CN115158036A - 一种电动挂车控制系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电动挂车控制系统及车辆，包括：电驱桥用于在对挂车制动时将挂车的动能转换为电能为动力电池充电；整车控制器在确定整车状态为加速状态时，确定需要电驱桥输出的驱动力矩，或整车控制器在确定整车状态为减速状态时，确定需要电驱桥提供的初始制动力矩以及为动力电池充入的需求电量，并将驱动力矩和初始制动力矩发送给电驱桥控制器，将需求电量发送给电池管理系统；整车控制器根据电池管理系统发送的反馈信息最终确定需要电驱桥提供的最终制动力矩，将最终制动力矩发送给电驱桥控制器。本发明可以使牵引车的发动机运行在经济区间内，增加整车的动力性能，降低油耗，还可以有效避免整车在制动过程中造成车辆折叠及翻车。

Description

一种电动挂车控制系统及车辆

技术领域

本发明涉及电动车技术领域，尤其涉及一种电动挂车控制系统及车辆。

背景技术

在汽车货运行业中，尤其是大型载货运输服务中，挂车应用最为广泛，但常见的挂车其本身并无行进动力，全部依赖牵引车带动，驱动力全部由牵引车输出；当车辆加速时无法为车辆提供动力，需要牵引车发动机运行在非经济区间的大负荷工况，会造成很高的油耗，当车辆减速时无法提供制动力，会造成侧滑、车辆折叠的风险。

发明内容

本发明提供了一种电动挂车控制系统及车辆，可以使牵引车的发动机运行在经济区间内，增加整车的动力性能，降低油耗，还可以有效避免整车在制动过程中造成车辆折叠及翻车。

根据本发明的一方面，提供了一种电动挂车控制系统，包括：

整车控制器和挂车驱动系统；

挂车驱动系统包括电驱桥控制器、电驱桥、电池管理系统和动力电池，动力电池用于为电驱桥供电，电驱桥用于为挂车提供驱动力或者对挂车进行制动，并在对挂车制动时将挂车的动能转换为电能为动力电池充电；

整车控制器用于在确定整车状态为加速状态时，确定需要电驱桥输出的驱动力矩，并将驱动力矩发送给电驱桥控制器；整车控制器用于在确定整车状态为减速状态时，确定需要电驱桥提供的初始制动力矩以及为动力电池充入的需求电量，并将需求电量发送给电池管理系统；

电池管理系统用于在接收到需求电量时向整车控制器发送反馈信息；

整车控制器用于根据反馈信息最终确定需要电驱桥提供的最终制动力矩，将最终制动力矩发送给电驱桥控制器；

电驱桥控制器用于根据驱动力矩或最终制动力矩控制电驱桥的工作状态。

可选的，电池管理系统用于在需求电量小于或等于动力电池可充入的最大电量时，向整车控制器发送确定信息，在需求电量大于动力电池可充入的最大电量时，向整车控制器发送可充入的最大电量；

整车控制器用于在反馈信息为确定信息时，将初始制动力矩确定为最终制动力矩，在反馈信息为可充入的最大电量时，根据可充入的最大电量确定最终制动力矩。

可选的，整车控制器还用于在根据可充入的最大电量确定最终制动力矩时，向牵引车驾驶室发送制动提醒信息，以提醒驾驶员主动制动。

可选的，整车控制器用于在确定整车状态为滑行状态时，向电池管理系统发送电量询问指令；

电池管理系统用于在接收到电量询问指令时，向整车控制器发送可充入的最大电量；

整车控制器用于在接收到可充入的最大电量时，根据可充入的最大电量向电驱桥控制器发送滑行能量回收指令；

电驱桥控制器用于根据滑行能量回收指令控制电驱桥的工作状态，使电驱桥将挂车的动能转换为电能为动力电池充电。

可选的，整车控制器用于根据第一车辆信息确定整车状态，其中，第一车辆信息包括牵引车加速踏板开度信息、牵引车刹车踏板开度信息和挂车制动档位手柄信息。

可选的，减速状态包括主制动减速工况和挂车制动减速工况。

可选的，整车控制器用于根据第二车辆信息确定需要电驱桥输出的驱动力矩，或者根据第二车辆信息确定需要电驱桥提供的初始制动力矩和需要为动力电池充入的需求电量；第二车辆信息包括车辆载荷信息、道路坡度信息、牵引车发动机运行工况信息、动力电池信息以及电驱桥工作状态信息。

