CN113348118A - 道路设备和牵引车辆之间的智能联接系统、用于致动道路设备上的辅助牵引的管理系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械和电子工程领域，侧重于货品运输系统的能源效率。更具体地，本发明适用于长型组合车辆(LCV)，该长型组合车辆(LCV)的半挂车设置有辅助牵引系统，例如诸如具有再生制动的电动牵引。本发明提供用于控制辅助牵引的致动的装置，该装置在货品运输中提供安全使用并且提高经济和环境方面的节约。在一个实施例中，本发明提供用于管理道路设备上的辅助牵引的系统，该系统提供道路列车的改进的、更安全的驾驶性能。

Description

道路设备和牵引车辆之间的智能联接系统、用于致动道路设 备上的辅助牵引的管理系统和方法

技术领域

本发明涉及机械和电子工程领域，侧重于货品运输系统的能源效率。更具体地，本发明适用于长型组合车辆(LCV)，在该长型组合车辆(LCV)中，半挂车设置有辅助牵引系统，例如诸如具有再生制动的电动牵引。本发明提供用于控制辅助牵引的致动的装置，该装置在货品运输中提供安全使用并且提高经济和环境方面的节约。

背景技术

鉴于与减少使用化石燃料的压力相关联的环境政策和可持续发展计划，越来越需要在货物运输行业寻求能源效率。道路运输业务，无论是针对货物还是乘客，均是最需要化石燃料的行业之一，并且在这个业务行业中的消耗的任何减少都会为运输者带来益处，从而降低运输者的操作成本。另外地，所述减少还为环境提供益处，因为它减少了污染气体和/或加剧温室效应的气体的排放。

在长型组合车辆(LCV)中，能量需求非常大，因为必须克服货物路线的临界条件，例如，严重的下坡和/或不规则地面的状况。这些状况需要大量的能量来移动长型组合车辆，从而需要更高的组合的重量功率比。

在道路设备中，LCV的动能((质量×速度²⁾)/2)非常具有表现力。鉴于巴西立法中规定的潜在组合的多种可能性，本发明适用于任何类型的长型组合车辆。在这个上下文中，巴西交通法规允许具有组合的总毛重高达74吨的LCV，该LCV需要强大的牵引车辆，使得重量/功率比足以适于交通状态。此外，在巴西和某些其他国家的道路运输中，公路具有非常不规则的地面，并且具有很多上坡和下坡状况。因此，考虑到车辆的皮重加上所运输的货物的重量，长型组合车辆需要高的发动机功率来克服惯性。在这整个背景下，燃料成为承运人最大的开支之一，该开支是对货品价值影响最大的变量。本发明提供了对这个问题的解决方案。

在上述状态下，LCV操作还对制动系统具有高的要求，因为LCV操作在高温下承受高机械要求的状态，从而缩短了制动系统部件的使用寿命，并且从而增加了安全操作的维护成本。

除了对制动系统提供较少的需求之外，动能再生和能量储存系统的使用还为降低燃料消耗提供了显著的技术优势，尤其当所述能量用于在车辆中产生牵引时。

这种系统在道路设备中是需要的以辅助牵引车辆的牵引。然而，一个尚未得到圆满解决的技术问题是使牵引车辆的牵引矢量能够与设备的牵引矢量配合，以避免组在直线和弯道中的安全问题。为了安全操作包括设置有辅助牵引系统的设备的LCV，设备将永远不会推动牵引车辆。因此，这种类型的LCV必须包括确保设备牵引仅仅是辅助(或帮助)牵引车辆的牵引的系统。为了这种LCV的安全操作，设备的辅助牵引永远不能影响牵引车辆或组合的方向姿态。

在这些和其他情况下，特别是当牵引车辆和设备之间出现角度时，会出现合成矢量，这会在长型组合车辆(或LCV，该LCV包括与至少一个道路设备相关联的牵引车辆)中产生不稳定性。所述技术问题的大小与牵引车辆与设备之间或牵引座与主销之间的角度，以及牵引车辆的牵引与由设置有辅助牵引的道路设备提供的牵引之间的牵引差异成正比。

因此，从环境以及安全和经济的角度来看，期望使用长型组合车辆的更好的能量利用的方法，诸如将由下坡制动系统耗散的能量再次利用以备后面在需要更大牵引的状况下、诸如在上坡的状况下、使用的方法。

动能再生系统已经应用于车辆以减少燃料消耗，以及减少污染物气体排放。这样，再生的动能就可以用作电能来牵拉车辆。然而，由于若干技术困难，动能再生系统尚未用于货物运输，本发明克服了所述若干技术困难。

长型组合车辆具有高质量的组和运输的货物，该高质量的组和运输的货物为使用动能再生系统、半挂车中的辅助牵引提供了有利的惯性条件。在再生制动系统中，例如在下坡的状况下，在制动过程中耗散的能量被转换成电能并且储存在电池中，以备后面在牵引中使用。此外，由制动得到的能量的再次使用帮助保护制动组和与制动组相关联的部件，诸如轮胎。

据发明人所知，在本发明之前，由于包括但不限于组的方向稳定性的复杂动力学的技术困难，在半挂车上设置有辅助牵引系统的长型组合车辆尚未在实践中得到体现。

衔接系统的方面和长型组合车辆的底盘的刚度的变化提供了放大交通的方向激励产生的影响的自由度。

此外，复杂性还与目前诸如半挂车的道路设备在牵引方面是没有代表的车辆的事实有关，该道路设备仅作为负载的底部，而整个移动力由牵引车辆执行。因此，道路设备仅复制轨迹并且响应于来自牵引车辆的动态刺激/输入。

在对现有技术的科学和专利文献检索期间，发现了以下涉及主题的文件：

US20110094807A1描述了包括两个电动马达的电动触发系统，每个电动马达独立地作用在每个车轮上，这些马达通过来自储存的再生制动的能量供电。控制器独立控制两个电动马达，因此车轮以相同或不同的速度运行。此外，文件提到了从牵引车辆收集数据、诸如车辆速度和加速度、的方法。此外，文件提到了从牵引车辆收集数据、诸如车辆速度和加速度、的方法。然而，这种解决方案没有提到使用防止弯折效应或者称为折刀或L效应的方法，即，文件没有公开或暗示避免这种效应的安全方法，这会带来安全风险和/或对车辆的驾驶性能造成损伤。此外，所述文件既没有提到管理施加到车轮上的功率的方法，也没有指示何时这种功率应当被应用。另外地，也没有提及施加在牵引车辆和道路设备之间的联接上的力矢量的分析，从而损伤组的驾驶性能。

US20080174174A1描述了用于执行加速和减速的卡车拖车的制动和推进再生系统。所述系统包括联接到齿轮箱的马达/发电机、储存制动能量并且将制动能量提供用于牵引的能量储存系统以及控制系统，该控制系统对系统进行控制并且在设备正在运行时通知牵引车辆。此外，文件提到系统独立控制设备轴的每一侧上的每个车轮。此外，文件提到了导航系统，该导航系统指示何时必须启动发动机/发电机以管理用于辅助牵引的储存的和可用的能量。然而，文件没有提到使用防止“弯折”效应、也称为折刀或L效应、的方法。文件没有提到如何分析牵引车辆与设备的联接中的力矢量的细节，并且没有提到关于如何管理系统的细节，因此所带来的解决方案不提供安全要素，并且可能干扰组的驾驶性能。

US8215436描述了用于道路设备的再生制动系统，该道路设备使用在制动期间的再生能量用于辅助牵引，所述能量储存在储存系统中。所述文件公开了加速计的系统，用于检测道路设备的加速度、减速度、倾角和振动，以及使用车轮速度传感器。然而，所述解决方案并未提供用于操作牵引器-设备的组的安全指示，或应用到车轮的功率管理，或保证系统的安全操作的冗余的任何系统。如已知的，长型组合车辆非常重，并且同样还承载重的负载，因此，除了对运输造成巨大损伤之外，由系统产生的任何故障还可能造成重大事故。

US20100025131A1描述了应用于车辆的电动推进系统，该车辆包括底盘，该底盘支撑附接到车辆的悬架的至少一个电动马达。所述文件公开了控制牵引和/或控制稳定性的控制器的使用。然而，文件没有公开或暗示防止弯折效应、也称为折刀或L效应、的机构。此外，所述文件没有公开管理施加到车轮上的功率的方法，即使当这种功率被施加时。此外，文件没有公开对施加到牵引车辆和道路设备之间的联接的力矢量的任何分析。

BR102016001644描述了对设置有来自减速的动能回收系统的拖车及动能回收系统在加速时用于推进的提议。为此，所述文件提到使用与能量储存系统连接的电动马达。然而，上述USA文件完全预见了这种类型的布置的概念。此外，所述文件不应与本发明混淆或预见本发明，因为没有公开用于防止弯折效应、也称为折刀或L效应、的安全装置。此外，所述文件也没有公开管理施加到车轮上的功率的方法，或者何时以及如何施加这种功率。另外地，文件没有提到对施加在牵引车辆和道路设备之间的联接上的力矢量的任何分析。

因此，从所研究的文献中发现，没有发现预见或暗示本发明的教导的文件，因此在发明人看来，本文中提出的解决方案相对于现有技术具有新颖性和创造性。

发明内容

本发明通过控制长型组合车辆(LCV)中存在的半挂车中的辅助牵引系统的致动的装置解决了现有技术问题。

本发明的若干目的共同的发明构思是一种提供LCV的设置有辅助牵引装置的道路设备的安全使用的物理装置。在本发明中，所述物理装置选自以下构件：牵引座和/或智能主销；其他监测点处的传感器；连接到制动踏板的传感器；或以上构件的组合。

在一个实施例中，附加地，本发明包括用于处理这种数据并且发送信号以控制设备的辅助牵引系统和/或牵引车辆的主牵引的系统，使得组更安全和/或有效地操作。

在一个实施例中，所述一组信息由包括控制算法的控制单元处理，该控制单元命令帮助系统启动或不启动。

本发明提供了控制辅助牵引触发器的装置，该装置提供安全使用并且提高货物运输中的经济和环境收益。本发明的控制或管理装置提供了道路设备中辅助牵引的致动的安全使用。本发明还提供控制方法或管理系统，该控制方法或管理系统为LCV提供更好的驾驶性能状态，在所述LCV中，设备设置有辅助牵引系统。

本发明还提供了控制方法或管理系统，该控制方法或管理系统避免了被称为弯折的不期望的效应。

在一个实施例中，本发明的控制装置或管理系统包括防止系统本身的元件故障的装置，该系统包括由智能、编程和预参数化算法控制的安全冗余系统。

在一个实施例中，附加地，本发明的控制装置或管理系统包括算法，该算法基于要采用的路线通过对道路地面的需求的预先分析来提供牵引车辆和道路设备的组的能量优化。在这个实施例中，所述算法管理能量最充足的储存和/或使用能量用于辅助牵引的时间以在不干扰驾驶性能状态的情况下、在最大需求的状况下辅助牵引车辆。

