1.本实用新型属于交通领域，涉及一种模块化电动车辆。


背景技术：

2.目前技术只关注个体车辆性能，没有考虑车辆之间的关系，单个车辆与车群的特点，造成车辆之间只有互相竞争，排斥的关系，不得不靠交通规则、交通设施来强制约束车辆行为，来实现有序的交通，而这又与人类长期习惯自由，追求独立的人性相违背，于是会经常看到互相超车，碰撞、堵车等诸多社会问题。
3.另外从电动车辆发展趋势来看，电动电动车辆将逐步代替燃油电动车辆，但是受限电池技术，充电慢、续航短的问题一直没有找到有效解决方法。201310393154.7移动式电动电动车辆充电站，只能实现车辆在静态下充电。
4.201410700139.7车辆移动式充电方法、使用该方法的充电车及系统，提供电源的车只是专用电池车，而非与被充电车一样的载人交通工具。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种模块化电动车辆，该模块化电动车辆能编组运行，使用灵活方便。
6.实用新型的技术解决方案如下：
7.一种模块化电动车辆，车辆包括车身、车轮、电池和控制系统；其特征在于，所述车辆采用模块化外形，能通过连接机构与其他车辆进行前后纵向对接或左右横向对接；前后纵向对接指车头与其他车辆的车尾进行组合；左右横向对接指两车的车身侧面进行组合；
8.控制系统能辅助或自动驾驶车辆；所述充电装置设于车辆的停车位，可给所述车辆电池充电车辆采用模块化外形，可减小组合的间隙；多台车辆也可按此方法进行组合，优选前后对接组合。
9.所述控制系统能与其他车辆控制系统无线联网，车辆司机在控制系统辅助下能将两台车辆进行编组，在行驶中动态组合成一组车辆；
10.所述动态组合，指通过统一控制两车的动力、车速、方向、制动、灯光等行驶数据，让两车的从分开行驶状态，逐步靠拢贴合在一起，同步行驶。现有自动驾驶技术已能实现一定程度的无人独立行驶，显然仅控制两台车辆进行动态组合，其技术难度要比无人自动驾驶低。动态组合后两车司机可同时参与车辆编组的驾驶，也可以由一位司机驾驶，另一位司机可适当休息。
11.所述车身外部至少有两个电极，电极通过充电装置与电池连接，充电装置受控于控制系统；多个车辆组合时，两车的电极对应接通，在行驶状态下两车电池通过充电装置能相互充电，并能互为对方电机提供电能。电极可分别设置在车头、车尾、车顶或车身两侧。当电极采用直流电供电时，其中一个电极为正极，另一个为负极；当电极供电采用交流电时，电极之间可形成电流回路。在静止状态下，车辆不仅能通过充电装置充电，也能通过车辆组
合进行相互充电。
12.通过车辆动态组合不仅能实现两车在行驶中相互充电，还可进行车辆导航，如前车给后车带路。
13.所述车身设有作为连接机构的连锁机构，当两车动态组合后，通过连锁机构将车身连接在一起，让两台车辆刚性组合，连锁机构受控于控制系统。
14.所述连锁机构采用一套或多套电磁连锁机构，包括衔铁、电磁线圈，衔铁和电磁线圈分别设在车身前后对称位置，或车身左右对称位置，衔铁也可融入车身，为车身的一部分；当车辆动态组合后，使其中一台车的衔铁与另外一台车的电磁线圈表面贴合，电磁线圈通电将衔铁吸住，实现车身之间相互锁定，两车分开前，电磁线圈断电解锁。
15.所述连锁机构还可采用机械挂钩或电磁门锁等结构，选电磁铁结构，也可多种连锁机构组合使用。
16.而连锁机构在前者基础上增加了刚性组合，能实现牵引功能，进一步保证车辆同步行驶时的稳定可靠性。如两台车辆的组合可形成一台八轮四驱车，可大大提高车辆在冰雪或泥泞道路的通行能力；同时刚性组合后，两台车辆司机可以同时参与驾驶，也可以由一个司机驾驶，其中前后组合状态下，后车司机完全放松休息。多台车辆也可按此方法进行组合。
