本实用新型涉及运输技术领域，尤其涉及一种半挂车以及混合动力车辆。
背景技术：
在重载卡车中，半挂车本身没有动力系统，需要由牵引车提供动力才能正常行驶，半挂车本身具有刹车制动系统，但是在制动过程中，仍有部分制动力传递到牵引车上。半挂车在实际运行中面临以下几个问题：1)挂车载重大，相应的制动功率巨大，大量的制动能够变成了刹车片上的热量浪费了，并且为了保证刹车片的制动效果，还必须要配备水箱和喷淋设施，增加了车体重量和复杂度；2)在重卡运行中，尤其是加速和刹车时，牵引车承受了半挂车及载重货物的加、减速度造成的额外牵引力，对牵引车的动力特性造成很大的短时冲击，甚至会造成列车折叠，非常危险；3)半挂车满载重量太大，所需要的动力全部来自牵引车，无法适应自动化装卸转场、甩挂等操作方式，不利于物流车辆的自动化、智能化，难以融入现代物流系统中，并且半挂车依靠牵引车提供低压电源，功率很小，没办法满足冷藏、自卸倾倒、泵送、搅拌等大功率用电负荷。
鉴于上述的缺陷，有必要提供一种新的半挂车。
技术实现要素：
本实用新型的主要目的是提供一种半挂车，旨在解决现有半挂车容易在加速或刹车时对牵引车的动力特性造成很大的短时冲击的问题。
为实现上述目的，本实用新型提出一种半挂车，所述半挂车包括车架、设于所述车架下的驱动桥、设于所述驱动桥的一端的第一车轮以及设于所述驱动桥的另一端的第二车轮，所述驱动桥上设有刹车气室、与所述刹车气室连接的刹车气管以及与所述刹车气管连接的刹车摩擦片，所述刹车摩擦片用于对所述第一车轮和所述第二车轮进行机械制动，所述半挂车上设有储能装置、与所述储能装置连接的逆变器以及与所述逆变器连接的电机，所述半挂车上还设有整车控制器，所述整车控制器用于根据所述半挂车的行驶状态和所述储能装置的剩余电量来调整所述电机的工作状态，所述工作状态包括助力状态和制动状态，当所述半挂车加速或上坡，且所述储能装置的剩余电量高于放电阈值时，所述整车控制器用于控制所述电机进入助力状态，所述电机对所述半挂车施加加速动力，且将所述储能装置的电能释放出来转变为所述半挂车所需的机械能；当所述半挂车减速或下坡，且所述储能装置的剩余电量低于放电阈值时，所述整车控制器用于控制所述电机进入制动状态，所述电机对所述半挂车施加减速制动力，且将所述半挂车的机械能转化为电能储存在所述储能装置中。
优选地，所述驱动桥包括车轴，所述电机的数量为两个，其中一个所述电机与所述第一车轮连接，另一个所述电机与所述第二车轮连接，所述电机包括第一定子和第一转子，所述第一定子套设在所述车轴上，所述第一转子围设在所述第一定子外，且所述第一转子的一端与所述车轴连接，所述第一转子的另一端与所述第一车轮或所述第二车轮固定连接，所述第一转子能够相对于所述车轴和所述第一定子旋转。
优选地，所述电机上还设有定子支架以及转子轴承，所述第一定子通过定子支架与所述车轴固定连接，所述第一转子的一端通过所述转子轴承与所述车轴连接，所述第一转子的另一端与所述第一车轮或所述第二车轮固定连接。
优选地，所述定子支架与所述转子轴承内均设有供所述刹车气管通过的通道。
优选地，所述驱动桥包括差速器，所述电机上设有第一输出轴，所述差速器包括与所述第一输出轴啮合的行星轮架、与所述行星轮架啮合的两个行星轮、与两个所述行星轮均啮合的两个太阳轮以及与两个所述太阳轮一一对应连接的两个第二输出轴，其中一个所述第二输出轴与所述第一车轮连接，另一个所述第二输出轴与所述第二车轮连接，所述第一输出轴的轴向与所述第二输出轴的轴向平行。