在一个实施例中，附加地，本发明的控制装置或管理系统辅助减速效果，在操作范围内提供制动系统加热的延迟条件，该延迟条件维持或增加制动性能，降低了维护需要并且增加了制动系统部件和相关物品的使用寿命。

本发明在道路设备中的应用为组合和运输操作带来多个优点，诸如：燃料消耗的明显降低和环境优势；降低行进每公里的温室气体排放率；延长车辆使用寿命；减少维护牵引车辆的部件的需要，因为系统在扭矩请求时间内协助牵引；减少对所述部件的需求；通过将牵引力分配到更多轴来减少轮胎磨损；降低制动系统需求，减少对部件的热负载，避免牵引车辆的部件的摩擦系数的降低，使退化效果最小；防止例如制动衬块、鼓状物、制动盘和衬垫的制动部件过热从而增加制动部件的使用寿命。

此外，本发明是绿色环保技术，因为本发明显著降低了车辆的燃料消耗，并且因此，减少了污染气体的排放。本发明还有助于减少摩擦元件的磨损、降低再生速度以及通过不加热胎圈来增加轮胎的使用寿命。本发明的技术还提高了半挂车牵引车辆的组的能源效率。

在一目的中，本发明示出了用于致动道路设备的辅助牵引系统的管理系统。

在本发明中，辅助牵引是能够为道路设备提供移动功率以作为帮助件的任何元件，这种辅助牵引元件能够由控制系统(4)启动/停用和/或控制。在一个实施例中，辅助牵引来自电动马达(10)和至少一个能量储存系统(3)，其中，所述电动马达(10)与道路设备的至少一个轴相互作用，电动马达(10)和能量储存系统(3)的操作由至少一个控制系统(4)控制，该至少一个控制系统(4)连接到电动马达(10)和能量储存系统(3)。

在一个实施例中，辅助牵引是电动的并且来自再生制动，该再生制动包括至少一个电动马达(10)和至少一个电能储存系统(3)，其中，至少一个电动马达(10)与道路设备的至少一个轴相互作用，电动马达(10)和电能储存系统(3)的操作由至少一个控制系统(4)控制，该至少一个控制系统(4)连接到所述电动马达(10)和电能储存系统(3)。

在另一目的中，本发明示出了用于致动道路设备中辅助牵引的管理方法，涉及电动牵引和再生制动，其中，道路设备配备有用于电驱动的管理系统，该管理系统包括至少一个电动马达(10)和至少一个电能储存系统(3)，方法包括以下步骤：

a.识别道路设备经过的地面的坡度；以及

b.通过包括在管理系统中的控制系统(4)选择操作模式，至少基于所识别的坡度来进行选择。

在又一目的中，本发明示出了道路设备和牵引车辆之间的智能联接系统，其中，道路设备配备有用于电致动的管理系统，该管理系统包括至少一个电动马达(10)和至少一个电能储存系统(3)，其中，联接系统包括矢量负载传感器和至少一个角运动传感器，所述矢量负载传感器和所述角运动传感器与道路设备中的管理系统的控制系统(4)通信。在一个实施例中，所述角运动传感器或矢量加载传感器定位在牵引座和/或主销中。

本发明的又一目的是通过通信装置在牵引车辆和道路设备之间提供通信，其中，道路设备设置有智能牵引系统，该智能牵引系统在设备的一个或多个轴上运行，从而能够作为动力功率。系统提供对道路设备的真实动作控制，动作是主动的而不是被动的。无论外部状态是有利的或不利的，本发明的系统都提供显著的结果。因此，操作不依赖于有利的风况或驾驶者的驾驶模式，而是系统在需要时起作用，优化组合的能量平衡，寻求通过道路设备上的辅助牵引来显着减少燃料消耗。

此外，本发明的目的是具有用于道路设备的再生系统的电动牵引套件，该套件包括至少一个电动牵引系统、至少一个再生系统和能够将电动牵引系统联接到道路设备的至少一个机械化系统。

本发明的又一目的是用于道路设备中的电致动的管理系统，该电致动涉及电动牵引和再生制动，管理系统包括与操作面板(5)通信的控制系统(4)，其中，操作面板(5)设置有道路设备的至少一条交通路线，所述路线包含路线的测高分布图的数据，其中：设置有算法的控制系统(4)根据路线的测高分布图数据选择操作模式，其中，操作模式为以下中的至少一者：i)电动牵引；ii)再生制动；iii)自由轴；或i)电动牵引、ii)再生制动和iii)自由轴的组合。

在本发明的另一目的中，提供LCV(长型组合车辆)，该LCV包括设置有用于致动辅助牵引的管理系统的半挂车，其中，管理系统包括：

a.一个或多个传感器，该传感器选自：角运动传感器；矢量负载传感器；制动使用传感器；倒档传感器；车轮速度传感器；地理位置传感器；电量等级传感器；或以上中的两种或更多种的组合；以及

b.控制系统(4)，该控制系统(4)接收来自传感器的信号，并且根据接收到的信号发出辅助牵引驱动命令。

考虑到现有技术中指出的变量，诸如组的重量、制动系统磨损、地面不规则，智能再生系统的应用潜力巨大，该智能再生系统可以优化重量/功率比，其中，与崎岖的地面状态(上坡和下坡)相关联的组的质量(牵引车辆+(一个或多个)半挂车)促进充电循环(通过动能回收)和电池放电的有利状况，以克服特定的交通状况，诸如明显的上坡。因此，本发明完全适用于任何长型组合车辆(LCV)，诸如道路列车、双列火车等，其中，重量/功率比高。

本发明的这些和其他目的将立即被本领域技术人员理解，并且将在下面详细描述。

附图说明

示出了以下视图：

图1示出了在上坡的情况下本发明的管理系统应用于道路设备的实施例。

图2示出了在下坡的情况下本发明的管理系统应用于道路设备的实施例。

图3示出了设置有本发明的管理系统的实施例的道路设备的仰视图。

图4示出了设置有本发明的管理系统的实施例的三轴道路设备的仰视立体图。

图5示出了具有使用的减速器(12)和系统实施例中的一者的差速轴的实施例。

图6示出了联接到牵引车辆的道路设备的示意图，以示出道路设备和牵引车辆的基准轴之间的角度范围θ，该角度范围θ被认为对于管理系统的致动是安全的。

图7示出了联接到牵引车辆的三轴道路设备的立体图，其中，设备配备有本发明的管理系统的实施例。

图8示出了根据图7的联接到牵引车辆的道路设备的俯视图，设备配备有本发明的管理系统的实施例。

图9示出了根据图7和图8的设备的侧视图。

图10示出了本发明的实施例应用于两轴道路设备的两个轴的立体图。

图11示出了图10中示出的实施例的俯视图。

图12示出了图10和图11中示出的实施例的主视图。

图13至图20示出了本发明的管理系统在道路设备中组装的示例性图像顺序，以强调道路设备的驱动轴的定位以及电动马达(10)和轴之间的相互作用。

图21示出了本发明的电动马达(10)的实施例。

图22示出了本发明的电动马达(10)的示例性应用。

图23示出了电能储存系统(3)的实施例。

图24示出了在本发明的管理系统的组件中使用的储存系统(3)的示例。

图25至28示出了图像顺序，该图像顺序示出了控制系统(4)、储存系统(3)和最后附加部件的组装示例，以能够在道路设备的底部处进行操作。

图29示出了为测试本发明的系统而执行的37km路线中存在的上坡状况和下坡状况。

图30示出了为测试本发明的系统而执行的148km路线上存在的上坡状况和下坡状况。

图31示出了主销和能够被检测到的角移动矢量的实施例的示意图示。

图32示出了牵引座以及能够被检测到的角移动矢量和矢量负载的实施例的示意图示。

图33示出了牵引座在用于数据采集的敏感元件的安装过程中的实施例。

图34示出了与图33中图示的相同的实施例，其中，(A)是主视图并且(B)是另一立体图。

图35示出了组装在牵引车辆上的牵引座实施例。

图36示出了牵引座实施例，其中，在(A)中示出了牵引座的带有传感器的磨损环(如在图33和图34中所示)，并且在(B)中图示了电缆通道的细节。

图37在(A)和(B)中示出了实施的角运动传感器的示例。

图38示出了角运动传感器的操作检验。

图39示出了角运动传感器的操作检验。

图40示出了角运动传感器的操作的验证。

图41示出了角运动传感器的操作的验证。

图42示出了在通过前述视图的牵引座实施例执行的测试中的负载与变形相关的图表。

图43示出了用于检验角运动传感器致动的测试。

图44示出了用于检验矢量负载传感器致动的测试。

图45示出了在测试中心的对于角运动传感器的改变(上部图表)和矢量负载传感器的改变(下部图表)的测试性能数据。

图46示出了在外部路线上的对于角运动传感器的改变(上部图表)和矢量负载传感器的改变(下部图表)的测试性能数据。

图47示出了对于正在减速的道路设备的车辆速度和车轮速度数据的测试性能数据。

类似于图47，图48示出了对于正在减速的道路设备的车辆速度和车轮速度数据的测试性能数据。

图49示出了操作面板(5)的实施例。

图50示出了操作面板(5)的实施例。

图51示出了系统的操作模式和驱动模式的可能架构的示例。

图52图示了具有操作模式和相应的选择规则和设置的流程图的示例。

具体实施方式

本发明的各种目的共同的发明构思是一种提供LCV的设置有辅助牵引装置的道路设备的安全使用的物理装置。

在本发明中，所述物理装置选自以下构件：牵引座和/或智能主销；其他监测点处的传感器；连接到制动踏板的传感器；或以上构件的组合。附加地，本发明包括用于处理这种数据并且发送信号以控制设备的辅助牵引系统和/或牵引车辆的主牵引的系统，使得组更安全和/或有效地操作。

在一个实施例中，所述一组信息由包括控制算法的命令单元处理，该命令单元命令帮助系统启动或不启动。

在一个实施例中，角运动传感器和矢量负载由外部源供电，并且基于在至少一个方向上的矢量力和所述角移动的变化，产生输出信号的变化。输出信号由特定的电子电路处理并且对VCU(车辆控制单元)可用，该VCU(车辆控制单元)使用来自这些传感器的信号作为参数来监测和控制辅助牵引系统。

在本发明中，“牵引座和/或智能主销”意指设置有一个或多个传感器的牵引座和/或主销，该一个或多个传感器向牵引车辆和包括辅助牵引系统或帮助系统的设备牵引矢量的联接组的控制系统发送信号。

本发明的另一目的是提供用于控制货物车辆组中的道路设备的辅助牵引系统的方法，该方法包括接收来自以下构件的信号：牵引座和/或智能主销；其他监测点处的传感器；连接到制动踏板的传感器；或以上构件的组合。

