CN118103248A - 带有电驱动装置的挂车车辆、带有挂车车辆的车辆组合和用于运行挂车车辆的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于牵引车(12)的挂车车辆(14)、尤其是鞍式挂车(16)，其中，挂车车辆(14)具有电驱动装置(40)，并且电驱动装置(40)包括用于驱动挂车车辆(14)的至少一个车轮的至少一个电动马达(46)和用于对电动马达(46)进行供应的能量存储器(42)，其中，能量存储器(42)存储多于250kWh或多于500kWh、优选多于750kWh或多于1000kWh的能量。此外，本发明涉及车辆组合(10)、用于运行挂车车辆(14)的方法以及能量存储器(42)的用途。

Description

带有电驱动装置的挂车车辆、带有挂车车辆的车辆组合和用 于运行挂车车辆的方法

技术领域

本发明涉及商用车的领域，并且在此尤其涉及构造为商用车的挂车车辆(或简称为挂车)。构造为商用车的挂车车辆由牵引车牵引，

该牵引车例如也构造为商用车。在此所指的这种挂车车辆尤其是鞍式挂车和牵引式挂车。

背景技术

根据现有技术，车辆越来越多地配备有电驱动装置。因此，以下商用车也是已知的，其作为混合动力车除了作为主驱动源的内燃机以

外附加地还具有至少一个用于支持的电驱动装置。在构造为商用车的牵引车中，电驱动装置迄今主要用于能够在节能的转速范围内运行内

燃机或例如在起动或上坡行驶时提供附加的推力。利用电驱动装置，

车辆的动能和势能可以例如在制动时被回收，并且作为电能存储在一个或多个能量存储器中，以便在需要时再次提供电能以用于推进。

此外，越来越多的挂车车辆也配备有电驱动装置，以便为牵引车提供附加的驱动力，该牵引车构造为上述的包括内燃机和电驱动装置

的混合动力车。带有电驱动装置的挂车车辆也可以与仅具有内燃机的牵引车一起运行，以便通过挂车车辆形成混合动力的车辆组合。也就是说，挂车车辆中的电驱动装置与牵引车的驱动类型无关地也用于支持所需的负加速度，即用于制动。因此，由牵引车和至少一个挂车车辆构成的车辆组合的摩擦制动器也可以被省去。

然而，在商用车中越来越希望完全省去内燃机。然而，到目前为止，迄今的方案仅导致不适合在长途运输中使用的车辆的有效距离。例如，长途运输的要求是，商用车基本上可以在没有更长的中断的情况下行驶最短路线，该最短路线大约在700至800公里的范围内。然而，迄今的解决方案在这样的路线上需要更长的暂停时间，以便对能量存储器进行多次充电。因此，针对较长的路线的已知的商用车局限于中型的具有固定的车身的载货车，以提供用于有效载荷的面或空间。然而，这种中型的载货车通常也被限制在大约400公里的有效距离内，并且因此不满足在长途运输中使用的要求。

发明内容

因此，本发明的任务是解决现有技术的问题。尤其应该发现在没有内燃机的情况下在长途运输中也使用重型载货车或车辆组合的可能性。在任何情况下应发现现有技术的备选方案。

为此，本发明涉及一种根据权利要求1的挂车车辆。

因此，提出了一种用于牵引车的挂车车辆，其中，挂车车辆尤其是鞍式挂车或牵引式挂车。挂车车辆具有电驱动装置，其中，电驱动装置包括用于驱动挂车车辆的至少一个车轮的至少一个电动马达。此外，电驱动装置包括用于对电动马达进行供应的能量存储器。此外，能量存储器构造为，使得其存储多于250kWh或多于500kWh的能量。尤其地，能量存储器存储多于750kWh或多于1000kWh的能量。术语能量存储器在此以单数形式使用，但也包括由多个模块或单电池构成并且以适当方式互连以形成能量存储器的能量存储器。

利用具有特别大的用于对挂车车辆的电驱动装置进行供应的能量存储器的这种挂车车辆，用于牵引挂车车辆的牵引车可以完全由挂车车辆减轻负担。基本上，牵引车不会施加牵引负载。在此，挂车车辆的电驱动装置构造为，使得其能够单独移动挂车车辆的整个负载(包括货物)。此外，在一天中不需要高功率再充电或最高功率再充电。相反，挂车车辆在其息止时间中可以比较慢地充电。电网负载是较低的，并且可以使用夜间电价或结余电价，从而能量比在白天的充电时且尤其在高功率充电时更便宜。例如，为了给1000kWh的电池再充电，在夜间约10小时的100kW功率是足够的。

