一种电动汽车车载受电系统的制作方法

一种电动汽车车载受电系统
【技术领域】
1.本发明涉及一种电动汽车的充电系统，具体地说，是一种实现电动汽车一边行驶一边充电的公路充电系统。


背景技术：

2.近几年来新能源汽车得到了迅猛的发展。中国汽车工业协会发布数据，2022年全国新能源汽车产销量超680万辆，同比增长1倍以上。新能源汽车迅猛发展的同时却一直还存在充电难和续航里程短等问题。如充电桩数量不够，充电时间长等。其次，很多电动汽车车主担心车载电池续航不够或公路上充电不方便，一般不敢上高速公路行驶。因而全国现有16万多公里的高速公路对电动汽车来说没有充分利用起来，影响新能源车对碳排放的贡献。有的高速公路上虽然也设置了充电桩，因充电桩数量不足不能满足大多数车主的需求，且较长的充电等待时间也是很多车主不接受的。目前电动汽车充电桩均为固定式不能实现汽车在行驶过程中充电。如果汽车在行驶的过程中也能充电，就能很好解决现有新能源车用户的诸多痛点，相关问题均可迎刃而解。从目前技术发展情况来看，给行驶中的电动汽车充电方式主要有无线和有线两种。
3.在无线充电方面，日本建筑集团obayashi和汽车零部件供应商电装已经开始测试专为电动汽车而设计的无线充电道路路面，其目标是在2025年时实现该技术，无线电源可以消除车辆对大体积电池的需求，并延长电动车的行驶里程。该技术使用了磁场感应技术，路面下线圈的电力与电动汽车内部的线圈相互作用产生电流。obayashi的纤维强化混凝土提高了路面的耐久性。在道路下方安装线圈将导致电力传输有所损失。而且这种路面的铺设成本比传统路面更高。除了日本目前已有很多国家都在研究无线充电公路，包括我们中国。但至今尚不成熟还存在诸多问题，不能量产上市。
4.在有线充电方面，主要是通过架空接触网受电的无轨电车。由于存在诸多不利因素基本上已经快淘汰了。相似新技术还有在站点内快充的新型超级电容公交车。其它的同类技术大都在研究和开发阶段。
5.经研究，根据现有的道路条件给行驶中的电动汽车充电，必须要满足如下一些条件，否则很难得到推广和实施。一﹑安全性，必须满足带电体和受电过程在各种天气下不能发生触电、漏电安全事故。二﹑成本性，铺设的受电电缆结构简单可靠、施工方便、造价低且车载受电装置结构小巧，安装方便，美观。三﹑可靠性、主要是汽车从公路充电设施的受电过程必须要稳定可靠。四﹑操作方便性，受电过程人为操作简单方便，能实现自动化受电。五﹑充电设施充电效率高、使用寿命长、易维护。六、公路充电设施不能影响人们的视觉美观。现今也有很多的相关专利技术，但均难以满足相关要求，因此推广起来很困难。


技术实现要素：

6.鉴于此，本发明要解决的技术问题，在于提供一种电动汽车车载受电系统，安装在电动汽车的底部，与路面铺设的路面电缆模块接触受电，即可供电动汽车一边行驶一边充
电，安全可靠，造价低，施工方便，且易维护。
7.为达到前述发明之目的，本发明实施例采取的技术方案是：一种电动汽车车载受电系统，包括：设于电动汽车底部，包括依次连接的车载pdu配电箱、受电控制器、摆臂执行组件和受电足，在所述受电控制器的控制下，所述摆臂执行组件驱动所述受电足接触路面电缆模块而受电，并为车载pdu配电箱供电。
8.进一步的，所述车载受电系统还包括安装支架、气源和信号源；
9.所述安装支架设在电动汽车车身的底部；
10.所述摆臂执行组件的上端可转动地连接在所述安装支架上；
11.所述受电足设在所述摆臂执行组件的下端，并能在路面电缆模块上滑动时获取电能为电动汽车充电；
12.所述受电控制器连接所述安装支架上；
13.气源包括微型空气压缩机和气管，所述微型空气压缩机的开启和关闭由所述受电控制器根据天气和路面情况来定；
14.所述信号源是受电控制器的信号输入端，包括摄像头、触角开关和触角；
15.所述摄像头固定在所述摆臂执行组件的上端，在电动汽车开启受电程序时拍摄路面电缆模块的即时图像信息和位置信息传送给所述受电控制器；
16.所述触角开关固定在所述受电足上并连接所述触角，在所述摆臂执行组件下降的过程中，所述触角碰及路面时触动所述触角开关一个开关信号给所述受电控制器，且当所述触角碰及所述路面电缆模块的边缘时，也会触动所述触角开关一个开关信号给所述受电控制器。
17.进一步的，所述受电足包括受电足本体、碳刷、感应发生体、隔离气道和进气口；
18.所述碳刷和所述感应发生体设在受电足本体的底部；
19.所述碳刷包括正极碳刷和负极碳刷，所述正极碳刷和所述负极碳刷的摩擦表面能与所述路面电缆模块的正、负导通电极贴合受电；
20.所述感应发生体与所述路面电缆模块的感应开关的位置对应，并与所述感应开关的距离在感应距离之内时，能使所述感应开关瞬间导通，超过感应距离后能使所述感应开关瞬间断开；
21.所述隔离气道为沿着所述碳刷的摩擦表面的边缘与受电足本体之间环绕形成的一条环形空间，并通过所述进气口与所述气管相连接。
22.进一步的，所述受电足还包括刮水块和刮水块架子，所述刮水块通过所述刮水块支架固定在所述受电足本体的前端，所述刮水块随所述受电足向前滑行时，能刮走所述路面电缆模块表面的水膜层。
23.进一步的，所述摆臂执行组件包括前横杆、两摆杆、后横板、上下摆动齿轮组、左右摆动齿轮组、上下摆动执行电机和左右摆动执行电机；
24.所述前横杆能前后转动地枢接在所述受电足上；
25.两所述摆杆的下端能左右摆动地枢接在所述前横杆上，上端设有非完整齿轮；
26.所述后横板上设有一完整齿轮，所述完整齿轮与所述非完整齿轮相互啮合形成所述左右摆动齿轮组；所述完整齿轮由所述左右摆动执行电机带动旋转；且两所述摆杆在左右摆时和所述前横杆、所述后横板形成平行四边形结构；
27.所述后横板还通过所述上下摆动齿轮组可前后转动地连接在所述安装支架上；所述上下摆动齿轮组由上下摆动执行电机驱动作动。
28.进一步的，所述信号源还包括传感器组，所述传感器组包括车速传感器、加速度传感器、湿度传感器、光敏传感器和气源压力传感器；
29.所述车速传感器用于感应汽车速度；
30.加速度传感器用于感应汽车加速度；
31.湿度传感器用于感应空气湿度；
32.光敏传感器用于感应阳光强度；
33.气源压力传感器感用于应微型空压机的气体压力大小。
34.进一步的，所述碳刷由多个碳刷段串连组合而成。
35.进一步的，所述感应发生体为磁性体、接触式的电流感应发生体、非接触式的电磁感应发生体、霍尔感应体，光感应发生体、电场感应发生体、声音感应发生体、震动感应发生体或信号发生器。
36.进一步的，所述受电足与所述路面电缆模块的接触为滑动接触或滚动接触。
37.进一步的，所述车载受电系统对所述路面电缆模块的定位方法为下述的任意一种：
38.机械触角定位法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，左右摆动执行电机接收到受电控制器发出的指令，控制摆杆向电动汽车外侧摆动到一定的角度后，上下摆动执行电机控制摆杆下降，当触角触及路面时给予受电控制器停止下降的反馈信号，随即受电控制器发出指令控制左右摆动执行电机使摆杆由外侧向电动汽车中心靠拢，受电足也随之移动；当触角碰及路面电缆模块的外侧台阶时，给与受电控制器反馈信号，说明受电足在路面电缆单元的正上方，并发出指令给上下摆动执行电机，把摆杆放下，直到受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
39.图像定位法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，通过一个或多个摄像头拍摄路面电缆模块的实时二维或三维图像信息传送给受电控制器，经过图像分析和算法处理后确定路面电缆模块与汽车中心线的相对错开的距离信息，或者根据路面电缆模块上特殊颜色标识的图像信息来分析和算法处理得到路面电缆模块的位置信息，受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
40.红外热像法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，利用红外热成像技术，车载红外热像仪通过对路面电缆模块的红外辐射探测到路面电缆模块各部件的温度分布信息，从而通过算法精准定位路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
41.金属探测器法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，利用车载金属探测器探测路面电缆模块的各金属块的具体位置信息，从而精准计算确定路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
42.激光扫描法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，利用激光扫描技术来测量路面电缆模块的尺寸和形状，从而精准定位路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
