CN115583154A - 一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，属于智能拖挂列车领域。***包括：依次连接的感知模块、决策模块以及控制模块；感知模块用于采集挂车的车速、牵引车对挂车的拉力、挂车所处位置的坡度角以及挂车的载重；决策模块用于根据挂车的车速、牵引车对挂车的拉力、挂车所处位置的坡度角以及挂车的载重，生成控制指令并判断是否进行制动能量回收；控制指令包括电驱动、电制动以及无操作；控制模块用于执行控制指令。本发明的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***的各个传感器集成在挂车上，使挂车具有自主感知能力，不需要牵引车的运动参数即可实现自身的驱动与制动，与牵引车能够进行协调工作，提高了编组卡车的协调性。

Description

一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***及方法

技术领域

本发明涉及智能拖挂列车领域，特别是涉及一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***及方法。

背景技术

目前车辆混合动力技术已经较为成功地运用在轿车以及轻型货车上，对轿车与轻型货车的续航能力与节能方面做出了巨大贡献。传统重型货车的形式为牵引车加挂车，其中牵引车安装了柴油机动力源，挂车无动力源。相比于轻型车辆，重型货车在载货和运输过程中能耗和排放更高。随着智能编组卡车技术的兴起，货车挂车逐步呈现智能化、电动化、网联化的趋势，原先的驱动方式能量利用效率低，已经不能满足中国当前对车辆高效节能的需求。

在车辆参数感知方面，目前已有的工况感知方法主要通过传感器获取牵引车的运动参数进而调整挂车的运动状态。在专利“一种挂车可主动转向、驱动、制动的拖挂车”中，主要通过挂车上设置的CPU获取安装在牵引车上的传感器的数据来控制挂车的转向、驱动与制动。由于牵引车与挂车的运动参数不完全相同，这种方式虽然能够较好地根据牵引车的运动工况来配合牵引车工作，但是容易导致牵引车与挂车运动不耦合的问题。

在混合驱动方面，目前市场上挂车较为普遍的设计模式是挂车不含动力源，仅依靠牵引车来驱动整车行驶。有少部分在挂车上安装了驱动电机辅助驱动，但是在驱动协调方面还有较大的发展空间。

在编组卡车方面，智能化和电动化的配合是未来发展的一大趋势。目前中国在挂车的智能化方面发展较为缓慢。挂车的智能化主要体现在其具备自主性，不需要牵引车的运动参数即实现自身的驱动与制动同时又能与牵引车协调工作。这种模式有利于混合驱动的实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***及方法，以解决现有技术中的重型卡车运动不协调导致的能量利用率低的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，包括：依次连接的感知模块、决策模块以及控制模块；

所述感知模块用于采集挂车的车速、牵引车对挂车的拉力、挂车所处位置的坡度角以及挂车的载重；

所述决策模块用于根据所述挂车的车速、所述牵引车对挂车的拉力、所述挂车所处位置的坡度角以及所述挂车的载重，生成控制指令并判断是否进行制动能量回收；所述控制指令包括电驱动、电制动以及无操作；

所述控制模块用于执行所述控制指令。

可选的，所述感知模块包括车速传感器、角度姿态传感器、力传感器以及载重传感器；所述车速传感器、所述力传感器、所述角度姿态传感器以及所述载重传感器均与所述决策模块连接；

所述车速传感器用于采集所述挂车的车速；所述力传感器用于采集所述牵引车对挂车的拉力；所述角度姿态传感器用于采集所述挂车所处位置的坡度角；所述载重传感器用于采集所述挂车的载重。

可选的，当牵引车对挂车施加拉力时，所述牵引车对挂车的拉力为正值；当挂车对牵引车施加推力时，所述牵引车对挂车的拉力为负值。

可选的，所述决策模块包括车载中心控制器；

所述车载中心控制器用于获取挂车的车速、牵引车对挂车的拉力以及挂车的载重；

所述车载中心控制器还用于根据所述挂车的车速判断所述挂车的工况；所述工况包括匀速、起步、加速、减速以及制动；

当所述工况为匀速时，所述车载中心控制器生成无操作的控制指令；当所述工况为起步或者加速时，所述车载中心控制器生成电驱动的控制指令；且当所述牵引车对挂车的拉力趋于0时，所述车载中心控制器生成停止电驱动的控制指令；