根据本发明的另一方面，提供了一种电动挂车，包括本发明任意实施例提供的电动挂车控制系统。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括，牵引车和本发明任意实施例提供的电动挂车。

可选的，牵引车包括牵引车驱动系统；

牵引车驱动系统包括发动机、发动机控制器、变速箱和变速箱控制器；

整车控制器用于从发动机控制器获取发动机工作状态信息，从变速箱控制器获取变速箱工作状态信息，向发动机控制器发送发动机需求扭矩信息，以及向变速箱控制器发送需求档位信息；

发动机控制器用于根据发动机需求扭矩信息控制发动机的工作状态；

变速箱控制器用于根据需求档位信息控制变速箱的工作状态。

本发明实施例当整车控制器确定整车运行状态为加速状态时，整车控制器将计算的出的驱动力矩传输给电驱桥控制器，电驱桥控制器控制电驱桥输出驱动力矩；当整车控制器确定整车运行状态为减速状态时，整车控制器计算出电驱桥的初始制动力矩以及动力电池需要充入的电量，并将需求电量发送给电池管理系统，电池管理系统接收到需求电量时向整车控制器发送反馈信息，整车控制器根据接收到电池管理系统发送的反馈信息，计算出需要电驱桥提供的最终制动力矩，并将最终制动力矩传输给电驱桥控制器，电驱桥控制器控制电驱桥输出最终制动力矩。本发明实施例通过控制电驱桥输出的驱动力矩，辅助牵引车为挂车提供驱动力矩，可以使牵引车的发动机运行在经济区间内，可以增加整车的动力性能，降低油耗，并且通过电驱桥输出的制动力矩以及动力电池的能量回收功能对挂车进行制动减速，可以有效避免造成车辆折叠及翻车。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种电动挂车控制系统的示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种电动挂车控制系统控制信息的示意图；

图3是本发明实施例二提供的一种车辆的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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一部分的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例一

本发明提供了一种电动挂车控制系统，图1是本发明实施例一提供的一种电动挂车控制系统的示意图，参考图1，包括：整车控制器110和挂车驱动系统120；挂车驱动系统120包括电驱桥控制器121、电驱桥122、电池管理系统124和动力电池123，动力电池123用于为电驱桥122供电，电驱桥122用于为挂车提供驱动力或者对挂车进行制动，并在对挂车制动时将挂车的动能转换为电能为动力电池123充电。

整车控制器110用于在确定整车状态为加速状态时，确定需要电驱桥122输出的驱动力矩，并将驱动力矩发送给电驱桥控制器121；整车控制器110用于在确定整车状态为减速状态时，确定需要电驱桥122提供的初始制动力矩以及为动力电池123充入的需求电量，将需求电量发送给电池管理系统124；电池管理系统124用于在接收到需求电量时向整车控制器110发送反馈信息；整车控制器110用于根据反馈信息最终确定需要电驱桥122提供的最终制动力矩，将最终制动力矩发送给电驱桥控制器121；电驱桥控制器121用于根据驱动力矩或最终制动力矩控制电驱桥122的工作状态。

其中，整车控制器110用来协调控制整车状态，通过接收整车运行信息，以及发送控制指令实现整车的协调控制。电驱桥122可以包括电机和传动机构，动力电池123可以给电机供电，电机转动，通过传动机构可以带动挂车行进或减速。整车控制器110确定整车运行状态为加速状态时，可以根据整车运行信息计算电驱桥122输出的驱动力矩，整车控制器110可以通过网络通讯将计算的出的驱动力矩传输给电驱桥控制器121，其中网络通讯可以是CAN或CANFD，电驱桥控制器121控制电驱桥122输出驱动力矩。

整车控制器110确定整车运行状态为减速状态时，电驱桥122对挂车进行制动，并将挂车的动能转化为电能为动力电池123充电，整车控制器110可以计算电驱桥122的初始制动力矩以及动力电池123需要充入的电量。电池管理系统124接收到动力电池123充入的需求电量，可以向整车控制器110发送反馈信息，反馈信息可以是可以充入该需求电量，或者动力电池的可充入的最大电量，整车控制器110根据反馈信息进行判断是否充入需求电量，当可以充入需求电量时，说明电驱桥122提供的初始制动力矩可以完成制动，那么初始制动力矩就作为最终制动力矩发送给电驱桥控制器121，电驱桥控制器121控制电驱桥122输出最终制动力矩；当无法充入需求电量时，说明电驱桥122不能提供初始制动力矩，需要根据动力电池123可充入的最大电量重新计算制动力矩。

