CN109808524B - 一种纯电动汽车的供电拖车系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种纯电动汽车的供电拖车系统及其控制方法，包括供电拖车和纯电动汽车，供电拖车与纯电动汽车之间连接有拖车挂钩和电缆；纯电动汽车内设有汽车动力电池组，供电拖车内设有处理器、拖车控制器、减速能量回收系统、拖车动力电池组、电流转换器、电池监控系统、电池温度管理系统和拖车电动机；负载传感器用于监测供电拖车与纯电动汽车之间的实时状态、相对速度以及减速刹车趋势并将监测数据传输至处理器，处理器根据监测数据将对应的控制信号传输至控制器，控制器控制与其相连的设备；电池监控系统用于检测拖车动力电池组的状态信息数据并将其传输至处理器，处理器根据状态将控制信号传输至拖车控制器来控制电池温度管理系统。

Description

一种纯电动汽车的供电拖车系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车充电设备技术领域，具体涉及一种纯电动汽车的供电拖车系统及其控制方法。

背景技术

受动力电池能量密度限制，纯电动汽车续航里程较燃油车有一定劣势。由于现有电池无法承受大过载电流，纯电动汽车充电速度存在瓶颈，如在充电的过程中，纯电动汽车将无法使用；目前存在的动力电池快速更换技术，虽然可以有效缩短纯电动汽车充电周期，但是针对不同品牌型号的纯电动汽车需要配备不同型号的动力电池，效率较低下。

发明内容

本发明的目的是提供一种纯电动汽车的供电拖车系统及其控制方法，可延长纯电动汽车续航里程，并对纯电动汽车动力电池进行充电。

本发明提供了如下的技术方案：

一种纯电动汽车的供电拖车系统，包括供电拖车和纯电动汽车，所述供电拖车与所述纯电动汽车之间连接有拖车挂钩，所述供电拖车与所述纯电动汽车之间设有电缆并通过所述电缆电连接，所述供电拖车通过所述电缆向所述纯电动汽车提供电力；

所述纯电动汽车内设有汽车动力电池组，所述供电拖车内设有处理器、拖车控制器、减速能量回收系统、拖车动力电池组、电流转换器、电池监控系统、电池温度管理系统和拖车电动机；所述负载传感器用于监测所述供电拖车与所述纯电动汽车之间的实时状态、相对速度以及减速刹车趋势并将监测数据传输至所述处理器，所述处理器用于获取所述监测数据并根据所述监测数据将对应的控制信号传输至所述控制器，所述控制器获取所述控制信号并根据所述控制信号控制与其相连的所述拖车电动机、所述减速能量回收系统以及所述电流转换器，所述电流转换器与所述拖车动力电池组连接；所述电池监控系统用于实时检测所述拖车动力电池组的状态信息数据并将所述数据传输至处理器，所述处理器根据所述状态将控制信号传输至所述拖车控制器，所述拖车控制器根据所述控制信号控制所述电池温度管理系统。

优选的，所述纯电动汽车和所述供电拖车还分别包括汽车控制器和转向灯系统，所述汽车控制器用于对所述纯电动汽车发出控制信号并将所述控制信号传输至处理器，所述处理器根据所述控制信号控制所述转向灯系统，实现所述供电拖车与所述纯电动汽车的车尾灯状态一致。

优选的，所述供电拖车内还设有与所述处理器连接的全球定位系统，所述全球定位系统为北斗系统、GPS或GLONASS，所述全球定位系统用于对所述供电拖车的位置进行实时定位并将定位信息传输至所述处理器。

优选的，所述电池监控系统包括温度传感器、电流传感器、电芯温度检测模块以及电压检测电路，所述电池监控系统用于检测所述拖车动力电池组的绝缘电阻、高压互锁检测结果、单体电池电压、电流、温度，动力电池组总电压、总电流和电池包流体温度。

优选的，所述减速能量回收系统包括刹车单元、发电机、储能单元和转化电路，所述刹车单元用于启动刹车系统并接入所述发电机，所述发电机产生电能并将其储存于所述储能单元中，经由所述电流转换器注入所述汽车动力电池组中。

优选的，所述电流转换器包括AC-DC电路和DC-DC电路，所述电流转换器连接有充电口，所述电流转换器与所述汽车动力电池组之间连接有充电器，所述充电器设于所述纯电动汽车内，所述拖车动力电池组通过所述电流转换器将电能经由所述充电器提供给所述汽车动力电池组。

