CN109760534A - 无轨道电动车行驶中自动捕获供电线轨受电的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明是提供一种无轨道电动车行驶中自动捕获供电线轨受电的方法和系统，在道路上方设置一条易于导入和捕捉的刚性结构供电线轨（10），安装在电动车（40）受电杆（41）上的触变装置（30）控制受电装置（20）的V形捕获杆（22）和侧置受电轮（23R，23L）、中置受电轮（24）捕获导入供电线轨（10）接触受电，V形捕获杆（22）、两个对称设置的侧置受电轮（23R，23L）和一个中置受电轮（24）与供电线轨10的呈V形设置的导电斜触面形成良好的导入、捕捉、稳定接触结构系统，即使行驶中的电动车（40）因路面出现一些摆动也能捕捉供电线轨稳定触电给电动车（40）的储能装置（42）和驱动装置供电。

Description

无轨道电动车行驶中自动捕获供电线轨受电的方法和系统

技术领域

本发明是提供一种无轨道电动车行驶中自动捕获供电线轨受电向电动车的电力驱动和储电装置供电的方法和系统。

背景技术

无轨道电动车在行驶中充电（以下简称在线充电）即可以减少对储能容量的依赖（降低成本、重量、安全隐患），降低电动车的成本，又无需停车充电，提高电动车的运行使用效率。有利用传统无轨电动巴士使用的分置双供电线实现在线充电的，但这种分置的双供线难于自动捕捉且行驶时容易脱落，需停车操作触线，不安全又易造成交通阻塞，为减少触线操作必须在道路上连续铺设，造成弯道和路口上线网密布，占用大量的城市道路上方空间资源。另外其它电动车难以共享供电线网资源。

有EP3264213A1专利提出用轨道电动车的供电方式实现无轨道电动车的在线充电的，供电线增至两条，电动车上有两套受电弓，虽然可行驶中升弓受电，但在城市道路建造占用道路空间如此庞大的触线电网既不美观有难于实施。

为解决这些问题，提出一种新的无轨道电动车在线充电方法和系统：在道路上方设置一条易于导入和捕捉的刚性结构供电线轨，安装在行驶中电动车受电杆上的触变装置控制受电装置的V形捕获杆和侧置受电轮以及中置受电轮自动导入并捕获供电线轨接触受电，两个侧置受电轮与中置受电轮构成三角形稳定触电结构，行驶中的电动车因路面出现一定范围的摆动受电装置也能捕获和稳定接触供电线轨给电动车的储能装置和驱动装置供电。

发明内容

本发明提出的目的在于寻找一种行驶的无轨道电动车在线接触充电方法和接触充电系统。在道路上方设置一种便于捕捉和易于导入的刚性结构供电线轨，行驶的电动车可以不需停车，通过电动车受电杆的具有捕捉和可控制其摆动的受电装置捕获供电线轨受电，向电动车的驱动和储电装置供电。

本发明提供无轨道电动车行驶中自动捕获供电线轨受电方法是：在电动车行驶道路上方沿道路方向设置的易于导入和捕捉的供电线轨是由下侧两边对称呈Ⅴ形开口向上的两个导电斜触面，中间具有安装槽的所述电导轨和通过绝缘固定在安装槽内的所述内置供电导线组成，供电线轨的内置供电导线接入正极电源，供电线轨下侧的两个导电斜触面接入负极电源， 所述供电导线和所述电导轨的两个导电斜触面组成一组供电的导线。在电动车受电杆上安装的受电装置是前后排列有与所述供电线轨的所述供电导线对应设置的所述中置受电轮，与所述供电线轨的电导轨所述导电斜触面对应设置的一组所述侧置受电轮，与所述供电线轨的电导轨的所述电触面对应呈V形开口向上设置有捕获杆。所述触变装置是通过位置限动机构控制受电装置在触及供电线轨前保持与所述受电杆锁定不动，触及供电线轨后可以相对所述受电杆摆动和转动的控制装置。电动车驶入具有供电线轨的道路上，受电装置被触变装置锁定在受电杆上并一同伸向电动车上方的供电线轨，位置识别装置不断将位置信息提供给电动车的行驶方向或受电杆的控制系统调整受电装置的捕获杆捕获供电线轨入轨，触变装置解除与受电装置与锁定状态并依次导入所述侧置受电轮和所述中置受电轮与供电线轨的电导轨和所述供电导线接触受电，向所述电动车的驱动和储能装置供电.

