專利名稱：汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車電能補(bǔ)充裝置，具體為一種汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置。
技術(shù)背景當(dāng)前普遍使用的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)汽車存在種種弊病，統(tǒng)計(jì)表明在占80%以上的 道路條件下， 一輛普通轎車僅利用了動(dòng)力潛能的40%，在市區(qū)還會(huì)跌至25%, 更為嚴(yán)重的是排放廢氣污染環(huán)境。20世紀(jì)90年代以來，世界各國(guó)對(duì)改善環(huán)保 的呼聲日益高漲，以太陽能或各種燃料電池作為動(dòng)力的各種新能源概念車，即 純電動(dòng)汽車脫穎而出，充滿一次電能可跑四、五百公里，在動(dòng)力性上不輸燃油 汽車，噪音極低，環(huán)保性能較好。唯一的問題是動(dòng)力蓄電池組的攜帶問題及成 本問題，如果動(dòng)力蓄電池組容量較大，雖然能維持較長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間，但大大增加 了汽車自身的重量，也會(huì)消耗一部分動(dòng)力；反之，間隔充電的次數(shù)較多，而且 在行進(jìn)過程中不能充電，需要停下來與外部電源接駁來實(shí)現(xiàn)，這樣，不僅需要 在公共場(chǎng)合建立若干類似于加油站的充電站，而且在時(shí)間上給人們?cè)斐闪瞬槐悖?難以推廣。隨著本領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展，人們研制出了混合動(dòng)力汽車， 一般是指同時(shí) 安裝有內(nèi)燃機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的汽車，在加速時(shí)電機(jī)處于電動(dòng)機(jī)工作模式，和內(nèi)燃 機(jī)同時(shí)提供驅(qū)動(dòng)力以提高加速性能、減小油耗；車輛減速時(shí)電機(jī)處于再生制動(dòng) 發(fā)電機(jī)模式，回收動(dòng)能并轉(zhuǎn)化為蓄電池中的電能。如果匹配得當(dāng)，混合動(dòng)力汽 車具有油耗低、環(huán)保性能較普通內(nèi)燃機(jī)汽車好的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也不像純電動(dòng)汽車 那樣價(jià)格高昂或者續(xù)駛里程少?；旌蟿?dòng)力汽車由于其排放、動(dòng)力和燃油經(jīng)濟(jì)性 的綜合優(yōu)勢(shì)，存在巨大的市場(chǎng)需求，各大汽車公司及研究機(jī)構(gòu)紛紛推出自己的技術(shù)及產(chǎn)品，但絕大多數(shù)產(chǎn)品是圍繞單純的車輛驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行的，車輛由于車 身自重的限制，所承載的動(dòng)力蓄電池組不可能很大，又沒有專門的充電裝置， 其所存儲(chǔ)電能在整個(gè)車輛的能量系統(tǒng)中，比例不高，這樣一來，考慮到動(dòng)力蓄 電池組導(dǎo)致的車身自重的增加，混合動(dòng)力技術(shù)綜合優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)并不夠充分，即電 能的使用在車輛能源體系中沒有得到充分體現(xiàn)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為了解決現(xiàn)有純電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車上的動(dòng)力蓄電池組由于車 身自重的限制，其存儲(chǔ)電能較少，同時(shí)需要停下來進(jìn)行間隔補(bǔ)充電能而限制了 上述兩種車型的使用及推廣問題，提供一種汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置。