一種電動汽車移動充電之形升降頂刷系統的制作方法

本發明涉及電動汽車充供電技術領域，具體涉及一種電動汽車移動充電之形升降頂刷系統。

背景技術：

當今全球普遍面臨環保壓力和能源危機的嚴峻形勢：一是環境方面，首先城市霧霾日趨嚴重急需防治解決。其次整個地球溫室氣體排放升高，《巴黎氣候變化協定》要求實現溫室氣體排放不再繼續增加。二是化石能源面臨枯竭，雖然新發現的頁巖氣和可燃冰容量不小，但開采難度大，成本高，短期難以利用，必須開發新能源。電動汽車具有無污染，噪聲低，能源效率高，結構簡單維修方便等優點，發展電動汽車取代燃油汽車勢在必行。近幾年電動汽車產業在各國倡導支持下得到快速發展，有效地解決了短程乘車出行，但動力電池遠程續航能力不足、充電速度不快，導致的里程焦慮問題始終得不到很好的解決，成為電動汽車發展的最大技術瓶頸，影響著電動汽車推廣普及。

目前破解里程焦慮難題的常規思路是：一方面提高電池的能量密度，積極增加續航里程，另一方面，廣泛建設充電樁，設法提升電池充電速度。這種思路貌似能夠解決問題，但實質上仍然不能從根本上解決里程焦慮的難題：因為電池容量與充電時間是一個矛盾體，通過增加電池容量來延長續航里程，勢必會相對延長充電時間，盡管快充技術進步有利于縮短充電時間，但快充會減少電池循環次數、縮短電池壽命，加劇安全風險，并且還要受電網負荷制約，不可能無限地加快下去，肯定存在一個極限無法繼續突破，所以期望通過不斷提升電池容量、不斷加快充電速度，來達到與加油一樣方便的設想是不現實的。即便理論上存在這樣的技術產品，也是不可推廣的，因為大容量快充車輛的造價極其昂貴，像特斯拉就是一個鮮活的例子，只有富人能享用和消費得起，難以成為國民車被大眾接受。這個常規思路實質上是沿用了燃油車輛停車加油的思維來解決電動汽車充電問題，希望像建設加油站一樣建設充電樁來解決車輛充電問題，但電與油的存在形式不同，導致電池與油箱充注效果肯定不同，油箱對加油速度沒有特定約束，但電池對充電速度存在著很多制約，過快充電會減少電池循環次數、縮短使用壽命，而且還受電網負荷制約，不能像想象的那樣隨意提高充電速度。電能難以像燃油先儲存下來后，再像加油一樣方便地給停下來車輛加注，總之停車充電永遠不能像加油一樣方便，這種思路難以破解里程焦慮問題。倘若撇開這一固化思維，不難發現電能輸送與燃油輸送明顯不同，燃油可以通過罐車送到加油站，實現停車定點加注，而電能具有極好的流動性，優勢是能夠通過電網便捷傳輸并且可以隨用隨取、源源不斷，不必像加油一樣采取停車加注，可以像高鐵一樣從電網上移動著刷取，實現邊行邊供邊充，若充電的過程又是行駛的過程，就可以避免停車等候的焦慮，結果移動充電比停車加油還要方便，這樣思路一變，充電的難題就迎刃而解了，里程焦慮不再是問題了。考慮到近80％的汽車用戶每日實際行駛里程通常在80公里以內，平時不遠程行駛可利用充電樁在夜間慢充多使用谷電，遠程出行時，利用四通八達的高速公路網絡，這樣續航能力不足的電動汽車借助高速公路網的移動充供電系統，巧妙地解決了遠程無限續航的難題。

將來電池能量密度和快充技術不斷進步，更有利于移動充電技術推廣，若在不影響電池安全的前提下，能實現5-10分鐘充滿電，屆時車輛的電池容量就不必再追求500公里甚至更遠的續航里程了，或許100-200公里續航里程就足夠了，那時車輛成本會大大降低，推出低于10萬元的國民車不再是夢想，電動汽車又便宜又方便還環保，跨入井噴發展的新時代指日可待。

中國專利申請cn201410795407.8公開了一種能夠無限遠程續航的電動汽車及其有軌化移動充供電系統，通過在高速公路中間隔離帶的兩側設置方便電動汽車取電的充供電系統，充供電系統主要通過并行設置的兩條耐磨導電滑軌外接來自高速公路的路網電源實現供電，借助高速公路網建設充供電系統，通過無軌電動汽車有軌化運行，既能利用電網供電續航，又可同步充電儲電，從而實現電動汽車的無限遠程續程；通過上述裝置提供了解決一些問題的方案，但是該方案利用高速公路隔離帶改造刷電的導電軌，存在三方面問題，一是刷電設施在路邊，位置不高，人容易觸摸到，有安全隱患；二是刷電設施易被行車撞損；三是車輛充電時會影響正常車輛行駛，這些問題亟待改進。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有的技術存在上述問題，在毗鄰高速的外側修筑專用充電車道，并完全借鑒高鐵刷電原理，提供一種電動汽車移動充電之形升降頂刷系統，可以解決上述問題。