无轨道电动车行驶中自动捕获供电线轨受电系统：包括具有储能装置的电动车、行车方向控制系统，受电杆和控制其上下、左右摆动的控制，受电装置与供电线轨的相对位置识别装置，供电线轨，受电装置，触变装置，供电线轨。具体的是，沿道路方向架设在电动车行驶道路上方的供电线轨是由电导轨和内置供电导线组成的，电导轨是下侧两边具有对称呈Ⅴ形开口向上的两个可导电斜触面、中间有安装槽易于捕捉和导入的刚性线型结构体，内置供电导线通过绝缘套固定安装在电导轨的安装槽内，电导轨接入电源的负极，内置供电导线接入电源的正极，也可以接入交流电源。安装在电动车受电杆上的受电装置是前后排列有与所述供电线轨的所述供电导线对应设置的所述中置受电轮，与所述供电线轨的所述电导轨两个导电斜触面对应设置的一组所述侧置受电轮，与所述供电线轨的所述电导轨的两个电触面对应呈V形开口向上设置有捕获杆。触变装置是通过位置限动机构控制受电装置在触及供电线轨前保持与所述受电杆锁定不动、触及供电线轨后可以相对所述受电杆摆动和转动的控制装置。电动车驶入具有供电线轨的道路上，受电装置由触变装置锁定在电动车受电杆上由其控制系统伸向供电线轨，过程中，位置识别装置将受电装置与供电线轨的相对位置信息反馈给受电杆的控制系统或电动车的行驶方向控制系统，调整并致捕获杆首先捕获供电线轨入轨，触变装置解除与受电杆的锁定并依次导入所述侧置受电轮和所述中置受电轮触及所述供电线轨的电导轨和所述供电导线受电，向所述电动车的驱动和储能装置供电.

根据本发明，受电装置的V型捕获杆增大了捕获供电线轨的范围，供电线轨呈V型对称设置的导电斜触面易于导入并被受电装置的V型捕获杆捕获，捕获杆导入紧邻的侧置受电轮触电导轨的导电斜触面，侧置受电轮和捕获杆一起调整中置受电轮入供电线轨槽与供电导线接触受电。行驶的电动车即使出现摆动，只要在受电装置的V型捕获杆捕获范围内都可以被捕获触供电线轨受电。受电杆的控制系统或电动车的行驶方向控制系统根据位置识别装置提供的信息可自动调整受电装置与供电线轨的相对位置由V形捕获杆捕获供电线轨，不需要停车和人工操作。触变装置控制受电装置与电动车受电杆受电前锁定并捕捉供电线轨，受电行驶时与电动车受电杆自由转动和摆动，受电装置侧置受电轮和中置受电轮与供电线轨V形导电斜触面和槽内的内置供电导线呈自稳定的三角点接触，，即使电动车行驶中出现摆动也不受影响。

需要说明的是本次发明还包括电动车行驶接触充电系统的供电线轨、受电装置和触变装置。

根据本发明，在电动车行驶道路上方沿道路方向设置的所述供电线轨是由下侧两边对称呈Ⅴ形开口向上的两个导电斜触面，中间具有安装槽的所述电导轨和通过绝缘固定在安装槽内的所述内置供电导线组成，受电装置是前后排列有与所述供电线轨的所述供电导线对应接触受电的所述中置受电轮，与所述供电线轨的电导轨所述导电斜触面对应接触受电的一组所述侧置受电轮，与所述供电线轨的电导轨的所述电触面对应呈V形开口向上设置有捕获杆。触变装置是通过位置限动机构控制受电装置在触及供电线轨前保持与所述受电杆锁定不动、触及供电线轨后可以相对所述受电杆摆动和转动的控制装置。

附图说明：

1.图1是应用于本实施方式的发明方法的电动车行驶接触充电系统图（包括：道路和架线）。

2.图2是应用于本实施方式的发明方法的电动车行驶接触充电系统的触供电线轨工作示意图。

3.图3是电动车行驶接触充电系统的供电线轨工作状态示意图。

4.图4是受电装置第一实施例工作结构图。

5.图5是受电装置第二实施例工作结构图。

6.图6是受电装置第三实施例工作结构图。

7.图7是触变装置第一实施例工作结构图。

8.图8是触变装置第二实施例工作结构图。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

实施例中的系统包括电动车（40）（具有电驱动和储能装置）、电动车行驶方向控制系统（图中未列），可控制上下左右摆动的受电杆（41）及其控制系统（图中未列）、位置识别装置43，受电装置（20）、触变装置（30）、供电线轨（10）、道路上供电线轨的安装架设装置。还有一些系统是广泛公知的技术功能结构，而且不在技术权利要求范围，未做具体说明。