优选的，所述负载传感器包括压力传感器与加速度传感器。

优选的，一种纯电动汽车的供电拖车系统的供电拖车速度控制方法，包括以下步骤：

A1、所述负载传感器的加速度传感器监测纯电动汽车与供电拖车的相对速度并将所述相对速度的数据传输至所述处理器；

A2、所述处理器根据获取的所述相对速度将对应的速度控制信号传输至所述拖车控制器；

A3、所述拖车控制器接收所述控制信号并根据所述控制信号控制所述拖车电动机的输出，实现供电拖车与纯电动汽车速度保持一致。

优选的，一种纯电动汽车的供电拖车系统的能量回收的控制方法，包括以下步骤：

B1、所述负载传感器的加速度传感器和压力传感器监测纯电动汽车与供电拖车的减速刹车趋势并将其传输至所述处理器；

B2、所述处理器根据所述实时状态发送指令至所述拖车控制器；

B3、所述拖车控制器根据对应的所述指令启动所述减速能量回收系统；

B4、所述减速能量回收系统在为所述供电拖车刹车的同时，为所述拖车动力电池组补充电能。

优选的，一种纯电动汽车的供电拖车系统的供电模式的控制方法，包括以下步骤：

C1、所述负载传感器的加速度传感器和压力传感器监测纯电动汽车与供电拖车的实时状态并将所述实时状态传输至所述处理器；

C2、所述处理器获取所述实时状态并根据实现设定在处理器中的供电模式将控制信号传输至拖车控制器；

C3、所述拖车控制器根据所述控制信号控制所述电流转换器，所述电流转换器根据所述纯电动汽车的状态实现对所述拖车动力电池组输出功率以及电流的调整，实现供电拖车供电的三种模式的切换。

本发明的有益效果是：供电拖车通过电流转换器的输送功率与电流的变化向纯电动汽车输送电力，实现了通过供电拖车的拖车动力电池组向纯电动汽车充电，供电拖车与纯电动汽车之间通过电缆连接，解决了针对不同品牌型号的纯电动汽车需要配备不同型号的动力电池从而效率较低下的问题；本发明通过处理器与控制器的配合，处理器将控制信号传输至处理器来控制与其连接的设备，达到供电拖车与电动汽车状态一样；同时本系统中设有减速能量回收系统，实现在刹车过程中储存能量为拖车动力电池组补充电能。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的结构框图；

图2是本发明控制系统框图。

具体实施方式

如图1所示，一种纯电动汽车的供电拖车系统，包括供电拖车和纯电动汽车，供电拖车与纯电动汽车之间连接有拖车挂钩，供电拖车与纯电动汽车之间设有电缆并通过电缆电连接，供电拖车通过电缆向纯电动汽车提供电力；

纯电动汽车内设有汽车动力电池组，供电拖车内设有处理器、拖车控制器、减速能量回收系统、拖车动力电池组、电流转换器、电池监控系统、电池温度管理系统和拖车电动机；其中，处理器包括车载计算机和通讯模组，所述车载计算机通过内置程序将对应的控制信号通过通讯模组输送至拖车控制器。

如图1-图2所示，一种纯电动汽车的供电拖车系统，负载传感器包括压力传感器与加速度传感器，负载传感器用于监测供电拖车与纯电动汽车之间的实时状态、相对速度以及减速刹车趋势并将监测数据传输至处理器，处理器单元根据负载传感器信息，判断供电拖车与纯电动汽车之间的连接状态，并结合纯电动汽车控制信号判断供电拖车与纯电动汽车之间的相对状态，向拖车控制器发送对应的控制信号；

具体的，纯电动汽车行驶时，负载传感器的加速度传感器监测纯电动汽车与供电拖车的相对速度并将相对速度的数据传输至处理器，处理器根据获取的相对速度将对应的速度控制信号传输至拖车控制器，拖车控制器接收控制信号并根据控制信号控制拖车电动机的输出，实现供电拖车与纯电动汽车速度保持一致。

如图1-图2所示，一种纯电动汽车的供电拖车系统，减速能量回收系统包括刹车单元、发电机、储能单元和转化电路，刹车单元用于启动刹车系统并接入发电机，发电机产生电能并将其储存于储能单元中，经由电流转换器注入汽车动力电池组中；

具体的，在纯电动汽车减速时，负载传感器的加速度传感器和压力传感器监测纯电动汽车与供电拖车的减速刹车趋势并将其传输至处理器，处理器根据实时状态发送指令至拖车控制器，拖车控制器根据对应的指令启动减速能量回收系统，减速能量回收系统的刹车单元启动刹车系统，同时接入发电机，发电机产生电能并将产生的电能储存到储能单元中，从而为拖车动力电池组补充电能。

