采用接触网供电的公路运输系统技术方案

提供一种采用接触网供电的公路运输系统，包括大型电动汽车、中小型电动汽车、专用通道、换流站和监控中心；专用车道上设有接触网，大型电动汽车上设有受电弓，大车整车控制器根据司机发出的控制指令控制受电弓与接触网接触或分离实现由接触网为大型电动汽车直接供电或由大车蓄电池供电，尾部的大车输出插座还可以为后续的中小型电动汽车在行进中提供电力；监控中心设有监控系统、自动收费系统和载波通信系统，用以完成对整个系统的监控和计费。相比其它供电技术，本发明专利技术投入小、效率高、对人身无伤害，可使用风电，能解决以电池作动力的纯电动汽车续驶里程短、不宜连续长途行驶的难题，能大幅减少能耗、提高公路运力，使公路运输实现零排放。

Highway transportation system powered by catenary

A highway transportation system powered by catenary is provided, including large electric vehicles, medium and small electric vehicles, special passageways, commutation stations and monitoring centers; catenary is installed on special lanes, pantograph is installed on large electric vehicles, and pantograph is controlled by vehicle controller according to control instructions issued by drivers to contact or separate pantograph from catenary to realize large-scale electricity from catenary. Electric vehicles are directly powered or powered by storage batteries. The output socket of the rear car can also provide power for the follow-up small and medium-sized electric vehicles in progress. The monitoring center has a monitoring system, an automatic toll collection system and a carrier communication system to complete the monitoring and charging of the whole system. Compared with other power supply technologies, the invention has the advantages of small investment, high efficiency, no harm to human body, and can use wind power. It can solve the problems of battery-powered pure electric vehicles with short driving mileage and unsuitable for continuous long-distance driving, can greatly reduce energy consumption, improve road transportation capacity and achieve zero emission in road transportation.

【技术实现步骤摘要】
采用接触网供电的公路运输系统
本专利技术属电动汽车
，具体涉及一种采用接触网供电的公路运输系统。
技术介绍