為實現以上目的，本發明通過以下技術方案予以實現：

一種電動汽車移動充電之形升降頂刷系統，包括之形升降裝置、刷電機構和穩定部件，所述之形升降裝置設在電動汽車的車頂上，所述之形升降裝置在所述穩定部件配合下，將刷電機構升起與導電軌組貼合連接電網刷取電能，實現在行駛中為電動汽車電池充電。

進一步地，所述刷電機構由刷電弓、刷電滾筒和刷電支架構成，刷電弓和刷電滾筒分列在刷電支架兩端。

進一步地，所述之形升降裝置由連桿、支撐桿、拉索、液壓桿、活塞體和底座構成，連桿底端固定在底座上，拉索一端固定在活塞體上，另一端固定在支撐桿的下部外延部上，連桿和支撐桿之間通過轉軸活動連接，所述活塞體通過液壓桿驅動活塞體沿所述底座上的軌道槽水平滑動，通過改變連桿與底座的張角，實現支撐桿的升降，拉動拉索帶動支撐桿繞軸轉動，使支撐桿外端升降。

進一步地，所述穩定部件由拉簧、壓簧、彈力桿構成，所述拉簧設置在刷電弓下面，所述壓簧設置在刷電滾筒下面，所述彈力桿設計在支撐桿的上部，來實現刷電機構與導電軌組之間連接不同時中斷。

進一步地，所述導電軌組為兩條水平平行的火線和零線。

進一步地，所述刷電支架與彈力桿之間以轉軸連接，轉軸支點在支架橫臂上，采取非對稱設計，支撐刷電滾筒的力臂要遠長于支撐刷電弓的力臂。

進一步地，所述刷電機構中刷電弓和刷電滾筒均分為左右對稱兩部分，中間通過限位柱斷開。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

采用以上技術方案，刷電機構通過之形升降桿提升與導電軌組接觸連接電網刷取電能，實現了電動汽車在行駛中為電池連續充電，顛覆了停車充電的思維，解決了電動汽車遠程續航里程焦慮問題，降低了對動力電池續航里程過高要求，有利于降低電動汽車造價，便于電動汽車推廣普及。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明的電動汽車頂刷取電結構示意圖；

圖2為本發明的頂部刷電結構示意圖；

圖3為本發明的電動汽車頂刷取電俯視圖；

圖4為本發明的電動汽車取電的局部放大示意圖；

圖5為本發明的電動汽車頂刷機構立體示意圖；

圖中標號說明：1、之形升降裝置；11、連桿；12、支撐桿；13、拉索；14、液壓桿；15、活塞體；16、底座；2、刷電機構；21、刷電弓；22、刷電滾筒；23、刷電支架；24、限位柱；3、穩定部件；31、拉簧；32、壓簧；33、彈力桿；4、電動汽車；5、導電軌組；6、電瓷瓶。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

結合附圖1，對本發明作進一步的說明：一種電動汽車移動充電的之形升降頂刷系統，包括之形升降裝置1、刷電機構2和穩定部件3，所述之形升降裝置1設在電動汽車4的車頂上，所述之形升降裝置1在所述穩定部件3配合下，將刷電機構2升起與導電軌組5貼合連接電網刷取電能，實現在行駛中為電動汽車4電池充電。

