一种电动汽车移动充电顶刷装置的制作方法

本发明涉及电动汽车充供电技术领域，具体涉及一种电动汽车移动充电顶刷装置。

背景技术：

当今全球普遍面临环保压力和能源危机的严峻形势：一是环境方面，首先城市雾霾日趋严重急需防治解决。其次整个地球温室气体排放升高，《巴黎气候变化协定》要求实现温室气体排放不再继续增加。二是化石能源面临枯竭，虽然新发现的页岩气和可燃冰容量不小，但开采难度大，成本高，短期难以利用，必须开发新能源。电动汽车具有无污染，噪声低，能源效率高，结构简单维修方便等优点，发展电动汽车取代燃油汽车势在必行。近几年电动汽车产业在各国倡导支持下得到快速发展，有效地解决了短程乘车出行，但动力电池远程续航能力不足、充电速度不快，导致的里程焦虑问题始终得不到很好的解决，成为电动汽车发展的最大技术瓶颈，影响着电动汽车推广普及。

目前破解里程焦虑难题的常规思路是：一方面提高电池的能量密度，积极增加续航里程，另一方面，广泛建设充电桩，设法提升电池充电速度。这种思路貌似能够解决问题，但实质上仍然不能从根本上解决里程焦虑的难题：因为电池容量与充电时间是一个矛盾体，通过增加电池容量来延长续航里程，势必会相对延长充电时间，尽管快充技术进步有利于缩短充电时间，但快充会减少电池循环次数、缩短电池寿命，加剧安全风险，并且还要受电网负荷制约，不可能无限地加快下去，肯定存在一个极限无法继续突破，所以期望通过不断提升电池容量、不断加快充电速度，来达到与加油一样方便的设想是不现实的。即便理论上存在这样的技术产品，也是不可推广的，因为大容量快充车辆的造价极其昂贵，像特斯拉就是一个鲜活的例子，只有富人能享用和消费得起，难以成为国民车被大众接受。这个常规思路实质上是沿用了燃油车辆停车加油的思维来解决电动汽车充电问题，希望像建设加油站一样建设充电桩来解决车辆充电问题，但电与油的存在形式不同，导致电池与油箱充注效果肯定不同，油箱对加油速度没有特定约束，但电池对充电速度存在着很多制约，过快充电会减少电池循环次数、缩短使用寿命，而且还受电网负荷制约，不能像想象的那样随意提高充电速度。电能难以像燃油先储存下来后，再像加油一样方便地给停下来车辆加注，总之停车充电永远不能像加油一样方便，这种思路难以破解里程焦虑问题。倘若撇开这一固化思维，不难发现电能输送与燃油输送明显不同，燃油可以通过罐车送到加油站，实现停车定点加注，而电能具有极好的流动性，优势是能够通过电网便捷传输并且可以随用随取、源源不断，不必像加油一样采取停车加注，可以像高铁一样从电网上移动着刷取，实现边行边供边充，若充电的过程又是行驶的过程，就可以避免停车等候的焦虑，结果移动充电比停车加油还要方便，这样思路一变，充电的难题就迎刃而解了，里程焦虑不再是问题了。考虑到近80％的汽车用户每日实际行驶里程通常在80公里以内，平时不远程行驶可利用充电桩在夜间慢充多使用谷电，远程出行时，利用四通八达的高速公路网络，这样续航能力不足的电动汽车借助高速公路网的移动充供电系统，巧妙地解决了远程无限续航的难题。

将来电池能量密度和快充技术不断进步，更有利于移动充电技术推广，若在不影响电池安全的前提下，能实现5-10分钟充满电，届时车辆的电池容量就不必再追求500公里甚至更远的续航里程了，或许100-200公里续航里程就足够了，那时车辆成本会大大降低，推出低于10万元的国民车不再是梦想，电动汽车又便宜又方便还环保，跨入井喷发展的新时代指日可待。