43.声波扫描法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，利用车载声波扫描仪检测路面电缆中由于材料的不同产生的声学性能的差异，对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化，以及回波信号出现的位置来实现不同材质之间的定位，从而获得路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
44.声波定位法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，利用路面电缆模块中预置的声源发生器发出声音信号，车载声波接收器接收声音信号，通过声源定位技术获得路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
45.光波定位法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，使用若干红外摄像头进行覆盖拍摄路面电缆模块特定位置的反光材料标记，计算各反光材料标记之间的相对位置，获得路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
46.磁场定位法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，利用定位终端里的磁性传感器芯片采集和测量路面电缆模块的磁场数据，将实际测量的磁场数据与预先测绘采集得到的磁场图进行比对，在磁场图内找到和测量磁场数据相似的磁场特征所在的位置，即可确定路面电缆模块所在的位置信息，从而使受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
47.电场定位法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，利用车载发电器不断的发出放电频率恒定的电脉冲，在周围形成电场，当路面电缆模块穿过时因有导体的存在使该电场便产生歪斜，即可根据这种歪斜确定路面电缆模块的位置信息，从而使受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
48.电磁定位法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，利用车载电磁信号发送器或接收器和固定在路面电缆模块中的线圈，一起完成电磁信号的发送和接收，从而可以测量得到矢量场，获得路面电缆模块的位置信息，从而使受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；
49.蓝牙定位法：当电动汽车在行驶状态发起充电流程时，利用电动汽车上的蓝牙设置通过寻向技术寻找路面电缆模块上等距离布设的固定蓝牙设备，通过测量信号强度以及路面电缆模块上的蓝牙设备的已知位置坐标进行估算，获得路面电缆模块的位置信息，从而使受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电。
50.本发明的优点在于：
51.1、本发明的车载受电系统用于设置在电动汽车的底部设置，包括依次连接的车载pdu配电箱、受电控制器、摆臂执行组件和受电足，在所述受电控制器的控制下，所述摆臂执行组件驱动所述受电足接触路面电缆模块而受电，并为车载pdu配电箱供电。从而能使电动汽车一边行驶一边充电，可以消除车辆对大体积电池的需求，延长电动车的行驶里程，加速汽车电动化的发展，有利于减少碳排放；
52.2、在受电控制器的控制下，受电足可通过摆臂执行组件升降及平移，从而控制充电状态，还方便对所述路面电缆模块能自动进行定位；
53.3、通过感应发生体与预埋在路面电缆模块的感应开关的相互作用实现路面电缆模块的通电状态，从而排除了其他意外导致路面电缆模块通过的可能，大大提高了安全性；
54.4、车载受电系统整体可通过安装支架安装在电动汽车车身的底部，整体性强，结构简单、体积小、易安装、便于推广使用。
【附图说明】
55.下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。
56.图1是本发明所属的电动汽车公路充电系统整体布局示意图；
57.图2是本发明涉及的输电控制中心结构示意图；
58.图3是本发明车载受电系统总成与电动汽车的连接和安装示意图；
59.图3a是本发明摆臂组件后推受电足的受力图；
60.图4是本发明涉及的路面电缆铺设示意图；
61.图5是本发明涉及的路面电缆内部结构立体展示图；
62.图6是本发明涉及的路面电缆横截面示意图；
63.图7是本发明充电系统受电电路图；
64.图7a是本发明涉及的导通模块内部电路图；
65.图8是本发明车载受电系统总成立体图；
66.图8a是本发明车载受电系统总成俯视图；
67.图8b是本发明车载受电系统总成后视图；
68.图8c是本发明车载受电系统总成主视图；
69.图8d是本发明摆杆与受电足连接立体示意图；
70.图9是本发明受电足工作纵向结构剖视图；
71.图9a是本发明受电足工作横向结构剖视图；
72.图10是本发明受电足工作俯视图；
73.图10a是图10的a-a剖示图；
74.图10b是图10的b-b剖示图；
75.图10c是图10a的c-c剖示图；
76.图10d是图10a的d-d剖示图；
77.图10e是图10a的e-e剖示图；
78.图11是本发明涉及的“梯形”无凸角路面电缆横截面示意；
79.图11a是本发明涉及的“梯形”无凸角路面电缆受电工作示意图；
80.图12是本发明受电足绝缘气道纵向剖示图；
81.图12a是本发明受电足绝缘气道横向剖示图；
82.图12b是图12a绝缘气道局部1：3放大图；
83.图13是本发明刮水块的立体图；
84.图13a是本发明刮水块的俯视图；
85.图13b是本发明刮水块安装立体图；
86.图14是本发明摆杆与左右摆动齿轮组安装结构示意图；
87.图15和图15a是本发明触角和触角开关安装位置示意图。
88.电动汽车公路行驶充电系统100；路面200；电动汽车300；
89.路面电缆单元1；路面电缆模块11，紧固件12；绝缘本体111，受电镂空区1110；正主导线112，负主导线113，导通控制单元114，电加热器115，信号发生器116，信号接收器117；导通模块1141，正导通电极1142，负导通电极1143；绝缘栅双极型晶体管igbt1、igbt2，npn型三极管q1，pnp型三极管q2，高压直流降压电源模块d1，小功率隔离电源模块d2，感应开关d3，上电开关d4，限流电阻r2、r4、r6，分压电阻r1、r5、r7，上拉保持电阻r3，受电半圆凸角条p1，受电弧角条p2；
90.公路配电系统单元2；太阳能光伏电池组21，电网配电线路22，输电控制中心23；主机231，主变压器232，隔离变压器233，整流器234，功率匹配器235，输入输出管理模块236，升压模块237，检测保护电路238，报警电路239，远程通讯管理模块240，控制模块241；
91.车载受电系统3；车载pdu配电箱31，受电控制器32，摆臂执行组件33，前横杆331，摆杆332，后横板333，上下摆动齿轮组334，左右摆动齿轮组335，上下摆动执行电机336，左右摆动执行电机337；受电足34，受电足本体341，碳刷342，正极碳刷3421，负极碳刷3422，感应发生体343，隔离气道345，进气口346，刮水块347，峰尖3470，刮水块架子348，接线柱349，连接导线340；安装支架35，气源36，微型空气压缩机361，气管362；信号源37，摄像头371，触角开关372，触角373。
【具体实施方式】
92.本发明实施例通过提供一种电动汽车车载受电系统，在于提供一种电动汽车车载受电系统，安装在电动汽车的底部，与路面铺设的路面电缆模块接触受电，即可供电动汽车一边行驶一边充电，安全可靠，造价低，施工方便，且易维护。
93.本发明实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：提供一种电动汽车车载受电系统，安装在电动汽车的底部，与路面电缆单元和公路配电系统单元组成电动汽车公路行驶充电系统。电动汽车车载受电系统整体性强，体积小、易安装、且无需对现有的电动汽车作改动，便于推广使用。在受电控制器的控制下，受电足可通过摆臂执行组件升降及平移，从而控制充电状态，还方便对所述路面电缆模块能自动进行定位；仅在特殊条件(即通过感应发生体与预埋在路面电缆模块的感应开关的相互作用)实现路面电缆模块的通电状态，从而排除了其他意外导致路面电缆模块通过的可能，大大提高了安全性。
