CN102143880B - 拖车 - Google Patents

Abstract

一种由车辆所牵引的拖车（100），所述拖车包括：多个车轮（106），每个车轮具有相关联的驱动单元，每个驱动单元是被配置为施加扭矩到它所关联的车轮，由与不同车轮相关联的不同驱动单元所施加的扭矩是互相独立的；以及两个传感器（108），用于测量与所述拖车的运动或者质量相关联的特征，所测量的特征使得由每个驱动单元施加到它们各自的车轮的扭矩量能被确定。

Description

拖车

技术领域

本发明涉及一种拖车，尤其是涉及一种具有驱动单元与用于确定可由该驱动单元施加到该拖车的车轮的扭矩量的装置的拖车。

背景技术

在某些情况下，对于拖车，整合它自身的驱动系统以补足由牵引车提供的驱动是人们所希望实现的。

然而，为整合它们自身的驱动系统，拖车通常需要来自牵引车的关于所需要的驱动系统的功率输出的信息，因而使得由该驱动系统的驱动单元施加到该拖车的车轮的扭矩能更具该牵引车的速度来调制。显然，在牵引车的速度与施加到拖车的车轮上的扭矩之间是不兼容的，这样导致功率的损耗。例如，当牵引车制动时，如果拖车的驱动单元想要持续施加正扭矩到拖车的车轮，会增加在牵引车制动上的磨损。此外，在拖车的驱动与它的牵引车之间是不兼容的，这样会导致更多严重的问题，例如起重器折叠和/或拖车在制动时会变得更难以控制。

虽然可在牵引车与拖车之间采用一个通信接口以便使得数据能从牵引车传输到拖车，但它不能保证：用在一个车辆上的通信接口可与用在另一个车辆上的通信接口是互相兼容的。

因此，有需要在自供电拖车与不同的牵引车之间获得更大的兼容性。

进一步，如果信息是由牵引车提供给自供电拖车的，这样通常仅涉及纵向数据，例如纵向加速度。这样会导致在拖车上的额外的磨损，而且不能使牵引车识别可能发生的牵引车的起重机折叠风险并相应地调整扭矩。因此，有需要提供一种拖车，它具有可提供关于力的信息的驱动单元，这些力是以超过一个轴的方式施加到拖车上的。

改善这样的状况是人们所希望实现的。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了根据所附的权利要求所述的拖车。

本发明提供了这样的优点：使得拖车驱动系统能独立于牵引该拖车的车辆而被控制。此外，通过确定如何在不同的车轮之间分配扭矩，可降低轮胎损耗，并可改善该拖车的动态行为。

附图说明

本发明将通过实施例的方式结合所附的附图来进行描述，在这些附图中：

图1显示了根据本发明的一个实施例所述的拖车的立体示意图；

图2显示了根据本发明的一个实施例所述的拖车的侧视图。

具体实施方式

图1显示一种具有框架的拖车100，仅用于示例说明，该拖车包括一对纵向延伸的侧部件101与多个横截部件102，这些横截部件102整合并附着到侧部件101。附着到前面的横截部件102的是一个向前延伸部件103，该向前延伸部件103是固定到一个联轴接头104，用于可释放地将该拖车100安装到牵引车（未示出），可采用任意适用的联轴接头104。通常，一个负载运输结构105可安装在该框架上，如图2中所示。然而，本领域技术人员应当明确，也可采用任意形式的拖车结构。

两个车轮106连接到每个纵向延伸的侧部件101，在这些车轮上装有轮胎107。每个车轮106具有一个与其关联的电动机（未示出），可采用任意合适类型的电动机，例如具有一系列线圈，作为定子的一部分，用于附着到拖车的其中一个纵向延伸的侧部件，如在WO PCT/GB2007/002651中所述。该电动机通常可包括内建的电子元件和轴承，作为马达轮毂。代替每个车轮所具有与之相关联的电动机，可选用单独的电动机，或者一系列电动机，其作用类似于再同一个轮轴上的一个电动机，这些类型的电动机都可被用于每个车轮106的差动驱动。

电动机的电子元件可包括控制器（未示出），用于控制该电动机的操作，例如确定该电动机可提供的扭矩量。此外，可采用中央控制器，该控制器被配置为控制每个电动机的操作，为实现当前实施例的目的，可包括4个电动机，在每个车轮106内安装一个电动机。

