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CN116161130A - 一种用于半挂车的辅助行驶装置及辅助驱动方法 - Google Patents

一种用于半挂车的辅助行驶装置及辅助驱动方法 Download PDF

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CN116161130A
CN116161130A CN202310254376.4A CN202310254376A CN116161130A CN 116161130 A CN116161130 A CN 116161130A CN 202310254376 A CN202310254376 A CN 202310254376A CN 116161130 A CN116161130 A CN 116161130A
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mode
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李星
郭明阳
安宁
周荣强
马国良
冷邦平
孙飞
王波
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Original Assignee
Sichuan Xinzhizao Technology Co ltd
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Abstract

本发明公开了一种用于半挂车的辅助行驶装置及辅助驱动方法，包括车架、设置于车架两侧的驱动组件以及设置于车架前端的辅助行驶前轮机构，而驱动组件以及辅助行驶前轮机构电连接控制组件，通过控制组件对装置运动状态进行处理实现该辅助行驶装置的多种工作模式，可以通过遥控模式进行远程遥控来行驶，实现场地内的半挂车转运移动，节约专业的牵引车驾驶员以及减少牵引车的使用频率，还可以在由车辆拖挂时进入自控控制模式，为全车提供辅助动力，并且可以根据制动状况通过轮毂电机系统回收制动能量，提高了运输能源利用效率，同时该辅助行驶装置使用的轮毂电机系统的转速可以根据需求形成转速差，方便快捷的实现半挂车在转运时的转弯需求。

Description

一种用于半挂车的辅助行驶装置及辅助驱动方法
技术领域
本发明涉及半挂车辅助设备技术领域，具体涉及一种用于半挂车的辅助行驶装置及辅助驱动方法。
背景技术
随着全球碳排放要求的逐年增加，国家层面实施以碳强度控制为主、碳排放总量控制为辅的制度，支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达到碳排放峰值。在此大背景下，绿色运输转型将极大拉动包括新能源重卡在内的新能源运力需求。现在的新能源重型卡车运输，由于半挂车在场地的摆放，挪动位置需要用到牵引车车头，需要用到专业的驾驶员，对半挂车的挪动转移要求的硬性条件比较高，牵引车车头在使用时功耗比较高，造成资源浪费，与此同时，半挂车本身无法携带动力，没有办法在运输上为牵引车提供辅助动力。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于半挂车的辅助行驶装置及辅助驱动方法，该装置与半挂车相连接后，可以将半挂车变成电动的全挂车，并且该装置通过设置的驱动组件以及与驱动组件电连接的控制组件，实现该装置的多种工作模式，可以通过遥控模式进行远程遥控来行驶，实现场地内的半挂车转运移动，节约专业的牵引车驾驶员以及减少牵引车的使用频率，还可以在由车辆拖挂时进入自控控制模式，为全车提供辅助动力，并且可以根据制动信号控制驱动组件回收制动能量，提高了运输能源利用效率。