目前的电动汽车受电池的制约，充电时间长、续航里程短、制造费用高，严重影响到了电动汽车事业的发展。为了解决充电慢和充电难的问题，人们做了大量的尝试，例如：快速更换电池技术、采用快速充电技术、建设超级无线充电公路等等，但是，这些方法的实施难度较大，有的副作用很大。快速更换电池技术需要配备大量的备用电池、对电池的监管存在问题；快速充电技术对电池的寿命有一定的影响；超级无线充电公路不仅投资巨大，日后的维护保养工作量也将非常大，而且还会因电磁场对人员产生不利的影响。架设接触网供电，是城市公交电车的传统方式，由于接触网较高小型车辆显然难以企及，而且连续的接触网限制了公路上方的空间高度，使得超高物体无法运输，这也就是接触网供电的公交电车仅限于城市的一个原因。快速更换电池技术确实是一项十分诱人的技术方案，但巨大数量的电池包的采购、管理，特别是报废后的处理这些必须解决的问题都是当前的无法解决的。快速充电技术一直是人们最想突破的技术瓶颈，但是高能量密度的锂电池充放电功率较低，难以快速充电且快充还会对其本来就很有限的充电次数产生很大的不利影响，而能快速充电的钛酸锂电池和超级电容器的能量密度又太低、价格较贵、续航里程较短。建设超级无线充电公路成了近年的热门，且不说巨额的建设投资由谁埋单，仅其技术上的先天缺陷，就让人怀疑该技术还能走多远？首先，在限定的场强下，无线充电的功率密度有限，难以满足电动汽车在正常行驶状态还能快速充电所需的大功率；第二，复杂的地下工程给维护保养提出了严峻挑战，一旦故障不仅无法给过往的电动汽车无线供电，而且维修时必须封道，造成道路拥堵；第三，无线充电的能效较低，一般不会超过80％，不节能；第四，无线充电泄露的电磁场对于附近的人员、特别是体内有植入金属和安装有心脏电子起搏器的人员可能会造成严重危害。因此有必要提出改进。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题：提供一种采用接触网供电的公路运输系统，本专利技术采用接触网和蓄电池双模式供电方式解决电动汽车长距离连续行驶和行驶中的充电问题，解决纯电池动力的电动汽车续驶里程短，不宜连续长途行驶的难题，涉及技术成熟、实施费用低，相比无线供电技术能效要高的多，对人身无伤害。本专利技术采用的技术方案：采用接触网供电的公路运输系统，包括大型电动汽车、中小型电动汽车、专用通道、换流站和监控中心；所述专用车道上设有接触网，所述换流站中设有电力变压器、电力开关、避雷器，所述电力变压器的原边接高压电力网，所述电力变压器的副边以单相供电方式分别连接到专用车道上的各接触网区间；监控中心设有监控系统、自动收费系统和载波通信系统；所述大型电动汽车上设有受电弓、大车受电弓控制器、大车断路器、大车外接电源转换器、大车总输入电量计量装置、大车输出电量计量装置、大车输出插座、大车蓄电池、大车驱动电机控制器、大车整车控制器和大车CAN总线；所述大型电动汽车的大车整车控制器通过大车CAN总线对大车受电弓控制器、大车外接电源转换器、大车蓄电池、大车驱动电机控制器和辅助功能部分进行控制；所述大车整车控制器根据司机发出的控制指令控制受电弓与接触网接触实现由接触网为大型电动汽车直接供电并为大车蓄电池充电，并且通过大车输出电量计量装置连接到大车输出插座；当受电弓与接触网分离后，所述大车蓄电池继续为大型电动汽车动力母线提供电力而保证大型电动汽车动力不会中断；所述中小型电动汽车上设有中小车受电量计量装置、中小车断路器、中小车蓄电池、中小车驱动电机控制器、中小车整车控制器和中小车CAN总线，所述中小型电动汽车的前方设有中小车受电插头且后方设有中小车输出插座，当所述大型电动汽车接到后面的中小型电动汽车发出的受电请求后，所述大型电动汽车通过大车输出插座为中小型电动汽车供电；所述中小型电动汽车的中小车整车控制器通过中小车CAN总线对中小车蓄电池、中小车驱动电机控制器和辅助功能部分进行控制；所述中小车整车控制器根据司机发出的控制指令控制中小车受电插头与前方大型电动汽车的大车输出插座或前方中小型电动汽车的中小车输出插座连接而实现由接触网供电并为中小型电动汽车的中小车蓄电池充电；当中小型电动汽车的中小车受电插头与前方车辆分离后，所述中小车蓄电池继续为动力母线提供电力而保证中小型电动汽车的动力不会中断。对上述技术方案的进一步限定，所述的大型电动汽车的大车输出插座设于车辆后方且与中小型电动汽车后方的中小车输出插座的配合尺寸相同，所述大车输出插座由一个可伸缩的半柔性电缆与大车外接电源转换器的输出端相连；所述中小型电动汽车前方设置的中小车受电插头可与大型电动汽车后方的大车输出插座和中小型电动汽车后方的中小车输出插座连接；所述中小车受电插头与输电插座为对偶关系，所有不同大小车辆的中小车受电插头与输电插座都设计成相同的离地高度；所述大车输出插座和中小车输出插座是可以伸缩的同轴结构，且收回后由专门的防护盖防护，前方车辆在接到并允许后续中小型电动汽车的输电请求后其尾部的防护盖会自动打开且随后输出插座向后伸出；后续所述中小型电动汽车的中小车输出插座的伸出与否由大型电动汽车根据负荷能力控制；所述中小车受电插头的芯柱都有带防雨槽的绝缘子，所述中小车受电插头的外套都有通风道；所述同轴结构的大车输出插座和中小车输出插座都有压缩空气吹尘机构；所述大车输出插座、中小车输出插座和中小车受电插头都安装有近场通信装置并连接到本车的CAN总线上。