在本发明的实施例中，设备牵引辅助系统或帮助系统包括：(i)在减速状态(制动)中的动能回收系统；(ii)用于将这种能量储存在电池中的系统；和(iii)由所述电池供电的电动马达，以在对组有更大需求时用作辅助牵引元件。在所述实施例中，帮助系统协助LCV克服存在功率需求峰值并且因此存在燃料消耗峰值的路线状态。本发明构成了附加的安全系统，该安全系统提供了这样的状态：在该状态下，LCV动能优化系统在LCV的特定操作状态下被安全地执行，该LCV包括前牵引车辆和后道路设备。

本发明的目的之一是在具有安全性和低燃料消耗的LCV的动能的优化中提供安全。

本发明的另一目的是为具有给定负载的给定LCV提供安全和更短的路线时间，因为本发明的LCV通过储存能量提供了附加功率的使用，特别是在上坡中。

本发明的另一目的是在辅助功率系统中提供安全性以支持(帮助)超车。

本发明的另一目的是提供安全性并且延长LCV的使用寿命，由于与不具有本发明的LCV相比，牵引车辆上的磨损和撕裂较轻。

本发明的另一目的是为LCV中给定货物的运输提供安全性并且减少气体排放。

本发明的其他目的是提供安全性：(i)在制动系统的保护方面；(ii)较少加热它们；(iii)在提高LCV安全性方面；(iv)轮胎胎圈稳定性更高，从而延长轮胎胎圈的使用寿命；(v)由于LCV牵引力的分配，对路面的损伤更小，延长路面的使用寿命。

在一个实施例中，牵引座和/或主销设置有一个或多个角传感器和一个或多个矢量加载传感器，该一个或多个角传感器和一个或多个矢量加载传感器提供牵引车辆和设备之间的或牵引座和主销之间的联接移动数据的测绘。

本发明提供安全使用并且提高了货物运输中的经济利益和环境利益。本发明的控制或管理装置提供了道路设备上辅助牵引致动的安全使用。

本发明还提供控制装置或管理系统，该控制装置或管理系统为LCV提供更好的驾驶性能状态，在LCV中，设备设置有辅助牵引系统。

本发明还提供控制装置或管理系统，该控制装置或管理系统避免了被称为弯折的不期望的效应。

为了本发明的目的，车辆是包括与至少一个道路设备相关联的牵引车辆的长型组合车辆(LCV)。

本发明描述了用于道路设备中的安全电致动的管理系统，该管理系统控制制动时段期间制动系统中耗散的能量的摄取和储存，并且将能量用于随后的电动牵引以在功率需求的状况下协助牵引车辆。所述系统提供燃料消耗的减少，因为系统使用将在制动系统中耗散的能量来协助牵引车辆的牵引，从而节省燃料并且使系统节能。此外，由于燃料消耗的减少，系统允许减少污染气体的排放。另外地，系统有助于保护制动系统，从而降低操作者维护成本。

为了本发明的目的，“电致动”指代发生在道路设备上的电致动，诸如电动牵引和再生制动—本发明的目的的一部分，电动牵引和再生制动两者均由电动马达或具有发动机/发电机功能的任何电动机器提供。

在一个目的中，本发明示出了在用于道路设备中的电致动的管理系统，该电致动涉及电动牵引和再生制动，所述管理系统包括至少一个电动马达(10)和至少一个电能储存系统(3)，其中，至少电动马达(10)与道路设备的至少一个轴相互作用，电动马达(10)和电能储存系统(3)的操作由至少一个控制系统(4)控制，该至少一个控制系统(4)连接到所述电动马达(10)和电能储存系统(3)。

为了本发明的目的，所提及的电动马达指代具有正致动和负致动的电动马达，其中，正致动是在“电动马达”功能中的操作，即，由储存在电能储存系统(3)中的电能产生机械能；负致动是在“电动发电机”功能中由机械能产生电能以储存在电能储存系统(3)中的操作。

在一个实施例中，本发明的辅助牵引系统的几何结构被优化以在道路设备的任何轴上提供联接，即，在对使用或联接没有限制的情况下，辅助牵引系统可以从第一轴到最后一轴定位。此外，系统可以根据需要和/或需求联接到道路设备的一个或多个轴，无需改变设备的几何结构，即，再生制动和电动牵引管理系统可以联接在具有任何轴布置的设备中，无论这些轴是否为双轮轴。

对于本发明，电能储存系统(3)是能够储存电能并且以充电功能和放电功能操作的任何元件，即，能够被再次充电并且作为电能源操作的任何元件。在一个实施例中，电能储存系统(3)包括至少一个电池或至少一个超级电容器。所述储存系统(3)储存在制动时段耗散的能量，并且在需要辅助牵引时使能量可作为用于电动牵引的电能用于设备轴。

控制系统(4)又负责控制电动马达(10)和储存系统(3)的操作，后者为在适当的情况下操作。为此，控制系统(4)与传感系统(9)相关联，其中，电动马达(10)和电能储存系统(3)的操作基于由传感系统(9)提供的响应来限定。控制系统(4)管理系统应用于设备轴的牵引或制动，从而保证车辆的行程、稳定性和安全性。

由此，控制系统(4)设置有应用于电动马达(10)的功率管理算法，以使用来自传感系统(9)的信号来管理系统的电活动/电致动的牵引或制动。在一个实施例中，传感系统(9)产生用于功率管理算法的输入以根据动作需要执行牵引或再生动作。因此，借助于相关联的传感系统(9)，诸如半挂车的道路设备根据从传感系统(9)接收到的信号智能地操作，以这种方式，使得控制系统(4)在接收到由传感系统(9)读取的信号时，执行控制逻辑以在道路设备中产生之前限定的动作。在这个意义上，控制系统(4)被设计成使得道路设备智能地并且独立于牵引车辆地操作，然而，值得注意的是，由于需要被联接到货物车辆，因此这种操作并不使道路设备成为自动驾驶车辆。

在一个实施例中，控制系统(4)算法至少包括以下操作模式：i)电动牵引；ii)再生制动；和iii)自由轴。在模式i)电动牵引中，在识别由传感系统(9)提供的信号并且将这些信号与预先设定的参数比较之后，算法可以识别电动马达(10)对供应机械能的轴的需要和操作时间。在模式ii)再生制动中，算法通过由传感系统(9)提供的信号识别需要将系统设定为以发动机电动发电机的功能操作。因此，与预先设定的参数相比，算法进入这个模式并且开始对电能储存系统(3)充电。在模式iii)自由轴中，算法可以识别对“非操作”的需要，即，在参数在预先设定的阈值内的情况下和/或通过预先限定的规则，系统不操作电动马达(10)。这个模式被认为是系统安全模式，诸如当算法识别出可能产生危险的状态(或不安全状态)时，系统不启动电动马达(10)，从而使道路设备轴正常运行。此外，模式iii)自由轴可以由使用者触发，从而启用系统的安全动作。

在一个实施例中，传感系统(9)包括直接传感和/或间接传感，传感系统(9)包括以下中的至少一者：角运动传感器、矢量负载传感器、制动使用传感器、倒档传感器、车轮速度传感器、地理位置传感器、电量等级传感器，或以上中的两者或更多者的组合。

在一个实施例中，直接传感包括执行直接信号测量的传感器，并且执行直接传感的传感器是例如角运动传感器、矢量负载传感器、制动使用传感器和倒档传感器。

在一个实施例中，间接传感包括执行间接信号测量的传感器，并且执行间接传感的传感器是例如车轮速度传感器和地理位置传感器。

在一个实施例中，传感系统(9)以冗余的方式操作，即，传感系统(9)促进LCV的更高的操作安全性，以及遵循当前的安全标准、诸如ISO 26262、和汽车工业的最佳实践。

在一个实施例中，角运动传感器和矢量负载传感器定位在道路设备和牵引车辆之间的联接系统中。在一个实施例中，这个联接系统包括至少一个牵引座和主销的智能类型的组。

在一个实施例中，角运动传感器和矢量加载传感器由外部源供电，即，根据联接系统的至少一个方向的矢量力和角移动的变化，角运动传感器和矢量加载传感器产生输出信号的变化。

在一个实施例中，车轮速度传感器定位在道路设备的轮轴上，使得能够测量轮轴的速度。

在一个实施例中，地理位置传感器包括传输LCV位置信号的传感器，该传感器具有类似于例如GPS的功能。由地理位置传感器传输的信号包括LCV在平面中的位置和选定的待行进的路线，以及待行进的路线的测高信号。

在一个实施例中，制动使用传感器包括定位在设备制动系统上的传感器，当设备制动系统被启动时，传感器向控制系统(4)指示。在另一实施例中，制动使用传感器被定位成从牵引车辆收集制动启动信息，因为这个信息通常已经通过将牵引器与设备连通的电动控制线缆发送。

在一个实施例中，倒档传感器包括定位在设备的后部处的传感器，当货物车辆的操作者挂入倒档时，传感器向控制系统(4)指示。这个传感器可以捕获由牵引车辆的与设备连通的控制线缆传达的信息，并且可以在驾驶者启动车辆倒档时指示时间。

在一个实施例中，电量等级传感器是定位在电能储存系统(3)中的传感器，该传感器指示储存在所述系统中的电量等级。所述传感器能够指示储存系统(3)的当前电量状况。此外，这个等级传感器可以通过从储存系统(3)收集电参数并且将电参数发送到控制系统(4)来操作，使得控制系统(4)可以计算电池的电量等级(例如，SoC)。

在一个实施例中，频率逆变器(2)布置在所述储存系统(3)和至少一个电动马达(10)之间。在一个实施例中，频率逆变器(2)除了监测各种输入参数和应用系统的不同操作模式之外，还具有将交流电转换为直流电以及将直流电转换为交流电的功能。此外，所述逆变器(2)接合在电动马达(10)和电能储存系统(3)之间。然后，所述逆变器(2)允许电能储存系统(3)从再生制动接收能量并且将电能供应到电动马达(10)用于轴的牵引，然后，进行电压调节和电流调节。

在一个实施例中，控制系统(4)嵌入在频率逆变器(2)中以与功率管理算法一起起作用。在一个实施例中，频率逆变器(2)与半挂车的VCU(车辆控制单元)结合操作，以执行系统的功率管理。

通过以上呈现的实施例可以看出，所有传感器和用作参数的信号都嵌入在道路设备本身中。在这个基础上，控制系统(4)算法在其操作时考虑了这些传感器的因素，并且可以使用这些传感器中的一者或多者，从而限定算法的优先级顺序，因此从而使系统操作更安全。当考虑以上指示的所有传感器的存在时，控制系统(4)以添加的方式操作，即，同时考虑两个或更多个参数，或者考虑相对于其他参数具有更高优先级因素的参数。在一个实施例中，与功率管理算法的致动组合的、使用的传感器允许道路设备联接到牵引车辆而无需改变牵引车辆。

为了示例的目的，而不是限制本发明的范围，控制系统(4)的算法基于以下因素管理输入功率：电能储存系统(3)的电量等级；由地理位置传感器指示的待行进的路线的测高；在公路的斜坡上；在半挂车和牵引卡车之间的对准传感器上；在联接件上的负载传感器上；在车轮速度传感器上等。