为达到上述技术目的，本发明通过下述技术方案实现：
一种用于半挂车的辅助行驶装置，包括：
车架；
驱动组件，所述驱动组件设置于所述车架的两侧，所述驱动组件电连接控制组件；
所述驱动组件包括左轮毂电机和右轮毂电机，所述控制组件包括双电机控制器，所述左轮毂电机和所述右轮毂电机设置于所述车架的两侧并与所述双电机控制器电连接，所述双电机控制器采集所述左轮毂电机和所述右轮毂电机的旋变信号和/或车辆制动信号，用于调节辅助行驶装置的工作模式。
在本方案中，当辅助行驶装置由车辆拖挂时，本装置进入自控控制模式，所述控制组件根据所述驱动组件的转速信号自行控制车辆的辅助驱动以及根据制动信号控制所述驱动组件进行制动能量回收；当辅助行驶装置仅搭载半挂车时，本装置进入自控控制模式，整个装置进入遥控模式，由控制组件远程遥控本装置在低车速下的行驶、倒退和转弯。
作为所述辅助行驶装置的进一步技术方案，所述控制组件包括接收遥控信号的遥控信号接收模块以及控制辅助行驶装置工作模式的车辆信号处理模块，所述遥控信号接收模块接收遥控信号，处理完成后由所述车辆信号处理模块完成指令的收集与下发，用于控制辅助行驶装置各个组件的工作状态。
作为所述辅助行驶装置的进一步技术方案，本装置还包括设置于所述车架前端的辅助行驶前轮机构以及设置于所述车架后端的电动打气泵，所述辅助行驶前轮机构包括辅助行驶前轮、电磁阀及活动气缸；
所述电动打气泵及所述电磁阀与所述车辆信号处理模块电连接，所述车辆信号处理模块通过控制所述电磁阀的启闭向所述辅助行驶前轮通入高压气，从而控制所述辅助行驶前轮完成提起或放下的动作。
在本方案中，当行驶装置与半挂车连接后，车架后端的电动打气泵，在接收到控制组件的信号时，自动为辅助行驶前轮及活动气缸连接形成的气动机构提供高压气源，使辅助行驶前轮自动完成回收提起。
作为所述辅助行驶装置的进一步技术方案，所述车架的前端还设置有储气筒，所述储气筒与所述电动打气泵连通用于储存高压气源作为备用气源。
在本方案中，储气筒可以将电动打气泵提供的高压气源存储起来为半挂的行驶和制动提供气体来源，也为辅助行驶前轮机构的提起与放下提供备用高压气源。
作为所述辅助行驶装置的进一步技术方案，为提高本装置在连接半挂车时的安全性，所述驱动组件还包括悬挂系统，所述悬挂系统设置有用于检测所述驱动组件承受负重的压力传感器，当压力传感器检测到所述驱动组件承受负重超过一吨时，所述压力传感器反馈压力信号于所述控制组件，所述控制组件接收到压力传感器反馈的压力信号后，判断当前装置是否正确连接半挂车，判断正确连接后控制所述辅助行驶前轮完成提起或放下的动作。
作为所述辅助行驶装置的进一步技术方案，所述悬挂系统为空气悬挂系统，设置于所述车架与所述驱动组件之间，用于调整所述车架的离地高度。
在本方案中，悬挂系统为空气悬挂系统，将高压气源与空气悬挂系统连通，当需要连接不同高度的半挂车时，可以通过向空气悬挂系统注入高压空气使空气悬挂系统升高或下降，以此达到适应不同规格的半挂车的目的，提高本装置的通用性。
作为所述辅助行驶装置的进一步技术方案，为进一步提高运输能源利用效率，所述左轮毂电机和所述右轮毂电机具有制动能量回收和/或辅助驱动功能。
作为所述辅助行驶装置的进一步技术方案，当装置处于自控控制模式时，所述双电机控制器通过采集所述左轮毂电机和所述右轮毂电机的旋变信号判定当前的电机转速，用于判定车辆是否在行驶，此时所述双电机控制器根据当前转速来并结合自身效率map图为车辆选取合适的扭矩工作点；
