CN107298133A - 挂式车辆及挂车 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挂式车辆及挂车，挂式车辆包括牵引车、连接到牵引车的挂车，牵引车包括牵引车发动机和发动机控制器；挂车包括电池、电机控制器、挂车电机、电驱桥，电驱桥与挂车车轮相连，用于带动挂车车轮；挂车电机设置于挂车车体上，用于为电驱桥提供动力来驱动挂车车轮；电池用于驱动挂车电机；电机控制器用于控制挂车电机；其中，整车控制器和电机控制器通讯连接，用于根据挂车车辆的行驶状态为牵引车发动机与挂车电机进行动力分配，并将动力分配结果作为控制信号发送给电机控制器，电机控制器根据整车控制器的控制信号控制挂车电机。上述挂式车辆够合理分配牵引车及挂车的动力，有效降低车辆牵引车的动力，使整车动力更加均衡。

Description

挂式车辆及挂车

技术领域

本发明涉及汽车领域，具体涉及一种挂式车辆及挂车。

背景技术

随着物流行业的发展，挂式车辆被广泛应用，其主要被用于运输体积大，且不易拆分的大件货物。挂式车辆通常包括牵引车及挂车，目前，挂式车辆的动力由牵引车提供，挂车不具有动力系统，令整车动力不均衡，进而令整车的能耗较高，导致运输成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种动力均衡、能耗较低、运输成本较低的挂式车辆及挂车。

一种挂式车辆，包括牵引车、连接到所述牵引车的挂车，

所述牵引车包括：

牵引车发动机，设置于牵引车车体上；

整车控制器；

所述挂车包括：

电驱桥，与挂车车轮相连，用于驱动挂车车轮；

挂车电机，设置于所述挂车车体上，用于为所述电驱桥提供动力来驱动所述挂车车轮；

电池，用于驱动所述挂车电机；及

电机控制器，用于控制所述挂车电机驱动所述电驱桥；

其中，所述整车控制器根据所述挂车车辆的行驶状态为所述牵引车发动机与所述挂车电机进行动力分配，并将动力分配结果作为控制信号发送给所述电机控制器，所述电机控制器根据所述整车控制器的控制信号控制所述挂车电机。

一种挂车，用于连接于牵引车，包括：

电驱桥，与挂车车轮相连，用于驱动所述挂车车轮；

挂车电机，设置于挂车车体上，用于为所述电驱桥提供动力来驱动所述挂车车轮；及

电机控制器，与设置于牵引车上的整车控制器连接，用于根据所述整车控制器所作的动力分配控制信号控制所述挂车电机。

一种挂车，用于连接于牵引车，包括：

电驱桥，与挂车车轮相连，用于驱动所述挂车车轮；

挂车电机，设置于挂车车体上，用于为所述电驱桥提供动力来驱动所述挂车车轮；

电机控制器，用于控制所述挂车电机驱动所述电驱桥；及

整车控制器，用于根据所述挂车的行驶状态为所述挂车电机进行动力分配，并将动力分配结果作为控制信号发送给所述电机控制器，其中，所述电机控制器根据所述整车控制器的控制信号控制所述挂车电机。

上述挂式车辆在行驶过程中，由于整车控制器能够获取车辆的行车状态、电池的状态、电机的状态，并根据车辆的行驶状态和车辆状态调整动力系统的分配，令车辆能够合理分配牵引车及挂车的动力，有效降低车辆牵引车的动力，并能够在发动机低效工作时，通过电机提供辅助动力，进而令发动机以最优效率工作，从而使整车动力更加均衡。这样，不仅能够保证挂式车辆具有充足的动力，令其以最佳车速行驶，而且能够减少车辆由于动力不均造成的能耗浪费，此外，当牵引车发动机为内燃机时，还能够有效减少牵引车发动机的功率，节约燃油，减少尾气排放。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明挂式车辆一实施例的结构示意图；

图2为本发明挂式车辆另一实施例的结构示意图；

图3为本发明挂式车辆另一实施例的结构示意图；

图4为本发明挂式车辆另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如图1所示，其为本发明挂式车辆10一实施例的结构示意图。

在本实施方式中，挂式车辆10包括牵引车12、连接到牵引车12的挂车14。

牵引车12包括牵引车发动机120和发动机控制器122。牵引车发动机120可以是内燃机、电动机等，也可以为混合动力发动机，例如油电混合发动机。其中，整车控制器124通常置于牵引车12上。