本发明实施例当整车控制器110确定整车运行状态为加速状态时，整车控制器110将计算的出的驱动力矩传输给电驱桥控制器121，电驱桥控制器121控制电驱桥122输出驱动力矩；当整车控制器110确定整车运行状态为减速状态时，整车控制器110计算出电驱桥122的初始制动力矩以及动力电池123需要充入的电量，并将需求电量发送给电池管理系统124，电池管理系统124接收到需求电量时向整车控制器110发送反馈信息，整车控制器110根据接收到电池管理系统124发送的反馈信息，计算出需要电驱桥122提供的最终制动力矩，并将最终制动力矩传输给电驱桥控制器121，电驱桥控制器121控制电驱桥122输出最终制动力矩。本发明实施例通过控制电驱桥122输出的驱动力矩，辅助牵引车为挂车提供驱动力矩，可以使牵引车的发动机运行在经济区间内，可以增加整车的动力性能，降低油耗，并且通过电驱桥输出的制动力矩以及动力电池123的能量回收功能对挂车进行制动减速，可以有效避免造成车辆折叠及翻车。

可选的，电池管理系统124用于在需求电量小于或等于动力电池123可充入的最大电量时，向整车控制器110发送确定信息，在需求电量大于动力电池123可充入的最大电量时，向整车控制器110发送可充入的最大电量；整车控制器110用于在反馈信息为确定信息时，将初始制动力矩确定为最终制动力矩，在反馈信息为可充入的最大电量时，根据可充入的最大电量确定最终制动力矩。

其中，电池管理系统124可以计算出动力电池123可充入的最大电量，当整车控制器110发送的需求电量小于或等于动力电池123可充入的最大电量时，电池管理系统124可以向整车控制器110发送确定信息，确定需求电量可以充入动力电池123，整车控制器110将初始制动力矩确定为最终制动力矩。当需求电量大于动力电池123可充入的最大电量时，此时动力电池123无法充入需求电量，整车控制器110根据可以充入的最大电量确定最终制动力矩。

可选的，整车控制器110还用于在根据可充入的最大电量确定最终制动力矩时，向牵引车驾驶室发送制动提醒信息，以提醒驾驶员主动制动。

其中，整车控制器110根据充入的最大电量确定最终制动力矩时，此时电驱桥122不能提供需要的初始制动力矩，即无法提供足够的制动力，整车控制器110可以向牵引车驾驶室发送语音提醒信息或控制驾驶室的制动指示灯亮起等，以提醒驾驶员，让驾驶员配合踩刹车踏板来制动。

可选的，整车控制器110用于在确定整车状态为滑行状态时，向电池管理系统124发送电量询问指令；电池管理系统124用于在接收到电量询问指令时，向整车控制器110发送可充入的最大电量；整车控制器110用于在接收到可充入的最大电量时，根据可充入的最大电量向电驱桥控制器110发送滑行能量回收指令；电驱桥控制器121用于根据滑行能量回收指令控制电驱桥122的工作状态，使电驱桥122将挂车的动能转换为电能为动力电池充电。

其中，电量询问指令可以是动力电池可以充入的最大需求电量是多少，也可以是动力电池当前的剩余电量是多少，整车控制器110根据可充入的最大电量确定需要电驱桥回收的能量，从而确定需要电驱桥输出的力矩，根据该力矩向电驱桥控制器110发送滑行能量回收指令，电驱桥控制器110控制电驱桥进行能量回收，并将回收的能量充入动力电池123，以进行能量的循环利用，提高能量的利用效率。

图2是本发明实施例一提供的一种电动挂车控制系统控制信息的示意图，可选的，整车控制器110用于根据第一车辆信息确定整车状态，其中，第一车辆信息包括牵引车加速踏板开度信息、牵引车刹车踏板开度信息和挂车制动档位手柄信息。

其中，第一车辆信息为整车的运行信息，当牵引车加速踏板开度信息开度大于0时可以确定整车状态为加速状态，当牵引车刹车踏板开度信息开度大于0时可以确定整车状态为主制动减速状态，挂车制动档位手柄信息中包括手柄的位置信息，在手柄的位置不在初始位置时可以确定整车状态为挂车制动减速状态。

