CN104787150B - 牵引电池车辆的测试挂车 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及牵引电池车辆的测试挂车，提供一种用于具有高压牵引电池的车辆的挂车。所述挂车可以是大体上与车辆动态相匹配并对车辆影响最小化的自行式挂车。可替换地，所述挂车可推动车辆以模拟下坡或拖曳车辆以模拟上坡。所述挂车可为车辆提供动力。所述挂车可向车辆电机提供电流。所述挂车还可提供电流以对车辆牵引电池再充电。所述挂车还可对其自身的牵引电池再充电。

Description

牵引电池车辆的测试挂车
技术领域
本公开涉及用于具有高压牵引电池的车辆的测试挂车，更具体地讲，涉及自行式挂车，所述自行式挂车可大体上与车辆动态匹配以在测试期间对车辆的影响最小化、推动车辆以模拟下坡(hill descent)、拖曳车辆以模拟上坡(hill ascent)、对车辆提供能量、对车辆牵引电池以及其自身牵引电池进行再充电，所述自行式挂车可执行上述功能的一个功能或上述功能的任意组合。
背景技术
车辆制造商通常测试车辆，以确保车辆合乎特定水平的耐久性以及保证车辆设计寿命期间的质量。由于如今车辆的设计寿命会超出数十年的时间和高的英里数，因此测试通常被加速和压缩为在较短时间段内提供有用的结果。这些测试消耗的时间和行驶的里程可变化并且这些测试可在独特的表面上或在特定场地上进行。测试高英里数耐久性的一种方法是在试验场站处的大的椭圆形场地上持续地驱动车辆。
为了测试维持在轨迹上的时间线，车辆尽可能处于准备好测试的状况也很重要。先前的仅使用燃料运行的车辆可在测试期间简单地“加油然后行驶”以维持在轨迹上。具有马达的车辆需要在返回到轨迹之前对牵引电池再充电。牵引电池的再充电会需要特定的电压和再充电速率，并且在这段时间期间，车辆将不处于准备好测试的状况。
发明内容
本公开的一方面涉及一种用于具有牵引电池的车辆的挂车。所述挂车可连接到车辆并在车辆的测试期间使用，同样，挂车尽可能地保持对测试的影响可忽略，以使挂车不对测试的结果产生影响，也很重要。所述挂车可用于携带测试设备、用于维持牵引电池的电荷、对车辆提供模拟的驱动状况或者为多个其他测试选项提供平台。根据该方面，发动机和电机设置在轧制框架上。所述发动机和电机被构造为组合地或单独地提供框架的推进力。控制器被配置为：响应于车辆动态的指示，操作发动机和/或电机，以推进所述框架，从而大体上与车辆动态相匹配。车辆动态可包括速度、加速度以及减速度等。
挂车可具有设置在挂车的舌状物上的测力计。所述测力计可测量由车辆施加在框架上的力。这些测量的力可提供车辆动态的指示。如果车辆正在加速，则施加在舌状物上的力将沿着朝向车辆的方向增加(测力计将被拉伸)。如果车辆正在减速，则施加在舌状物上的力将沿着远离车辆的方向增加(测力计将被压缩)。所述控制器可被配置为接收测力计信号并操作发动机和/或电机和/或液压摩擦制动器，然后推进框架或使框架减速，从而驱使由测力计测量的力趋向零。如果施加在测力计上的力为零，则挂车与车辆的动态相匹配。
挂车的控制器还能够与车辆通信系统通信。控制器可访问诸如CAN BUS的车辆通信系统，以确定车辆的速度和/或车速的变化率(加速度)。从车辆通信系统获取的速度数据可提供车辆动态的指示。因此，获取的数据可增加控制器预测和响应的能力。控制器可被配置为操作发动机和/或电机，以将框架推进至大体上与车速相匹配的速度。
所述挂车还可具有摩擦制动系统，并且所述控制器还可被配置为：响应于车辆动态的指示，操作摩擦制动，与发动机和/或电机组合地或单独地使框架减速至大体上与车辆动态相匹配。
在另一实施例中，挂车的控制器还可被配置为操作发动机和/或电机，来推动车辆以模拟车辆下坡条件或者在车辆上施加拖曳力以模拟车辆上坡。在电机用于拖曳车辆的情况下，挂车可通过再生制动过程或者摩擦制动和再生制动的组合获得能量。
挂车还可具有挂车牵引电池，控制器还可被配置为：响应于特定输入，将车辆电源从车载牵引电池切换为挂车牵引电池。所述特定输入可以是由用户或预定牵引电池荷电水平激活的控制开关。所述控制开关可由车载控制箱提供。车载控制箱可硬线连接到挂车的控制器(直接地或通过车辆内部通信网络)，或者与控制器无线通信。然后，挂车可用于提供电流，以对车辆牵引电池充电，因此，对车辆牵引电池提供类似家庭的充电经历。
