牵引式车辆及挂车的制作方法

本发明涉及车辆制造领域，尤其是涉及牵引式车辆和挂车。

背景技术：

在相关技术中，纯电动半挂牵引式车辆的动力电池系统全部安装在牵引车上，续驶里程短，能耗效率低。增程式车辆技术有两种形式，一种是油-电混合增程式技术，以燃油为燃料的内燃机与动力电池系统混合；另外一种是电-电混合增程式技术，以燃料电池系统和动力电池系统混合。并且，在能量供给时，以动力电池作为主要动力输出，以内燃机系统或燃料电池系统作为动力电池提供能量补给，实现增程效果。以上两种能量存储系统均固定在牵引车上，作为牵引车的一部分，在任何工况下，均需随整车一起运行，并且降低牵引车在无挂状态下的运行效率和能耗效率。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明第一方面实施例提出了一种牵引式车辆，该牵引式车辆可增加牵引工况续驶里程，提升无挂车工况运行效率，提高能量利用率。

本发明第二方面实施例提出了一种挂车。

为解决上述问题，本发明第一方面实施例的牵引式车辆包括：牵引车、挂车和整车控制器，其中，所述牵引车包括第一储能系统，所述挂车包括第二储能系统，所述第二储能系统适于在牵引模式下分别与所述第一储能系统和所述整车控制器连接，在所述牵引模式下，所述第二储能系统的供能优先级高于所述第一储能系统的供能优先级。

根据本发明实施例的牵引式车辆，通过在挂车上设置第二储能系统，即牵引车和挂车均可以提供牵引力所需的能量，可以增加牵引工况续驶里程，并且，在牵引模式下，第二储能系统的供能优先级高于第一储能系统的供能优先级，即先由第二储能系统提供牵引力所需的能量，因而牵引车无需或可以减小加载为满足牵引模式续驶里程配装的储能系统，可以减小车辆本体自身设计重量，提升无挂车工况运行效率和能量利用率。

进一步地，在所述牵引模式下，仅由所述第二储能系统提供牵引力所需的能量，或者，在非牵引模式下，仅由所述第一储能系统提供所述牵引力所需的能量。通过不同储能子系统分别为有挂和无挂工况下的车辆供能，从而增加牵引工况续驶里程，提升运行效率。

在一些实施例中，所述第一储能系统包括第一动力电池组、第一预充模块和第一主控开关，其中，所述第一预充模块与所述第一主控开关并联连接后与所述第一动力电池组串联连接；所述第二储能系统包括第二动力电池组、第二预充开关和第二主控开关，其中，所述第二预充开关与所述第二主控开关并联连接之后与所述第二动力电池组串联连接。

在一些实施例中，所述第一预充模块包括第一预充开关和预充单元，在牵引模式下，所述第二储能系统与所述第一储能系统并联连接，并且，所述第二预充开关分别与所述第一预充开关和所述预充单元连接，所述第二预充开关和所述第二主控开关均与所述整车控制器连接。

在一些实施例中，在牵引模式下，所述整车控制器用于响应于车辆启动信号控制所述第二预充开关闭合以进行预充，并控制所述第二主控开关、所述第一预充开关和所述第一主控开关处于断开状态，以及，在完成预充之后，控制所述第二预充开关断开，控制所述第二主控开关闭合，控制所述第一预充开关和所述第一主控开关维持断开状态。

在一些实施例中，在非牵引模式下，所述整车控制器响应于车辆启动信号控制所述第一预充开关闭合以进行预充，并控制所述第一主控开关处于断开状态，以及，在完成所述预充之后，控制所述第一预充开关断开，并控制所述第一主控开关闭合。

在一些实施例中，所述第一储能系统包括第一储氢装置和第一控制开关，所述第一控制开关设置在所述第一储氢装置的输出端，所述第一控制开关与所述整车控制器连接；所述第二储能系统包括第二储氢装置和第二控制开关，所述第二控制开关设置在所述第二储氢装置的输出端。

进一步地，在牵引模式下，所述第二储能系统与所述第一储能系统并联连接，并且，所述第二控制开关与所述整车控制器连接。所述整车控制器用于响应于车辆启动信号控制所述第二控制开关闭合，并控制所述第一控制开关处于断开状态；在非牵引模式下，所述整车控制器用于响应于车辆启动信号控制所述第一控制开关闭合。