所述双电机控制器还通过采集车辆制动信号，并根据当前所述左轮毂电机和所述右轮毂电机的转速再结合自身效率map图控制电机产生与车辆反向的制动力，用于辅助制动，并将轮毂电机产生的制动能量回收起来。
作为所述辅助行驶装置的进一步技术方案，所述控制组件还包括GPS模块以及GSM模块，对装置进行远程的定位、车速监控及远程提示操作。
作为所述辅助行驶装置的进一步技术方案，还包括储能电池，所述储能电池包括高压配电系统以及低压配电系统，所述高压配电系统电连接所述驱动组件，所述低压配电系统电连接所述控制组件，所述高压配电系统中包含了各个分支用的铜排及熔断器，所述储能电池的外部连接蓄电池，作为装置的启动电源，所述高压配电系统同时连接了快充插座和慢充插座进行系统补电。
上述技术方案所述的辅助行驶装置的辅助驱动方法，包括如下辅助驱动步骤：
第一步，获取辅助行驶装置与半挂车的连接方式，并根据所述悬挂系统的压力反馈判断当前辅助行驶装置是否正确完成连接半挂车操作；
第二步，根据第一步中判断当前辅助行驶装置正确完成连接半挂车操作后，所述车辆信号处理模块控制电磁阀的启闭使辅助行驶前轮机构提起；
第三步，确定辅助行驶装置的工作模式，所述工作模式包括遥控模式和自控控制模式，当判断为遥控模式时执行第四步；当判断为自控控制模式时执行第五步；
第四步，当确定辅助行驶装置为遥控模式时，整个装置完全由遥控操作手柄来控制车辆的移动；
第五步，当确定辅助行驶装置为自控控制模式时，确定自控模式下的自控方式，所述自控方式包括节能辅助行驶方式和制动能量回收方式；当判断为节能辅助行驶方式时执行第六步，当判断为制动能量回收方式时执行第七步；
第六步，当确定为节能辅助行驶方式时，所述双电机控制器通过采集所述左轮毂电机和所述右轮毂电机的旋变信号判定当前的电机转速，用于判定车辆是否在行驶，此时所述双电机控制器根据当前转速并结合自身效率map图为车辆选取合适的扭矩工作点；
第七步，当确定为制动能量回收方式时，所述双电机控制器通过采集车辆制动信号，并根据当前所述左轮毂电机和所述右轮毂电机的转速再结合自身效率map图控制电机产生与车辆反向的制动力，用于辅助制动，并将轮毂电机产生的制动能量回收起来。
从以上技术方案可以看出，本申请提供的一种用于半挂车的辅助行驶装置，包括车架、设置于车架两侧的驱动组件以及设置于车架前端的辅助行驶前轮机构，而驱动组件以及辅助行驶前轮机构电连接控制组件，通过控制组件的遥控信号接收模块和车辆信号处理模块实现该辅助行驶装置的多种工作模式，可以通过遥控模式进行远程遥控来行驶，实现场地内的半挂车转运移动，节约专业的牵引车驾驶员以及减少牵引车的使用频率，还可以在由车辆拖挂时进入自控控制模式，为全车提供辅助动力，并且可以根据制动状况通过轮毂电机系统回收制动能量，提高了运输能源利用效率，同时该辅助行驶装置使用的轮毂电机系统的转速可以根据需求形成转速差，方便快捷的实现半挂车在转运时的转弯需求。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明提供的半挂车辅助行驶装置的俯视结构示意图；
图2为本发明提供的半挂车辅助行驶装置的正视结构示意图；
图3为本发明提供的半挂车辅助行驶装置的轴侧结构示意图；
图4为本发明提供的半挂车辅助行驶装置处于远程遥控模式时的工作状态示意图；
图5为本发明提供的半挂车辅助行驶装置进入电机自控控制模式时的工作状态示意图；
图6为本发明提供的前辅助行驶轮处于放下状态时的结构示意图；
图7为本发明提供的前辅助行驶轮处于提起状态时的结构示意图；
图8为本发明提供的控制组件控制原理图；
图9为本发明提供的半挂车辅助行驶装置的高压驱动系统原理图；
图10为本发明提供的半挂车辅助行驶装置的低压驱动系统原理图；