結合附圖2、圖3、圖4和圖5，所述刷電機構2由刷電弓21、刷電滾筒22和刷電支架23構成，刷電弓21和刷電滾筒22分列在刷電支架23兩端；

所述之形升降裝置1由連桿11、支撐桿12、拉索13、液壓桿14、活塞體15和底座16構成，連桿11底端固定在底座16上，拉索13一端固定在活塞體15上，另一端固定在支撐桿12的下部外延部上，連桿11和支撐桿12之間通過轉軸活動連接，所述活塞體15通過液壓桿14驅動活塞體15沿所述底座16上的軌道槽水平滑動，通過改變連桿11與底座16的張角，實現支撐桿12的升降，拉動拉索13帶動支撐桿12繞軸轉動，使支撐桿12外端升降；還設有壓力傳感器設置刷電弓21上，用來感應導電軌組5對刷電弓21和刷電滾筒22的壓力，并與汽車的控制系統通信連接，給液壓傳動系統信號，從而控制所述液壓桿的伸縮行程；壓力傳感器將檢測到的壓力值傳給控制系統，控制系統將該值作為設定壓力值記錄下來；壓力發生變化偏離初始設定的壓力值范圍；壓力傳感器檢測到壓力的變化，并將壓力變化的信號傳給控制系統，同時編碼器也將液壓桿的伸縮量的信號傳給控制系統；控制系統會計算某一時間段檢測到的壓力的平均值，當壓力值變化趨勢明顯時，控制系統會下達命令給控制液壓桿的流量控制閥的壓力調節單元，控制液壓桿的伸縮量來調節刷電弓和刷電滾筒與導電軌組之間的壓力值，如此反復，避免刷電弓和刷電滾筒與導電軌組之間的壓力過大或過小；

所述穩定部件3由拉簧31、壓簧32、彈力桿33構成，所述拉簧31設置在刷電弓21下面，所述壓簧32設置在刷電滾筒22下面，所述彈力桿33設計在支撐桿12的上部，三種穩定部件均是用于減緩汽車顛簸震蕩，維持刷電機構與導電軌組之間連接不同時中斷，避免打火電弧危害；

所述導電軌組5為兩條水平平行的火線和零線；

所述刷電支架23與彈力桿33之間以轉軸連接，轉軸支點在支架橫臂上，采取非對稱設計，支撐刷電滾筒22的力臂要遠長于支撐刷電弓21的力臂，這樣在拉簧31和壓簧32的配合下有助于調節導電軌組5對刷電滾筒22和刷電弓21的壓力分配，自動實現調大導電軌組5對刷電滾筒22的壓力并減小導電軌組5對刷電弓21的壓力，目的是發揮刷電滾筒22與導電軌組5之間滾動摩擦小的優勢，降低刷電弓21與導電軌組5之間的滑動摩擦損耗；當車輛向下顛簸時，刷電弓21脫軌時，刷電滾筒22有較大的向上翹行空間，依然保持與導電軌組5的貼合不脫軌，當刷電弓21恢復接觸導電軌組5時也不會產生電火花。當車輛向上顛簸時，導電軌組5對刷電機構2的壓力會增大，首先減震器被壓縮，消減掉一部分壓力，其次通過支點非對稱設計，調節壓力分配，使刷電弓21增加的壓力較少，也有利于控制摩擦摩擦損耗；

所述刷電機構2中刷電弓21和刷電滾筒22均分為左右對稱兩部分，中間通過限位柱24斷開，所述刷電弓21分別用于從導電軌組5的零線和火線上刷電；所述刷電機構2有關部位設置電瓷瓶6等絕緣防雨措施，保障刷電安全。

本發明的工作方法和工作原理是通過在電動汽車的頂部設置刷電機構，特別是在運動過程中對電動汽車的刷電，不需要停車充電，從而實現了電動汽車的無限續航，且在汽車頂部刷電避免了再地面上的動物、行人和其他意外造成的破壞，影響的因素較少，更加安全可靠。當電動汽車在運動過程中的電量不足時，只需將電動汽車行駛到刷電的專用車道上，同時啟動之形升降裝置1升降并帶動刷電弓21向上運動，最終實現刷電弓21與電動車頂部的導電軌組接觸，從而實現電動汽車4的刷電功能；當電動汽車4刷好電時，再對上述的之形升降裝置1收起，實現支撐桿12與連桿11的折疊，從而實現刷電機構的收起，完成充電。

導電軌組與電動汽車的充供電系統連接取電，導電軌組設有兩條線路，分別與充供電系統的零線和火線連接，兩個刷電弓分別為零線接電部和火線接電部，火線接電部和零線接電部分別與電動汽車的蓄電池正、負極連接，通過零線接電部和火線接電部與導電軌組的零線和火線連接接觸接通供電動汽車的充供電系統，實現對電動汽車的蓄電池的充電，實現電動汽車的移動充電。

刷電機構通過之形升降桿提升與導電軌組接觸連接電網刷取電能，實現了電動汽車在行駛中為電池連續充電，顛覆了停車充電的思維，解決了電動汽車遠程續航里程焦慮問題，降低了對動力電池續航里程過高要求，有利于降低電動汽車造價，便于電動汽車推廣普及。駕駛員一人可輕松操作，結構簡單，簡化了充電設備，大大提高了電動汽車充電的經濟效益，通過刷電板的平穩上升并與刷電線接觸，刷電過程安全性高，而且省時省力、非常方便，維護方便便捷，可實現電動汽車的移動充電，大大提高了電動汽車工作效率和推廣前景。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精神和范圍。