储能式有源车用道路制造技术

一种以机械行波方式向车辆提供行驶动力的有源道路，特点是全路由有源路段和无源路段交替组成，车辆行于有源路段时除获得即时行驶的动力，还以位能、动能和化学能（给蓄电池充电）的形式将能量存储，满足其行驶在无源路段之所需，由于行波路段在此以小段形式存在，加上无需保持全路振动相位的同步，造价降低，并可按要求设计成不同用途的专，以适用于各种市区车辆，从中获益最多者当数电动自行车及电动汽车。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种有源车用道路，与专利申请号98126312、7中叙述的道路的区别在于全路由有源和普通路段交替组成，其有源段向车辆提供的不仅仅是即时行驶的动力，而且还多给出一部分能量存储于车辆，供其驶离该有源路段后再加以利用，具有如此性能道路的优点在于1、有源路段在整条道路中可间或地存在，即在一条道路中有源路段和普通路段交替设置，从而降低了全路的造价。2、处于有源路段之间的普通路段为车辆的自由行驶，如超车、暂停、进出道路等提供了方便，增加了全路的灵活性。相对于专利申请号98126312.7而言，本专利技术可说是一个合乎逻辑的扩展，前者的目的是建成一种主要是供自行车行驶的道路，本专利技术的适用而较宽，其一是替代交通干线机动车道两边的慢车道，用以通行自行车、电动自行车、油机助动车等，其二是作为交通干线上机动车道中的一条车道(往返则为两条，用以通行轻型机动车，诸如私家汽车、小型电动汽车、摩托车等等)，当然在此行驶的机动车完全可以关掉发动机，至于数量上仅占通行车辆一小部分的载重汽车及大型客车由于其尺寸重量会对道路提出过高的要求，以通行于普通车道上更为合理。本专利技术采用专申请号98126312.7中述及的“机械行波”给车辆供能，车辆存储额外能量的方式有1.位能，即有源路段将车辆的高度位置提升；2.动能，车辆在通过有源路段后速度得到增加；3.位能加上动能；4.化学能，以蓄电池为能源的车辆在通过行波路段时通过车轮带动发电装置(将驱动车轮的电动机转化为发电机)给蓄电池充电。为将车辆的位置提升，行波路面与水平线间保持有“爬升角”α，而此α角将与原行波路上升段(位于波峰前及波谷后)的斜角θ相减得到实际的下滑角β，可用增加路面的波动幅度使“下滑角”β保持在必要的度数以维持推动车辆前进的推力。为使车辆在行波路上得到增速，必须做出变速行波，由式V＝λ×f得知，改变波长λ或频率f均可使速度V变化。但在此“机械行波”中只可变更波长，即逐“板”增加申请号98126312.7中述及的“铺板”的长度。作者认为在“行波路”上同时提高车辆高度位置及增加车辆速度最为可取，在此车辆无需作任何改动，而且储能过程时间短，现以通行自行车为主的慢车道为例叙述并计算如下为保持较高的“平均”及较低的“最高”车速，较合理的过程是，首先由一段呈斜坡状的行波路将车辆的位置提升使之增加位能，与此同时还使车速达到允许的“最高”值，使之具有动能，然后在一段下降坡道上以“最高”车速等速下滑并耗尽其位能，最后在一段水平路上依靠其惯性作减速运行，以利用其动能，当车速减低到某一预定值附近也就到达了下段行波路的起点，如此，过程就得以循环，存储在车辆中的能量为E=Eh+Ek=m×g(he-ho)+12m(Ve2-Vo2)]]>其中Eh为位能，Ek为动能，m是人车总质量，g是地心加速度，He＝车辆最终高度，ho＝车辆原始高度(地平)，Ve＝增速后的车速，Vo＝增速前的车速。计算暂以如下参数为例，质量m＝80kg，其中人60kg，车20kg；He＝6M(路下空间可达5M，足以跨越其他公路以实现立交)，Ve≈25.4KM/h＝7.05M/S，对自行车而言，此速度已经够高了，Vo≈9Km/h＝2.5M/sec，太低将降低全路的平均速度。