中国专利申请cn201410795407.8公开了一种能够无限远程续航的电动汽车及其有轨化移动充供电系统，通过在高速公路中间隔离带的两侧设置方便电动汽车取电的充供电系统，充供电系统主要通过并行设置的两条耐磨导电滑轨外接来自高速公路的路网电源实现供电，借助高速公路网建设充供电系统，通过无轨电动汽车有轨化运行，既能利用电网供电续航，又可同步充电储电，从而实现电动汽车的无限远程续程；通过上述装置提供了解决一些问题的方案，但是该方案利用高速公路隔离带改造刷电的导电轨，存在三方面问题，一是刷电设施在路边，位置不高，人容易触摸到，有安全隐患；二是刷电设施易被行车撞损；三是车辆充电时会影响正常车辆行驶，这些问题亟待改进。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，在毗邻高速的外侧修筑专用充电车道，并借鉴高铁刷电原理，提供一种电动汽车移动充电顶刷装置。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种电动汽车移动充电顶刷装置，顶刷装置由升降台、刷电机构和稳定部件构成，所述升降台在所述稳定部件配合下，将刷电机构升起与导电轨组贴合连接电网刷取电能，实现为电动汽车电池充电。

进一步地，所述刷电机构由刷电弓、刷电滚筒和支架构成，刷电弓和刷电滚筒分列在支架两端。

进一步地，所述升降台由交叉支架、底座和液压杆构成，底座安装在电动汽车的车顶上，液压杆一端设在在所述底座一侧，另一端与交叉支架活动端相连，所述交叉支架另一端设在在底座另一侧，液压杆驱动交叉支架端沿底座上的滑动槽横向来回滑动，带动升降台升降。

进一步地，所述的稳定部件由拉簧、压簧和减震器构成，所述拉簧设置在刷电弓下面，所述压簧设置在刷电滚筒下面，所述减震器固定在升降台顶端。

进一步地，所述导电轨组为两条水平平行的火线和零线。

进一步地，所述支架与减震器之间以转轴连接，转轴支点采取非对称设计，支撑刷电滚筒的力臂要远长于支撑刷电弓的力臂。

进一步地，所述刷电机构中刷电弓和刷电滚筒均分为左右对称两部分，中间通过限位柱断开，所述刷电弓分别用于从导电轨组的零线和火线上刷电。

进一步地，所述导电轨组为两条平行的刷电线。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

采用以上技术方案，通过升降台在稳定部件配合下，将刷电机构升起与导电轨贴合连接电网刷取电能，实现了电动汽车在行驶中为电池连续充电，设计科学合理，安全性高，方便管理，维护便捷，颠覆了停车充电的思维，解决了电动汽车远程续航里程焦虑问题，降低了对动力电池续航里程过高要求，有利于降低电动汽车造价，便于电动汽车推广普及。

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使用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为本发明的电动汽车顶部升降取电结构示意图；

图2为本发明的顶部升降机构结构示意图；

图3为本发明的顶部升降机构前视图；

图4为本发明的顶部升降机构侧视图；

图5为本发明的顶部升降机构俯视图；

图中标号说明：1、升降台；11、交叉支架；12、底座；13、液压杆；2、刷电机构；21、刷电弓；22、刷电滚筒；23、支架；24、限位柱；3、稳定部件；31、拉簧；32、压簧；33、减震器；4、导电轨组；5、电动汽车；6、电瓷瓶。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，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作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。

结合附图1，对本发明作进一步的说明：一种电动汽车移动充电顶刷装置，顶刷装置由升降台1、刷电机构2和稳定部件3构成，所述升降台1在所述稳定部件3配合下，将刷电机构2升起与导电轨组4贴合连接电网刷取电能，实现为电动汽车5电池充电。

结合附图2、图3、图4和图5，所述刷电机构2由刷电弓21、刷电滚筒22和支架23构成，刷电弓21和刷电滚筒22分列在支架23两端；

所述升降台1由交叉支架11、底座12和液压杆13构成，底座12安装在电动汽车5的车顶上，液压杆13一端设在在所述底座12一侧，另一端与交叉支架11活动端相连，所述交叉支架11另一端设在在底座12另一侧，液压杆13驱动交叉支架11端沿底座12上的滑动槽横向来回滑动，带动升降台1升降；还设有压力传感器安置在刷电机构2的支架与升降台1连接轴上，用来测量导电轨对刷电弓21和刷电滚筒22的压力，并与汽车的控制系统通信连接，给液压传动系统信号，从而控制所述液压杆的伸缩行程，避免刷电弓21和刷电滚筒22与导电轨组4之间的压力过大或过小；

