采用接触网供电的公路运输系统的制作方法

本发明属电动汽车技术领域，具体涉及一种采用接触网供电的公路运输系统。

背景技术：

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。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题：提供一种采用接触网供电的公路运输系统，本发明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。

本发明采用的技术方案：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及中小车受电插头端部的近场通信装置与后续连接的其它中小型电动汽车的辅助自动驾驶系统连接而实时提供大型电动汽车的行进速度和方向参数并可预警和提前告知分离，使相连的任何一辆车都可以提前将自身下一步的行动告知其它车辆然后再进行分解脱离和自动重连。

对上述技术方案的进一步限定，所述接触网为中低压交流供电时，所述换流站设有电力变压器、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，所述大型电动汽车上设置的大车外接电源转换器为一个大车单相变压器和一个大车整流器，所述中小型电动汽车上设置的中小车外接电源转换器为一个中小车整流器；当所述大型电动汽车上设有的受电弓与接触网接触后，来自接触网的中低压交流电经过大车断路器与大车单相变压器的原边相连，大车单相变压器的副边输出的单相交流电，一路经大车整流器得到比大车蓄电池端电压高的低压直流电并连接到动力母线，为大型电动汽车提供动力并通过大车充电器为大车蓄电池充电，所述大车单相变压器的副边输出的另一路经大车输出电量计量装置连接到大车输出插座；

所述接触网为中低压直流供电时，所述换流站设有电力变压器、电力开关、整流器、滤波器、过压保护器、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为三相或多相输出的中低压交流电连接整流器的输入端，所述整流器的输出经滤波器平波后得到中低压直流电并连接到接触网；当所述大型电动汽车上设有的受电弓与接触网接触后，来自接触网的中压直流电经过大车断路器与大车外接电源转换器相连，所述大型电动汽车上设置的大车外接电源转换器为一个中低压dc-dc变换器，所述大车外接电源转换器输出电压比大车蓄电池端电压高，所述大车外接电源转换器输出的中压直流电一路连接到动力母线为大型电动汽车提供动力并通过大车充电器为大车蓄电池充电，另一路经大车输出电量计量装置连接到大车输出插座。

对上述技术方案的进一步限定，所述中低压dc-dc变换器的拓扑结构为一个非隔离降压dc-dc降压变换器和一个隔离型dc-dc变换器串联组成的二级变换器，包含中压直流电源、串联高压开关器件、串联高压二极管、储能电感、电容器、igbt、高频变压器、高频整流二极管、负载，其中中压直流电源、串联高压开关器件、串联高压二极管、储能电感、电容器构成buck降压dc-dc电路；四个igbt、高频变压器、高频整流二极管、负载构成全桥dc-dc隔离电路。

对上述技术方案的进一步限定，所述受电弓包含左右两个独立的受电弓，每个受电弓都包含旋转底座、垂直升降缸、水平支臂、碳刷座、铰链ⅰ、连接杆ⅰ、铰链ⅱ、角度传感器、连接杆ⅱ、铰链ⅲ、伸缩杆、伸缩缸、铰链ⅳ、受电杆和激光测距仪；所述旋转底座安装在大型电动汽车的顶部，所述垂直升降缸的底部固定在旋转底座的转盘上，所述水平支臂的一端固定在垂直升降缸的顶部，所述水平支臂的另一端通过铰链ⅱ连接受电杆的下端，所述受电杆的下端固定一个连接杆ⅱ的一端，所述连接杆ⅱ的另一端通过铰链ⅲ与伸缩缸的伸缩杆相连，所述伸缩缸通过铰链ⅳ与水平支臂相连；所述受电杆的上端通过铰链ⅰ与连接杆ⅰ连接，所述连接杆ⅰ的两端安装有碳刷座，所述碳刷座上安装有碳刷滑块与接触网接触；所述角度传感器固定在水平支臂一端且其输入轴同轴连接在随受电杆转动的铰链ⅱ的轴上；两个所述碳刷座至少其中一个的一端的上方安装有一个激光测距仪，所述激光测距仪发射的激光束平行于受电弓顶端的碳刷滑块且比碳刷滑块的顶面高使其正好照射到接触线的侧面。

