本發(fā)明屬于電動(dòng)汽車領(lǐng)域，特別是涉及一種電動(dòng)汽車行車道路地面受電方法，適用于所有有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車，包括純電動(dòng)汽車，燃料、電池兩用汽車。

技術(shù)背景

目前，電動(dòng)汽車電池續(xù)航能力有限是制約電動(dòng)汽車發(fā)展的主要因素。在行車道路上，特別是在高速行車道路上，還沒(méi)有一種通過(guò)供電線路的電源對(duì)電動(dòng)汽車供電的技術(shù)方案或產(chǎn)品。如果采用沿高速行車道路設(shè)置電動(dòng)汽車充電樁的方法，投資巨大，維護(hù)手續(xù)復(fù)雜，成本過(guò)高，因此市場(chǎng)上急需一種低成本高效率的電動(dòng)汽車供電技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本技術(shù)針對(duì)現(xiàn)有電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力有限而發(fā)明。通過(guò)在行車道路上設(shè)置地面供電裝置，配合電動(dòng)汽車上的集電輪胎或者受電靴，將電源引導(dǎo)到電動(dòng)汽車上。電動(dòng)汽車行駛過(guò)程中，集電輪胎或者受電靴與地面供電裝置可以隨時(shí)連通或斷開(kāi)。當(dāng)電動(dòng)汽車碾壓到地面供電裝置上的時(shí)候，地面供電裝置對(duì)電動(dòng)汽車供電或充電，當(dāng)電動(dòng)汽車因需要超車或者其他原因離開(kāi)地面供電裝置的時(shí)候，集電輪胎或者受電靴與地面供電裝置斷開(kāi)，此時(shí)電動(dòng)汽車使用配備的電池或者燃油動(dòng)力繼續(xù)行駛。這樣電動(dòng)汽車就做到了大部分時(shí)間靠行車道路電源供電或充電，而其他短時(shí)間的機(jī)動(dòng)路線行駛可以使用自帶的電池或者燃油提供動(dòng)力。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，在行車道路路面設(shè)置有地面供電裝置，地面供電裝置由供電單元組組成，沿行車道路左右平行對(duì)稱設(shè)置的兩個(gè)供電 單元組成一個(gè)供電單元組，沿行車道路縱向排列的多個(gè)供電單元組組成地面供電裝置；供電單元為上方一層平板狀導(dǎo)電層，平板狀導(dǎo)電層下方或側(cè)方有供電機(jī)構(gòu)，平板狀導(dǎo)電層在自然狀態(tài)下與供電機(jī)構(gòu)電絕緣，在受到電動(dòng)汽車所附加的激發(fā)條件激發(fā)下，供電機(jī)構(gòu)接通電源，供電機(jī)構(gòu)通過(guò)電纜連接到供電線路上；電動(dòng)汽車上設(shè)置有受電裝置，受電裝置一端與電動(dòng)汽車汽車用電器電連接，另一端接觸到地面供電裝置的平板狀導(dǎo)電層并在其上做滾動(dòng)摩擦或滑動(dòng)摩擦而接通電源；平板狀導(dǎo)電層可以是一塊平面導(dǎo)電材料，也可以是多塊一定幾何形狀的導(dǎo)電材料拼接成的近似平板的形狀，平板狀導(dǎo)電層與周邊電絕緣；電動(dòng)汽車行車道路地面受電方法還設(shè)置有一系列的輔助設(shè)施，以完成電動(dòng)汽車用電的自動(dòng)計(jì)費(fèi)、自動(dòng)循跡、漏電保護(hù)、手動(dòng)開(kāi)關(guān)等功能。