在此，本发明基于以下认知，即用于在牵引车中布置能量存储器的结构空间仅在有限的范围内是可用的。因此，根据迄今的标准构造牵引车以使得其基本上对牵引车及其挂车车辆施加完全的推进力至少利用迄今实现的能量存储器是不可能的。因此，本发明充分利用的是，在挂车车辆中，通过附加的能量存储器减小有效载荷是可接受的，以便在长的路线上以及对于重的负载提供车辆组合的完全的电驱动。因此，牵引车仅必须在长途运输所需的最小路线上施加用于自身推进的力，从而在牵引车中仅布置相应的能量存储器。

根据第一实施方式，挂车车辆具有运输面，该运输面也可以构造为运输体积，该运输体积构造用于至少15吨或至少18吨的有效载荷。尤其地，运输面构造用于至少21吨、例如多于21吨的有效载荷。因此，挂车车辆可以用于运输重的负载。

根据另一实施方式，挂车车辆具有充电缆线或用于充电缆线的充电接口，用以在外部的充电站处对能量存储器进行充电。优选地，充电接口被设立成用于接受具有多于100V或多于350V、例如400V、优选多于750V、例如800V的电压的能量。如果挂车车辆因此与也纯电行驶的牵引车一起运行，则牵引车通常具有用于对牵引车的能量存储器充电的充电缆线的联接部。挂车车辆因此也具有用于充电的联接部或充电缆线，并且因此可以在充电站处与牵引车并联且独立地充电。因此，车辆组合的充电时间与挂车车辆例如通过牵引车的充电缆线的充电相比明显缩短。

根据另一实施方式，挂车车辆具有用于与牵引车连接的另外的电接口。然而，用于提供与牵引车的连接的所有电接口可以在没有高压的情况下运行。这意味着，另外的电接口可以利用低于100V的电压运行，尤其是在预限定的接触电压极限以下，即在60V(尤其是60V直流电压)上或以下运行。因此，具有牵引车的挂车车辆只能通过挂车联结器、例如鞍式联结器和压力线路以及电线连接，其是无高压的、即无充电能量传输的。因此，排除通过牵引车对挂车车辆的能量存储器充电的能量传输。

在牵引车和挂车车辆之间的用于给电驱动装置的能量存储器充电的能量传输需要高压线路，该高压线路尤其承受在运行期间的振动并且同时必须符合适用的安全要求。在这方面，实现牵引车和挂车车辆之间的这种连接可以非常复杂地并且难以持续使用地实现。

然而根据本发明，可以省去这种连接，这是因为挂车车辆由于根据本发明构造的大的能量存储器而具有足够的能量来长路线行驶。因此，挂车车辆基本上能够相对于牵引车自主地加速，并且不需要牵引车的进一步的推进。在这方面也可能的是，如果例如纯电动牵引车是不可用的，那么利用常规的、包括内燃机的牵引车来运行挂车车辆。挂车车辆的优点(即在长路线上基本上自主地运行，并且在此最大地使牵引车减轻负担)也对具有内燃机的牵引车的相对低的消耗产生影响。

根据另一实施方式，能量存储器布置在挂车车辆的框架纵梁之间。如果挂车车辆是鞍式挂车，那么能量存储器布置在主销或鹅颈管或支柱的区域与最前面的车桥的区域之间的区域中。如果挂车车辆是牵引式挂车，那么能量存储器布置在车桥之间的区域中，即前桥与后桥之间。

在此基于以下认知，即如在挂车车辆中常见的小型的能量存储器的安装位置基本上可以被选择为在任何的位置，这是因为没有重大的风险来自于能量存储器。然而，尤其在较大的能量存储器方面存在其可能由于撞击或事故而点燃的风险，其中，大型的能量存储器的灭火是非常困难和耗费的。因此，一种安全的结构空间被提出且通过所描述的实施方式被包括，从而使得能量存储器一方面通过框架，另一方面通过挂车车辆的车桥保护地布置。另外的车辆的撞击例如通过能量存储器周围的部件所吸收，从而降低火灾风险。

此外，本发明涉及一种根据前述的实施方式之一的具有牵引车和挂车车辆的车辆组合。

根据实施方式，牵引车是电池式电动牵引车，其也被称为BEV。牵引车例如是鞍式牵引机。因此，整个车辆组合不需要内燃机。

根据另一实施方式，在牵引车与挂车车辆之间的用于运行车辆组合的所有电连接是低压连接。因此，牵引车与挂车车辆之间的所有电连接的每个连接的导体之间的电压在运行期间也低于100V，或者尤其是高于或低于60V。

根据车辆组合的另一实施方式，在牵引车与挂车车辆之间提供电连接，该电连接是低压线路并且用于将能量从挂车车辆的能量存储器传输到牵引车或者反过来。因此，牵引车的能量存储器和挂车车辆的能量存储器之间的荷电的平衡在较小的程度上是可能的，尤其是以便能够在紧急情况下，即当其中一个能量存储器意外失效或比另一车辆的能量存储器放电更多时仍然使车辆组合运动。因此，仍然可以省去高压连接。