第一实施例。图1、图2是本发明方法系统的示意图。在电动车40的行驶道路50的路肩预设有路庄51，通过水平挂杆52和重力吊杆55在道路上方的设定位置上固定有供电线轨10。供电线轨10【见图3a】是由下侧两边对称呈Ⅴ形开口向上的两个导电斜触面15（L、R），中间具有V形开口向下安装槽12的金属管形电导轨11和通过弹性绝缘套13固定在安装槽12内的内置V形供电导线14组成。电导轨11与直流电的低压端连接，供电线轨10的内置V形供电线14与直流高压端连接。第一实施例的受电装置20（见图4）是在受电轮架25上前后排列有与所述供电线轨（10）的所述V形供电导线（14）对应设置的所述中置V形受电轮（见图4的24），与所述供电线轨（10）的所述电导轨（11）两个导电斜触面（15L、15R）对应设置的一组锥形侧置受电轮（见图4b的23R、23L），与所述供电线轨（10）的所述电导轨（11）的两个电触面（15L、15R）对应呈V形开口向上设置有一组捕线杆（见图4的22L、R），中置轮取电环（见图4c的27）通过中置V形受电轮24与供电线轨10的V形内置供电线接触获取直流高压电向电动车40供电，侧置轮取电环（见图4b的28）通过锥形侧置受电轮23（L、R）与供电线轨10的两个导电斜触面（15L、15R）接触获取直流低压电向电动车40供电。第一实施例的控制受电装置20摆动的触变装置30（图7）是由受电杆41与受电装置20的连接球轴承31和气缸34推杆上的锁定凸杆32还有受电装置20的锁定凹槽33以及气缸的控制装置（图中未例）构成。

电动车40行驶至具有供电线轨10的道路下，触变装置30的锁定凸杆32被气缸34推出至受电轮架25的锁定凹槽33内（图7a），此时受电轮20被限定在一个极限位置上与受电杆41之间不能摆动和转动并跟随受电杆41一起伸向供电线轨10，过程中，电动车上安装的图像识别装置43将受电装置与供电线轨的相对位置信息反馈给受电杆的控制系统或电动车的行驶方向控制系统，系统左右调整捕线杆22并首先触供电线轨10，同时受电杆41被其控制系统释放为左右自由摆动状态，捕线杆22完全触供电线轨10后触变装置30的气缸34收回锁定凸杆32（图7b），受电装置20呈自由摆动和转动状态（图7b1、b2），受电装置20的呈V形侧置受电轮23所具有的捕捉和导入结构也会随同V形捕线杆22捕获供电线轨10触导电斜触面15受电，V形捕线杆22和呈V形的侧置受电轮组同时的入轨也将导引受电装置20的中置受电轮24入轨触内置供电导线14受电，这样供电线轨10的直流电正极从内置供电导线14通过中置受电轮24的中置轮取电环27向电动车40正极端供电，电线轨10的直流电负极从导电斜触面15通过侧置受电轮23的侧置轮取电环28向电动车40负极端供电。还有供电线轨10的一组V形导电斜触面15和受电装置20的一组锥形侧置受电轮23形成良好的导入和稳定的接触，即使在导入和行驶中出现摆动也不会受到影响（图1b）。

