利用无人机协助充电的车辆的制作方法

利用无人机协助充电的车辆的制作方法

本发明是涉及交通领域的一种旨在把微小型无人机与车辆这两者的优点相结合以便实现“车辆在行驶的同时还可以使用架空接触网中的电能”这一主要目的的新型车辆;为了便于称呼,在这里我把具有这种特征的新型车辆命名为“筝车”(或“筝脐车”)或统称为“筝龘”,其特别之处是它可以利用无人机的飞升能力把在它的车辆上所装备的“脐带”式的电缆总线拖曳到架空接触网去实施充电,并且它在行驶中或停泊的时候均可实施充电,尤其是它具有在边行驶边充电的过程中驾驶者可以根据具体路况实施超越前方车辆的功能,“车辆在行驶的同时还可以方便地利用国家电网对驱动车辆的电池进行充电”不久一定会成为现实;将来在新型架空接触网完善之后,它完全能够在任意长度的路程上进行不间断的行驶,再也不会因为担心电池的续航能力而郁郁闷闷犹豫不决心烦意乱了;此外,从发明灵感上来讲,它是一种源自于无轨电车技术的车辆;展望未来,筝车必然也必将是一种非常绿色环保的车辆,一种成本造价相对较低的车辆,一种既颇具相当高性价比又便于家庭使用且物美价廉的车辆。

背景技术::

我们都知道,对交通工具粗略的分类,大致是三种:车辆(公路车辆、轨道车辆),船只,飞机。

从历史发展角度看,人类至今已经制造了大量的、数以万亿计的各种交通工具,例如:畜力车、自行车、摩托车、电瓶车、汽车、无轨电车、火车、轮船、飞机。这些交通工具虽然给我们带来了方便,但同时也给我们人类带来了很多问题和烦恼!比如有以下几个方面:

1.畜力车、自行车虽绿色节能,但是速度慢、浪费时间、耗费力气,效率非常低下。

2.燃油车,因为油价走高的必然趋势,让大多数有车的人感到燃油费用的负担较重、开销大,非常吃紧;驾驶着房车携妻带子畅游世界的梦想是大多数家庭经济难以承受的,也是环保政策所不提倡的。

3.电力车,尤其是无轨电车,它们上边的受电杆与现代化城市很不协调,很不美观,也很不方便,无轨电车的技术虽然非常绿色环保,但是不太可能有人愿意驾驶扛着受电杆的私家车。

4.高铁,虽然绿色环保,但乘坐它们非常不方便,此外,铁轨沿边还竖起了许许多多高耸挺拔的电线杆,既影响环境的生态和和谐,又占用很多的土地和宝贵的空间。

5.新能源车,其技术还不够成熟,例如电池汽车,充电速度不够快也不太方便,而且充满一次电也很难跑300千米。此外这些新能源车的售价一般都比较高,多数老百姓是难以承受的,虽然政府补贴了,但是大面积的推广仍然遥遥无期。

6.放眼世界,如今地球气候环境已经十分严峻,但是大量燃油型的交通工具仍然时时刻刻源源不断被制造出来并向世界各地销售,给如今本就不太乐观的大气和环境污染增加了巨大的压力。

……

有了上述种种问题和纠结的胶着的烦恼和矛盾,那么当下的我们该如何是好呢?

难题挑战人类,我们没有退路。

为了解决上述种种问题、烦恼和矛盾,显然非常有必要开发一种新型交通工具。

技术实现要素::

本发明正是上面所命名的“筝车”,其典型特征就是在如今的车辆基础上专门配置一架微小型无人机,尤其是它要利用这个微小型无人机的飞升能力拖曳着其车辆上所配备的一定长度譬如10米左右的电缆总线(包含充电电线,数据线)到新型架空接触网去获取电能,从而使得“筝车”所需求的动力有了一种新鲜灵活便利的获取途径,此外,本人特别建议将来这种“筝车”一定要采用计费用电(包括电力用电与充电用电)的技术。

顺便说明一下,筝车由筝车车辆、筝车“脐带”式电缆总线、筝车无人机这三个部分组成。为了便于称呼,以后这三个部分分别简称为:车辆、电缆总线、无人机。

具体实施方式

一、概括地说,制造“筝车”需要如下一些重要技术:

