一种公路单线交换式供电系统

技术领域

本发明涉及一种供电装置，更具体地说，涉及一种公路单线交换式供电系统。

背景技术

随着石油资源的过度消耗并由此对环境造成污染的增大，绿色环保低碳出行及减少石化油品的消耗是社会的要求。为此，全球范围内都在发展新能源汽车，而在新能源汽车中最具发展潜力的是纯电动汽车，可以反复充电、零排放的插电式纯电动汽车被认为是未来发展的终极目标。

伴随着新能源电动汽车的不断发展，对蓄电池存电量的需求越来越高，目前蓄电池的容量已经达到了50C-90C的存电量，官方标称的单次充满电的行驶里程越来越高，但是也不能掩盖新能源汽车本身存在的缺陷：1、单次充电时间长，途中难以长时间等待充电；2、频繁加速或启用空调后，里程大幅度下跌；3、电池老化快，三年左右电池的容电量就会有大幅度的下跌，从而影响行驶里程；4、电池的容量达到极限，仍然不能在重载车上使用

为此，很多国家都在积极研究开发电动车辆和为其提供电源的供电系统。人们提出了在公路上增加充电桩，但投资巨大，维护手续复杂，成本过高，而且有不少充电桩是在室外，在下雨的时候并不合适使用。因此市场上急需一种低成本高效率的电动汽车供电技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构简单、稳定牢固、通用性强、安全可靠，可不受电池容量限制的公路单线交换式供电系统，具体方案如下：

本发明是一种公路单线交换式供电系统，其特点是：包括沿公路行驶方向铺设的若干间隔设置的供电装置，所述供电装置包括绝缘基垫和为行驶车辆供电的导电滑轨，所述绝缘基垫的上方安装有支撑龙骨，支撑龙骨的横截面为上小下大的梯形结构，在绝缘基垫上设有定位支撑龙骨用的定位安装槽，所述支撑龙骨的内部设置为电器保护室，在电器保护室内安装有供电单元，供电单元包括电器仓和安装在在电器仓左右两侧的正负电极，所述导电滑轨安装在电器仓正上方的支撑龙骨上，在电器仓与导电滑轨之间设有安装在支撑龙骨外的漏电检测装置；其使用步骤为：在无车辆驶入状态下，供电装置中所有导电滑轨通过电器仓与负电极相连，使得导电滑轨都为负极状态，在行驶车辆的前部安装有前受电弓，在行驶车辆的尾部安装有后受电弓，当车辆驶入带有公路单线交换式供电系统的道路上时，（1）行驶车辆上安装的传感器与供电单元内认证系统信号对接，通过通信模块完成车辆信息认证，允许供电单元供电，开始计费，并放下前后受电弓；（2）前受电弓接触供电单元，供电单元的电器仓内继电器动作，受电器仓内延时电路影响，在前受电弓驶离起始端的第一个供电装置后，第一个供电装置的导电滑轨与正电极相接，使第一个供电装置的导电滑轨保持正极状态一定时间不变，在此时间内，后受电弓接触供第一个供电装置的导电滑轨，接受正极供电；（3）当后受电弓与接触第一个供电装置的导电滑轨时，前弓触电弓接触下一个供电装置的导电滑轨即第二供电装置导电滑轨，第二供电装置导电滑轨此时通过第二供电装置的电器仓与负电极相接，行驶车辆的前后受电弓形成闭合回路，完成车辆供电；（4）车辆行驶过程中，不断重复（1）-（3）动作，可不断的为车辆提供电能。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述支撑龙骨由底座、顶面和左右侧面组成的密闭龙骨。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述底座安装在定位安装槽内。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述电器仓内安装有继电器、降压稳压电路、供电电路、双稳开关电路、单稳触发电路、开关控制电路、光耦合开关。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，所述漏电检测装置与支撑龙骨均安装在水平路面下，导电滑轨安装在水平路面上。

本发明所要解决的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现，在导电滑轨上安装有与车辆传感器配合读取车辆信息的感应器。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明结构简单，稳定牢固，通用性强，安全可靠，只在车辆的底部加装标准受电接口，各类车辆可以共用该供电线路，并对车辆的外观、通过性等无影响，能为行驶在道路供电系统路段上的电动汽车供电或充电，提高电动汽车的续航里程和易用性，且不会干扰其他车辆，可靠耐用，十分安全。

