專利名稱：電動車輛和用于其的電力供應設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種電動車輛，該電動車輛設計成在其運行或停止時直接或通過電磁感應從外部供應電カ；并且涉及一種電カ供應設備，該電力供應設備安裝在電動車輛在其上運行或停止的道路上/內，并且設計成直接或通過電磁感應供應電カ到電動車輛。
背景技術：
目前為止，已經知曉ー種電池供電的電動車輛，該電動車輛配備有蓄電池(二次電池、可再充電電池)，并且設計成利用蓄電池中存儲的電カ來旋轉發動機，并且通過發動機的轉矩驅動車輪(道路車輪)(見例如JP2001-219733A)。包括這種電池供電電動車輛的電動車輛通常結構簡單，并且不排放諸如氮氧化物的空氣污染物且不排放導致全球變暖的ニ氧化碳。因此，從環境角度講，強烈需要其的加速擴散。然而，盡管當蓄電池的充電數量降低到下限時電池供電的電動車輛需要對蓄電池 充電，但存在這樣的問題，即充電操作需要花費相當長的時間。例如，對于蓄電池在電池充電站處完全充電的情形，需要花費至少30分鐘的充電時間，或者對于充電操作使用家用充電器進行的情形，需要花費若干小時的充電時間。再者，與配備有汽油或柴油引擎的汽車相比，在電池供電的電動車輛中，基于一次充滿電操作的可運行(可行駛)的距離明顯較短。在當前市售汽車中，可運行距離典型在90至160km的范圍，并且最大約為200km。因而，在使用電池供電的電動車輛長距離駕駛中，需要頻繁停止在電池充電站并花相當長時間來對蓄電池充電。因而，電池供電的電動車輛存在給有很多長距離駕駛機會的大多數用戶造成不便的問題。同上，盡管強烈需要電池供電的電動車輛的加速擴散，正是上述問題造成在實際促進該擴散中的困難。
發明內容
進行本發明從而解決上述傳統問題，并且本發明的目的是提供ー種電動車輛，其能夠連續地特別是長距離地運行而不需要車輛停止進行電池充電，從而滿足用戶方便和環
境保護二者。為了實現上述目的，根據本發明第一方面的電動車輛包括多個電カ生成元件，其布置在多個車輪中每ー個的輪胎的內部空間區域中；以及發動機，其適于由通過配電系統從電カ生成元件供應的電カ旋轉。在此電動車輛中，多個電カ生成元件布置成在具有給定寬度的輪胎的環形內部周緣表面的整個圓周上方接觸(或者靠近)輪胎的內部周緣表面。每個電力生成元件適于通過由從道路表面的側面應用的磁場或磁通密度的周期性變化引起的電磁感應而生成電力。發動機適于通過驅動力傳送機構旋轉驅動該車輪。如此處所使用，術語〃道路表面〃是指電動車輛運行或停止于其上的道路、廣場等的上表面。在根據本發明第一方面的電動車輛中，當在電動車輛停止期間，布置在輪胎的內部周緣表面上的每個電力生成元件置于靠近道路表面的位置，或者在電動車輛運行期間，根據車輪或輪胎的旋轉每個電カ生成元件經過靠近道路表面的位置吋，感應電流即電カ通過從道路表面的側面應用的磁場或磁通密度的變化而生成。隨后，電カ生成元件生成的電力通過配電系統被供應到發動機，并且發動機通過供應的電カ而旋轉。發動機的轉矩通過驅動カ傳送機構被傳送到車輪。因而，車輪被驅動以允許電動車輛運行。換言之，基于通過電磁感應從道路表面的側面應用的電力，電動車輛可以連續地運行。因而，根據本發明第一方面的電動車輛可以連續地運行而不需要車輛停止進行電池充電，特別是長距離地運行而不接收在電池充電站或類似物處的電池充電服務，從而滿足用戶方便和環境保護二者。優選地，在根據本發明第一方面的電動車輛中，每個電カ生成元件包括由例如坡莫合金(permalloy)或超級坡莫合金(supermalloy)的電磁材料制成的芯,該電磁材料具有極高的相對磁導率，并且電力生成線圈圍繞芯的側面纏繞。這種情況下，芯布置成使得其ー個端表面接觸(或者靠近)輪胎的內部周緣表面并且另一端表面與輪胎的旋轉中心相對。另外，電カ生成線圈由導電材料制成，并且電カ生成線圈的相對端部的每ー個電氣連接到配電系統。根據這個特征，每個電カ生成元件可以利用簡單和緊湊的結構而生成更大的電力。優選地，在根據本發明第一方面的電動車輛中，輪胎的地面接觸部(胎面部分)含有鐵磁材料。