一种电动交通工具的跟踪充电系统的制作方法

本实用新型属于电动交通工具技术领域，涉及车辆的跟踪移动技术，通信技术，控制技术的一种电动交通工具的跟踪充电系统。

背景技术：

电动汽车是指以车载电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小，其前景被广泛看好。电动化成为汽车的一个重要发展方向。另外，在我国的某些特别的地域，电力资源特别丰富，电价非常便宜，以电力作为能源不仅方便、可靠，而且还会大幅降低耗能和成本。

但是，因为电池的能量密度要远远低于燃油的能量密度，且电池的充电时间要远远长于加油时间，这就决定了电动汽车不能具有同燃油汽车同样的便利性。尤其是在长途旅行中，很可能因为找不到合适的充电点且充电时间过长，而不得不打断旅行的连续性。在电动汽车的尾部挂接一个供电的电源车也是一种方法，但开拖挂电源车对驾驶员需要较高的技术，不需要拖挂电源车时，电源车会成为电动汽车的累赘。因此这种方法只是延长了电动汽车的行驶距离，并不能真正做到同燃油汽车行驶的便利及连续。

技术实现要素：

本实用新型为解决现有技术的问题而实用新型的电动汽车跟踪供电系统可以很好地克服上述问题，使电动汽车能够连续长距离的行驶。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种电动交通工具的跟踪充电系统，包括可移动供电车和电动汽车，可移动供电车为电动汽车的工作提供电力，所述可移动供电车中设有电源装置、电力控制装置、电力变换输出装置及电缆收放装置，电缆收放装置中设有可自动收放的电缆；所述电动汽车上设有车载电源和受电装置，受电装置用于连接从供电车上引过来的电缆；所述可移动供电车和所述电动汽车中都设有通信装置，用于可移动供电车和电动汽车之间信号的传输。信号包括电动汽车发出的驾驶控制信号，以及可移动供电车的电量信号、可续航里程信号等。

其中，所述可移动供电车中还设有驱动装置，它可以驱动可移动供电车移动；可移动供电车上设有距离检测装置，和跟踪驾驶控制装置，距离检测装置用于测量被供电电动汽车的距离，并控制驱动装置使供电车与电动汽车保持在一定的距离范围之内。

优选的，所述可移动供电车设有后视装置，设于可移动供电车尾部，可拍摄可移动供电车后面的图像并通过通信装置传输至电动汽车。

优选的，所述通信装置传输电动汽车的时速及操作信号至可移动供电车，并根据距离检测装置，驱动装置控制可移动供电车保持相应的时速及进行相应的操作，如前进、后退、变线、转向等。

优选的，所述电缆收放装置中设有拉力检测装置及自动收放装置，根据拉力检测装置检测的电缆拉力，自动收放装置对电缆进行调节，使电缆处于适度张紧状态，保证电缆不拖地；并配合跟踪驾驶控制装置，电动汽车加速，而使可移动供电车与电动汽车之间的距离加大时，电缆受到拉力，放出电缆，但只要不超过一定的范围，供电车可以缓慢加速，逐渐缩小两者间的距离；而当电动汽车减速，而使两者间的距离缩小时，只要不小于危险距离，供电车就可以缓慢减速，逐步加大两者间的距离。这样可以大幅度降低可移动供电车上的能源消耗。

优选的，所述受电装置上设有拉力传感器及电缆断开装置，当拉力传感器检测到电缆所受拉力超过临界值时，电缆断开装置可自动断开受电装置上的电缆。在正常工作下电缆经过电缆收放装置的自动收放及可移动供电车自主驱动，受电装置所受拉力在安全范围内，但也有意外的情况，如电缆缠绕在其他物体上，或者电缆收放装置中的电缆完全放出，如果继续被电动汽车拉伸拖拽，此时电缆所受拉力增大，容易造成电缆、插头或可移动供电车的损坏，因此设置拉力传感器及电缆断开装置，并为拉力传感器设定一个临界值。

优选的，所述可移动供电车中的电力变换输出装置上设有电缆断开时的自动断电装置。主要出于安全考虑，电缆无论是正常断开或意外断开，自动断电装置都能停止电力变换输出装置对电缆的电力输出。

