用于重型车辆的加速和制动的电气车轮模块制造技术

一种车轮模块(300)，其被布置成产生扭矩(M)以使重型车辆(100)加速和减速。车轮模块(300)包括被布置用于再生制动的至少一个电机(310)、涡流制动装置(320)以及电子控制单元ECU(330)。车轮模块(300)还包括：通信端口(350)，其被布置用于与外部控制单元(101)通信；以及电力分配网络(340)，其被布置成将电机(310)连接到所述涡流制动装置(320)和被布置成将电力输入到车轮模块(300)和从所述车轮模块输出电力的电力端口(360)。ECU(330)被布置成：经由通信端口(350)获得指示所述电力端口(360)的最大输出功率的配置数据，并且控制电力分配网络(340)以通过将来自所述至少一个电机(310)的电力分配在涡流制动装置(320)与电力端口(360)之间而将电力端口(360)的输出功率保持在所述最大输出功率以下。率保持在所述最大输出功率以下。率保持在所述最大输出功率以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于重型车辆的加速和制动的电气车轮模块


[0001]本公开涉及用于货物运输的重型车辆，诸如半挂车车辆，并且具体地涉及用于基于电气制动装置的组合使重型车辆减速的集成电气布置。尽管本专利技术将主要关于半挂车车辆和卡车进行描述，但是本专利技术不限于这种特定类型的车辆，而是还可以用于其他类型的车辆。

技术介绍

[0002]诸如卡车或半挂车车辆的重型车辆通常包括基于摩擦制动器的行车制动器系统。诸如盘式制动器或鼓式制动器的摩擦制动器不能长时间使用，其长时间使用可能是在长时间下坡行驶时发生的。如果摩擦制动器使用过度，则可能发生被称为制动器衰减的现象。制动器衰减是由制动表面的热量积聚引起的并且导致制动能力显著降低。为了避免制动器衰减，重型车辆通常包括能够进行持久制动的辅助制动器，诸如发动机制动器和各种减速器系统。
[0003]电机也可以用于制动车辆，即，产生制动扭矩。电机因此充当将来自车辆的动能转换成电能的发电机。这些电能可以被馈送到诸如可再充电电池的电能存储系统(ESS)，或者被馈送到将电能作为热量来消耗的制动电阻器。
[0004]电机不会遭受制动衰退的影响，但是由于ESS和制动电阻器的总能量吸收能力有限，电机可能仍然无法长时间地执行持久制动。因此，要么需要在车辆中安装用于制动的附加装置，要么对车辆的电能系统的要求必须超过规格以支持持久制动，这是不期望的。
[0005]电机通常与有限的峰值制动扭矩能力相关联，这意味着除了电机之外，电动车辆通常还包括摩擦制动器以便提供例如紧急制动所需的必要扭矩。WO 2013/186158公开了一种基于电机与涡流制动器的组合的车辆制动布置。与单独的电机相比，这种布置能够产生更大的扭矩。
[0006]持续需要进一步改进用于重型车辆的制动布置，所述制动布置能够提供足够的制动扭矩，也持续较长时间段。还希望简化对车辆上的ESS系统的控制。