附圖說(shuō)明

圖1是地面供電裝置設(shè)置在行車道路路面之上交流供電的示意圖。

圖2是地面供電裝置設(shè)置在行車道路路面之上直流供電的示意圖。

圖3是地面供電裝置設(shè)置在行車道路路面之下供電的示意圖。

圖4是在行車道路上為地面供電裝置設(shè)置縱向凹槽的示意圖。

圖5是行車道路上為多車道行駛而設(shè)置的多組地面供電裝置示意圖。

圖6是輪胎著地面圓周包覆導(dǎo)電圈的示意圖。

圖7是一組集電輪胎與地面供電裝置位置關(guān)系示意圖。

圖8是集電輪胎碾壓到平板狀導(dǎo)電層后電導(dǎo)通的示意圖。

圖9是受電靴在有引導(dǎo)凹槽的平板狀導(dǎo)電層楔形結(jié)合示意圖。

圖10是設(shè)置有排水系統(tǒng)的縱向溝槽內(nèi)絕緣導(dǎo)電體和觸發(fā)信號(hào)之間的關(guān)系示意圖。

圖11是平板狀導(dǎo)電層、觸發(fā)信號(hào)、可控硅之間的關(guān)系示意圖。

圖12是整體關(guān)系示意圖。

圖13是電動(dòng)汽車行駛在行車道路上與地面供電裝置位置關(guān)系示意圖。

圖中，1.行車道路路面，2.地面供電裝置，3.絕緣層，4.平板狀導(dǎo)電層，5.供電機(jī)構(gòu)，6.閉合腔室，7.電纜，8.供電線路，9.集電輪胎，10.電動(dòng)汽車，11.導(dǎo)電圈，12.電刷，13.導(dǎo)線，14.電機(jī)，15.充電裝置，16.縱向溝槽，17.彈性裝置，18.供電單元，19.供電單元組，20.受電裝置，21.汽車用電器，22.受電靴，23.滾輪，24.磁鐵，25.受電體，26.空調(diào)，27.可控硅，28.觸發(fā)信號(hào)，29.電費(fèi)自動(dòng)計(jì)費(fèi)裝置、30.自動(dòng)循跡裝置、31.漏電保護(hù)裝置、32.手動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置，33.輔助設(shè)施，34.受電導(dǎo)通處，35.排水裝置，36.絕緣支撐體，37.引導(dǎo)凹槽，38.受電桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖進(jìn)一步加以說(shuō)明。

圖1中，地面供電裝置2設(shè)置于行車道路路面1以上，電源為交流電供電，電纜7將供電機(jī)構(gòu)5連接到供電線路上。這種設(shè)計(jì)，不需要在現(xiàn)有行車道路上挖縱向溝槽，直接將地面供電裝置2鋪設(shè)在現(xiàn)有道路上即可。實(shí)際應(yīng)用中，地面供電裝置2應(yīng)設(shè)計(jì)的盡量扁平一些。

圖2與圖1大致相同，不同處為直流供電。

圖3中，地面供電裝置2，設(shè)置于行車道路路面1以下。地面供電裝置2上表面與行車道路路面1齊平或者略高一點(diǎn)。這種設(shè)計(jì)，需要在現(xiàn)有行車道路上挖縱向溝槽，或者，在設(shè)計(jì)新行車道路的時(shí)候，直接設(shè)計(jì)好縱向溝槽。

圖4給出了行車道路上設(shè)計(jì)縱向溝槽16的示意。在現(xiàn)有行車道路上，需要挖出比較淺的縱向溝槽16；在新行車道路的施工中，直接設(shè)計(jì)出縱向溝槽16。

圖5是行車道路上為多車道行駛而設(shè)置的多組地面供電裝置示意圖。箭頭表示汽車行駛方向。地面供電裝置2兩條為一組車道，一條行車道路上，可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)一組或多組。

圖6是輪胎著地面圓周包覆導(dǎo)電圈的立體示意圖。在現(xiàn)有輪胎基礎(chǔ)上，輪胎著地面包覆一圈導(dǎo)電圈11。導(dǎo)電圈11可以是一層金屬，也可以是一層導(dǎo)電橡膠，也可以是金屬環(huán)，當(dāng)然，可以是任何導(dǎo)電材料。緊貼導(dǎo)電圈11設(shè)置有電刷12，電刷12通過(guò)導(dǎo)線13連接到汽車電機(jī)14或充電裝置15上。