优选的，所述可移动供电车和所述电动汽车中都设有定位装置；可移动供电车上设有范围设定装置，结合定位装置和通信装置，可设定可移动供电车的供电范围，位置信息可实时向电动汽车发送，在接近范围界限时发出报警，在超过设定的范围后停止电源装置的电力输出。

优选的，所述可移动供电车上设有时间设定装置，可设定可移动供电车的供电时间，剩余时间可实时向电动汽车发送，在剩余时间不足时发出报警，在超过设定的时间后停止电源装置的电力输出。

时间设定装置和范围设定装置的意义在于因为可移动供电车上可以是无人操作的，当可移动供电车被盗，或被任何有意或无意破坏了跟踪操纵程序时，可移动供电车都会在一定范围内自动停止，而把损失降到最低。

优选的，所述电动汽车的受电装置安装在汽车尾部、并可从移动供电车上可识别的位置上。这样当电缆插头接到受电装置上时，供电车上的距离检测装置就可以以插头为测量标志，而减少距离测量中的误判。并且不需要在电动汽车上新增任何辅助装置，而减少电动汽车的负担。

优选的，所述可移动供电车的电缆收放装置内安装有电缆伸出长度记录装置，可以作为测量两车之间距离的备用手段。

优选的，所述电缆伸出长度记录装置为一个与电缆相接触的棘轮 的，电缆伸出或收回时棘轮随着左右转动，转动的圈数信号被送到跟踪驾驶控制装置中。

因为供电车上有电缆收放装置，电缆基本可以保持直线，在两车匀速、加速或减速时，即使两车间保持同样距离，其间的电缆者长度也会有所不同，但这种误差是可预计的。且毕竟电缆连接是机械性连接，测量的可靠性高。其它雷达，红外，图像识别等非接触测量方法可以更快，更准确，但也容易受到各种干扰因素的影响，所以电缆长度测量可以是检验其它距离测量手段有效性的一种方式。并且当发现非接触测量方法失效时，电缆距离测距方式也可以作为备用测量方法。

优选的，所述可移动供电车中的电源装置为蓄电池，且驱动装置也以该蓄电池中的电力为动力。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型的一种电动交通工具的跟踪充电系统以车辆的跟踪移动技术为前提，并结合可移动供电车和电动汽车在相对移动过程中的特点而提出的一种跟踪供电技术，解决了传统电动汽车找充电站难所导致的电动汽车不宜长途、重载行驶的问题，本系统不会对驾驶员有额外的技术要求，也不会增加电动汽车的行驶负担。

附图说明

图1是本实用新型正常工作时的系统关系示意图。

图2是图1中A处的放大示意图。

图中：1、可移动供电车；2、电动汽车；3、电源装置；4、电力变换输出装置；5、电缆收放装置；5.1、棘轮；6、电缆；6.1、电缆插头；7、电力控制装置；8、驱动装置；9、通信装置；10、跟踪驾驶控制装置；11、受电装置；12、车载电源；13、时间设定装置；14、范围设定装置；15、定位装置；16、自动断电装置；17、距离检测装置；18、后视装置。

具体实施方式

下面通过具体实施方式和附图对本实用新型作进一步的说明。

实施方式为：如图1所示，一种电动交通工具的跟踪充电系统，包括可移动供电车1和电动汽车2，可移动供电车1为电动汽车2的行驶提供电力，可移动供电车1中设有电源装置3、电力控制装置7、电力变换输出装置4及电缆收放装置5，电缆收放装置5中设有可收放的电缆6；电动汽车2上设有受电装置11，用于连接电缆6。电源装置3中的电力经过电力变换输出装置4变换成电动汽车2需要的电力，如直流电或交流电，然后经过电缆收放装置5中的电缆6，连接到电动汽车2的受电装置11上，电力控制装置7可以通过通讯装置9而接受电动汽车2的送电开始、停止等指令，并控制电力变换输出装置4。