在一些实施例中，所述第一储能系统还包括第一调压阀，所述第一调压阀用于调节所述第一储氢装置输出的氢量；所述第二储能系统还包括第二调节阀，所述第二调节阀用于调节所述第二储氢装置输出的氢量。

根据本发明实施例的牵引式车辆，通过将牵引式车辆有挂无挂工况下的储能系统分开控制连接，提升了系统能量的利用率。

为解决上述问题，本发明第二方面实施例的挂车，用于配合牵引车，包括：车体和第二储能系统，在牵引模式下，所述第二储能系统的供能优先级高于所述牵引车的储能系统的供能优先级。

根据本发明实施例的挂车，通过设置第二储能系统，可以增加牵引工况续驶里程，并且，在牵引模式下，第二储能系统的供能优先级高于牵引车的储能系统的供能优先级，为降低牵引车的储能系统的重量提供基础，可以提升无挂车工况运行效率和能量利用率。

在一些实施例中，在所述牵引模式下，仅由所述第二储能系统提供牵引力的能量。

在一些实施例中，所述第二储能系统包括第二动力电池组、第二预充开关和第二主控开关，其中，所述第二预充开关与所述第二主控开关并联连接之后与所述第二动力电池组串联连接；在所述牵引模式下，所述第二储能系统与所述牵引车的储能系统并联连接，且所述第二预充开关与整车控制器连接。

在一些实施例中，所述第二储能系统包括第二储氢装置和第二控制开关，所述第二控制开关设置在所述第二储氢装置的输出端；在牵引模式下，所述第二储能系统与所述牵引车的储能系统并联连接，并且，所述第二控制开关与整车控制器连接。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的牵引式车辆的框图；

图2是根据本发明的一个实施例的挂车的电路图；

图3是根据本发明的另一个实施例的挂车的电路图；

图4是根据本发明的一个实施例的挂车的框图。

附图标记：

牵引式车辆1000、牵引车1100、第一储能系统1110、挂车1200、第二储能系统1210、整车控制器1300、车体1220。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明第一方面实施例的牵引式车辆。

图1为根据本发明的一个实施例的一种牵引式车辆的框图。

如图1所示，本发明实施例所提供的牵引式车辆1000包括：牵引车1100、挂车1200和整车控制器1300。

其中，牵引车1100包括第一储能系统1110，挂车1200包括第二储能系统1210，第二储能系统1210适用于在牵引模式下分别与第一储能系统1110和整车控制器1300连接，在牵引模式下，第二储能系统1210的供能优先级高于第一储能系统1110的供能优先级。

在实施例中，第一储能系统1110和第二储能系统1210可以是相同的结构例如都是动力电池供电系统或者燃料供电系统或者其它供能系统，或者，第一储能系统1110和第二储能系统1210也可以是不相同的结构，两者可以实现供能以及满足通信要求即可。

具体地，牵引车1100和挂车1200都设置有储能系统，相较于只在牵引车1100中设置储能系统，可以增加牵引模式下的续驶里程。并且，在本发明的实施例中，在牵引模式下，第二储能系统1210的供能优先等级高于第一储能系统1110的供能等优先级，即先由第二储能系统1210提供牵引力需要的能量，在第二储能系统1210不足以提供足够的能量时，再与第一储能系统1110结合提供能量或者由第一储能系统1110提供能量，或者直接将挂车1200替换为其它的储能系统能量充足的挂车1200，相当于，在牵引模式下牵引车1100的第一储能系统1110为辅助供能系统甚至不用提供能量，因而，牵引车1100无需加载为满足牵引模式续驶里程配装的储能系统，可以减小牵引车1100本体自身设计重量，并且牵引车1100的储能系统主要在非牵引模式下提供能量，提升非牵引模式下运行效率和能量利用率。

根据本发明实施例的牵引式车辆1000，通过在挂车1200上设置第二储能系统1210，即牵引车1100和挂车1200均可以提供牵引力所需的能量，可以增加牵引模式下的续驶里程，并且，在牵引模式下，第二储能系统1210的供能优先级高于第一储能系统1110的供能优先级，因而牵引车1100无需或可以减小加载为满足牵引模式续驶里程配装的储能系统，可以减小车辆本体自身设计重量，提升了非牵引模式下的运行效率和能量利用率。

在一些实施例中，在牵引模式下，牵引式车辆1000仅由第二储能系统1210提供牵引力所需的能量，或者，在非牵引模式下，仅由第一储能系统1110提供牵引力所需的能量，即实现牵引模式和非牵引模式下供能分离，在牵引模式下由第二储能系统1210来供能，提高能量利用率，并且牵引车1100无需加载满足牵引模式下的储能系统，可以减小自身重量。