优选地，所述驱动桥包括与所述第一车轮和所述第二车轮一一对应连接的两个半轴以及连接两个所述半轴的桥壳，所述电机的数量为两个，两个所述电机一一对应设置在两个所述半轴上，所述电机包括第二定子以及第二转子，所述第二转子套设在所述半轴上，所述第二定子套设在所述第二转子外，所述桥壳套设在所述第二定子外。
优选地，所述驱动桥包括与所述第一车轮和所述第二车轮一一对应连接的两个半轴以及连接两个所述半轴的桥壳，所述电机的数量为两个，两个所述电机与两个所述半轴一一对应设置，所述电机上设有第三输出轴，所述第三输出轴能够带动所述半轴转动，所述第三输出轴的轴向与所述半轴的轴向平行。
优选地，所述驱动桥包括贯通轴，所述电机的数量有两个，其中一个所述电机设置在所述第一车轮内，另一个所述电机设置在所述第二车轮内，所述电机包括第三定子和第三转子，所述第三定子套设在所述贯通轴上，所述第三转子套设在所述第三定子外，且所述第三转子与所述第一车轮或所述第二车轮固定连接，所述第三转子能够绕所述贯通轴和所述第三定子旋转。
优选地，所述半挂车上还设有与所述整车控制器连接的辅助电源。
优选地，所述整车控制器上设有用于与外部系统进行连接的通信接口，所述整车控制器能够接收外部系统的控制。
本实用新型还提供一种混合动力车辆，所述混合动力车辆包括牵引车以及挂接于所述牵引车上的如上文所述的半挂车。
本实用新型技术方案中，半挂车能够挂接在牵引车或其他具有牵引功能的移动设备上，电机能够用于对第一车轮和第二车轮进行助力驱动或制动，整车控制器可以根据牵引车内的驾驶员的操作(踩油门或者踩刹车)来判断半挂车的行驶状态，并根据半挂车的行驶状态和储能装置的剩余电量来调整电机的工作状态，电机的工作状态包括助力状态和制动状态，在半挂车加速或者上坡，且储能装置的剩余电量高于放电阈值时，整车控制器可以控制电机进入助力状态，此时，电机对半挂车施加加速动力，且将储能装置的电能释放出来转变为半挂车所需的机械能，电机对半挂车进行助推，能够提高牵引车的动力性能，降低牵引车中燃油发动机的动力需求，节约燃油；在半挂车减速或下坡，且储能装置的剩余电量低于放电阈值时，整车控制器可以控制电机进入制动状态，电机对半挂车施加减速制动力，且将半挂车的机械能转化为电能储存在储能装置中，能够避免能量的浪费。并且，采用电机当助力的半挂车，牵引力和制动力的相当部分被电机承受，而不再将力作用于牵引车上，不会对牵引车的动力特性造成很大的短时冲击，有利于提高牵引车和半挂车的动力特性和行驶稳定性。此外，将储能装置、电机设置在半挂车上，储能装置、电机与牵引车的燃油发动机通过整车控制器的协调控制，形成实质上的并联式混合动力系统，无需对牵引车做任何改动，降低了电动化难度，且电机动力无需通过变速箱等传动系统，传动效率更高。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例中牵引车与半挂车的结构示意图；
图2为本实用新型的第一种实施例的动力传递原理示意图；
图3为本实用新型的第一种实施例中电机与第一车轮的连接示意图；
图4为本实用新型的第二种实施例的动力传递原理示意图；
图5为本实用新型的第三种实施例的动力传递原理示意图；
图6为本实用新型的第四种实施例的动力传递原理示意图。
附图标号说明：
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
本实用新型提出一种半挂车，旨在解决现有半挂车容易在加速或刹车时对牵引车的动力特性造成很大的短时冲击的问题。
