电池挂车、车辆系统、运行车辆系统的方法以及程序产品与流程

1.本发明涉及车辆领域，具体而言涉及一种电池挂车、尤其是高压电池挂车。本发明还涉及一种具有电池挂车、尤其是高压电池挂车的车辆系统。此外，本发明还涉及一种用于运行车辆系统的方法以及一种计算机程序产品。


背景技术：

2.随着车辆的电气化和电动化的发展，市场上对电动车辆的需求持续提高。当前，由于动力电池容量的限制，导致电动车辆的续航里程受限，这是阻碍电动车辆发展和普及的重要问题之一。
3.目前，上述问题的主要解决方案之一是提高车载电池的电池容量，通过研发和使用能量密度更大的电池材料或者通过增加单体电池的数量实现电池容量的扩容。然而，该解决方案不仅提高了整车电池系统的成本，而且对电池管理系统以及充电基础设施提出了更高的要求。
4.另一解决方案是通过电池更换站(换电站)对同型号的车载电池进行快速更换，从而实现电池容量的扩容。然而，该解决方案不仅需要投入高成本的换电站，而且需要为不同车型提供与其车载电池型号相一致的更换用车载电池，而由于市场上的车型以及车载电池制造商所生产的车载电池相互不匹配，这也大大增加了换电站的成本投入。此外，由于用户需要在路途中寻找换电站并且车载电池更换需要一定时间，这也大大影响用户的体验和对该解决方案的接受度。
[0005]“移动电源”的概念在数码消费品领域中已被广泛应用，例如用于手机、笔记本电脑等的移动电源，这种外接式“移动电源”将一组独立的电池附接在手机、笔记本电脑等的充电口上，用以延长手机、笔记本电脑等电子产品的电池续航时间。
[0006]
目前，一般在动力电池(车载电池)充电模式下不允许电动车辆行驶，并且车载电池需要停车并关闭电源并且例如在充电桩处充电。在充电过程中，电动车辆处于充电互锁状态。因而数码消费品领域中“移动电源”概念不能直接应用于电动车辆领域。
[0007]
基于上述问题中的至少一个，存在对提高电动车辆的行驶里程且同时不增加或不明显提高用户成本的需求。此外，也存在对灵活匹配电动车辆行驶里程的同时不影响电动车辆的安全性和出行效率的需求。


技术实现要素：

[0008]
基于此，本发明提出一种高效方案，所述方案不仅能够克服现有技术方案中的不足，而且能够针对不同车型特别灵活地匹配行驶里程以及用户的出行需求。此外能够实现一种特别简单的能量补充方案，这种方案通用性高并提高出行效率，因而也提高了用户的体验与满意度。
[0009]
根据本发明的第一方面，提供一种电池挂车，尤其是高压电池挂车，所述电池挂车能与电动车辆机械连接并且电连接，其中，所述电池挂车包括：
[0010]
挂车电池模块，尤其是高压电池模块，所述挂车电池模块配置为适于为所述电动车辆提供能量；
[0011]
电压转换模块，所述电压转换模块配置为适于将所述挂车电池模块的电压转换为与所述电动车辆的动力电压一致；
[0012]
电压传输模块，所述电压传输模块配置为适于将所述挂车电池模块的能量传输给所述电动车辆；
[0013]
其中，所述电池挂车配置为适于能够在所述电动车辆行驶时为所述电动车辆的车载电池充电。
[0014]
本发明的基本构思在于，通过本发明的电池挂车能够在电动车辆行驶期间对车载电池进行充电，因而能够没有时间损耗地提升电动车辆的行驶里程。通过这种方式，能够灵活地适配不同型号车辆的行驶里程，从而满足用户的不同出行需求。此外，能够针对特定的车辆用户、例如在城市中短距离通勤的车辆用户配置相应的车载电池，从而降低整车成本并且电动车辆使用寿命能够与电池寿命解绑。
[0015]
本发明的方案的有利构型能够从以下可选的实施方式中获得。
[0016]