对上述技术方案的进一步限定，所述自动收费系统包含安装在监控中心的计费电脑和安装在大型电动汽车上的大车总输入电量计量装置；所述安装于监控中心的计费电脑通过接触网载波通信系统与各大型电动汽车的大车总输入电量计量装置相连并实施收费；当所述大型电动汽车为后续的中小型电动汽车输电时，所述大型电动汽车的大车输出电量计量装置通过近场通信装置读取后续的中小型电动汽车的中小车受电量计量装置的测量数据并通过载波通信系统反馈到监控中心的计费电脑对受电的中小型电动汽车实施收费，同时所述监控中心的计费电脑会将这部分电费从大型电动汽车的费单上扣除并给予一定比例的奖励；当所述大型电动汽车发现某辆中小型电动汽车的中小车受电量计量装置给出的电量值有较大误差时，所述大型电动汽车可通过控制该中小型电动汽车的中小车断路器停止向该中小型电动汽车供电并通过大车车尾文字显示板和大车短距离无线通信装置令其脱离，同时所述大型电动汽车的大车输出电量计量装置还会自动将该事件上报监控中心，所述监控中心将输入功率计量装置不准确的中小型电动汽车列入黑名单且使网内所有营运大型电动汽车将不会再为其输电，所述被列入黑名单的中小型电动汽车必须在法定的计量检定机构重新对本车的中小车受电量计量装置进行检定后才能恢复正常的运动受电。对上述技术方案的进一步限定，所述中小型电动汽车上都设有辅助自动驾驶系统，所述辅助自动驾驶系统通过人工视觉和转向装置修正前进方向，并通过安装在中小车受电插头的压力传感器测定与前车输电插座之间的作用力或通过测距雷达测定与前车的距离控制前进速度；组队后的所述中小型电动汽车通过辅助自动驾驶系统自动跟随大型电动汽车并保持固定间距实现牵连运动；所述大型电动汽车通过大车输出插座本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.采用接触网供电的公路运输系统，其特征在于：包括大型电动汽车(1)、中小型电动汽车(2)、专用通道(3)、换流站(4)和监控中心(5)；所述专用车道(3)上设有接触网(95)，所述换流站(4)中设有电力变压器(81)、电力开关(79)、避雷器(85)，所述电力变压器(81)的原边接高压电力网(80)，所述电力变压器(81)的副边以单相供电方式分别连接到专用车道(3)上的各接触网(95)区间；监控中心(5)设有监控系统、自动收费系统和载波通信系统；所述大型电动汽车(1)上设有受电弓(35)、大车受电弓控制器(10)、大车断路器(32)、大车外接电源转换器(33)、大车总输入电量计量装置(34)、大车输出电量计量装置(15)、大车输出插座(18)、大车蓄电池(25)、大车驱动电机控制器(8)、大车整车控制器(26)和大车CAN总线(29)；所述大型电动汽车(1)的大车整车控制器(26)通过大车CAN总线(29)对大车受电弓控制器(10)、大车外接电源转换器(33)、大车蓄电池(25)、大车驱动电机控制器(8)和辅助功能部分进行控制；所述大车整车控制器(26)根据司机发出的控制指令控制受电弓(35)与接触网(95)接触实现由接触网(95)为大型电动汽车(1)直接供电并为大车蓄电池(25)充电，并且通过大车输出电量计量装置(15)连接到大车输出插座(18)；当受电弓(35)与接触网(95)分离后，所述大车蓄电池(25)继续为大型电动汽车(1)动力母线提供电力而保证大型电动汽车(1)动力不会中断；所述中小型电动汽车(2)上设有中小车受电量计量装置(59)、中小车断路器(57)、中小车蓄电池(53)、中小车驱动电机控制器(41)、中小车整车控制器(52)和中小车CAN总线(61)，所述中小型电动汽车(2)的前方设有中小车受电插头(60)且后方设有中小车输出插座(49)，当所述大型电动汽车(1)接到后面的中小型电动汽车(2)发出的受电请求后，所述大型电动汽车(1)通过大车输出插座(18)为中小型电动汽车(2)供电；所述中小型电动汽车(2)的中小车整车控制器(52)通过中小车CAN总线(61)对中小车蓄电池(53)、中小车驱动电机控制器(41)和辅助功能部分进行控制；所述中小车整车控制器(52)根据司机发出的控制指令控制中小车受电插头(60)与前方大型电动汽车(1)的大车输出插座(18)或前方中小型电动汽车(2)的中小车输出插座(49)连接而实现由接触网(95)供电并为中小型电动汽车(2)的中小车蓄电池(53)充电；当中小型电动汽车(2)的中小车受电插头(60)与前方车辆分离后，所述中小车蓄电池(53)继续为动力母线提供电力而保证中小型电动汽车(2)的动力不会中断。...