当所述工况为减速或者制动时，所述车载中心控制器根据所述挂车的车速和所述挂车的载重确定挂车制动时所需的制动力，并生成电制动的控制指令；且当所述牵引车对挂车的拉力负向趋于0时，所述车载中心控制器生成停止电制动的控制指令。

可选的，所述车载中心控制器还用于获取挂车所处位置的坡度角，并根据所述挂车所处位置的坡度角判断所述挂车处于上坡路段或者下坡路段；

当所述挂车处于上坡路段时，所述车载中心控制器根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定驱动力并生成电驱动的控制指令；

当所述挂车处于下坡路段时，所述车载中心控制器根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定制动力并生成电制动的控制指令。

可选的，当所述挂车所处位置的坡度角大于2°时，所述挂车处于上坡路段；当所述挂车所处位置的坡度角小于-2°时，所述挂车处于下坡路段。

可选的，所述控制模块包括依次连接的驱动电机、能量回收单元以及蓄电池；所述驱动电机与所述车载中心控制器连接。

可选的，当所述控制模块执行所述电制动指令时，所述驱动电机产生电能，并通过所述能量回收单元对所述蓄电池充电。

一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动方法，所述方法应用于上述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，所述方法包括：

获取挂车的车速、牵引车对挂车的拉力以及挂车的载重；

根据所述挂车的车速判断所述挂车的工况；所述工况包括匀速、起步、加速、减速以及制动；

当所述工况为匀速时，生成无操作的控制指令，驱动电机无操作；

当所述工况为起步或者加速时，生成电驱动的控制指令，驱动电机进行电驱动；且当所述牵引车对挂车的拉力趋于0时，生成停止电驱动的控制指令，驱动电机停止电驱动；

当所述工况为减速或者制动时，根据所述挂车的车速和所述挂车的载重确定挂车制动时所需的制动力，并生成电制动的控制指令，驱动电机进行电制动，驱动电机产生电能，并通过能量回收单元对蓄电池充电；且当所述牵引车对挂车的拉力负向趋于0时，生成停止电制动的控制指令，驱动电机停止电制动。

可选的，还包括：

获取挂车所处位置的坡度角，并根据所述挂车所处位置的坡度角判断所述挂车处于上坡路段或者下坡路段；

当所述挂车处于上坡路段时，根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定驱动力并生成电驱动的控制指令，驱动电机进行电驱动；

当所述挂车处于下坡路段时，根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定制动力并生成电制动的控制指令，驱动电机进行电制动。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，包括依次连接的感知模块、决策模块以及控制模块；所述感知模块用于采集挂车的车速、牵引车对挂车的拉力、挂车所处位置的坡度角以及挂车的载重；所述决策模块用于根据所述挂车的车速、所述牵引车对挂车的拉力、所述挂车所处位置的坡度角以及所述挂车的载重，生成控制指令并判断是否进行制动能量回收；所述控制模块用于执行所述控制指令。本发明的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***的各个传感器集成在挂车上，使挂车具有挂车自感知能力，不需要牵引车的运动参数即可实现自身的驱动与制动，与牵引车能够进行协调工作，提高了重型卡车的协调性，从而提高了能量利用率，实现了节能减排。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***的结构图；

图2为本发明提供的各个传感器的布设位置图；

图3为本发明提供的决策模块以及控制模块的布设位置图；

图4为本发明提供的一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动方法的流程图；

图5为本发明提供的混合驱动能量管理策略的流程图。

符号说明：1-车速传感器；2-角度姿态传感器；3-力传感器；4-载重传感器；5-车载中心控制器；6-驱动电机；7-蓄电池；8-牵引车发动机。

具体实施方式

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，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***及方法，以解决现有技术中的重型卡车运动不协调导致的能量利用率低的问题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明提供的一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***的结构图，如图1所示，基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***包括：依次连接的感知模块101、决策模块102以及控制模块103。在实际应用中，各模块互相协作能够实现挂车的混合驱动功能。感知模块101包含车速传感器和力传感器，能识别车辆行驶工况，同时还包含角度姿态传感器与载重传感器，能识别自身姿态参数；决策模块102主要包含车载中心控制器，该车载中心控制器收集各传感器采集的参数，进行混合驱动能量管理策略计算；控制模块103主要包含挂车上的驱动电机、蓄电池与能量回收单元，该控制模块接收车载中心控制器的指令，执行电驱动、电制动以及无操作等命令。