如图1-图2所示，一种纯电动汽车的供电拖车系统，电流转换器包括AC-DC电路和DC-DC电路，电流转换器连接有充电口，充电口用于接入充电桩，为拖车动力电池组供电；电流转换器与汽车动力电池组之间连接有充电器，充电器设于纯电动汽车内，拖车动力电池组通过电流转换器将电能经由充电器提供给汽车动力电池组；其中，汽车动力电池组和拖车动力电池组均为锂电池，动力电池组中的锂电池通过充电口进行充电，在供电拖车使用过程中，通过电流转换器将储存电能提供给纯电动汽车使用，同时也可以通过电流转换器实现拖车动力电池组对纯电动汽车的直接电力驱动；

具体的，负载传感器的加速度传感器和压力传感器监测纯电动汽车与供电拖车的实时状态并将实时状态传输至处理器，处理器获取实时状态并根据事先设定的工作模式将控制信号传输至拖车控制器，拖车控制器根据控制信号控制电流转换器，实现根据实时状态对拖车动力电池组输出功率以及电流的调整，实现供电拖车供电中电动机驱动、电池充电以及充电驱动同步这三种模式的切换。

如图1-图2所示，一种纯电动汽车的供电拖车系统，电池监控系统包括温度传感器、电流传感器、电芯温度检测模块以及电压检测电路，电池监控系统用于检测拖车动力电池组的绝缘电阻、高压互锁检测结果、单体电池电压、电流、温度，动力电池组总电压、总电流和电池包流体温度；

具体的，电池监控系统用于实时检测拖车动力电池组的状态信息数据并将数据传输至处理器，处理器根据状态将控制信号传输至拖车控制器，拖车控制器根据控制信号控制电池温度管理系统。

如图1-图2所示，一种纯电动汽车的供电拖车系统，纯电动汽车和供电拖车还分别包括汽车控制器和转向灯系统，转向灯系统由拖车转向灯、刹车灯、警示灯和雾灯构成；

具体的，汽车控制器与处理器连接，汽车控制器向处理器发出控制信号，包括纯电动汽车动力电池状态，转向灯开启/关闭，刹车灯开启/关闭，雾灯开启/关闭和加/减速状态，汽车控制器用于对纯电动汽车发出控制信号并将控制信号传输至处理器，处理器根据控制信号控制转向灯系统，实现供电拖车与纯电动汽车的车尾灯状态一致。

如图1-图2所示，一种纯电动汽车的供电拖车系统，供电拖车内还设有与处理器连接的全球定位系统，全球定位系统为北斗系统、GPS或GLONASS，全球定位系统用于对供电拖车的位置进行实时定位并将定位信息传输至处理器。

如图1-图2所示，一种纯电动汽车的供电拖车系统的供电拖车速度控制方法如下：

负载传感器的加速度传感器监测纯电动汽车与供电拖车的相对速度并将相对速度的数据传输至处理器，处理器根据获取的相对速度将对应的速度控制信号传输至拖车控制器，拖车控制器接收控制信号并根据控制信号控制拖车电动机的输出，实现供电拖车与纯电动汽车速度保持一致。

如图1-图2所示，一种纯电动汽车的供电拖车系统的能量回收的控制方法如下：

负载传感器的加速度传感器和压力传感器监测纯电动汽车与供电拖车的减速刹车趋势并将其传输至处理器，处理器根据实时状态发送指令至拖车控制器，拖车控制器根据对应的指令启动减速能量回收系统，减速能量回收系统在为供电拖车刹车的同时，为拖车动力电池组补充电能。

如图1-图2所示，一种纯电动汽车的供电拖车系统的供电模式的控制方法如下：

负载传感器的加速度传感器和压力传感器监测纯电动汽车与供电拖车的实时状态并将实时状态传输至处理器，处理器获取实时状态并根据实时状态将控制信号传输至拖车控制器，拖车控制器根据控制信号控制电流转换器，实现对拖车动力电池组输出功率以及电流的调整，实现供电拖车供电中电动机驱动、电池充电以及充电驱动同步这三种模式的切换。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纯电动汽车的供电拖车系统，其特征在于，包括供电拖车和纯电动汽车，所述供电拖车与所述纯电动汽车之间连接有拖车挂钩，所述供电拖车与所述纯电动汽车之间设有电缆并通过所述电缆电连接，所述供电拖车通过所述电缆向所述纯电动汽车提供电力，所述供电拖车和纯电动汽车之间配置有负载传感器；