E=m]]> (可见位能大于动能)行波路段可由三段组成，如附图说明图1所示，第一段位于地平面，水平走向，路面单元的振幅由零逐渐增大到某一数值，其波速暂定2.4M/sec(8.64KM/h)，称之为“导入段”，即图中之1，第二段为“提升增速段”或称之为“提升段”，即图中之2，车辆沿此段爬升和增速，坡度角应小于4.5°(市区道路多小于此坡度)在此“提升段”末端行波速度达到Ve＝7.0464M/sec(取此速度数值在后面计算中可省略许多小数位)，第三段为“过渡段”，即图中之3，位于6M高处作水平走向，路面单元的振幅A由“提升段”末端值逐渐减少到零，车辆经此平稳地过渡到普通下坡路面上，即图中之4，最后进入水平减速段，即图中之5。“导入段”由于速度低、波长短，但最短波长应满足 (自行车前后轮轮距)，即λg＞4.4M，频率f＝ 即f＜0.55Hz。暂定f＝0.4Hz，Vg＝2.4M/sec， 本行波路每个波长均由12个路面单元(铺板)构成，导入段“铺板”长 暂定＂导入段＂长度Lg＝20M，即此段由 40块“铺板”组成，其第1块铺板的前沿振幅A为零，其他板的A值逐板直线递增，第40块的后沿A值与“提升段”第一短板的前沿相等(由同一驱动单元带动)，车辆经由此段被从普通路段导入“提升段”。暂定＂提升段＂的坡度角α约为4°，如此坡面长 其末端波长 ＝17.616M，末端铺板长 坡面长Le≈86=(Vb+Ve-Vo2)t=Ve+Vb2t=4.7232t,]]>其中Vb表初速，Ve表末速。走完此段路面的时间te≈864.7232=18.2sec]]>波的周期T=1f=2.5sec]]>本提升段行波的个数W≈teT=18.22.5=7.28]]>铺板数P1＝12.W＝87.39，取整数88，待算出各“铺板”长后再重算Ll。逐板递增之长度Δ=(De-Dg)/P=1.468-0.588=0.011M]]>第一块“铺板”长D1＝0.5+Δ＝0.5+0.011＝0.511MD2＝0.5+ZΔ＝0.522MDn＝0.5+nΔ＝D88＝0.5+88Δ＝1.468M坡面长Ll=Σn=188D=88×0.5+88Δ×88/2=86.592M]]>走完此路面的时间tl=86.5924.7232=18.333sec]]>本段波数W=18.3332.5=7.333]]>坡度角 车辆在此斜面上的平均速度Vl=Lltl=86.59218.333=4.723Msec(17KM/h)]]>等加速度α=Ve-Vst1=7.0464-2.418.333=0.2534Msec2]]>60kg的人体在此承受的加速度力Fe＝m×a＝60×0.2534＝15.192牛顿以下求“行波路”的另一主要参数，即“铺板”前后沿的振幅A，见附图2，先由图2弄清“提升段”的角度关系，其中α＝3.973°为“提升段”的坡度角，β＝实际的路面下滑角，车辆由其重力在此路面上产生向前运动的推力，θ＝α+β＝行波波峰前波谷后的一段线(零点附近)与行波自身零线间的夹角，tgθ为波在其零点处的斜率，m×a表加速度方向，也就是车辆运动的方向，m×g为车辆的重力，N为车轮对路面的正压力。有式A＝λ×S/6.28＝0.159λ×s＝0.159×λ×tgθ，由于α为已知，求出β即可得到θ，由角β本应等于Fr/m×g，但是这里希望求出的β角能产生大于运动阻力Fr的推力以保证运动暂取此余量为1.5，即β=sin-11.5Frm×g]]>Fr＝Ft+Fa+Fw，其中Ft＝0.015，其中0.015为滚动摩擦系数。Fa＝m×a×cosθ＝m×a×cos(α+β本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种向车辆提供动力的有源道路，其特征在于有源和无源路段交替设置，车辆行驶在有源路段时不仅获得了即时行驶的能量，同时还将部分能量加以存储，供行驶在下一段无源路段时使用。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张恒敬，
申请(专利权)人：张恒敬，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]