可选的，减速状态包括主制动减速工况和挂车制动减速工况。

其中，当减速状态为主制动减速工况时，此时驾驶员正在踩刹车踏板进行制动，可以根据车辆信息判断是否需要电驱桥参与制动，以及需要电驱桥输出的制动力矩是多大；当减速状态为挂车制动减速时，此时是通过挂车的电驱桥来制动，根据车辆信息计算电驱桥输出的初始制动力矩和需要充入动力电池的需求电量，并根据电池管理系统的反馈信息判断电驱桥是否可以满足制动需求，当电驱桥输出的制动力矩满足制动需求时，可以通过电驱桥制动，当电驱桥输出的制动力矩无法满足制动需求时，可以提醒驾驶员辅助制动，需要驾驶员配合踩刹车踏板来制动。

可选的，整车控制器110用于根据第二车辆信息确定需要电驱桥输出的驱动力矩，或者根据第二车辆信息确定需要电驱桥提供的初始制动力矩和需要为动力电池充入的需求电量；第二车辆信息包括车辆载荷信息、道路坡度信息、牵引车发动机运行工况信息、动力电池信息以及电驱桥工作状态信息。

其中，车辆载荷信息为车辆的总重量信息，道路坡度信息可以为道路陡缓的程度，牵引车发动机运行工况信息可以为发动机怠速、小负荷、中等负荷、大负荷和全负荷等工况信息，动力电池信息为当前动力电池剩余电量/容量，电驱桥工作状态信息可以为输出驱动力矩信息或者制动力矩信息。根据第一车辆信息判断当前整车状态为加速状态时，通过第二车辆信息可以计算出电驱桥可以输出的驱动力矩，根据第一车辆信息判断当前整车状态为主动减速工况时，通过第二车辆信息可以计算挂车是否需要参与制动，以及计算出电驱桥提供的初始制动力距和需要为动力电池充入的需求电量。

本发明实施例可以根据第一车辆信息确定整车的运行状态，根据第二车辆信息在整车需要较大动力输出时，可以通过电动挂车的电驱桥提供驱动力，当整车在正常行驶滑行过程中，可以通过电动挂车的电驱桥适当地进行能量回收，将挂车的动能转化为电能为动力电池充电，当整车在制动过程中可以通过电动挂车100的电驱桥提供适当制动力矩，并且可以进行制动能量回收。在任意工况下都能完善管理动力电池能量，不论是能量回收还是能量输出，都能够符合驾驶员意图，并合理利用车辆综合信息。

实施例二

本发明实施例在上述实施例的基础上提供了一种电动挂车，包括本发明实施例提供的任一项的电动挂车控制系统。

其中，电动挂车控制系统设置在电动挂车内部。

本发明实施例还提供了一种车辆，图3是本发明实施例二提供的一种车辆的结构示意图，参考图3，包括：牵引车200和本发明任意实施例提供的电动挂车100。

其中，牵引车200为电动挂车车头。

可选的，牵引车200包括牵引车驱动系统210；牵引车驱动系统210包括发动机212、发动机控制器211、变速箱213和变速箱控制器214；整车控制器110用于从发动机控制器211获取发动机212工作状态信息，从变速箱控制器214获取变速箱213工作状态信息，向发动机控制器211发送发动机212需求扭矩信息，以及向变速箱控制器214发送需求档位信息；发动机控制器211用于根据发动机212需求扭矩信息控制发动机的工作状态；变速箱控制器214用于根据需求档位信息控制变速箱213的工作状态。

其中，发动机212需求扭矩信息为发动机加速能力的指标，扭矩输出越大，加速性能越好，需求档位信息可以是调节速度的信息，整车控制器110向发动机控制器211发送发动机212需求扭矩信息，发动机控制器211控制发动机的加速能力，整车控制器110向变速箱控制器214发送需求档位信息，变速箱控制器214根据档位信息控制速度改变，可以进行加速或减速。

本发明实施例通过提供一种车辆，包括牵引车200以及本发明实施例任意提供的电动挂车100，在整车需要较大动力输出时，可以通过电动挂车100的电驱桥提供驱动力，当整车在正常行驶滑行过程中，可以通过电动挂车100的电驱桥适当地进行能量回收，将挂车的动能转化为电能为动力电池充电，当整车在制动过程中可以通过电动挂车100的电驱桥提供适当制动力矩，并且可以进行制动能量回收。在任意工况下都能完善的管理动力电池能量，不论是能量回收还是能量输出，都能够符合驾驶员意图，并合理利用车辆综合信息。