请参阅图1和图3，本实用新型的实施例中，半挂车包括车架10、设于车架10下的驱动桥20、设于驱动桥20的一端的第一车轮30以及设于驱动桥20的另一端的第二车轮40，驱动桥20上设有刹车气室25、与刹车气室25连接的刹车气管26以及与刹车气管26连接的刹车摩擦片27，刹车摩擦片27用于对第一车轮30和第二车轮40进行机械制动，半挂车上设有储能装置50、与储能装置50连接的逆变器60以及与逆变器60连接的电机70，逆变器60用于将直流电转变成交流电，半挂车上还设有整车控制器80，整车控制器80用于根据半挂车的行驶状态和储能装置50的剩余电量来调整电机70的工作状态，工作状态包括助力状态与制动状态，当半挂车加速或上坡，且储能装置50的剩余电量高于放电阈值时，整车控制器80用于控制电机70进入助力状态，电机70对半挂车施加加速动力，且将储能装置50的电能释放出来转变为半挂车所需的机械能；当半挂车减速或下坡，且储能装置50的剩余电量低于放电阈值时，整车控制器80用于控制电机70进入制动状态，电机70对半挂车施加减速制动力，且将半挂车的机械能转化为电能储存在储能装置50中。
需要说明的是，在一种实施例中，半挂车可以在自身车体上设置多个感知装置，比如，摄像头、雷达传感器、测速仪等，整车控制器80通过设置在半挂车上的感知装置来判断半挂车的行驶状态。在另一种实施例中，半挂车(未标示)还能够挂接于牵引车9上，成为重载卡车，构成混合动力车辆，整车控制器80可以根据牵引车9内的驾驶员的操作(踩油门或者踩刹车)来判断半挂车的行驶状态，在其他实施例中，半挂车还能够挂接于其他具有牵引功能的移动设备上。
其中，储能装置50优选为电池包，半挂车上可以有两个或两个以上的支撑桥，本实施例以半挂车上有三个支撑桥为例，为了避免车桥之间的空间局促，将电机70加装在第一个支撑桥或第三个支撑桥上，加装有电机70的支撑桥称为驱动桥20。另外，本半挂车采用气刹装置，刹车摩擦片27的机械制动可以与电机70的制动状态配合，当电机70不能满足对第一车轮30和第二车轮40的制动时，刹车摩擦片27可以对第一车轮30和第二车轮40进行辅助的机械制动。
本实用新型技术方案中，整车控制器80用于根据半挂车的行驶状态和储能装置50的剩余电量来调整电机70的工作状态，电机70的工作状态包括助力状态和制动状态，在半挂车加速或者上坡，且储能装置50的剩余电量高于放电阈值时，整车控制器80可以控制电机70进入助力状态，此时，电机70对半挂车施加加速动力，且将储能装置80的电能释放出来转变为半挂车的机械能时，电机70对半挂车进行助推，能够提高牵引车9的动力性能，降低牵引车9中燃油发动机的动力需求，节约燃油；在半挂车减速或下坡，且储能装置50的剩余电量低于放电阈值时，整车控制器80可以控制电机70进入制动状态，电机70对半挂车施加减速制动力，且将半挂车的机械能转化为电能储存在储能装置80中，能够避免能量的浪费。
并且，当半挂车挂接在牵引车9上时，采用电机70当助力的半挂车，牵引力和制动力的相当部分被电机70承受，而不再将力作用于牵引车9上，不会对牵引车的动力特性造成很大的短时冲击，有利于提高牵引车9和半挂车的动力特性和行驶稳定性。此外，将储能装置50、电机70设置在半挂车上，储能装置50、电机70与牵引车9的燃油发动机通过整车控制器80的协调控制，形成实质上的并联式混合动力系统，无需对牵引车9做任何改动，降低了电动化难度，且电机70动力无需通过变速箱等传动系统，传动效率更高。
具体地，当半挂车挂接在牵引车9上时，电机70的工作状态及其切换，根据牵引车9的驾驶员操作与车辆本身的状态决定，整车控制器80收集牵引车9的操作输入和车辆信息，决定电机70的工作状态。电机70的工作状态由三个信息决定：油门踏板信息、刹车踏板信息、电池包的剩余电量(SOC)信息。