所述纯电动汽车内设有汽车动力电池组，所述供电拖车内设有处理器、拖车控制器、减速能量回收系统、拖车动力电池组、电流转换器、电池监控系统、电池温度管理系统和拖车电动机；所述负载传感器用于监测所述供电拖车与所述纯电动汽车之间的实时状态、相对速度以及减速刹车趋势并将监测数据传输至所述处理器，所述处理器用于获取所述监测数据并根据所述监测数据将对应的控制信号传输至所述控制器，所述控制器获取所述控制信号并根据所述控制信号控制与其相连的所述拖车电动机、所述减速能量回收系统以及所述电流转换器，所述电流转换器与所述拖车动力电池组连接；所述电池监控系统用于实时检测所述拖车动力电池组的状态信息数据并将所述数据传输至处理器，所述处理器根据所述状态将控制信号传输至所述拖车控制器，所述拖车控制器根据所述控制信号控制所述电池温度管理系统；所述电流转换器根据所述纯电动汽车的状态实现对所述拖车动力电池组输出功率以及电流的调整，实现供电拖车供电中电动机驱动、电池充电以及充电驱动同步这三种模式的切换。

2.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的供电拖车系统，其特征在于，所述纯电动汽车和所述供电拖车还分别包括汽车控制器和转向灯系统，所述汽车控制器用于对所述纯电动汽车发出控制信号并将所述控制信号传输至处理器，所述处理器根据所述控制信号控制所述转向灯系统，实现所述供电拖车与所述纯电动汽车的车尾灯状态一致。

3.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的供电拖车系统，其特征在于，所述供电拖车内还设有与所述处理器连接的全球定位系统，所述全球定位系统为北斗系统、GPS或GLONASS，所述全球定位系统用于对所述供电拖车的位置进行实时定位并将定位信息传输至所述处理器。

4.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的供电拖车系统，其特征在于，所述电池监控系统包括温度传感器、电流传感器、电芯温度检测模块以及电压检测电路，所述电池监控系统用于检测所述拖车动力电池组的绝缘电阻、高压互锁检测结果、单体电池电压、电流、温度，动力电池组总电压、总电流和电池包流体温度。

5.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的供电拖车系统，其特征在于，所述减速能量回收系统包括刹车单元、发电机、储能单元和转化电路，所述刹车单元用于启动刹车系统并接入所述发电机，所述发电机产生电能并将其储存于所述储能单元中，经由所述电流转换器注入所述汽车动力电池组中。

6.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的供电拖车系统，其特征在于，所述电流转换器包括AC-DC电路和DC-DC电路，所述供电拖车的充电或放电均通过所述电流转换器实现，所述电流转换器连接有充电口，所述电流转换器与所述汽车动力电池组之间连接有充电器，所述充电器设于所述纯电动汽车内，所述拖车动力电池组通过所述电流转换器将电能经由所述充电器提供给所述汽车动力电池组。

7.根据权利要求1所述的一种纯电动汽车的供电拖车系统，其特征在于，所述负载传感器包括压力传感器与加速度传感器。

8.一种纯电动汽车的供电拖车系统的供电拖车速度控制方法，适用于如权利要求1至7中任一项所述的纯电动汽车的供电拖车系统，其特征在于，包括以下步骤：

A1、所述负载传感器的加速度传感器监测纯电动汽车与供电拖车的相对速度并将所述相对速度的数据传输至所述处理器；

A2、所述处理器根据获取的所述相对速度将对应的速度控制信号传输至所述拖车控制器；

A3、所述拖车控制器接收所述控制信号并根据所述控制信号控制所述拖车电动机的输出，实现供电拖车与纯电动汽车速度保持一致。

9.一种纯电动汽车的供电拖车系统的能量回收的控制方法，适用于如权利要求1至7中任一项所述的纯电动汽车的供电拖车系统，其特征在于，包括以下步骤：

B1、所述负载传感器的加速度传感器和压力传感器监测纯电动汽车与供电拖车的减速刹车趋势并将其传输至所述处理器；

B2、所述处理器根据所述实时状态发送指令至所述拖车控制器；

B3、所述拖车控制器根据对应的所述指令启动所述减速能量回收系统；

B4、所述减速能量回收系统在为所述供电拖车刹车的同时，为所述拖车动力电池组补充电能。

10.一种纯电动汽车的供电拖车系统的供电模式的控制方法，适用于如权利要求1至7中任一项所述的纯电动汽车的供电拖车系统，其特征在于，包括以下步骤：

C1、所述负载传感器的加速度传感器和压力传感器监测纯电动汽车与供电拖车的实时状态并将所述实时状态传输至所述处理器；

C2、所述处理器获取所述实时状态并根据实现设定在处理器中的供电模式将控制信号传输至拖车控制器；

C3、所述拖车控制器根据所述控制信号控制所述电流转换器。