在一个实施例中，功率管理算法还通过管理系统来管理功率需求以进行电致动。因此，算法进行的管理考虑来自电能储存系统(3)的电量等级传感器的信号，该信号指示可用于电动牵引的电量等级和/或需要多少电量来充满电以能够启动再生制动。

此外，在一个实施例中，在使用地理位置传感器的情况下，由功率管理算法执行的管理还可以是添加的或替代的，地理位置传感器发送待行进的路线的测高的信号。因此，如果功率管理算法识别出在前方的路线行程中，设备可能需要更多能量来进行电动牵引，则算法会自动管理电能储存系统(3)中可用的电能的使用，并且引导/分配储存系统(3)的能量到最需要辅助牵引的时间。

在一个实施例中，在使用倒档的情况下，用于电致动的管理系统以自由轴模式操作以避免对车辆-设备的组的驾驶性能的损伤。为此，倒档传感器向控制系统(4)发出正在使用倒档的信号。

在一个实施例中，功率管理算法在不受外部操作者的干扰的情况下以系统的ii)再生制动的功能和i)电动牵引的功能操作，即，功率管理算法是智能控制系统。在一个实施例中，使用者被允许禁用这些功能以为组提供更高的安全性。

在一个实施例中，控制系统(4)包括容纳功率管理算法的VCU(车辆控制单元)，并且对从传感系统(9)读取的信息进行必要的数据处理和进行必要的决策。

对于操作用于道路设备中的电致动的管理系统和管理操作模式所需的所有参数的控制系统(4)，控制系统(4)需要稳健性和不受限制地符合操作安全要求的保证。

在一个实施例中，控制系统(4)不允许模式i)电动牵引在牵引器或设备处于制动过程中时操作。此外，控制系统(4)不允许模式i)电动牵引在诸如弯道、低牵引状态等的操纵期间操作，以及确保在突然操纵的情况下关闭用于电致动的管理系统。为此，传感系统(9)引导控制系统(4)并且向控制系统(4)发出信号，使得基于传感器的测量，功率管理算法不允许在描述的状况下致动。此外，在模式i)电动牵引中，控制系统(4)以受控功率操作，诸如道路设备从不对牵引车辆施加“推”力，使得道路设备作为帮助件操作。

此外，在一个实施例中，控制系统(4)不允许其在牵引车辆的牵引状况期间或在长型组合车辆需要自由轴模式的状况下进入ii)再生制动模式。

另外，在一个实施例中，控制系统(4)保证用于电致动的管理系统在牵引单元和牵引单元之间的角度便于避免牵引车辆的驾驶性能损耗的状态下操作，这个角度由角运动传感器检测。

此外，基于来自角运动传感器和矢量负载传感器的数据，控制系统(4)允许在对联接系统有正作用力的情况下立即停用用于电致动的管理系统。

因此，本发明使牵引车辆牵引矢量能够与设备牵引矢量配合，以避免车辆-设备的组在直线和弯道中的安全问题，其中，设备作为牵引车辆的帮助件操作。为了LCV的安全操作，设备从不“推”牵引车辆。以这种方式，具有用于电致动的管理系统的LCV确保设备的牵引对牵引车辆的牵引起到辅助作用。因此，为了具有本发明的LCV的安全操作，设备的辅助牵引不会影响牵引车辆或车辆-设备的组合的方向姿态。

在这些和其他情况下，特别是当牵引车辆和设备之间出现角度时，会产生引起长型组合车辆不稳定的矢量。这种不稳定性的大小与牵引车辆和设备之间的联接的角度以及牵引车辆的牵引与由设置有辅助牵引的道路设备提供的牵引之间的牵引差异成正比。然后，控制系统(4)基于来自传感系统(9)中的所有传感器的数据管理操作，并且根据这些数据防止长型组合车辆出现不稳定。

在一个实施例中，传感器、电缆、VCU等具有满足汽车要求和标准的防护等级，这允许它们在侵蚀性环境中起作用，诸如沉浸在水、油、灰尘、粘土、振动等中。

在一个实施例中，除了已经在牵引车辆和设备之间交换的信息，诸如牵引车辆制动信号或倒档的触发，控制系统(4)不依赖于来自牵引车辆CAN网络的信息。

在一个实施例中，管理系统包括至少一个操作面板(5)。在一个实施例中，操作面板(5)包括“人机界面(HMI)”，在人机界面(HMI)中，操作者/使用者选择路线参数，诸如意在行进的路线，然后，功率管理算法控制使用和适用电动牵引模式和再生制动模式，旨在更大的能量增益，除了考虑来自电能储存系统(3)的信号，诸如电池电量等级、电池SoC等，还考虑了所选路线的特性，诸如测高、距离等。

在一个实施例中，HMI布置在牵引车辆车厢内部的驾驶者可接近的位置。作为HMI的一部分的传感系统(9)和控制系统(4)在不使用任何类型的布线的情况下布置。

在一个实施例中，如果车辆操作者允许使用手动选项，则HMI允许来自牵引车辆驾驶者的手动配置。以这种方式，手动配置使得能够使用系统的电动牵引模式，从而在驾驶者的手动命令下为LCV提供更多的机械功率。只有在注意到由传感系统(9)测量的所有安全参数时才允许这种手动功能，从而进行操作电动牵引模式。当无法使用这种手动功能时，HMI会通知驾驶者无法使用手动功能。

在一个实施例中，除了满足由传感系统(9)测量的所有安全参数，用于电致动的管理系统的自动操作可以在操作者希望的任何时间改变为手动操作模式，即，电源管理算法自动起作用，但是手动操作与自动操作重叠，使得操作者在功率管理算法不自动触发时或适当时，仅在传感系统(9)指示启动任何操作模式的完全安全性时，致动电动牵引模式和再生制动模式。

在一个实施例中，控制系统(4)还包括对至少一个数据储存库的访问。

另外，在一个实施例中，当使用者在操作面板(5)上指示路线时，存在两种可能：控制系统(4)在面板上指示路线是已知的，或者路线是未知的。控制系统(4)的功率管理算法可以识别已知的路线和“理想时间”以启动电动牵引模式或再生制动模式。此外，为了理解的目的，“理想时间”包括基于路线测高优化系统的电动牵引模式或再生制动模式的使用，其中，功率管理算法能够自动选择使用或不使用有利于最大可能减少燃料消耗的系统。另外，在一个实施例中，操作面板(5)具有允许更新已知路线的地图的远程更新。

在这种情况下，本发明的管理系统根据传感系统(9)提供的信息和控制系统(4)的参数，以更安全的方式提供道路设备中的牵引和再生制动的电操作，从而根据当前情境证明和供应需求。此外，这种系统还使得能够：明显降低燃料消耗；降低行进每公里的温室气体排放率；延长车辆使用寿命；减少维护牵引车辆的部件的需要，因为系统在扭矩请求时间内协助牵引；减少对所述部件的需求；通过将牵引力分配到更多轴来减少轮胎磨损；降低对制动系统的需求，从而减少部件上的热负载，避免制动系统的部件的摩擦系数的降低，使退化效果最小；防止例如衬块、鼓状物、制动盘和衬垫的制动部件过热从而延长制动部件的使用寿命。

在第二个目的中，本发明示出了用于道路设备中的电致动的管理方法，电致动涉及电动牵引和再生制动，其中，道路设备配备有用于电致动的管理系统，该管理系统包括至少一个电动马达(10)和至少一个电能储存系统(3)，方法包括以下步骤：

a.识别道路设备行进的地面的坡度；以及

b.通过包括在管理系统中的控制系统(4)选择操作模式，至少基于所识别的坡度来进行选择。

在一个实施例中，道路设备设置有传感系统(9)，该传感系统(9)持续监测LCV状况，诸如例如，传感系统(9)监测速度、坡度、制动器的应用等。所述传感系统(9)负责示出设备参数的标志，使得控制系统(4)能够运作。因此，基于至少一个先前指示的参数，控制系统(4)通过算法选择可能的操作模式中的一者，从而指示系统必须执行的动作。

在一个实施例中，由控制系统(4)可选择的操作模式至少是：i)电动牵引；ii)再生制动；和iii)自由轴。在模式i)电动牵引中，在识别由传感系统(9)提供的信号并且将这些信号与预先设定的参数比较之后，算法可以识别电动马达(10)对供应机械能的轴的需要和操作时间。在模式ii)再生制动中，算法通过由传感系统(9)提供的信号识别需要将系统设定为以发动机电动发电机的功能操作。因此，通过与预先设定的参数的比较，算法进入这个模式并且开始对电能储存系统(3)充电。在模式iii)自由轴中，算法能够识别对“非操作”的需要，即，在参数在预先设定的阈值内的情况下和/或通过使用预先限定的规则，系统不操作电动马达(10)。这个模式被认为是系统安全模式，以这种方式，使得当算法识别出可能产生危险的状态(或不安全状态)时，系统不启动电动马达(10)，从而允许道路设备的轴正常运行。

为了自动决策，算法必须至少考虑识别出的地面坡度。因此，基于对先前限定的度数的阈值的检测，算法选择其应当选择哪个操作模式。在一个实施例中，设备的坡度由能够识别正在行进的路段的坡度的矢量负载传感器执行。为了示范的目的，在正倾角或上坡、高于先前限定的坡度阈值的状况下，算法启动模式i)电动牵引。在负倾角或下坡、高于先前限定的坡度阈值的状况下，算法启动ii)再生制动模式。在平坦路线或最小可接受范围内的上坡或下坡的情况下，算法启动模式iii)自由轴。

在另一实施例中，地面坡度的识别由地理位置传感器执行，该地理位置传感器与先前供给有LCV组行进路线、还包含路线的测高信息的系统通信。这样，地理位置系统可以报告LCV的当前位置，并且根据测高信息向控制系统(4)指示当前路段的倾角。在这个基础上，算法可以选择最佳时间来选择每种操作模式。在一个实施例中，路线信息和路线测高信息包含在操作面板(5)中。

另外，在一个实施例中，当使用者在操作面板(5)上指示路线时，控制系统(4)在面板上指示路线是已知的还是未知的。控制系统(4)的功率管理算法可以识别已知的路线和“理想时间”以启动电动牵引模式或再生制动模式。此外，为了理解的目的，“理想时间”包括基于路线测高优化系统的电动牵引模式或再生制动模式的使用，其中，功率管理算法能够自动选择使用或不使用有利于最大可能减少燃料消耗的系统。另外地，在一个实施例中，操作面板(5)具有允许更新已知路线的地图的远程更新。

需要说明的是，对于操作模式的选择，算法可以使用来自两个传感器(与先前供给有路线的系统通信的矢量负载传感器和地理位置传感器)的信息或单独使用来自每一个传感器的信息。附加地，应当注意在用于识别坡度的两个实施例中，都考虑了地面坡度阈值，其中，在第一种情况下，传感器通过矢量布置来指示坡度，而在第二种情况下，传感器/系统通过先前进入的路线指示坡度。