下面以纯电动式的牵引式车辆1000为例，第一储能系统1110和第二储能系统1210具有相同的电压或气压、通讯及控制策略等高低压参数。

具体地，图2为根据本发明的一个实施例的牵引式车辆行驶时储能系统的部分电路的电路图，其中，实线表示车本体即牵引车1100的电路系统，虚线表示挂车1200的电路系统，如图2所示，第一储能系统1110包括第一动力电池组b1、第一预充模块和第一主控开关k1，其中，第一预充模块与第一主控开关k1并联连接后与第一动力电池组b1串联连接；第二储能系统1210包括第二动力电池组b2、第二预充开关kr2和第二主控开关k2，其中，第二预充开关kr2与第二主控开关k2并联连接之后与第二动力电池组b2串联连接。

进一步地，第一预充模块包括第一预充开关kr1和预充单元r，在牵引模式下，第二储能系统1210与第一储能系统1110并联连接，并且，第二预充开关kr2分别与第一预充开关kr1和预充单元r连接，第二预充开关kr2和第二主控开关k2均与整车控制器1300连接。

以牵引式车辆1000，从a地出发，在b地装载货物，到达c目的地卸货，再从c地返回b地，留下挂车，最后返回a地的运行工况，为例，分别说明牵引式车辆1000在牵引模式和非牵引模式下的能量分配情况。

在上面提出的运行工况下，纯电动式的牵引式车辆1000的能量控制策略如下：

1)设牵引式车辆1000车本体即牵引车1100在a地充满电的能量为e0；

2)当牵引车1100从a地开往b地时所消耗的能量为eab，到达b地后切断牵引车1100装置与车身管理系统的连接；

3)挂车1200在b地装载货物及充满电的能量为e，当从b地出发前往c地消耗的能量为ebc；

4)到达c地卸载完货物后，从c地返回b地消耗的能量为ecb；

5)到达b地后切断挂车1200装置与车身管理系统的连接并将挂车1200卸载在b地，牵引车1100返回a地消耗的能量为eba；

6)牵引车1100返回a地后补充能量，挂车1200在b地补充能量，等待下一次任务运行。

基于上面的运行工况下，牵引式车辆1000的能量匹配方法如下：

1)牵引式车辆1000车本体即牵引车1100中包含原有车型的所有配件，其能量e0匹配为(eab+eba)*η0(η0≥1)，其中η0为设定冗余系数，额定电压为u0，额定功率为p0；

2)挂车1200包含原有车型的所有配件，其能量e匹配为(ebc+ecb)*η1(η1≥1)，其中η1为设定冗余系数，额定电压为u，额定功率为p(u＝u0,p≥p0)；

3)整车控制器1300与牵引车1100和挂车1200的储能系统具有相同的通讯协议，可以分别采集这两个储能系统的参数，并根据这些参数控制储能系统与动力系统的连接。

根据本发明实施例的牵引式车辆1000，实现了将牵引车1100与挂车1200分离，分别为系统供能，增加了牵引工况续驶里程，提高了无挂车工况运行效率和能量利用率。

在一些实施例中，在牵引模式下，整车控制器1300用于响应于车辆启动信号控制第二预充开关kr2闭合以进行预充，并控制第二主控开关k2、第一预充开关kr1和第一主控开关k1处于断开状态，以及，在完成预充之后，控制第二预充开关kr2断开，控制第二主控开k2关闭合，控制第一预充开关kr1和第一主控开关k1维持断开状态。

在一些实施例中，在非牵引模式下，整车控制器1300响应于车辆启动信号控制第一预充开关kr1闭合以进行预充，并控制第一主控开关k1处于断开状态，以及，在完成预充之后，控制第一预充开关kr1断开，并控制第一主控开关k1闭合。

具体来说，仍然以上面的运行工况为例，如图2所示，纯电动式的牵引式车辆1000的控制过程如下：

1)当牵引车1100从a地开往b地时，第一储能系统1110的动力电池系统上电，优先闭合kr1并保持k1处于断开状态，使系统进行预充，预充完成后，闭合k1，断开kr1，完成上电过程，车辆进入行驶状态，此时只有牵引车1100单独行驶，处于非牵引模式下；

