一种电动汽车高速公路充电系统技术方案

本发明专利技术公开了属于交通技术领域的一种电动汽车高速公路充电系统，该系统括公路充电网、电动汽车和收费系统，公路充电网包括架空电缆，用以对电动汽车充电。电动汽车包括如下装置：可伸缩集电弓，集电弓正负极分别和汽车电池的正负极相连，用以在汽车行驶过程中利用从高速公路架空电缆上获取电能；降压装置，用以根据电池充电的实际需要进行降压处理；汽车内部设置有集电弓伸缩控制装置；收费系统用于充电高速公路系统的收费运营。该系统有效解决了电动汽车长途行驶的充电问题，同其他充电方式相比具有投资少、占地小、标准容易统一等多种优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于交通
，具体涉及一种电动汽车高速公路充电系统。
技术介绍
目前电动汽车发展的最关键问题集中在电动汽车的充电及续航问题上，现有的电动汽车充能方式主要有以下三种1、快速充电快速充电通过专业的充电方式以大功率对电动汽车动力电池进行充电，充电时间在20 40分钟之间。能够一定程度满足电动汽车应急充电的需求。但快速充电依然存在以下缺点 对电动汽车动力原电池有一定的损害，会造成动力原电池使用寿命缩短。 充电过程所需要的专业设别较为复杂，需集中建站管理、维护，一次投入及维护费用较高。 充电时间仍较长，难以满足用户需求。2、常规慢充常规慢充通过使用较为恒定的功率对电动汽车动力原电池进行充电，所需设备较为简单，但充电时间过长，难以满足电动汽车行驶中补充电量的需要。3、更换电池更换电池通过专业设备对整车的动力电池组进行更换，速度快，可在1-2分钟内完成整个更换过程。但其存在以下缺点·需要建设专业更换站，一次建设投入大。专业换电站对土地面积要求较大，且专业更换设备价格昂贵。相关设备的维护费用高。 汽车规格多种多样，动力原电池组的规格难以统一标准化。 汽车采用可更换动力电池的结构后，安全性有所下降。由于以上所述的特点，传统的三种充能方式难以满足长途行驶电动汽车的充能需要，这是充电汽车产业发展面临的关键难题之一。针对这一问题，本专利技术提出了一种充能高速公路方案，可以使电动汽车在行驶过程中充电，有效解决了这一难题。
技术实现思路
本专利技术提供一种电动汽车充电高速公路系统，达到电动汽车边行驶，边充电的目的。一种电动汽车高速公路充电系统，该系统包括公路充电网、电动汽车和收费系统， 其中，公路充电网包括(1)设置于高速公路行车道上的架空电缆，并以行车道作为充电车道；(2)充电车道路上设置有指示物，用以提示驾驶员电动汽车可进行充电；(3)用来支撑架空电缆的支撑杆；4电动汽车包括如下装置(1)可伸缩集电弓，集电弓正负极分别和电动汽车电池的正负极相连，用以在电动汽车行驶过程中利用从高速公路架空电缆上获取电能；(2)降压装置，用以根据电池充电的实际需要进行降压处理，从而保证充电的正常进行；(3)电动汽车内部设置有集电弓伸缩控制装置；收费系统用于充电高速公路系统的收费运营。收费系统可以为预存式收费系统或后交费型系统，或两种系统同时具有，其中，预存式收费系统包括(1)预存卡接口及余额控制器，预存卡接口判断插入的电费预存卡是否合法，余额控制器根据预存卡中余额判断用户能否继续充电，并在充电时对电费预存卡进行实时扣费；(2)电动汽车上装有电费计量表及显示仪表，用以显示汽车在高速公路行驶过程中消费的电量、费用、卡中剩余金额及是否处于充电状态；(3)电费预存卡，用户需要通过相关缴费站向车内的电费预存卡存入电费，在充电过程中实时消费，当卡中资金消费完毕后提示余额不足，并强制断电；预存式收费系统运作过程如下1、用户将电费预存卡插入接口，接口自动判断预存卡是否合法，即预存卡是否为符合标准的卡。2、余额控制器读出预存卡中余额后判断用户是否有余额，如余额不足则发出相关信息至显示仪表，并禁止用户升起集电弓。3、在充电过程中，余额控制器根据电表测量的充电量对电费预存卡进行实时扣费，当余额不足时，进行强制断电，并在相关仪表中提示余额不足信息。所述后交费型系统包括以下部分(1)高速公路计费卡接口。用来判断高速公路计费卡是否接入，及判断接入的卡是否合法，如计费卡并未接入或者接入的卡不合法，则禁止用户充电，如果合法则允许充电， 并根据电费计量表的数据实时对计费卡中充电费用进行修改；(2)电费计量表及显示仪表。仪表装在电动汽车上，可以让用户清晰明了的看到自己在高速公路行驶过程中消费的电量、费用及是否处于充电状态；(3)高速公路计费卡。