在一个实施例中，附加地，控制系统(4)根据通过定位在道路设备的轮轴上的至少一个速度传感器识别的、先前限定的速度阈值选择操作模式。设备的车轮速度检测以互补功能操作，即，添加到其他参数检测，并且因此做出选择模式的决定。为了示例的目的，通过这个功能，系统可以保证仅在车轮速度合适时才会产生牵引，以发出车辆正在运动的信号。此外，根据这个参数，可以限定模式i)电动牵引开始运行的最小速度，以及识别设备的速度减小，以启动模式ii)再生制动。

在一个实施例中，附加地，控制系统(4)根据道路设备和设备所联接的牵引车辆之间的角度阈值选择操作模式，角度通过至少一个角运动传感器来检测。在这种情况下，控制系统(4)增加了功率管理系统的安全性，从而防止电动马达(10)致动产生弯折效应。此外，这个功能保证遵守牵引单元和被牵引单元之间的时间差，以避免驾驶性能的损耗。

在一个实施例中，考虑来自电能储存系统(3)的电量等级传感器的信号，控制系统(4)进一步选择操作模式，该信号指示可用于电动牵引的电量等级和/或需要多少电量来充满电以能够启动再生制动。在这个基础上，算法考虑电能储存系统(3)的当前状态来选择操作模式，从而避免在满电量时启动再生制动或在低电量时启动电动牵引。

在一个实施例中，操作模式i)电动牵引包括基于由至少一个矢量负载传感器和/或储存系统(3)的一个电量等级传感器获得的结果来管理施加到电动马达(10)的功率的步骤。所述矢量负载传感器除了指示坡度之外，还负责提供关于作用在设备和牵引车辆之间的力矢量、例如加速矢量和减速矢量、的信息。由此，在模式i)电动牵引中，控制系统(4)运行，使得牵引车辆不会通过联接的道路设备“推动”。系统的模式i)电动牵引起辅助作用，因为模式i)电动牵引减少了对牵引车辆的牵引需求。将系统以电动牵引模式应用于道路设备的至少一个轴总体上为车辆带来若干好处。有时，当系统施加扭矩以辅助车辆的牵引时，牵引车辆的部件上的作用力会减少，因此从而延长牵引车辆的使用寿命并且减少维护需求，同时降低气体排放率、燃料消耗和行进周期。牵引力分配在更多轮胎之间减少轮胎磨损并且导致对道路表面的损伤减少。为了本发明的目的，输入功率管理指代由电动马达(10)施加到轴上的力的大小，无论这个力是正的还是负的(在起发电机作用的情况下是负的)。在本发明的范围内，功率控制并不仅限于电功率，因为功率控制与由电动马达(10)施加的力有关，即，这个控制可以通过改变供给马达的电压或电流来完成。

此外，由系统的模式i)电动牵引产生的牵引允许车辆在高扭矩需求期间，例如在诸如爬山的斜坡状况下，形成更好的运作状态。这个因素减少了总行进时间，从而允许承运人能够在相同周期内进行得更多。

在一个实施例中，运行模式i)电动牵引包括通过至少一个制动使用传感器从制动启动的检测开始停用电动马达(10)的安全步骤。此外，安全步骤默认模式i)电动牵引关闭，以这种方式，使得由传感器识别的状态导致这种模式被启动，从而允许使其运行更加安全。此外，算法配置成使得在系统使用过程中发生任何故障，必须立即自动关闭电动牵引。在一个实施例中，这个安全步骤评估储存系统(3)的电量状态，其中，如果电量低于阈值，则电动牵引被禁用。在一个实施例中，安全步骤检验地面坡度，其中，如果车辆在下坡上，则算法阻止使用电动牵引的任何动作。另外，在一个实施例中，在进入安全模式时，控制系统(4)选择模式iii)自由轴。

在控制系统(4)在验证传感系统(9)的数据时识别出需要选择模式ii)再生制动的情况下，系统配置成再次使用在制动期间由制动器耗散的能量，将耗散的能量转换为电能并且将电能储存在电能储存系统(3)中以备后面在模式i)电动牵引中用于电动牵引。为了示例的目的，当检验地面下坡状态和/或检验制动器的使用时，选择模式ii)再生制动。

因此，在选择模式ii)再生制动时，控制系统(4)操作以将在制动过程中转换的电能引导至电能储存系统(3)。在一个实施例中，这个引导通过由控制系统(4)控制的频率逆变器发生。

在一个实施例中，控制系统(4)捕获来自传感系统(9)的数据并且提供分析以确定，在不造成路线的改变或由于被拉动的设备而使车辆失控的情况下，应用到设备轴的再生制动模式或电动牵引模式的操作的开始。

在一个实施例中，控制系统(4)在其算法中考虑来自上述所有传感器的信号，以便考虑用于选择操作模式的两个或更多个参数，使得信息的冗余被考虑，从而在组的操作中能够实现更高的安全等级。

在一个实施例中，操作模式可以由功率管理算法自动触发或由操作者手动触发。手动触发器和自动触发器一起运行，以这种方式，使得触发器的优先安全级别被限定，例如，自动触发器优先于手动触发器，或者手动触发器优先于自动触发器。在一个实施例中，手动触发器仅在由传感系统(9)测量和适当发出信号的所有安全参数指示执行这种启动的总体安全性时才被控制系统(4)允许。在一个实施例中，面对可以由控制系统(4)采取的任何动作，管理系统的手动停用是优先事项，从而保证使用者可以在任何紧急情况下停用系统。

在第三个目的中，本发明呈现了道路设备和牵引车辆之间的智能联接系统，其中，道路设备配备有用于电致动的管理系统，该管理系统包括至少一个电动马达(10)和至少一个电能储存系统(3)，联接系统包括与设备的管理系统的控制系统(4)通信的矢量负载传感器和至少一个角运动传感器。

在一个实施例中，联接系统包括定位在道路设备上的主销，该主销接合在定位在牵引车辆上的牵引座中。

在一个实施例中，牵引座和/或主销配备有至少一个角运动传感器和至少一个矢量负载传感器，该至少一个角运动传感器和至少一个矢量负载传感器提供牵引车辆和设备之间或牵引座和主销之间的联接系统的运动数据的测绘。

在一个实施例中，角运动传感器和矢量负载传感器定位在牵引车辆的牵引座上。在一个实施例中，角运动传感器定位在主销上，而矢量负载传感器定位在牵引座上。在一个实施例中，所述两个传感器都定位在主销上。在一个实施例中，角运动传感器定位在牵引座上，而矢量负载传感器定位在主销上。

在长型组合车(LCV)中，在加速状况下，系统的电动牵引模式以这种方式起作用，使得牵引座和主销之间的牵引矢量保持定向在运动方向上并且平行于LCV的中心轴。这通过理解转向公差来完成，以提供道路路线副本，即，存在对设备的牵引。因此，技术保证牵引车辆不会“推动”，即，技术确保道路设备始终维持牵引矢量的减少的同步机制，从而意味着减少了对牵引车的牵引需求。在这个意义上，本发明的系统电动牵引模式起辅助作用，以这种方式，使得道路设备不会推动牵引车辆，从而避免产生“弯折”效应或众所周知的折刀或L效应。在制动状况下，主销上的合力可以反转方向，但不会影响车辆的驾驶性能。

在一个实施例中，附加地，联接系统包括：其他监测点以辅助管理系统限定设备中的惯性传感器；和/或发出(一个或多个)联接的设备的特性的信号的装置。在一个实施例中，来自制动踏板的信号用于关闭管理系统的牵引。

本发明的目的是用于道路设备中的电致动的管理系统，该电致动涉及电动牵引和再生制动，该管理系统包括与操作面板(5)通信的控制系统(4)，其中，操作面板(5)设置有用于道路设备的交通的至少一条路线，所述路线包含路线的测高分布图的数据，其中：设置有算法的控制系统(4)根据路线的测高分布图数据选择操作模式，操作模式为以下中的至少一者：i)电动牵引；ii)再生制动；iii)自由轴；或i)电动牵引、ii)再生制动和iii)自由轴的组合。

牵引车辆和道路设备要行进的路线由操作者/使用者先前限定，其中，在这个路线中，测高分布图数据通过包含在数据库中的信息、经由卫星的信息、经由航拍图像的信息、本机和手动提出的信息等获取。在这个基础上，可以检验沿路线的上坡、下坡和平面的部分较多的点。因此，当访问这个信息时，控制系统(4)通过先前配置的算法决定选择管理系统应当使用哪种操作模式。

管理系统包括与电动马达(10)通信的电能储存系统(3)，该电动马达(10)与道路设备的轴相互作用。在一个实施例中，管理系统包括定位在储存系统(3)中的至少一个电量等级传感器，该电量等级传感器能够指示存在于所述系统(3)中的电量。

因此，在一个实施例中，控制系统(4)在其算法中考虑测高分布图数据和储存系统(3)的充电量，以便提出要在组中使用的电能的管理，并且因此，更好地优化燃料消耗。在运行过程中，控制系统(4)根据由地理位置传感器提供的组的当前位置信号，根据操作需要，引导致动电动牵引模式、再生制动模式或自由轴模式。

在这个意义上，为了示范，控制系统(4)基于被认为是预测性的测高信息，可以识别当前上坡是否具有比随后的上坡更陡的上坡，以选择仅在下一个上坡上选择i)电动牵引。在一个实施例中，控制系统算法考虑路线测高和储存系统(3)的电量等级之间的关系。根据这个关系的参数，算法能够相应地选择操作模式。附加地，在一个实施例中，先前计算由在待行进的路线中存在的上坡部分的数量和相应距离得到。因此，考虑到储存系统(3)的充电x放电比(先前已知)，算法可以近似地预测在路线的端部处系统(3)的电量状态。因此，根据这个结果，算法可以识别用于应用模式i)电动牵引的最理想时间，该模式仅可以在具有最高倾角和/或最长延伸长度的上坡上。

所述系统在道路设备中的应用，除了对系统中使用的电池电量进行管理，从而在道路设备的电致动系统中提供了智能电池消耗之外，还为组合和运输操作带来多个优势，诸如显著降低了燃料消耗。

下面描述的示例图示了执行本发明的一些方式，但不应当被解释为限制性的。

示例1–道路设备上的电动牵引和再生制动管理系统

在此示出的示例仅意在例证执行本发明的多种方式中的一种，然而并非限制本发明的范围。

对于本发明的构思的示范，考虑了多个初始假设，该多个初始假设着重于系统安全性以及针对最佳的操作状态以降低燃料消耗和延长部件使用寿命。这种假设指代：开发控制系统，使得道路设备联接到牵引车辆而无需改变牵引车辆；实现间接传感，主要使得系统中存在安全冗余；控制系统(算法)设计成使得半挂车(设备)可以独立于牵引车辆操作；所有传感器和用作控制参数的信号都必须装载在半挂车上。