当牵引车9内的油门踏板倾向于加深时，整车控制器80判断半挂车在加速或上坡，当牵引车9内的油门踏板倾向于变浅，整车控制器80判断半挂车在减速或下坡。
当判断出半挂车在加速或上坡时，若整车控制器80再检测到电池包SOC高于放电阈值，则控制电机70进入助力状态，电机70对半挂车施加加速动力，将电池包的电能释放出来转变为半挂车所需的机械能；若整车控制器80再检测到电池包SOC低于放电阈值，则控制电机70不输出动力。
当判断出半挂车在减速或下坡时，若整车控制器80再检测到电池包SOC高于充电阈值，则控制电机70不输出制动力；若整车控制器80再检测到电池包SOC低于充电阈值，则控制电机70进入制动状态，电机70对半挂车施加减速制动力，并将半挂车的机械能转化为电能储存在电池包中。
如果整车控制器80检测到电池包的SOC长期低于充电阈值以下或者低于保护阈值时，在整车处于巡航状态时，整车控制器80可以控制电机70进入制动状态，收集部分机械能转化为电能为电池包充电；当电池包SOC长期高于放电阈值或者高于保护阈值时，可以控制电机70进入助力状态，将电能转化为半挂车所需的机械能。
需要说明的是，在重载卡车的大部分制动状态中(轻踏刹车)，制动功率都低于电机70的功率，也就是说电机70进入制动状态，就可以满足半挂车的刹车功率需求，能够避免机械制动的介入，从而能够大大降低刹车片的磨损，半挂车上的刹车片的发热很少，节约刹车片更换的费用。并且，半挂车上的刹车片不需要淋水散热，还能够减少水箱和喷淋设备的使用，降低车重且简化车体。
另外，电机70与第一车轮30和第二车轮40的动力传递可以有多种方式，请参照图2，在第一种实施例中，驱动桥20包括车轴21，电机70的数量为两个，其中一个电机70与第一车轮30连接，另一个电机70与第二车轮40连接，电机70包括第一定子71和第一转子72，第一定子71套设在车轴21上，第一转子72围设在第一定子71外，且第一转子72的一端与车轴21连接，第一转子72的另一端与第一车轮30或第二车轮40固定连接，第一转子72能够相对于车轴21和第一定子71旋转。其中，电机70优选与第一车轮30或第二车轮40的轮辋31连接。具体地，驱动桥20包括一端连接第一车轮30且另一端连接第二车轮40的车轴21，车轴21的支撑强度较高，第一定子71设置车轴21上，充分利用了车轴21，并且，由于没有传动结构，电机70的动力传递效率较高。
当电机70处于助力状态时，第一转子72通过轮辋31直接带动轮毂、轮胎旋转；当电机70处于制动状态时，电子对半挂车施加减速制动力，半挂车的机械能通过轮辋31带动第一转子72旋转发电，转化成电能储存到储能装置50中。
其中，请参照图3，电机70上还设有定子支架711以及转子轴承721，第一定子71通过定子支架711与车轴21固定连接，第一转子72的一端通过转子轴承721与车轴21连接，第一转子72的另一端与第一车轮30或第二车轮40固定连接。定子支架711和转子轴承721上均优选设有供刹车气管26通过的通道，刹车气管26穿过通道与刹车摩擦片27连接，第一转子72的外壳优选通过螺栓32与第一车轮30或第二车轮40的轮辋31固定连接。