图11为本发明提供的半挂车辅助行驶装置进入远程遥控模式时的系统原理图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-拖挂机构，2-主控盒，3-储能电池，4-悬挂系统，5-车轮，6-右轮毂电机，7-电动打气泵，8-左轮毂电机，9-牵引鞍座，10-双电机控制器，11-车架，12-储气筒，13-直流充电插座，14-交流充电插座，15-辅助行驶前轮机构，16-蓄电池。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例1提供一种用于半挂车的辅助行驶装置，如图1-图3所示，包括车架11、设置于车架11两侧的驱动组件以及设置于车架11前端的辅助行驶前轮机构15，驱动组件以及辅助行驶前轮机构15电连接控制组件，在车架11的上侧则连接有用于连接半挂车的牵引鞍座9，在车架11的前端部则设置有用于连接牵引车的拖挂机构1。
驱动组件包括悬挂系统4、车轮5、左轮毂电机8和右轮毂电机6，左轮毂电机8和右轮毂电机6设置于车架11的两侧，车轮5分别设置于左轮毂电机8和右轮毂电机6的外侧，而左轮毂电机8和右轮毂电机6还与控制组件中双电机控制器10电连接，双电机控制器10可以根据辅助行驶装置的运动状态调节左轮毂电机8和右轮毂电机6的转速，实现半挂车在转运时更改运行方向的需求，悬挂系统4为空气悬挂系统，设置于车架11与驱动组件之间，用于调整车架11的离地高度以适应不同规格的半挂车，而且为进一步提高运输能源利用效率，上述左轮毂电机8和右轮毂电机6具有制动能量回收和辅助驱动功能。
如图6和图7所示，辅助行驶前轮机构15包括辅助行驶前轮及活动气缸，而且车架11的后端还设置电动打气泵7，电动打气泵7与控制组件电连接，并与辅助行驶前轮及活动气缸连接形成气动机构，当电动打气泵7接收到控制组件的信号时，自动为上述气动机构提供高压气源控制辅助行驶前轮完成提起或放下的动作，而且车架11的前端，即辅助行驶前轮机构15的旁边还设置有储气筒12，该储气筒12与电动打气泵7连通用于储存高压气源为半挂车的行驶和制动提供气体来源，还可以作为气动机构的备用气源，更具体地，如图8和图9所示，悬挂系统4还设置有用于检测驱动组件承受负重的压力传感器，当压力传感器检测到驱动组件承受负重超过一吨时，压力传感器反馈压力信号于主控盒2，主控盒2接收到压力传感器反馈的压力信号后，判断当前装置是否正确连接半挂车，判断正确连接后主控盒2通过控制连接于活动气缸的电磁阀以及与气泵DACAC电连接的电动打气泵7的开关闭合使辅助行驶前轮完成提起或放下的动作。
如图10所示，控制组件包括设置于主控盒2内的接收遥控信号的遥控信号接收模块以及控制辅助行驶装置工作模式的车辆信号处理模块，遥控信号接收模块接收外界输入的红外信号，处理完成后由车辆信号处理模块完成指令的收集与下发，用于控制辅助行驶装置各个部件的工作，在本实施例中双电机控制器10、储能电池BMS、直流变换器、气泵DCAC以及悬挂系统4均与车辆信号处理模块电连接。辅助行驶装置还具备车辆数据上传的功能，主控盒2内置GPS模块以及GSM模块卡对装置进行远程的定位、车速监控及远程提示操作。
如图4和图5所示，为上述工作模式的两种形式，图4为本装置连接半挂车后，整个系统进入遥控模式，图11为其系统原理图，整个装置通过红外信号遥控，当在港口或者停车场在无牵引车头或者无驾驶员模式下即可进入该遥控模式，在低车速下实现装置的原地行驶、倒退和转弯；图5为该装置连接半挂车后的整个系统通过拖挂机构1挂钩牵引车进入自控控制模式，当辅助行驶装置由车辆拖挂时，双电机控制器10通过采集左轮毂电机8和右轮毂电机6的旋变信号判定当前的电机转速，从而判定车速状态，当转速存在一定的时间之后，双电机控制器10便可以判定车辆在行驶，此时双电机控制器10可以根据当前转速来并结合自身效率map图来为辅助行驶装置选取一个较佳的扭矩工作点，使车辆的辅助行驶效率始终处于最佳状态；并且，当双电机控制器10采集到有车辆制动信号后，可以根据当前左轮毂电机8和右轮毂电机6的转速同样结合自身效率map图来控制左轮毂电机8和右轮毂电机6产生与车辆反向的制动力，实现辅助制动，并将轮毂电机产生的制动能量回收起来。