所述感知模块101用于采集挂车的车速、牵引车对挂车的拉力、挂车所处位置的坡度角以及挂车的载重。

在一个具体实施方式中，所述感知模块101包括车速传感器1、角度姿态传感器2、力传感器3以及载重传感器4；所述车速传感器1、所述力传感器3、所述角度姿态传感器2以及所述载重传感器4均与所述决策模块102连接。其中各个传感器的布设位置如图2所示。

所述车速传感器1用于采集所述挂车的车速；所述力传感器3用于采集所述牵引车对挂车的拉力；所述角度姿态传感器2用于采集所述挂车所处位置的坡度角；所述载重传感器4用于采集所述挂车的载重。

通过这些传感器可以基本确定挂车所处的工况并且通过控制***采取相应的措施。

车速传感器1可以在挂车行驶时精确测出挂车的车速。通过车速可以判断出挂车的起步、加速、减速和匀速等工况，便于决定是否需要启动驱动电机6辅助牵引车，以协助牵引车节约燃油。对车速进行监测有利于综合评价发动机的工作效率。

角度姿态传感器2可以测出挂车所处位置的坡度角，挂车所处位置的坡度角用于判断挂车是否在上下坡路段。当坡度角大于2°时，坡度对车辆的动力性影响已经不可忽视。因此当坡度角大于2°时，判断车辆处于上坡路段。

上坡路段由于需要提高发动机的转矩则牵引车的速度降低，此时发动机的效率较低，在此路段较为适合采用驱动电机6带动整车前进。下坡路段时挂车可以利用制动能量回收将挂车的重力势能转化为电能进行蓄电池7自主充电。因此区分挂车所处位置的坡度角并选择合适的动力源有利于实现挂车整体节能。

力传感器3能够测量铰接点处力的大小。若牵引车给挂车施加拉力，则力为正值；若挂车给牵引车施加推力，则力为负值。通过力传感器3测得车辆匀速行驶时牵引车对挂车的拉力，牵引车加速时拉力增大，牵引车制动时拉力减小直至变为推力。

载重传感器4可以测出挂车的载重。决策模块需要通过载重计算整车的制动需求，用于制动能量回收决策。

在实际应用中，硬件部分的传感器能够相互配合工作，角度姿态传感器2与车速传感器1协同工作判断挂车是否制动。角度姿态传感器2、载重传感器4与车速传感器1协同工作可以判断挂车制动时所需力矩大小；载重传感器4与车速传感器1协同工作，计算并判断牵引车的发动机工作区间，调整挂车的混合驱动策略。

无需对牵引车机械及电气结构进行改装。所述基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***的控制模块根据混合驱动能量管理策略，对蓄电池7充放电与驱动电机6的驱动/制动进行控制。

在一个具体实施方式中，当牵引车对挂车施加拉力时，所述牵引车对挂车的拉力为正值；当挂车对牵引车施加推力时，所述牵引车对挂车的拉力为负值。

所述决策模块102用于根据所述挂车的车速、所述牵引车对挂车的拉力、所述挂车所处位置的坡度角以及所述挂车的载重，生成控制指令并判断是否进行制动能量回收；所述控制指令包括电驱动、电制动以及无操作。