17.所述车辆的车头与车尾结构相同，车辆可随时前后行驶；所述车辆的车头、车尾、及车身两侧均设有可人员进出的车门，当两车车辆纵向或横向组合后，车身结合部位车门可打开，车内人员能在两车之间通行。
18.由于电动车无发动机、变速箱，驱动简单，方向盘可任意设置在车内，因此车辆前后、左右可采用对称设计，不分车头和车尾，方便组合；通过可贯通车身和刚性组合，可让多台小型车辆变为一台大型车辆，让车内空间可变。
19.所述车身设有气囊和充排气装置；气囊设置在车头或车尾，或车头车尾同时设有气囊；气囊与车身外部贴合，向前或向后凸起，可伸缩，气囊与充排气装置通过气管连接，充排气装置受控于控制系统。
20.车辆在行驶中进行组合，因路面复杂，容易产生碰撞，通过设置气囊，可减缓车身对接时的冲击力，实现平稳组合。同时气囊充气伸出，使模块式车身外形变为流线型，可减少风阻，并增加美观度；通过控制充排气装置的输出气压，可改变气囊伸出的长度；在车辆停车时，气囊排气缩回，可减少车辆停车的占地面积。车辆间组合时，组合接触区的气囊排气。气囊内为压缩空气，也可充注其他气体。
21.所述气囊或充排气装置设有压力检测装置，并与控制系统连接，当气囊受到外部碰撞时，充排气装置能根据压力变化率和车速，快速对气囊泄压。气囊瞬间释放出的空气，能吸收撞击能量，降低车辆碰撞事故的危害程度。
22.所述车身设有伸缩架，能向车头或车尾伸出，或同时向车头和车尾伸出。伸缩架设在气囊内部，与气囊内壁接触，也可于气囊连为一体。当气囊伸出后，伸缩架同步展开，可以增强气囊的强度和刚度；气囊放气，伸缩架缩回，并带回气囊有序折叠存放。
23.车身单通过气囊适度充气变形，可优化模块化车身的前后造型，使外形流畅美观；而增加伸缩架后，可使气囊伸出长度更长，获普通电动车辆无法达到的流线造型，如类似火箭形的车头，利于车辆高速行驶；同时设置伸缩架，便于气囊放气时对其进行收纳固定。
24.进一步，所述连锁机构还可安装在车身的伸缩架前端，可与伸缩架一同移动，在气囊不完全放气状态下，只需轻微放气就能让前后车电磁吸合，实现刚性组合。
25.所述电极设置在气囊表面，采用柔性导电材料贴合在气囊表面，或将柔性导电材料融合在气囊材质中。
26.柔性导电材料为导电石墨、金属箔片、泡沫金属等，将电极设置在气囊表面，可简化车身结构；另外在车辆组合充电时，气囊不必完全缩回，在轻度充气状态下就能充电。电极采用柔性导电材料，使组合时电极贴合更紧密，也便于加大电极尺寸，如200x200mm尺寸薄膜电极，要比传统金属插头插座接触面积大很多，能满足充电电流要求，并减小电极接触电阻，同时可降低对两电极表面清洁度和对准精度的要求级别。
27.进一步，气囊表面设有导磁区，导磁区的气囊采用柔性或弹性磁材料；车身连锁结构采用电磁铁结构，电磁铁结构包裹在气囊内；当气囊放气，气囊覆盖衔铁和电磁线圈上，其覆盖区域的气囊材料采用柔性导磁材料。
28.将电磁铁结构设在气囊外部，受限于车身和气囊尺寸，不易获得理想安装位置；通过在气囊表面设置导磁区，可将衔铁和电磁线圈包裹在气囊内部，方便电磁铁结构安装，同时又保证气囊的封闭性。当两车进行刚性组合对接时，气囊放气，两车导磁区的气囊层夹在衔铁和电磁线圈中间，不至于降低电磁吸合力。
29.所述气囊全部或部分采用透明薄膜材料。如位于司机前后视野的气囊采用透明薄膜材料，可用气囊替代车辆挡风玻璃；位于车辆大灯和远光灯前方的气囊为透明薄膜材料时，可让车灯光透过。
30.进一步，车头气囊内侧有显示屏或投影屏，在车辆前后组合后，通过前车的摄像装置和无线网络，可显示前车前面的视角场景。
31.进一步，所述气囊上设有多个薄膜发光带，可作为车辆的转向灯、刹车灯、示廓灯和前后雾灯；所述薄膜发光带可组成发光文字或图案，显示车牌号码，当两车组合后可在前车前端和后车尾部同时显示前后两台车的车牌。