更優選地,輪胎的地面接觸部由例如橡膠的彈性材料制成,該彈性材料含有例如坡莫合金或超級坡莫合金的鐵磁材料的粉末、纖維和網狀主體其中之一。這種情況下，位于道路表面和每個電力生成元件之間的地面接觸部的相對磁導率變得極大，使得電カ生成元件可以生成更大的電力。優選地，根據本發明第一方面的電動車輛包括蓄電池，其適于存儲由電力生成元件生成的電カ的過量部分。這種情況下，蓄電池電氣通過整流器和逆變器連接到配電系統。特別地，當由電カ生成元件生成的電カ的一部分未被發動機消耗時，蓄電池適于存儲未消耗的過量電力。另外，當由電カ生成元件生成的電カ少于發動機所需電カ時，或者當不由電力生成元件生成電カ時，蓄電池適于供應存儲的電カ到發動機。根據這個特征，即使在在道路表面上方的區域中沒有用于生成電場的設備的傳統道路上，電動車輛可以基于從蓄電池供應的電カ而運行。 ー種用于通過電磁感應供應電カ到根據本發明第一方面的電動車輛的電カ供應設備，包括布置在道路表面下方且毗鄰道路表面的磁場生成裝置。磁場生成裝置適于在道路表面上方的區域中在相對于給定方向(例如道路的延伸方向)的預定范圍中生成周期性地變化的磁場或磁通量。優選地，在上述電カ供應設備中，磁場生成裝置包括多個磁場生成元件，其按照在給定方向(例如道路的延伸方向)上彼此隔開的方式并排布置，其中每個磁場生成元件具有磁芯和繞組；以及電源，其適于供應交變電流或脈動電流電カ到每個磁場生成元件的繞組。這種情況下，磁芯由鐵磁材料制成。另外，磁芯布置成使得其ー個端表面暴露于道路表面。繞組由導電材料制成并且圍繞磁芯的側面纏繞。另外，繞組的相對端部的每ー個電氣連接到電源。在上述電カ供應設備中，作為多個磁場生成元件的替代物，磁場生成裝置可包括多個縱向線路，其由導電材料制成，并且布置在道路內部以及毗鄰道路的道路表面從而沿著道路的延伸方向彼此平行地延伸。這種情況下，電源適于供應交變電流或脈動電流電カ到每個縱向線路。
可替換地，在上述電カ供應設備中，作為多個磁場生成元件的替代物，磁場生成裝置可包括多個橫向線路，其由導電材料制成，并且布置在道路內部以及毗鄰其道路表面從而沿著道路的延伸方向彼此平行地延伸。這種情況下，電源適于供應交變電流或脈動電流電カ到每個橫向線路。一種根據本發明第二方面的電動車輛，包括發動機，其用于通過驅動カ傳送機構旋轉地驅動多個車輪；輪胎，其由導電材料制成并且附連到每個車輪；以及配電系統，其電氣連接發動機和輪胎。在此電動車輛中，發動機適于由從布置在道路表面上的電源板通過輪胎供應的電カ驅動。在根據本發明第二方面的電動車輛中，電カ從布置在道路表面上的電源板通過輪胎被供應到發動機，并且轉子由供應的電力旋轉。發動機的轉矩通過驅動力傳送機構被傳送到車輪。因而，車輪被驅動以允許電動車輛運行。換言之，電動車輛可以基于從道路表面的側面直接供應的電カ而連續地運行。因而，根據本發明第二方面的電動車輛可以連續地運行而不需要車輛停止進行電池充電，特別是長距離地運行而不接收在電池充電站或類似物處的電池充電服務，從而滿足用戶方便和環境保護二者。
優選地，在根據本發明第二方面的電動車輛中，發動機適于旋轉地驅動該車輪中前車輪和后車輪的其中ー個(例如右和左前車輪)，并且由導電材料制成的輪胎附連到前車輪和后車輪的剰余的ー個(例如右和左后車輪)。優選地，根據本發明第二方面的電動車輛包括蓄電池，當電カ從電源板供應到電動車輛時，該蓄電池適于存儲部分或全部的供應的電カ，以及當電カ不從電源板供應到電動車輛時，供應存儲的電カ到發動機。ー種電カ供應設備,用于供應電カ到根據本發明第二方面的電動車輛，該電カ供應設備包括布置在道路表面的一個側面上的第一電源板，布置在道路表面的另ー個側面上的第二電源板，布置在第一電源板和第二電源板之間從而在它們之間電氣絕緣的絕緣部，以及適于在第一電源板和第二電源板之間應用電壓的電源。