本公开的另一方面涉及一种用于车辆牵引电池的再充电挂车。在这一方面，发动机、电机和挂车牵引电池设置在挂车上，均能够对牵引电池充电器或充电系统提供动力。控制器被配置为：响应于车辆牵引电池具有低电荷，将车辆的电源切换为挂车牵引电池，同时利用基于挂车的充电系统对车辆牵引电池再充电。然后，所述控制器还可被配置为：响应于车辆牵引电池实现预定荷电水平(再充电水平/满电荷)，将车辆的电源切换回车辆牵引电池，并利用充电系统对挂车牵引电池再充电。
所述再充电挂车还可具有设置在挂车上的测力计，测力计被构造为测量通过连接到车辆而施加到挂车的力。所述控制器还可被配置为利用发动机或电机来推进挂车并驱使由测力计测量的力趋向零，使得挂车将最小响应力施加到车辆。可替换地，所述控制器可被配置为利用电机对挂车提供再生制动力，以提供远离车辆的预定的拉伸力(如由测力计测量的)，从而模拟车辆上坡。然后，由再生制动回收的能量可用于向充电系统提供动力。
根据本发明的一方面，提供一种车辆的挂车，所述挂车包括：轧制框架，连接到车辆；动力传动系统，设置在框架上，包括发动机和电机，被配置为向框架提供原动力并输出电流以对车辆的牵引电池充电；控制器，被配置为获得指示车速的数据，并被配置为操作动力传动系统，以影响框架的运动使之大体上与车速相匹配并对牵引电池充电。
根据本发明的实施例，所述动力传动系统还包括牵引电池，所述牵引电池设置在框架上并被构造为输出电流以对车辆电机提供电力。
根据本发明的实施例，所述挂车还包括控制箱，所述控制箱与控制器通信并被配置为提供用户界面，以允许用户命令控制器禁用车辆的牵引电池和电机之间的电力流动并启用设置在框架上的牵引电池和车辆的电机之间的电力流动。
根据本发明的另一方面，提供一种用于车辆的再充电系统，所述再充电系统包括：动力传动系统，包括设置在挂车上并被配置为向被连接的车辆提供动力的发动机、电机以及电池；控制器，设置在挂车上，并被配置为：响应于对车辆上的牵引电池充电的请求，命令动力传动系统对所述牵引电池充电并向车辆上的电机提供动力。
根据本发明的实施例，所述充电请求是车辆上的牵引电池的预定荷电水平。
所述再充电系统还包括测力计，所述测力计设置在挂车上并被构造为测量由挂车向被连接的车辆施加的力，其中，所述控制器还被配置为：响应于从所述测力计获取的力的数据，操作动力传动系统以影响挂车的运动，从而驱使所述力趋向目标值。
所述目标值为零。
下面，将参照附图更详细地描述本公开的上述方面和其他方面。
附图说明
图1是连接到具有牵引电池的车辆的测试挂车的示意图。
图2是自行式再充电挂车的示意图。
具体实施方式
参照附图公开了示出的实施例。然而，将理解的是，公开的实施例旨在仅仅是可以以各种和可替换的形式实施的示例。附图无需按比例绘制，可夸大或最小化一些特征以示出特定部件的细节。公开的具体结构和功能细节不应被解释为限制，而仅作为用于教导本领域的技术人员如何实践公开的构思的代表性基础。
图1示出了通过挂钩14和挂钩结合器16连接到挂车12的车辆10。挂车12也可被称为测试挂车12或再充电挂车12。车辆10具有通过电连接线缆22连接到挂车12上的控制器20的车辆牵引电池18。线缆22具有允许线缆连接到牵引电池的电结合器25。
电结合器25可以是与现有的车辆电气系统直接(in-line)连接的T形耦合器25。T形耦合器25可在第一位置起到开关的作用以提供从车辆牵引电池18到车辆10的电流流动(正如在所述连接之前它通常所做的)。T形耦合器25可切换到第二位置以切断从车辆牵引电池18到车辆10(到车辆的电机)的电流流动并替换为从挂车12到车辆10的电流流动。T形耦合器25也可在提供用于驱动车辆10的电流流动的同时提供从挂车12到车辆牵引电池18的单独的电流流动。单独的电流可允许将车辆10的电源从车辆牵引电池18转换为挂车12，同时允许挂车12通过单独的T形耦合器25连接对车辆牵引电池18进行充电。挂车12也可提供可连接到车辆现有充电线缆(未示出)的插座(未示出)。