32.所述车身两侧设有辅助气囊和气囊支架，当辅助气囊和车身气囊处于全充气状态下，能将车身浮于水面；辅助气囊通过气囊支架与车身连接，气囊支架能收缩或折叠；所述车轮的轮毂侧面有螺旋桨叶片，车轮与螺旋桨同步旋转，为车辆在水面行驶提供动力。
33.辅助气囊结构优选为两个长筒状气囊，通过气囊支架安装在车身左右两侧；辅助气囊排气后，通过气囊支架可折叠放置在车顶，气囊支架一端与车身连接，一端与辅助气囊连接，可折叠、收缩。
34.由于电动电动车辆相对燃油电动车辆结构更简单，便于轻量化设计，只需对车底盘、车门、驱动电机进行防水密封处理，通过车身气囊和和辅助气囊，让车辆浮于水面，并具备一定水中行驶成为可能。当车辆遇到突发的大水时，可以将整个车身浮起；对于很多有河流的城市，车辆的水路两用功能可轻松化解河流对交通的影响，让河流成为城市道路一部分，缓解桥梁和道路的交通压力。
35.一种充电装置，用于对所述的模块化车辆充电，所述充电装置包括至少有两个充电电极、弹性支架和充电底座；充电电极通过弹性支架与充电底座连接，充电电极位置与车身电极或气囊电极相对应；充电电极、弹性支架和充电底座立式安装在停车位的车头或车尾侧，或设置于车辆上方。
36.当车辆停于停车位后，充电电极与车头或车尾的车身电极或气囊电极接通，对车辆充电。弹性支架保证充电电极与车辆电极紧密接触。所述充电装置的充电底座还可安装在车辆上方，充电电极与车顶电极接触。对于地下停车场，充电电极和充电底座安装在车位的上方，可有效利用车库空间。现有技术需要司机用手操作充电插头，本实用新型可让司机不用下车，简化充电操作。
37.本实用新型中的车辆指各种类型的可以以电力驱动的电动车辆，例如纯电动电动车辆、混合动力电动车辆和燃料电池电动车辆等。
38.有益效果：
39.本实用新型的模块化电动车辆，具有以下特点：
40.1)共享电能：电动电动车辆发展迅速，但一直受困于充电问题。本实用新型创造性在于发现了道路上车流其实是一个巨大的移动电池，因此创新提出组合行驶充电方法，可实现车辆边行驶边充电，解决电池续航里程短问题，使电动电动车辆不再受固定充电装置，甚至可以催生出一个从事出租载客和出租电力的新行业。
41.2)共享驾驶：目前车辆完全无人自动驾驶存在一定技术难度和安全风险，而这种共享驾驶方式则更简单、安全可靠；当车辆驾驶人员疲劳时，如采用前后组合行驶，由前车引导后车行驶，让后车的司机休息，同样前后电动车辆可以互换位置；另外前后司机可以互相监督，避免长途开车的疲劳驾驶，较少事故的发生概率；左右组合行驶也同理，还可实现对驾驶教学、故障车辆牵引、酒后代驾等。
42.另外在城市道路中，车辆组合后可缩短车辆之间的距离，缓解道路拥堵，提高道路通行率。
43.3)共享动力：前后两台车辆通过刚性组合，动力由控制系统再次分配，可实现车辆互相驱动。当两台车辆的组合时可产生出一台八轮四驱车，可以使驱动能力和操控稳定性大增强，远超过现在的四轮四驱车，可大大提高车辆在冰雪或泥泞道路的通行能力。
44.4)共享车位：车辆采用微型车辆时，一个普通车位可以停两台甚至三台车辆，可缓解城市停车难的问题。
45.5)共享空气动力：车辆能耗主要是克服行驶阻力，包括路面轮胎阻力和空气阻力。随着车速的提高，空气阻力所占比例迅速提高，车速为每小时60公里时，空气阻力为行驶总阻力的33％～40％；车速为每小时100公里时，空气阻力为行驶总阻力的50％～60％；车速为每小时150公里时，空气阻力为行驶总阻力的70％～75％。所以车辆的外形，即风阻系数与电动车辆的能耗和动力有十分密切的关系。