此外，算法必须在不受外部操作者的干扰的情况下，在以下状态下负责辅助牵引系统以及再生制动模式的操作：a)在平坦部分或在正倾角(上坡)的情况下，根据允许电池使用的电池参数、合适的道路倾角以及在牵引车辆处于牵引模式(前进)的情况下，系统必须仅以牵引模式(从不以再生模式)操作；b)在负倾角(下坡)上，在需要降低或维持速度的情况下，根据允许对电池充电的电池参数，合适的道路倾角以及在牵引车辆处于制动模式的情况下，系统必须以再生模式操作；c)在平坦部分，在没有产生限制或者甚至牵引协助的情况下，系统必须以“自由轮”模式操作；d)在倒档的情况下，系统必须以“自由轮”模式操作，以避免设定的驾驶性能出现偏差。

鉴于此，设计了管理系统，其中，控制系统(4)开发有根据传感系统(9)的响应进行操作的算法。为此，传感系统(9)被设计成包含直接传感和间接传感(冗余)，包括：角运动传感器、矢量负载传感器、运动传感器、制动使用传感器、倒档传感器、车轮速度传感器、地理位置传感器和电量等级传感器。所有传感器都定位在半挂车上，以保证牵引车辆无需任何改变。

因此，在平坦的道路部分或在正倾角、即，在上坡状况下、的情况下，用于电致动的管理系统以电动牵引模式操作，但绝不会以再生制动模式操作。在电动牵引模式下，系统根据电量等级传感器的参数操作，即，如果在储存系统(3)存在可用于电动牵引的电能，以及考虑上坡的倾角≥0％的道路，即，牵引在平坦的状态下或在正倾角的状态下操作。以这种方式，传感系统(9)针对道路的正倾角或平坦部分引导功率管理算法，然后算法启动电动马达(10)，该电动马达(10)利用储存的电能牵引设备轴。在这个意义上，算法以这种方式设计，使得电动牵引模式仅在上坡上或在平坦的部分上启动。

在具有负倾角的道路部分上，即，在下坡的部分上，在需要降低或维持速度的情况下，根据来自电能储存系统(3)的电量等级传感器的参数，以及考虑到道路的坡度低于0，用于电致动的管理系统以再生制动模式操作，因此可以充电。另外，根据传感器和系统操作的冗余例程，控制系统(4)会在这些状态下考虑负倾角的度数和部分的距离来选择再生制动模式，以确定再生的可能性。以这种方式，在启动再生制动模式时，制动能量被再次用于为电能储存系统(3)供电。

在道路的平坦部分中，用于电致动的管理系统以自由轴模式操作，该自由轴模式包括如何不产生对设备的限制，也不产生牵引辅助。为此，传感系统(9)识别出不需要辅助牵引并且不存在制动力矩来启动再生模式。然而，即使在平坦的部分上，也可以启动电动牵引。

此外，控制系统(4)算法以这种方式配置，以不允许模式i)电动牵引在诸如弯道、低牵引状态等的操纵期间起作用，以及保证在突然操纵的情况下关闭用于电致动的管理系统。此外，在模式i)电动牵引中，控制系统(4)以受控功率以这种方式操作，使得道路设备从不对牵引车辆施加“推动”力，其中，道路设备作为帮助件操作。为此，如果角运动传感器和/或矢量加载传感器检测到设备和牵引车辆之间的联接系统中的正作用力，则立即停用用于电致动的管理系统。

此外，控制系统(4)允许用于电致动的管理系统在需要辅助功率以在上坡状况下开启以防止LCV倒退的情况下起牵引辅助作用。为此，矢量负载传感器向功率管理算法发出LCV处于上坡状况并且启动电动牵引模式的信号。此外，控制系统(4)允许，在上坡状况下，再生制动模式不应当被启动，即使在制动系统正在运行时也是如此。因此，矢量负载传感器识别LCV在上坡上，并且因此需要牵引力，并且向功率管理算法发出信号。

控制系统(4)还允许仅当车轮速度高于0时才启动电动牵引模式，在这种情况下，便于使用设备车轮速度传感器的数据发出牵引车辆正在向前移动的信号。

附加地，控制系统(4)算法不允许在牵引车辆的牵引状况期间或在长型组合车辆需要自由轴模式的状况下选择ii)再生制动模式。为此，矢量加载传感器识别LCV是否在上坡部分上，其中，功率管理算法启动电动牵引模式，或者是否LCV在平坦部分上，其中，功率管理算法启动自由轴模式。此外，速度传感器和角运动传感器有助于识别LCV处于操纵状态，并且因此必须保持模式iii)自由轴。即使如此，控制系统(4)仍可以允许再生制动模式以某一动作角度运作，而不考虑制动使用，因为牵引车辆可以具有其他资源来启动下降。

为了避免在牵引车辆与半挂车成一角度时的弯折效应或任何不适当的力的应用，从而避免车辆驾驶性能的损耗，算法配置成选择模式i)电动牵引用于LCV单元之间的不同角度，然而，在任何时候，基于其他系统、传感器和设定控制的参数，单元(牵引器和牵引器)之间的相对角度都不能产生能够改变组合驾驶性能的动态影响。由算法管理的自动系统覆盖了(向左和向右)0°到60°的角度。系统可能被要求在大于60°的值的情况下运行，然而，在这种情况下，系统需要手动启动。以这种方式，如在图6中可以看出，角度θ例证了关于牵引车辆的基准轴的安全致动范围，从而允许即使在上坡上的弯道状况下，系统也能起帮助件的作用。系统保证考虑弯道和轴阻力的动态状态，使得保持组的安全。

此外，在使用倒档的情况下，用于电致动的管理系统以自由轴模式操作以避免对车辆-设备的组的驾驶性能的损伤。为此，倒档传感器向控制系统(4)发出正在使用倒档的信号。可替代地，牵引车辆已经挂入倒档的指示通过通常将牵引车辆和半挂车互联的控制线缆来识别。

如前所述，算法还考虑来自电能储存系统(3)的电量等级传感器的信号，该信号指示可用于电动牵引的电量等级和/或需要多少电量来充满电以能够启动再生制动。此外，向使用者指示电量等级状态，使得使用者可以了解电池的当前状态。

在另一设计设定中，控制系统(4)配置成在ABS制动系统需要被致动的情况下，基于车轮速度传感器数据和设备使用制动传感器，允许用于电致动的管理系统立即停止运作。此外，控制系统(4)不会干扰ABS制动系统或任何其他车辆安全系统的操作。另外地，在任何辅助安全系统(ABS、EBS、ESC)运行的情况下，控制系统(4)停止致动管理系统，从而使组件处于自由轴模式。

附加地，算法考虑车辆行进路线的信息，其中，使用者通过操作面板指示车辆将行进的路线，引用起点和终点以及这两个点之间的路径。这个路线信息还包含部分的测高分布图数据。因此，基于这个测高分布图和由地理位置传感器发送的指示车辆的当前位置的信号，控制系统(4)算法能够识别上坡和下坡的存在。此外，通过访问这个预测信息，控制算法能够指示用于选择模式的理想时间。例如，即使检测到上坡状况，控制系统(4)从测高分布图中知道当前上坡没有非常陡峭的倾角，则将更倾向于等待下一个比第一个上坡更陡峭的上坡状况，以启动电动牵引模式。在这种情况下，控制系统(4)可以选择沿路线使施加到马达的功率合理化，以保存储存在电池中的能量。需要说明的是，这种地面状态在诸如巴西的地形地貌丰富的国家是极为正常的。如果地理位置传感器的信号丢失，即，在路线操作期间，GPS信号丢失几分钟，则驾驶者不会感知信号丢失，并且所述丢失对再生制动和电动牵引的管理系统的能量性能的影响可以忽略不计。

对于这个功能，可以将路线数据添加到管理系统访问的数据库。在那种情况下，新路线可以被存储在数据库中以备后用。附加地，当完成路线时，数据库会利用沿路线获得的数据更新，该数据除了指示是否以及何时存在使用者通过手动操作的干预外，还指示控制系统(4)选取的自动选择操作模式的点。计划的路线可以与牵引车和设备的任何组合配合，并且可以与系统的其他使用者共享。

为了输入路线信息，使用者使用操作面板(5)，其中，这个面板包括HMI，使用者还可以在HMI中查看管理系统的操作参数。另外，通过这个HMI，使用者可以手动选择控制系统(4)的操作模式，因为由传感系统(9)测量和适当发出信号的所有安全参数指示执行这种启动的总体安全性。此外，作为安全命令，通过HMI，使用者具有手动停用管理系统的任何操作的工具，其中，这个选项就任何其他系统动作而言(在软件架构方面)具有更高的优先级。另外地，日志可以记录有系统的自动操作或手动操作的信息。

HMI还可以为每个使用者、例如为车队所有者或驾驶者、配置特定的模式。在这个基础上，可以根据动作的需要配置操作。在图51中，示出了系统的多种架构可能性中的一者，“正常”、“城市”、“加速”、“充电”和“禁用”模式是可用的。在这个可能的架构中，示出了层级控制系统，其中，Pilotage层更偏向内部，并且每当系统启动时运行，即，Pilotage层不会在“禁用”模式下运行。Piloting只是来自导航层的块。GPS反馈应当仅发生在已知的、预定的路线上。在其他路线/状况下，系统必须设定成选取的模式(正常、城市、加速)中的一者。示例2-设置有安全电动牵引和再生制动管理系统的长型组合车辆

在道路设备上形成电动牵引和再生制动管理系统。所述系统具有由控制系统(4)控制的电动马达(10)和电能储存系统(3)，其中，控制系统(4)与传感系统(9)相关联，其中，电动马达(10)和电能储存系统(3)的操作基于来自传感系统(9)的信号执行。

电能储存系统(3)包括多个电池单体的布置。

图1示出了应用于LCV的道路设备上的用于电动牵引和再生制动的管理系统。所述图1图示了系统部件的位置，以及示出了在上坡状况下的操作示例。如在图1中指示的，传感系统(9)包括执行传感的一组传感器。传感器位于联接系统、电能储存系统(3)、轮轴(1)、控制系统(4)中，并且位于道路设备的后部处。

另外，如在图1中指示的，在上坡状况下，能量流的方向如(8)指示的，即，系统的帮助功能用于辅助牵引。在这种状况下，电能从电池组(3)流出，电流被转换到逆变器(2)中，使得电能可用于电动马达(10)并且电动马达(10)与轴(1)相互作用。在帮助功能中，轴(1)的转动方向如(6)指示的。来自电池组(3)的电流通过电导体(7)传导到电动马达(10)。

此外，图1示出了位于牵引车辆上的操作面板(5)。操作面板(5)是人机界面(HMI)，该人机界面(HMI)布置在牵引车辆车厢内部的驾驶者可接近的位置。

图2以与图1图示的相同的方式示出了系统部件的位置，以及示出了在下坡状况下的操作示例。

同样，如在图2中指示的，在下坡状况下，能量流的方向如(8)指示的，即，系统的再生制动功能用于为电池组(3)充电。在这种状况下，轴(1)上耗散的能量被捕获、被逆变器(2)转换，并且被引导以储存在电池组(3)中。在再生制动功能中，轴(1)的转动方向如(6)指示的。在轴(1)中耗散的能量通过电导体(7)传导到频率逆变器(2)，并且还从频率逆变器(2)通过电导体(7)传导到电池组(3)。