在实际应用中，决策模块102能够根据感知模块的信息，计算牵引车的发动机工作区间。通过车速、坡度、载重等信息，制定挂车的混合驱动能量管理策略，决定驱动电机6进行电驱动、电制动或无操作等指令，同时判断是否进行制动能量回收。在牵引车发动机8负荷率较小(发动机负荷率小于第一负荷率阈值)、热效率较低(热效率小于第一热效率阈值)时，挂车通过驱动电机6进行驱动；在牵引车发动机8负荷率较大(发动机负荷率大于第二负荷率阈值，第二负荷率阈值大于第一负荷率阈值)、热效率较高(热效率大于第二热效率阈值，第二热效率阈值大于第一热效率阈值)时，挂车利用发动机多余功率进行充电，以提高车辆行驶的的经济性。所述决策模块102根据感知模块的信息判断挂车是否处于制动或者下坡工况，结合车辆制动需求，决定驱动电机6是否进行电制动与制动能量回收等操作。

在一个具体实施方式中，所述决策模块102包括车载中心控制器5。

所述车载中心控制器5用于获取挂车的车速、牵引车对挂车的拉力以及挂车的载重。

所述车载中心控制器5还用于根据所述挂车的车速判断所述挂车的工况。所述工况包括匀速、起步、加速、减速以及制动。

当所述工况为匀速时，所述车载中心控制器5生成无操作的控制指令；当所述工况为起步或者加速时，所述车载中心控制器5生成电驱动的控制指令；且当所述牵引车对挂车的拉力趋于0时，所述车载中心控制器5生成停止电驱动的控制指令。

当所述工况为减速或者制动时，所述车载中心控制器5根据所述挂车的车速和所述挂车的载重确定挂车制动时所需的制动力，并生成电制动的控制指令；且当所述牵引车对挂车的拉力负向趋于0时，所述车载中心控制器5生成停止电制动的控制指令。

在一个具体实施方式中，所述车载中心控制器5还用于获取挂车所处位置的坡度角，并根据所述挂车所处位置的坡度角判断所述挂车处于上坡路段或者下坡路段。

当所述挂车处于上坡路段时，所述车载中心控制器5根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定驱动力并生成电驱动的控制指令。

当所述挂车处于下坡路段时，所述车载中心控制器5根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定制动力并生成电制动的控制指令。

在一个具体实施方式中，当所述挂车所处位置的坡度角大于2°时，所述挂车处于上坡路段；当所述挂车所处位置的坡度角小于-2°时，所述挂车处于下坡路段。

所述控制模块103用于执行所述控制指令。

在一个具体实施方式中，所述控制模块103包括依次连接的驱动电机6、能量回收单元以及蓄电池7；所述驱动电机6与所述车载中心控制器5连接。

在实际应用中，动力源包括挂车上的蓄电池7及驱动电机6。当发动机效率较高(发动机效率大于第一发动机效率阈值)时，驱动电机6无操作，蓄电池7进行充电；当发动机效率较低(发动机效率小于第二发动机效率阈值，第二发动机效率阈值小于第一发动机效率阈值)时，蓄电池7为电机供电，驱动电机6执行电驱动操作，帮助牵引车发动机8降低负荷率并运转在高效率区间。

蓄电池7需频繁进行充放电循环，该电池具有充放电能力以保证蓄电池7能够满足工作需求。挂车在制动能量回收时在较短的一段时间产生较大的电流，需要电池的能量密度较高才能配合挂车完成制动能量回收。

驱动电机6能在挂车上独立进行工作，可以保证没有牵引车的情况下挂车也能进行驱动与紧急制动，实现挂车的高度自主化。通过控制驱动电机6的启停能够保证整车实现适时驱动与自主充电，推动混合驱动编组卡车走向高效化与节能化发展。所述决策模块和所述控制模块的布设位置如图3所示，其中能量管理单元未在图中示出。

在一个具体实施方式中，当所述控制模块执行所述电制动指令时，所述驱动电机6产生电能，并通过所述能量回收单元对所述蓄电池7充电。在实际应用中，制动能量回收由挂车上的驱动电机6、蓄电池7与能量回收单元实现。制动能量回收单元在保障安全的条件下提供尽可能大的制动力矩，帮助牵引车和智能编组卡车实现能量回收。