46.通过本实用新型，可以实现两台或以上独立电动车辆组合在一起行驶，从而降低综合风阻。车辆组合后两车的重量没变，前车来的空气阻力也几乎没有变化，但对后车来说，空气阻力几乎为零！相当于给后车增加了60％以上的动力。
47.6)简化充电：车辆采用气囊电极便于与固定充电装置随时对接，实现不把插头，即充即走。
48.7)可变外形其他有益点：
49.·
适用性强：当电动车辆在城市低速行驶时，气囊缩小到安全外形，可以兼顾到外形和实用性，避免在城市里行驶因流线外形过长，降低电动车辆的使用性。此时气囊的安全外形主要作用是为电动车辆提供额外的安全保护，前后气囊不仅可以显著提高电动车辆抗
碰撞能力；
50.·
低风阻：对单台车而言，当车辆高速行驶时，通过空气压缩装置，使前后气囊充液伸长，呈火箭一样的流线型，可以实现现有电动车辆无法企及的最优化空气动力外形，获得超低的空气阻力系数，比现有电动车辆在高速时更省动力。
51.·
安全性：由于车辆的前后采用柔性气囊，行驶中车即使有轻微的刮擦、碰撞也可以立即无损恢复；另外相对金属外壳的电动车辆，柔性气囊可以减少对行人的伤害，可大大减少电动车辆小事故的发生，而传统车辆只考虑对车内人员的保护。
52.·
个性化：由于电动车辆前后外壳采用可变形伸缩架和气囊，就如人的衣服一样，司机可选自己喜欢的车辆外形，满足人们对个性化的追求，解决现在电动车辆外形固定前篇一律的状况。
53.·
水陆两栖：辅助气囊与前后气囊一起，能实现电动车辆水路两用功能，提高车辆的通行能力，解决城市中河流对交通的影响。
54.·
代替玻璃：用薄膜气囊代替车辆前后外壳和挡风玻璃，可降低车重和能耗，增加车辆的续航里程，同时可降低车辆制造成本。
55.本实用新型意义：
56.自然界中，大雁、麻雀、沙丁鱼群等高速运动的群居动物都喜欢集体出行，从空气动力学来分析，鸟群、鱼群一个呈队形运动时所受阻力，要远低于个体运动的阻力叠加，使个体在群体协作运动中受益。动物间这种本能协作使得个体之间的运动有序，例如一大群沙丁鱼即使通过窄的通道也不会发生拥堵碰撞，仍然能瞬间高速通过。
57.陆地行走的人类没有鸟类和鱼类高速运动的身体条件，自然缺乏高速运动的经验，所以借助车辆高速运动时仍然按走路思维习惯，各走各的路，各自为主，没有协作意识，无论是设计电动车辆，还是驾驶电动车辆，都是把车当作一个专属工具。然而只要在城市开车，个体车辆就立即被动赋予了集体属性，个体意识与集体属性的差距，就造成目前城市道路拥堵、乱挤乱插等乱象。
58.当庞大的车流突然遇到狭窄的路面，要像沙丁鱼群一样高速有序通过，就必须从车辆的集体属性来进行思考。
59.本实用新型提供的这种基于辅助驾驶电动车辆之间组合功能，能实现一种全新出行方式，就像窗户上的两滴水珠，或者像大雁和鱼一样合作共享同行。只有通过合作让双方都受益，才能逐步改变人的思维习惯，让人与车之间，人与人之间的竞争排斥，变为共享合作！本实用新型是对现有电动车辆技术的颠覆性改进，创造性不言而喻。
附图说明
60.图1为本实用新型实施例的车辆正视示意图；
61.图2为本实用新型实施例的车辆侧视示意图；
62.图3为本实用新型实施例的车辆后视示意图；
63.图4为本实用新型实施例的车辆立体示意图；
64.图5为本实用新型实施例的车辆纵向组合示意图；
65.图6为本实用新型实施例的车辆横向组合示意图；
66.图7为本实用新型实施例的车辆车身电极安装在车辆顶部示意图；
67.图8为本实用新型实施例的车辆电磁连锁结构的电磁线圈位于车头示意图；
68.图9为本实用新型实施例的车辆电磁连锁结构的衔铁位于车尾示意图；
69.图10为本实用新型实施例的车辆前后气囊充气状态变化示意图；
70.图11为本实用新型实施例的车辆纵向组合示意图；
71.图12为本实用新型实施例的车辆伸缩支架俯视示意图；