本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，由與 汽車上帶有充電控帶I器的動(dòng)力蓄電池組連接的車載設(shè)施和地面設(shè)施構(gòu)成，所述 的車載設(shè)施包括與動(dòng)力蓄電池組連接并帶有控制器盼決速電能存儲(chǔ)器，還包含 對(duì)稱鉸接在汽車底盤兩側(cè)并由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)伸縮的充電觸腳，充電觸 腳通過導(dǎo)線與快速電能存儲(chǔ)器的控制器連接；所述的地面設(shè)施包括直流電源組 以及平行設(shè)置且相互絕緣的正導(dǎo)電極板和負(fù)導(dǎo)電極板，正導(dǎo)電極板和負(fù)導(dǎo)電極 板分別通過導(dǎo)線與直流電源組正、負(fù)極連接，位于汽車兩側(cè)的充電觸腳分別與 正導(dǎo)電極板、負(fù)導(dǎo)電極板位置相互對(duì)應(yīng)。采用本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，當(dāng)汽車車輪 以一定速度駛?cè)氲孛嬖O(shè)施的正、負(fù)導(dǎo)電極板上時(shí)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下使得車 載設(shè)施上的充電觸腳旋轉(zhuǎn)伸出并與正、負(fù)導(dǎo)電極板接觸，繼而直流電源組的電 流經(jīng)充電觸腳、導(dǎo)線、控制器傳遞并儲(chǔ)存至快速電能存儲(chǔ)器，該快速電能存儲(chǔ) 器在較短時(shí)間內(nèi)存儲(chǔ)了較多電能；當(dāng)汽車駛離地面設(shè)施的導(dǎo)電極板后，驅(qū)動(dòng)機(jī) 構(gòu)將充電觸腳收起，然后汽車正常行駛過程中，在快速電能存儲(chǔ)器的作用下將 積蓄的電能緩慢釋放，并經(jīng)充電控制器給動(dòng)力蓄電池組充電。所述動(dòng)力蓄電池組是混合動(dòng)力汽車或純電動(dòng)汽車上電能的主要存儲(chǔ)設(shè)備，一般由多節(jié)大容量電瓶聯(lián)結(jié)而成，其聯(lián)結(jié)方式一般為串聯(lián)方式，也有采用先串 聯(lián)再并聯(lián)等聯(lián)接方式，與其相連的充電控制器的作用是將外部輸入的電能經(jīng)調(diào) 節(jié)后輸入動(dòng)力蓄電池組內(nèi)，為公知公用產(chǎn)品；所述直流電源組是由多組電壓不 等或相等的直流源構(gòu)成，負(fù)極并聯(lián)，正極通過導(dǎo)線與正導(dǎo)電極板連接；所述地 面設(shè)施可根據(jù)所要鋪設(shè)路面的長(zhǎng)度間隔設(shè)置，以滿足汽車長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行的電能補(bǔ) 充要求，其中正、負(fù)導(dǎo)電極板的大小、形狀可根據(jù)實(shí)際需要確定。所述快速電能存儲(chǔ)器可采用以下三種結(jié)構(gòu)形式， 一是由蓄能電機(jī)以及旋轉(zhuǎn) 軸與蓄能電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的慣性蓄能飛輪構(gòu)成，該飛輪與單缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪 結(jié)構(gòu)一致，為公知產(chǎn)品；二是由蓄能電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)軸與蓄能電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的慣 性蓄能轉(zhuǎn)筒構(gòu)成，該慣性蓄能轉(zhuǎn)筒包括空心圓柱筒體以及固定在其兩端面的旋 轉(zhuǎn)軸；三是電容，為常規(guī)電器元件，可采用大容量電容，其結(jié)構(gòu)及電能如何存 儲(chǔ)及釋放的工作原理是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員熟知的，前兩種結(jié)構(gòu)形式的快速 