根据本发明的电池挂车的一个可选实施方式设置，所述电压传输模块包括传输线缆和电连接器，所述电连接器能够与所述电动车辆的充电接口连接，其中，所述电池挂车在与所述电动车辆电连接的状态下能够被识别为跟随式设备。通过这种构型方案，电池挂车被识别为跟随式设备而非固定的充电设备，因而电池挂车在与电动车辆电连接的状态下能够跟随电动车辆的行驶而运动并且能够在电动车辆行驶期间为电动车辆充电。
[0017]
根据本发明的电池挂车的一个可选实施方式设置，所述电池挂车在与所述电动车辆处于电连接的状态下通过预设的充电控制导引电压和/或通信协议解除充电互锁功能。通过专门设置充电控制导引电压和/或相应的通信协议能够特别简单且可靠地区分与电动车辆电连接的充电设备，尤其是区分固定的充电桩与电池挂车，并因而可以特别可靠地解除在电动车辆充电安全性方面设置的充电互锁功能。
[0018]
根据本发明的电池挂车的一个可选实施方式设置，所述电池挂车包括自身的控制系统，所述控制系统包括主控制器、电池管理系统、温控系统、安全系统，所述控制系统独立于所述电动车辆而运行。通过这种构型方案，电池挂车能够根据自身的状况，尤其是电池状况，独立于电动车辆的运行来控制，由此能够提高电池挂车的运行的可靠性和安全性。
[0019]
根据本发明的电池挂车的一个可选实施方式设置，所述电池挂车还包括自身的灯光装置、制动装置、安全防护装置、机械连接装置。这种构型方案简单并且能够确保电池挂车的可靠运行。
[0020]
根据本发明的电池挂车的一个可选实施方式设置，所述控制系统还包括自身的能量回收系统，所述能量回收系统构造为能够在所述电池挂车制动时为挂车电池模块充电。通过这种构型方案能够进一步提升能量利用效率并且相应地提高电动车辆的行驶里程以及出行效率。
[0021]
根据本发明的电池挂车的一个可选实施方式设置，所述电池挂车能适配于不同车型的电动车辆。通过这种构型方案，实现了电池挂车的通用性，该电池挂车不仅可以与不同类型的电动车辆，例如纯电动车辆、插电式混合动力车辆适配，而且可以与不同车辆制造者的不同电动车型适配，甚至还可以从乘用车领域延伸至商用车领域。因而，实现了电池挂车
的最广泛的通用性和适配性。
[0022]
根据本发明的电池挂车的一个可选实施方式设置，所述挂车电池模块和/或所述车载电池构造为锂离子电池，例如磷酸铁锂电池或者三元锂电池。在成熟的锂离子电池技术情况下，通过这种构型方案能够特别成本有利且可靠地制造挂车电池模块和/或车载电池。
[0023]
根据本发明的电池挂车的一个可选实施方式设置，所述电池挂车不具有自身的驱动系统。通过这种构型方案，能够降低电池挂车的成本以及系统复杂性。
[0024]
根据本发明的第二方面，提供一种车辆系统，所述车辆系统包括电动车辆、尤其是纯电动车辆或插电式混合动力车辆，以及本发明的电池挂车。
[0025]
根据本发明的第三方面，提供一种用于运行车辆系统的方法，所述方法包括以下步骤：
[0026]
s1检测所述电池挂车与所述电动车辆的连接状态；
[0027]
s2检测所述电动车辆的运行状态；
[0028]
s3检测所述电动车辆的车载电池的电量状态；
[0029]
s4当所述电池挂车与所述电动车辆处于电连接和机械连接状态下、所述电动车辆处于行驶状态下并且所述车载电池的电量低于预设的电量阈值时，所述电池挂车为所述电动车辆的车载电池。
[0030]
根据本发明的方法的一个可选实施方式设置，所述预设的电量阈值为车载电池充满电量的80％。通过该构型方案能够高效地利用挂车电池模块并且能够防止车载电池的频繁充放电。优选地，电量阈值能够由车辆用户自定义。
[0031]
根据本发明的方法的一个可选实施方式设置，在步骤s1中，所述电池挂车在与所述电动车辆处于电连接的状态下被识别为跟随式设备，其中，通过预设的充电控制导引电压和/或通信协议解除充电互锁功能。由此能够特别有效地区分固定式充电和移动式充电，并且能够提升充电灵活性以及运行可靠性。