72.图13为本实用新型实施例的车辆伸缩支架侧视示意图；
73.图14为本实用新型实施例的车辆电磁连锁结构安装在伸缩支架顶端俯视示意图；
74.图15为本实用新型实施例的车辆电磁连锁结构安装在伸缩支架顶端侧视示意图；
75.图16为本实用新型实施例的车辆车身气囊柔性电极车底仰视示意图；
76.图17为本实用新型实施例的车辆车身气囊柔性电极侧视示意图；
77.图18为本实用新型实施例的车辆身辅助气囊和气囊支架侧视示意图；
78.图19为本实用新型实施例的车辆身辅助气囊和气囊支架正视示意图；
79.图20为本实用新型实施例的车辆身辅助气囊和气囊支架俯视示意图；
80.图21为本实用新型实施例的车辆身辅助气囊和气囊支架充气展开俯视示意图；
81.图22为本实用新型实施例的车辆身辅助气囊和气囊支架充气展开侧视示意图；
82.图23为本实用新型实施例的车辆身辅助气囊和气囊支架充气展开正视示意图；
83.图24为本实用新型实施例的车辆车轮螺旋桨叶片结构正面示意图；
84.图25为本实用新型实施例的车辆车轮螺旋桨叶片结构侧面示意图；
85.图26为本实用新型实施例的车辆车轮螺旋桨叶片与车轮的正面安装示意图；
86.图27为本实用新型实施例的车辆车轮螺旋桨叶片与车轮的侧面安装示意图；
87.图28为本实用新型实施例的充电装置采用立式安装示意图；
88.图29为本实用新型实施例的充电装置采用立式安装对车辆充电示意图；
89.图30为本实用新型实施例的充电装置采用车顶上方安装示意图。
90.其中：1-车身；2-车轮；3-车灯；11-车头；12-车尾；13-前车门；14-侧车门；15-后车门；2-车轮；31-车头气囊；32-车尾气囊，301-正极；302-负极；4-衔铁；5-电磁线圈；41-伸缩架；501-车头气囊正电极；电极5021-车尾气囊负电极；61-左侧辅助气囊；62-右侧辅助气囊；71-左侧气囊支架；72-右侧气囊支架；8-螺旋桨叶片；81-桨叶；82-桨叶片底盘；83-桨叶底盘排水孔；92-充电装置正电极；91-充电装置负电极；93-弹性支架；94-充电底座。
具体实施方式
91.以下将结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明：
92.实施例1
93.参照图1-4，本实施例提供的一种模块化车辆，包括模块化外形车身1、车轮2、电池和控制系统，车身1的车头11能与其他车辆的车尾12进行无缝对接，车头11有一组电极分别为正极301和负极302；车尾12也有一组电极31，分别为正极311和负极312；
94.两台车辆同向行驶的车辆过控制系统联网，采用前后纵向动态组合后，两车前后的电极互接通，车头11的正极301和负极302分别与另一台车的车尾12正极311和负极312接通；实现在行驶状态下两车电池通过充电装置相互充电，并能相互为对方的电机提供电能，参照图5。
95.实施例2
96.与实施例1的区别在于，参照图6，两台车辆采用左右横向编组方式进行动态组合时，电极设置在车身左右两侧，与车头车尾电极设置方法类似。
97.实施例3
98.与实施例1的区别在于，车身电极为两条设在车顶的条形电极，分别为正极301和负极302，参照图7。
99.实施例4
100.与实施例1的区别在于，参照图8-9。车身1设有一套电磁连锁机构，包括衔铁4、电磁线圈5，衔铁4和电磁线圈5分别设在车头11和车尾12。
101.两车前后组合后，前车的电磁线圈5与后车的衔铁4表面贴合，前车电磁线圈5通电将后车衔铁4吸住，实现车身之间刚性组合，两车分开前，电磁线圈5断电解锁。
102.实施例5
