技术领域
[0001] 本公开涉及车辆技术领域，特别是涉及一种车辆辅助动力系统和车辆。
相关背景技术
[0002] 重型货车在运输过程中经常会遇到长下坡路段，在经过长下坡路段时为了安全驾驶需要长时间刹车制动，长时间刹车制动会导致刹车片过热，造成刹车片过量磨损甚至是出现刹车失灵的情况。
[0003] 目前为了避免刹车片过热，通常会在货车加装喷淋降温系统，实现对刹车片的喷淋降温，然而，喷淋降温系统往往质量较大会增加货车负载，且在冬季会导致路面结冰存在安全隐患。
具体实施方式
[0034] 为了使本公开的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及文字说明，对本公开的实施例及相关技术内容作进一步详细说明。应当理解，下文描述的实施方式仅用以解释本公开的实施例的技术方案，并不用于限制本公开更多的、可能的实现方式。
[0035] 需要注意，本文中出现的“第一”、“第二”等关系术语等仅用于区分事物、状态或动作，而不必然地指示、暗示相对重要性或顺序关系。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体用于表示非排他性的包含，包含的对象可以不限于本文列举的对象。术语“多个”或者其他变体用于表示对象的数量为两个或更多个。
[0036] 在第一方面，本公开的实施例提供了一种车辆辅助动力系统。该系统可以应用车辆中。具体地，车辆可以是货车，例如可以是重型货车。在一些实施例中，如图1所示，车辆辅助动力系统100可以包括坡度检测组件101、踏板感应组件102、控制组件103、电机收放组件104、轮毂电机105以及储能组件106。
[0037] 坡度检测组件101用于检测路面的坡度。其中，坡度检测组件101可以是一个坡度检测设备或是多个坡度检测设备的组合。在一些具体的实施方式中，坡度检测组件101可以是坡度仪、坡度尺、倾斜仪等设备。
[0038] 坡度检测组件101设置在车辆上，可以通过OBD(On Board D i agnost i cs，车载自动诊断系统)接口或点烟器接口与车辆连接。
[0039] 踏板感应组件102可以包括刹车踏板感应器和油门踏板感应器，用于检测踏板状态。
[0040] 刹车踏板感应器和油门踏板感应器分别设置在刹车踏板位置和油门踏板位置，可以采用接触式传感器、非接触式传感器、压力传感器或是其他可以检测到踏板位置或压力变化的传感器。踏板感应组件102可以与车辆的电瓶(蓄电池)或车载电源系统连接，以获得工作所需的电能。
[0041] 电机收放组件104的一端与车辆的车架连接，另一端与轮毂电机105连接，用于收起或放下轮毂电机105。
[0042] 其中，电机收放组件104的一端与车辆的车架可活动连接，另一端与轮毂电机105固定连接，使得电机收放组件104可以绕与车架连接处旋转，以带动轮毂电机105收起和放下。在轮毂电机105从放下状态切换为收起状态的过程中，轮毂电机105不断远离地面，电机收放组件104与车架之间的角度不断减小。
[0043] 具体地，电机收放组件104与车辆的车架的连接处可以在车辆底部或尾部位置的车架的任一位置。电机收放组件104的一端还可以与车辆尾部的车体结构连接，另一端与轮毂电机105连接。在一些具体的情况下，电机收放组件104与车辆的车架的连接处可以设置在车辆加装刹车喷淋降温系统的位置，取代刹车喷淋降温系统。在一些具体的实施例中，车辆辅助动力系统不包括刹车喷淋降温组件，在又一些具体的实施例中，车辆不具有刹车喷淋降温系统。
[0044] 在一些具体的实施方式中，轮毂电机105可以是大扭矩低速轮毂式电机。