对于拖车100的每个车轮106，分别采用电动机的方式可具有许多优点，例如，拖车100的每个车轮106可独立地对不同车轮106施加驱动扭矩或者制动扭矩，因而增加在牵引控制的操作方面的灵活性。本领域技术人员还需要明确的是，每个电动机具有一个相关联的电池（未示出），用于给各个电动机供电。可采用单独的电池对所有的电动机进行供电，也可采用各自的电池对其关联的电动机进行供电，或者组合上述方式进行供电，例如，每对电动机/车轮采用一个电池包进行供电，然而在本例中，为了安全和冗余的原因，所用的电池最好是连接对角的电动机。

总的来说，由这些电动机施加到车轮106的扭矩是与重力分布成比例的，它是动态改变的。例如，在对前轮施加更大重力的制动过程中，允许对前轮施加更大的扭矩，而当对后轮施加更大重力的加速过程中，允许对后轮施加更大的扭矩，且当对外轮施加更大重力的转弯过程中，允许对外轮施加更大的扭矩。

为使得对于拖车10能确定最大扭矩需求，有必要确定以与牵引车相同速度和加速度来移动该拖车100所需的力。为能够做出这个确定，将传感器安装在该拖车上，测量拖车的特征，以便做出这个决定。

例如，在一个实施例中，一个传感器装置108安装在拖车100的联轴接头104或者安装在联轴接头104的附近，该传感器装置108包括两个称重单元，彼此基本上成90度，并且与拖车的纵轴大致成45度，以便提供在该拖车100的纵方向以及在该拖车的侧方向的称重指示，其中这些装载单元可被用于确定在拖车100上的力或者该拖车100的质量。

通过采用两个传感器，不仅可以确定拖车100的纵向加速度，而且可以确定侧向加速度，因而使得在所有驾驶状况下，例如，如上所述的，转弯情况下，除了向前加速和减速之外，对于该拖车100的总的扭矩需求能被最优地分布到该拖车100的所有车轮106。实际上，在转弯操作过程中，不仅对外轮施加更大的重力，而且外轮会以比内轮更大的速度旋转，且这些电动机可被控制为适应这个速度差异，以便使轮胎和路面速度最优化，因而进一步通过使轮胎107的刮伤最小化而使轮胎磨损最小化。

传感器装置108是被设置为产生电信号，表示由两个称重单元所测量的纵向负载和侧向负载。所产生的电信号被提供到与这些电动机相关联的控制器，这些控制器被设置为确定由驱动单元施加到车轮106的适当的扭矩。

虽然，上述实施例描述了具有两个称重单元的传感器装置108，该传感器装置108定位于拖车100的联轴接头104或者定位于联轴接头104的附近，该传感器装置108也可被定位于其他位置，并可改变轮胎和传感器的数量，任何形式的传感器都可提供可用的加速度或者力的信息。例如，可采用与拖车100的车轮106相关联的速度/加速度传感器，以便指示该拖车100的纵向加速度和侧向加速度。附加的称重单元（未示出）也可被定位在拖车100上，例如，定位在每个转角和/或每个车轮106处，以便在一定数量的轴上增强确定该拖车100的滚动和装载特性的能力。

通过在接近车轮106的地方放置传感器，可以确定更多的关于被施加到特定车轮的力的精确信息，以致基于从与该拖车100的每个车轮106相关联的传感器所提供的信息，使能够改进对于作为整体的拖车100而作出的扭矩分配的决定。

正如本领域技术人员所应当明确的，拖车100可以由任意数量的车轮106，其中所有车轮106或者一些车轮106整合一个电动机，该电动机用于提供驱动给各自对应的车轮。实际上，在一个实施例中，由多于一个车轮106可被安装在拖车100的相同轴上或者相同侧上，其中每个车轮106具有一个相关联的电动机。通过确定对于拖车100的精确的纵向加速度值和侧向加速度值，例如通过将一定数量的不同传感器放置在拖车100的不同位置上，能够确定不同的扭矩值和速度值，以便施加到彼此相邻地安装在同一轴的两个车轮，因而可进一步减少轮胎磨损。