对上述技术方案的进一步限定，所述接触网的两根接触线采用两端绝缘的长间隔撑和短间隔撑交替排列并保持一定的间距进行支撑隔开，所述长间隔撑和短间隔撑通过挂具、吊弦和绝缘子吊挂在杆塔的水平横担下方；所述的长间隔撑和短间隔撑中有一种的长度是可变的；当所述短间隔撑为长度一定的刚性绝缘支杆时，所述长间隔撑为一根两端设有弹性伸缩柱塞的弹性支杆，所述长间隔撑的绝缘管子内部设有驱使弹性伸缩柱塞向外伸张的压簧；当所述长间隔撑为长度一定的刚性绝缘支杆时，所述短间隔撑为一根两端设有弹性伸缩柱塞的弹性支杆，所述短间隔撑的内部设有驱使弹性伸缩柱塞向内拉的拉簧；所述接触网架线时按照一定的间距将长间隔撑和短间隔撑间隔排列，使每一根接触线在水平面里都成z字形；所述接触线上方卡装有确保激光测距仪能够探测的反光板。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本方案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，涉及的技术成熟、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；

2、本方案中的中小型电动汽车作为续接车辆在做队列行驶时，后续车辆因为是跟风行驶，风阻大减，总体能显著减少能耗，并且因为组队后车辆的间距远小于一般的安全距离，使得公路的有效容量显著增加；

3、本方案中沿固定线路行驶的大型电动汽车(长途公交大巴和物流车)只需配置小容量的大车蓄电池，满足脱离接触网后到固定停靠点的往返距离就可以了，使用耐热又耐寒、充放电次数长的小容量、大功率钛酸锂电池或超级电容，可以在汽车报废前不需要更换车载电源，从而大大降低电动汽车使用中的成本；

4、本方案中接触网采用中压供电后，单车从接触网摄取的电流大幅降低，从而可使每对接触线为更多的车辆供电，并可以使单回路的线路长度更长；

5、本方案还可直接使用风电场、光伏发电厂提供的不稳定清洁能源，真正做到完全的零排放。

附图说明

图1为本发明的总体结构示意图；

图2为本发明大型电动汽车、专用车道和接触网供电示意图；

图3为本发明接触网采用直流供电的大型电动汽车主要电气部件连接结构示意图；

图4为本发明接触网采用交流供电的大型电动汽车主要电气部件连接结构示意图；

图5为本发明接触网采用直流供电的中小型电动汽车主要电气部件连接结构示意图；

图6为本发明接触网采用交流供电的中小型电动汽车主要电气部件连接结构示意图；

图7为本发明中大型电动汽车的受电弓结构示意图；

图8为本发明中大型电动汽车的受电弓伸展和收缩结构示意图；

图9为本发明中中小车受电插头的结构示意图；

图10为本发明中大车和中小车输出插座的结构示意图；

图11为本发明采用直流供电的换流站主要设备示意图；

图12为本发明采用交流供电的换流站主要设备示意图；

图13为本发明中压直流转低压直流二级dc-dc拓扑结构示意图；

图14为本发明中接触网z形架设纵向结构示意图；

图15为本发明中接触网z形架设仰视结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实施例中的附图1-15，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于已给出的实施例，本领域普通技术人员在未做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例一:

采用接触网供电的公路运输系统，如图1和2所示，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。本实施例是采用交流电接触网的公路运输系统。

所述专用车道3上埋设有多根杆塔101，设于杆塔101上端的水平横担100下通过绝缘子99挂设有接触网95，所述监控中心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的车高大于3.5m，主要车型包括电动大巴、电动货运重卡和电动专用车辆等。如图4所示，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；所述大车蓄电池25的额定电压为dc500v，所述大车驱动电机控制器8和辅助功能部分的输入电压都是宽电压型的；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的接触线96接触或分离实现由接触网95为大型电动汽车1直接供电或由大车蓄电池25为充电大型电动汽车1供电。

