CN109334792A - 一种辅助动力挂车系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助动力挂车系统，包括：牵引车和若干挂车；辅助驱动系统，包括用于协调控制的挂车控制器、驱动单元、用于控制驱动单元的电机控制器、储能模块，牵引车和挂车上均设有驱动单元；辅助制动系统，包括设于车轮上的制动器和制动主泵，所述制动器和制动主泵通过流体介质或气体介质柔性相连，储能模块为驱动单元和制动主泵提供能量。本发明的辅助驱动系统包括多个驱动单元，在前车和后车需要提速时，可以同时提速，减少提速的时间；本发明的辅助制动系统包括制动主泵，制动主泵柔性控制制动器，提高了制动器的制动性能。本发明应用于汽车技术领域。

Description

一种辅助动力挂车系统

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种辅助动力挂车系统。

背景技术

传统全挂车由车架、车身、牵引装置、转向装置、悬架、行走系统、制动系统、信号系统组成。全挂车本身无动力，载荷由自身全部承担，与牵引车仅用挂钩连接，牵引车不需要承担挂车载荷，只提供动力帮助挂车克服路面摩擦阻力。通常可以由多节全挂车与牵引车车头编组成一列挂车，从而提高运输效率。

但是，传统全挂车仍有诸多问题：首先，传统全挂车动力依靠牵引车车头牵引，牵引车发动机负荷大，加速非常缓慢，转弯时全挂车行驶稳定性较差，易发生侧向偏摆；其次，传统全挂车在制动时只能依靠牵引车制动和全挂车机械摩擦制动相配合，制动距离较长，容易热衰，有较大安全隐患；最后，传统全挂车全靠牵引车车头来提供动力油耗较高，不利于节能环保。

公开号为“CN201380077536.7”的专利文件公开了“用于控制牵引车-挂车组合的制动器的控制装置”，包括控制装置，用于控制至少牵引车-挂车组合的牵引车的包括至少一个弹簧蓄能器制动缸的驻车制动器并且用于控制所述牵引车-挂车组合的挂车的行车制动器，该控制装置包含至少以下部分：a压缩空气供应接头，所述压缩空气供应接头能与压缩空气储存容器连接，b空气量增强的阀装置，所述空气量增强的阀装置的入口部能与所述压缩空气供应接头连接并且所述空气量增强的阀装置的出口部能与通向所述至少一个弹簧蓄能器制动缸的工作接头连接，并且所述空气量增强的阀装置具有用于供应控制压力的气动的控制输入部，用于控制所述空气量增强的阀装置的出口部上的压力，c能电操纵的双稳态阀，该双稳态阀具有入口部，所述入口部能与所述压缩空气供应接头连接和能与出口部连接，所述出口部能与所述空气量增强的阀装置的控制输入部连接，其中，所述双稳态阀的出口部能或者与该双稳态阀的入口部连接或者与压力下降部连接,d电子控制单元，该电子控制单元与所述双稳态阀电连接并且控制所述双稳态阀，e用于挂车控制阀装置的至少两个能通气或排气的接头，所述挂车控制阀装置控制挂车的行车制动器，其中，在车辆的停车状态中使所述接头，中的一个接头通气并且使所述接头，中的另一接头排气，并且，在车辆的行驶状态中使所述一个接头和所述另一接头通气，其中f所述双稳态阀的入口部与所述一个接头连接，g所述双稳态阀的出口部直接地并持续地与所述空气量增强的阀装置的控制输入部连接，并且h设置有能由所述控制单元至少部分电控制的阀装置；所述阀装置这样构造，使得所述阀装置将所述另一接头与所述双稳态阀的入口部或出口部连接，或者将所述另一接头与压力下降部连接。

因此，设计一种可以辅助驱动、辅助制动的新型全挂车对提高全挂车的性能很有意义，将有益于全挂车的重新普及。

发明内容

本发明的主要目的是提供了一种辅助动力挂车系统，包括：

牵引车和若干挂车；

辅助驱动系统，包括用于协调控制的挂车控制器、驱动单元、用于控制驱动单元的电机控制器、储能模块，牵引车和挂车上均设有驱动单元；

辅助制动系统，包括设于车轮上的制动器和制动主泵，所述制动器和制动主泵通过流体介质或气体介质柔性相连，储能模块为驱动单元和制动主泵提供能量。

进一步改进的，所述驱动单元为轮边电动机。

进一步改进的，所述驱动单元包括发电电动机、差速器、减速器、驱动桥，所述发电电动机、差速器、减速器设在驱动桥的中部形成中央驱动方式。

进一步改进的，所述牵引车和各挂车通过通讯模块通讯，挂车控制器通过通讯模块与驱动单元、电机控制器、储能模块建立控制关系。

进一步改进的，还包括能量管理系统，用于与挂车控制器、储能模块建立控制连接，对挂车系统的能量进行协调、分配。

一种上述的辅助动力挂车系统的控制方法：

当汽车列车需要提速时，前车和后车一起完成加速动作：通讯模块从牵引车接收到提速指令后将指令发送给挂车控制器，挂车控制器发送指令给电机控制器，电机控制器控制储能模块供电力给驱动单元提供驱动力；