電能存儲(chǔ)器是汽車上的車載設(shè)施在行駛過程中通過地面設(shè)施將電能快速轉(zhuǎn)化為 機(jī)械能存儲(chǔ)至慣性蓄能飛輪及轉(zhuǎn)筒上，然后將機(jī)械能緩慢轉(zhuǎn)換成電能釋放，即 蓄能電機(jī)在電能快速補(bǔ)充過程中，前期作為電動(dòng)機(jī)，而在后期，即能量轉(zhuǎn)化過 程中作為發(fā)電機(jī)，快速電能存儲(chǔ)器的控制器即可實(shí)現(xiàn)蓄能電機(jī)啟動(dòng)及轉(zhuǎn)速的控 制，同時(shí)，為了減少慣性蓄能飛輪及轉(zhuǎn)筒在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中由于空氣的摩擦而造成 能量損失，以及避免飛輪或轉(zhuǎn)筒由于材料疲勞而碎裂傷人，本發(fā)明將快速電能 存儲(chǔ)器設(shè)置在固定于汽車上的真空密閉腔體內(nèi)；第三種結(jié)構(gòu)形式的快速電能存 儲(chǔ)器是將獲得的電能直接存儲(chǔ)在電容上，然后再緩慢釋放，此時(shí)快速電能存儲(chǔ) 器的控制器即可實(shí)現(xiàn)電容升壓存儲(chǔ)電能以及電能的緩慢釋放，所述兩種功能的 控制器的工作原理及具體電路設(shè)計(jì)是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員很容易實(shí)現(xiàn)的。為了有效控制充電觸腳的旋轉(zhuǎn)伸縮，避免在不工作時(shí)與路面摩擦而造成不 必要的磨損，本發(fā)明在充電觸腳與車體之間設(shè)置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可采用多種結(jié)構(gòu)形式實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明提供以下四種實(shí)現(xiàn)形式，即液壓驅(qū)動(dòng)裝置或氣壓驅(qū)動(dòng) 裝置或電磁銜鐵或電機(jī)絲杠結(jié)構(gòu)。充電觸腳與車體的固定方式有兩種，可根據(jù)車型進(jìn)行選擇，分別如下，充 電觸腳一端頭與車體鉸接，另一端頭與固定在車體上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接以形成懸 臂式結(jié)構(gòu)，充電觸腳與車體之間設(shè)置復(fù)位彈簧；充電觸腳一端頭與固定在車體 上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)鉸接，并與車體之間設(shè)置復(fù)位彈簧，充電觸腳中間支點(diǎn)與車體鉸 接以形成杠桿式結(jié)構(gòu)。所述復(fù)位彈簧的作用是克服充電觸腳自身重力而恢復(fù)原 來的位置。充電觸腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以為以下兩種形式， 一是充電觸腳包括內(nèi)壁設(shè)有絕 緣層的筒體以及活動(dòng)設(shè)置在筒體內(nèi)的碳刷，碳刷外包裹有金屬外套，碳刷一端 通過導(dǎo)線與快速電能存儲(chǔ)器的控制器連接，筒體內(nèi)還設(shè)有沿碳刷滑動(dòng)方向運(yùn)動(dòng) 的伸縮彈簧，伸縮彈簧一端與碳刷固定，另一端與筒體內(nèi)壁絕緣固定，導(dǎo)線從 伸縮彈簧螺旋內(nèi)孔穿過，伸縮彈簧的作用是使碳刷與導(dǎo)電極板或絕緣過渡帶之 間保持一定的接觸壓力，電流的傳導(dǎo)路徑為碳刷(金屬外套)—導(dǎo)線—控制器 —快速電能存儲(chǔ)器 ， 二是充電觸腳包括內(nèi)壁設(shè)有絕緣層的筒體以及活動(dòng)設(shè)置在 筒體內(nèi)的挺柱，挺柱一端通過導(dǎo)線與快速電能存儲(chǔ)器的控制器連接，筒體內(nèi)還 設(shè)有沿挺柱滑動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)的伸縮彈簧，伸縮彈簧一端與挺柱固定，另一端與筒 