【技术特征摘要】
1.采用接触网供电的公路运输系统，其特征在于：包括大型电动汽车(1)、中小型电动汽车(2)、专用通道(3)、换流站(4)和监控中心(5)；所述专用车道(3)上设有接触网(95)，所述换流站(4)中设有电力变压器(81)、电力开关(79)、避雷器(85)，所述电力变压器(81)的原边接高压电力网(80)，所述电力变压器(81)的副边以单相供电方式分别连接到专用车道(3)上的各接触网(95)区间；监控中心(5)设有监控系统、自动收费系统和载波通信系统；所述大型电动汽车(1)上设有受电弓(35)、大车受电弓控制器(10)、大车断路器(32)、大车外接电源转换器(33)、大车总输入电量计量装置(34)、大车输出电量计量装置(15)、大车输出插座(18)、大车蓄电池(25)、大车驱动电机控制器(8)、大车整车控制器(26)和大车CAN总线(29)；所述大型电动汽车(1)的大车整车控制器(26)通过大车CAN总线(29)对大车受电弓控制器(10)、大车外接电源转换器(33)、大车蓄电池(25)、大车驱动电机控制器(8)和辅助功能部分进行控制；所述大车整车控制器(26)根据司机发出的控制指令控制受电弓(35)与接触网(95)接触实现由接触网(95)为大型电动汽车(1)直接供电并为大车蓄电池(25)充电，并且通过大车输出电量计量装置(15)连接到大车输出插座(18)；当受电弓(35)与接触网(95)分离后，所述大车蓄电池(25)继续为大型电动汽车(1)动力母线提供电力而保证大型电动汽车(1)动力不会中断；所述中小型电动汽车(2)上设有中小车受电量计量装置(59)、中小车断路器(57)、中小车蓄电池(53)、中小车驱动电机控制器(41)、中小车整车控制器(52)和中小车CAN总线(61)，所述中小型电动汽车(2)的前方设有中小车受电插头(60)且后方设有中小车输出插座(49)，当所述大型电动汽车(1)接到后面的中小型电动汽车(2)发出的受电请求后，所述大型电动汽车(1)通过大车输出插座(18)为中小型电动汽车(2)供电；所述中小型电动汽车(2)的中小车整车控制器(52)通过中小车CAN总线(61)对中小车蓄电池(53)、中小车驱动电机控制器(41)和辅助功能部分进行控制；所述中小车整车控制器(52)根据司机发出的控制指令控制中小车受电插头(60)与前方大型电动汽车(1)的大车输出插座(18)或前方中小型电动汽车(2)的中小车输出插座(49)连接而实现由接触网(95)供电并为中小型电动汽车(2)的中小车蓄电池(53)充电；当中小型电动汽车(2)的中小车受电插头(60)与前方车辆分离后，所述中小车蓄电池(53)继续为动力母线提供电力而保证中小型电动汽车(2)的动力不会中断。2.根据权利要求1所述的采用接触网供电的公路运输系统，其特征在于：所述的大型电动汽车(1)的大车输出插座(18)设于车辆后方且与中小型电动汽车(2)后方的中小车输出插座(49)的配合尺寸相同，所述大车输出插座(18)由一个可伸缩的半柔性电缆与大车外接电源转换器(33)的输出端相连；所述中小型电动汽车(2)前方设置的中小车受电插头(60)可与大型电动汽车(1)后方的大车输出插座(18)和中小型电动汽车(2)后方的中小车输出插座(49)连接