2、节能减排，能适应当前国家对机动车环保提出的要求，给各种车辆（超重货车、特殊车辆可以设计专用线路）提供清洁大功率、不间断的电力，完全解决电动汽车的续航里程及充电问题。减轻了城市的燃油汽车空气污染，并且市民们买车和用车成本会降低，使得既生活比以前更方便，呼吸的空气也更好。

3、所述绝缘基垫起绝缘，可减少龙骨与道路之间摩擦作用；绝缘基垫上设置的支撑龙骨对内部供电正负极与电器仓起保护作用；所述的漏电检测装置可以方便检测支撑龙骨与导电滑轨是否漏电。

4、符合人文要求，在有高铁、地铁、轻轨之外解决最后一公里的问题，家家户户自由出行方便自由，不受公共车辆时间地点的约束，不受蓄电池容量的制约。

5、取电形式多样，高速、国道、城乡道路皆可以敷设，国家电网、企业乡间的太阳能电站、风电站、小型水电站等都可以按照标准灵活组网供电，进一步促进太阳能、风能等绿色产业的发展。

6、减少电池用量，只需保有50C左右的无电区电量，电动车价格会明显下降，即广大群众购买电动车带来实惠,也进一步减少了废旧电池对环境的污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例提供的一种公路单线交换式供电系统，包括沿公路行驶方向铺设的若干间隔设置的供电装置，所述供电装置包括绝缘基垫4和为行驶车辆供电的导电滑轨1，所述绝缘基垫4的上方安装有支撑龙骨6，支撑龙骨6的横截面为上小下大的梯形结构，在绝缘基垫上设有定位支撑龙骨用的定位安装槽，所述支撑龙骨的内部设置为电器保护室，在电器保护室内安装有供电单元，供电单元包括电器仓5和安装在在电器仓左右两侧的正、负电极3、7，所述导电滑轨安装在电器仓正上方的支撑龙骨上，在电器仓5与导电滑轨之间设有安装在支撑龙骨外的漏电检测装置2；其使用步骤为：在无车辆驶入状态下，供电装置中所有导电滑轨通过电器仓与负电极相连，使得导电滑轨都为负极状态，在行驶车辆的前部安装有前受电弓，在行驶车辆的尾部安装有后受电弓，当车辆驶入带有公路单线交换式供电系统的道路上时，（1）行驶车辆上安装的传感器与供电单元内认证系统信号对接，通过通信模块完成车辆信息认证，允许供电单元供电，开始计费，并放下前后受电弓；（2）前受电弓接触供电单元，供电单元的电器仓内继电器动作，受电器仓内延时电路影响，在前受电弓驶离起始端的第一个供电装置后，第一个供电装置的导电滑轨与正电极相接，使第一个供电装置的导电滑轨保持正极状态一定时间不变，在此时间内，后受电弓接触供第一个供电装置的导电滑轨，接受正极供电；（3）当后受电弓与接触第一个供电装置的导电滑轨时，前弓触电弓接触下一个供电装置的导电滑轨即第二供电装置导电滑轨，第二供电装置导电滑轨此时通过第二供电装置的电器仓与负电极相接，行驶车辆的前后受电弓形成闭合回路，完成车辆供电；（4）车辆行驶过程中，不断重复（1）-（3）动作，可不断的为车辆提供电能。所述绝缘基垫为绝缘材料制成；所述支撑龙骨构成一个起支撑作用的梯形中空空间，空间内含有供电正极、供电负极和电器仓，支撑龙骨即起到对道路的支撑作用，同时对内部空间里的电器形成保护；漏电检测装置，此装置负责检测龙骨是否带电，确保安全；漏电检测装置上方安装有导电滑轨，通过导电滑轨给上方道路行驶的车辆供电。本发明相邻两个供电装置之间均设置有间隙，方便车辆的前后受电弓能同时接触相邻两个供电装置，已达到为车辆充电的目的。