體內(nèi)壁絕緣固定，導(dǎo)線從伸縮彈簧螺旋內(nèi)孔穿過；挺柱末端垂直安裝有轉(zhuǎn)軸， 轉(zhuǎn)軸上裝有滾動(dòng)外套，滾動(dòng)外套內(nèi)設(shè)置與轉(zhuǎn)軸外壁彈性接觸的碳刷，所述碳刷 是用于電流的傳導(dǎo)，摩擦脫落的碳粉可作為固體潤(rùn)滑劑，對(duì)轉(zhuǎn)軸與滾動(dòng)外套起 到潤(rùn)滑作用；所述挺柱、滾動(dòng)外套及轉(zhuǎn)軸均由高強(qiáng)度良導(dǎo)體制成，電流的傳導(dǎo) 路徑為滾動(dòng)外套—碳刷—轉(zhuǎn)軸—挺柱—導(dǎo)線—控制器—快速電能存儲(chǔ)器。所述的正導(dǎo)電極板和負(fù)導(dǎo)電極板分別嵌套在其上設(shè)有規(guī)則凸起的絕緣襯套 內(nèi)，絕緣襯套釆用有韌性且耐壓的廉價(jià)絕緣材料制成，直接鋪設(shè)于路面，避免導(dǎo)電極板與大地形成回路，造成電能流失或其它危害；絕緣襯套下方設(shè)有壓力 感應(yīng)器，可監(jiān)測(cè)通過車輛輪胎是否發(fā)生越界現(xiàn)象，如發(fā)生該現(xiàn)象，立即發(fā)送信 號(hào)，便于立即將接入導(dǎo)電極板正極的電源切斷，同時(shí)將充電觸腳收起，防止短 路事故發(fā)生，該壓力傳感器為現(xiàn)有公知產(chǎn)品；為防止電流損耗，正導(dǎo)電極板間 隔設(shè)置，相鄰正導(dǎo)電極板之間設(shè)有絕緣過渡帶，使得電壓按車輛行駛通過方向 漸次升高，有利于快速電能存儲(chǔ)器的平穩(wěn)切入，其最高電壓限制在安全范圍內(nèi)。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過車載設(shè)施、地面設(shè)施使得混合動(dòng)力汽車或純 電動(dòng)汽車上的動(dòng)力蓄電池組經(jīng)直接存儲(chǔ)或能量轉(zhuǎn)換而快速獲得電能補(bǔ)充，存儲(chǔ) 積蓄能量，并在車輛正常行駛中緩慢地轉(zhuǎn)換和釋放，很大程度地提高了電能在 車輛能源體系中的使用比例，充分體現(xiàn)混合動(dòng)力車輛或純電動(dòng)車輛在排放、動(dòng) 力和燃油經(jīng)濟(jì)性等方面的綜合優(yōu)勢(shì)，有效減少了污染物的排放，降低了成本； 而且在行車過程中即能實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)充電能，不需長(zhǎng)時(shí)間等待，尤其適用于行車 速度較快的高速路上，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，具有廣闊的市場(chǎng)前 景。


圖1為本發(fā)明所述車載設(shè)施的充電觸腳與車體的連接結(jié)構(gòu)示意圖一圖2為本發(fā)明所述車載設(shè)施的充電觸腳與車體的連接結(jié)構(gòu)示意圖二圖3為充電觸腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖一圖4為充電觸腳的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖二圖5為圖4中滾動(dòng)外套與轉(zhuǎn)軸的連接結(jié)構(gòu)示意圖一圖6為圖4中滾動(dòng)外套與轉(zhuǎn)軸的連接結(jié)構(gòu)示意圖二圖7為圖4中滾動(dòng)外套的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意8為慣性蓄能轉(zhuǎn)筒與蓄能電機(jī)的連接結(jié)構(gòu)示意9為本發(fā)明所述地面設(shè)施的結(jié)構(gòu)示意io為本發(fā)明所述的電能循環(huán)路徑示意中1-充電觸腳2-導(dǎo)線3-直流電源組4-正導(dǎo)電極板5-負(fù)導(dǎo)電極板6-旋轉(zhuǎn)軸7-蓄能電機(jī)轉(zhuǎn)子8-空心圓柱筒體9-挺柱10-驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)11-復(fù)位 彈簧12-筒體13-碳刷14-伸縮彈簧15-轉(zhuǎn)軸16-滾動(dòng)外套 17-碳刷 18-絕緣襯套19-絕緣過渡帶20-規(guī)則凸起具體實(shí)施方式