控制器20可以是动力分配装置(如这里所指示的)或者动力分配装置可与控制器20分开地设置。控制器20可被配置为识别车辆牵引电池18何时具有低电荷(预定荷电水平)并自动将车辆10的电源切换为挂车12。控制器20可通过T形耦合器25和电连接线缆22或通过与车辆内部通信网络24通信而从车辆牵引电池18直接获取车辆牵引电池18的荷电水平。
车辆内部通信网络24使车辆10内的电气系统相互连接。网络24可具有遵循的特定协议(诸如，控制器局域网络(CAN)或本地互联网络(LIN))。用于车辆控制的具体需求(诸如，消息传送的保证、确切的非冲突的消息、确切的传送时间、EMF噪声弹性以及冗余路径的消除)可包含在网络24中。
控制器20可通过经电连接线缆22形成返回路径的硬连接(如由线26所指示的)与网络24通信。控制器20还可包括用于发送和接收信号(如由箭头30所指示的)的挂车收发器28。车辆10还可具有与网络24通信的车辆收发器或发射器32，车辆收发器或发射器32也可接收和/或发送信息(如由箭头34所指示的)。如果车辆10未配备便携式收发器或发射器32，则便携式收发器或发射器32可插入到能够访问网络24的车载诊断(OBD)连接器(未示出)中。
控制箱36可放置在车辆10内，类似地，控制箱36可通过由线38所指示的硬线连接与网络24通信，或者控制箱36具有可与网络24和/或挂车12通信(如由箭头42所指示的)的控制箱收发器40。控制箱36也可插入到OBD连接器中。当控制箱36插入到OBD连接器中时，控制箱收发器40可用作车辆收发器32。车载式控制箱36可与控制器20通信，以为操作员提供用户界面，从而向控制器20提供用户输入。
图2示出了自行式再充电挂车12的实施例。这里，挂车12被示出为具有由轴和车轮的组合52支撑的轧制框架(rolling frame)50。挂车12被示出为单轴挂车，但是，可使用多轴挂车。挂车12还被示出为具有从框架50延伸的舌状物54，以及设置在舌状物54的端部上以用于将挂车12连接到车辆10的挂钩结合器16。挂车重量可在轴和车轮的组合52上平衡，以在车辆10的挂钩14(见图1)上提供零磅和100磅之间的竖直的舌状物重量。
挂车12还可具有设置在框架50上的发动机56、燃料箱58、电机60以及挂车牵引电池62。发动机56、电机60和挂车牵引电池62中的每个能够向车辆10提供动力，以用作车辆10的动力源/电源或对车辆牵引电池18再充电。牵引电池充电器或再充电系统64可设置在挂车12上，以向车辆牵引电池18或挂车牵引电池62提供充电。发动机56和电机60可被称为挂车12的动力传动系统。动力传动系统也可被认为包括挂车牵引电池62。
控制器20可被配置为：响应于车辆牵引电池18具有低电荷或用户特定输入，将车辆10的电源从车辆牵引电池18切换为挂车牵引电池62。控制器20可被配置为利用充电系统64对车辆牵引电池18再充电。充电系统64可模拟家庭充电，以使车辆牵引电池18以如同插入到墙壁插座的相似的电压和速率进行充电。充电系统64可提供单独的插座(未示出)，所述插座提供大体上120伏特和60赫兹的美国交流电源供电电荷(United States mainselectricity charge)，车辆充电线缆(未示出)可连接到所述插座。大体上，如这里所使用的，位于电压和频率的典型波动范围内的电源如在典型的美国供电电荷线路和插座中所发现的那样。充电系统64所使用的能量可来自发动机56和/或电机60。充电系统64所使用的能量也可来自挂车牵引电池62。
控制器还可被配置为：响应于车辆牵引电池18到达预定上限荷电水平(诸如，充满电)，将车辆10的电源切换回车辆牵引电池18。然后，控制器20可被配置为利用充电系统64向挂车牵引电池62再充电。挂车牵引电池62也以模拟的家庭充电进行充电，或者它可以由挂车12上的其他系统直接充电。也可由用户通过控制箱36控制车辆牵引电池18充电的停止。
发动机56和电机60可被构造为组合地或单独地为挂车12提供原动力。挂车12的运动可使得挂车12大体上与被连接的车辆10的车辆动态或速度相匹配，以使挂车不对车辆10提供太多(如果存在的话)拖曳。基本上，如这里所使用的，意味着：与车辆动态相比，挂车动态的响应率在10％之内。这样挂车单独地或与位于车辆10的挂钩14上的最小舌状物重量相组合地使得挂车对车辆10的影响相对来说可忽略，这样，对车辆上的测试提供最小影响。