进一步地，请参照图4，在第二种实施例中，驱动桥20包括差速器(未标示)，电机70上设有第一输出轴73，差速器包括与第一输出轴73啮合的行星轮架221、与行星轮架221啮合的两个行星轮222、与两个行星轮222均啮合的两个太阳轮223以及与两个太阳轮223一一对应连接的两个第二输出轴224，其中一个第二输出轴224与第一车轮30连接，另一个第二输出轴224与第二车轮40连接，第一输出轴73的轴向与第二输出轴224的轴向平行。第一输出轴73的轴向与第二输出轴224的轴向平行，有利于最大化回收半挂车的制动能量，并且，传动方式简单，通过差速器还能够进行一定速比的减速，电机70的控制方式也比较简单。
另外，请参照图5，在第三种实施例中，驱动桥20包括与第一车轮30和第二车轮40一一对应连接的两个半轴23以及连接两个半轴23的桥壳24，电机70的数量为两个，两个电机70一一对应设置在两个半轴23上，电机70包括第二定子74以及第二转子75，第二转子75套设在半轴23上，第二定子74套设在第二转子75外，桥壳24套设在第二定子74外。将第二转子75设在半轴23上，第二定子74安装在桥壳24上，将电机70与驱动桥20集成为一体，能够实现电机70动力的直接输出，效率较高。
进一步地，请参照图6，在第四种实施例中，驱动桥20包括与第一车轮30和第二车轮40一一对应连接的两个半轴23以及连接两个半轴23的桥壳24，电机70的数量为两个，两个电机70与两个半轴23一一对应设置，电机70上设有第三输出轴76，第三输出轴76能够带动半轴23转动，第三输出轴76的轴向与半轴23的轴向平行。具体地，两台电机70通过齿轮一一对应与两个半轴23连接，第三输出轴76的轴向与半轴23的轴向平行，有利于最大化回收半挂车的制动能量，并且传动方式简单，对电机70的设计自由度高。
另外，在第五中实施例中，驱动桥20包括贯通轴(未图示)，电机70的数量有两个，其中一个电机70设置在第一车轮30内，另一个电机70设置在第二车轮40内，电机70包括第三定子(未图示)和第三转子(未图示)，第三定子套设在贯通轴上，第三转子套设在第三定子外，且第三转子与第一车轮30或第二车轮40固定连接，第三转子能够绕贯通轴和第三定子旋转。其中，驱动桥20上还设有两个减速机(未图示)，两个电机70与两个减速机均优选一一对应设于第一车轮30和第二车轮40的轮毂内部的空间，当电机70处于助力状态时，第三转子直接带动轮毂和轮胎旋转；当电机70处于制动状态时，电机70对半挂车施加减速制动力，半挂车的机械能通过轮毂带动第三转子旋转发电，转化成电能储存到储能装置50中。通过将两个电机70与两个减速机均优选一一对应设于第一车轮30和第二车轮40的轮毂内部的空间的轮毂电机70方案，能够有效的利用驱动桥20的安装空间，传动效率高。
进一步地，半挂车上还可以设有与整车控制器80连接的辅助电源(未图示)，当储能装置50出现故障时，辅助电源将起到储存电能与释放电能的作用，进一步确保电机70的正常运行。
另外，整车控制器80上设有用于与外部系统进行连接的通信接口(未图示)，整车控制器80能够接收外部设备的控制，在保证电池包SOC正常的情况下，能够通过外部系统控制电机70处于助力状态或者制动状态。其中，外部系统优选为线控、电子控制制动系统或者智能驾驶系统等。
另外，本实用新型还提供一种混合动力车辆(未标示)，包括牵引车9以及挂接于牵引车上的如上文所述的半挂车，半挂车上的整车控制器80能够根据牵引车内的驾驶员的操作(踩油门或踩刹车)来判断半挂车的行驶状态，并根据半挂车的行驶状态和储能装置50的剩余电量来调整电机70的工作状态。由于该混合动力车辆采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。