車體電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，由與車體上帶有充電控制器的動(dòng)力蓄電池 組連接的車載設(shè)施和地面設(shè)施構(gòu)成，車載設(shè)施包括與動(dòng)力蓄電池組連接并帶有 控制器的快速電能存儲(chǔ)器，該快速電能存儲(chǔ)器可采用以下三種形式， 一是由蓄 能電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)軸與蓄能電機(jī)轉(zhuǎn)子連接的慣性蓄能飛輪構(gòu)成；如圖8所示，二 是由蓄能電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)軸6與蓄能電機(jī)轉(zhuǎn)子7連接的慣性蓄能轉(zhuǎn)筒構(gòu)成，所述 慣性蓄能轉(zhuǎn)筒包括空心圓柱筒體8以及固定在其兩端面的旋轉(zhuǎn)軸6;三是電容， 前兩種快速電能存儲(chǔ)器設(shè)置在固定于車體上的真空密閉腔體內(nèi)，以減少能量損 失；還包含對(duì)稱鉸接在車體底盤兩側(cè)并由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)伸縮的充電觸 腳l，充電觸腳1通過導(dǎo)線2與快速電能存儲(chǔ)器的控制器連接，充電觸腳與車 體的連接方式有兩種，如圖1所示， 一是充電觸腳1 一端頭與車體鉸接，另一 端頭與固定在車體上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)IO鉸接以形成懸臂式結(jié)構(gòu)，充電觸腳1與車體 之間設(shè)置復(fù)位彈簧ll;如圖2所示，另一種是充電觸腳1 一端頭與固定在車體 上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)IO鉸接，并與車體之間設(shè)置復(fù)位彈簧11，充電觸腳1中間支點(diǎn) 與車體鉸接以形成杠桿式結(jié)構(gòu)。實(shí)現(xiàn)充電觸腳伸縮的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)IO為液壓驅(qū)動(dòng)裝 置或氣壓驅(qū)動(dòng)裝置或電磁銜鐵或電機(jī)絲杠結(jié)構(gòu)中的任意一種，上述四種結(jié)構(gòu)均 為現(xiàn)有公知結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員很容易實(shí)現(xiàn)。如圖3所示，充電觸腳1包括內(nèi)壁設(shè)有絕緣層的筒體12以及活動(dòng)設(shè)置在筒 體內(nèi)的碳刷13，碳刷外包裹有金屬外套，碳刷一端通過導(dǎo)線2與快速電能存儲(chǔ)器的控制器連接，筒體12內(nèi)還設(shè)有沿碳刷13滑動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)的伸縮彈簧14,伸縮彈簧一端與碳刷固定，另一端與筒體內(nèi)壁絕緣固定，導(dǎo)線2從伸縮彈簧14螺 旋內(nèi)孔穿過；如圖4所示，充電觸腳1也可為以下結(jié)構(gòu)，包括內(nèi)壁設(shè)有絕緣層 的筒體12以及活動(dòng)設(shè)置在筒體內(nèi)的挺柱9，挺柱一端通過導(dǎo)線2與快速電能存 儲(chǔ)器的控制器連接，筒體12內(nèi)還設(shè)有沿挺柱9滑動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)的伸縮彈簧14， 伸縮彈簧一端與挺柱固定，另一端與筒體內(nèi)壁絕緣固定，導(dǎo)線2從伸縮彈簧M 螺旋內(nèi)孔穿過；如圖5、 6所示，挺柱9末端垂直安裝有轉(zhuǎn)軸15，轉(zhuǎn)軸上裝有 滾動(dòng)外套16，滾動(dòng)外套數(shù)量可以為一個(gè)或兩個(gè)，如圖7所示，滾動(dòng)外套內(nèi)設(shè)置 與轉(zhuǎn)軸15外壁彈性接觸的碳刷17。