專利名稱：用于從輔助驅動供給推進能量的系統(tǒng)及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明的實施例通常涉及車輛驅動系統(tǒng)，并且更具體地涉及從車輛系統(tǒng)或非車輛系統(tǒng)的輔助驅動提供推進功率。
背景技術：
電動車輛和混合電動車輛典型地由ー個或多個能量存儲裝置単獨地或與內燃機組合地提供功率。在純電動車輛中，該ー個或多個能量存儲裝置向整個驅動系統(tǒng)提供功率，由此消除對內燃機的需要。另ー方面，混合電動車輛包括能量存儲裝置的功率，以補充由內燃機供給的功率，這大大地増大內燃機和車輛的燃料效率。傳統(tǒng)地，電動或混合電動推進系統(tǒng)中的能量存儲裝置包括電池、超級電容器、儲能輪或這些元件的組合，以便提供足夠的能量來對電動機提供功率。
在一些應用中，除了推進系統(tǒng)之外還提供輔助驅動來操作輔助設備。這樣的應用可以包括例如中型負載(MD)和重型負載(HD)應用,包括運輸公共汽車、卡車、輕軌和其它エ業(yè)設備。通常，通過單獨的發(fā)動機驅動的交流發(fā)電機或輔助功率単元(APU)對輔助設備提供功率以產生電功率來操作輔助設備(例如，包括Freon壓縮機的空調組件、泵、風扇和加熱器)，導致了成本、尺寸、重量的減小和改進的子系統(tǒng)和組件包裝加上改進的系統(tǒng)效率。在其它的潛在應用中，輔助設備可以由燃料電池提供功率。產生的電功率可以是交流(AC)功率或直流(DC)功率。通過APU的電輸出頻率和電壓的控制，電動機驅動輔助負載可以恒定速度和頻率操作或者以可變速度操作。為了附加的控制，諸如在空調單元中的子系統(tǒng)組件例如通?；谒璧臏囟人揭蚤_/關模式操作。典型地，APU的額定功率被設計為應付全部輔助負載的最大負載。由于不是在所有相同時間對全部輔助負載提供功率，因此典型的APU系統(tǒng)以具有小于最佳效率的部分負載操作。因此，期望提供ー種電動推進系統(tǒng)和/或混合電動推進系統(tǒng)，其允許利用APU的額外功率能力來提供牽引或推進驅動系統(tǒng)的推進負載的一部分。此外，期望在減速周期過程中將再生能量的一部分引導至功率輔助負載，以代替在傳統(tǒng)的制動系統(tǒng)中消耗該能量。備選地，該再生能量的一部分可以被用于部分地對能量存儲系統(tǒng)再充電。

發(fā)明內容
按照本發(fā)明的ー個方面，ー種推進系統(tǒng)包括能量系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和系統(tǒng)控制器。能量系統(tǒng)包括耦合至直流(DC)鏈路的雙向升壓轉換器，雙向升壓轉換器包括多個輸入通道。能量系統(tǒng)還包括通過DC總線耦合至雙向升壓轉換器的第一輸入通道的第一能量存儲裝置。輔助系統(tǒng)耦合至能量系統(tǒng)并包括輔助能量源、輔助負載和耦合至輔助能量源和輔助負載的輔助負載控制器。系統(tǒng)控制器配置成使輔助負載控制器減小輔助負載從輔助能量源的功率抽取(draw)，并促使雙向升壓轉換器使由輔助能量源供給的電壓升壓，井向DC鏈路供給該升壓的電壓。
按照本發(fā)明的另ー個方面，一種裝配推進能量系統(tǒng)的方法，包括將能量系統(tǒng)耦合至直流(DC)鏈路，能量系統(tǒng)包括耦合至DC鏈路的多通道雙向升壓轉換器和通過DC總線耦合至雙向升壓轉換器的第一輸入通道的能量存儲裝置。該方法還包括將輔助系統(tǒng)耦合至包括能量源、耦合至能量源的負載控制器和耦合至負載控制器的負載的能量系統(tǒng)。該方法還包括將控制器耦合至能量系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，并將控制器配置成使輔助系統(tǒng)的負載從輔助系統(tǒng)的能量源的功率抽取減小，并基于功率抽取的減小使DC鏈路從多通道雙向升壓轉換器接收升壓的電壓。