挂车14包括电池144、电机控制器148、挂车电机142、电驱桥146。其中，挂车14既可以为半挂车，也可以为全挂车。

在一实施方式中，挂车电机142设置于挂车车体上；电池144设置于挂车车体上；电池通过电机控制器148为挂车电机142提供电能，驱动挂车电机142旋转，挂车电机142的旋转运动通过传递轴传递给电驱桥146，带动挂车车轮转动，以给车辆提供辅助动力。电机控制器148连接在挂车电机142和电池144之间，控制挂车电机142和电池144之间的能量传递和转化。需要说明的是，电机控制器148可以是一个，但是有多路输出，以控制多个挂车电机142，如图2、图3所示；电机控制器148也可以是多个，分别控制多个挂车电机142，如图4所示。其他实施方式中，电池144也可以设置于牵引车12上，或者牵引车12、挂车14均设有电池144。电池144可以同时向每一个电机提供能量，或者彼此独立使用，以推动悬架和车轴系统前进。当挂车电机处于发电模式时，电池还能将电能存储起来。

传统挂式车辆中挂车的车轮是被动轮，其安装在不旋转的车轴上，车轮绕轴外部的轮毂旋转，本发明挂式车辆10通过电驱桥146带动车轮旋转，使得挂车车轮可以成为主动轮。当车辆需要辅助动力时，整车控制器124控制电机控制器148，以控制挂车电机142驱动与其连接的电驱桥146，使与电驱桥146连接的车轮成为主动轮，进而为挂式车辆10提供辅助动力，此时，电池144为电机供电，以使其驱动车轮。其中，电驱桥146可根据实际需要选择数量及安装位置。例如，如图1所示，挂车14具有两个车轴，前轴和后轴，后轴上设有电驱桥。又如图2所示，其为本发明另一实施例挂式车辆20的结构示意图，当挂车14具有前轴、中轴、后轴时，其均设有电驱桥146；再如，电驱桥也可以安装在前轴、中轴上，或者安装在前轴、后轴上，本发明并不限制。

当牵引车和挂车都具有动力时，牵引车发动机动力和挂车电机的动力需要进行分配，来为车辆提供动力，如果分配不佳，很可能出现挂车电机动力和牵引车发动机动力不相匹配，造成冗余甚至相互干扰。

本发明通过整车控制器124连接挂车上的电机控制器148，实现牵引车和挂车之间的通讯。

整车控制器124根据挂式车辆10的行驶状态为牵引车发动机120与挂车电机142进行动力分配，并将动力分配结果作为控制信号发送给发动机控制器122和电机控制器148，发动机控制器122根据整车控制器124的控制信号控制牵引车发动机120，电机控制器148根据整车控制器124的控制信号控制挂车电机142。即整车控制器124根据行驶状态控制牵引车发动机120、挂车电机142协调工作，以控制牵引车发动机120的输出功率，及控制挂车电机142工作于电动机模式或发电机模式，以及控制电机工作于电动机模式时的输出功率。

在一实施方式中，整车控制器124设置于牵引车车体上。牵引车12还包括发动机控制器122，整车控制器124与发动机控制器122、电机控制器148通讯连接，将动力分配结果发送给发动机控制器122与电机控制器148。发动机控制器122根据收到的动力分配结果控制牵引车发动机120，电机控制器148根据收到的动力分配结果控制电机控制器148。

动力分配包括将车辆所需功率适应性地分配至牵引车发动机120和挂车电机142。例如，动力分配时，整车控制器124控制牵引车发动机120以最优功率运行，车辆所需的其余功率分配至挂车电机142。又如，当有些情况牵引车发动机120无法以最优功率运行时，这时就尽量让挂车电机142以最大功率输出，减小牵引车发动机120输出功率。

当电驱桥146为多个，且分别与多个挂车电机142连接时，如图2和图3，动力分配包括将车辆所需功率分配至牵引车发动机120和挂车14的多个挂车电机142。例如，如图2，挂车14包括三个电驱桥146，整车控制器124根据当前行驶状态，将车辆所需的动力合理分配至牵引车发动机120和三个挂车电机142，以使车辆的动力更加均衡。

需要说明的是，当挂车电机142为多个时，电机控制器148根据整车控制器124的信号，分别控制每个挂车电机142，按比例合理分配动力；即可以控制各个挂车电机142以不同参数、不同模式运转。