硬件部分集成在挂车上从而使挂车拥有自主感知能力，所述挂车只获取牵引车的制动和加速踏板信息，能够根据自主感知能力实现混合驱动功能。

该基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***的特点如下：

(1)在精准识别工况方面。为了所述基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***更高效地区分工况，本发明设计了一套辅助感知与决策的***。通过传感器之间的协调工作能够精确实现对挂车车速、载重与坡度的感知。在获取到车速与载重后可以对牵引车发动机的效率进行判断；同时根据车速还能判断所述的混合驱动编组卡车是否在起步、加速、减速或制动。在获取到坡度数据后可以对挂车所处的工况是否为上下坡工况进行判断。

(2)在混合驱动策略方面。所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***拥有混合驱动能量管理策略，与牵引车协同工作时即可让整车拥有两种动力源以实现整车的混合驱动。车载中心控制器能够根据各传感器获取的信息制定挂车的能量管理策略，决定驱动电机进行电驱动、电制动或无操作等指令。根据感知模块的信息判断挂车是否处于制动或者下坡工况，结合车辆制动需求，决定驱动电机是否进行电制动与制动能量回收等操作。所述的混合驱动能量管理策略一方面可以根据工况与实际需要选择是否启动驱动电机辅助驱动，另一方面挂车自身拥有驱动的能力能够减轻牵引车的负担，提高整车的燃油经济性，提高了能量利用率。

(3)在制动能量回收方面。传统挂车在制动过程中对制动器的磨损较大，该过程中磨损产生的能量全部消散，不利于能量的高效利用。所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***在制动能量回收部分进行了合理的规划。所述基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***的驱动电机产生的制动力大于挂车满载制动时的制动需求，制动过程中产生的能量可以通过挂车搭载的驱动电机转化成电能，并通过能量回收单元储存在蓄电池中，蓄电池作为辅助电源用于存储能量和释放能量。

(4)采用程序控制的驱动电机，在挂车上的传感器获取到挂车的运动参数后，车载中心控制器根据获取到的运动参数对驱动电机的转速进行控制调整，以控制挂车的运动。在牵引车发动机负荷率较小、热效率较低时，挂车通过电机进行驱动；在牵引车发动机负荷率较大、热效率较高时，挂车利用发动机多余功率进行充电，以提高车辆行驶的的经济性。

(5)挂车与牵引车保持独立。由于挂车与牵引车的部分运动参数不一致，因此不能直接使用牵引车的CAN总线数据。为了更好地对挂车进行控制，本发明将所有的传感器集成到挂车上，能够保证对挂车的运动参数进行精确测量同时实现挂车自主控制。通过这种设计能够实现挂车的智能化，同时保证该设计能够普遍适用于各种牵引车。

图4为本发明提供的一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动方法的流程图，图5为本发明提供的混合驱动能量管理策略的流程图，所述方法应用于上述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，如图4和图5所示，所述方法包括：

步骤401：获取挂车的车速、牵引车对挂车的拉力以及挂车的载重。

步骤402：根据所述挂车的车速判断所述挂车的工况；所述工况包括匀速、起步、加速、减速以及制动。

步骤403：当所述工况为匀速时，生成无操作的控制指令，驱动电机6无操作。

步骤404：当所述工况为起步或者加速时，生成电驱动的控制指令，驱动电机6进行电驱动；且当所述牵引车对挂车的拉力趋于0时，生成停止电驱动的控制指令，驱动电机6停止电驱动。

步骤405：当所述工况为减速或者制动时，根据所述挂车的车速和所述挂车的载重确定挂车制动时所需的制动力，并生成电制动的控制指令，驱动电机6进行电制动，驱动电机6产生电能，并通过能量回收单元对蓄电池7充电；且当所述牵引车对挂车的拉力负向趋于0时，生成停止电制动的控制指令，驱动电机6停止电制动。

在一个具体实施方式中，还包括：

获取挂车所处位置的坡度角，并根据所述挂车所处位置的坡度角判断所述挂车处于上坡路段或者下坡路段。

当所述挂车处于上坡路段时，根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定驱动力并生成电驱动的控制指令，驱动电机6进行电驱动。

当所述挂车处于下坡路段时，根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定制动力并生成电制动的控制指令，驱动电机6进行电制动。