技术实现思路

[0007]本公开的目的是提供缓解上述问题中的至少一些的用于使重型车辆减速的制动布置。
[0008]所述目的至少部分地由一种车轮模块来实现，所述车轮模块被布置成产生扭矩以使重型车辆加速和减速。所述车轮模块包括被布置用于再生制动的至少一个电机、涡流制动装置以及电子控制单元ECU。所述车轮模块还包括：通信端口，所述通信端口被布置用于与外部控制单元通信；以及电力分配网络，所述电力分配网络被布置成将所述电机连接到所述涡流制动装置和被布置成将电力输入到所述车轮模块和从所述车轮模块输出电力的电力端口。所述ECU被布置成：经由所述通信端口获得指示所述电力端口的最大输出功率的配置数据，并且控制所述电力分配网络以通过将来自所述至少一个电机的电力分配在所述
涡流制动装置与所述电力端口之间而将所述电力端口的输出功率保持在所述最大输出功率以下。
[0009]所述车轮模块优选地连接到至少一个电能吸收装置，所述电能吸收装置可以例如是ESS，诸如可再充电电池或超级电容器，或者消耗电能的装置，诸如制动电阻器，或者ESS与制动电阻器的组合。所公开的车轮模块提供再生制动以对ESS等充电，同时通过根据配置数据限制输出电力的量来考虑ESS和任何其他电能吸收装置的限制。所述通信端口连接到上层控制装置，即外部控制单元，所述控制装置可以实时地配置来自再生制动的最大能量输出。然后，内部控制(即所述ECU)将通过将再生能量转移到所述涡流制动装置而不是转移到所述模块上的输出电力端口来将输出功率调节成始终低于所配置的最大能量输出。这降低了对制动电阻器和能量存储系统或其他电能吸收装置的要求，这是一个优点。这还简化了整个车辆电气系统的尺寸设计，因为可以假设来自所述车轮模块的最大输出功率。所述车轮模块还可以经由所述通信端口实时地报告制动能力，使得外部控制单元在任何给定时间都知道所述车轮模块的当前制动能力。这种能力是涡流装置的状况和电机的状态(例如，电机的轴速度)的函数。
[0010]根据各方面，所述电机被布置成在有限量的时间内产生增加量的制动扭矩，有时被称为峰值制动扭矩。将在所述有限量的时间期间由所述电机产生的电流转移到所述涡流制动装置，从而增加制动扭矩的总量。通过使所述电机以峰值扭矩操作，所述电机能够产生显著增加的扭矩，但是仅持续有限量的时间。在这种扭矩过载期间产生的电流可以被转移到涡流制动器，从而获得制动扭矩的进一步增加。在这种情况下，所述通信端口可以被配置成实时地向所述上层控制报告所述制动扭矩能力。这种报告可以包括扭矩能力，而且还包括可以维持所述扭矩的持续时间。任选地，还可以报告制动扭矩能力的下降率，所述下降率可以根据模型或预先配置的查找表来确定。能够在有限的持续时间内产生高制动扭矩意味着紧急制动操作等可以在没有来自摩擦制动器等的附加制动扭矩的情况下执行，即使对于负载很重的重型车辆也是如此，这是一个优点。如果在有限的持续时间内重复使用这个功能，则报告的制动能力当然会降低，但是由于车辆控制系统经由报告知道了当前能力，因此车辆运动管理控制系统可以对此进行应对。
[0011]根据各方面，所述轮模块还包括局部能量缓冲器，即某种ESS，如电池或超级电容器。这种缓冲器有两个用途。它可以均衡来自所述电力端口的输出功率，使得更高层充电控制系统将随着时间的推移从装置接收快速波动较少的更可预测的能量输出，即平滑或低通滤波的功率输出。如果主车辆能量源因某种原因发生故障，缓冲器还可以充当备用能量源。在主能量源发生故障的情况下，这种备用能量源可以例如在有限的持续时间内经由涡流制动装置提供紧急制动。在所述电机例如由于高轴速度而无法产生足够的输出功率的情况下，备用能量源还可以为所述涡流装置提供助推功率。
[0012]根据各方面，所述ECU被布置成控制所述电机和所述涡流制动装置以提供期望的车轮滑移水平，即，通过协调所述电机和所述涡流制动装置来实现局部车轮滑移控制。这允许以高精度和高速度执行的高带宽控制，以将车轮滑移朝向目标车轮滑移值调节。这种类型的运动控制固有的复杂性主要包含在所述车轮模块中，这简化了对整个车辆控制系统的控制。此外，由于这些功能包括在作为一个部件交付和组装的单个单元中，并且具有面向车辆其余部分的明确定义的接口，因此可以单独验证功能。
[0013]根据各方面，所述车轮模块包括附加通信端口。这为控制系统提供了冗余。所述通信端口和所述附加通信端口中的任何一个可以是无线或有线通信端口。
[0014]根据各方面，所述ECU被配置成根据所述重型车辆的目标减速值由所述电力分配网络将来自所述电机的再生电力分配在所述涡流制动装置与所述电力端口之间。这实现了一种可靠的使车辆减速的方式，并且还允许在超过所述电机单独的制动能力时通过所述车轮模块减速。因此，可以是主车辆运动控制单元的外部控制单元可以向所述车轮模块请求超过所述电机的能力的制动扭矩(可能间接作为车轮滑移请求)，而无需配置所述电机实现的制动与所述涡流装置实现的制动之间的分配。这简化了整体车辆控制。
[0015]根据各方面，所述ECU被配置成控制来自所述电机的再生电力在所述涡流制动装置与所述电力端口之间的所述分配，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种车轮模块(300)，所述车轮模块被布置成产生扭矩(M)以使重型车辆(100)加速和减速，所述车轮模块包括被布置用于再生制动的至少一个电机(310)、涡流制动装置(320)以及电子控制单元ECU(330)，所述车轮模块(300)还包括：通信端口(350)，所述通信端口被布置用于与外部控制单元(101)通信；以及电力分配网络(340)，所述电力分配网络被布置成将所述电机(310)连接到所述涡流制动装置(320)和被布置成将电力输入到所述车轮模块(300)和从所述车轮模块输出电力的电力端口(360)，其中所述ECU(330)被布置成：经由所述通信端口(350)获得指示所述电力端口(360)的最大输出功率的配置数据，并且控制所述电力分配网络(340)以通过将来自所述至少一个电机(310)的电力分配在所述涡流制动装置(320)与所述电力端口(360)之间而将所述电力端口(360)的输出功率保持在所述最大输出功率以下。2.根据权利要求1所述的车轮模块(300)，其中所述电机(310)被布置成在有限量的时间内产生增加量的扭矩，其中在所述有限量的时间期间由所述电机(310)产生的电流被转移到所述涡流制动装置(320)，从而增加制动扭矩的总量。3.根据任一项前述权利要求所述的车轮模块(300)，所述车轮模块还包括局部能量缓冲器(380)。4.根据任一项前述权利要求所述的车轮模块(300)，其中所述ECU(330)被布置成控制所述电机(310)和所述涡流制动装置(320)以提供期望的车轮滑移水平。5.根据任一项前述权利要求所述的车轮模块(300)，所述车轮模块包括被布置成向所述轮模块提供冗余通信功能的附加通信端口。6.根据任一项前述权利要求所述的车轮模块(300)，其中所述ECU(330)被配置成根据所述重型车辆(100)的目标减速值由所述电力分配网络(340)将来自所述电机(310)的再生电力分配在所述涡流制动装置(320)与所述电力端口(360)之间。7.根据任一项前述权利要求所述的车轮模块(300)，其中所述ECU(330)被配置成控制来自所述电机(310)的再生电力在所述涡流制动装置(320)与所述电力端口(360)之间的所述分配，使得所述涡流制动装置(320)产生恒定基线扭矩水平，其中由所述电机施加的扭矩经过调制以将车轮滑移控制在期望的车轮滑移水平。8.根据任一项前述权利要求所...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈米德，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：