CN117755062A - 一种部署在挂车的电能传输控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于新能源汽车领域，具体是一种部署在挂车的电能传输控制系统，用于为整车提供电能，该系统包括：挂车电池组，采用分布式电池组布局，以平铺或堆叠方式部署在挂车车架下方；电压转换模块，用于根据牵引车头提供的电能传输控制指令进行电压转换，经挂车高压接口输入牵引车头。本发明创造性的将只应用于牵引车头的能源系统分布至挂车产品中，合理利用挂车底盘的物理空间，并实现正向和逆向的能源传输，使挂车从一种载具车辆改变为可具备电能储存、提供的新能源车辆，使新能源牵引车可以进入到中长途运输市场，并通过不同电池组容量使挂车在保证轻量化的同时用于不同里程的道路运输场景。并且本发明匹配社会能源存储和电网调度的发展需要。

Description

一种部署在挂车的电能传输控制系统

技术领域

本发明属于新能源汽车供电技术领域，尤其涉及一种部署在挂车的电能传输控制系统。

背景技术

新能源汽车发展趋势下电动汽车已开始规模化应用。在商用车领域，相关车型开始向电动产品转型。而中重型牵引式卡车作为重要的陆上运输设备，目前电动产品受限于续航里程不足、电池充电时间太长的困境，难以满足货运市场的成本和运输效率要求，导致此类产品市场接受度低，产品推广应用难度大。在当前电池技术范围下，电动牵引车短期内在功能性和经济性两个方面仍难以达到柴油车辆的水平。

现有技术：

普遍都是将电池安装在牵引车方面：部分牵引车制造企业已陆续推出电动化牵引车产品，根据现有电池技术，产品续航一般为200-350公里，产品应用于短途运输场景，暂难以满足中长途运输业务要求。现有电动牵引车是将电池包布局于车头后方或底盘上，现有半挂车仅作为载具。此技术所形成的作业方式有以下缺点：

1、牵引车续航受限。增加电池密度或容量增加了动力总成的重量，减少了车辆可装载货物的重量，对装载效率影响较大。

2、充换电时牵引车头无法移动。由于电池包全部布局在车头，无论采取快充或是换电，车辆补能时需要完全停靠，停靠时不能移动。车头是运输作业的主要生产工具，补能时间对于装载运输效率形成损失。

3、牵引车电池增加整车重量，影响牵引车的可载货量。牵引车电池包的能量密度约160wh/kg，当电池包为282kwh时重量约2吨，当电池包提升至500kwh时重量约3吨。当车辆满载运行时，电动牵引车因为自重增大的原因将导致可载货量损失，影响了装载效率。

而在挂车方面：现有技术没有电动半挂车产品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提出了一种部署在挂车的电能传输控制系统。

为了实现上述目的，本发明提出了一种部署在挂车的电能传输控制系统，用于为整车提供电能，所述系统包括：

挂车电池组，采用分布式电池组布局，以平铺或堆叠方式部署在挂车车架下方；和

电压转换模块，用于根据牵引车头提供的电能传输控制指令进行电压转换，经挂车高压接口输入牵引车头。

优选的，所述挂车电池组的布局方式为从挂车车架下方的纵梁前端向尾端延伸，将相同密度的高压电池组布置于不同位置。

优选的，所述挂车电池组的容量和型号根据实际运输场景设置，兼顾能耗成本和能源利用效率，所述实际运输场景包括运输里程和挂车承载货物重量。

优选的，所述挂车电池组通过换电设备进行移除和上装。

优选的，所述系统包括超级快充模块和充电模块，用于根据充电指令，通过配置在挂车车尾的充电接口，为挂车电池组进行超级快充或正常充电。

优选的，所述超级快充支持单枪及多枪模式。

优选的，所述系统包括放电模块，用于根据指令，为牵引车头或其他设备充电，还用于根据指令参加电网调度。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明与现有技术都不同，创造性的将现有技术只应用于牵引车辆的能源系统分布至挂车产品中，合理利用了挂车底盘的物理空间，并实现正向和逆向的传输系统，使挂车从一种载具车辆改变为可具备电能储存、提供的新能源车辆，使新能源牵引车可以进入到中长途运输市场，解决牵引车辆因为空间限制无法装载满足运营里程需求的电池的问题，并缓解牵引车辆作业受到充能时间限制的问题。同时，本发明匹配社会能源存储和电网调度的发展需要。