94.为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
95.请参阅图1至图15a所示，本发明的一种电动汽车车载受电系统3，与路面电缆单元1和公路配电系统单元2共同组成电动汽车公路行驶充电系统100。下面逐一介绍路面电缆装置1、公路配电系统单元2和本发明的车载受电系统3。
96.一、关于路面电缆单元1
97.路面电缆单元1，包括路面电缆模块11和紧固件12，所述路面电缆模块11通过所述紧固件12固定于公路的路面200上；紧固件12可以是膨胀螺栓等。铺设安装时通过专用的打孔机械车在车道路面中央上精准打孔，后续人员按孔打入螺栓并锁紧即可，铺设施工十分方便快捷。经模拟和计算大约100人一个晚10小时就能完成20公里路面电缆的铺设工作。因此维修更换也很容易。路面电缆模块11的铺设对现有公路基础和设施变动非常的小，而且
占有空间也小，不像架空接触网那么严格标准又复杂繁琐，还影响视觉美观。
98.在公路上一段距离内设置充电带(比如，20公里、10公里、5公里等)，充电带由多套独立的公路配电系统单元组成。当这段公路配电系统单元出现故障时不会影响其它相邻单元的正常工作。与故障相邻的两单元可以越区供电也可以不越区供电。每套公路配电系统单元的供电能力须满足自身公路上所有车辆上行和下行正常行驶以及充电所需的电力需求。每套公路配电系统单元的长度(距离)是根据实际充电功率和行驶车速而定，比如：80kw、160kw、240kw、480kw大功率快充，长度依次缩短。例如：时速120公里电动车以480kw最大功率快充，其公路配电系统单元的长度约为100米。因为每套配电系统单元输出电压不高，路面电缆模块11载流量能力有限。公路上会设置有快充路段和慢充路段等多种形式。当路段上车辆少时，充电快，车辆多时充电慢些。以单车带电量80kw.h来算，480kw大功率快充10分钟充满，时速120公里行驶里程约20公里，也即充电带的长度为20公里，约设置有200个独立配电系统单元。200个独立配电系统单元也可分多组次多路段设置于30公里或40公里或50公里或...距离中。若主变压器从电网配电线路是两相取电方式，容易造成系统负序电流，可通过各个配电系统单元从三相配电系统各相取电时的不同方式的合理组合，就不会形成较大的负序电流，而影响三相供电系统的平衡。
99.路面电缆模块11其内部设置有通电导线，但外表面任何位置不允许带电，否则会带来触电或漏电安全事故。因此路面电缆模块11是整个受电系统中安全性和可靠性方面要求最严的部件之一。
100.路面电缆模块11的铺设方式如图4所示。路面电缆模块11一般是铺设在公路车道路面中央位置(车道宽3.75米/2)的条带，通过紧固件12固定于路面上，汽车在其正上方行驶。
101.路面电缆模块11为分段式，以利于前期的铺设操作以及后期的维护更换，每段路面电缆模块11长约十米或数十米不等，相邻的路面电缆模块11通过电性公母插头拼接而成，且连接处设有密封防潮和防止热胀冷缩的弹性结构件并能保证圆滑无缝过渡。所述弹性结构件将所述电性公母插头包覆在内。
102.具体的，如图4至图7所示，路面电缆模块11内结构可以是：
103.所述路面电缆模块11包括一绝缘本体111、一正主导线112、一负主导线113和多个导通控制单元114；所述绝缘本体111通过所述紧固件12固定于公路的路面200上，且所述绝缘本体111的上表面设有间隔布置的多个受电镂空区1110。
104.所述绝缘本体111的横截面为梯形，上边宽50～120毫米，上边有受电半圆凸角。下边宽为120～200毫米，高为20～50毫米。当汽车变道或转向时，车轮从侧边压上路面电缆模块11不会产生不舒服的颠簸感。汽车实际行驶时大都靠路面中央行驶，一般不会被压到路面电缆模块11，除了超车变道转弯等情况外。绝缘本体111由绝缘的耐冷热、耐磨、耐碾压、耐太阳辐射，阻燃的非金属合成材料制成。
105.正主导线112、负主导线113的材质主要成分是导电性能优异的铜质材料，为了降低成本也可采用铝质材质或其它导电性能优良的材质。
106.各导通控制单元114彼此相隔一定距离均匀排列并浇铸于绝缘本体111中，与两根正、负主导线组成电性并联连接。
107.所述正主导线112和所述负主导线113一左一右地设在所述绝缘本体111内并与所
述绝缘本体111同长；且电连接所述公路配电系统单元2的所述输电控制中心23，通电后可以构成回路；
108.各导通控制单元114彼此相隔一定距离均匀排列并浇铸于所述绝缘本体111内；且任一所述导通控制单元114包括一导通模块1141、一正导通电极1142和一负导通电极1143；
109.所述正导通电极1142和负导通电极1143均设在所述受电镂空区1110内以露出所述绝缘本体111；所述正导通电极1142和负导通电极1143是一个个小导电块，相邻两个所述正导通电极1142或相邻两个负导通电极1143之间彼此因所述绝缘本体111的材料绝缘。正导通电极1142和负导通电极1143整齐均布于受电半圆凸角条p中，包括正极受电半圆凸角条或负极受电半圆凸角条，这两条受电半圆凸角条p就是正负接触线。正导通电极1142和负导通电极1143的材质采用铜镁或铜锡或铜银或钢铝合金材质，具有良好的导电性、耐磨、耐腐蚀等性能，以适应不同车速及载流量的要求。相对于单条高铁架空接触线，材质机械强度要求相对较低，因每块导通电极通电时间极短，发热少温度低，载流能力更大，若采用钢铝合金磨耗比更小，寿命更长。每块导通电极一头嵌入(或预埋)绝缘本体111中，一头为半圆形与受电半圆凸角条外轮廓重合且圆滑无缝过渡，裸露向外的半圆曲面是工作面与碳刷342的半圆凹曲面接触摩擦受电。每个正导通电极1142和每个负导通电极1143以及正主导线112和负主导线113，分别与一个导通模块1141的四个管脚同极性一一对应连接。正极与正极对应的是正极侧，反之为负极侧。正极侧和负极侧的电流进出两端分别连接输电控制中心23的正负极和车载pdu配电箱31的正负极，就构成整个受电电流回路，参看图7a的电路图。
110.所述导通模块1141具有四个管脚，分别紧固性地一一对应电连接所述正导通电极1142、所述正主导线112、所述负导通电极1143和所述负主导线113，使所述正导通电极1142和所述正主导线112形成正极侧，使所述负导通电极1143和所述负主导线113形成负极侧；所述导通模块1141在感应到电动汽车的驶过信号后，产生触发信号控制所述正极侧和所述负极侧导通构成受电电流回路。
111.进一步的，如图7a所示，所述导通模块1141进一步包括两个绝缘栅双极型晶体管igbt1和igbt2，npn型三极管q1，pnp型三极管q2，一高压直流降压电源模块d1，一小功率隔离电源模块d2，一个感应开关d3，一个上电开关d4，限流电阻r2、r4、r6，分压电阻r1、r5、r7以及上拉保持电阻r3；
112.所述igbt1和igbt2的集电极c和发射极e形成所述四个管脚，且所述igbt1用于导通所述正极侧，所述igbt2用于导通所述负极侧；
113.所述igbt1的栅极g分别通过所述限流电阻r4连接所述小功率隔离电源模块d2的输出端子v
+
，并通过所述分压电阻r5连接所述小功率隔离电源模块d2的输出端子v-，且所述分压电阻r5还连接所述igbt1的发射极e；
114.所述igbt2的栅极g通过所述限流电阻r6连接所述小功率隔离电源模块d2的输入端子v
+
，并通过所述分压电阻r7连接所述igbt2的发射极e；
115.所述小功率隔离电源模块d2的输入端子v-接负主导线；
116.所述npn型三极管q1的b极通过限流电阻r2连接所述感应开关d3的输出端，e极接负主导线并通过所述分压电阻r1连接所述感应开关d3的输出端，c极则通过所述上拉保持电阻r3连接所述感应开关d3的输入端；
117.所述pnp型三极管q2的b极通过所述上拉保持电阻r3连接所述感应开关d3的输入端，e极连接所述感应开关d3的输入端，c极则连接所述小功率隔离电源模块d2的输入端子v
+
；
118.所述高压直流降压电源模块d1的输入端vin
+
和vin-分别连接所述正主导线112和所述负主导线113；且输出端v
0-也连接所述负主导线113；
119.所述上电开关d4相当于一般的感应开关，的一端连接所述感应开关d3的输入端，另一端连接所述高压直流降压电源模块d1的输入端子vin
+
，当路上没有车辆通行时自动关闭电源以节省电能，有车辆通行时自动唤醒并上电工作；
120.所述感应开关d3感应电动汽车300的驶过信号后，产生触发信号控制所述正极侧和所述负极侧导通构成受电电流回路。
121.正、负主导线112、113的电力来自公路配电系统单元2中的隔离变压器的次级，保证任意两线与大地之间没有电位差，人接触任一条线都不会发生触电。且负极不接地。只有当电动车的受电足34滑过并接触路面电缆模块11的瞬间时，接触的局部区域带电而其它任何部位仍不能带电，且这个局部带电区域是经过气体隔离与外界不能构成任何电流回路。受电足34从带电区域受电后传导给电动汽车300。