如圖9所示，地面設(shè)施包括直流電源組3以及平行設(shè)置且相互絕緣的正導(dǎo) 電極板4和負(fù)導(dǎo)電極板5，導(dǎo)電極板是由耐磨、耐壓、化學(xué)穩(wěn)定性高且導(dǎo)電率 高的材料制成的外形輪廓大致為矩型板狀的物體，并分別嵌套在其上設(shè)有規(guī)則 凸起20的絕緣襯套18內(nèi)，其高度與絕緣襯套銜接處一致，絕緣襯套的高度與 路面一致或略高于路面，正導(dǎo)電極板4和負(fù)導(dǎo)電極板5分別通過導(dǎo)線與直流電 源組3正、負(fù)極連接，直流電源組可由配電站供電，配電站是將由電網(wǎng)接入的 高壓電源通過變壓、整流等技術(shù)手段處理后變成需要的直流電源組，位于車體 兩側(cè)的充電觸腳1分別與正導(dǎo)電極板4、負(fù)導(dǎo)電極板5位置相互對(duì)應(yīng)，當(dāng)汽車 駛?cè)氲孛嬖O(shè)施后，能恰好使其車輪沿導(dǎo)電極板運(yùn)動(dòng)，繼而使充電觸腳與導(dǎo)電極 板接觸；正導(dǎo)電極板4間隔設(shè)置，相鄰正導(dǎo)電極板之間設(shè)有絕緣過渡帶19，絕 緣過渡帶是正導(dǎo)電極板之間的過渡連接物體，其外形輪廓大致為矩型板狀，特 性是耐磨、耐壓、化學(xué)穩(wěn)定性高、韌性高且絕緣，其長(zhǎng)度與正導(dǎo)電極板寬度大 致相等，其高度與絕緣襯套銜接處一致；為了使正、負(fù)導(dǎo)電極板的絕緣襯套18 之間結(jié)合緊密，可采用燕尾槽結(jié)構(gòu)連接，絕緣襯套下方設(shè)有壓力感應(yīng)器，用于 檢測(cè)車輛輪胎是否發(fā)生越界現(xiàn)象，保證輪胎沿著正、負(fù)導(dǎo)電極板平行前進(jìn)；絕緣襯套上的規(guī)則凸起也可以檢測(cè)輪胎發(fā)生越界現(xiàn)象，防止短路事故發(fā)生。具體實(shí)施時(shí)，在高速路上或其它行車速度較快的路面上間隔增設(shè)地面設(shè)施， 同時(shí)在現(xiàn)有混合動(dòng)力汽車或純電動(dòng)汽車上安裝與動(dòng)力蓄電池組連接的車載設(shè) 施，當(dāng)汽車車輪以一定速度駛?cè)氲孛嬖O(shè)施的正、負(fù)導(dǎo)電極板上時(shí)，在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 的作用下使得車載設(shè)施上的充電觸腳伸出并與正、負(fù)導(dǎo)電極板接觸，繼而直流 電源組的電流經(jīng)充電觸腳、導(dǎo)線、控制器傳遞并儲(chǔ)存至快速電能存儲(chǔ)器；當(dāng)汽 車駛離地面設(shè)施的導(dǎo)電極板后，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)將充電觸腳收起，然后汽車正常行駛 過程中，在快速電能存儲(chǔ)器的作用下將積蓄的電能緩慢釋放，并經(jīng)充電控制器 給動(dòng)力蓄電池組充電，動(dòng)力蓄電池組與汽車上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，為汽車提供動(dòng) 力。此外，在實(shí)際應(yīng)用中，為了使本發(fā)明所述的充電裝置更完善、更合理，在 進(jìn)入地面設(shè)施之前，可設(shè)置指示標(biāo)牌(由涂有熒光漆或敷設(shè)反光膜的金屬板或 LED點(diǎn)陣構(gòu)成)，用于提醒和引導(dǎo)駕駛員進(jìn)入快速充電路段，對(duì)車速及有關(guān)信息 作簡(jiǎn)明直觀的提示；在指示標(biāo)牌和地面設(shè)施之間的緩沖路面上還可設(shè)置地磁感 應(yīng)線圈，由若干匝導(dǎo)電金屬線構(gòu)成，通過檢測(cè)感應(yīng)線圈覆蓋區(qū)域內(nèi)電磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化，監(jiān)測(cè)是否有車輛通過，本裝置為現(xiàn)有公知技術(shù)產(chǎn)品；另外在路面和車上均裝有微波/紅外線信號(hào)發(fā)射/接收裝置，用于完成地面設(shè)施與駛?cè)胲囕v的通訊聯(lián)系；快速電能存儲(chǔ)器的控制器上還設(shè)有外接線纜及插頭，可在車輛處于泊車 狀態(tài)下連接外部電源，使得快速電能存儲(chǔ)器直接獲得電能補(bǔ)充。