控制器20能够与车辆内部通信网络24通信，以获得车辆动态的指示，并使用该信息来控制发动机56和/或电机60，以与车辆动态相匹配。车辆动态的指示可以是车速。控制器20可具有用户可通过控制箱36设置的多个操作模式。控制器20可被配置为操作发动机56和/或电机60，以将框架推进至大体上与车速相匹配以及使舌状物处的纵向力最小化的速度。
挂车12也可具有设置在挂车12上的测力计66，所述测力计66被构造为测量通过连接到车辆10而施加到挂车12的力。测力计66可设置在舌状物54上，从而可测量由车辆10施加到挂车12的力。测力计66可以是拉伸力/压缩力传感器或纵向力传感器。当车辆10的速度升高或降低时，车辆10将在挂车上施加力。在车辆加速期间，测力计66可被拉伸并且挂车12可被推进以去除该拉伸力。在车辆减速期间，测力计可被压缩并且挂车12可减速以减小该压缩力。控制器20可被配置为操作发动机56和/或电机60来操纵挂车12，以驱使由测力计66测量的力趋向目标值。所述目标值可以是零。当测力计66测量的力被朝向零驱使时，挂车12将使最小响应力施加到车辆10。
控制器20可被配置为利用电机60来辅助挂车12的减速。电机60可提供再生制动过程来使挂车12减速。通过再生制动过程产生的能量可用于对车辆牵引电池18或挂车牵引电池62进行充电。通过再生制动过程产生的能量也可通过控制器20传输至动力吸收单元68。
控制器20可被配置为识别不期望额外动力的任何情况，这样，将所述能量传输至动力吸收单元68，以使能量消散。这可在车辆牵引电池18和挂车牵引电池62均处于或高于预定电荷极限并且无需进一步充电的情况下进行。动力吸收单元68可以是被空气冷却的。动力吸收单元68可以是阻力型吸收单元。
挂车12也可具有摩擦制动系统70，以辅助挂车12的减速。控制器20可被配置为：响应于车辆动态的指示，操作摩擦制动系统70，与发动机56和/或电机60组合地或单独地使挂车12减速，以大体上与车辆动态匹配。挂车还可具有电子稳定控制(ESC)系统72，并且控制器20能够通过ESC系统72控制摩擦制动系统70，以进一步提供挂车的稳定性。挂车12还可配备有另外的传感器(诸如，摇摆传感器(sway sensor，未示出))以提供稳定性信息，并且控制器可利用发动机56、电机60和/或摩擦制动系统(借助ESC或不借助ESC)的任意组合，以在使用期间控制挂车12并使挂车12稳定。
挂车12还可用于推、拉或拖曳车辆10，以模拟下坡或上坡。控制器20可被配置为操作发动机56和/或电机60以沿着车辆运动的方向提供力并推动车辆以模拟车辆下坡。在挂车12连接到车辆10的后部的情况下，控制器20可被配置为操作发动机56和/或电机60，以朝向预定的压缩力驱使由测力计66测量的力。在这种情况下，目标值将沿着车辆运动的方向大于零并将在车辆10上沿着车辆10运动的方向提供预定的力。车辆10上大体上恒定的压缩力将提供车辆10的推进并且可按照模拟车辆10下坡时的重力加速度的方式进行测量。
控制器还可被配置为组合地或单独地利用发动机56、电机60(再生制动)和/或摩擦制动系统70来向车辆10上提供与车辆运动相反的力，以模拟上坡。在挂车12连接到车辆10的后部的情况下，控制器20可被配置为拖曳挂车，以朝向预定的拉伸力驱使由测力计66测量的力。在这种情况下，目标值将沿着与车辆运动的方向相反的方向大于零并将在车辆10上沿着与车辆10正在行驶的方向相反的方向提供预定的力。车辆10上大体上恒定的拉伸力将在车辆10上提供拖曳并且可按照模拟车辆10上坡行驶时的重力减速度的方式进行测量。如上，电机60可在该操作模式期间提供再生制动力并且回收的能量可用于向充电系统64、车辆牵引电池18或挂车牵引电池62提供电力。上述示例是挂车12连接到车辆10的后部，然而，挂车12可连接到车辆10的前部，在这种情况下，施加到车辆的力可相应地改变。