附图说明

图1是本发明的部署在挂车的电能传输控制系统的设计路线示意图；

图2是电池组以平铺式布局在车架底部空间的前后侧水平透视图，其中图2(a)是前视透视图，图2(b)是后视透视图；

图3是电池组以平铺式布局在车架底部空间的顶部第一透视图；

图4是电池组以平铺式布局在车架底部空间的顶部第二透视图；

图5是本发明的电能传输控制系统与牵引车头及外部电池组的能量传输路径示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种部署在挂车的电能传输控制系统，核心技术包括：

(1)电池组模块布置在挂车底盘中；

(2)挂车配置可与牵引车链接的高压传输接口和电压转换模块；

(3)车尾配置电池组充电接口；

(4)电池组充电接口支持超级快充技术；

(5)挂车配置底盘换电技术；

(6)挂车配置与牵引车的电能逆向传输模块；

(7)电池组模块可配置不同容量。

通过本发明，使只具备载货功能的挂车搭载能源，向具备动力系统的牵引车头进行充电，并通过不同电池组容量使挂车在保证轻量化的同时用于不同里程的道路运输场景。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细的说明。

实施例

如图1所示，本发明的实施例提出了一种部署在挂车的电能传输控制系统，用于为整车提供电能，使只具备载货功能的挂车具备独立的能源部分和传输部分。该系统包括：

(1)挂车电池组，采用分布式电池组布局，以平铺方式部署在挂车车架下方；利用当前挂车产品未利用空间。电池组可布局空间从纵梁前端可延伸至尾端。根据产品实际电池容量定义，可将相同密度的高压电池组布置于底盘不同位置。电池根据挂车形态，采用平铺式或堆叠式布局，为电池组运行状态下保持良好散热性能。如图2所示，是电池组以平铺式布局在车架底部空间的前后侧水平透视图，其中图2(a)是前视透视图，图2(b)是后视透视图。如图3所示，是电池组以平铺式布局在车架底部空间的顶部第一透视图。需要说明，图中电池组的数量仅为示意，并不限制，具体电池组的容量和型号根据实际运输场景设置，兼顾能耗成本和能源利用效率，实际运输场景考虑运输里程和挂车承载货物重量。

(2)电压转换模块，用于根据牵引车头提供的电能传输控制指令进行电压转换挂车底盘装配与车头适配进行电能链接的线缆接口，通过该线缆接口为具备动力的牵引车头传输电能。

传输的电能满足主流重卡牵引车的能量参数，同时本挂车的电能传输控制系统具备类似电网的逆向传输功能，可以为牵引车及其它设备进行充能。并可以参加电网调度作业。

(3)本申请的挂车尾部设置有独立的充电接口，使挂车可以独立进行充电。充电接口位置可位于靠近挂车尾部，与车尾底部距离不超过5米。在挂车停靠后通过仓库附近线缆可以连接至充电接口。挂车所搭载充电接口支持超级快充技术，充电系统兼容单枪及多枪超级快充，当前保持130kwh以上功率可用。随着充电技术的发展，可以对快充模块和充电接口进行升级。如图4所示，图中有电能传输接口和快充接口的位置示意。

(4)挂车电池组可加装底盘换电系统，支持底盘换电技术，电池组可通过换电设备完成电池组移除和上装。本换电系统兼容市场中主流换电设施的技术标准。

(5)挂车结构可支持不同容量电池组方案，通过不同电池组模块承运不同运输场景。如图5所示，是本发明的电能传输控制系统与牵引车头及外部电池组的能量传输路径示意图。

现有技术与本申请的对比：

现有技术电动牵引车目前续航不满足干线运输场景需求。

由于电池重量和成本因素、牵引车底盘空间有限、充电时间影响作业效率等原因，目前电动产品续航难以满足干线运输市场，仅适用于短途大宗运输等场景，而干线运输才是我国公路货运的主要场景。