圖I為示意性示出根據本發明第一實施例的電動車輛的配置的俯視圖。圖2為設有多個電カ生成元件的輪胎的示意性部分截面側視圖。圖3為設有電カ生成元件的輪胎的示意性部分截面正視圖。圖4為安裝在道路中并且用于圖I中說明的電動車輛的電力供應設備的示意性透視圖。圖5為圖I中說明的電動車輛處于其在道路上運行的狀態中的示意性圖示。圖6為安裝在負載中的電カ供應設備的修改的一個示例的示意性透視圖。圖7為安裝在負載中的電カ供應設備的修改的另ー示例的示意性透視圖。圖8為示意性示出根據本發明第二實施例的電動車輛的配置的俯視圖。圖9為安裝在道路中并且用于圖8中說明的電動車輛的電力供應設備的示意性透視圖。圖10為示意性示出根據本發明第二實施例的電動車輛的修改的一個示例的配置的俯視圖。圖11為安裝在道路中并且用于圖10中說明的電動車輛的電力供應設備的示意性透視圖。
具體實施例方式<第一實施例>
參考附圖，現在將具體描述根據本發明第一實施例的電動車輛和電カ供應設備。如圖I所示，在根據第一實施例的電動車輛I中，左前車輪3設于車輛主體2的前部區域的左側上，并且右前車輪4設于車輛主體2的前部區域的右側上。另外，左后車輪5設于車輛主體2的后部區域的左側上，并且右后車輪6設于車輛主體2的后部區域的右側上。在此電動車輛中I中，左前車輪3和右前車輪4為驅動車輪，并且按照同心關系附連到單一前車輪驅動軸7的相應的左端部和右端部之一。左后車輪5和右后車輪6中的每ー個為從動車輪，并且按照同心關系附連到相應的左后車輪軸8和右后車輪軸9之一。前車輪3、4中的姆ー個或前車輪驅動軸7,并且后車輪5、6中的姆ー個或后車輪軸8、9中的姆ー個通過未說明的懸掛件分別安裝到車輛主體2。電動車輛I配備有發動機10，該發動機適于由作為其驅動源的交流(AC)電カ旋轉地驅動。驅動齒輪12a作為減速齒輪對12的部件按照同心關系被附連到發動機10的輸出軸桿11。另外，從動齒輪12b作為減速齒輪對12的部件被附連到前車輪驅動軸7。驅動齒輪12a和從動齒輪12a彼此嚙合以允許減速齒輪對12將發動機11的輸出軸桿11的旋轉傳送到前車輪驅動軸7，同時在給定減速比(例如從轉矩比角度，2至6)減小旋轉速度。因而，當發動機10的輸出軸桿11被旋轉時，輸出軸桿11的輸出轉矩通過減速齒輪對12和前車輪驅動軸7被傳送到左前車輪3和右前車輪4，使得電動車輛I可以開始運行。將在下文描述用于供應電カ到發動機10的電源系統。在電動車輛I中，用于驅動發動機10的電カ由四個電カ生成單元G生成,姆個電力生成單元G提供在相應ー個前車輪3、4和后車輪5、6中。電カ生成単元G的特定結構和功能將在稍后描述。每個電力生成單元G通過配電系統S電氣連接到發動機10，其中發動機控制裝置14插在配電系統S中。電源系統設有從配電系統S分支和延伸的蓄電池線路15。蓄電池線路15具有連 接到蓄電池16的遠端部，該蓄電池為二次電池。整流器17 (用于對交流電カ整流)和換向開關18插在蓄電池線路15中。電源系統進ー步設有連接換向開關18和發動機控制裝置14的逆變器線路，其中逆變器20插在逆變器線路19中以將直流(DC)電カ轉換為具有任意頻率的交流電力。為了毫無問題地將電カ從位于旋轉的車輪的側面上的配電系統S的線路傳送到位于不旋轉的車輛主體的側面上的配電系統S的線路，環形端子22附連到前車輪驅動軸7和后車輪驅動軸8、9中的每ー個，并且電刷23按照可滑動接觸環形端子22的方式設于車輛主體上。在上述電源系統中，由電カ生成單元G生成的交流電カ通過發動機控制裝置14基本上被供應到發動機10。取決于油門踏板(未說明)壓下的數量、剎車操作的存在或不存在等等，發動機控制裝置14根據從控制器21應用到其的指令信號是可操作的，從而控制將被供應到發動機10的電力。因而，發動機10基本上輸出與油門踏板(未說明)壓下數量對應的轉矩，即所需要的轉矩。控制器21為配備計算機的単元以用于全面控制電動車輛I。當由電カ生成単元G生成的總交流電カ大于發動機10所需要的電カ(即發動機10的需要電力)時，過量部分的交流電カ被整流器17整流，并且得到的直流電カ通過換向開關18被供應到蓄電池16。以此方式，蓄電池16被充電。在此操作期間，逆變器線路19被由控制器21控制的換向閥18切斷。因而，沒有電カ被供應到逆變器20以及因此供應到發動機10。否則，當由電カ生成單元G生成的總交流電カ小于發動機10所需的電カ時，或者當電カ不由電カ生成單元G生成時，蓄電池16中存儲的直流電カ通過換向開關18被供應到逆變器20。