所述支撑龙骨由底座8、顶面和左右侧面组成的密闭龙骨。所述底座8安装在定位安装槽内。所述电器仓内安装有继电器、降压稳压电路、供电电路、双稳开关电路、单稳触发电路、开关控制电路、光耦合开关。所述漏电检测装置与支撑龙骨均安装在水平路面下，导电滑轨安装在水平路面上。本发明单体长度1米，放置在路面上，顶端露出导电滑轨。在导电滑轨上安装有与车辆传感器配合读取车辆信息的感应器。

所述绝缘基垫起绝缘作用，还减少了龙骨与道路之间摩擦作用，支撑龙骨对内部供电正负极与电器仓起保护作用，正负极分列电器仓两侧，通过电器仓内部控制电路相连接；漏电检测装置在龙骨上方，检测龙骨与导电滑轨是否漏电；导电滑轨先与漏电检测装置相连，在通过漏电检测装置与电器仓内供电电路相连接。

本发明的供电过程为：公路单线交换式供电系统由多个公路单线交换式供电单元沿公路方向依次连接而成，且配套使用的电动汽车底部需安装受电弓，每辆车需安装2个受电弓，分为前受电弓和后受电弓。在无车辆驶入状态下，公路单线交换式供电系统中所有供电单元都为负极状态（-）；（1）车辆驶入带有公路单线交换式供电系统供的道路，车辆传感器与地面供电单元内认证系统信号对接，通过通信模块完成车辆信息认证，允许供电单元供电，开始计费，并放下受电弓。（2）车前受电弓接触供电单元，供电单元的电器仓内继电器动作（继电器吸合时间可控），在继电器将导电滑轨由负极（-）转为正极（+）的时间里，为车辆提供负极供电，且车前受电弓驶离供电单元。（3）车辆前受电弓驶离供电单元后，受延时电路影响，供电单元保持正极状态（+）一定时间不变，此时间内，车后受电弓接触供电单元，接受正极供电。（4）当车后受电弓接触供电单元进行正极（+）供电时，车前弓触电弓接触供电单元进行负极（-）供电，形成闭合回路，完成车辆供电。为提高车速，及车辆前后受电弓安装距离限制，一般间隔一个供电单元进行供电。（5）这车辆行驶过程中，不断重复（1）-（4）动作，不断的为电动车提供电能，该行驶的电动车不但不消耗本电动车蓄电池的电量，还可以给车内电池充电，保证在无电区的持续行驶。

在公路路面连续铺设本发明，可形成车辆的行驶道路，使得车辆行驶时能实行连续充电等功能。车辆驶来时，车辆前端的传感器发出信号，安装在车前受电弓接触地面第一供电装置即车辆起始时的第一个公路单线交换式供电系统的供电滑块，其传感器接受信号，转为电信号后同时触发单稳开关电路和双稳开关电路；上述单稳开关电路触发，使单稳开关电路中继电器开始吸合，在一定时间后，第一供电装置供电极性由负极转为正极，并保持一定时间，在极性完成转换前，始终为车辆提供负极供电；双稳开关电路触发，使期内的继电器断开（本身常闭状态），延时电路发挥作用，使单稳开关电路中继电器保持闭合状态，持续提供正极供电。当车辆行驶至第二供电装置即车辆起始时的第二个公路单线交换式供电系统时，车前受电弓接触第二供电装置，此时第二供电装置提供负极供电，第二供电装置内单稳开关电路中继电器开始动作，同时第一供电装置已转变为正极供电，且与车后受电弓接触，以此形成供电回路，为车辆供电。车辆驶离第一供电装置，车后传感器发出信号给第一供电装置，第一供电装置内传感器接收信号，同时触发单稳开关电路和双稳开关电路。单稳开关电路延时时间未到，传感器信号不发生作用，电路保持正极不变。双稳开关电路触发，使第一供电装置双稳开关电路的继电器闭合，延时电路结束，使单稳开关电路继电器断开，第一供电装置极性翻转为负极。

当车后传感器信号未收到时，延时电路到期，触发第一供电装置单稳开关电路继电器断开，第一供电装置供电有正极转为负极，同时触发第一供电装置的双稳开关电路继电器闭合，使第一供电装置做好接受下次信号的准备，保证无触发信号时，模块可以自动复位，保持不带电状态，确保安全。

以上所述，仅为本发明专利的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。