圖7是一組集電輪胎與地面供電裝置位置關(guān)系示意圖。汽車左右兩個(gè)集電輪胎9分別碾壓在行車道路的左右兩條地面供電裝置2上，就形成了供電回路。

圖8是集電輪胎碾壓到平板狀導(dǎo)電層后電導(dǎo)通的示意圖。電纜7從供電線路8上將電源引到供電機(jī)構(gòu)5上；當(dāng)集電輪胎9碾壓在平板狀導(dǎo)電層4上，碾壓部位的平板狀導(dǎo)電層4與相應(yīng)部位的供電機(jī)構(gòu)5電導(dǎo)通，形成了受電導(dǎo)通處22，集電輪胎9上的導(dǎo)電圈11也帶電，緊貼導(dǎo)電圈11的電刷12將電傳輸?shù)诫妱?dòng)汽車電機(jī)14上或者充電裝置15上。

圖9中，為了使受電靴能夠沿著地面供電裝置2移動(dòng)而不會(huì)輕易脫離開(kāi)平板狀導(dǎo)電層4，在平板狀導(dǎo)電層4上表面可以設(shè)置縱向凹槽，稱之為引導(dǎo)凹槽37，受電靴22與引導(dǎo)凹槽37楔形結(jié)合且可以在其內(nèi)滑移。

圖10中，在縱向溝槽16中，若干絕緣支撐體36支撐起平板狀導(dǎo)電層4，在兩者之間，有觸發(fā)信號(hào)28，在縱向溝槽16中還設(shè)置有排水裝置35，以便排掉漏入其中的雨水、雪水。

圖11中，觸發(fā)信號(hào)28連接到可控硅的控制極，可控硅的兩個(gè)陽(yáng)極分 別接到平板狀導(dǎo)電層4和電纜7上，當(dāng)觸發(fā)信號(hào)28觸發(fā)傳遞到可控硅控制極，可控硅導(dǎo)通，電源通過(guò)電纜7傳遞到平板狀導(dǎo)電層4。

圖12是相互關(guān)系示意圖。從供電線路8引下的電源通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)18再通過(guò)漏電保護(hù)開(kāi)關(guān)19連接到地面供電裝置2上，地面供電裝置2通過(guò)智能引導(dǎo)系統(tǒng)20、循跡裝置21、電費(fèi)自動(dòng)計(jì)費(fèi)裝置23將電源傳遞到集電輪胎9或受電靴22上，繼而傳遞到電動(dòng)汽車的電機(jī)14或充電裝置15上。

圖13是電動(dòng)汽車行駛在行車道路上與地面供電裝置位置關(guān)系示意圖。電動(dòng)汽車10行駛在地面供電裝置上，可以通過(guò)集電輪胎受電，也可以通過(guò)受電靴22受電。

根據(jù)需要，地面供電裝置2可以有兩種設(shè)計(jì)，一種是將地面供電裝置2鋪設(shè)在行車道路路面1之上，使平板狀導(dǎo)電層4的上表面高出行車道路路面1。另一種是在行車道路路面1挖縱向溝槽16，將地面供電裝置2鋪設(shè)在縱向溝槽16中，使平板狀導(dǎo)電層4的上表面與行車道路路面1基本等高。前者可以在不破壞現(xiàn)有路面的情況下鋪設(shè)，省工省力，但缺點(diǎn)是地面供電裝置2高出路面不美觀。后者雖然需要挖掘縱向溝槽16，但地面供電裝置2與路面渾然一體。