隨后，逆變器20根據從控制器21應用到其的指令信號是可操作的，從而生成具有適合于供應到發動機10的頻率的交流電力。更具體而言，逆變器是可操作的，從而向發動機10供應發動機10所需的電カ和電力生成単元G生成的總電カ之間的差異，即不足的電力。在此操作期間，蓄電池線路15被由控制器21控制的換向開關18切斷。因而，沒有電カ從電カ生成單元G供應到整流器17以及因此供應到蓄電池16。應理解，當電カ生成単元G不生成電力，發動機10所有所需的 電カ僅僅從蓄電池通過逆變器20供應到發動機10。將在下文描述設于前車輪3、4和后車輪5、6的每個中電カ生成単元G的特定結構和功能。盡管下述描述將通過以設于左前車輪3中的電カ生成単元G為示例來進行，應理解，此描述適用于其余電カ生成単元G。如圖2和3所示，在左前車輪3中，電カ生成單元G布置在其輪胎25的內部空間區域26中。電カ生成単元G包括多個電カ生成元件27。盡管在圖2和3說明的實施例中的電カ生成単元G包括16個電カ生成元件27，應理解，電カ生成元件27的數目不限于16，而可以小于或大于16。在圖2中，雙點劃線表示輪胎25的內部周緣邊緣。電カ生成元件27在圓周方向上按照等間距方式并排布置從而形成單ー陣列，使得在內部周緣表面28的整個圓周上方，電カ生成元件的一個端部接觸具有給定寬度的輪胎25的環形內部周緣表面28。換言之，16個電カ生成元件27在相應位置布置成環形圈形狀，在所述相應位置處，姆個電カ生成元件27相對于輪胎25的旋轉中心29的中心角為22. 5度。在此實施例中，在輪胎的圓周方向上，Btt鄰的那些電カ生成元件27之間設有給定距離，例如2至5cm的距離。另外，在輪胎的寬度方向上每個電力生成元件27的尺度設置為最大化。例如，它設置為輪胎的相對內側面30之間的距離的80至90%。電カ生成元件27包括由鐵磁材料制成的截頂金字塔形或大體上長方體形狀的芯31，以及由導電材料(例如銅)制成并且圍繞芯31的側面纏繞的電力生成線圈32。電カ生成線圈32具有涂覆有絕緣膜或絕緣材料的外部周緣表面。在此實施例中，芯31的ー個端表面33 (下文中稱為〃芯外端表面33")接觸輪胎的內部周緣表面28。芯外端表面33形成為略微彎曲的形狀從而可以與輪胎的內部周緣表面28嚙合。另外，芯31的另一端表面34 (下文中稱為〃芯內端表面34")與輪胎25的旋轉中心29相対。芯內端表面34形成為平面形狀。優選使用坡莫合金或超級坡莫合金作為芯31的鐵磁材料。坡莫合金或超級坡莫合金具有極高相對磁導率(例如100000至1000000)，使得有可能減小芯31的尺寸和重量，或者顯著增強電カ生成元件27的電カ生成性能。然而，芯31的鐵磁材料不限于坡莫合金或超級坡莫合金，而是可以使用任何其它低成本鐵磁材料，諸如鐵、鈷、鎳或其常用合金，不過電カ生成元件27的電カ生成性能將一定程度上劣化。電カ生成線圈32由単一導線(可以是多個導線)構成，并且按照與芯31的側面貼緊或無縫隙方式以及按照多層方式(例如10至20層)圍繞芯31的側面纏繞，從而增強電カ生成元件27的電カ生成性能。另外，電カ生成線圈32的兩個相對端部的每ー個電氣連接到配電系統S(見圖I)。因而，當周期性地或暫時變化或波動的磁場或磁通量(下文中稱為〃交變磁場〃)在電カ生成元件27周圍生成吋，電カ生成元件27是可操作的，從而通過電磁感應生成電カ并且將生成的電カ輸出到配電系統S。輪胎25的地面接觸部35或胎面部分，即具有給定寬度的輪胎25的環形周緣部分，是由含有鐵磁材料的粉末、纖維和網狀主體其中之一的弾性材料制成。鑒于其極高的相對磁導率，優選使用坡莫合金或超級坡莫合金作為鐵磁材料。鑒于其出色的地面接觸性，優選使用橡膠作為彈性材料。為了提高地面接觸部35的相對磁導率，地面接觸部35中鐵磁材料的含有率或含有量優選地被最大化到輪胎25的運行性能損壞的程度。輪胎25可以完全由含有鐵磁材料的弾性材料制成。另外，可以使用坡莫合金或超級坡莫合金以外的鐵磁材料，諸如鐵、鈷、鎳或其常用合金。電カ生成元件27可以通過從道路的側面應用的交變磁場引起的電磁感應而生成電力。