一实施例方式中，动力分配还包括分配挂车电机142的工作模式。例如，挂车电机142具有电动机模式、发电机模式、关闭模式。此时，动力分配还包括分配挂车电机142是用于发电机模式还是电动机模式还是关闭模式。其中，电池144为挂车电机142供电时，挂车电机142处于电动机模式，挂车电机142为电池144充电时，挂车电机142处于发电机模式，两者都不发生时，挂车电机142处于关闭模式。

具体地，当挂车电机142处于电动机模式时，挂车电机142用于驱动电驱桥146，此时，电池144用于为挂车电机142供电；当挂车电机142处于发电机模式时，通过车轮的转动带动挂车电机142发电，此时，电池144用于存储挂车电机142产生的电能。电池144既不供电也不充电时，挂车电机142处于关闭模式。

车辆的行驶状态包括下列状态的一个或多个：车辆速度、车辆所需功率、直行状态、转向状态、加速状态、制动状态。挂式车辆10还包括设置于牵引车12及/或挂车14上的传感器，用于侦测挂式车辆10的行驶状态；整车控制器124从传感器获取挂式车辆10的行驶状态。具体地，整车控制器124可获取车辆速度、车辆所需功率、直行状态、转向状态、加速状态、制动状态的信号。

整车控制器124可根据其中的一个状态，或者多个状态的组合调整动力的分配策略。例如，当挂式车辆10直行且满足一定条件时，比如车辆低速行驶，所需功率不高，整车控制器124可以控制挂式车辆10进入纯电动车状态，此时，发动机输出功率为0，电机输出车辆所需功率。

又如，当车辆直行且较高速行驶，所需功率较高时，整车控制器124可以控制车辆进入混合并联模式，牵引车发动机120以最佳功率运行，输出最佳功率，挂车电机142输出其余所需功率。

又如，当挂式车辆具有两个挂车电机142、两个与挂车电机142连接的电驱桥146时，整车控制器124可以实时根据车辆直行时所需功率和车辆速度，诸如控制挂车14的其中一个挂车电机142为发电机模式，另外一个挂车电机142为电动机模式，并告知其输出功率；或者控制两个挂车电机142均处于电动机模式，且按比例输出功率。

在其他实施方式中，除了行驶状态，整车控制器124还综合考虑电池144的状态或/及挂车电机142的状态，为挂式车辆10的牵引车发动机120与挂车电机142进行动力分配。其中，电池144的状态包括电池144的荷电状态，挂车电机142的状态包括挂车电机142是否正常工作。

例如，如图2所示，挂车14具有三个挂车电机142，若电池144的荷电状态较低，在某些行驶状态下，整车控制器124控制牵引车发动机120输出最佳功率，其中一个挂车电机142进入电动机模式，输出其余所需功率，另两个挂车电机142进入发电机模式；或者其中一个挂车电机142按最大功率输出，其余所需功率由牵引车发动机120提供，另两个挂车电机142进入发电机模式。又如，挂车14具有三个挂车电机142，若其中一个挂车电机142无法正常工作，在某些行驶状态下，整车控制器124控制另外两个挂车电机142中一个进入电动机模式，另一个进入发电机模式，或者其他模式组合。

当车辆上坡及/或加速时，整车控制器124根据加速状态，通过电机控制器148控制挂车电机142以电动机模式工作及其工作所需的功率。其中，加速状态是指相对于目前车辆的功率需增加功率。

当车辆处于下坡及/或制动状态时，整车控制器124将挂车电机142的输出功率配置为0，并根据制动状态判断挂车电机142是否需进入发电机模式，并将判断结果发送至电机控制器148，以控制挂车电机142。其中，制动状态是指需踏下刹车时。

当挂车电机142在制动时进入发电机模式时能够捕获浪费的能量，并将能量存储在电池144中，令车辆更加节能环保。

以上实施例描述的是挂式车辆在直行状态时的动力分配。一实施例中，动力分配还包括挂式车辆10在转向时的动力分配。具体地，例如，挂式车辆转向时，整车控制器124根据转向状态，获取挂式车辆当前的速度及转向角度，并向电机控制器148发送控制信号，以控制挂车电机142提供适应性的输出功率。当车速和转向角度小于一预设值时，整车控制器124根据挂式车辆当前所需功率和当前的转向角度为挂车电机142分配功率；当车速和转向角度超过预设值时，整车控制器124将挂车电机142的输出功率配置为0，即此时挂车中挂车电机不提供动力，全部由牵引车发动机提供。其中，转向角度通过角度传感器获取。