如圖10所示，為電能的循環(huán)路徑示意圖，在汽車駛?cè)氲孛嬖O(shè)施的過程中， 大量電能由導(dǎo)電極板、充電觸腳存儲(chǔ)至快速電能存儲(chǔ)器，當(dāng)汽車駛離地面設(shè)施 后，快速電能存儲(chǔ)器將電能傳遞至動(dòng)力蓄電池組，既而將電能傳遞至電機(jī)，由 電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)汽車運(yùn)行，該路徑為汽車行駛過程中電能的主 要循環(huán)路徑，即a—b—c;同時(shí)可有極少量電能直接存儲(chǔ)至動(dòng)力蓄電池組，即f—c路徑；當(dāng)汽車電機(jī)處于再生制動(dòng)發(fā)電機(jī)模式時(shí)，為防止動(dòng)力蓄電池組因充電電 流過大，對(duì)電池組造成損害，本發(fā)明所采用的快速電能存儲(chǔ)器，可瞬時(shí)吸收較 多電能，然后再緩慢釋放，其電能循環(huán)路徑為d—e—b~>C。當(dāng)汽車處于停泊狀 態(tài)，而且有足夠的時(shí)間時(shí)，通過外接電纜及插頭直接為動(dòng)力蓄電池組緩慢充電， 即g—C路徑，此外，在時(shí)間比較倉(cāng)促的情況下，也可通過快速電能存儲(chǔ)器瞬間存儲(chǔ)大量電能，即h—b—c路徑。
權(quán)利要求
1、一種汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，其特征是由與車體上帶有充電控制器的動(dòng)力蓄電池組連接的車載設(shè)施和地面設(shè)施構(gòu)成，所述的車載設(shè)施包括與動(dòng)力蓄電池組連接并帶有控制器的快速電能存儲(chǔ)器，還包含對(duì)稱鉸接在車體底盤兩側(cè)并由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)伸縮的充電觸腳(1)，充電觸腳(1)通過導(dǎo)線(2)與快速電能存儲(chǔ)器的控制器連接；所述的地面設(shè)施包括直流電源組(3)以及平行設(shè)置且相互絕緣的正導(dǎo)電極板(4)和負(fù)導(dǎo)電極板(5)，正導(dǎo)電極板(4)和負(fù)導(dǎo)電極板(5)分別通過導(dǎo)線與直流電源組(3)正、負(fù)極連接，位于車體兩側(cè)的充電觸腳(1)分別與正導(dǎo)電極板(4)、負(fù)導(dǎo)電極板(5)位置相互對(duì)應(yīng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，其特征是快速電 能存儲(chǔ)器是由蓄能電機(jī)以及旋轉(zhuǎn)軸(6)與蓄能電機(jī)轉(zhuǎn)子(7)連接的慣性蓄能 飛輪或慣性蓄能轉(zhuǎn)筒構(gòu)成，所述慣性蓄能轉(zhuǎn)筒包括空心圓柱筒體(8)以及固定 在其兩端面的旋轉(zhuǎn)軸(6)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，其特征是快 速電能存儲(chǔ)器設(shè)置在固定于車體上的真空密閉腔體內(nèi)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，其特征是快速電 能存儲(chǔ)器為電容。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，其特征 是所述充電觸腳(1) 一端頭與車體鉸接，另一端頭與固定在車體上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) (10)鉸接以形成懸臂式結(jié)構(gòu)，充電觸腳(1)與車體之間設(shè)置復(fù)位彈簧(11)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，其特征 是所述充電觸腳(1) 一端頭與固定在車體上的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)鉸接，并與車體 之間設(shè)置復(fù)位彈簧(11)，充電觸腳(1)中間支點(diǎn)與車體鉸接以形成杠桿式結(jié) 構(gòu)。一