控制器20可以是动力分配中心74，这样，控制器可以与挂车12上的部件进行电通信，如由箭头线76所指示的。箭头线76既指示与控制器20进行物理连接以用于动力分配，又指示与控制器20进行通信以用于部件控制。例如，控制器20和挂车牵引电池62之间的线76a指示用于监视挂车牵引电池荷电水平的控制线，以及指示用于使电流从挂车牵引电池62运动到车辆10或者用于当再充电时使电流朝向挂车牵引电池62运动。线76b指示用于运行发动机56以推进挂车12并且还用于运行发动机56以对电池18和62再充电的控制线。然后，线76b还指示通过将发电机78连接到发动机56产生的电流的运动。
离合器系统(未示出)可用于在驱动连接到轴和车轮的组合52的自动变速器之间切换发动机56以推进挂车(也未示出)或者驱动发电机78以提供动力。控制器20可根据挂车在任何给定的时间处的需求与离合器系统和变速器通信并用于接合/分离离合器以及使变速器换挡。
线76c指示控制器20和电机60之间的控制线以及使用电流行驶的模式两者。在使用电机60驱动挂车的情况下，电流将从控制器20朝向电机60运动。在使用电机收集再生制动动力的情况下，电流可从电机60朝向控制器20运动。电机60也可连接到变速器系统并且还可具有离合器系统，以使之与变速器系统(也未示出)分离。
线76d仅仅是控制线，并且流过该线的任何电流仅仅是运行ESC系统72所需的电流或者对伺服系统(未示出)提供动力以操作摩擦制动系统70的电流。线76e指示控制器可朝向动力吸收单元68排放电流，以使能量消散。线76f处于充电系统64和控制器20之间，并且与上面的线类似，该线指示电流传递以及充电系统的控制。
如上所述，线22是表示置于挂车12和车辆20之间的电连接线缆22。线80指示测力计66和控制器之间的通信。虽然这些线全部被示出为设置在作为中心部件的控制器20和各个装置之间，但也可存在直接连接装置而不必经过控制器20的其他线矩阵。还是如上所述，控制器20可以是动力分配中心74，控制器20和动力分配中心74可以是两个单独的部件。
虽然上面描述了示例性实施例，但不意味着这些实施例描述了公开的设备和方法的所有可能的形式。更确切地，说明书中使用的词语仅是描述性而非限制性的词语，应理解的是，在不脱离如权利要求限定的本公开的精神和范围的情况下，可作出各种改变。多个实施的实施例的特征可被结合，以形成公开的构思的进一步的实施例。

Claims (10)

1.一种车辆的挂车，包括：
轧制框架，包括舌状物；
第一牵引电池，被构造为输出电流以向连接到框架的车辆的电机提供电力；
动力传动系统，包括发动机和电机，所述发动机和电机设置在框架上并被构造为为框架提供原动力；
第一控制器，被配置为：基于车辆施加在舌状物上的力，操作动力传动系统以影响框架的运动，并响应于位于车辆上的第二牵引电池的荷电水平，向车辆上的第二控制器输出信号，禁用第二牵引电池和车辆的电机之间的电力流动并启用第一牵引电池和车辆的电机之间的电力流动，同时驱使所述力趋向目标值。
2.如权利要求1所述的挂车，其中，所述目标值为零。
3.如权利要求1所述的挂车，其中，所述目标值沿着车辆运动的方向大于零，其中，操作动力传动系统以影响框架的运动包括：推动或拉动车辆，以模拟下坡。
4.如权利要求3所述的挂车，所述挂车还包括设置在舌状物上的测力计，其中，所述舌状物连接到车辆的后部，其中，所述目标值为由测力计测量的目标压缩力值。
5.如权利要求1所述的挂车，其中，所述目标值沿着与车辆运动的方向相反的方向大于零，其中，操作动力传动系统以影响框架的运动包括：推动或拉动车辆，以模拟上坡。
6.如权利要求5所述的挂车，所述挂车还包括设置在舌状物上的测力计，其中，所述舌状物连接到车辆的后部，其中，所述目标值为由测力计测量的目标拉伸力值。
7.如权利要求1所述的挂车，其中，操作动力传动系统包括：命令电机提供再生制动以使框架减速。
8.如权利要求1所述的挂车，所述挂车还包括摩擦制动系统，其中，第一控制器还被配置为：命令摩擦制动系统使框架减速。
9.如权利要求1所述的挂车，其中，所述动力传动系统还被构造为输出电流，以对位于车辆上的第二牵引电池充电。
10.如权利要求1所述的挂车，所述挂车还包括控制箱，所述控制箱与第一控制器通信以向第一控制器提供用户界面，并且由用户通过所述用户界面提供特定输入。
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