所述的混合动力智能编组卡车的能量管理策略(基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动方法)的基本思路如下：

当车速传感器1的数据表明挂车在匀速行驶时，挂车的驱动电机6无驱动。此时由牵引车拖动挂车匀速行驶，力传感器3的数值应当为正值。

当车速传感器1和力传感器3反馈的数据表明挂车在起步或加速时，车载中心控制器5可根据对应情况采取相应的控制。若牵引车的车速从0开始加速到一定速度，则挂车处于起步工况。在确定为起步工况后，当力传感器3在铰接点处检测出拉力时，车载中心控制器5控制驱动电机6启动，由驱动电机6带动挂车起步进而推动牵引车运动。在挂车起步完成并且达到稳定的速度后，挂车的驱动电机6停止工作，最终牵引车与挂车保持稳定的速度行驶。若牵引车的车速突然增大，则此时为加速工况，加速工况下发动机的负荷率减小、热效率降低，此时车载中心控制器5控制驱动电机6启动，由驱动电机6带动挂车运动从而推动牵引车加速。当力传感器3的数值接近于0时驱动电机6停止工作。

当车速传感器1反馈的数据表明挂车在制动或减速时，车载中心控制器5根据车速信息与载重信息判断挂车制动时需要力矩的大小。由于驱动电机6的制动力大于整车满载时所需的制动力，根据载重和速度按需求提供制动力即可。在制动过程中，制动能量回收部分通过驱动电机6产生电能，通过能量回收单元收集后给蓄电池7充电，将制动过程中产生的能量充分利用并实现混合驱动智能编组卡车的自主充电。当最终车速稳定并且力传感器3的数值接近于0时，挂车制动能量回收停止。

当角度姿态传感器2判断挂车处于上下坡路段时，车载中心控制器5主要根据角度姿态传感器2、速度传感器的数据来控制驱动电机6的运行状态。当角度姿态传感器2反馈的数据表明挂车在上坡路段时，车载中心控制器5根据挂车车速、载重和坡度来计算上坡所需驱动力，并且控制驱动电机6驱动挂车行驶。此时牵引车发动机8可以停止工作，并且力传感器3测得的数值应为负值。当角度姿态传感器2反馈的数据表明挂车在下坡路段时，车载中心控制器5根据挂车车速、载重和坡度来计算下坡所需制动力，通过控制驱动电机6进行制动能量回收并且将整车的车速保持在经济车速范围内。此时发动机可以维持高效率工作，驱动电机6通过制动产生电能，通过能量回收单元给蓄电池7充电。在下坡过程中力传感器3的数值应当为正值，当力传感器3的数值接近于0时，制动能量回收停止。

由图3可知，本发明的控制模块主要包含挂车上搭载的蓄电池7、驱动电机6与能量回收单元。驱动电机6是挂车的驱动单元，能够被车载中心控制器5控制挂车的驱动、制动。本发明选用的驱动电机6主要选择性能稳定、尺寸小并且转速范围宽的电机。驱动电机6的峰值功率需要达到启动发动机的启动功率，同时需要满足一定的电驱动能力与整车加速能力。

由于挂车的载重较大并且本发明所涉及的蓄电池7区别于传统混合动力汽车，随着车辆工况的不同，挂车搭载的蓄电池7会长期处于非周期性的充放电循环，这需要电池必须具有极其快速高效的充放电能力。因此本发明中的电池在追求高能量密度的同时对功率也有更高的要求，以便于在加速或爬坡时能够达到最大爬坡所需的功率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，其特征在于，包括：依次连接的感知模块、决策模块以及控制模块；

所述感知模块用于采集挂车的车速、牵引车对挂车的拉力、挂车所处位置的坡度角以及挂车的载重；

所述决策模块用于根据所述挂车的车速、所述牵引车对挂车的拉力、所述挂车所处位置的坡度角以及所述挂车的载重，生成控制指令并判断是否进行制动能量回收；所述控制指令包括电驱动、电制动以及无操作；