122.感应开关d3，就是接近开关，因工作原理的不同有许多种形式。它的主要功能是当磁场或电场或光线或电流或声音或震动或金属或物体或数字通讯信号或模拟通讯信号等非接触式信号源接近滑过，或者机械形式的触动或拨动开关被触碰时，感应开关d3会闭合或形成一个小电流或电压信号或电阻信号来控制导通模块1141的导通。使得正、负主导线与正、负导通电极联通形成电流回路。这些小信号有些需经放大电路才能实现控制功能。根据不同工作原理感应开关d3有许多种结构形式，比如：磁感应开关、霍尔感应开关，光电感应开关、红外感应开关、电感式开关、电容式感应开关、金属感应式开关、物体式感应开关、电流感应开关、电场感应开关、电磁场感应开关、声控感应开关、震动感应开关、无线(有线)数字(模拟)通讯信号接收感应开关或机械式触碰开关等等。所谓无线(有线)数字(模拟)通讯信号开关就是接收到通讯信号后经过信号处理发出导通信号，促使开关闭合，使导通模块1141导通。另外为了安全性，通讯信号发给路面电缆模11的信号接收器117前，可以做一定的加密处理，解密识别之后才能发出导通信号。也可以做一些条件设定，以磁感应开关为例，如某人随便拿一块高强磁铁触碰磁感应开关就能让导通模块1141导通是不够安全的。只有在满足一定的移动速度、磁场强度、磁场频次、接触高度和角度等等条件，才能触发导通信号使导通模块1141导通，同理其它感应开关d3对导通信号都设定一定的导通条件。而其它人为方式却难以实现。选用那种方式视具体情况而定。
123.导通模块1141的工作过程是：当感应发生体343滑过感应开关d3时使其闭合，三极管q1和q2导通，小功率隔离电源模块上电，使igbt1和igbt2导通，正主导线112与正导通电极1142联通，同样负主导线113与负导通电极1143联通，从而使整个受电回路联通。当感发生应体110离开后，感应开关d3断开，三极管q1和q2截止，小功率隔离电源模块d2掉电，igbt1和igbt2均截止，正主导线112、负主导线113与正导通电极1142、负导通电极1143不导通，使整个受电回路断开。实现一个感应开关d3的通断，同时控制igbt1和igbt2导通和截止的目的。汽车受电足34每滑过路面电缆模块11时，导通模块1141通断一次，两个igbt工作一次，发热少寿命长。
124.另外，如图6所示，路面电缆模块11内部还可设置有电加热器115，如电阻加热丝。当路面电缆模块11有冰雪覆盖时，将其融化并蒸发掉。输电控制中心3负责管理电加热器的工作并提供电力。
125.路面电缆模块11中也可以预埋信号发生器116，当信号发生器116发出的信号，被车载信号接收器接收后，受电控制器32能根据信号的方位信息来确定路面电缆模块11在路面上相对汽车中线的位置情况，以便做出受电足34与路面电缆模块11接合的受电控制操作。信号发生器116发出的信号可以是光信号(如激光信号等)或声音信号(如超声波等)或磁场信号或电场信号或电磁场信号(如微波信号)或震动信号等相关信号。
126.为了增强路面电缆模块11中的正主导线112和负主导线113的电流承载能力，可采用超导电缆，超导电缆是采用低温超导技术的电缆，其电阻几乎为零。超导电缆技术在我国已经越来越成熟，开始在上海和深圳得到实际应用，并且其小型化轻量化将得到进一步发展。使用超导电缆载流能力会大幅的增强。20公里充电路段也许仅需数个公路配电系统单元2，甚至一个公路配电系统单元2就能满足所有汽车受电需求。
127.路面电缆模块11铺设于路面上，其刚性大于高铁接触网的柔性，因此受电过程中不易产生接触力突变形成的硬点，发生类似高铁接触网拉断的弓网事故。也不会发生类似第三轨供电，因裸露在外造成的触电安全事故。
128.二、关于公路配电系统单元2
129.如图1和图2所示，公路配电系统单元2包括太阳能光伏电池组21、电网配电线路22和输电控制中心23，所述太阳能光伏电池组21和电网配电线路22形成并联电路后通过所述输电控制中心23采用电气隔离式连接所述路面电缆单元1，以给所述路面电缆模块11输电；
130.具体的，如图1所示，公路配电系统单元2中的太阳能光伏电池组21连续均匀分布于道路旁一侧或中间带或两侧或铺设于路面200上，将太阳能转换为电能输送给输电控制中心23。太阳能光伏电池组21和电网配电线路22组成并联方式给输电控制中心23供电。在阳光充沛情况下，主要由太阳能光伏电池组21供电，在雨天阴天夜晚由国家电网配电线路22供电。
131.进一步的，如图2所示，所述输电控制中心23包括主机231、主变压器232、隔离变压器233、整流器234、功率匹配器235、输入输出管理模块236、升压模块237、检测保护电路238、报警电路239、远程通讯管理模块240、控制模块241；
132.所述主机231负责控制和管理整个配电系统单元，在所述主机231的控制下：
133.所述隔离变压器233把主变压器232的三相交流电转换为经过隔离的交流电源，经所述整流器234整为直流电源后输送给所述路面电缆模块11；
134.所述功率匹配器235根据用电需要及时调整输出功率；比如：当路面受电的车辆增多时，输出电流和功率增大，电压会降低，此时通过调整电压和电流，把电压和输出功率保持在合理范围内，这样每辆车的受电电流减小，充电功率变小，充电时间延长，但总的输出功率变化不大，否则会超出路面电缆单元11的电流承载能力；
135.所述输入输出管理模块236根据输入功率和输出功率的大小做出及时合理的调整、平衡以及管理；例如:将太阳能与电网电力的合理搭配使用等；
136.所述升压模块237用于将低压的太阳能光伏电池组21的电压升压至所需要的电压值；
137.所述检测保护对电路238的电压大小、电流大小、短路、过载、过流和欠压进行检测，并进行短路、过载、过流和欠压保护；
138.所述报警电路239则在电路异常情况下向有关人员进行报警；
139.所述远程通讯管理模块240负责远程通讯及管理；
140.所述功能控制管理模块241，通过各种传感器检测路面环境的温度、湿度、光敏、风速和气压，在达到预设的条件下控制打开相关功能，包括打开路面电缆单元1的加热融雪除冰功能。
141.三、关于车载受电系统3
142.如图8至图15a所示，车载受电系统3(也称受电控制装置总成)，设于电动汽车300底部，包括依次连接的车载pdu配电箱31、受电控制器32、摆臂执行组件33和受电足34，在所述受电控制器32的控制下，所述摆臂执行组件33驱动所述受电足34接触所述路面电缆模块11受电为车载pdu配电箱31供电。
143.车载受电系统3与现有汽车的安装和连接方式如图3所示，车载受电系统3可安装于电动汽车尾部行李箱下大概拖曳钩的位置或后保险杆中间位置，也可安装于车头底部位置，可根据具体车型的车架结构来定，也可事先设计好在新车的车底底面预留好安装位置和收纳空间，如图3a所示的车底中间位置。摆臂执行组件33收纳时为电动(或气动)伸缩或折叠或侧翻方式。其优点是比较美观、占空间少。工作时摆臂执行组件33为一种拖曳受电足34在路面电缆模块11上滑动受电的方式。也可是摆臂执行组件33后推受电足34前进的方式，如图3a所示。后推方式的优点是，由于摆杆与路面的倾角，在推动的过程中有一个向下分力，使受电足34与路面电缆模块11的贴合更紧。总之安装方式有多种，可以根据具体车型和用户需要来设计和安装。
144.受电足本体341采用绝缘的耐冷热，耐磨，耐太阳辐射，阻燃的非金属合成材料制成，通过销轴转动连接摆臂执行组件33。
145.进一步的，所述车载受电系统3还包括安装支架35、气源36和信号源37；
146.所述安装支架35设在电动汽车300车身的底部；
147.所述摆臂执行组件33的上端可转动地连接在所述安装支架上；
148.所述受电足34设在所述摆臂执行组件33的下端，并能在路面电缆模块11上滑动时获取电能为电动汽车300充电；
149.所述受电控制器32连接所述安装支架35上；
150.气源36包括微型空气压缩机361和气管362，所述微型空气压缩机361的开启和关闭由所述受电控制器32根据天气和路面情况来定；参看如图8至图8c所示，微型空气压缩机361提供一定压力和流量的压缩空气。微型空气压缩机361根据工作原理有多种形式，如：容积式，离心叶片式，膜片式等等。微型空气压缩机361固定于后横板333上，压缩空气通过气管362，受电足34的进气口346和隔离气道345连通。气源36的开启和关闭由受电控制器32对天气和路面等情况分析处理的结果来定，比如：雨天或雪天或漫水路段或空气湿度较大时会自动开启。
151.所述信号源37是受电控制器32的信号输入端，包括摄像头371、触角开关372和触角373，如图8d和图15所示；
152.所述摄像头371固定在所述摆臂执行组件33的上端，在电动汽车300开启受电程序