[0045] 在车辆辅助动力系统中，轮毂电机105与储能组件106电连接，控制组件103电连接坡度检测组件101、踏板感应组件102、电机收放组件104、轮毂电机105以及储能组件106。
[0046] 其中储能组件106可以是一个或多个储能设备，例如可以是锂电池，还可以是铅酸蓄电池或是其他能够进行充放电的储能设备，具体地，储能组件106可以是高压高倍率锂电池，其容量可以是15kwh。通过采用高压高倍率锂电池作为储能组件，可以为轮毂电机提供更加强劲的动力支持，且高压高倍率锂电池体积小重量轻，不会占用太多车辆载重，同时还具有续航时间长、安全性能高等优势。
[0047] 控制组件103可以是一个或多个控制设备的组合。在一些具体的实施方式中，控制组件103可以是车辆中原有的车辆控制器(Veh i c l e Contro lUn i t，VCU)，还可以是额外配置的控制设备，实际应用中可以根据需求而灵活设置，在此不进行限制。
[0048] 如图2所示，控制组件103可以用于执行步骤S201至步骤S203的控制方法。下文对各步骤展开说明。
[0049] 步骤S201：获取坡度检测组件采集的坡度数据和踏板感应组件采集的车辆的踏板状态信息。
[0050] 其中，坡度数据为当前车辆行驶路面的坡度值，能够根据坡度值确定当前路面的坡度情况。
[0051] 踏板状态信息可以包括刹车踏板感应器采集的刹车踏板状态信息，以及油门踏板感应器采集的油门踏板状态信息，根据踏板状态信息可以确定当前车辆所处的运动状态是制动状态还是驱动状态。
[0052] 具体地，控制组件103获取坡度数据和踏板状态信息，可以按预设的时间间隔分别向坡度检测组件101和踏板感应组件102获取，还可以是坡度检测组件101和踏板感应组件102在检测到坡度变化信息和踏板变化信息后向控制组件103发送后获得。对于控制组件
103获取坡度数据和踏板状态信息的获取方式和获取时间频次在此不做特别限制，本领域技术人员可以根据实际情况设置。
[0053] 步骤S202：在坡度数据表示车辆处于下坡状态，且踏板状态信息表示车辆处于制动状态时，控制电机收放组件放下轮毂电机，以使轮毂电机的轮体与地面接触。
[0054] 步骤S203：控制轮毂电机产生反向的扭矩以辅助车辆制动，且将轮体转动产生的电能传递至储能组件以进行电能回收。
[0055] 其中，在坡度数据表示车辆处于下坡状态，且踏板状态信息表示车辆处于制动状态时，控制组件103控制轮毂电机105启动辅助制动模式，在辅助制动模式下，轮毂电机105切换为发电模式，通过轮毂电机105的轮体转动来产生电能。
[0056] 在一些具体的实施方式中，轮毂电机可以包括轮毂电机总成、直流输出端子、定子、转子、转子线圈以及轮体。其中，直流输出端子用于接收和输出直流电能，确保电机能够正常工作。定子由铁芯和绕组组成，绕组接收来自电池的电能，产生磁场。转子是轮毂电机的旋转部分，可以包含永磁体或电磁体。转子线圈是位于转子上的线圈，当定子产生旋转磁场时，转子线圈中的电流会受到力的作用，使转子旋转，从而带动轮体转动。
[0057] 在轮毂电机切换为发电模式时，轮体转动的动能被转化为电能，传递至储能组件中，以进行电能回收。
[0058] 在一些实施例中，车辆辅助制动系统可以应用于重型货车。
[0059] 上述车辆辅助动力系统中，在车辆处于下坡且制动状态时，控制组件控制电机收放组件放下轮毂电机，使轮毂电机的轮体与地面接触，并控制轮毂电机产生反向的扭矩以辅助车辆制动，且将轮体转动产生的电能传递至储能组件以进行电能回收。通过车辆辅助动力系统辅助车辆进行制动，能够减小车辆利用刹车片制动的时长和力度，实现在无需安装刹车喷淋降温系统的情况下，避免刹车片过热的情况，进而避免出现刹车片过量磨损，甚至出现刹车失灵的情况发生。
[0060] 同时，通过车辆辅助动力系统中的储能组件进行电能回收，可以节约能源。