另外，通過使用如上所述含有鐵磁材料的彈性材料形成地面接觸部35，地面接觸部 35的相對磁導率顯著増大，使得有可能顯著增強電カ生成元件27的電カ生成性能。如此處所使用，術語"最大磁通密度"是指周期性地變化的磁通密度的最大值。當最大磁通密度變得更大時，變化寬度或變化率變得更大，并且電力生成元件27的電カ生成性能由此變得更高。參考圖4，將在下文描述用于在道路表面上方的區域中生成交變磁場的電カ供應設備的特定結構和功能。如圖4所示，電カ供應設備40包括在道路41的延伸方向上按照彼此隔開方式布置的多個或者龐大數量(例如一百萬至一千萬)的磁場生成元件42，以及用于供應交流電カ到每個磁場生成元件42的電源43。在電カ供應設備40中，替代交流電源，可以使用用于供應脈動電流(PS)電カ的直流電源。盡管圖4以簡化形式說明使得電源43僅供應電カ到電場生成元件42，將理解，電源43也供應電カ到每個剩余電場生成元件42。電場生成元件42在道路41的延伸方向上在其相鄰電場生成元件之間具有給定距離(例如10至50cm)地按照等間距方式并排布置，從而形成單ー陣列。每個電場生成元件42在道路41的延伸方向上具有給定長度(例如5至20cm)，以及在道路42的寬度方向上在道路41的近似整個寬度上方延伸的長度。電場生成元件42包括由鐵磁材料制成的長方體形狀或大體上長方體形狀磁芯44，以及由導電材料(例如銅)制成且圍繞磁芯44的側面纏繞的繞組45。繞組45具有用絕緣膜或絕緣材料涂覆的外部周緣表面。磁芯44布置成使得其ー個端表面46 (下文中稱為〃磁芯上端表面46〃)和另一端表面47 (下文中稱為〃磁芯下端表面47〃)的姆一個變為平行或近似平行于道路41的道路表面。磁芯上端表面46暴露于道路表面，從而防止在磁芯上端表面46和其周圍的道路表面區域之間形成臺階。因而，道路41的表面大體上是平坦的，使得磁芯44不在電動車輛I運行中造成任何問題。為了保護磁芯44，磁芯上端表面46可以用合成樹脂或類似物保護性地涂覆。優選使用較低成本的鐵磁材料作為磁芯44的鐵磁材料，諸如鐵、鈷、鎳或其常用合金，因為磁芯44需要巨大數量的鐵磁材料。在每個電場生成元件42中，繞組45由単一導線(可以是多個導線)構成，并且按照與磁芯42的四個側面(除了磁芯上端表面46和磁芯下端表面47之外的表面)貼緊或無縫隙方式以及按照多層方式(例如50至100層)，圍繞磁芯42的這四個側面纏繞，從而增強磁場生成元件42的磁場生成性能。另外，繞組45兩個相對端部的每ー個通過電源線路48電氣連接到電源43。因而，當交流電カ從電源43供應到電場生成元件42時，電場生成元件42是可操作的，從而在道路表面上方的區域中通過電磁感應生成交變磁場。參考圖5，將在下文描述用于致使電動車輛I在具有電カ供應設備40的道路41上運行的機制或者用于對蓄電池16充電的機制。如圖5所示，響應于當電動車輛I停止在道路41上或者在道路41上運行吋，從電源43 (見圖4)供應交流電カ到電カ供應設備40的磁場生成元件42，交變磁場在道路41的整個區域上方的道路表面上方的區域中生成。在交變磁場中，最大磁通密度在毗鄰道路表面的區域(例如從道路表面到道路表面上方IOcm位置處的區域)中變為相當大的，并且在向上遠離該高度位置的方向上銳減。同上，在毗鄰道路41的道路表面及其上方的區域中生成具有相當大最大磁通密度的交變磁場。因而，當布置在電動車輛I的輪胎25中的多個電カ生成元件27中的特定 ー個位于靠近道路表面的區域中時，例如位于輪胎25的接觸道路表面的地面接觸部35 (見圖2)的區域正上方時，它通過電磁感應生成電力。另外，如上所述，將位于道路表面和每個電力生成元件27的芯外端表面33之間的輪胎25的地面接觸部具有相當大的相對磁導率。因而，該特定電カ生成元件27周圍的最大磁通密度或磁場的磁通量變化率變得更大，使得該特定電カ生成元件27生成比較大的電力。在電動車輛運行期間1，電カ生成元件27按照重復方式按順序置于靠近道路表面的位置，并且每個電カ生成元件27在其經過該位置時生成電カ。因而，電カ生成元件27的至少ー個可以在電動車輛I停止和運行期間生成電力。