1、为车辆配置合适的微小型无人机。

2、车辆中的两个或多个电池组智能交替使用的技术。

3、飞行状态中的无人机要具有能够让驾驶员方便可靠且简易实施操控的技术。

4、筝车在行驶状态的时候,无人机与车辆之间必须具备保持极低速差的技术。

5、无人机上面需要安装筝车的受电装置。

6、架空接触网的授电电缆构型要与车辆的行驶速度相关。

7、电缆总线的自动收放装置。

8、对于筝车使用架空接触网中的电能进行计费的相关技术。

9、对于接近筝车与架空接触网的人员来说,筝车必须具备周全和完善的防触电技术。

10、无人机上面需要额外添置的小设备。

11、架空接触网中的授电电缆需要添加一种便于驾驶员在黑夜里识别的光学或光电参照物。

二、具体介绍上面11项制造“筝车”过程中的技术:

1、为车辆配置合适的微小型无人机

理论上讲,所有的筝车中的车辆即使有很大的差别,但仍然可以全部采用同样的微小型无人机,而且都能够协助车辆去获取架空接触网上的电能。

但从现实来看,由于车辆有很多不同的用途,也有很多大小不同尺寸,于是,车辆就必然会有很多的种类。显然,从节约成本角度考虑,不同种类的车辆所配置的微小型无人机既不应该也不可能是单一同样的一个通用款式。此外,从科学的角度讲,我们必须负责任地通过大量试验对每一款车量身定做相配的微小型无人机。总之,车有多少种,相应的无人机就可以有多少种。这样才能够让筝车更加节约和节能,更加便于驾驶与操控。

此外,车辆与无人机之间的脐带式电缆总线要比较柔软轻盈,还要具有一定的韧性、弹性。需要提醒的是,这种电缆可以做成直线形,也可以做成螺旋形,从外观上看,螺旋形电缆非常类似电话绳。

2、车辆中的两个或多个电池组智能交替使用的技术

本发明“筝车”的主体是车辆,它的创新点则是要求在车辆的基础上增设一架微小型无人机,这个要求的目的是让微小型无人机能够灵活的协助传统车辆在行驶的同时实施充电,这个要求的好处至少有两个方面:

(1)车辆将会变得越来越绿色环保

对于燃油车辆而言,车载空调耗电量不可小觑,利用本发明可以让车上的空调直接或间接地使用架空接触网上的电能;此外,运用本发明,甚至可以让燃油车辆的启动电池也能被架空接触网上的电能所部分代替,或全部代替。

(2)减少车辆的生产成本

对于电动车辆而言,运用本发明,可以让电动车辆直接或间接地使用架空接触网上的电能;将来当架空接触网分布广泛的时候,可以使得电动车辆配备的电池数量或者重量缩减50%以上。

可以预见,上述第二种形式的“筝车”有很多好处,因此也必然会成为未来主流的车辆形式。

于是,本发明重点研究的对象就是把电动车辆作为主体的“筝车”。尽管可以直接使用架空接触网上的电能,但是由于架空接触网的电压比较高,为了安全起见,本人建议筝车在行驶过程中间接使用架空接触网上的电能,而且建议在充电的时候,采用两个或多个电池组会更加可靠:其中一组用来给车辆提供动力或给车载空调提供电力,其余的电池组用来充电。这个过程必须需要一个智能芯片对电池组进行合理调度使用,以保证电池组能够健康强效连续地工作,譬如,当一个工作状态的电池组乏电的时候,则要自动切换到电量相对充裕的电池组上去继续给车辆提供工作动力。

3、飞行状态中的无人机要具有能够让驾驶员方便可靠且简易实施操控的技术

虽然“筝车”主体是车辆,但其辅体“无人机”也要同时能够方便地被驾驶员操控(或曰驾驶)。由于一个人的精力是有限的,为了安全可靠地干好一件事情,必须集中精力,绝对不能分心!因此,必须在驾驶车辆与操控无人机这两个重要技术中做出取舍,被保留的一方作为驾驶员驾驶筝车的主要操控技术,另一方只能智能随从跟进采用自动化的操控技术!

4、筝车在行驶状态的时候,无人机与车辆之间必须具有保持极低速差的技术

车辆与无人机之间由电缆总线连接,因此,无人机与车辆之间必须具备保持极低速差的技术;否则,车辆与无人机之间的电缆总线就经常会被挣脱而影响乘客的行程,甚至会被挣断。

为了让无人机与车辆之间保持极低速差,也为了减轻驾驶员的劳动强度,显然应该把这个任务交给计算机芯片去处理。因此,无人机与车辆首先要具备各自的测速仪,其次要具备各自方便的速度操控装置。