第一实施例的供电线轨10【见图3a】是由下侧两边对称呈Ⅴ形开口向上的两个导电斜触面15（L、R），中间具有V形开口向下安装槽12的金属管形电导轨11和通过弹性绝缘套13固定在安装槽12内的内置V形供电导线14组成。电导轨11与直流高压电的低压端连接，供电线轨10的内置V形供电线14与直流高压电的高压端连接。本例中的内置V形供电线14是被压入弹性绝缘套13内的。第一实施例的受电装置20（见图4）是前后排列有与所述供电线轨（10）的所述V形供电导线（14）对应设置的一个通过销轴26安装在受电轮架25上的所述中置V形受电轮（见图4c的24），与所述供电线轨（10）的所述电导轨（11）两个导电斜触面（15L、15R）对应设置的一组锥形侧置受电轮（见图4b的23R、23L），与所述供电线轨（10）的所述电导轨（11）的两个电触面（15L、15R）对应呈V形开口向上安装有一组捕线杆（见图4的22L、R），中置轮取电环（见图4c的27）通过中置V形受电轮24与供电线轨10的V形内置供电线接触获取高压端直流电向电动车40供电，侧置轮取电环（见图4b的28）通过锥形侧置受电轮23（L、R）与供电线轨10的两个导电斜触面（15L、15R）接触获取低压端直流电向电动车40供电。第一实施例的控制受电装置20摆动的触变装置30（图7）是由受电杆41与受电装置20的连接球轴承31和气缸34推杆上的锁定凸杆32还有受电装置20的锁定凹槽33以及气缸的控制装置（图中未例）构成。连接球轴承31内球轴销38固定在受电轮架25上，外球安装固定在电动车40的受电杆41上，受电杆41上的气缸杆推出后锁定凸杆32顶住受电装置20的锁定凹槽33（图7a），这时受电装置20与受电杆41不能相对转动和摆动，受电装置20开始触供电线轨10后，触变装置30的控制系统收回气缸杆的锁定凸杆32（图7b），受电装置20相对受电杆41可旋转摆动（图7b1，b2），这样可以屏蔽行驶电动车40的晃动对受电装置20与供电线轨10的接触导电的影响。

其它实施例。

在其它实施例中，未被说明的系统结构可视为共用部分，等同于第一实施例的对应结构和系统。以下实施例均是由系统中的不同单元变化组合而产生的，这些变化与第一实施例的对应单元交换都可以组合成一个新的实施系统，在以下的实施例中无变化的共用单元结构就不做描述。

第二实施例。供电线轨10的第二种结构（图3b），其采用的三星形结构导电金属轨，上侧用于安装固定，下两侧支撑呈V形对称分置的一组导电斜触面15（L，R）。中间形成V形安装槽12，弧形内置供电导线14通过绝缘套13被镶入V形安装槽12内。供电线轨10与直流高压电的低压端连接，内置供电线14与直流高压电的高压端连接。本例中的绝缘套13是具有方便安装的弹性结构绝缘材料，弧形内置供电线14是被压入弹性结构绝缘套14内的（图3b），同样绝缘套13也可以通过自身弹性结构变形压入安装槽12内。本实施例中的受电装置20的中置受电轮外沿是与内置供电线14对应的弧形。

第三实施例。图5第二种受电装置20的中置受电轮24是通过摆动臂21与受电轮架25铰接，扭力弹簧29（a）使摆动臂21相对受电轮架25向上扭转，摆动臂21上的定位销29（b）将控制摆动范围被限定在受电轮架25的摆动槽内。中置受电轮24未触供电线轨10时，摆动臂21在限位槽29（c）的上限，入供电线轨10后由于扭簧29（a）作用使中置受电轮24与供电线轨10在出现电动车40行驶颠簸时在一定范围内仍旧保持良好接触。

第四实施例。如图6中的第三种受电装置20的中置受电轮24是由摆动臂21上的两个触电轮组成，摆动臂21两端各有一个中置受电轮24，摆动臂21中心通过铰轴与受电轮架25连接并可以转动，扭簧29（a）和定位销29（b）使摆动臂（21）的两受电轮在触供电线轨10以前处于限位槽29（c）的一个极限位置并与受电轮架25保持不动，入轨后两轮可以同时触供电线轨10，这样可以提供更大的充电电流，即使电动车40颠簸也同第三实施例中叙述的那样可至少保持一个轮在一定范围的与供电线轨10的良好接触。

第五实施例。图8是第二种触变装置30的实施例，不同第一实施例的是受电装置20与受电杆41的自由转动是由十字轴31（a）和转动轴31（b）组成实现的，触供电线轨10前，卷绕马达35收紧导索管34（b）中的拉索34（a），与拉索（34a）连接并安装在受电装置20上的凹槽限位块33（a）被受电装置20一同拉至受电杆41上的限位凸块33（b），使受电装置20被锁定在受电杆41上。受电装置20触供电线轨10后，卷绕马达35释放拉索34（a），受电装置20就会不受制约的被导入供电线轨10受电。

另外根据说明书行驶的无轨道电动车触供电线轨受电系统还可以有更多变化，供电线轨、受电装置、触变装置也还可以有更多的结构形式。

Claims (5)

1.无轨道电动车（40）行驶中自动捕获供电线轨（10）受电的方法，其特征是：

在电动车（40）行驶道路上方沿道路方向设置的所述供电线轨（10）是由下侧两边对称呈Ⅴ形开口向上的两个导电斜触面（15L、15R），中间具有安装槽（12）的所述电导轨（11）和通过绝缘套（13）固定在安装槽（12）内的所述内置供电导线（14）组成， 所述供电导线（14）和所述电导轨（11）组成供电电源的两极，