图3示出了用于道路设备中的电致动的管理系统的应用和布置的示例的仰视图，其中，电动马达(10)与设备轴中的一者相互作用。冷却系统(11)耗散来自电动马达(10)和频率逆变器(2)的热量。辅助箱(14)包围控制系统(4)并且连接到频率逆变器(2)。此外，系统具有绝缘万向轴(13)，该绝缘万向轴(13)用于在电动马达(10)和具有减速器(12)的差速轴之间进行连接。另外地，在不使用万向轴(13)的情况下，电动马达(10)直接与具有减速器(12)的差速轴(12)或道路设备的轴(1)相关联。

图4示出了应用于三轴道路设备的电动牵引和再生制动管理系统的示例的仰视图。在这个实施例中，系统被应用于设备的第一轴。

图5示出了具有减速器(12)的差速轴的实施例。

图6示出了牵引单元与被牵引单元之间的安全角度θ，该安全角度θ包括设备操作相对于牵引车辆的基准轴的安全角度。这个角度保证了LCV的安全性，使得不会造成车辆驾驶性能的损耗。

图7示出了本发明应用于三轴道路设备的三个轴的立体图。图8示出了图7中示出的实施例的俯视图。图9示出了图7和图8中示出的实施例的主视图。

图10示出了本发明应用于两轴道路设备的两个轴的立体图。图11示出了图10中示出的实施例的俯视图。图12示出了图10和图11中示出的实施例的主视图。从指示的图中，清楚的是，电动马达(10)可以与道路设备轴的任何组合相互作用，即，使用与一个或多个轴的相互作用，该一个或多个轴可以是任何设备轴。

图13至图20示出了布置在道路设备中的电动牵引和再生制动管理系统的应用的实施例，示出所述系统具有优化的几何结构和实施例，使得在无需对设备进行结构改变的情况下，能够将系统安全地装配在任何类型的道路设备中，对设备进行结构改变可能会危及使用系统的安全性。

图21示出了电动马达(10)的实施例，并且图22示出了电动马达(10)在道路设备中的应用的示例。

图23示出了电能储存系统(3)的实施例，并且图24示出了储存系统(3)的示例，所述储存系统为多个电池单体的组。

图52中图示的流程图示出了基于传感系统和功率管理算法启动的操作模式。本发明的系统以三个功能起作用：“辅助”或帮助功能、“自由轮”功能和“再生”功能，“辅助”或帮助功能是使用电动牵引来辅助LCV的牵引的功能，在“自由轮”功能中，没有牵引或再生功能作用在轴上，“再生”功能是使用制动力矩的能量为一组电池再次充电的功能，这些能量在以后需要辅助牵引时使用。

为了启动“辅助”功能，如图52所示，功率管理算法确认设备是否附接到牵引车辆。如果是，则算法检验道路设备是否处于制动过程中。如果不是，则算法检验电池的电量等级。如果电池等级高，则算法检验上坡中的倾角角度。如果倾角的角度适当，则算法检验道路设备与牵引车辆的中心基准轴之间的角度。如果角度适当，则算法检验设备的速度以及是否便于启动辅助牵引。如果速度适当，则算法检验待行进的路线的测绘，并且如果路线是已知的，则算法自动开启“辅助”或帮助功能，即，算法开启辅助牵引。

另外，根据图52，如果设备未附接到牵引车辆，则算法启动“自由轮”功能。当正在实行“辅助”功能并且设备进入制动过程时，功率管理算法会启动“自由轮”功能。当正在执行“辅助”功能并且电池电量等级低时，算法会启动“自由轮”模式。如果正在执行“辅助”功能并且倾角角度、设备相对于牵引器的中心基准轴的角度以及设备的速度不便于帮助件操作，则算法启动“自由轮”模式。此外，当路线测绘是未知的时，算法会启动“自由轮”功能。

为了启动“再生”功能，如图52所示，功率管理算法首先检验设备是否附接到牵引车辆。如果设备附接到牵引车辆，则算法在下一步骤中检验设备是否处于制动过程中。如果设备处于制动过程中，则算法在下一步骤中检验电池电量等级。如果载重等级低，则算法检验下坡上的倾角角度。如果下坡角度适当，则在下一步骤中算法检验设备与牵引车辆的中心基准轴之间的角度和设备的速度是否适当。如果适当，则在下一步骤中算法检验已知的路线测绘，并且如果路线适当，则功率管理算法开启“再生”功能。

另外，根据图52，当正在实行“再生”功能并且设备停止执行制动过程时，算法启动“自由轮”功能。如果在“再生”功能工作时电池的电量等级高，则由于电池中有足够的电量，算法会启动“自由轮”模式。此外，如果倾角角度是下坡，设备与牵引车辆的中心基准轴之间的角度和速度不适当，则算法会启动“自由轮”模式。另外，当路线的测绘不充分或不适当时，算法会启动“自由轮”模式。

在那种情况下，众所周知的是，本发明完全适用于任何长型组合车辆(LCV)，例如，在DENATRAN(巴西交通部)第63/09号法令中预见的所列组合中，诸如道路列车、双列火车等，其中，重量/功率比高。

消耗测试：

对于系统牵引，使用来自供应商Weg的容量160L的永磁马达。所述马达具有135kW的输出功率、270kW的峰值功率、650V的电池电压、225A的额定电流、470A的最大电流、3000rpm的额定速度、6000rpm的最高速度、S9的占空比(间歇)、从-20℃至50℃的环境温度、IP66的防护等级、约155kg的重量。

电动马达(10)和管理系统的电池(3)之间的连接由频率逆变器(2)实现。为了这个目的，使用了WEG CVW800逆变器，该逆变器除了转换电压(AC-DC/DC-AC)之外，还可以用于控制和管理传感器，以及实行控制逻辑。

所述频率逆变器(2)具有650Vdc的标称电源电压、450Arms的标称输出电流。过载电流1分钟750Arms，额定开关频率5kHz。逆变器是水冷的，重65kg，具有高的压实度和功率密度，以及用于控制三相感应马达和永磁体的算法。

在本发明中，再生制动功能体现在集成可编程逻辑控制器PLC11-01中，防护等级IP66和标量控制(V/f)、VVW或可编程矢量控制，并且即使在马达停止的情况下，具有编码器的矢量控制提供了整个速度范围内的高度的驱动精度。

电动牵引系统中使用的电池是具有50Ah的单体容量的FreedomWon磷酸铁锂电池(LiFePO4)，其中，电池具有180个电池单体，该180个电池单体全部串联。此外，电池在1C(50A)放电的情况下具有29kWh的容量，具有576V的标称电压(每个单体3.2V)，在满电量情况下具有640V的最高电压，在0％负载的情况下具有520V的最低电压，具有70kW或140A的30秒最大输出功率、60kW或120A的最大持续输出功率、250kg的电池重量。

为了对系统和安全系统的操作模式进行控制，在整个系统中监测一组不同的传感器，监测马达速度、马达基准速度、马达电流、马达电压、故障警告、马达轴承温度、马达绕组温度、逆变器温度、充电电流极限、放电电流极限等。

此外，还监测了来自货物车辆的CAN端口和半挂车的不同传感器的信号，包括LCV主销/牵引座联接件中的角监测和矢量负载传感器。

为了将电动马达(10)的移动传动到车轮，使用了Meritor MR-25-168的差速轴，该差速轴具有6.83：1的减速比。轴与马达之间的传动通过万向轴(13)执行，并且电动马达(10)与万向轴(13)之间的隔离使用赛扬板执行。

为了执行功能测试，使用了Volvo FH440牵引车辆-6×4牵引力。

以上描述的用于电致动的管理系统在任意三轴半挂车上实现。图25、图26、图27和图28示出了系统的应用。

示例3–驾驶者驾驶室中具有驱动控制的电动牵引设备的控制系统

在这个测试中，系统的操作由位于牵引车辆车厢内部的操作面板(5)控制，该操作面板(5)仅以简化的方式构建，用于实行测试，如图49和图50所示。在面板(5)上，E1按钮是紧急按钮，并且关闭整个系统，B1按钮执行操作模式命令，M按钮在牵引模式中开启发动机，从而拉动组合并且消耗能量，按钮N保持发动机处于空档模式，按钮F在制动模式中开启发动机，从而制动组合并且再生能量，按钮B2限定功率模式(I、II和III级)，按钮B3指代手动或自动操作模式，其中，操作模式的自动控制是由算法完成的，L1按钮指代操作指示器LED，其中，持续蓝色的LED指示系统的正确操作，并且闪烁的蓝色的LED指示系统的不正确操作，并且E2按钮为紧急按钮2，该紧急按钮2关闭整个系统，并且是车辆驾驶者的专用按钮。

当系统通电时，蓝色LED亮起。从此刻起，在正常操作的状态下，蓝色LED始终维持开启状态。在系统故障的情况下，LED开启间歇性操作，其中，系统故障通过安装的不同传感器检测。在这种情况下，需要访问系统的位于频率逆变器(2)上的控制系统(4)，检验代码和出现错误的原因。

燃料消耗测试

执行消耗测试，以绘制在应用于长型组合车辆时降低系统的消耗的潜力。为了详细说明过程，参考了SAE J1321 OCT86-联合TMC/SAE燃料消耗测试过程-类型II标准的消耗参考。

在开始测试之前，检验被测试的组合的驾驶状态，并且为车辆加油，并且校准轮胎。此外，对辅助燃料容器进行称重和加油，这用于收集LCV消耗数据。

在开始消耗测试之前，车辆运行了1小时，以便稳定车辆和车辆的部件的所有温度。

然后，牵引器+半挂车的组合行进到路线的起点。在便携式燃料容器断开并且电动牵引系统关闭的情况下对组合进行定位。在对车辆进行定位之后，连接燃料供应管线，并且启动电动牵引系统。

在车辆关闭的情况下，数据采集系统中的行进距离、平均速度和测试时间被重置。在车辆启程时启动数据采集。

实行限定的路线，维持所有执行路线的驾驶标准。在没有使用车辆自动驾驶员的情况下执行测试，并且始终由同一测试驾驶员执行。驾驶员以路线的速度行进，该路线采用在测试的所有阶段都使用的运行样式。在完成运行之后，车辆停在限定为路线的终点的点处，并且便携式燃料供应系统被关闭。

消耗计算:

在运行之前，便携式燃料容器已加油至指示的最大极限。便携式燃料容器必须配备有快速联接件，这允许与车辆的原装燃料容器交替使用。

在再次加燃料之后，燃料容器在精密磅秤上被称重并且记录数值。

在执行测试之后，燃料容器被再次称重，并且记录测得的数值。

对于每条所执行的路线，燃料消耗的计算是通过初始燃料质量和最终燃料质量之间的差异来执行。

每个TS(测试部段)由三个有效样本组成。为了使样本被认为是有效的，三个有效样本必须在最大变化为2％的范围内。2％的范围意味着最低TS值不能比获得的最高TS值低2％以上。