5、无人机上面需要安装筝车的受电装置。

受电装置必须装配在无人机上面。尤其是受电装置上的受电电极与架空接触网的授电电缆的接触方法,至少可以采用滑动接触和滚动接触这两种形式。譬如采用滑动接触的形式,首先在外观上建议应该把受电装置上的受电电极加工成u形板的形式;其次建议使用硬度相对小一些的材料,譬如以石墨为主要成份的电极,以保证架空接触网的授电电缆有足够的使用寿命,进而也等于降低架空接触网的维护成本或用户的消费压力;每个电极都应该要有两个并联的u形电极板,这两个电极板之间不仅要有充分的距离,而且这两个同一电极上的u形电极板要处于一前一后的位置上。

此外需要注意的,一是在潮湿天气里,尤其是下雨打雷的环境中,受电系统(包括受电装置)务必要安装防漏电、防触电的设备;二是在干燥天气里,受电系统(包括受电装置)除了要安装防漏电、防触电设备之外,还务必要安装防静电的设备。

6、架空接触网的授电电缆构型要与车辆的行驶速度相关

尤其需要我们考虑的是高速公路和停泊区(包括停车场)这两种情况:

(1)高速路段架空接触网的授电电缆构型

高速路段架空接触网的授电电缆需要每隔50米(或50米以上)就构成单独的一段供电线路。从加工制造的角度来讲,高速公路上的授电电缆在每隔50米(或50米以上)的位置就必须先截断,然后再补接上一小段绝缘体,最后从几公里甚至几十公里的长度上看过去,这些每50米(或50米以上)一段的授电电缆看起来好像仍然是同一根电缆一样。

(2)停泊区架空接触网的授电电缆构型

车辆停泊区架空接触网的授电电缆需要每隔2米(或2米以上)就构成单独的一段供电线路。从加工制造的角度来讲,停泊区的授电电缆在每隔2米(或2米以上)的位置就必须先截断,然后再补接上一小段绝缘体,最后从十几米、几百米甚至上千米的长度上看过去,这些每2米(或2米以上)一段的授电电缆看起来好像仍然是同一根电缆一样。

7、电缆总线的自动收放装置

为了防止筝车的电缆总线发生问题,在无人机飞升的时候,筝车的电缆总线要能够被自动适度的松放出去;反之,在无人机下降的时候,筝车的电缆总线则要能够被自动适度的收卷起来。这些动作和行为必须交给嵌入式计算机芯片及其相应的控制机构去完成。

8、对于筝车使用架空接触网中的电能进行计费的相关技术

(1)筝车上的每一个主要部件里面要具有内存固件并带有相应的读写接口,各种主要部件的内存固件的信息总和决定着一个筝车能否可以使用架空接触网里的电能。

(2)通过架空接触网传输筝车的位置、用电量等各种数据信息。

(3)通过架空接触网连接互联网,实现远程自动管理、远程故障维修、wifi上网等等。

9、对接近筝车与架空接触网的人员来说,筝车必须具备周全和完善的防触电技术

对于所有的交通工具来说,它们的安全性决定着它们的未来和前途。由于筝车需要使用架空接触网上的电能,同时也为了筝车有一个更完美的开始和好的开端,因此,必须采用多种技术来保证筝车的用电安全。

10、无人机上面需要额外添置的小设备

(1)多功能摄像头

无人机上必须安装摄像头,甚至只需要安装一个摄像头,而且能够拓展到很多方面,比如:行车记录仪、倒车影像、路况探查、监视无人机受电操作。

(2)前照灯

为了便于筝车在黑夜里边充电边行驶,因此有必要给无人机上面安装微小型前照灯。这里,我提一个小小的建议:把自行车夜晚所用的强光电筒进行简单改造作为无人机的前照灯。

11、架空接触网中的授电电缆需要添加一种便于驾驶员在黑夜里识别的光学或光电参照物

为了便于筝车在黑夜里边充电边行驶,建议给架空接触网中的授电电缆添加一些光学或光电参照物,可供我们选择的至少有后面这三种:①反光贴;②闪烁的led彩色光带;③置于电线杆上的引导灯。

按照上述11项的技术要求,利用当今工业的技术,我们人类不需要花费多少精力就能够把“筝车”制造出来,再者还有大气污染的原因,因此,筝车的问世只是迟早的事情。

展望未来,筝车必然会成为一种非常绿色、环保、健康、和谐、美观、家用化的电动车辆。

试想未来,千家万户外出自驾游并且还不需要过多的计算和烦心的顾忌汽车的能耗方面的花销,坦然舒心地驾驶着房车、大中型的轿车抑或大中型的suv云游世界各地享受天伦之乐,那该多好哇!这个想法一定会实现,而且不会让我们等太长的时间,不用多久,大多数老百姓梦寐以求的这个美好的愿望必将成为现实。

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