首選的一種方案是，供電單元18為上方的平板狀導(dǎo)電層4與下方的供電機(jī)構(gòu)5及絕緣層3組成，上方的平板狀導(dǎo)電層4與絕緣層3共同結(jié)合組成一個(gè)閉合腔室6，該閉合腔室6可阻止雨水、雪水和灰塵等任何雜物進(jìn)入，絕緣層3底部與地面緊貼，供電機(jī)構(gòu)5設(shè)置在閉合腔室6內(nèi)的絕緣層3底部，且與絕緣層3底部緊貼，供電機(jī)構(gòu)5通過(guò)電纜7連接到供電線路8上，平板狀導(dǎo)電層4與供電機(jī)構(gòu)5在自然狀態(tài)下相互空氣隔離且電絕緣，當(dāng)有電動(dòng)汽 車10經(jīng)過(guò)壓在平板狀導(dǎo)電層4上時(shí)，平板狀導(dǎo)電層4與供電機(jī)構(gòu)5在重力作用下機(jī)械接觸并形成受電導(dǎo)通處34，因而平板狀導(dǎo)電層4接通電源，當(dāng)電動(dòng)汽車10離開(kāi)后，平板狀導(dǎo)電層4在彈性裝置17彈性作用下又與供電機(jī)構(gòu)5形成空氣隔離狀態(tài)；所述供電機(jī)構(gòu)5為設(shè)置在地面的連接著電纜7的供電機(jī)構(gòu)5，該供電機(jī)構(gòu)5可以是平板狀、條狀、塊狀、柱狀等任何形狀；在平板狀導(dǎo)電層4與縱向溝槽16底面之間有彈性裝置17支撐，彈性裝置17可以是彈簧或任何彈性材料組成的支撐體；電動(dòng)汽車10上左右輪胎各有至少一組集電輪胎9，集電輪胎9的外形與構(gòu)造與市面上的常規(guī)輪胎大致相同，特別處在于集電輪胎9是在常規(guī)輪胎的著地面圓周包覆一圈導(dǎo)電圈11，也就是在輪胎距圓心最遠(yuǎn)處的圓周面包覆一層導(dǎo)電圈11，緊貼導(dǎo)電圈11有電刷12，電刷12通過(guò)導(dǎo)線13連接到電動(dòng)汽車10的電機(jī)14或充電裝置15上；當(dāng)電動(dòng)汽車10左右兩組的集電輪胎9分別碾壓在兩條平板狀導(dǎo)電層4時(shí)，平板狀導(dǎo)電層4與供電機(jī)構(gòu)5接觸，平板狀導(dǎo)電層4被傳導(dǎo)帶電，電動(dòng)汽車10用電器與地面供電裝置形成電回路，完成地面供電裝置對(duì)電動(dòng)汽車10的供電；各個(gè)平板狀導(dǎo)電層4之間電絕緣。

另一種受電方案是，受電裝置20為從電動(dòng)汽車10的用電器引出受電桿38，其末端連接有受電靴22，兩個(gè)受電靴22為一組，分別拖行在左右兩側(cè)的平板狀導(dǎo)電層4上，受電靴22由滾輪23、磁鐵24和受電體25組成，受電體25為導(dǎo)電材料組成，受電體25通過(guò)導(dǎo)線13分別連接電動(dòng)汽車10的汽車用電器21上。滾輪23位于受電桿38著地處，可以在地面滾動(dòng)，引導(dǎo)受電體25接觸到平板狀導(dǎo)電層4。汽車用電器21包括電機(jī)14、充電裝置15及空調(diào)26等；平板狀導(dǎo)電層4為包含鐵基材料，以便可以被磁鐵24吸附，形成受電接觸，平板狀導(dǎo)電層4可以是全鐵基材料組 成，也可以是鐵基材料上包覆一層導(dǎo)電性更好的材料，所述包覆一層導(dǎo)電性更好的材料，指貼覆一層金屬材料，也包括電鍍一層金屬材料，受電體25靠磁鐵24對(duì)平板狀導(dǎo)電層4的吸附力而緊貼在平板狀導(dǎo)電層4上滑移；受電體25可以是塊狀導(dǎo)電體，也可以是由金屬絲組成的形狀如毛刷狀導(dǎo)電體；電動(dòng)汽車10到受電靴22之間，可以參考現(xiàn)有無(wú)軌電車或動(dòng)車的受電桿裝置。