应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电动挂车控制系统，其特征在于，包括：

整车控制器和挂车驱动系统；

所述挂车驱动系统包括电驱桥控制器、电驱桥、电池管理系统和动力电池，所述动力电池用于为所述电驱桥供电，所述电驱桥用于为挂车提供驱动力或者对挂车进行制动，并在对挂车制动时将挂车的动能转换为电能为所述动力电池充电；

所述整车控制器用于在确定整车状态为加速状态时，确定需要电驱桥输出的驱动力矩，并将所述驱动力矩发送给所述电驱桥控制器；所述整车控制器用于在确定整车状态为减速状态时，确定需要电驱桥提供的初始制动力矩以及为动力电池充入的需求电量，将所述需求电量发送给所述电池管理系统；

所述电池管理系统用于在接收到所述需求电量时向所述整车控制器发送反馈信息；

所述整车控制器用于根据所述反馈信息最终确定需要所述电驱桥提供的最终制动力矩，将所述最终制动力矩发送给所述电驱桥控制器；

所述电驱桥控制器用于根据所述驱动力矩或所述最终制动力矩控制所述电驱桥的工作状态。

2.根据权利要求1所述的电动挂车控制系统，其特征在于：

所述电池管理系统用于在所述需求电量小于或等于所述动力电池可充入的最大电量时，向所述整车控制器发送确定信息，在所述需求电量大于所述动力电池可充入的最大电量时，向所述整车控制器发送所述可充入的最大电量；

所述整车控制器用于在所述反馈信息为确定信息时，将所述初始制动力矩确定为所述最终制动力矩，在所述反馈信息为可充入的最大电量时，根据所述可充入的最大电量确定所述最终制动力矩。

3.根据权利要求2所述的电动挂车控制系统，其特征在于：

所述整车控制器还用于在根据所述可充入的最大电量确定所述最终制动力矩时，向牵引车驾驶室发送制动提醒信息，以提醒驾驶员主动制动。

4.根据权利要求1所述的电动挂车控制系统，其特征在于：

所述整车控制器用于在确定整车状态为滑行状态时，向所述电池管理系统发送电量询问指令；

所述电池管理系统用于在接收到所述电量询问指令时，向所述整车控制器发送可充入的最大电量；

所述整车控制器用于在接收到所述可充入的最大电量时，根据所述可充入的最大电量向所述电驱桥控制器发送滑行能量回收指令；

所述电驱桥控制器用于根据所述滑行能量回收指令控制所述电驱桥的工作状态，使所述电驱桥将挂车的动能转换为电能为所述动力电池充电。

5.根据权利要求1所述的电动挂车控制系统，其特征在于：

所述整车控制器用于根据第一车辆信息确定所述整车状态，其中，所述第一车辆信息包括牵引车加速踏板开度信息、牵引车刹车踏板开度信息和挂车制动档位手柄信息。

6.根据权利要求5所述的电动挂车控制系统，其特征在于：

所述减速状态包括主制动减速工况和挂车制动减速工况。

7.根据权利要求1所述的电动挂车控制系统，其特征在于：

所述整车控制器用于根据第二车辆信息确定需要电驱桥输出的驱动力矩，或者根据第二车辆信息确定需要电驱桥提供的初始制动力矩和需要为动力电池充入的需求电量；所述第二车辆信息包括车辆载荷信息、道路坡度信息、牵引车发动机运行工况信息、动力电池信息以及电驱桥工作状态信息。

8.一种电动挂车，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的电动挂车控制系统。

9.一种车辆，其特征在于，包括，牵引车和权利要求8所述的电动挂车。

10.根据权利要求9所述的车辆，其特征在于：

所述牵引车包括牵引车驱动系统；

所述牵引车驱动系统包括发动机、发动机控制器、变速箱和变速箱控制器；

所述整车控制器用于从所述发动机控制器获取发动机工作状态信息，从所述变速箱控制器获取变速箱工作状态信息，向所述发动机控制器发送发动机需求扭矩信息，以及向所述变速箱控制器发送需求档位信息；

所述发动机控制器用于根据所述发动机需求扭矩信息控制所述发动机的工作状态；

所述变速箱控制器用于根据所述需求档位信息控制所述变速箱的工作状态。

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