上述挂式车辆10在行驶过程中，由于整车控制器124能够获取车辆的行驶状态、电池144的状态、挂车电机142的状态，并根据不同的行车需求对车辆进行动力分配，令车辆能够合理分配牵引车12及挂车14的动力，有效降低车辆牵引车12的动力，进而令整车动力更加均衡。这样，不仅能够保证挂式车辆10具有充足的动力，而且能够减少车辆由于动力不均造成的能耗浪费，此外，当牵引车发动机120为内燃机时，还能够有效减少牵引车发动机120的功率，节约燃油，减少尾气排放。

需要说明的是，上述挂式车辆10的电机控制器148、电池144、挂车电机142均可拆卸地设置于挂式车辆10上。即可在现有的挂式车辆10上加装电机控制器148、电池144、挂车电机142，以使现有的挂式车辆实现本发明中的挂式车辆10的各功能。

以上所述实施例中，挂车电机142与电驱桥146是独立且分离的。在另一实施例中，挂车电机142与电驱桥146也可以是一体化设置，形成一体化电驱桥。此时，整车控制器、电机控制器、电池可拆卸地设置于所述半挂式车辆上。

如图3所示，其为本发明一实施例挂式车辆30的结构示意图。

一实施方式中，挂车电机142与电驱桥146一体化设置，形成一体化电驱桥150，且一体化电驱桥150与电机控制器148相连。其中，电机142与电驱桥146集成，电驱桥146包括传动系统、差速器，此时，挂车电机142通过传动系统、差速器将动力传送至车轮，以驱动挂式车辆行驶。此时，电机控制器与两个挂车电机相连，以使整车控制器通过电机控制器分别控制每一个挂车电机的功率。

在图3中，使用虚线框表示一体化电驱桥，仅为示意作用。

如图4所示，其为本发明另一实施例挂式车辆40的结构示意图.

一实施例中，电机控制器148也可以与挂车电机142集成，再与电驱桥146高度集成，形成一体化电驱桥150。在图4中，使用虚线框表示一体化电驱桥，仅为示意作用。此时，整车控制器与每一个一体化电驱桥中的电机控制器相连接，以通过对应的所述电机控制器控制所述挂车电机。

相比电驱桥146与挂车电机142分离设置的结构，一体化电驱桥150体积较小，节约空间，且便于安装及拆卸。

除上述结构外，挂车14还包括设置于挂车车体上的电池架，其中，电池设置于电池架上。电池架的数量及位置可根据需要设置，例如，电池架设置于挂车车体远离牵引车12的一端；再如，电池架设置于牵引车12车体上；再如，电池架为多个，多个电池架均设置于挂车车体上，或者多个电池架分别设置于挂车车体及牵引车12车体上，其中，每个电池架上均设有电池144。需要说明的是，电池架的数量也可以多于电池144的数量，即有部分电池架空置。也可以省略电池架，此时，电池144直接设置于挂车车体及/或牵引车12车体上。

一实施例中，电池144包括电池箱、用于冷却电池箱的电池箱冷却部。其中，电池箱冷却部包括冷却机组、与冷却机组相连接的加热器及管道，管道环绕电池箱设置。进一步的，本实施例中，电池箱冷却部通过水冷方式冷却。

一实施例中，电池箱为多个，每个电池箱内包括多个单体。例如，电池箱为三个，其中两个包括七十二个单体，另外一个电池箱包括四十八个单体。

一实施例中，电池还包括与整车控制器连接的电池管理系统，用于管理使用电池。其中，电池管理系统用于获取通过各电池箱中的电流、监控每个电池箱的电压、温度、内部电阻等，以使整车控制器控制电池以最优状态使用，从而延长电池使用寿命。

一实施例中，挂车14的挂车车体上还设有电机冷却部，用于冷却挂车电机142。例如，电机冷却部与挂车电机142相连接，该电机冷却部通过油冷的方式冷却挂车电机142，即电机冷却部通过润滑油冷却电动机，并且，当采用油冷方式冷却挂车电机142时，挂车电机142的部件还能够通过润滑油得到润滑。再如，电机冷却部也可以采用风冷的方式，或者风冷、油冷相结合的方式冷却挂车电机142。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种挂式车辆，其特征在于，包括牵引车、连接到所述牵引车的挂车，所述牵引车包括：