时拍摄路面电缆模块11的即时图像信息和位置信息传送给所述受电控制器32；
153.所述触角开关372固定在所述受电足34上并连接所述触角373，在所述摆臂执行组件33下降的过程中，所述触角373碰及路面200时触动所述触角开关732一个开关信号给所述受电控制器32，且当所述触角373碰及所述路面电缆模块11的边缘时，也会触动所述触角开关372一个开关信号给所述受电控制器32。
154.进一步的，所述受电足34包括受电足本体341、碳刷342、感应发生体343、隔离气道345和进气口346；
155.如图9和图9a所示，所述碳刷342和所述感应发生体343设在受电足本体的底部；
156.所述碳刷342包括正极碳刷3421和负极碳刷3422，所述正极碳刷3421和所述负极碳刷3422的摩擦表面能与所述路面电缆模块11的正导通电极1142和负导通电极1143贴合受电。碳刷342滑过并接触正负导通电极1142、1143时就能受电，结合图7和图7a所示，其电流方向：输电控制中心23正极
→
正主导线112
→
igbt1的c极
→
igbt1的e极
→
正导通电极1142
→
碳刷3421
→
车载pdu配电箱31正极
→
车载pdu配电箱31负极
→
碳刷3422
→
负导通电极1143
→
igbt2的c极
→
igbt2的e极
→
负主导线113
→
输电控制中心23负极。在实际中，电流进入车载pdu配电箱31之前会安装有计费电表，通过无线电信号发送给充电收费站。
157.受电足34在路面电缆模块11上滑行的具体工作过程，如图10至图10e所示。碳刷342，感应发生体343可预埋或内嵌或一体浇铸或压铸于受电足本体341中。碳刷342向前滑行时接触2组导通正、负导通电极1142和1143，如图10a所示。同时两个感应发生体343对应两个感应开关d3并使其处于导通状态，如图10b，10d所示。导通的2个感应开关d3触发2个导通模块1141导通，使两对正负导通电极1142、1143与正负主导线112、113连通，并通过正负碳刷3421、3422，接线柱349与连接导线340连接，最后连接车载pdu配电箱31的正负极，构成受电电路，如图10c，10e所示，其电路如图7a和图7a所示。受电电流从正主导线112
→
igbt1
→
正导通电极1142
→
正极碳刷3421
→
连接导线30
→
车载pdu配电箱31正极
→
车载pdu配电箱31负极
→
连接导线30
→
负极碳刷3422
→
负导通电极1143
→
igbt2
→
负主导线113构成受电电流回路。以上说明每时每刻都有两组导通电极与碳刷交替接触，所以受电电流是连续的非间断性的，也杜绝了碳刷脱离(离线)导通电极时形成的电弧，也即拉弧现象。
158.受电足34除从路面电缆模块11上滑动获取电能外。也可以滚动受电，受电足34做成滚轮式。路面电缆模块11的磨损相对减小，寿命延长。缺点是滚动接触面积减小，不利于大电流通过，受电足34体积变大，不利于收纳，两者工作原理一样，只是结构上有些差别，选用哪种根据具体情况而定。
159.所述感应发生体343与所述路面电缆模块11的感应开关d3的位置对应，并与所述感应开关d3的距离在感应距离之内时，能使所述感应开关d3瞬间导通，超过感应距离后能使所述感应开关d3瞬间断开；
160.感应发生体343与感应开关d3的工作原理相对应，有许多种形式。绝大部分的接近开关的工作原理都可适用。如果感应开关d3是磁感应开关，感应发生体343就是磁性体，如永磁体或电磁体。永磁体的不利因素主要是平时会粘附一些铁磁性杂质影响运行。而电磁体只有工作通电时才有磁性，这类情况会大大改善。在受电过程中，当磁感应发生体343滑过磁感应开关时，会使磁感应开关瞬间导通，离开后能瞬间断开。如果感应开关d3为线圈式感应开关，即可通过电流来起到控制作用。感应发生体343除磁感应发生体外，还可以是非
接触式的电磁感应发生体(发射电磁波)，霍尔感应体，光感应发生体(光源，如发光二极管或激光等)，电场感应发生体(产生电场的发生体)，声音感应发生体(声源，产生声音的发声体，如超声波等)，震动感应发生体(震源)，信号发生器(包括数字信号或模拟信号)或接触式的电流感应发生体(产生电流的发生体)等，以上感应发生体343由路面电缆模块11提供电力支持。还可是机械式的触碰感应发生体(如产生拨动动作)等等。实际如何应用还要综合考虑各种情况，比如寿命、可靠性、成本、加工和安装等等。感应发生体343与感应开关d3之间存在一个自由空间，为感应距离h，如图10d所示。
161.所述隔离气道345为沿着所述碳刷342的摩擦表面的边缘与受电足本体341之间环绕形成的一条环形空间，并通过所述进气口346与所述气管362相连接。参看图12至图12b。隔离气道345的作用是当碳刷342与正负导通电极1142、1143接触通电时，通过压力气体持续引入隔离气道345使两者与外界物体实现气体隔离，从而起到绝缘作用。主要作用是防止雨雪天水份触及导电体产生漏电。同时隔离气道345还有一定的除尘作用以保证碳刷342接触面的清洁。
162.再如图12所示，所述碳刷342也可以采用分段式结构，由多个碳刷段3420串连组合成，如图12a所示，这样有利于每一块小碳刷更好的接触到正负导通电极1142、1143。
163.进一步的，所述受电足34还包括刮水块347和刮水块架子348，所述刮水块347通过所述刮水块支架348固定在所述受电足本体341的前端，所述刮水块为软质材质，比如：毛刷或海绵等。所述刮水块347随所述受电足34向前滑行时，能刮走所述路面电缆模块11表面的水膜层，刮水块347的前端具有两个尖峰3470，如图13、图13a和图13b所示，可减小刮水块347的滑行阻力。路面电缆模块11的两个受电半圆凸角条p1，从结构上看即使在受电半圆凸角条p1的底面设置排水口，雨水也不易从两个受电半圆凸角条p1中排出，容易造成积水、灰尘或小石块的堆积，可能会影响受电足34的正常受电工作，因此可在受电足34前端设置刮水块42来清扫雨水、灰尘和颗粒等杂质。
164.进一步的，如图8至图8d以及图14所示，所述摆臂执行组件33包括前横杆331、两摆杆332、后横板333、上下摆动齿轮组334、左右摆动齿轮组335、上下摆动执行电机336和左右摆动执行电机337；
165.所述前横杆331能前后转动地枢接在所述受电足34上；
166.两所述摆杆332的下端能左右摆动地枢接在所述前横杆331上，上端设有非完整齿轮；
167.所述后横板333上设有一完整齿轮，所述完整齿轮与所述非完整齿轮相互啮合形成所述左右摆动齿轮组335；所述完整齿轮由所述左右摆动执行电机337带动旋转；且两所述摆杆332在左右摆时和所述前横杆331、所述后横板333形成平行四边形结构，从而使两根摆332杆在摆动的过程中始终保持平行状态；
168.所述后横板333还通过所述上下摆动齿轮组334可前后转动地连接在所述安装支架35上；所述上下摆动齿轮组334由上下摆动执行电机336驱动作动。
169.两个非完整齿轮与左右摆动执行电机337的输出齿轮组成左右摆动齿轮组335。摆杆332的左右摆动动作是通过左右摆动齿轮组335啮合转动来实现的。摆杆332的上下摆动动作是通过上下摆动齿轮组334的啮合转动来实现的，而齿轮组的转动由执行电机完成。执行电机包括有上下摆动执行电机336和左右摆动执行电机337。执行电机由驱动器驱动。执
行电机可以是伺服电机或步进电机或其它相关电机。根据控制方法及软件来定。后横板333通过转轴与安装支架35转动连接。摆杆332的左右摆动的幅度必须满足电动汽车在3.75米宽的车道内任意蛇行时，受电足34都不能脱离路面电缆模块11的接触且能正常受电。当变道超车时允许脱离。摆杆332可以做成伸缩式或者折叠式，或者通过电动(气动)方式实现伸缩或折叠功能，这样可减小收纳体积和加大摆杆332的摆幅。为了保证更好的受电，受电控制器32会根据汽车实际行驶状况(比如：路面不平整、起伏、蛇行、车速加快等等)会实时发出指令使执行电机施予摆杆332一定向下的压力以加强受电足34紧贴路面电缆模块11的力度。整个过程对力的把控和反馈是智能化控制的。
170.进一步的，所述信号源37还包括传感器组，所述传感器组包括车速传感器、加速度传感器、湿度传感器、光敏传感器和气源压力传感器；
171.所述车速传感器用于感应汽车速度；
172.加速度传感器用于感应汽车加速度；
173.湿度传感器用于感应空气湿度；
174.光敏传感器用于感应阳光强度；
175.气源压力传感器感用于应微型空压机的气体压力大小。
176.四、车载受电系统3对所述路面电缆模块11的定位方法
177.由于路面电缆模块11中可以预埋信号发生器116，当信号发生器116发出的信号，被车载信号接收器接收后，受电控制器32能根据信号的方位信息来确定路面电缆模块11在路面上相对汽车中线的位置情况，以便做出受电足34与路面电缆模块11接合的受电控制操作。信号发生器116发出的信号可以是光信号(如激光信号等)或声音信号(如超声波等)或磁场信号或电场信号或电磁场信号(如微波信号)或震动信号等相关信号。