现有技术电池容量增大导致装载货量损失的问题。

纯电牵引车目前主流电池包为282kWh，能量密度约150-160Wh/kg，成组后的重量约2吨，因此从动力总成上纯电牵引车比燃油牵引车重了至少1吨。如果想要增加牵引车的续航里程、将电池包提升到500kWh，动力总成则要重3吨左右。假设燃油牵引车和电动牵引车都满载运行，如果电动牵引车自重为3吨，则收入要减少10％。

本申请电动牵引车的轻量化设计问题。

典型的轻量化牵引车重量约为7.4吨。其中柴油动力系统部件重量估计为2.2吨，其中包括柴油发动机、变速箱、传动系统和油箱。而电动传动系统的重量约为0.65吨，包括电机、逆变器和齿轮箱。因此不带电池的牵引车总重量约为5.85吨。本申请采用的电池布局和轻量化设计，将有助于牵引车减少轴距，提升车辆在实际交通环境中的通过性和适用性，并将更有利于应对安全风险，提升被动安全性能。

本申请电动牵引车续航能力可以满足不同干线运输场景需求。

采用本申请的技术方案，在快递快运类别的使用中，在短途业务场景中，可选择使用搭载小容量电池组的挂车产品。在长途业务场景中可选择使用大容量电池组的挂车产品。搭载282kwh电池组可以为牵引车提供约200公里续航能源，使整车适用于400-600公里中短途运输业务；搭载466kwh电池组可以为牵引车提供约350公里续航，使整车可适用于550-750公里中长途业务，搭载更大电池组可以适用于长途业务。可见，采用本申请部署在挂车的电能传输控制系统，能够针对不同运输场景使用不同电动挂车保证车辆在常规使用中保证能耗成本和能源利用效率最优。

综上，本申请中，电动挂车搭载独立电池包，并通过挂车高压接口为牵引车头提供电能，提升牵引车续航能力。把一部分电池包集成在半挂车底盘上，为车辆动力系统提供能源，电动挂车能够使整车实现更大的电池组设计，提高车辆整体续航里程。对半挂车下端空间进行利用，使牵引车头更易实现轻量化设计，电池包分布式布局也将利于电池组进行散热。

采用电动挂车兼容充电及换电方案，可以独立进行充换电，成为移动的储能设备。半挂车作为货物承载工具，每次运输完成后都会停靠进行装卸作业，可以利用场地充电设施在装卸环节对挂车进行充电，而牵引车本身具有电池在电量未用尽的情况下，完成靠台后可以离开半挂车。同时，挂车电池包将作为储能设备，为车辆或其它设施提供电能输出。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种部署在挂车的电能传输控制系统，用于为整车提供电能，其特征在于，所述系统包括：

挂车电池组，采用分布式电池组布局，以平铺或堆叠方式部署在挂车车架下方；和

电压转换模块，用于根据牵引车头提供的电能传输控制指令进行电压转换，经挂车高压接口输入牵引车头。

2.根据权利要求1所述的部署在挂车的电能传输控制系统，其特征在于，所述挂车电池组的布局方式为从挂车车架下方的纵梁前端向尾端延伸，将相同密度的高压电池组布置于不同位置。

3.根据权利要求1所述的部署在挂车的电能传输控制系统，其特征在于，所述挂车电池组的容量和型号根据实际运输场景设置，兼顾能耗成本和能源利用效率，所述实际运输场景包括运输里程和挂车承载货物重量。

4.根据权利要求1所述的部署在挂车的电能传输控制系统，其特征在于，所述挂车电池组通过换电设备进行移除和上装。

5.根据权利要求1所述的部署在挂车的电能传输控制系统，其特征在于，所述系统包括超级快充模块和充电模块，用于根据充电指令，通过配置在挂车车尾的充电接口，为挂车电池组进行超级快充或正常充电。

6.根据权利要求5所述的部署在挂车的电能传输控制系统，其特征在于，所述超级快充支持单枪及多枪模式。

7.根据权利要求1所述的部署在挂车的电能传输控制系统，其特征在于，所述系统包括放电模块，用于根据指令，为牵引车头或其他设备充电，还用于根据指令参加电网调度。