牵引车发动机，设置于牵引车车体上；

发动机控制器；

整车控制器；

所述挂车包括：

电驱桥，与挂车车轮相连，用于带动挂车车轮；

挂车电机，设置于所述挂车车体上，用于为所述电驱桥提供动力来驱动所述挂车车轮；

电池，用于驱动所述挂车电机；及

电机控制器，用于控制所述挂车电机驱动所述电驱桥；

其中，所述整车控制器与所述电机控制器通讯连接，所述整车控制器根据所述挂车车辆的行驶状态为所述牵引车发动机与所述挂车电机进行动力分配，并将动力分配结果作为控制信号发送给所述电机控制器，所述电机控制器根据所述整车控制器的控制信号控制所述挂车电机。

2.根据权利要求1所述的挂式车辆，其特征在于，所述整车控制器还根据所述电池的状态或/和所述挂车电机的状态为所述牵引车发电机与所述挂车电机进行动力分配。

3.根据权利要求1或2所述的挂式车辆，其特征在于，所述动力分配包括将所述挂式车辆所需功率适应性地分配至所述牵引车发动机和所述挂车电机。

4.根据权利要求1所述的挂式车辆，其特征在于，所述挂式车辆的行驶状态包括下列状态的一个或多个：所述挂式车辆的速度、所述挂式车辆所需功率、加速状态、制动状态、直行状态、转向状态。

5.根据权利要求4所述的挂式车辆，其特征在于，所述挂式车辆还包括设置于所述牵引车车体及/或所述挂车车体上的传感器，用于侦测所述挂式车辆的行驶状态；所述整车控制器从所述传感器获取所述挂式车辆的行驶状态。

6.根据权利要求4所述的挂式车辆，其特征在于，所述整车控制器根据所述挂式车辆的行驶状态，控制所述牵引车发动机以其最佳功率运行，车辆所需的其余功率分配至挂车电机。

7.根据权利要求4或6所述的挂式车辆，其特征在于，当所述牵引车发动机无法以最佳功率运行时，所述整车控制器根据所述挂式车辆的行驶状态控制所述挂车电机以其最大功率输出，车辆所需的其余功率分配至所述牵引车发动机。

8.根据权利要求4所述的挂式车辆，其特征在于，当所述挂式车辆转向时，所述整车控制器根据所述转向状态，获取所述挂式车辆当前速度及转向角度，并向所述电机控制器发送控制信号，以控制所述挂车电机提供适应性的输出功率。

9.根据权利要求8所述的挂式车辆，其特征在于，当所述挂式车辆当前速度和所述转向角度小于一预设值时，所述整车控制器根据所述挂式车辆所需功率和所述转向角度为所述挂车电机分配功率。

10.根据权利要求8所述的挂式车辆，其特征在于，当所述挂式车辆当前速度和所述转向角度超过一预设值时，所述整车控制器将所述挂车电机的功率配置为0。

11.根据权利要求3所述的挂式车辆，其特征在于，所述动力分配还包括分配所述挂车电机是用于发电机模式还是电动机模式还是关闭模式；其中，所述电池为所述挂车电机供电时，所述挂车电机处于电动机模式，所述挂车电机为所述电池充电时，所述挂车电机处于发电机模式，两者都不发生时，所述挂车电机处于关闭模式。

12.根据权利要求11所述的挂式车辆，其特征在于，当所述挂式车辆上坡及/或加速时，所述整车控制器根据所述加速状态，通过所述电机控制器控制所述挂车电机以电动机模式工作及其输出功率。

13.根据权利要求11所述的挂式车辆，其特征在于，当所述挂式车辆处于制动状态时，所述整车控制器将所述挂车电机的输出功率配置为0，并通过所述电机控制器控制所述挂车电机进入发电机模式。

14.根据权利要求1所述的挂式车辆，其特征在于，所述挂车电机与所述电驱桥一体化设置，形成一体化电驱桥，与所述电机控制器相连；或者所述挂车电机、所述电机控制器与所述电驱桥一体化设置，形成一体化电驱桥。

15.根据权利要求14所述的挂式车辆，其特征在于，所述一体化电驱桥至少为两个。

16.一种挂车，用于连接牵引车，其特征在于，包括：

电驱桥，与挂车车轮相连，用于带动所述挂车车轮；

挂车电机，设置于挂车车体上，用于为所述电驱桥提供动力来驱动所述挂车车轮；及

电机控制器，与设置于牵引车上的整车控制器通讯连接，用于根据所述整车控制器的动力分配控制信号控制所述挂车电机。