如图1、图9和图10所示，为了利用电网的波峰波谷差，提高经济性，在本实施例中该装置还包括为各设备供能的储能电池3，储能电池包括高压配电系统以及低压配电系统，高压配电系统电连接左轮毂电机8、右轮毂电机6以及电动打气泵7，低压配电系统电连接主控盒2、双电机控制器10、储能电池BMS、直流变换器、气泵DCAC以及悬挂系统4，高压配电系统中包含了各个分支用的铜排及熔断器，储能电池3的外部还连接蓄电池16，作为装置的启动电源，并且高压配电系统同时连接了快充插座和慢充插座进行系统补电，在本实施例中快充插座即为设置于储能电池3外侧的直流充电插座13，慢充插座即为设置于储能电池3外侧的交流充电插座14。
实施例2
基于实施例1所述的辅助行驶装置，该辅助行驶装置包括如下辅助驱动步骤：
第一步，获取辅助行驶装置与半挂车的连接方式，并根据所述悬挂系统4的压力反馈判断当前辅助行驶装置是否正确完成连接半挂车操作；
第二步，根据第一步中判断当前辅助行驶装置正确完成连接半挂车操作后，所述车辆信号处理模块控制电磁阀的启闭使辅助行驶前轮机构提起；
第三步，确定辅助行驶装置的工作模式，所述工作模式包括遥控模式和自控控制模式，当判断为遥控模式时执行第四步；当判断为自控控制模式时执行第五步；
第四步，当确定辅助行驶装置为遥控模式时，整个装置完全由遥控操作手柄来控制车辆的移动，在很低的车速下实现车辆的行驶、倒退和转弯；
第五步，当确定辅助行驶装置为自控控制模式时，确定自控模式下的自控方式，所述自控方式包括节能辅助行驶方式和制动能量回收方式；当判断为节能辅助行驶方式时执行第六步，当判断为制动能量回收方式时执行第七步；
第六步，当确定为节能辅助行驶方式时，所述双电机控制器10通过采集所述左轮毂电机8和所述右轮毂电机6的旋变信号判定当前的电机转速，用于判定车辆是否在行驶，此时所述双电机控制器10根据当前转速并结合自身效率map图为车辆选取合适的扭矩工作点；
第七步，当确定为制动能量回收方式时，所述双电机控制器10通过采集车辆制动信号，并根据当前所述左轮毂电机8和所述右轮毂电机6的转速再结合自身效率map图控制电机产生与车辆反向的制动力，用于辅助制动，并将轮毂电机产生的制动能量回收起来。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于半挂车的辅助行驶装置，其特征在于，包括
车架(11)；
驱动组件，所述驱动组件设置于所述车架(11)的两侧，所述驱动组件电连接控制组件；
所述驱动组件包括左轮毂电机(8)和右轮毂电机(6)，所述控制组件包括双电机控制器(10)，所述左轮毂电机(8)和所述右轮毂电机(6)设置于所述车架(11)的两侧并与所述双电机控制器(10)电连接，所述双电机控制器(10)采集所述左轮毂电机(8)和所述右轮毂电机(6)的旋变信号和/或车辆制动信号，用于调节辅助行驶装置的工作模式。
2.根据权利要求1所述的一种用于半挂车的辅助行驶装置，所述控制组件包括接收遥控信号的遥控信号接收模块以及控制辅助行驶装置工作模式的车辆信号处理模块，所述遥控信号接收模块接收遥控信号，处理完成后由所述车辆信号处理模块完成指令的收集与下发，用于控制辅助行驶装置各个组件的工作状态。