路线：

测试在两条路线上进行：短途和长途。

短途用于快速测试，并且具有较小长度的上坡部分和下坡部分。这条路线的全部长度为37km。图29示出了37km路线上存在的上坡状况和下坡状况，以及图示出了沿路线的上坡和下坡。

长路线用于在更长的测试周期中执行测试，类似于具有更长延伸长度的山区部分。这条路线的全部长度为148km。图30示出了148km路线上存在的上坡状况和下坡状况，以及图示了沿路线的上坡和下坡。

在不使用电动牵引系统的情况下获得的短途燃料以升表示的消耗结果如下表1中图示：

表1–不具有本发明的数据

使用电动牵引系统获得的短途燃料以升表示的消耗结果如下表2中示出：

表2：使用本发明的数据

在不使用电动牵引系统的情况下获得的长途燃料以升表示的消耗结果如下表3中图示：

表3–不具有本发明的燃料消耗

使用电动牵引系统获得的长途燃料以升表示的消耗结果如下表4中示出：

表4–具有本发明的消耗

示例4–牵引座和/或智能主销中的传感系统

在这个示例中，牵引座和/或智能主销设置有传感系统(9)，该传感系统(9)发送信号到牵引车辆的牵引矢量和包括辅助系统牵引或帮助件的设备的牵引矢量的联接和同步组的控制系统(4)。

传感系统(9)是一组传感器，该一组传感器向控制系统(4)发出用于电致动和道路设备的管理系统的操作模式的信号。

一组传感器测量直接和间接信号。直接测量是来自布置在牵引座和主销上的角运动传感器和矢量负载传感器以及设备上的运动传感器的信号。

存在于牵引座和/或主销中的传感器选自包括以下各项的组：负载传感器；量规；位置传感器；激光传感器；或发送关于位置、力或牵引车辆和道路设备的矢量之间的相对加速度的信号的其他传感器。

图31示出了本发明的主销的实施例的示意图示。

图32示出了本发明的牵引座的实施例的示意图示。

本领域技术人员知道，设置有牵引座的牵引车辆通过主销联接到道路设备，例如半挂车。本发明提供的信号用于由控制(启动/停用)设备的辅助电动马达(10)的控制系统(4)进行监测和/或后续处理。

图33示出了牵引座的实施例，其中，图33示出了牵引座的所谓磨损环的细节，该磨损环配备有传感器，该传感器在牵引车辆和设备之间转换负载信号。

图34示出了图33中图示的相同的实施例，示出了具有传感器的磨损环的其他视图。在A)中示出了主视图，并且在B)中示出了另一立体图。

图35示出了在牵引车辆中存在的牵引座的实施例，示出了将主销装配到机械锁或鹦嘴型喷口的转向位置。

图36示出了安装在牵引座上并且就位的磨损环。在A)中，示出了安装在牵引座上的具有传感器的马蹄铁(如图33和34所示)。在B)中，图示了在将磨损环安装在牵引座上之前发出来自磨损环传感器的信号的电缆通道。

图37在A)和B)中示出了安装的角运动传感器，以及图38至图41示出了角运动传感器的操作的验证。

因此，根据所述控制单元从智能主销和/或牵引座接收到的信号，依据启动/停用辅助牵引的命令，本发明的这个实施例提供了能够使设备中的辅助马达安全操作的数据。

控制单元还可以处理来自其他来源的数据，诸如来自牵引车辆控制线缆的制动信号，所述制动信号还用于停用辅助驱动系统并且提高在不同操作状态下的LCV安全性，该不同操作状态包括由定向操纵产生的定位、牵引、压缩、加速制动及它们与牵引车辆和设备之间的相对位置的关系。

在这个实施例中，道路设备的辅助牵引或帮助系统包括：(i)在减速状态(制动)中的动能回收系统；(ii)用于将这种能量储存在电池中的系统；和(iii)由上述电池供电的电动马达，以在对组有更大需求时用作辅助牵引元件。

在这个实施例中，使用了道路设备、牵引单元、道路设备的具有角传感器的主销和牵引单元的具有纵向传感器的牵引座。

具有辅助牵引系统的道路设备联接到牵引单元。在利用牵引单元和道路设备行进时，有必要在路线中进行多次转弯。组测绘了联接件的角度和移动，并且然后在需要弯道时校正联接件的角度。与现有技术弯道所需的路线相比，实现弯道的路途更短。

控制单元还可以处理来自其他来源的数据，诸如来自牵引车辆控制线缆的制动信号，数据还用于停用辅助驱动系统并且提高在不同操作状态下的LCV安全性，该不同操作状态包括由定向操纵产生的定位、牵引、压缩、加速制动及它们与牵引车辆和设备之间的相对位置的关系。

示例5–载荷与变形测试

与负载和应变有关的测试也在测试台上执行。执行校准的数据如下表5所示：

表5–实验室校准

图42示出了通过上述牵引座执行的测试中负载与应变相关的图表。

与联接系统中的力、牵引车辆之间的角度、车辆速度和车轮速度相关的实验数据在图43至图48中图示出。

图43示出了角运动传感器性能的检测测试，图示了角度随时间的变化。图44示出了检测矢量加载传感器的性能的测试，图示了以kN为单位的负载随时间的变化。

图45示出了来自在测试中心执行的测试的数据，其中，角运动传感器变化(上部图表)在路线中获得，其中，角度随时间而变化，并且矢量加载传感器的变化(图形图表)由以kN为单位的负载随时间的变化表示。

图46示出了用于在外部路线上执行测试的数据，其中，获取了上部图表中示出的角运动传感器的变化和下部图表中示出的矢量加载传感器的变化。

图47示出了来自正在减速的道路设备的车辆速度数据和车轮速度数据，图示了设备的第一轴的左车轮和右车轮、第二轴的左车轮和右车轮以及第三轴的左车轮和右车轮上的速度。

图48以与图47相同的方式示出了来自正在减速的道路设备的车辆速度数据和车轮速度数据，图示了设备的第一轴的左车轮和右车轮、第二轴的左车轮和右车轮以及第三轴的左车轮和右车轮上的速度。

本领域技术人员将理解本文中示出的知识，并且将能够以示出的方式以及由以下权利要求的范围覆盖的其他变体和替代方案再现本发明。

Claims (18)

1.一种用于致动道路设备中的辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述管理系统包括控制系统(4)和至少一个传感系统(9)，所述控制系统(4)接收来自所述传感系统(9)的信号，其中，所述控制系统(4)根据由所述传感系统(9)发出的所述信号选择操作模式，从而控制所述辅助牵引的元件。

2.根据权利要求1所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述辅助牵引涉及电动牵引和再生制动，其中，所述系统包括至少一个电动马达(10)和至少一个电能储存系统(3)，所述电动马达(10)与所述道路设备的至少一个轴(1)相互作用，所述电动马达(10)和所述电能储存系统(3)的操作由所述控制系统(4)控制，所述控制系统(4)连接到所述电动马达(10)和所述电能储存系统(3)。

3.根据权利要求2所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述控制系统(4)与所述传感系统(9)通信，其中，所述电动马达(10)和所述电能储存系统(3)的操作基于来自所述传感系统(9)的所述信号限定。

4.根据权利要求2所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述控制系统(4)至少包括以下操作模式：i)电动牵引；ii)再生制动；和iii)自由轴。

5.根据权利要求1所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述传感系统(9)包括直接传感和/或间接传感，所述传感系统(9)包括以下中的至少一者：角运动传感器；矢量加载传感器；制动使用传感器；倒档传感器；车轮速度传感器；地理位置传感器；电量等级传感器；或以上中的两者或更多者的组合。

6.根据权利要求5所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述传感系统(9)以冗余的方式操作。

7.根据权利要求5所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述角运动传感器和所述矢量加载传感器位于所述道路设备和牵引车辆之间的联接系统中。

8.根据权利要求1所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述控制系统(4)包括应用于所述辅助牵引元件的功率管理算法。

9.一种用于致动道路设备中的辅助牵引的管理方法，其特征在于，所述管理方法包括以下步骤：

a.识别所述道路设备经过的地面的坡度；以及

b.通过包括在管理系统中的控制系统(4)选择操作模式，至少基于所识别的所述坡度来执行所述选择。

10.根据权利要求9所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理方法，其特征在于，所述辅助牵引涉及电动牵引和再生制动，所述道路设备设置有至少一个电动马达(10)和至少一个电能储存系统(3)，其中，由所述控制系统(4)选择的操作模式至少包括以下模式：i)电动牵引；ii)再生制动；和iii)自由轴；其中，所述控制系统(4)根据预定的坡度阈值选择操作模式。

11.根据权利要求9所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理方法，其特征在于，所述控制系统(4)附加地根据先前限定的和通过至少一个速度传感器识别的速度阈值选择操作模式。

12.根据权利要求9所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理方法，其特征在于，所述控制系统(4)附加地根据所述道路设备和所述设备所联接到的牵引车辆之间的角度阈值选择操作模式，角度通过至少一个角运动传感器来检测。

13.根据权利要求10所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理方法，其特征在于，所述操作模式i)电动牵引包括基于由至少一个矢量负载传感器和/或用于所述电能储存系统(3)的电量等级传感器获得的结果而应用于所述电动马达(10)的功率管理步骤。

14.根据权利要求10所述的用于致动道路设备中的辅助牵引的管理方法，其特征在于，所述操作模式i)电动牵引包括根据由至少一个制动使用传感器检测到制动启动而进行的所述电动马达(10)的停用安全阶段。

15.一种道路设备与牵引车辆之间的智能联接系统，其中，所述道路设备配备有用于致动辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述管理系统包括矢量负载传感器和至少一个角运动传感器，所述角运动传感器和所述矢量负载传感器与道路设备中的所述管理系统的控制系统(4)通信。

16.根据权利要求15所述的道路设备与牵引车辆之间的智能联接系统，其特征在于，所述智能联接系统包括牵引座和主销的组。

17.一种用于致动道路设备中的辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述管理系统包括控制系统(4)，所述控制系统(4)与操作面板(5)通信，其中，所述操作面板(5)设置有所述道路设备的至少一条交通路线，所述路线包含路线的测高分布图的数据，其中：

-设置有算法的所述控制系统(4)根据路线的测高分布图的所述数据选择操作模式，其中，所述操作模式为以下中的至少一者：i)牵引；ii)再生制动；iii)自由轴；或所述i)牵引、所述ii)再生制动和所述iii)自由轴的组合。

18.一种长型组合车辆，所述长型组合车辆包括半挂车，所述半挂车配备有用于致动辅助牵引的管理系统，其特征在于，所述管理系统包括：

a.一个或多个传感器，所述传感器选自：角运动传感器；矢量负载传感器；制动使用传感器；倒档传感器；车轮速度传感器；地理位置传感器；电量等级传感器；或以上中的两种或更多种的组合；和

b.控制系统(4)，所述控制系统(4)接收来自所述传感器的信号，并且根据接收到的所述信号发出辅助牵引驱动命令。

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