還有一種受電方案，相對(duì)來(lái)說(shuō)更簡(jiǎn)潔，供電機(jī)構(gòu)5是可控硅27，可控硅27的陽(yáng)極一端通過(guò)電纜7接到供電線路8上，另一端陽(yáng)極接到平板狀導(dǎo)電層4上，可控硅27的控制極接受電動(dòng)汽車10經(jīng)過(guò)時(shí)所發(fā)出的聲、光、電、磁、重力等觸發(fā)信號(hào)28，當(dāng)這些信號(hào)滿足設(shè)計(jì)的觸發(fā)閾值時(shí)，可控硅導(dǎo)通，平板狀導(dǎo)電層4得到電源，反之則斷開(kāi)電源；所述聲、光、電、磁、重力，是指從電動(dòng)汽車上發(fā)出的強(qiáng)度明顯高于自然狀態(tài)下的聲、光、電、磁、重力。光觸發(fā)信號(hào)可以是在車輛底部設(shè)置激光、紅外線光朝向路面；相應(yīng)路面部分有透明層，內(nèi)部有光信號(hào)接收裝置。重力觸發(fā)信號(hào)可以參考電子稱原理，將重力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。磁信號(hào)觸發(fā)可以靠在車輛底部拖行于路面的磁鐵實(shí)現(xiàn)。

另一種方案是，平板狀導(dǎo)電層4之下為開(kāi)放式，其下方的供電機(jī)構(gòu)5由彈性裝置17、供電機(jī)構(gòu)5、絕緣支撐體36組成，絕緣支撐體36、彈性裝置17、供電機(jī)構(gòu)5的下端均固定于縱向溝槽16底部，彈性裝置17、供電機(jī)構(gòu)5、絕緣支撐體36頂端高度依次降低，也就是，彈性裝置17最高，將平板狀導(dǎo)電層4懸空托起，當(dāng)平板狀導(dǎo)電層4上有電動(dòng)汽車10碾壓過(guò)時(shí)，其壓縮彈性裝置17后，接觸到供電機(jī)構(gòu)5，如果平板狀導(dǎo)電層4繼續(xù)下降，則有絕緣支撐體36最后支撐；縱向溝槽16底部，還設(shè)有排水裝置35，以 便將漏入其中的雨水、雪水排掉。

地面供電裝置2的閉合腔室6內(nèi)充有惰性氣體，以減低供電機(jī)構(gòu)的氧化速度，保持盡可能高的導(dǎo)電性。

在同一條行車道路上可平行設(shè)置多組地面供電裝置2，以便于多車道行駛供電。

輔助設(shè)施33包括有電費(fèi)自動(dòng)計(jì)費(fèi)裝置29、自動(dòng)循跡裝置30、漏電保護(hù)裝置31、手動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置32；每段供電裝置2上設(shè)置有電費(fèi)自動(dòng)計(jì)費(fèi)裝置29，以便計(jì)算、統(tǒng)計(jì)、收取電動(dòng)汽車從供電裝置2獲取的電費(fèi)；自動(dòng)循跡裝置30是根據(jù)衛(wèi)星導(dǎo)航和地面供電裝置2提供的相關(guān)信號(hào)而自動(dòng)校正電動(dòng)汽車10行駛路徑，以便其能一直沿著地面供電裝置2行駛，因而不斷獲取電源；漏電保護(hù)裝置31是為了防止下雨或下雪時(shí)路面可能的漏電而設(shè)置；手動(dòng)開(kāi)關(guān)裝置32設(shè)置在供電裝置2與供電線路8之間，以便供電系統(tǒng)出現(xiàn)故障或需要檢修時(shí)斷開(kāi)電源。

為了使地面供電裝置2能夠承受車輛的重壓，可以在平板狀導(dǎo)電層4下方設(shè)置混凝土板，兩者之間還可以設(shè)置絕緣層。

自動(dòng)循跡裝置30可以沿行車道路每隔一定距離設(shè)置激光數(shù)據(jù)發(fā)射裝置，將前方道路若干公里路段數(shù)據(jù)包發(fā)送到電動(dòng)汽車10的接收裝置。