同上，在位于具有電カ供應設備40的道路41上的電動車輛I中，在前車輪3、4和后車輪5、6中的每個電力生成單元G中生成電力，使得由電カ生成單元G生成的總電カ變為足夠大的值，從而允許電動車輛I正常運行。此外，如上所述，由電カ生成単元G生成的電カ的過量部分存儲在蓄電池16中，使得即使當發動機10所需的電カ大于由電カ生成單元G生成的總電カ時，或者電動車輛I運行在沒有電カ供應設備40的道路上吋，電動車輛I可以沒有任何問題地運行。另外，在電動車輛停止期間1，由電カ生成単元G生成的電カ被全部供應到蓄電池16以對蓄電池16快速充電。以此方式，基于從在道路41中提供的電カ供應設備40供應的電力，電動車輛I可以長距離地連續運行。因此，根據第一實施例的電動車輛I可以滿足用戶方便和環境保護二者。在第一實施例中，在道路41中提供的電カ供應設備40包括所述多個或龐大數量的電場生成元件42，并且包括該電源43。然而，本發明中的電カ供應設備不限于這種類型的電カ供應設備40，而可以是任何其它合適類型，即當AC或PC電カ從電源43供應到其時是可操作的，從而在道路表面上方的區域中在能夠供應足夠電カ到電動車輛I的水平生成交變磁場。例如，如圖6所示，可以采用電カ供應設備40’，其包括多個縱向傳導線路50，所述縱向傳導線路布置在道路41內部并且毗鄰道路表面從而沿著道路41的延伸方向彼此平行地延伸；以及電源43，該電源適于供應AC或PC電カ到每個縱向線路。這種情況下，電カ供應設備40’的結構顯著簡化。可替換地，如圖7所示，可以采用電カ供應設備40"，其包括多個橫向傳導線路51，所述橫向傳導線路布置在道路41內部并且毗鄰道路表面從而在與道路41的延伸方向交叉的方向上(例如在道路41的寬度方向上)彼此平行地延伸；以及電源43，該電源適于供應AC或PC電カ到每個縱向線路。這種情況下，電カ供應設備40〃的結構也顯著簡化。在第一實施例中，電カ生成単元G設于前車輪3、4以及后車輪5、6的每ー個中。可替換地，它可以僅僅設于每個前車輪3、4中，或者可以僅僅設于每個后車輪5、6中。在第一實施例中，電カ生成元件27在輪胎的內部周緣表面28的圓周方向上布置以形成單ー陣列。可替換地，可以采用ー種配置，其中每個電力生成元件27在寬度方向上的尺度設置為較小值，并且電力生成元件27在輪胎的內部周緣表面28的圓周方向上布置以形成多個平行陣列。在第一實施例中，每個電力供應設備40、40’、40"安裝在道路中。然而,每個電カ供應設備40、40’、40〃可以安裝在道路以外的任何合適地面上，例如廣場、場地或游樂園的通道，只要它允許電動機I在其上運行或停止即可。
〈第二實施例〉
參考圖8至11，現在將具體描述根據本發明第二實施例的電動車輛和電カ供應設備。在第二實施例中，與圖I至7說明的第一實施例相同的部件由與第一實施例相同的附圖標記或代碼定義以避免重復描述，并且將省略對其的詳細描述。因此，在此說明書中，第一實施例的描述基本上可適用于第二實施例，除非否則其與下述描述不一致。如上所述，在第一實施例I中，基于由設在輪胎25內部的電カ生成單元G通過電磁感應生成的電力，發動機10被驅動，或者蓄電池16被充電。換言之，電カ或電流不是直接地從道路側面供應到電動車輛I。不同的是，在第二實施例中，左后車輪5和右后車輪6中的每個的輪胎25由導電材料制成，并且電力或電流從在道路41上提供的ー對右和左電源板54、53(見圖9和11)，通過每個輪胎25直接地供應到發動機10或蓄電池16。如圖8和9所示，在根據第二實施例2的電動車輛I中，左后車輪5和右后車輪6的每個輪胎25由諸如導電橡膠的導電材料制成。另ー方面，左前車輪3和右前車輪4中的每ー個的輪胎25為傳統輪胎，即不是由導電材料制成。在此電動車輛中1，如第一實施例那樣，發動機10適于驅動左前車輪3和右前車輪4。另外，左后車輪5和右后車輪6的輪胎25彼此絕緣，并且連接到配電系統S的兩個端子中的相應端子。特別地，左后車輪5和右后車輪6的輪胎25通過配電系統S電氣連接到發動機控制裝置14的兩個輸入端子中的相應輸入端子。