按照本發(fā)明的另ー個方面，ー種車輛系統(tǒng)，包括耦合至雙向DC-DC升壓轉換器的第一通道的直流(DC)能量存儲裝置，以及耦合至第一負載控制器和雙向DC-DC升壓轉換器的第二通道的輔助能量源。該車輛系統(tǒng)還包括耦合至第一負載控制器的第一輔助負載和車輛系統(tǒng)控制器。車輛系統(tǒng)控制器被編程以從第一能量值到第二能量值減小由輔助能量源供給到第一輔助負載的負載能量，并且為了其向DC鏈路的供給，通過雙向DC-DC升壓轉換器使減小的能量的至少一部分升壓。 多種其它的特征和優(yōu)點將通過下面的詳細描述和附圖變得顯然。


附圖示出為了執(zhí)行本發(fā)明目前預期的優(yōu)選實施例。在附圖中圖I示意性地示出按照本發(fā)明的推進系統(tǒng)的ー實施例。圖2示意性地示出按照本發(fā)明的推進系統(tǒng)的另ー個實施例。圖3示意性地示出按照本發(fā)明的推進系統(tǒng)的另ー個實施例。圖4示意性地示出按照本發(fā)明的推進系統(tǒng)的另ー個實施例。圖5示意性地示出按照本發(fā)明的推進系統(tǒng)的另ー個實施例。圖6是示出按照本發(fā)明ー實施例的系統(tǒng)控制器的程序步驟的流程圖。
具體實施例方式圖I示出按照本發(fā)明ー實施例的推進系統(tǒng)100。推進系統(tǒng)100可以被用在車輛應用中。車輛推進系統(tǒng)100部分地包括能量系統(tǒng)102、輔助能量系統(tǒng)104和車輛系統(tǒng)控制器106。能量系統(tǒng)102包括第一能量存儲裝置108、第二能量存儲裝置110和多個耦合至相應雙向DC-DC升壓轉換器的多個輸入通道的升壓轉換器組裝件112。雖然第一能量存儲裝置108被示出為超級電容器，但是也可以想到另ー種類型的能量存儲裝置，例如電池、燃料電池、儲能輪等。第一能量存儲裝置108是通過DC鏈路114耦合至包括DC-AC逆變器118和電動機120的電驅動116的低壓、高能量存儲裝置。電動機120優(yōu)選地是AC電動機，但是未被限制于此。第二能量存儲裝置110配置成提供比第一能量存儲裝置108更高的功率，井向DC鏈路114、以及然后通過雙向升壓轉換器112向第一能量存儲裝置108傳送電動功率或能量。雖然第二能量存儲裝置110被示出為電池，但是也可以想到另ー種類型的能量存儲裝置，例如超級電容器、燃料電池、儲能輪等。雖然未被示出，但是可以理解的是，多個電動機120中的每ー個可以耦合至相應車輪或每個電動機120可以耦合至用于向車輪分配旋轉功率的差速器。
按照圖I中示出的實施例，輔助能量系統(tǒng)104通過低側總線122耦合至雙向升壓轉換器112的第二通道(b)。輔助能量系統(tǒng)104包括耦合至發(fā)動機驅動交流發(fā)電機126的熱機(或內燃機)124。交流發(fā)電機126將從熱機124接收的機械能轉換為AC功率或能量，并將AC功率或能量供給至整流器組裝件128，其配置成將AC功率或能量轉換為用于供給至總線122的DC功率或能量。備選地，雖然未被示出，但是燃料電池可以代替熱機124和交流發(fā)電機126。輔助能量系統(tǒng)104包括由耦合至交流發(fā)電機126的ー個或多個AC輔助負載控制132控制的ー個或多個AC輔助負載130。此外，輔助能量系統(tǒng)104可以包括由ー個或多個DC輔助負載控制136控制的ー個或多個DC輔助負載134，其可以包括耦合至AC輔助負載的DC-AC逆變器。輔助AC或DC負載可以包括例如空調單元、氣壓或其它流體壓縮機単元、泵、冷卻風扇、加熱器、燈和從牽引系統(tǒng)分離的其它的電負載。在一個實施例中，熱機124和交流發(fā)電機126的尺寸可以被設置為應付操作全部附加的負載所需的最大負載。 