觸線以獲取電能。駕駛?cè)送ㄟ^受電裝置控制器操縱受電桿。當(dāng)它搭上觸線后，電能沿桿上的電線進(jìn)入電費(fèi)管理器，再接到車上原有的動(dòng)力電路內(nèi)，實(shí)現(xiàn)用車外電能驅(qū)動(dòng)車輛，并對(duì)蓄電池充電。本專利采用“電費(fèi)卡”支付電費(fèi)。電力公司設(shè)有“電費(fèi)管理記錄設(shè)備”，通過微波控制車上的電費(fèi)管理器，管理/記錄車輛用電情況，并在電費(fèi)卡內(nèi)扣除電費(fèi)。
文檔編號(hào)B60L5/18GK201268234SQ20082005481
公開日2009年7月8日 申請(qǐng)日期2008年1月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月17日
發(fā)明者楊鈞泰 申請(qǐng)人:楊鈞泰