另外，左后車輪5和右后車輪6的輪胎25通過配電系統S，并且通過整流器17、蓄電池線路15和切換開關18而電氣連接到蓄電池。電カ供應設備40a安裝在道路41中從而供應交流電カ到電動車輛I。此電カ供應設備40a包括AC電源43、電源線路48、第一和第二電源板53、54以及絕緣部55。第一電源板53布置在道路41的左半部上，從而在道路41的延伸方向上延伸。第一電源板53通過電源線路48連接到AC電源43的兩個端子的其中ー個。另ー方面，第二電源板54布置在道路41的右半部上從而在道路41的延伸方向上延伸。第二電源板54通過電源線路48連接到AC電源43的另一端子。絕緣部55布置在道路41的近似寬度方向中心區域毗鄰第一和第二電源板53、54，從而在它們之間電氣絕緣。AC電源43適于通過電源線路48在第一電源板53和第二電源板54之間應用電壓。在第二實施例中，優選地設置道路41的寬度，使得即使電動車輛I位于道路41的任何寬度方向位置，左車輪5的輪胎25絕不進入道路41的右半部(即僅位于左半部)，并且右車輪6的輪胎25絕不進入道路41的左半部(即僅位于右半部)。對于從電源板53、54到電動車輛I的電力，而與電動車輛I的位置無關。因而，當電動車輛I在其上安裝有電カ供應設備40a的道路41上運行時，或者停止在該道路41上時，交流電カ從第一和第二電源板53、54通過左和右后車輪5、6的輪胎25供應到電動車輛I的配電系統S。隨后,按照與第一實施例相同的方式,供應到配電系統S的電カ通過發動機控制裝置14被供應到發動機10。通過整流器17、蓄電池線路15和換向開關18，電カ也被供應到蓄電池16。除了用于供電到配電系統S的技術的差異之外，根據第二實施例的電動車輛I與根據第一實施例的電動車輛I近似相同。如上所述,在圖8和9說明的電動車輛I中，交流電カ從電カ供應設備40a供應到電動車輛I。另外，作為電動車輛I的驅動源的發動機10為適于由交流電カ驅動的AC發動機。然而在第二實施例中，當使用直流發動機作為發動機10時，直流電カ可以從電カ供應設備40a供應到電動車輛I。 圖10和11示出使用直流發動機作為發動機10的電動車輛I以及用于供應直流電カ到電動車輛I的電カ供應設備40a的相應配置。在此電動車輛中I將使用的電カ完全由直流電カ構成，而不使用交流電力。因而，不同于圖8中說明的電動車輛1，在此電動車輛I中不提供整流器17和逆變器20。另外，電カ供應設備40b設有直流電源56。因而，在第二實施例中，AC或DC電カ從安裝在道路41上的電源板53、54供應到輪胎25，使得電動車輛I可以基于供應的電カ運行。換言之，電動車輛I可以基于從道路的側面應用的電カ而連續地運行。因而，電動車輛I可以連續地運行而不需要車輛停止進行電池充電，特別是長距離地運行而不接收在電池充電站或類似物處的電池充電服務，從而滿足用戶方便和環境保護二者。盡管本發明已經結合其特定實施例予以描述，將理解的是，本領域技術人員將顯見各種變化和修改。因此，本發明不由特定實施例限制，而僅由所附權利要求限制。エ業應用性
如上所述，本發明對于這樣的電動車輛是有用的，該電動車輛能夠連續地特別是長距離地運行而不需要車輛停止進行電池充電，從而滿足用戶方便和環境保護二者。
權利要求
1.一種電動車輛,包括 多個電力生成元件，所述多個電力生成元件布置在多個車輪中每一個的輪胎的內部空間區域中從而在輪胎的環形內部周緣表面的整個圓周上接觸輪胎的內部周緣表面，并且每個所述多個電力生成元件適于通過從道路表面的側面應用的磁場中的周期性變化引起的電磁感應而生成電力；以及 發動機，該發動機適于由通過配電系統從電力生成元件供應的電力旋轉，并且通過驅動力傳送機構旋轉地驅動車輪。
2.如權利要求I所述的電動車輛，其中每個電力生成元件包括 芯，所述芯由電磁材料制成并且布置成使得其一個端表面接觸輪胎的內部周緣表面，以及另一端表面與輪胎的旋轉中心相對；以及 電力生成線圈，所述電力生成線圈由導電材料制成并且圍繞芯的側面纏繞，所述電力生成線圈具有每一個均電氣連接到配電系統的相對端部。
3.如權利要求2所述的電動車輛，其中所述芯由坡莫合金或超級坡莫合金制成。