；所述中小车受电插头(60)与输出插座为对偶关系，所有不同大小车辆的中小车受电插头(60)与输出插座都设计成相同的离地高度；所述大车输出插座(18)和中小车输出插座(49)是可以伸缩的同轴结构，且收回后由专门的防护盖防护，前方车辆在接到并允许后续中小型电动汽车(2)的输电请求后其尾部的防护盖会自动打开且随后输出插座向后伸出；后续所述中小型电动汽车(2)的中小车输出插座(49)的伸出与否由大型电动汽车(1)根据负荷能力控制；所述中小车受电插头(60)的芯柱都有带防雨槽(111)的绝缘子(110)，所述中小车受电插头(60)的外套都有通风道(112)；所述同轴结构的大车输出插座(18)和中小车输出插座(49)都有压缩空气吹尘机构；所述大车输出插座(18)、中小车输出插座(49)和中小车受电插头(60)都安装有近场通信装置(109)并连接到本车的CAN总线上。3.根据权利要求2所述的采用接触网供电的公路运输系统，其特征在于：所述自动收费系统包含安装在监控中心(5)的计费电脑和安装在大型电动汽车(1)上的大车总输入电量计量装置(34)；所述安装于监控中心(5)的计费电脑通过接触网载波通信系统与各大型电动汽车(1)的大车总输入电量计量装置(34)相连并实施收费；当所述大型电动汽车(1)为后续的中小型电动汽车(2)输电时，所述大型电动汽车(1)的大车输出电量计量装置(15)通过近场通信装置(109)读取后续的中小型电动汽车(2)的中小车受电量计量装置(59)的测量数据并通过载波通信系统反馈到监控中心(5)的计费电脑对受电的中小型电动汽车(2)实施收费，同时所述监控中心(5)的计费电脑会将这部分电费从大型电动汽车(1)的费单上扣除并给予一定比例的奖励；当所述大型电动汽车(1)发现某辆中小型电动汽车(2)的中小车受电量计量装置(59)给出的电量值有较大误差时，所述大型电动汽车(1)可通过控制该中小型电动汽车(2)的中小车断路器(57)停止向该中小型电动汽车(2)供电并通过大车车尾文字显示板(20)和大车短距离无线通信装置(14)令其脱离，同时所述大型电动汽车(1)的大车输出电量计量装置(15)还会自动将该事件上报监控中心(5)，所述监控中心(5)将输入功率计量装置不准确的中小型电动汽车(2)列入黑名单且使网内所有营运的大型电动汽车(1)不再为其输电，所述被列入黑名单的中小型电动汽车(2)必须在法定的计量检定机构重新对本车的中小车受电量计量装置(59)进行检定后才能恢复正常的运动受电。4.根据权利要求2所述的采用接触网供电的公路运输系统，其特征在于：所述中小型电动汽车(2)上都设有辅助自动驾驶系统(62)，所述辅助自动驾驶系统(62)通过人工视觉和转向装置修正前进方向，并通过安装在中小车受电插头(60)的压力传感器测定与前车输电插座之间的作用力或通过测距雷达测定与前车的距离控制前进速度；组队后的所述中小型电动汽车(2)通过辅助自动驾驶系统(62)自动跟随大...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉少波，
申请(专利权)人：陕西通运专用汽车集团有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61