[0032]
根据本发明的第四方面，提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时至少用于辅助实施根据本发明的方法。
[0033]
本发明的更多的特征从权利要求、附图和附图的描述中变得显而易见的。在上述说明中提到的特征和特征组合以及在下文的附图描述中提到的和/或只在附图中示出的特征和特征组合不仅可以以相应指定的组合使用，而且可以在不脱离本发明的范围的情况下以其它组合使用。因此，下述内容也视作被本发明涵盖和公开：这些内容未在附图中明确示出并未被明确解释，而是源自由来自所解释的内容的分离的特征所组成的组合并由这些组合产生。下述内容和特征组合也被视作是被公开的：其不具有原始撰写的独立权利要求的所有特征。此外，下述内容和特征组合被视作尤其被上文内容所公开：其超出或偏离权利要求的引用关系中所限定的特征组合。
附图说明
[0034]
下面，通过参看附图更详细地描述本发明，可以更好地理解本发明的原理、特点和优点。在附图中：
[0035]
图1示出了根据本发明的一个实施方式的车辆系统的示意图；
[0036]
图2示出了根据本发明的一个实施方式的电池挂车的控制系统的组成部分的示意图；
[0037]
图3示出了根据本发明的一个实施方式的用于运行车辆系统的方法的流程图。
具体实施方式
[0038]
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案以及有益的技术效果更加清楚明白，以下将结合附图以及多个示例性实施方式对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，而不用于限定本发明的保护范围。
[0039]
在本说明书中，为了方便起见，使用“中部”、“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的词句以参照附图说明构成要素的位置关系，仅是为了便于描述本说明书和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。构成要素的位置关系根据描述每个构成要素的方向适当地改变。因此，不局限于在说明书中说明的词句，根据情况可以适当地更换。
[0040]
图1示出了根据本发明的一个实施方式的车辆系统的示意图。根据该实施方式，车辆系统包括电动车辆2和电池挂车1。电动车辆2例如是纯电动车辆，替代地，电动车辆2也可以是插电式混合动力车辆。在电动车辆2上布置有充电接口21并且电动车辆2本身具有自身的车载电池20，该车载电池20布置在车辆底板处并且能够为电动车辆2的电动机提供能量。
[0041]
电池挂车1包括挂车电池模块10、电压转换模块11(dcdc)、电压传输模块12、自身的控制系统(未示出)以及机械连接装置14。车载电池20和挂车电池模块10在该实施方式中构造为三元锂离子电池，并且挂车电池模块10的电池容量能够适配于用户的里程需要并且能够为电动车辆2提供电能。电压转换模块11能够将将挂车电池模块10的电压转换为与电动车辆2的动力电压一致。在此，电动车辆2的动力电压为380v。
[0042]
电压传输模块12示意性地包括传输线缆120和电连接器121，所述电连接器121能够与电动车辆2的充电接口21电连接。此外，机械连接装置14能够与电动车辆2的对应的机械连接装置连接，从而实现电动车辆2与电池挂车1的物理连接、尤其刚性连接。
[0043]
在该实施方式中，挂车电池模块10的输出功率至少能够满足对电池挂车1的牵引以及对电动车辆2的充电。根据用户的里程需求，能够通过简单的估算选择合适容量的电池挂车1。