[0061] 通过车辆辅助动力系统能够有效避免刹车过热问题，延长刹车使用时长，提高安全性，并且可以取代刹车喷淋降温系统，能够进一步避免因车辆加装刹车喷淋降温系统占用车辆过多有效载重，以及避免喷淋降温导致的冬季路面结冰等安全隐患的发生。
[0062] 在一些具体的实施方式中，车辆的受力分析示意图如图3，附图中的箭头用于表示车辆在下坡过程中的受力方向，车辆310在坡面320行驶下坡过程中受到垂直向下的重力G，重力G的方向如图中箭头301所示，以及在重力作用下，受到沿下坡方向的牵引力F1，牵引力F1的方向如图中箭头302所示，以及车辆310沿下坡方向相反的总制动力F2，总制动力F2的方向如图中箭头303所示，其中F2包括车辆自身的存在的车辆滚动阻力f，以及由辅助制动系统提供的制动力F。此处车辆下坡过程中的风阻忽略不计。
[0063] 假设车辆以10000kg的总质量在坡度比为20％的长距离下坡路段以30KM/h行驶，且车辆的滚动阻力f＝900N，储能设备的电压值U为500V的情况下，轮毂电机在进行车辆辅助制动时，所产生的电流为305A，能够满足储能设备的充放电工况要求。
[0064] 具体地，计算过程如下：
[0065] 坡度比20％的路面坡度值为11.3度，牵引力F1可以通过坡度值、重力G计算获得，即F1＝(S i n11.3°*10000*9.8)。相应地，F2＝F1，即f+F＝F1，即F＝18302.7N。
[0066] 根据公式P＝F*v，代入P＝U*I公式，可以得出轮毂电机电流I＝(F*v)/U)，经过计算可以得到I＝305A。
[0067] 在一些实施例中，坡度检测组件、踏板感应组件、控制组件、电机收放组件、轮毂电机均与储能组件电连接，储能组件可以用于为坡度检测组件、踏板感应组件、控制组件、电机收放组件、轮毂电机供电，相应地，储能组件可以替代车辆中的电瓶或其他供电设备为车辆其他用电负载提供电源。
[0068] 通过储能组件回收车辆制动产生的电能，并为车辆的用电设备供电，能够取代车辆原有的电瓶或其他供电设备，能够降低车辆能耗，实现节约能源的效果。
[0069] 在一些实施例中，控制组件还用于执行步骤401和步骤S402。
[0070] 步骤S401：在坡度数据表示车辆处于上坡状态，且踏板状态信息表示车辆处于驱动状态时，控制电机收放组件放下轮毂电机，以使轮毂电机的轮体与地面接触。
[0071] 步骤S402：控制储能组件为轮毂电机提供驱动电流，以使轮毂电机辅助车辆驱动。
[0072] 其中，在坡度数据表示车辆处于上坡状态，且踏板状态信息表示车辆处于驱动状态时，控制组件控制轮毂电机启动辅助驱动模式，在辅助驱动模式下，储能组件为轮毂电机提供驱动电流，轮毂电机在储能组件提供的驱动电流的作用下，产生转矩，带动轮体旋转，为车辆提供驱动力。
[0073] 在车辆处于上坡路段且车辆为驱动状态时，通过车辆辅助动力系统能够实现辅助车辆驱动的效果，且轮毂电机所需要的驱动电流由储能组件提供。
[0074] 通过利用储能组件在车辆下坡状态时回收的电能，在上坡状态时为轮毂电机提供辅助驱动的动力，能够降低车辆能耗，减少车辆燃油的使用，实现节约能源的效果。
[0075] 在一些实施例中，控制组件还用于获取储能组件的电量值。
[0076] 在坡度数据表示车辆处于上坡状态，踏板状态信息表示车辆处于加速状态，且电量值小于等于预设的第一电量阈值时，控制储能组件为车辆的热管理系统供电。
[0077] 在坡度数据表示车辆处于上坡状态，踏板状态信息表示车辆处于加速状态，且电量值大于预设的第一电量阈值时，控制电机收放组件放下轮毂电机，以使轮毂电机的轮体与地面接触，控制储能组件为轮毂电机提供驱动电流，以使轮毂电机辅助车辆驱动。