当汽车列车在匀速行驶状态时，通讯模块把指令传递给挂车控制器，挂车控制器发送指令给电机控制器，电机控制器控制储能模块提供电力给后车的驱动单元以一定驱动力与前车一起维持挂车匀速运行在一个比较经济的状态之下；

当汽车列车在减速状态下，通讯模块接收减速指令后把指令传递给挂车控制器，挂车控制器发送指令给电机控制器，电机控制器控制驱动单元工作在发电状态，电能回馈给储能模块；同时挂车控制器控制制动主泵驱动制动器辅助制动。

进一步改进的，当储能模块的电量低于设定值时，能量管理系统判定为低电状态时，挂车控制器将指示电机控制器切断驱动单元与储能模块的连接，保障制动主泵的运行供电。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果：

1、本发明的辅助驱动系统包括多个驱动单元，在前车和后车需要提速时，可以同时提速，减少提速的时间；本发明的辅助制动系统包括制动主泵，制动主泵柔性控制制动器，提高了制动器的制动性能。

2、本发明的的驱动单元为轮边电动机或采取中央驱动方式，中央驱动方式的驱动电机为发电电动机，一方面可以辅助制动，另一方面可以回收动能。

3、本发明通过能量管理系统和储能单元实现对主动主泵和驱动单元的电能分配，并通过控制驱动单元辅助制动的同时实现了能量的回收，实现了能量的合理分配及利用。

4、本发明通过挂车控制器对能量管理系统、电机控制器、制动主泵、驱动单元实现了制动的主动控制和整体协调控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明模块示意图。

图2为本发明驱动单元其中一种实施方式的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个以上，例如三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参照图1至图2。

本发明的辅助动力挂车系统包含了牵引车和若干挂车，牵引车和若干挂车依次相连时，形成了一组汽车列车。

前车1：为位于任意挂车前方的挂车或牵引车；

后车2：为位于任意挂车或牵引车后方的挂车。

通讯模块3：具体为CAN总线，CAN是控制器局域网络的简称；分别与牵引车、各挂车相连，实现双向通讯，将车辆行驶信息提供给挂车控制器4；

挂车控制器4：具体为行车电脑主板；与通讯模块3、能量管理系统5、电机控制器6、制动主泵9、制动器10建立控制连接，协调本挂车驱动系统、制动系统、能量管理系统5的工作，并协调其与整个辅助动力挂车系统的关系；转向桥上设有转向传感器，车轮11上设有轮速传感器，车身上设有侧滑传感器和横向加速度传感器，挂车控制器可以对转向传感器、轮速传感器、侧滑传感器、横向加速度传感器等反馈的车辆行驶状态信息进行分析，对驱动单元8，还有制动系统进行单独控制，纠正车辆行驶轨迹，提高列车循迹性，从而提高汽车列车的安全性。

能量管理系统5：具体为电池管理系统；与挂车控制器4、储能模块7建立控制连接，对全挂车的能量进行协调、分配。

电机控制器6：接受挂车控制器4的指令，与储能模块7和驱动单元8分别电性相连，将储能模块7所存储的电能转化为驱动单元8所需的电能，来控制挂车的启动运行、进退速度、爬坡力度等行驶状态；或使驱动单元8进入发电模式，辅助汽车列车刹车，起到了缓冲器的作用，并将部分刹车能量储存到储能模块7中。

储能模块7：接受能量管理系统5的控制，并与电机控制器6和制动主泵9电性相连，提供驱动单元8和制动主泵9所需要的能量。

驱动单元8：可以采用轮边电动机驱动，轮边电动机具有发电和启动的功能；还可以采用中央驱动方式，具体结构如下：驱动单元8包括发电电动机81、差速器82、减速器83、驱动桥84，发电电动机81设在牵引车和/或各挂车上，发电电动机81、差速器82、减速器83设在驱动桥85的中部，车轮11设在驱动桥84两端，发电电动机81、差速器82、减速器83、驱动桥84、车轮11依次传动相连。

制动主泵9：接受挂车控制器4的控制，与储能模块7电性相连，由电力驱动，一般为双回路双腔制动主泵9，介质可以是气体或者液体。制动主泵9上自带有电机，该电机与挂车控制器4电性相连，通过挂车控制器4的控制，实现对制动主泵9的直接控制。

制动器10：一般为盘式制动器10或鼓式制动器10，与车轮11传动相连以用于实现对车轮11的制动作用，与制动主泵之9间通过流体介质或气体介质柔性相连，与驱动单元8一起制动。制动器10和制动主泵9之间通过管道相连，管道中填充有气体或流体介质。

工作原理：

当汽车列车需要提速时，前车1和后车2一起完成加速动作：通讯模块3从前车1驾驶室接收的提速指令后将指令发送给挂车控制器4，挂车控制器4发送指令给电机控制器6，电机控制器6控制储能模块7供电力给驱动单元8提供驱动力；