所述接触网95为中低压交流供电时，如图12所示，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的原边连接35kv～110kv高压电力网80，所述电力变压器81的副边输出3kv～10kv的中低压交流电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。所述大型电动汽车1上设置的大车外接电源转换器33为一个大车单相变压器36和一个大车整流器37；当所述大型电动汽车1上设有的受电弓35与接触网95接触后，来自接触网95的3kv～10kv中低压交流电经过大车断路器32与大车单相变压器36的原边相连，大车单相变压器36的副边输出ac380v的单相交流电，一路经大车整流器37得到比大车蓄电池25端电压略高的dc540v低压直流电并连接到动力母线，为大型电动汽车1提供动力并通过大车充电器27为大车蓄电池25充电，所述大车单相变压器36的副边输出的另一路经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，大车蓄电池25经大车二极管28继续为动力母线提供电力，保证大型电动汽车1动力不会中断。

另外，所述大型电动汽车1还包括大车驱动电机11、大车转向轮6、大车变速器12、大车电动空调13、大车驱动轮17、大车电动水冷系统22，所述大车转向轮6上连接有控制其转向的大车电动转向助力油泵7和大车转向油泵电机控制器9，所述大车驱动轮17通过大车差速器16连接，所述大车驱动电机11输出与大车变速器12输入连接，所述大车变速器12输出通过大车传动轴21与大车差速器16连接，所述大车驱动轮17上还设有大车机械制动器19，所述大车机械制动器19通过大车空压机24和大车空气压缩瓶23控制。所述受电弓35上连接有大车电流传感器31。

如图6所示，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、中小车外接电源转换器56、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。当述接触网95为中低压交流供电时，所述中小型电动汽车2上设置的中小车外接电源转换器56为一个中小车整流器。当由接触网95供电时，来自前方大型电动汽车1的大车输出插座18的ac380v的单相交流电通过与中小型电动汽车2的中小车受电插头60连接，经导通的中小车断路器57与中小车整流器相连得到比中小车蓄电池53端电压略高的ac540v低压直流电连接到动力母线，为中小型电动汽车2的提供动力并通过中小车充电器55为中小车蓄电池53充电；当前方车辆的输出插座与本车中小车受电插头60分离后，中小车蓄电池53经中小车二极管54继续为动力母线提供电力，保证中小型电动汽车2的动力不会中断。

另外，所述中小型电动汽车2还包括中小车驱动电机42、中小车转向轮38、中小车变速器45、中小车电动空调43、中小车驱动轮48、中小车电动水冷系统51、中小车短距无线通信装置44、中小车车尾文字显示板50，所述中小车转向轮38上连接有控制其转向的中小车电动转向助力油泵39和中小车转向油泵电机控制器40，所述中小车驱动轮48通过中小车差速器46连接，所述中小车驱动电机42输出与中小车变速器45输入连接，所述中小车变速器45输出与中小车差速器46连接，所述中小车驱动轮48上还设有中小车机械制动器47，所述中小车受电量计量装置59上连接有中小车电流传感器58。

其中，如图9和10所示，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与输电插座为对偶关系，所有不同大小车辆的中小车受电插头60与输电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。当小车受电插头60与大型电动汽车1或中小型电动汽车2的输出插座连接时，输出插座的前部插座外壳118内的抱握簧119正好压在小车受电插头60前端插头前锥113外侧的抱握槽114内，产生一定的轴向维持力并形成电接触；输出插座的芯线接触簧120压在小车受电插头60的插芯115上，形成电接触。由于小车受电插头60内的绝缘子110上有一组防雨槽111，小车受电插头60外套上有通风道112，在雨天连接时飘落进插头内腔的雨水随气流从通风道112吹出，不会积存。输出插座在不用时收回到车内并有一个密封盖保护，为防止输出插座内腔积存灰尘，设计时可在其内设计一根气管，需要时可同压缩空气进行清洁。所述小车受电插头60后部还设有受电插头导电芯线117和对受电插头导电芯线117进行绝缘的受电插头绝缘材料116。所述输出插座外壳118的内部设有对芯线接触簧120进行支撑的绝缘座121，所述芯线接触簧120后部连接有输出插座导电芯线123，所述输出插座导电芯线123外部包有输出插座绝缘材料122。