2)牵引车1100到达b地后，断开k1，同时保持kr1处于断开状态，增加挂车1200，挂车1200的第二储能系统1210分别与整车控制器1300和牵引车1100的动力电池系统连接。当车辆准备从b地出发前往c地时，闭合kr2并保持k1、kr1和k2处于断开状态，使系统进行预充，预充完成后，闭合k2，断开kr2，保持k1和kr1处于断开状态，完成上电过程，车辆进入行驶状态，此时牵引车1100、挂车1200行驶，处于牵引模式下；

3)到达c地后断开k1、kr1、kr2和k2，卸载货物完成后闭合kr2，保持k1、kr1和k2处于断开状态，使系统进行预充，预充完成后，闭合k2，断开kr2，保持k1和kr1处于断开状态，完成上电过程，车辆进入行驶状态，此时牵引车1100、挂车1200行驶，处于牵引模式下；

4)返回至b地后断开k1、kr1、kr2和k2，卸载挂车1200，将挂车1200的第二储能系统1210分别与整车控制器1300和牵引车1100的动力电池系统断开。

5)卸载挂车1200后，闭合kr1，保持k1处于断开状态，使系统进行预充，预充完成后，闭合k1，断开kr1，完成上电过程，车辆进入行驶状态返回a地，此时只有牵引车1100单独行驶，处于非牵引模式即无挂车工况。

由上可以看出，根据本发明实施例的牵引式车辆1000的能量控制电路，通过上电前预充保证电路的安全性，并在挂车1200中设置第二储能系统1210，在牵引模式下由第二储能系统1210供能，在非牵引模式下由牵引车1100的第一储能系统1110供能，通过将牵引车1100在牵引模式和非牵引模式下分开控制，改善了相关技术中储能系统固定在牵引车1100上的问题，增加了牵引工况下的行驶里程，提升了能量利用率。

以上是以纯电动式的牵引式车辆1000为例，下面以燃料电池式的牵引式车辆1000为例，对牵引式车辆1000的连接线路、能量匹配以及行驶过程中的控制进行说明。

在一些实施例中，图3为燃料电池牵引式车辆在行驶过程中能量控制的电路图，其中，实线表示车本体及牵引车1100的电路系统，虚线表示挂车1200的电路系统，t1和t2表示储氢装置。如图3所示，第一储能系统1110包括第一储氢装置t1和第一控制开关v1，第一控制开关v1设置在第一储氢装置t1的输出端，第一控制开关v1与整车控制器1300连接；第二储能系统1210包括第二储氢装置t2和第二控制开关v2，第二控制开关v2设置在第二储氢装置t2的输出端。

在一些实施例中，在牵引模式下，第二储能系统1210与第一储能系统1110并联连接，并且，第二控制开关v2与整车控制器1300连接。整车控制器1300用于响应于车辆启动信号控制第二控制开关v2闭合，并控制第一控制开关v1处于断开状态。

在一些实施例中，在非牵引模式下，整车控制器1300用于响应于车辆启动信号控制第一控制开关v1闭合。

类似地，仍然以牵引式车辆1000，从a地出发，在b地装载货物，到达c目的地卸货，再从c地返回b地，留下挂车，最后返回a地的运行工况，为例，分别说明牵引式车辆1000在牵引模式和非牵引模式下的能量分配情况。

在上面提出的运行工况下，燃料电池式的牵引式车辆1000的能量控制策略如下：

1)设带有第一储氢装置t1的牵引式车辆1000车本体即牵引车1100在a地能量为e0’，

2)当牵引车1100从a地开往b地时所消耗的能量为eab’，到达b地后切断牵引车1100装置与车身管理系统的连接；

3)带有第二储氢装置t2的挂车1200在b地装载货物，能量为e’，当从b地出发前往c地时消耗的能量为ebc’；

4)到达c地卸载完货物后，从c地返回b地消耗的能量为ecb’；

5)到达b地后切断挂车1200装置与车身管理系统的连接并将挂车1200卸载在b地，牵引车1100返回a地消耗的能量为eba’；

6)牵引车1100返回a地后补充能量，挂车1200在b地补充能量，等待下一次任务运行。

基于上面的运行工况下，牵引式车辆1000的能量匹配方法如下：

1)牵引辆1000车本体即牵引车1100中包含原有车型的所有配件，其能量e0’匹配为(eab’+eba’)*η0(η0≥1)，其中η0为设定冗余系数，额定电压为u0’，额定功率为p0’；