所述的稳定部件3由拉簧31、压簧32和减震器33构成，所述拉簧31设置在刷电弓21下面，所述压簧32设置在刷电滚筒22下面，所述减震器33固定在升降台顶端，可以是弹力杆或气囊、弹簧支撑的折叠杆等形式，三种稳定部件均是用于减缓汽车颠簸震荡，维持刷电机构与导电轨之间连接不中断，避免打火电弧危害；

所述导电轨组4为两条水平平行的火线和零线；

所述支架23与减震器33之间以转轴连接，转轴支点采取非对称设计，支撑刷电滚筒22的力臂要远长于支撑刷电弓21的力臂，这样在拉簧31和压簧33的配合下有助于增加导电轨对刷电滚筒22的压力并减小导电轨对刷电弓21的压力，目的是发挥刷电滚筒22与导电轨之间滚动摩擦小的优势，降低刷电弓21与导电轨之间的滑动摩擦损耗；当车辆向下颠簸时，刷电弓21脱轨时，刷电滚筒22有较大的向上翘行空间，保持与导电轨的贴合不脱轨，当刷电弓21恢复接触导电轨时也不产生电火花；当车辆向上颠簸时，导电轨对刷电机构2的压力增大，首先减震器33被压缩，消减掉一部分压力，其次通过支点非对称设计，调节压力分配，使刷电弓21增加的压力较少，也有利于控制摩擦摩擦损耗；

所述刷电机构2中刷电弓21和刷电滚筒22均分为左右对称两部分，中间通过限位柱24断开，所述刷电弓21分别用于从导电轨组4的零线和火线上刷电；所述刷电机构2有关部位设置电瓷瓶6等绝缘防雨措施，保障刷电安全。

在刷电板与刷电线接触时，可通过减震器的弹力作用避免在导电弓在上升过程中，避免与电线的直接碰撞，且在刷电过程中大大减小了导电弓与刷电线的接触力，大大减少了导电弓与刷电线之间的摩擦力和摩擦产生的热量，大大减少了部件的损耗，大大减少了各部件的冲击，同时保证了取电的有效进行，更加经济安全；且在导电弓上设置压力传感器，所述压力传感器与电动汽车的操作警示系统连接，可以通过电动汽车的操作显示面板显示导电弓的实时接触压力。

本发明的工作方法和工作原理是通过在电动汽车的顶部设置升降台，通过电动汽车的顶部设置升降台，特别是在运动过程中对电动汽车的刷电，不需要停车充电，从而实现了电动汽车的无限续航，且在汽车顶部刷电避免了再地面上的动物、行人和其他意外造成的破坏，影响的因素较少，更加安全可靠。当电动汽车在运动过程中的电量不足时，只需将电动车行驶到刷电的专用车道上，升降速度快；且大大减少了刷电板与导电轨组接触的冲击力，实现刷电板与刷线线组的柔性接触。

文中导电轨组与电动汽车的充供电系统连接取电，导电轨组设有两条线路，分别与充供电系统的零线和火线连接，导电弓上通过限位柱分隔成零线接电部和火线接电部，火线接电部和零线接电部分别与电动汽车的蓄电池正、负极连接，通过零线接电部和火线接电部与导电轨组的零线和火线连接接触接通供电动汽车的充供电系统，实现对电动汽车的蓄电池的充电，实现电动汽车的移动充电。

本发明通过升降台在稳定部件配合下，将刷电机构升起与导电轨贴合连接电网刷取电能，实现了电动汽车在行驶中为电池连续充电，设计科学合理，安全性高，方便管理，维护便捷，颠覆了停车充电的思维，解决了电动汽车远程续航里程焦虑问题，降低了对动力电池续航里程过高要求，有利于降低电动汽车造价，便于电动汽车推广普及；且驾驶员一人可轻松操作，实现通过电动汽车的顶部升降台的快速升降与导电轨组接触刷电，结构简单，简化了充电设备，大大提高了电动汽车充电的经济效益，刷电过程安全性高，而且升降速度快，非常方便，维护方便便捷，可实现电动汽车的移动充电，大大提高了电动汽车工作效率和推广前景。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。