4.如權利要求2所述的電動車輛，其中輪胎的地面接觸部含有鐵磁材料。
5.如權利要求2所述的電動車輛，其中輪胎的地面接觸部由含有鐵磁材料的粉末、纖維和網狀主體其中之一的彈性材料制成。
6.如權利要求5所述的電動車輛，其中輪胎的地面接觸部中含有的鐵磁材料為坡莫合金或超級坡莫合金，并且彈性材料為橡膠。
7.如權利要求I所述的電動車輛，其包括通過整流器和逆變器電氣連接到配電系統的蓄電池，當由電力生成兀件生成的電力的一部分未被發動機消耗時，該蓄電池適于存儲未消耗的電力，以及當電力生成元件生成的電力少于發動機的所需電力時或者當不由電力生成元件生成電力時，該蓄電池適于供應存儲的電力到發動機。
8.一種電力供應設備，用于通過電磁感應供應電力到如權利要求I至7中任意一項限定的電動車輛，該電力供應設備包括磁場生成裝置，該磁場生成裝置布置在道路表面下方且毗鄰道路表面，并且適于在預定范圍中相對于給定方向，在道路表面上方的區域中生成周期性地變化的磁場。
9.如權利要求8所述的電力供應設備，其中磁場生成裝置包括多個磁場生成元件，其按照在給定方向上彼此隔開的方式并排布置，每個磁場生成元件具有磁芯和繞組；以及電源，其適于供應交變電流或脈動電流電力到每個磁場生成元件的繞組，并且其中 該磁芯由鐵磁材料制成并且布置成使得其一個端表面暴露于道路表面或者置為毗鄰道路表面；以及 該繞組由導電材料制成并且圍繞磁芯的側面纏繞，該繞組具有每一個均電氣連接到電源的相對端部。
10.如權利要求9所述的電力供應設備，其中多個磁場生成元件按照在道路的延伸方向上彼此隔開的方式并排布置。
11.如權利要求8所述的電力供應設備，其中磁場生成裝置包括 多個縱向線路，所述多個縱向線路由導電材料制成，并且布置在道路內部以及毗鄰其道路表面從而沿著道路的延伸方向彼此平行地延伸；以及 電源，該電源適于供應交變電流或脈動電流電力到每個縱向線路。
12.如權利要求8所述的電力供應設備，其中磁場生成裝置包括 多個橫向線路，所述多個橫向線路由導電材料制成，并且布置在道路內部以及毗鄰其道路表面從而沿著道路的延伸方向彼此平行地延伸；以及 電源，該電源適于供應交變電流或脈動電流電力到每個橫向線路。
13.—種電動車輛,包括 發動機，其用于通過驅動力傳送機構旋轉地驅動多個車輪； 輪胎，其由導電材料制成并且附連到每個車輪；以及 配電系統，其電氣連接發動機和輪胎， 其中發動機適于通過輪胎由電力驅動，該電力從布置在道路表面上的電源板供應。
14.如權利要求13所述的電動車輛，其中發動機適于旋轉地驅動車輪中的前車輪和后車輪的其中之一，并且由導電材料制成的輪胎附連到前車輪和后車輪中的剩余一個。
15.如權利要求13所述的電動車輛，該電動車輛包括蓄電池，當電力從電源板供應到電動車輛時，該蓄電池適于存儲部分或全部的供應的電力，以及當電力不從電源板供應到電動車輛時，該蓄電池適于供應存儲的電力到發動機。
16.—種電力供應設備,用于供應電力到如權利要求13至15中任意一項限定的電動車輛，該電力供應設備包括 第一電源板，其布置在道路表面的一個側面上； 第二電源板，其布置在道路表面的另一個側面上； 絕緣部，其布置在第一電源板和第二電源板之間從而在它們之間電氣絕緣；以及 電源，其適于在第一電源板和第二電源板之間應用電壓。
全文摘要
在電動車輛中，電力單元(G)安裝在每個前車輪和后車輪的輪胎(25)的內部空間區域(26)內。單元(G)具有布置在輪胎(25)的地面接觸部(35)的內部周緣表面上的多個電力元件(27)。每個元件(27)包括由坡莫合金形成的芯(31)以及圍繞芯(31)纏繞的電力線圈(32)。當周期性地變化的磁場由安裝在道路中的電力供應設備在道路上方的區域中生成時，每個元件(27)生成電力。此電力通過配電系統(S)被供應到車輛的發動機。發動機驅動前車輪。電動車輛可以長距離地連續運行而不必在電池站處對電池充電。
文檔編號H02J5/00GK102834286SQ201080064760
公開日2012年12月19日 申請日期2010年12月22日 優先權日2009年12月24日
發明者上野隆司, 中田美佐子 申請人:臘斯克知識儲備公司