[0078] 其中，第一电量阈值本领域技术人员可以根据储能组件的容量值确定，在一些具体的实施方式中，可以是储能组件容量值的20％或30％。车辆的热管理系统可以包括发动机散热系统、空调系统、通风系统等。
[0079] 控制组件在控制储能组件为轮毂电机供电进行车辆驱动辅助前，先获取储能组件的电量值，并将电量值与预设的第一电量阈值进行比较，电量值低于预设的第一电量阈值时，优先控制储能组件为车辆的热管理系统供电。
[0080] 在一些实施例中，车辆辅助动力系统还可以包括DC‑DC转换器(直流‑直流转换器)，DC‑DC转换器与储能组件和车辆的热管理系统电连接。
[0081] DC‑DC转换器用于将将储能组件输出的电流进行转换后传输至热管理系统。
[0082] 目前，大多重型货车的车厢需要额外加装发电机和空调，以改善车厢内的温度环境，提高驾驶舒适度，但同时加装发电机和空调存在成本较高的问题。通过控制组件获取储能组件电量值，在电量值小于第一电量阈值的情况下，优先为热管理系统(例如空调系统)供电，能够有效利用回收的电能，改善车厢温度环境，并在提高驾驶舒适度的情况下节约成本。
[0083] 在一些实施例中，车辆辅助动力系统还可以包括计时组件，计时组件与控制组件电连接，用于记录踏板踩踏时长。控制组件还可以用于：
[0084] 获取坡度检测组件采集的坡度数据、踏板感应组件采集的踏板状态信息以及计时组件采集的车辆的踏板踩踏时长。
[0085] 在坡度数据表示车辆处于下坡状态，踏板状态信息表示车辆处于制动状态，且踏板踩踏时长大于等于预设的第一时间阈值时，控制电机收放组件放下轮毂电机，以使轮毂电机的轮体与地面接触，控制轮毂电机产生反向的扭矩以辅助车辆制动，且将轮体转动产生的电能传递至储能组件以进行电能回收。
[0086] 在坡度数据表示车辆处于上坡状态，踏板状态信息表示车辆处于驱动状态，且踏板踩踏时长大于等于预设的第一时间阈值时，控制电机收放组件放下轮毂电机，以使轮毂电机的轮体与地面接触，控制储能组件为轮毂电机提供驱动电流，以使轮毂电机辅助车辆驱动。
[0087] 其中，计时组件可以包括一个或多个计时设备，计时组件可以是计时器，在踏板状态信息表示踏板状态发生变化时，开始计时。
[0088] 在一些具体的实施方式中，预设的第一时间阈值可以是2s，还可以3s。
[0089] 通过结合坡度数据、踏板状态信息、踏板踩踏时长综合确定车辆当前的状态，进而控制轮毂电机辅助驱动或制动，可以提高储能组件判断车辆是否车辆处于长下坡或长上坡路段的准确性，减少误判的情况，避免轮毂电机在车辆处于非长下坡或非长上坡路段时，频繁辅助驱动或辅助制动的情况，提高轮毂电机工作的稳定性。
[0090] 在一些实施例中，计时组件还可以用于记录坡度检测组件坡度数据维持时长。
[0091] 控制组件还用于：获取坡度数据、维持时长以及踏板状态信息。在坡度数据表示车辆处于下坡状态，维持时长大于或等于预设的第二时间阈值，且踏板状态信息表示车辆处于制动状态时，控制电机收放组件放下轮毂电机，以使轮毂电机的轮体与地面接触，控制轮毂电机产生反向的扭矩以辅助车辆制动，且将轮体转动产生的电能传递至储能组件以进行电能回收。
[0092] 在确定在坡度数据表示车辆处于上坡状态，维持时长大于或等于预设的第二时间阈值，且踏板状态信息表示车辆处于驱动状态时，控制电机收放组件放下轮毂电机，以使轮毂电机的轮体与地面接触，控制储能组件为轮毂电机提供驱动电流，以使轮毂电机辅助车辆驱动。
[0093] 在一些具体的实施方式中，预设的第二时间阈值可以是5s，还可以10s。
[0094] 在一些实施例中，控制组件还用于根据坡度数据确定车辆的坡度状态。
[0095] 在一些实施例中，在坡度数据为负数，且坡度数据的绝对值大于等于预设的坡度阈值时，坡度数据表示车辆处于下坡状态。