当汽车列车在匀速行驶状态时，通讯模块3把指令传递给挂车控制器4，挂车控制器4发送指令给电机控制器6，电机控制器6控制储能模块7提供电力给后车2的驱动单元8以一定驱动力与前车1一起维持汽车列车匀速运行在一个比较经济的状态之下；

当汽车列车在减速状态下，通讯模块3接收减速指令后把指令传递给挂车控制器4，挂车控制器4发送指令给电机控制器6，电机控制器6控制驱动单元8工作在发电状态，电能回馈给储能模块7，起到电能回馈与缓速功能，同时挂车控制器4控制制动主泵9驱动制动器10，协同整个汽车列车完成减速动作；当储能模块7的电量低于设定值时，能量管理系统5判定为低电状态时，挂车控制器4将指示电机控制器6切断驱动单元8与储能模块7的连接，保障制动主泵9的运行供电，此时该汽车列车工作在拖行状态，但此状态不影响制动状态下驱动单元8对储能模块7的动能回馈。

在本发明中，储能模块7可以是由锂离子电池、超级电容器、燃料电池中的一种或多种组合而成的能源系统。

实施例1：

在长途固定线路上，储能模块7采用锂离子电池。本发明的实施例具有下述的特点。在此处储能模块7由锂离子电池组成的电池包与充电模块构成。此处锂离子电池组可以设计为标准件，可以在服务区快速换电。

实施例2：

在基础设施不完善路线上，储能模块7采用燃料电池。在此处储能模块7为燃料电池及其储气罐、加气机构构成，它们布置在后车2的底盘下部，可与锂离子电池、超级电容器搭配使用。

实施例3：

在本实施例中，驱动单元8为轮边电动机，可以构建四驱或者两驱系统，电机控制器6可以对轮边电动机进行控制，提高了汽车列车的操控性与主动安全性。

实施例4：

在本实施例中，驱动单元8包括发电电动机81、差速器82、减速器83、驱动桥84，发电电动机81设在牵引车和/或各挂车上，发电电动机81、差速器82、减速器83设在驱动桥85的中部，车轮11设在驱动桥84两端，发电电动机81、差速器82、减速器83、驱动桥84、车轮11依次传动相连。可构建两驱或四驱系统。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种辅助动力挂车系统，其特征在于，包括：

牵引车和若干挂车；

辅助驱动系统，包括用于协调控制的挂车控制器(4)、驱动单元(8)、用于控制驱动单元(8)的电机控制器(6)、储能模块(7)，牵引车和挂车上均设有驱动单元(8)；

辅助制动系统，包括设于车轮(11)上的制动器(10)和制动主泵(9)，所述制动器(10)和制动主泵(9)通过流体介质或气体介质柔性相连，储能模块为驱动单元(8)和制动主泵(9)提供能量。

2.根据权利要求1所述的辅助动力挂车系统，其特征在于：所述驱动单元(8)为轮边电动机。

3.根据权利要求1所述的辅助动力挂车系统，其特征在于：所述驱动单元(8)包括发电电动机(81)、差速器(82)、减速器(83)、驱动桥(84)，所述发电电动机(81)、差速器(82)、减速器(83)设在驱动桥(85)的中部形成中央驱动方式。

4.根据权利要求1所述的辅助动力挂车系统，其特征在于：所述牵引车和各挂车通过通讯模块(3)通讯，挂车控制器(4)通过通讯模块(3)与驱动单元(8)、电机控制器(6)、储能模块(7)建立控制关系。

5.根据权利要求1所述的辅助动力挂车系统，其特征在于：还包括能量管理系统(5)，用于与挂车控制器(4)、储能模块(7)建立控制连接，对挂车系统的能量进行协调、分配。

6.一种如权利要求1至5任一项所述的辅助动力挂车系统的控制方法，其特征在于：

当汽车列车需要提速时，前车(1)和后车(2)一起完成加速动作：通讯模块(3)从牵引车接收到提速指令后将指令发送给挂车控制器(4)，挂车控制器(4)发送指令给电机控制器(6)，电机控制器(6)控制储能模块(7)供电力给驱动单元(8)提供驱动力；

当汽车列车在匀速行驶状态时，通讯模块(3)把指令传递给挂车控制器(4)，挂车控制器(4)发送指令给电机控制器(6)，电机控制器(6)控制储能模块(7)提供电力给后车(2)的驱动单元(8)以一定驱动力与前车(1)一起维持挂车匀速运行在一个比较经济的状态之下；

当汽车列车在减速状态下，通讯模块(3)接收减速指令后把指令传递给挂车控制器(4)，挂车控制器(4)发送指令给电机控制器(6)，电机控制器(6)控制驱动单元(8)工作在发电状态，电能回馈给储能模块(7)；同时挂车控制器(4)控制制动主泵(9)驱动制动器(10)辅助制动。

7.根据权利要求6所述的辅助动力挂车系统的控制方法，其特征在于：当储能模块(7)的电量低于设定值时，能量管理系统(5)判定为低电状态时，挂车控制器(4)将指示电机控制器(6)切断驱动单元(8)与储能模块(7)的连接，保障制动主泵(9)的运行供电。