由传感器装置108所产生的纵向加速度值与侧向加速度值使得控制器能确定由电动机施加到拖车100的车轮106的扭矩分配，其中，可做出施加到个别车轮106的扭矩的决定，以便补偿在拖车100在纵向和侧向的重力分布上的动态改变。为了能够做出这个决定，可以使用一个中央控制器来接收来自传感器装置108的速度值和侧向加速度值或者力的值，取决于所采用的传感器的类型，并基于该拖车100的重力分布来定可被施加到每个车轮106的合适的扭矩值。可选地，可采用与每个电动机相关联的个别的控制器，这些控制器被配置为互相通信，以便基于对于该拖车100的确定的重力分布来确定由它们各自的电动机所施加的合适的扭矩值。如果这些扭矩值是基于绝对值，例如，对于特别确定的重量，由一个电动机施加到一个车轮106的扭矩是一个特别的扭矩，与该电动机关联的控制器可独立于其他控制器而做出决定。然而，如果这些扭矩值是基于相对值，一个控制器将会基于由其他电动机所施加的不同扭矩值来做出决定，以致每个控制器将会需要接收来自其他控制器的扭矩信息。

为使拖车100易于移动，一个开关（未示出）也可被整合在拖车100上，该开关是手动操作的，以便使得该拖车100无需牵引车而能够移动，其中，电动机被用于为该拖车100的运动供电。

优选地，该开关被耦合到传感器装置108，以致使操作者可控制信号输入到控制器，以便基于操作者移动拖车的需要来确定扭矩分配。可选地，该开关可包括一种机构，用于直接将控制信号提供给电动机，以用于控制电动机的操作。

优选地，与这些电动机相关联的电池是可再充电的，再生制动技术可被用于对电池进行充电。因此，当采用再生制动时，作为发电机的每个电动机是被用于充电给电池。

由控制器基于由传感器装置108所提供的力/加速度信息而确定的扭矩值，可基于电池的充电水平而被改变。同样地，控制器可被配置为确保由该控制器提供给一个电动机的扭矩值控制信号不会超过电池的功率输出能力。因此，如果与一个电动机相关联的电池的充电水平不能够供应所需的功率以允许该电动机产生确定的扭矩值，将会提供一个减少的扭矩信号给该电动机。为确保对于拖车的确定的扭矩分配被保持，对于其他电动机的扭矩值信号是类似地减少为保持在拖车100的不同车轮106之间的相同的扭矩分配比率。

由控制器确定的扭矩值也可被更改以确保牵引车的发动机的燃油效率图是最优的。例如，控制器可包括一个平台，用于对于发动机的效率图，电动机的燃油效率通常将基于发动机速度和负载而变动。因此，控制器可被配置为更改由拖车的电动机所施加的已确定的扭矩值，以致在牵引车发动机上的负载可被调整，以致使燃油效率最优化。

为了使电池使用最优化，当与这些电动机的使用相关联而获得的效率是最大时（例如，当该引车的发动机是相对无效率地操作时），可采用电动机来产生对于拖车车轮的扭矩，因而补充由该牵引车所产生的功率。与之相反，当牵引车的发动机是在他的最优效率下（例如，在高速和低扭矩下）操作时，或者当该牵引车正在制动时，可进行电动机电池的再生充电。在这样一个典型的构造中，基于可用的电池功率水平，当拖车处于低速时和/或当牵引车的发动机在接近于它的扭矩或功率极限（例如，在它的最大值的80%或更高）而被操作时，电动机可被用于协助该拖车。

理想地，为使得控制器能确定相关牵引车的信息，并因此确定电动机的最优使用，该控制器优选地被配置为提供以下有关牵引车的信息：

牵引车的质量；

牵引车的最大发动机扭矩；

牵引车的最大发动机功率；

牵引车的功率-效率线；

牵引车的速度。

此外，该控制器理想地也需要以下有关拖车的信息：

拖车的总质量；

电动机电池的充电水平。

可选地，也可采用一个发动机效率图和功率-效率线来确定牵引车在任意给出的时间上的效率，因而使得当牵引车的发动机的效率是低于给出的极限时，拖车的电动机能被用于产生合适的扭矩，并且当该牵引车的发动机的效率是高于预设的极限时，进行再生制动。

显然，虽然本发明描述了自发调节的拖车，它可独立于牵引车的信息而确定扭矩值，该确定的扭矩值可由效率信息来补充，该效率信息是由牵引车所提供的信息（例如，上面所列的牵引车信息）来确定的。由拖车的电动机所施加的进一步扭矩可以仅仅基于效率信息来确定，该效率信息是独立于称重单元的信息来确定的（例如，通过由牵引车提供的信息，以及在控制器中预先加载的信息）。同样地，在一个实施例中，拖车的称重单元的信息不被用于确定由电动机所施加的扭矩值。