根据另一实施方式，牵引车和挂车车辆分别具有单独的充电接口，以便分别通过充电缆线与外部的充电站连接。牵引车的充电接口被设立成仅对牵引车的能量存储器充电，并且挂车车辆的充电接口被设立成仅对挂车车辆的能量存储器充电。因此，能够实现通过车辆组合的两个车辆的并联式充电来减少充电时间。

此外，本发明包括用于运行根据前述的实施方式之一的挂车车辆或根据前述的实施方式之一的车辆组合的方法。该方法包括对挂车车辆的能量存储器充电，直到挂车车辆的能量存储器具有多于250kWh或多于500kWh的能量。例如，能量存储器被充电，直到其存储多于750kWh或多于1000kWh的能量。根据该方法，挂车车辆的至少一个电动马达利用来自能量存储器的充电能量运行。

根据该方法的另一实施方式，借助挂车车辆的充电接口进行充电。充电接口用于利用多于100V、尤其是多于350V、例如400V或多于750V、例如800V的电压对能量存储器进行充电。

根据另一实施方式，在借助挂车车辆的充电接口对挂车车辆的能量存储器进行充电时，同时利用牵引车的另外的充电接口对牵引车的能量存储器充电。

此外，本发明涉及能量存储器在挂车车辆中的用途，该能量存储器被设立成存储多于250kWh或多于500kWh的能量。特别优选地，能量存储器被设立成存储多于750kWh或多于1000kWh的荷电。挂车车辆的至少一个电动马达利用能量存储器运行。

附图说明

另外的实施方式借助在附图中详细阐述的实施例得到。在此，

图1示出了由牵引车和挂车车辆构成的车辆组合；并且

图2示出了方法的步骤。

具体实施方式

图1示出了具有牵引车12和挂车车辆14的车辆组合10。挂车车辆14具有运输面15。挂车车辆14在此构造为鞍式挂车16，并且通过未示出的主销与牵引车连接。牵引车12具有电驱动装置18。牵引车的电驱动装置18包括能量存储器20，该能量存储器通过逆变器22与牵引车12的车桥26的电动马达24连接，以便驱动车桥26。在图1中，为了更好的概览，牵引车12仅具有两个车桥26，其中，用于鞍式挂车16的牵引车(也被称为鞍式牵引机)有时也具有两个以上的车桥，通常三个车桥。因此，在此所示的牵引车12仅示例性地表示这种牵引车12，并且本发明还包括具有两个以上的车桥的牵引车12。

此外，牵引车12具有充电接口28，充电接口28可以通过充电缆线(或简称为缆线)30与外部的充电站32连接。因此，能量存储器20可以被充电。牵引车12在此对应于电池式电动车辆BEV 33，并且因此不具有附加的内燃机。此外，牵引车12包括联接部34，这些联接部可以通过另外的电连接38与挂车车辆14的联接部36连接。挂车车辆14的这些接口34都可以以低于100V或以60V或低于60V的电压运行。

以与牵引车12相同的方式，挂车车辆14也具有电驱动装置40。电驱动装置40包括能量存储器42，该能量存储器通过逆变器44与电动马达46电连接。电动马达46用于驱动挂车车辆14的车桥26。当前仅示出了一个单独的电动马达46作为用于驱动车桥26的中心车桥马达。该图示是示例性的，并且本发明还包括备选的在此未示出的实施例，其中，设置有多个电动马达46，这些电动马达作为车轮马达并不驱动车桥26，而是直接地驱动各一个车轮。本发明所涵盖的其他的实施例包括利用多个中心车桥马达驱动挂车车辆14的多个车桥26或利用单轮马达驱动多个车桥26的多个车轮。

能量存储器42布置在区域48中，该区域沿纵向方向位于挂车车辆14的在行驶方向52上最靠前的车桥26与挂车车辆14的用于升高和降低的支柱54之间。此外，能量存储器42所在的区域48在横向方向上由挂车车辆14的在此未完全示出的框架的两个框架纵梁56限制。因此，能量存储器42受到保护以防撞击。

此外，设置有挂车车辆14的充电接口58，该充电接口可以经由充电缆线(简称为缆线60)、即电线与另外的外部的充电站62电连接，以便给挂车车辆14的能量存储器42充电。当前，充电接口58经由逆变器44与能量存储器42连接，这在外部的充电站62提供交流电压的情况下是需要的。然而此外，本发明还包括以下实施例，在其中，充电接口58在中间未接有逆变器44的情况下与能量存储器42连接，以便例如在以直流电压进行快速充电的情况下对能量存储器42进行充电。

图2示出了用于运行挂车车辆14的方法的实施例的步骤。在步骤70中，对能量存储器42进行充电，直到其存储多于250kWh、多于500kWh、多于750kWh或多于1000kWh的能量。在步骤72中，挂车车辆14的电动马达46利用来自能量存储器42的能量运行。在对挂车车辆14的能量存储器42充电的步骤70的同时，在步骤74中对牵引车12的能量存储器20充电。