所述控制模块用于执行所述控制指令。

2.根据权利要求1所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，其特征在于，所述感知模块包括车速传感器、角度姿态传感器、力传感器以及载重传感器；所述车速传感器、所述力传感器、所述角度姿态传感器以及所述载重传感器均与所述决策模块连接；

所述车速传感器用于采集所述挂车的车速；所述力传感器用于采集所述牵引车对挂车的拉力；所述角度姿态传感器用于采集所述挂车所处位置的坡度角；所述载重传感器用于采集所述挂车的载重。

3.根据权利要求2所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，其特征在于，当牵引车对挂车施加拉力时，所述牵引车对挂车的拉力为正值；当挂车对牵引车施加推力时，所述牵引车对挂车的拉力为负值。

4.根据权利要求1所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，其特征在于，所述决策模块包括车载中心控制器；

所述车载中心控制器用于获取挂车的车速、牵引车对挂车的拉力以及挂车的载重；

所述车载中心控制器还用于根据所述挂车的车速判断所述挂车的工况；所述工况包括匀速、起步、加速、减速以及制动；

当所述工况为匀速时，所述车载中心控制器生成无操作的控制指令；当所述工况为起步或者加速时，所述车载中心控制器生成电驱动的控制指令；且当所述牵引车对挂车的拉力趋于0时，所述车载中心控制器生成停止电驱动的控制指令；

当所述工况为减速或者制动时，所述车载中心控制器根据所述挂车的车速和所述挂车的载重确定挂车制动时所需的制动力，并生成电制动的控制指令；且当所述牵引车对挂车的拉力负向趋于0时，所述车载中心控制器生成停止电制动的控制指令。

5.根据权利要求4所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，其特征在于，所述车载中心控制器还用于获取挂车所处位置的坡度角，并根据所述挂车所处位置的坡度角判断所述挂车处于上坡路段或者下坡路段；

当所述挂车处于上坡路段时，所述车载中心控制器根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定驱动力并生成电驱动的控制指令；

当所述挂车处于下坡路段时，所述车载中心控制器根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定制动力并生成电制动的控制指令。

6.根据权利要求5所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，其特征在于，当所述挂车所处位置的坡度角大于2°时，所述挂车处于上坡路段；当所述挂车所处位置的坡度角小于-2°时，所述挂车处于下坡路段。

7.根据权利要求4所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，其特征在于，所述控制模块包括依次连接的驱动电机、能量回收单元以及蓄电池；所述驱动电机与所述车载中心控制器连接。

8.根据权利要求7所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，其特征在于，当所述控制模块执行所述电制动指令时，所述驱动电机产生电能，并通过所述能量回收单元对所述蓄电池充电。

9.一种基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1-8任一项所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动***，所述方法包括：

获取挂车的车速、牵引车对挂车的拉力以及挂车的载重；

根据所述挂车的车速判断所述挂车的工况；所述工况包括匀速、起步、加速、减速以及制动；

当所述工况为匀速时，生成无操作的控制指令，驱动电机无操作；

当所述工况为起步或者加速时，生成电驱动的控制指令，驱动电机进行电驱动；且当所述牵引车对挂车的拉力趋于0时，生成停止电驱动的控制指令，驱动电机停止电驱动；

当所述工况为减速或者制动时，根据所述挂车的车速和所述挂车的载重确定挂车制动时所需的制动力，并生成电制动的控制指令，驱动电机进行电制动，驱动电机产生电能，并通过能量回收单元对蓄电池充电；且当所述牵引车对挂车的拉力负向趋于0时，生成停止电制动的控制指令，驱动电机停止电制动。

10.根据权利要求9所述的基于挂车自感知的智能编组卡车混合驱动方法，其特征在于，还包括：

获取挂车所处位置的坡度角，并根据所述挂车所处位置的坡度角判断所述挂车处于上坡路段或者下坡路段；

当所述挂车处于上坡路段时，根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定驱动力并生成电驱动的控制指令，驱动电机进行电驱动；

当所述挂车处于下坡路段时，根据所述挂车的车速、所述挂车的载重以及所述挂车所处位置的坡度角确定制动力并生成电制动的控制指令，驱动电机进行电制动。

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