[0044]
在电池挂车1与电动车辆2电连接的状态下，为了避免车载电池20对电池挂车1充电，可以在电路中设置例如肖特基二极管，或者其他类型的大电流二极管，以便确保挂车电池对车载电池20的单向充电。
[0045]
在该实施方式中，电池挂车1还包括通常设置的自身的灯光装置、制动装置、防护装置。
[0046]
图2示出了根据本发明的一个实施方式的电池挂车1的控制系统的组成部分的示意图。电池挂车1包括自身的控制系统13，该控制系统13包括主控制器130、电池管理系统131、温控系统132、安全系统133和能量回收系统134。这些系统能够包括相应的传感器。主控制器130能够与电池管理系统131、温控系统132、安全系统133和能量回收系统134进行数据通信并且能够根据相应的传感器数据控制这些系统的运行。例如当挂车电池模块10的温
度过高，则主控制器130基于温度传感器的传感器数据来启动温控系统132，以对挂车电池模块10进行冷却。此外，电池管理系统131可以具有自己的控制器或者可以由主控制器130来控制。
[0047]
附加地，控制系统13的主控制器130能够与电动车辆2的传感器和车辆控制器进行数据通信并且基于电动车辆2的运行状态和相应的车辆操作来运行电池挂车1。例如，当电动车辆2的驾驶员进行制动时，电池挂车1的主控制器130能够基于驾驶员的制动信号相应地对电池挂车1进行制动，并且同时启动能量回收系统134，以对挂车电池模块10进行充电。
[0048]
图3示出了根据本发明的一个实施方式的用于运行车辆系统的方法的流程图。在该实施方式中，在步骤s1中，借助电动车辆2或电池挂车1的相应传感器检测电池挂车1与电动车辆2的连接状态。在此，除了通过传感器检测电池挂车1与电动车辆2的机械连接状态外还检查电连接状态。在步骤s2中，检测电动车辆2的运行状态。在此可以检测电动车辆2的启动状态或者行驶状态。在步骤s3中，检测电动车辆2的车载电池20的电量状态。在步骤s4中，当电池挂车1与电动车辆2处于电连接和机械连接状态下、电动车辆2处于行驶状态下并且车载电池20的电量低于预设的电量阈值、例如低于车载电池20充满电量的80％时，电池挂车1开始为电动车辆2的车载电池20。
[0049]
通常，电动车辆2在与固定式充电设备、例如充电桩电连接并且进行充电时，电动车辆2必须停车并关断电路并且将充电枪插入充电接口21上进行充电。对此设置有充电互锁功能，其配置为用于确保车辆在充电时不会启动并且确保人员安全。
[0050]
根据该实施方式，当在步骤s1中检测到电动车辆2与电池挂车1处于机械连接和电连接时，通过预设的充电控制引导电压和/或通信协议解除充电互锁功能。因此，电池挂车1不是被识别为固定式充电设备，而是被识别为移动式充电设备。由此，电池挂车1能够在电动车辆2正常行驶时为其进行充电。
[0051]
当然，本发明能够在保证电动车辆2借助固定式充电设备、例如充电桩充电的模式的情况下还能够实现“移动式”充电。这大大提高了电池挂车1与不同的电动车辆2的适配灵活性以及行驶里程。通过本发明，车辆制造者可以仅配置满足不同需求的车载电池20，从而降低整车成本并且使车辆的使用寿命与电池使用寿命解绑。
[0052]
还可以设想，本发明的电池挂车也可以由另外的电动车辆替代，只要该电动车辆能够在行驶中实现对其他电动车辆(牵引车)的充电。
[0053]
对于本领域的技术人员而言，本发明的其它优点和替代性实施方式是显而易见的。因此，本发明就其更宽泛的意义而言并不局限于所示和所述的具体细节、代表性结构和示例性实施方式。相反，本领域的技术人员可以在不脱离本发明的基本精神和范围的情况下进行各种修改和替代。