2)挂车1200包含原有车型的所有配件，其能量e’匹配为(ebc’+ecb’)*η1(η1≥1)，其中η1为设定冗余系数，额定电压为u^’，额定功率为p’(u’＝u0’,p’≥p0’)；

3)整车控制器1300与牵引车1100和挂车1200的储能系统具有相同的通讯协议，可以分别采集这两个储能系统的参数，根据这些参数控制储能系统与动力系统的连接。

在一些实施例中，如图3所示，第一储能系统1110还包括第一调压阀rv1，第一调压阀rv1用于调节第一储氢装置t1输出的氢量；第二储能系统1210还包括第二调节阀rv2，第二调节阀rv2用于调节第二储氢装置t2输出的氢量。从而，可以满足车辆运行的能量需求，又避免能量浪费。

具体来说，仍然以上面的运行工况为例，如图3所示，燃料电池式的牵引式车辆1000的控制过程如下：

1)当牵引车1100从a地开往b地时，t1加氢完成，闭合v1，车辆进入行驶状态，此时只有牵引车1100单独行驶，处于非牵引模式下；

2)牵引车1100到达b地后断开v1，增加挂车1200，t2加氢完成，将第二储能系统1210分别与整车控制器1300连接，当车辆准备从b地出发前往c地时，闭合v2，断开v1，车辆进入行驶状态，此时牵引车1100、挂车1200行驶，处于牵引模式下；

3)到达c地后断开v1、v2，完成卸载货物后从c地前往b地，闭合v2，断开v1，车辆进入行驶状态，此时牵引车1100、挂车1200行驶，处于牵引模式下；

4)返回至b地后断开v1、v2，卸载挂车1200，将第二储能系统1210分别与整车控制器1300断开；

5)卸载挂车1200后闭合v1，车辆进入行驶状态，返回a地，此时只有牵引车1100单独行驶，处于非牵引模式下。

总的来说，本发明实施例的牵引式车辆1000，由于在挂车1200中设置第二储能系统1210，并且在牵引模式下，优先由第二储能系统1210提供能量，当与现有技术方案相同续驶里程时，本发明中的牵引车1100的重量可以降低，提高效率；当牵引车1100与现有技术方案具有相同能量时，结合挂车1200中的第二储能系统1210，续驶里程会更长。

下面参考附图描述根据本发明第二方面实施例的一种挂车。

图4为根据本发明的一个实施例的一种挂车的框图。

如图4所示，本发明实施例所提供的挂车1200包括：车体1220和第二储能系统1210。

具体地，挂车1200用于配合牵引车1100，在牵引模式下，挂车1200挂入牵引车，第二储能系统1210的供能优先级高于牵引车1110的供能优先级，即先由第二储能系统1210提供牵引力需要的能量，在第二储能系统1210不足以提供足够的能量时，再与第一储能系统1110结合提供能量或者由第一储能系统1110提供能量，或者直接将挂车1200替换为其它的储能系统能量充足的挂车1200，相当于，在牵引模式下牵引车的第一储能系统1110为辅助供能系统甚至不用提供能量，因而，牵引车无需加载为满足牵引模式续驶里程配装的储能系统，可以减小牵引车本体自身设计重量，并且牵引车的储能系统主要在非牵引模式下提供能量，提升非牵引模式下运行效率和能量利用率。

根据本发明实施例的挂车1200，通过设置第二储能系统1210，可以增加牵引工况续驶里程，并且，在牵引模式下，第二储能系统1210的供能优先级高于牵引车1110的储能系统的供能优先级，为降低牵引车的储能系统的重量提供基础，可以提升无挂车工况运行效率和能量利用率。

在一些实施例中，第二储能系统1210包括第二动力电池组、第二预充开关和第二主控开关，其中，第二预充开关与第二主控开关并联连接之后与第二动力电池组串联连接；在牵引模式下，第二储能系统1210与牵引车1110的储能系统并联连接，且第二预充开关和第一主控开关均与整车控制器1300连接。

在一些实施例中，第二储能系统1210包括第二储氢装置t2和第二控制开关v2，第二控制开关v2设置在第二储氢装置t2的输出端；在牵引模式下，第二储能系统1210与牵引车1110的储能系统并联连接，并且，第二控制开关v2与整车控制器1300连接。

简言之，根据发明实施例的挂车1200，可以将与牵引车1100具有相同电压或气压、通讯及控制策略等高低压参数的储能系统集成在挂车1200上，增加了牵引工况续驶里程，提升了无挂车工况运行效率和能量利用率。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。