3.根据权利要求2所述的一种用于半挂车的辅助行驶装置，还包括设置于所述车架(11)前端的辅助行驶前轮机构(15)以及设置于所述车架(11)后端的电动打气泵(7)，所述辅助行驶前轮机构(15)包括辅助行驶前轮、电磁阀及活动气缸；
所述电动打气泵(7)及所述电磁阀与所述车辆信号处理模块电连接，所述车辆信号处理模块通过控制所述电磁阀的启闭向所述辅助行驶前轮通入高压气，从而控制所述辅助行驶前轮完成提起或放下的动作。
4.根据权利要求3所述的一种用于半挂车的辅助行驶装置，其特征在于，所述车架(11)的前端还设置有储气筒(12)，所述储气筒(12)与所述电动打气泵(7)连通用于储存高压气源作为备用气源。
5.根据权利要求3所述的一种用于半挂车的辅助行驶装置，其特征在于，所述驱动组件包括悬挂系统(4)，所述悬挂系统(4)设置有用于检测所述驱动组件承受负重的压力传感器，所述压力传感器电连接所述车辆信号处理模块，用于控制所述辅助行驶前轮完成提起或放下的动作。
6.根据权利要求5所述的一种用于半挂车的辅助行驶装置，其特征在于，所述悬挂系统(4)为空气悬挂系统，设置于所述车架(11)与所述驱动组件之间，用于调整所述车架(11)的离地高度。
7.根据权利要求6所述的一种用于半挂车的辅助行驶装置，其特征在于，所述左轮毂电机(8)和所述右轮毂电机(6)具有制动能量回收和/或辅助驱动功能。
8.根据权利要求7所述的一种用于半挂车的辅助行驶装置，其特征在于，所述控制组件还包括GPS模块以及GSM模块，对装置进行远程的定位、车速监控及远程提示操作。
9.根据权利要求8所述的一种用于半挂车的辅助行驶装置，其特征在于，还包括储能电池(3)，所述储能电池(3)包括高压配电系统以及低压配电系统，所述高压配电系统电连接所述驱动组件，所述低压配电系统电连接所述控制组件，所述高压配电系统中包含了各个分支用的铜排及熔断器，所述储能电池(3)的外部连接蓄电池(16)，作为装置的启动电源，所述高压配电系统同时连接了快充插座和慢充插座进行系统补电。
10.一种用于半挂车的辅助驱动方法，其特征在于，所述权利要求5-9中任一项所述的辅助行驶装置均包括如下辅助驱动步骤：
第一步，获取辅助行驶装置与半挂车的连接方式，并根据所述悬挂系统(4)的压力反馈判断当前辅助行驶装置是否正确完成连接半挂车操作；
第二步，根据第一步中判断当前辅助行驶装置正确完成连接半挂车操作后，所述车辆信号处理模块控制电磁阀的启闭使辅助行驶前轮机构提起；
第三步，确定辅助行驶装置的工作模式，所述工作模式包括遥控模式和自控控制模式，当判断为遥控模式时执行第四步；当判断为自控控制模式时执行第五步；
第四步，当确定辅助行驶装置为遥控模式时，整个装置完全由遥控操作手柄来控制车辆的移动；
第五步，当确定辅助行驶装置为自控控制模式时，确定自控模式下的自控方式，所述自控方式包括节能辅助行驶方式和制动能量回收方式；当判断为节能辅助行驶方式时执行第六步，当判断为制动能量回收方式时执行第七步；
第六步，当确定为节能辅助行驶方式时，所述双电机控制器(10)通过采集所述左轮毂电机(8)和所述右轮毂电机(6)的旋变信号判定当前的电机转速，用于判定车辆是否在行驶，此时所述双电机控制器(10)根据当前转速并结合自身效率map图为车辆选取合适的扭矩工作点；
第七步，当确定为制动能量回收方式时，所述双电机控制器(10)通过采集车辆制动信号，并根据当前所述左轮毂电机(8)和所述右轮毂电机(6)的转速再结合自身效率map图控制电机产生与车辆反向的制动力，用于辅助制动，并将轮毂电机产生的制动能量回收起来。
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