178.所述车载受电系统3对所述路面电缆模块11的定位方法为下述的任意一种：
179.1、机械触角定位法：当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，左右摆动执行电机335接收到受电控制器32发出的指令，控制摆杆332向电动汽车外侧摆动到一定的角度后，上下摆动执行电机336控制摆杆332下降，当触角373触及路面时给予受电控制器32停止下降的反馈信号，随即受电控制器32发出指令控制左右摆动执行电机335使摆杆332由外侧向电动汽车中心靠拢，受电足34也随之移动；当触角373碰及路面电缆模块11时，给与受电控制器32反馈信号，说明受电足34在路面电缆单元11的正上方，并发出指令给上下摆动执行电机336，把摆杆332放下，直到受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
180.2、图像定位法：基于图像的目标检测与定位和r-cnn和yolo等算法基本思想。首先需要进行图像识别(classification)，输入图像，输出物体的类别，进行准确度评估。第二步是定位(localization)，通过区域选择、特征提取、分类器分类和算法定位。当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，通过一个或多个摄像头拍摄路面电缆模块11的实时二维或三维图像信息传送给受电控制器32，经过图像识别和算法处理后定位，确定路面电缆模块11与汽车中心线的相对错开的距离信息(或称位置坐标)，或者根据路面电缆模块11上特殊颜色标识的图像信息进行图像识别和算法处理定位后得到路面电缆模块11的位置信息(或称位置坐标)，受电控制器32根据所述位置信息(或称位置坐标)发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
181.3、gps或北斗卫星定位法：基于gps或北斗卫星高精度定位服务的定位终端。北斗卫星可提供水平厘米级高精度定位服务，可满足车载定位终端与路面电缆模块11的定位终端的实时位置定位数据的需求。受电控制器32根据获取的车载定位终端位置信息(位置坐标)和预设于路面电缆模块11信息(位置坐标)进行对比。通过对比数据进行计算并确定路面电缆模块11的位置信息(位置坐标)，并发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
182.4、红外热成像定位法：采用红外热成像定位技术(可参看：刘庆时，刘卫东《应用红外热成像定位变压器铁心多点接地故障》，中国电机工程学会高电压专业委员会2004年学术会议(第一卷)2004，p227-p231)。当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，车载红外热像仪通过对路面电缆模块11的红外辐射探测到路面电缆模块11各部件的温度特征，从而通过算法精准定位路面电缆模块的位置信息(或称位置坐标)，以便受电控制器32根据所述位置信息(或称位置坐标)发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
183.5、金属探测定位法：利用电磁感应的原理，利用有交流电通过的线圈，产生迅速变化的磁场。这个磁场可以在金属物体内部能感生涡电流。涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器感应变化并做出判断。当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，利用车载金属探测器探测路面电缆模块11的各金属块，由于距离的变化引发的磁场强弱大小变化(当探测器在路面电缆模块11的正上方时磁场强度最大)，来确定路面电缆模块11具体位置信息(或称位置坐标)，从而精准计算确定路面电缆模块11的位置信息(或称位置坐标)，以便受电控制器32根据所述位置信息(或称位置坐标)发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
184.6、激光定位法：激光定位原理，主流是三角定位和三边定位，其中三角定位原理类似gps。在路面电缆模块11的表面上布置安装一定数量反光板，同时需要注意反光板安装的精度，相隔距离。定位分为静态定位和运动过程中的动态定位，静态定位用于确定初始位置，动态定位则根据运动状态不断更新。在车载激光器扫描一个周期的过程中，可以计算得到激光器距离所有反光板的距离，同时根据感测时间和扫描周期，利用三角公式可以计算得到任意两块反光板之间的距离，将测量得到的距离与离线理论值进行比较从而匹配每个反光板的编号与位置信息。从而精准定位路面电缆模块11的位置信息，以便受电控制器32根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
185.7、激光扫描定位法：当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，通过从路面电缆模块11上取点，利用激光扫描仪(即激光抄数机)技术测量路面电缆模块11的基本尺寸和形状，根据尺寸和形状信息分析和处理，从而精准定位路面电缆模块11的位置信息，以便受电控制器32根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
186.8、声波扫描法：当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，利用车载声波扫描仪检测路面电缆模块11中由于材料的不同产生的声学性能的差异，对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化，以及回波信号出现的位置来实现不同材质之间的定位，从而获得路面电缆模块11的位置信息，以便受电控制器32根据所述位置信息发出控制指令来控制
受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
187.9、声源定位法：当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，利用路面电缆模块11中预置的声源发生器发出声音信号，数个车载声波接收器(通常说的麦克风)接收声音信号并对声信号进出测量。由于声信号到达各麦克风的时间有不同程度的延时，利用算法对测量到的声信号进行处理，由此获得声源点相对麦克风的到达方向，包括方位角，俯仰角和距离。主要包括现有声源定位技术。声源定位技术模拟人耳对声音的定位机理，从而获得路面电缆模块11的位置信息，以便受电控制器32根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
188.10、光波定位法：包括红外线定位。原理是采用离散红外技术将调制处理后的红外线通过发射器发送出去，并在接收端进行信号解调，来完成定位。红外线定位有两种：一是在路面电缆模块11上使用多点红外线标识，相对汽车作为移动点，发射调制的红外射线，通过安装在车上的光学传感器接收进行定位，获取路面电缆模块11的位置信息；二是通过多对车载发射器和接收器织成车底红外线网覆盖路面电缆模块11，直接对相对汽车运动的路面电缆模块11进行定位，获取路面电缆模块11的位置信息。该技术定位精度高，传输距离短。另外包括红外光拍摄法。当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，使用若干红外摄像头进行覆盖拍摄路面电缆模块11特定位置的反光材料标记，通过算法计算各反光材料标记之间的相对位置，获得路面电缆模块11的位置信息，以便受电控制器32根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
189.11、磁场定位法：磁场定位技术是利用不同位置的磁场差异，来确定位置信息。当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，利用车载定位终端里的磁传感器芯片随着汽车的前行不断在从预埋于路面电缆模块11的磁性体采集测量磁场数据，将实际测量的磁场数据与预先测绘采集得到的磁场图进行比对。在磁场图内找到和测量磁场数据最相似的磁场特征所在的位置，即可确定路面电缆模块11所在的位置。从而使受电控制器32根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