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；大型电动汽车1在向后续车辆输电时可以随机的控制某一辆中小型电动汽车2的断路器的通断，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列入黑名且使网内所有营运大型电动汽车1将不会再为其输电，所述该中小型电动汽车2只能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。

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自动跟随大型电动汽车1并保持固定间距实现牵连运动；所述大型电动汽车1通过大车输出插座18及中小车受电插头60端部的近场通信装置109与后续连接的其它中小型电动汽车2的辅助自动驾驶系统62连接而实时提供大型电动汽车1的行进速度和方向参数并可预警和提前告知分离，使相连的任何一辆车都可以提前将自身下一步的行动告知其它车辆而进行分解脱离和自动重连。

实施例二：

采用接触网供电的公路运输系统，如图1所示，与实施例一中的主体结构相同，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。本实施例是采用中压直流电接触网的公路运输系统。

所述专用车道3上埋设有多根杆塔101，设于杆塔101上端的水平横担100下通过绝缘子99挂设有接触网95，所述监控中心5设有监控系统、自动收费系统和载波通信系统。

如图3所示，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的接触线96接触或分离实现由接触网95为大型电动汽车1直接供电或由大车蓄电池25为充电大型电动汽车1供电。

所述接触网95为中低压交流供电时，如图11所示，所述换流站4设有电力变压器81、电力开关79、整流器82、滤波器82、过压保护器84、避雷器85；所述电力变压器81的原边接110kv三相高压电力网80，所述电力变压器81的副边为三相或多相输出的ac10kv中低压交流电连接整流器82的输入端，所述整流器82的输出经滤波器82平波后得到dc14kv中低压直流电并连接到接触网95。当所述大型电动汽车1上设有的受电弓35与接触网95接触后，来自接触网95的dc14kv中压直流电经过大车断路器32与大车外接电源转换器33相连，所述大型电动汽车1上设置的大车外接电源转换器33实际为一个中低压dc-dc变换器，所述大车外接电源转换器33输出的dc540v电压比大车蓄电池25端电压dc500v高，所述大车外接电源转换器33输出的中压直流电一路连接到动力母线为大型电动汽车1提供动力并通过大车充电器27为大车蓄电池25充电，另一路经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，大车蓄电池25经大车二极管28继续为动力母线提供电力，保证大型电动汽车1动力不会中断。

另外，所述大型电动汽车1还包括大车驱动电机11、大车转向轮6、大车变速器12、大车电动空调13、大车驱动轮17、大车电动水冷系统22，所述大车转向轮6上连接有控制其转向的大车电动转向助力油泵7和大车转向油泵电机控制器9，所述大车驱动轮17通过大车差速器16连接，所述大车驱动电机11输出与大车变速器12输入连接，所述大车变速器12输出通过大车传动轴21与大车差速器16连接，所述大车驱动轮17上还设有大车机械制动器19，所述大车机械制动器19通过大车空压机24和大车空气压缩瓶23控制。所述受电弓35上连接有大车电流传感器31。

如图5所示，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、中小车外接电源转换器56、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。当由接触网95供电时，来自前方大型电动汽车1的大车输出插座18的低压直流电通过与中小型电动汽车2的中小车受电插头60连接，输入的dc540v直流电低压比中小车蓄电池53端电压dc500v略高，经导通的中小车断路器57与动力母线相连，为中小型电动汽车2提供动力并通过中小车充电器55为中小车蓄电池53充电；当前方车辆的输出插座与本车中小车受电插头60分离后，中小车蓄电池53经中小车二极管54继续为动力母线提供电力，保证中小型电动汽车2的动力不会中断。若中小型电动汽车2的蓄电池额定低压较低，中小型电动汽车2可在中小车断路器57后加装一个dc-dc变换器将电压调整到一合适的值。