安装在电动车（40）受电杆（41）上的所述受电装置（20）是前后排列有与所述供电线轨（10）的所述供电导线（14）对应设置的所述中置受电轮（24），与所述供电线轨（10）的所述电导轨（11）两个导电斜触面（15L、15R）对应设置的一组所述侧置受电轮（23R、23L），与所述供电线轨（10）的所述电导轨（11）的两个电触面（15L、15R）对应呈V形开口向上设置的捕获杆（22），

所述触变装置（30）是通过位置限动机构控制受电装置（20）在触及供电线轨（10）前保持与所述受电杆（41）锁定不动、触及供电线轨（10）后可以相对所述受电杆（41）自由摆动和转动的控制装置，

电动车（40）驶入具有供电线轨（10）的道路上，触轨前所述受电装置（20）由触变装置（30）锁定在电动车（40）受电杆（41）上并一起伸向供电线轨10，同时捕获杆（22）与供电线轨（10）的相对位置识别装置（43）不断将位置信息提供给电动车（40）的行车方向或受电杆（41）的控制系统，控制系统调整受电装置20使捕获杆（22）首先捕获供电线轨（10）入轨，触变装置（30）解除受电装置（20）与受电杆（41）的锁定，侧置受电轮（23L、23R）和所述中置受电轮（24）被依次导入触及所述供电线轨（10）的电导轨（11）的两个导电斜触面（15L、15R）和安装槽（12）的所述供电导线（14）受电，向所述电动车（40）的驱动和储能装置（42）供电。

2.无轨道电动车（40）行驶中自动捕获供电线轨（10）受电的系统，包括具有储能装置（42）的电动车（40），行车方向控制系统（图中未示），可以控制升降和摆动的受电杆（41）和控制其摆动的控制系统（图中未示），受电装置20与供电线轨（10）的相对位置识别装置（43），供电线轨（10），受电装置（20），触变装置（30），其特征是：在电动车（40）行驶道路上方沿道路方向设置的所述供电线轨（10）是由下侧两边对称呈Ⅴ形开口向上的两个导电斜触面（15L、15R），中间具有安装槽（12）的所述电导轨（11）和通过绝缘套（13）固定在安装槽（12）内的所述内置供电导线（14）组成， 所述供电导线（14）和所述电导轨（11）组成供电电源的正负极，

安装在电动车（40）受电杆（41）上的所述受电装置（20）是前后排列有与所述供电线轨（10）的所述供电导线（14）对应设置的所述中置受电轮（24），与所述供电线轨（10）的所述电导轨（11）两个导电斜触面（15L、15R）对应设置的一组所述侧置受电轮（23R、23L），与所述供电线轨（10）的所述电导轨（11）的两个电触面（15L、15R）对应呈V形开口向上设置的捕获杆（22），

所述触变装置（30）是通过限动机构控制受电装置（20）在触及供电线轨（10）前保持与所述受电杆（41）锁定不动、触及供电线轨（10）后可以相对所述受电杆（41）摆动和转动的控制装置，

电动车（40）驶入具有供电线轨（10）的道路上，触轨前所述受电装置（20）由触变装置（30）锁定在电动车（40）受电杆（41）上并一起伸向供电线轨10，同时捕获杆（22）与供电线轨（10）的相对位置识别装置（43）不断将位置信息提供给电动车（40）的行车方向或受电杆（41）的控制系统，控制系统调整受电装置20使捕获杆（22）首先捕获供电线轨（10）入轨，触变装置（30）解除受电装置（20）与受电杆（41）的锁定，侧置受电轮（23L、23R）和所述中置受电轮（24）被依次导入触及所述供电线轨（10）的电导轨（11）的两个导电斜触面（15L、15R）和安装槽（12）的所述供电导线（14）受电，向所述电动车（40）的驱动和储能装置（42）供电。

3.一种权利要求2所述无轨道电动车（40）行驶中自动捕获供电线轨（10）受电的系统中所述供电线轨（10）。

4.一种权利要求2所述无轨道电动车（40）行驶中自动捕获供电线轨（10）受电的系统中所述的受电装置（20）。

5.一种权利要求2所述无轨道电动车（40）行驶中自动捕获供电线轨（10）受电的系统中所述的触变装置（30）。