190.12、电场定位法：当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，利用车载发电器不断的发出放电频率恒定的电脉冲，在周围形成电场，当路面电缆模块11穿过电脉冲时因有导体和不良导体的存在使该电场便产生歪斜，即可根据这种歪斜确定路面电缆模块的位置信息，从而使受电控制器32根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
191.13、电磁定位法：包括现有电磁感应定位技术，当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，利用车载电磁信号发送器(接收器)和固定在路面电缆模块11中等距的线圈，一起完成电磁信号的发送和接收，线圈记录了调制磁场的变化，通过物理原理，可以将测量数据恢复出路面电缆模块11的定位信息。从而可以获得路面电缆模块11的位置信息，使受电控制器32根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
192.14、蓝牙定位法：
193.蓝牙定位法相似于现有蓝牙室内定位+蓝牙寻向技术。蓝牙定位基于rssi(received signal strength indication,信号场强指示)定位原理。蓝牙寻向方式包括到达角度(aoa)和离开角度(aod)。蓝牙寻向技术定位精度为厘米级。以(aoa)方式为例，发信
方为设置于路面电缆模块11中的单天线，受信方为车载多天线。发信方的连续波信号到达受信方后，由于受信方每个天线与发信方的距离差异，到达的时间形成差异，造成了电磁波的相位差异。每个天线上可以得到不同的相位信息，利用天线间的相位差，aoa测试法就可以计算得到与被定位对象的角度。当电动汽车300在行驶状态发起充电流程时，受电控制器36根据收到的定位角度等信息，确定路面电缆的位置信息后控制受电足19与路面电缆5接合完成受电。
194.在上述定位法1-14中，由于路面电缆模块11是固定在车道中线上，因此驾驶员可先通过目测方式让电动汽车300尽量在车道中线的上方行驶，然后再发起充电流程，再通过上述定位法1-14进行定位，这样可大大节约定位时长。且当受电足19与路面电缆5贴合受电时，由于汽车受电系统具有左右摆动齿轮组335和左右摆动执行电机337，因此电动汽车300在之后的行驶过程中即使有少量偏离车道中线，也能进行适应性调整受电足34的位置而正常受电。
195.15、人眼目视定位法：由于电动汽车300行驶中往往依赖于驾驶员肉眼的观察和操作来实现，这使得路面电缆模块11与电动汽车300的对中性始终存在偏差，不一定就处在电动汽车的正下方，具有左右偏摆的随机性。查通过驾驶员目视车头设置的对准标记或光学瞄准通道，即：路面电缆模块11实时画面通过多道反光镜反射后，出现在瞄准境的“十字”架中，来引导车辆行驶与路面电缆模块11对齐，只要这些标记与路面电缆模块11对准了，就说明路面电缆模块11正处于电动汽车300的正下方，类似于枪械射击的准星。此时驾驶员即可发起充电流程，受电控制器36发出指令给上下摆动执行电机336，把摆杆332放下，直到受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
196.16、车道保持辅助功能定位法：通过电动汽车上的车道保持辅助系统和车道居中辅助系统来保持车辆沿车道中心行驶，从而保证电动汽车位于路面电缆模块的正上方行驶，此时发起充电流程，使受电控制器发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电。目前智能驾驶技术已取得一定成果，保持车辆不偏离车道是当下非常重要的安全保障功能之一。在目前的汽车品牌中：包括特斯拉，起亚，现代，捷豹，奔驰和凯迪拉克等，均安装有自动驾驶辅助功能和交互式驾驶辅助系统功能，包括：车道保持辅助系统(lka)和车道居中辅助系统(lca)等。车道保持辅助系统(lka)是介于辅助驾驶和车辆安全技术之间的一项功能，以控制车辆保持在车道内的位置。车辆加入了车道保持辅助功能能及时发现车辆发生了车道偏离，并及时进行修正。车道保持的工作原理是将前向摄像机作为车道保持辅助的眼睛，它监控着车辆正在行驶的车道的车道标记(例如车道中心线和车道边界线)，一旦汽车偏离车道标记到达规定距离时，车道保持辅助系统(lka)就会开始工作，即通过其电子转向系统控制车辆，将车辆拉回车道中心。由于路面电缆模块11是沿车道中线布置，因此通过此功能即可保持电动汽车行驶在路面电缆模块11的正上方，即可开启充电流程。当充电流程开启后，受电控制器36发出控制指令给上下摆动执行电机336，把摆杆332放下，直到受电足34与正导通电极1142、负导通电极1143贴合正常受电。
197.本发明的优点在于：
198.1、通过在路面铺设电缆，供电动汽车一边行驶一边充电，可以消除车辆对大体积电池的需求，延长电动车的行驶里程，加速汽车电动化的发展，有利于减少碳排放；
199.2、路面电缆模块采用紧固件固定在公路上，无需改变现有道路结构，大大简化了
充电接触网的铺设方式，提高了铺设效率，降低了铺设成本，且没有视觉污染；
200.3、路面电缆模块包括一绝缘本体、一正主导线、一负主导线和多个导通控制单元；导通控制单元仅在特殊条件(通过感应开关与车载受电系统的感应发生体互相感应后)才导通自身单元的正负导电极，其余条件不导通，且导通为瞬间导通瞬间断开，解决了接触网和受电过程的安全性问题，杜绝了触碰带电电缆的危险性，且能保证雨雪天不漏电，隔离电源不与外界构成回路，对人和其它生命不构成危险；
201.4、车载受电系统包括摆臂执行组件、受电足、受电控制器、气源和信号源，通过安装支架设在电动汽车车身的底部，整体性强，结构简单、体积小、易安装、便于推广使用。
202.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。

技术特征：
1.一种电动汽车车载受电系统，其特征在于：设于电动汽车底部，包括依次连接的车载pdu配电箱、受电控制器、摆臂执行组件和受电足，在所述受电控制器的控制下，所述摆臂执行组件驱动所述受电足接触路面电缆模块而受电，并为车载pdu配电箱供电。2.如权利要求1所述的一种电动汽车车载受电系统，其特征在于：所述车载受电系统还包括安装支架、气源和信号源；所述安装支架设在电动汽车车身的底部；所述摆臂执行组件的上端可转动地连接在所述安装支架上；所述受电足设在所述摆臂执行组件的下端，并能在路面电缆模块上滑动时获取电能为电动汽车充电；所述受电控制器连接所述安装支架上；气源包括微型空气压缩机和气管，所述微型空气压缩机的开启和关闭由所述受电控制器根据天气和路面情况来定；所述信号源是受电控制器的信号输入端，包括摄像头、触角开关和触角；所述摄像头固定在所述摆臂执行组件的上端，在电动汽车开启受电程序时拍摄路面电缆模块的即时图像信息和位置信息传送给所述受电控制器；所述触角开关固定在所述受电足上并连接所述触角，在所述摆臂执行组件下降的过程中，所述触角碰及路面时触动所述触角开关一个开关信号给所述受电控制器，且当所述触角碰及所述路面电缆模块的边缘时，也会触动所述触角开关一个开关信号给所述受电控制器。3.如权利要求2所述的一种电动汽车车载受电系统，其特征在于：所述受电足包括受电足本体、碳刷、感应发生体、隔离气道和进气口；所述碳刷和所述感应发生体设在受电足本体的底部；所述碳刷包括正极碳刷和负极碳刷，所述正极碳刷和所述负极碳刷的摩擦表面能与所述路面电缆模块的正、负导通电极贴合受电；所述感应发生体与所述路面电缆模块的感应开关的位置对应，并与所述感应开关的距离在感应距离之内时，能使所述感应开关瞬间导通，超过感应距离后能使所述感应开关瞬间断开；所述隔离气道为沿着所述碳刷的摩擦表面的边缘与受电足本体之间环绕形成的一条环形空间，并通过所述进气口与所述气管相连接。4.如权利要求3所述的一种电动汽车车载受电系统，其特征在于：所述受电足还包括刮水块和刮水块架子，所述刮水块通过所述刮水块支架固定在所述受电足本体的前端，所述刮水块随所述受电足向前滑行时，能刮走所述路面电缆模块表面的水膜层。5.如权利要求2所述的一种电动汽车车载受电系统，其特征在于：所述摆臂执行组件包括前横杆、两摆杆、后横板、上下摆动齿轮组、左右摆动齿轮组、上下摆动执行电机和左右摆动执行电机；所述前横杆能前后转动地枢接在所述受电足上；两所述摆杆的下端能左右摆动地枢接在所述前横杆上，上端设有非完整齿轮；所述后横板上设有一完整齿轮，所述完整齿轮与所述非完整齿轮相互啮合形成所述左右摆动齿轮组；所述完整齿轮由所述左右摆动执行电机带动旋转；且两所述摆杆在左右摆