[0096] 在坡度数据为正数，且坡度数据的绝对值大于等于预设的坡度阈值时，坡度数据表示车辆处于上坡状态。
[0097] 具体地，坡度阈值可以由本领域技术人员根据实际用车场景和道路条件进行设定。
[0098] 在一些具体的实施方式中，坡度数据可以用坡度比作为计量单位，预设的坡度阈值可以是5％。
[0099] 在一些实施例中，控制组件还用于：在坡度数据的绝对值小于预设的坡度阈值时，控制电机收放组件收起轮毂电机，并控制轮毂电机停止运行。
[0100] 在坡度数据的绝对值小于预设的坡度阈值时，表明当前车辆的行驶路段较平缓，轮毂电机无需参与辅助制动和辅助驱动。
[0101] 在一些实施例中，控制组件还用于在控制轮毂电机产生反向的扭矩以辅助车辆制动之后，获取储能组件的电量值。
[0102] 在电量值大于预设的第二电量阈值时，将轮体转动产生的电能传输至电阻负载。其中，电阻负载可以是PTC(正温度系数)电阻负载。
[0103] 第二电量阈值本领域技术人员可以根据储能组件的容量值确定，在一些具体的实施方式中，可以是储能组件容量值的85％或90％。
[0104] 在储能组件的电量值大于第二电量阈值时，储能组件不再对轮毂电机产生的电能进行回收，而是将电能传输至电阻负载，以释放多余的电能。
[0105] 通过在储能组件的电量值接近容量值时，将轮毂电机产生的电能经由电阻负载进行释放，能够避免储能组件电量超负荷，造成储能组件损坏的情况。
[0106] 在一些实施例中，坡度检测组件为陀螺仪。和/或，轮毂电机的轮体为实心橡胶轮体。
[0107] 轮毂电机的轮体采用实心橡胶轮体能够增加轮毂电机与地面接触时的摩擦系数，同时，实心结构能够增加轮体的强度，延长使用寿命。
[0108] 在一些实施例中，电机收放组件包括液压杆和支撑杆，液压杆的两端分别连接车辆的车架第一连接处和支撑杆，支撑杆的两端分别连接车辆的车架第二连接处和轮毂电机，支撑杆、车架和液压杆形成三角结构。
[0109] 其中，液压杆受控制组件控制而伸展或收缩，在液压杆伸展时，电机收放组件带动轮毂电机放下，在液压杆收缩时，电机收放组件带动轮毂电机收起。
[0110] 具体地，液压杆可以是电动液压杆，控制组件通过控制电动液压杆的电机启动或停止，电动液压杆的电机将电能转换为机械能，使液压杆伸展或收缩，进而带动轮毂电机放下或收起。
[0111] 在一些具体的实施方式中，车辆的车架、电机收放组件(包括液压杆和支撑杆)和轮毂电机的结构示意图如图5所示。图中，车辆的车架510包括有两个连接处，分别与电机收放组件的液压杆521的一端以及电机收放组件的支撑杆522的一端连接。液压杆521的另一端与支撑杆522连接，支撑杆522的另一端与轮毂电机530连接。
[0112] 在第二方面，本公开实施例一种车辆，该车辆包括第一方面本公开的任一实施例中提供的车辆辅助动力系统。具体地，车辆可以是重型货车。
[0113] 在一些实施例中，在车辆辅助动力系统辅助车辆制动或驱动的情况下，电机收放组件和轮毂电机与车辆的结构示意图如图6所示。电机收放组件602与车辆601的车架连接，轮毂电机603与电机收放组件602连接，在车辆辅助动力系统辅助制动或驱动的情况下，轮毂电机603与地面604接触。
[0114] 以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本公开记载的范围。
[0115] 以上实施例仅表达了本公开的若干实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本公开的保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开的保护范围应以所附权利要求为准。