7、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，其特征 是所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(10)為液壓驅(qū)動(dòng)裝置或氣壓驅(qū)動(dòng)裝置或電磁銜鐵或電機(jī)絲 杠結(jié)構(gòu)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，其特征 是所述的充電觸腳(1)包括內(nèi)壁設(shè)有絕緣層的筒體(12)以及活動(dòng)設(shè)置在筒體 內(nèi)的碳刷(13)，碳刷外包裹有金屬外套，碳刷一端通過導(dǎo)線(2)與快速電能 存儲(chǔ)器的控制器連接，筒體(12)內(nèi)還設(shè)有沿碳刷(13)滑動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)的伸縮 彈簧(14)，伸縮彈簧一端與碳刷固定，另一端與筒體內(nèi)壁絕緣固定，導(dǎo)線(2) 從伸縮彈簧(14)螺旋內(nèi)孔穿過。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，其特征 是所述的充電觸腳(1)包括內(nèi)壁設(shè)有絕緣層的筒體(12)以及活動(dòng)設(shè)置在筒體 內(nèi)的挺柱(9)，挺柱一端通過導(dǎo)線(2)與快速電能存儲(chǔ)器的控制器連接，筒體 (12)內(nèi)還設(shè)有沿挺柱(9)滑動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)的伸縮彈簧(14)，伸縮彈簧一端與 挺柱固定，另一端與筒體內(nèi)壁絕緣固定，導(dǎo)線(2)從伸縮彈簧(14)螺旋內(nèi)孔 穿過；挺柱(9)末端垂直安裝有轉(zhuǎn)軸(15)，轉(zhuǎn)軸上裝有滾動(dòng)外套(16)，滾動(dòng) 外套內(nèi)設(shè)置與轉(zhuǎn)軸(15)外壁彈性接觸的碳刷(17)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，其特 征是所述的正導(dǎo)電極板(4)和負(fù)導(dǎo)電極板(5)分別嵌套在其上設(shè)有規(guī)則凸起(20)的絕緣襯套(18)內(nèi)，絕緣襯套下方設(shè)有壓力感應(yīng)器，正導(dǎo)電極板(4) 間隔設(shè)置，相鄰正導(dǎo)電極板之間設(shè)有絕緣過渡帶(19)。
全文摘要
本發(fā)明涉及汽車電能補(bǔ)充裝置，具體為一種汽車電能存儲(chǔ)及快速補(bǔ)充裝置，解決現(xiàn)有純電動(dòng)汽車及混合動(dòng)力汽車上的動(dòng)力蓄電池組由于車身自重的限制，存儲(chǔ)電能較少，由與汽車上動(dòng)力蓄電池組連接的車載設(shè)施和地面設(shè)施構(gòu)成，車載設(shè)施包括與動(dòng)力蓄電池組連接的快速電能存儲(chǔ)器以及鉸接在汽車底盤兩側(cè)的充電觸腳，充電觸腳與快速電能存儲(chǔ)器連接；地面設(shè)施包括直流電源組以及與其連接的正、負(fù)導(dǎo)電極板，充電觸腳分別與正、負(fù)導(dǎo)電極板位置對(duì)應(yīng)。該裝置使動(dòng)力蓄電池組經(jīng)直接存儲(chǔ)或能量轉(zhuǎn)換而快速獲得電能補(bǔ)充，然后緩慢地轉(zhuǎn)換和釋放，很大程度地提高了電能在車輛能源體系中的使用比例；在行車過程中即能實(shí)現(xiàn)快速補(bǔ)充電能，能產(chǎn)生較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
文檔編號(hào)B60L5/42GK101224708SQ20081005443
公開日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月10日
發(fā)明者剛 王 申請(qǐng)人:剛 王