相反地，如果没有可用的牵引车信息，可基于称重单元的信息与拖车车轮速度传感器信息来确定效率信息。

应当明确的是，对于本领域技术人员而言，本说明书所揭示的主题内容可以多种不同方式进行修改，可以假设出来上面特别描述的优选的方式以外的其他实施例，例如，即使实施例描述了电动机可采用任何形式的驱动单元，例如汽油发动机或者柴油发动机。

Claims (19)

1.一种由车辆所牵引的拖车（100），所述拖车包括：

多个车轮（106）；

驱动单元；以及

两个传感器，用于测量与所述拖车的运动或者质量相关联的特征；以及

控制器，被配置为基于所测量的特征而确定将要由所述驱动单元施加到多个车轮的扭矩量；

其中，所述控制器是被配置为基于牵引车的发动机正在运行的效率区域的确定来做出将要由所述驱动单元施加到多个车轮的扭矩量的决定；并且，当所述牵引车的发动机正在运行的效率是高于预设的极限时，所述控制器被配置为触发所述驱动单元以提供再生制动。

2.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：每个车轮（106）具有一个相关联的驱动单元，每个驱动单元是被配置为施加扭矩到它所关联的车轮，由与不同车轮相关联的不同驱动单元所施加的扭矩是互相独立的，且所测量的特征使得由每个驱动单元施加到它们各自的车轮的扭矩量能被确定。

3.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：所述控制器是被配置为确定扭矩分配，以便基于所测量的特征来限定由每个驱动单元施加到它们各自车轮（106）的扭矩量。

4.根据前述任一权利要求所述的拖车，其特征在于：所述驱动单元是电动轮马达。

5.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：所述传感器是与每个轮（106）相关联，或者与所述拖车（100）的每条边或每个角相关联。

6.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：至少一个所述的传感器是力传感器，用于测量由牵引车施加到所述拖车（100）的力。

7.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：由所述控制器所确定的扭矩量是基于补偿由牵引车给予所述拖车（100）的力的值。

8.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：所述传感器包括两个力传感器，它们被配置为互相垂直相交。

9.根据权利要求8所述的拖车，其特征在于：所述两个被配置为互相垂直相交的力传感器是被配置为与所述拖车的纵向轴成45度，以致使在多个车轮（106）之间的扭矩分配可被确定。

10.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：所述传感器包括一个力传感器和一个速度传感器，与每个驱动单元相关联，以致使在多个车轮（106）之间的扭矩分配可被确定。

11.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：所述传感器包括一个速度传感器，与多个车轮（106）的每个车轮相关联，用于确定所述拖车的速度和/或加速度，以致使在多个车轮（106）之间的扭矩分配可被确定。

12.根据权利要求3所述的拖车，其特征在于：由所述控制器确定的扭矩分配包括在转向机动过程中将被施加到不同车轮（106）的不同扭矩值。

13.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：所述效率区域是基于以下因素来确定的：所述牵引车的发动机的效率图，或者所述牵引车的扭矩和功率的需求，或者所述牵引车的驱动机构损失。

14.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：至少一个传感器是加速计。

15.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于：所述传感器是负载传感器，用于确定所述拖车的质量。

16.根据权利要求1所述的拖车，其特征在于，还包括：

电池，用于供电给所述驱动单元；以及

装置，用于从由所述驱动单元所应用的再生制动中对所述电池进行充电。

17.根据权利要求16所述的拖车，其特征在于：所述控制器是被配置为基于所述电池的充电水平来调节所确定的扭矩值。

18.一种由车辆所牵引的拖车（100），所述拖车包括：

多个车轮（106）；

驱动单元，所述驱动单元是被配置为施加扭矩到所述的多个车轮；以及

控制器，被配置为基于牵引车的发动机正在运行的效率区域的确定来做出将要施加到所述多个车轮的扭矩的决定；并且，当所述牵引车的发动机正在运行的效率是高于预设的极限时，所述控制器被配置为触发所述驱动单元以提供再生制动。

19.根据权利要求18所述的拖车，其特征在于：每个车轮（106）具有一个相关联的驱动单元，每个驱动单元是被配置为施加扭矩到它所关联的车轮，由与不同车轮相关联的不同驱动单元所施加的扭矩是互相独立的。