103.与实施例1的区别在于，参照图1-4，车辆的车头与车尾结构一样，车辆可随时前后行驶；车头11的车门13、车尾12的车门15、及车身两侧的车门14均设有可人员进出的车门，当两车车辆纵向或横向组合后，车身结合部位车门可打开，车内人员可在两车之间通行。
104.实施例6
105.与实施例1的区别在于，车身1的车头11设有车头气囊31，车尾12设有车尾气囊32，气囊与车身1外部贴合，气囊31和气囊32充气后可逐步前或向后凸起，参照图6。两车组合时，前车后气囊32和后车前气囊31放气，参照图10-11。
106.实施例7
107.与实施例1的区别在于，车身设有伸缩架41，可向车头和车尾伸出车身外。伸缩架41设在气囊内部，可与气囊同步伸出，与车头气囊31和车尾32内壁接触，也可于气囊连为一体，以增强气囊的强度和刚度，参照图12-13。
108.施例8
109.与实施例1的区别在于，参照图16-17，车身电极设置在气囊表面，电极采用柔性导电材料。其中在车头气囊31设有正电极501和负电极502；在车尾气囊32设有正电极511和负电极512。两车组合时，前车辆的正极511与后车正极501相互接触，前车辆的负极512与后车负极502相互接触，相互进行充电。
110.实施例9
111.与实施例1的区别在于，车身连锁结构采用电磁铁结构，电磁铁结构包裹在气囊内；当气囊放气，气囊覆盖衔铁4和电磁线圈5上，覆盖区域的气囊材料采用柔性导磁材料，不另行作图。
112.实施例10
113.与实施例1的区别在于，车身1电磁连锁机构的衔铁4和电磁线圈5，分别设在伸缩架41位于车头11侧的顶部和车尾12的顶部，可与伸缩架一同移动，在气囊不完全放气状态下，只需轻微放气就能让前后车电磁吸合，实现刚性组合，参照图14、15。
114.实施例11
115.与实施例1的区别在于，位于司机视野的前后气囊，采用透明薄膜材料，可替代车辆挡风玻璃；
116.车头气囊内侧有投影屏，在车辆前后组合后，通过前车的摄像装置和无线网络，可显示前车前面的视角场景。
117.车辆的转向灯、刹车灯、示廓灯和前后雾灯均采用薄膜发光带，直接贴合在前后气囊表面。车牌号码可也采用薄膜发光带，当两车组合后可在前车前端和后车尾部同时显示前后两台车的车牌，不另行作图。
118.实施例12
119.与实施例1的区别在于，参照图18-20，车身1左右侧有筒状辅助气囊61、62，和气囊支架71、72，当辅助气囊和车身气囊处于全充气状态下，可将车身浮于水面，参照图21-23；辅助气囊通过气囊支架与车身连接，气囊支架可收缩、折叠。当不需要车身浮于水面时，辅助气囊气囊支架可放气折叠放置在车辆顶部。
120.车轮2的轮毂侧面有螺旋桨叶片8；螺旋桨叶片8包括桨叶81、桨叶片底盘82、桨叶底盘排水孔83；车轮2与螺旋桨8同步旋转，为车辆在水面行驶提供动力，参照图24-27。
121.实施例13
122.参照图28-29，本实施例提供的一种模块化车辆的充电装置，充电装置包括两个充电电极正电极92、负电极91、充电底座93和弹性支架94，充电电极91、92通过弹性支架93与充电底座94连接，其高度和距离与车辆电极或气囊电极一致，弹性支架94采用弹簧。当车辆停靠于充电装置后，充电电极与车头或车尾电极或气囊电极接通，对车辆充电。
123.实施例14
124.与实施例11的区别在于，所述充电装置的充电底座94还可安装在车辆上方，充电电极与车顶电极接触，充电电极采用雪橇状，参照图30。
125.以上仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动、变型而不脱离本实用新型的精神和范围。倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，均属于本实用新型的保护范围。