记录电动汽车在高速公路行驶过程中所需支付的充电费用及养路费。后交费型系统运作过程如下1、车辆在进入高速公路时领取高速公路计费卡，并将其插入高速公路计费卡接口中。2、计费卡接口判断高速公路计费卡是否接入及接入的卡是否合法，如合法则允许电动汽车进行充电行为，否则不允许进行充电。3、充电过程中根据电量表的数据对高速公路计费卡中的费用进行实时修改。4、车辆要离开高速公路时，将该收费卡上交收费口，充电费用及养路费一同结算。所述集电弓的弓顶导电滑块部分使用分段式结构，主要特点如下集电弓弓顶导电滑块分为2 4段，为正负极交叉分布，每段之间有绝缘块隔离；每段导电滑块长度短于充电电缆最小间隔，任意两段导电滑块长度和大于充电电缆最大间隔；同时，电动汽车加装极性变换装置，当电动汽车有所移动时，如电缆正极与负极搭在集电弓异性段时，该装置可以保证对电池的充电正常进行。集电弓的伸缩采用以下两种方式控制(1)通过受控控制按钮，车主可以手动控制集电弓的升高和降低；(2)在车内增加自动/手动控制切换按钮，在手动控制时控制方式为(1)中所述控制方式；若车主将按钮切换于自动控制，电动汽车中控制端将识别汽车所处位置，若发现其处于充电车道，它将自动控制集电弓升高，当升至架空电缆高度时停止。若车主控制汽车离开了充电车道，控制端也会将集电弓进行收缩。充电车道路上的指示物可采用同道路颜色对比鲜明的指示线或在道路中嵌入信号发射器。在电动汽车前部可以增加传感器，安装有传感器的车辆在进入该车道后将自动识别指示装置，提示驾驶员车辆可进行充电，并控制车辆平稳行驶，减少车辆在车道上摆动对充电过程所带来的影响；架空电缆所使用的材料具有良好的导电性，并能抵抗环境腐蚀，耐摩擦，架空高度能适应各种车型，支撑杆间的距离满足电线的强度要求，例如可以采用经表面镀覆技术处理的铜质导线。铺设两根架空电缆以构成回路，并采用高压直流，架空高度可以为3 4米。 在支撑杆上可装饰指示用闪光灯，配合警示路标使用，不仅美观，还可亮化，入夜之后也是道路一大景观。线网设计是悬吊式安装，因此可以实现大跨度，长距离安装线网，并可适应较复杂的路况。本专利技术的有益效果为有效解决了电动汽车长途行驶的充电问题，同其他充电方式相比具有投资少、占地小、标准容易统一等多种优点。附图说明图1是实施例1的公路充电网的示意图；图2是实施例1中架空电缆、支撑杆的示意图；图3是传统的集电弓结构图；图4是实施例1中集电弓的分段式导电滑块的结构示意图；图5是实施例1中电动汽车的车内电气结构图；图6是实施例1中极性变换装置的电路图；图7是实施例1中降压装置的电路图；图8是实施例2中高速公路的充电路段分布情况；图中标号1.底架、2.下臂杆、3.拉杆、4.升弓弹簧、5.上臂杆、6.平衡杆、7.弓头座横杆、8.驱动气缸、9.弓顶横杆、10.弓顶导电滑块、11.绝缘座、12.绝缘棒、13.弓顶弹簧。具体实施例方式下面的实施例可以使本专业技术人员更全面的理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1本专利技术包括公路充电网、电动汽车及收费模式三个方面的内容一、公路充电网包括如下装置(1)如图1所示，高速公路行车道上设置有架空电缆，作为充电车道。车辆可以自由地驶入该车道，在限速条件下行驶。(2)在充电车道路上设有道路颜色对比鲜明的指示线、在道路中嵌入信号发射器。 安装有传感器的车辆在进入该车道后将自动识别上述指示装置，提示驾驶员车辆可进行充电，并控制车辆平稳行驶，减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种电动汽车高速公路充电系统，其特征在于：该系统包括公路充电网、电动汽车和收费系统，其中，公路充电网包括设置在高速公路上的架空电缆，用于对电动汽车充电；电动汽车包括如下装置：（１）可伸缩集电弓，集电弓正负极和分别和电动汽车电池的正负极相连，用以在汽车行驶过程中利用从高速公路架空电缆上获取电能；（２）降压装置，用以根据电池充电的实际需要进行降压处理，保证充电的正常进行；（３）电动汽车内部设置有集电弓伸缩控制装置；收费系统用于充电公路系统的收费运营。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭春林，肖湘宁，陈筱陆，徐永海，赵成勇，武力，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：11