可移动供电车1中设有驱动装置8和跟踪驾驶控制装置10，驱动装置8的动力可以用独立动力，也可以用于以电源装置3的电力。独立动力的好处是可以把可移动供电车1的供电所需的装置和驱动装置8分成两个不同的模块，尤其是当电源装置3用蓄电池时，在电源装置3模块卸下充电的时候，驱动装置8还可以带动可移动供电车1装载其他有电力的电源装置3继续进行供电工作；驱动装置8用电源装置3的电力的好处是可移动供电车1的总体动力结构简单，只需要在电源装置3的输出端并联一套为驱动装置8供电的相应线路就可以了，其电力控制可以通过电力变换输出装置4和电力控制装置7。

可移动供电车1中还设有后视装置18，安装在可移动供电车1尾部，可实时拍摄可移动供电车1后面的图像并通过通信装置9传输至电动汽车2。

其中，可移动供电车1和电动汽车2中都设有通信装置9和定位装置15，通信装置9用于可移动供电车1和电动汽车2之间信号的传输。

其中，可移动供电车1中装有距离检测装置17，用于检测可移动供电车1与电动汽车2间的距离，电缆收放装置5中设有拉力检测装置及自动收放装置，根据拉力检测装置检测的电缆6拉力，自动收放装置对电缆6进行调节；配合跟踪驾驶控制装置10，当电动汽车2加速，而使可移动供电车1与电动汽车2之间的距离加大时，电缆6受到拉力，电缆收放装置5放出电缆6，但只要不超过一定的范围，可移动供电车1可以缓慢加速，逐渐减小两者间的距离；而当电动汽车2减速，而使两者间的距离缩小时，只要不小于危险距离，可移动供电车1就可以缓慢减速，逐步增大两者间的距离。这样可以大幅度降低供电车上的能源消耗。

电动汽车2的受电装置11的最佳位置在电动汽车2的尾部，这样既可以不增加电动汽车2在行驶时的车辆宽度，又便于可移动供电车1的电缆6的连接。另外在可移动供电车1的跟踪驾驶时，需要快速而且可靠的测量可移动供电车1同电动汽车2之间的距离。距离测量方法有很多种，如雷达，图像识别等，但因为被跟踪的电动车2的尾部可能具有各种各样的结构或材料，容易造成识别误差。如果受电装置11安置在电动汽车2的尾部，则电缆6的电缆插头6.1就可以插在受电装置11上，电缆插头6.1的位置也就是电动汽车的尾部。因此，可移动供电车1上的距离检测装置17只要测出可移动供电车1与插头6.1之间的位置就能测出两车之间的准确距离。有电缆插头6.1这样一个稳定的测量对象，距离检测装置17将可以大幅度的简化，而保持测量精度，降低成本。

另外，从电缆收放装置5的输出端到电缆插头6.1之间电缆6的长度，也基本上等于两车之间的距离，所以只要测量出电缆6从电缆收放装置5中伸出的距离长度就可以估算出两车间的距离。比如图2所示的方法，在电缆收放装置5内安装一个同电缆6相接触的传感用棘轮5.1作为电缆6伸出长度记录装置，电缆6从电缆收放装置5进出时，就会带动棘轮5.1转动，只要记录棘轮5.1转动的圈数和转角就能计算出电缆6从电缆收放装置5中伸出的长度。电缆6伸出长度同可移动供电车1和电动汽车2之间的关系如图1所示，由于电缆6伸出部分有质量，受自重影响，所以在两车相对速度改变等状态时，会有多余的电缆6放出电缆收放装置5，而使根据电缆6放出长度估算出的距离大于实际距离，因此这种距离测量方式精度不高，但其误差范围容易估计，可靠性强，虽然不适用于作为跟踪驾驶的实时控制信号，但可以用来确认距离检测装置17是否处于正常状态，而提高跟踪驾驶的安全性。

其中，结合图1所示，可移动供电车1上设有时间设定装置13和范围设定装置14。时间设定装置13可设定可移动供电车1的可供电时间，剩余时间可实时向电动汽车2发送，在剩余时间不足时发出报警，在超过设定的时间后停止电力变换输出装置4的电力输出；范围设定装置14可设定可移动供电车1的供电范围，结合定位装置15和通信装置9，位置信息可实时向电动汽车2发送，在接近范围界限时发出报警，在超过设定的范围后停止电力变换输出装置4的电力输出。