时和所述前横杆、所述后横板形成平行四边形结构；所述后横板还通过所述上下摆动齿轮组可前后转动地连接在所述安装支架上；所述上下摆动齿轮组由上下摆动执行电机驱动作动。6.如权利要求2所述的一种电动汽车车载受电系统，其特征在于：所述信号源还包括传感器组，所述传感器组包括车速传感器、加速度传感器、湿度传感器、光敏传感器和气源压力传感器；所述车速传感器用于感应汽车速度；加速度传感器用于感应汽车加速度；湿度传感器用于感应空气湿度；光敏传感器用于感应阳光强度；气源压力传感器感用于应微型空压机的气体压力大小。7.如权利要求2所述的一种电动汽车车载受电系统，其特征在于：所述碳刷由多个碳刷段串连组合而成。8.如权利要求2所述的一种电动汽车车载受电系统，其特征在于：所述感应发生体为磁性体、接触式的电流感应发生体、非接触式的电磁感应发生体、霍尔感应体，光感应发生体、电场感应发生体、声音感应发生体、震动感应发生体或信号发生器。9.如权利要求1所述的一种电动汽车车载受电系统，其特征在于：所述受电足与所述路面电缆模块的接触为滑动接触或滚动接触。10.如权利要求2所述的一种电动汽车车载受电系统，其特征在于：所述车载受电系统对所述路面电缆模块的定位方法为下述的任意一种：人眼目视定位法：通过驾驶员目视电动汽车车头设置的对准标记或光学瞄准通道来引导车辆行驶与路面电缆模块对齐，当路面电缆模块实时画面通过多道反光镜反射后，出现在瞄准境的“十字”架中，就说明路面电缆模块正处于电动汽车的正下方，实现定位，并在驾驶员发起充电流程后，受电控制器发出指令控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；车道保持辅助功能定位法：通过电动汽车上的车道保持辅助系统和车道居中辅助系统来保持车辆沿车道中心行驶，从而保证电动汽车位于路面电缆模块的正上方行驶，此时发起充电流程，使受电控制器发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；机械触角定位法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，左右摆动执行电机接收到受电控制器发出的指令，控制摆杆向电动汽车外侧摆动到一定的角度后，上下摆动执行电机控制摆杆下降，当触角触及路面时给予受电控制器停止下降的反馈信号，随即受电控制器发出指令控制左右摆动执行电机使摆杆由外侧向电动汽车中心靠拢，受电足也随之移动；直到触角碰及路面电缆模块时，给予受电控制器反馈信号，说明受电足在路面电缆单元的正上方，并发出指令给上下摆动执行电机，把摆杆放下，直到受电足与正、负导通电极贴合正常受电；图像定位法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，通过一个或多个摄像头拍摄路面电缆模块的实时二维或三维图像信息传送给受电控制器，经过图像分析和算法处理后确定路面电缆模块与汽车中心线的相对错开的距离信息，或者根据路面电缆模块上特殊颜色标识的图像信息来分析和算法处理得到路面电缆模块的位置信息，受电控制器根据所述距离信息或所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴
合正常受电；gps或北斗定位法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，受电控制器根据获取的gps或北斗车载定位终端的位置信息和预设于路面电缆模块信息进行对比，确定路面电缆模块的位置信息，并发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；红外热像法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，车载红外热像仪利用红外热成像技术，通过对路面电缆模块的红外辐射探测到路面电缆模块各部件的温度分布信息，从而通过算法精准定位路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；金属探测器法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，利用车载金属探测器通过磁场强弱大小变化探测路面电缆模块的各金属块的具体位置信息，从而确定路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；激光定位法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，车载激光器进行周期性扫描，在一个扫描周期中，计算得到车载激光器距离多个反光板的距离，同时根据感测时间和扫描周期，利用三角公式计算得到任意两块反光板之间的距离，将测量得到的距离与离线理论值进行比较，从而逐一匹配每个反光板的编号与位置信息，从而精准定位路面电缆模块的位置信息，所述受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；激光扫描法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，利用激光扫描技术来测量路面电缆模块的尺寸和形状，从而精准定位路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；声波扫描法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，利用车载声波扫描仪检测路面电缆中由于材料的不同产生的声学性能的差异，对超声波传播波形反射情况和穿透时间的能量变化，以及回波信号出现的位置来实现不同材质之间的定位，从而获得路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；声波定位法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，利用路面电缆模块中预置的声源发生器发出声音信号，车载声波接收器接收声音信号，通过声源定位技术获得路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；光波定位法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，使用若干红外摄像头进行覆盖拍摄路面电缆模块特定位置的反光材料标记，计算各反光材料标记之间的相对位置，获得路面电缆模块的位置信息，以便受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；磁场定位法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，利用定位终端里的磁性传感器芯片采集和测量路面电缆模块的磁场数据，将实际测量的磁场数据与预先测绘采集得到的磁场图进行比对，在磁场图内找到和测量磁场数据相似的磁场特征所在
的位置，即可确定路面电缆模块所在的位置信息，从而使受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；电场定位法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，利用车载发电器不断的发出放电频率恒定的电脉冲，在周围形成电场，当路面电缆模块穿过时因有导体的存在使该电场便产生歪斜，即可根据这种歪斜确定路面电缆模块的位置信息，从而使受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；电磁定位法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，利用车载电磁信号发送器或接收器和固定在路面电缆模块中的线圈，一起完成电磁信号的发送和接收，从而可以测量得到矢量场，获得路面电缆模块的位置信息，从而使受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电；蓝牙定位法：当电动汽车行驶在路面电缆单元的上方并发起充电流程时，利用电动汽车上的蓝牙设置通过寻向技术寻找路面电缆模块上等距离布设的固定蓝牙设备，通过测量信号强度以及路面电缆模块上的蓝牙设备的已知位置坐标进行估算，获得路面电缆模块的位置信息，从而使受电控制器根据所述位置信息发出控制指令来控制受电足与正、负导通电极贴合正常受电。

技术总结
本发明提供了一种电动汽车车载受电系统，设于电动汽车底部，包括依次连接的车载PDU配电箱、受电控制器、摆臂执行组件和受电足，在所述受电控制器的控制下，所述摆臂执行组件驱动所述受电足接触路面电缆模块而受电，并为车载PDU配电箱供电。本发明的电动汽车车载受电系统安装在电动汽车的底部，与路面铺设的路面电缆模块接触受电，即可供电动汽车一边行驶一边充电，安全可靠，造价低，施工方便，且易维护。且易维护。且易维护。


技术研发人员：刘贵文 刘海斌
受保护的技术使用者：刘贵文
技术研发日：2023.05.04
技术公布日：2023/8/23