附图标记列表

10 车辆组合

12 牵引车

14 挂车车辆

15 运输面

16 鞍式挂车

18 电驱动装置

20 能量存储器

22 逆变器

24 电动马达

26 车桥

28 充电接口

30 缆线

32 外部的充电站

33 电池式电动车辆、BEV

34 牵引车的联接部

36 挂车车辆的联接部

38 电连接

40 电驱动装置

42 能量存储器

44 逆变器

46 电动马达

48 区域

54 支柱

56 框架纵梁

58 充电接口

60 缆线

62 外部的充电站

70 给挂车车辆的能量存储器充电

72 运行挂车车辆的电动马达

74 给牵引车的能量存储器充电

Claims (14)

1.用于牵引车(12)的挂车车辆(14)、尤其是鞍式挂车(16)，其中，所述挂车车辆(14)具有电驱动装置(40)，并且所述电驱动装置(40)包括用于驱动所述挂车车辆(14)的至少一个车轮的至少一个电动马达(46)和用于对电动马达(46)进行供应的能量存储器(42)，其中，所述能量存储器(42)存储多于250kWh或多于500kWh、多于750kWh或多于1000kWh的能量。

2.根据权利要求1所述的挂车车辆(14)，其中，所述挂车车辆(14)具有运输面(15)，所述运输面被设计成用于至少15吨、至少18吨或至少21吨的有效载荷。

3.根据权利要求1或2所述的挂车车辆(14)，其中，所述挂车车辆(14)具有充电缆线(60)或用于充电缆线(60)的充电接口(58)，用以利用外部的充电站(62)对所述能量存储器(42)充电。

4.根据前述权利要求中任一项所述的挂车车辆(14)，其中，所述挂车车辆(14)具有用于与牵引车(12)连接的另外的电接口(36)，其中，所述挂车车辆(14)的所有的用于提供与所述牵引车(12)连接的接口(36)能够利用低于100V、尤其是60V或低于60V的电压来运行。

5.根据前述权利要求中任一项所述的挂车车辆(14)，其中，所述能量存储器(42)布置在所述挂车车辆(14)的框架纵梁(56)之间，并且优选布置在所述挂车车辆(14)的支柱(54)与所述挂车车辆(14)的车桥(26)之间的区域(48)中。

6.车辆组合(10)，所述车辆组合具有牵引车(12)和根据前述权利要求中任一项所述的挂车车辆(14)。

7.根据权利要求6所述的车辆组合(10)，其中，所述牵引车(12)是电池式电动车辆(34)。

8.根据权利要求6或7所述的车辆组合(10)，其中，所述牵引车(12)与所述挂车车辆(14)之间的所有的电连接(38)在所述车辆组合运行期间分别具有低于100V、尤其是60V或低于60V的电压。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的车辆组合(10)，其中，在所述牵引车(12)与所述挂车车辆(14)之间提供了电连接(38)，以便将能量从所述挂车车辆(14)的能量存储器(42)传输到所述牵引车辆(12)或从所述牵引车(12)传输到所述挂车车辆(14)，其中，所述电连接(38)是低压线路，尤其是具有低于100V的电压。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的车辆组合(10)，其中，所述牵引车(12)和所述挂车车辆(14)分别具有单独的充电接口(28、58)，其中，所述牵引车(12)的充电接口(28)被设立成仅对所述牵引车(12)的能量存储器(20)充电，并且所述挂车车辆(14)的充电接口(58)被设立成仅对所述挂车车辆(14)的能量存储器(42)充电。

11.用于运行根据权利要求1至5中任一项所述的挂车车辆(14)或根据权利要求6至10中任一项所述的车辆组合(10)的方法，所述方法包括：

-对挂车车辆(14)的能量存储器(42)充电(70)，直到所述挂车车辆(14)的能量存储器(42)存储多于250kWh或多于500kWh、多于750kWh或多于1000kWh的能量，和

-利用来自所述能量存储器(42)的能量来运行所述挂车车辆(14)的电动马达(46)。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，借助所述挂车车辆(14)的充电接口(58)尤其是利用多于100V、多于350V、尤其是400V或多于750V、尤其是800V的电压来进行充电(70)。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其中，包括所述挂车车辆(14)的车辆组合(10)的牵引车(12)在所述挂车车辆(14)的能量存储器(42)充电(70)期间同时在步骤(74)中被充电。

14.在挂车车辆(14)中的能量存储器(42)的用途，所述能量存储器被设立成存储多于250kWh或多于500kWh、特别优选多于750kWh或多于1000kWh的能量来运行用于驱动所述挂车车辆(14)的电动马达(46)。