在电动汽车2的受电装置11上设有拉力传感器及电缆断开装置，当拉力传感器检测到电缆6所受拉力超过临界值时，电缆断开装置可自动断开受电装置11上的电缆插头6.1。

可移动供电车1中的电力变换输出装置4上设有电缆插头6.1断开时的自动断电装置16。在电力变换输出装置4以后的电力回路中，无论因为任何理由而不能形成完整回路时，自动断电装置16会自动断开电力输出。这样可以保证电动汽车2在非工作状态，或电缆6因为任何原因而被拉断时，电缆6中都不带电，而防止操作人员和其他人员的误触电。

本实用新型的工作方式为：当电动汽车2的车手在行驶过程中感到电量不足时，可向移动供电调度中心申请用可移动供电车1来供电，移动供电调度中心调度可移动供电车1前往电动汽车2的车手指定的位置。用人工将可移动供电车1的电缆6的插头6.1接到电动汽车2的受电装置11，并为其供电。设置完毕后，电动汽车2的车手启动可移动供电车1的电力变换输出装置4开关和跟踪驾驶控制装置10开关，即可开始行驶。

电动汽车2在可移动供电车1所提供的电力供应下，继续它的行驶，可移动供电车1则自动跟踪在电动汽车2的后面，并保持一定的距离。当电动汽车2起动或加速时，电缆6受到拉力，电缆收放装置5中的拉力传感器感到拉力增加时，会放出电缆6，而不使电缆插头6.1从电动汽车2的受电装置11上脱落。当可移动供电车1感知到电动汽车2远离之后，也跟着起动或加速，跟上电动汽车2。反之，当电动汽车2减速或停止时，电缆收放装置5中的电缆拉力传感器会感知到拉力的减少，而及时回收电缆6，不使电缆6拖到地上，影响可移动供电车1的行驶。同时，可移动供电车1的距离测量装置17可以检测到因电动汽车2的行驶状态变化而造成的距离变化。

在电缆收放装置5的作用下，可移动供电车1不与电动汽车2做同样的变速，降低可移动供电车1的跟踪性能要求，减少电缆6及连接插头承受的拉力，从而减少制造成本，也可以减少可移动供电车1的能源消耗。例如，电动汽车2在突然加速时，通过电缆收放装置5放出电缆6，可移动供电车1可以慢一拍均匀加速到相应速度，同样的在电动汽车2突然减速的时候，通过电缆收放装置5收回电缆6，可移动供电车1可以匀速减速，而回收一部分能量， 从而减少可移动供电车1的能耗。

当电动汽车2的车手结束行程，或者行驶超出预定的范围，或者使用时间超出了预定的时间，车手都要把可移动供电车1带到安全的地方停下来，并通知供电车调度中心。电动汽车2摘下供电电缆插头6.1之后，就可以自由离开。调度中心将派有关服务员把可移动供电车1拉到适当的地方去保养或充电，而等待下次召唤。

可移动供电车1可提供的供电量可以根据电动汽车2车手的要求进行匹配，比如，电动汽车2希望做长途旅行时，可以选电源为燃油发电机的可移动供电车1，这样即使中途找不到充电站也能持续行驶。如果电动汽车2只差几十公里左右就能到目的地，则可以选择电源为蓄电池的可移动供电车1。

电动汽车2的跟踪供电系统相当于在两车之间有一个柔性的连接装置，电动汽车2的车手可以不在意可移动供电车1的存在而自由的驾驶。只是车手在看车内后视镜看到的不只是一般的镜子的成像，还有可移动供电车1上的后视装置18拍摄的图像，即使没有驾驶挂车经验的车手，也能容易的驾驶这种带有可移动供电车1的电动汽车2。

此外，通信装置9在实施例中各个装置间的信号传输采用无线传输的方式，但也可以为有线的方式传输信号，即在电缆6等电力传输线中增加信号线。

以上所述仅为本实用新型的具体实施例，但本实用新型的结构特征并不局限于此，本实用新型可以用于类似的产品上，任何本领域的技术人员在本实用新型的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本实用新型的专利范围之中。