另外，所述中小型电动汽车2还包括中小车驱动电机42、中小车转向轮38、中小车变速器45、中小车电动空调43、中小车驱动轮48、中小车电动水冷系统51、中小车短距无线通信装置44、中小车车尾文字显示板50，所述中小车转向轮38上连接有控制其转向的中小车电动转向助力油泵39和中小车转向油泵电机控制器40，所述中小车驱动轮48通过中小车差速器46连接，所述中小车驱动电机42输出与中小车变速器45输入连接，所述中小车变速器45输出与中小车差速器46连接，所述中小车驱动轮48上还设有中小车机械制动器47，所述中小车受电量计量装置59上连接有中小车电流传感器58。

其中，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结构相同，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与输电插座为对偶关系，所有不同大小车辆的中小车受电插头60与输电插座都设成相同的离地高度；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。

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；大型电动汽车1在向后续车辆输电时可以随机的控制某一辆中小型电动汽车2的断路器的通断，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列入黑名且使网内所有营运大型电动汽车1将不会再为其输电，所述该中小型电动汽车2只能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。

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自动跟随大型电动汽车1并保持固定间距实现牵连运动；所述大型电动汽车1通过大车输出插座18及中小车受电插头60端部的近场通信装置109与后续连接的其它中小型电动汽车2的辅助自动驾驶系统62连接而实时提供大型电动汽车1的行进速度和方向参数并可预警和提前告知分离，使相连的任何一辆车都可以提前将自身下一步的行动告知其它车辆而进行分解脱离和自动重连。

实施例三：

采用中压直流接触网供电的公路运输系统中，所述大型电动汽车1上设置的大车外接电源转换器33为一个中低压dc-dc变换器，所述中低压dc-dc变换器的拓扑结构如图13所示，包含中压直流电源86、串联高压开关器件87、串联高压二极管88、储能电感89、电容器90、igbt91、高频变压器92、高频整流二极管93、负载94，其中中压直流电源86、串联高压开关器件87、串联高压二极管88、储能电感89、电容器90构成buck降压dc-dc电路，将14kv的中压直流电转变为dc540v的低压直流电；四个igbt91、高频变压器92、高频整流二极管93、负载94构成1:1的全桥dc-dc隔离电路，由buck降压dc-dc电路得到的dc540v低压直流电在经过全桥dc-dc隔离电路后获得所需要的隔离的dc540v低压直流电供电动汽车使用。

由于电动汽车直接使用中压电源对于安全是十分危险的，所以必须要将中压直流电进行降压并进行隔离。目前igbt91的最高耐压只能做到6.5kv、mosfet的最高耐压只能做到1.5kv，要承受数万伏的中压直流电就需要将多个igbt或mosfet串联使用。串联开关器件在使用中为了不使导通时间长的和关断时间短的器件承受过电压，必须为开关器件另设静态均压、动态均压和限压电路，如此一来串联的高压开关器件不但制造成本较高，可靠性也大为降低。为了提高可靠性和降低成本，我们在中压直流接供电系统的外接电源转换器中仅使用一组串联的高压开关器件用作将中压直流电降低到低压直流电，然后再通过全桥电路并经1:1的高频变压器隔离输出后整流得到隔离的低压直流电，即使串联的高压开关器件在使用中万一发生炸管，高压直流电也不会殃及低压动力部分，不会对人员造成伤害。

实施例四：

所述受电弓35包含左右两个独立的受电弓35，如图7所示，每个受电弓35都包含旋转底座63、垂直升降缸64、水平支臂65、碳刷座66、铰链ⅰ67、连接杆ⅰ68、铰链ⅱ69、角度传感器70、连接杆ⅱ71、铰链ⅲ72、伸缩杆73、伸缩缸74、铰链ⅳ75、受电杆76和激光测距仪77；所述旋转底座63安装在大型电动汽车1的顶部，所述垂直升降缸64的底部固定在旋转底座63的转盘上，所述水平支臂65的一端固定在垂直升降缸64的顶部，所述水平支臂65的另一端通过铰链ⅱ69连接受电杆76的下端，所述受电杆76的下端固定一个连接杆ⅱ71的一端，所述连接杆ⅱ71的另一端通过铰链ⅲ72与伸缩缸74的伸缩杆73相连，所述伸缩缸74通过铰链ⅳ75与水平支臂65相连；所述受电杆76的上端通过铰链ⅰ67与连接杆ⅰ68连接，所述连接杆ⅰ68的两端安装有碳刷座66，所述碳刷座66上安装有碳刷滑块78与接触网95接触；所述角度传感器70固定在水平支臂65一端且其输入轴同轴连接在随受电杆76转动的铰链ⅱ69的轴上；两个所述碳刷座66至少其中一个的一端的上方安装有一个激光测距仪77，所述激光测距仪77发射的激光束平行于受电弓35顶端的碳刷滑块78且比碳刷滑块78的顶面高使其正好照射到接触线的侧面。

如图8所示，受电弓35升起工作时，首先旋转底座63先转动90°将与汽车前进方向平行的碳刷座66转到与汽车前进方向垂直的方向，然后伸缩缸73动作使受电杆76转动到与水平支臂65呈50°的最大角度并给予一定的力，最大角度50°是通过独立的限位块实现的。接着垂直升降缸64开始举升使碳刷滑块78与接触线96接触直至角度传感器70反馈的受电杆76与水平支臂65的角度为45°为止，之后大车受电弓控制器10将根据角度传感器70测去的角度值实时调整垂直升降缸64伸出长度，使之保持在一个相对固定的数值。受电弓35需要收弓时，伸缩缸74和垂直升降缸64同时动作，伸缩缸74使受电杆76迅速转动到与水平支臂65呈0°的最低位，最低位角度0°也是通过独立的限位块实现的，垂直升降缸64则以最快速度向下收缩；当垂直升降缸64收缩到底且水平支臂65呈0°后旋转底座63以与起升时的转向相反方向转动90°，将碳刷座66转到与汽车前进方向平行的方向。在受电弓35正常工作时，激光测距仪77将实时监测接触线96相对碳刷座66中心的距离，当发现接触线96相对碳刷座66中心的距离偏离了设计最大之后，激光测距仪77将会向大车受电弓控制器10发出紧急收弓信号，大车受电弓控制器10将控制伸缩缸74和垂直升降缸64迅速进行收弓。为保证可靠，伸缩缸74内部最好安装一个复位弹簧，当压缩空气被释放后，弹簧将驱使伸缩缸74内部的活塞向前运动使受电杆76迅速转动到与水平支臂65呈0°的最低位。

当大型电动车1的高度较高时，上述受电弓系统可以不需要独立的垂直升降缸64，受电弓35的升降均由伸缩缸74来完成。

实施例五：

如图14和15所示，所述接触网95的两根接触线96采用两端绝缘的长间隔撑107和短间隔撑108交替排列并保持一定的间距进行支撑隔开，所述长间隔撑107和短间隔撑108通过挂具106、承力索97、吊弦98和绝缘子99吊挂在杆塔101的水平横担100下方；所述短间隔撑108为长度一定的刚性支杆，所述长间隔撑107为一根两端设有弹性伸缩柱塞103的弹性支杆，所述长间隔撑107的绝缘管子105内部设有驱使弹性伸缩柱塞103向外伸张的压簧104；所述接触网95架线时按照一定的间距将长间隔撑107和短间隔撑108间隔排列，使每一根接触线96在水平面里都成z字形，这样做，一是可以较好的解决接触线96因四季温度变化造成的热胀冷缩，使接触线96不会下垂或绷得过紧；二是“z”字形的布线还可以使受电弓35的碳刷滑块得到较均匀的磨损，延长其使用寿命。

实施例中也可以采用将所述长间隔撑107做成长度一定的刚性绝缘支杆，将所述短间隔撑108做成一根两端设有弹性伸缩柱塞的弹性支杆，所述短间隔撑108的内部设有驱使弹性伸缩柱塞向内拉的拉簧。

由于接触线96的断面高度尺寸较小，随着碳刷滑块78的磨损，接触线96有可能会低于激光测距仪77发出的激光束，使得激光测距仪77不能正确探测到。为解决此问题，在接触线96的上方卡装有一定高度的反光板102，从而确保激光测距仪77能够探测。

本发明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，涉及的技术成熟、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。

上述实施例，只是本发明的较佳实施例，并非用来限制本发明实施范围，所列数据仅为描述本发明的工作，不表示是必须的数值。故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。