通常，在巡航操作模式中，雙向升壓轉換器112起到將由能量系統(tǒng)102的低電壓側138提供的電壓升壓到能量系統(tǒng)102的高電壓側140的作用。也就是說，來自第一能量存儲 裝置108的電壓通過耦合至雙向升壓轉換器112在能量系統(tǒng)102的低電壓側138上的第一通道(a)的總線142被提供至雙向升壓轉換器112。所提供的電壓被雙向升壓轉換器112升壓，以使得被提供至能量系統(tǒng)102的高電壓側140上的DC鏈路114的電壓被増大到電驅動116的操作水平。在加速操作模式中，第二能量存儲裝置110幫助第一能量存儲裝置108提供所需的加速功率。DC鏈路114上的電壓和電流的測量分別通過電壓測量裝置144和電流測量裝置146被提供至車輛系統(tǒng)控制器106。DC鏈路114上的電壓和電流的反饋允許車輛系統(tǒng)控制器106確定第一能量存儲裝置和第二能量存儲裝置108、110是否正在提供電驅動116所需的加速功率。如果加速要求大于第一能量存儲裝置和第二能量存儲裝置108、110所提供的功率，那么車輛系統(tǒng)控制器106配置成使雙向升壓轉換器112的通道b轉換來自輔助能量系統(tǒng)104的電壓，以提供所需的額外的加速功率?；趤碜訟C輔助負載控制132和任何DC輔助負載控制136的反饋，車輛系統(tǒng)控制器106可以確定哪個負載130、134正在從交流發(fā)電機126接收功率，以及額外功率是否可用或是否需要來自熱機124和交流發(fā)電機126的附加功率。如果在不需要切斷一個或多個負載130、134的情況下足夠量的額外功率可用，那么車輛系統(tǒng)控制器106可以促使雙向升壓轉換器112使用于加速的、總線122上的可用電壓升壓。但是，如果車輛系統(tǒng)控制器106確定沒有額外功率或者額外功率不足以提供所需的附加的加速功率，那么車輛系統(tǒng)控制器106配置成關閉或減小從一個或多個負載130、134的功率抽取，以使得來自熱機124和交流發(fā)電機126的功率可用于補充由第一能量存儲裝置108和第二能量存儲裝置110提供的功率，以供加速。也就是說，車輛系統(tǒng)控制器106可以控制AC或DC輔助負載控制132、136，以使得分別耦合的負載130、134從交流發(fā)電機126抽取較少的功率，因此釋放用于轉換和加速的功率。在另ー個實施例中，熱機124和交流發(fā)電機126的尺寸可以減小，以應付小于全部負載的功率需要，以使得負載130、134可以與車輛系統(tǒng)控制器106 —起根據來自熱機124和交流發(fā)電機126的可用功率被優(yōu)先考慮。也就是說，除了在加速過程中控制AC或DC輔助負載控制132、136，車輛系統(tǒng)控制器106可以配置成在非加速過程中關閉或減小從ー個或多個負載130、134的功率抽取，以利用較小的、較少重量的熱機/交流發(fā)電機組合。以這種方式，車輛系統(tǒng)控制器106可以持續(xù)地監(jiān)視和控制負載控制132、136和負載130、134，并且當需要附加的加速功率時，激活雙向升壓轉換器112以將總線122上的功率或能量轉換為DC鏈路114上的附加的加速功率或能量。在本發(fā)明的一個實施例中，控制器106可以配置成以再生模式操作電驅動116，其中，電動功率或能量在再生制動事件過程中通過DC-AC逆變器118返回DC鏈路114。在第一再生制動模式中，控制器106可以使再生功率或能量部分地補充被直接耦合在DC鏈路114上的第二能量存儲裝置110，或通過雙向升壓轉換器112的通道部分地補充第一能量存儲裝置108。也就是說，在這樣的再生制動事件，再生制動功率或能量的一部分也可以被存儲在第二能量存儲裝置110中，并且雙向升壓轉換器112可以配置成動態(tài)地補償(buck)通過DC鏈路114提供的電壓，以使得能夠捕獲最佳量的再生功率或能量，并且存儲在第一能量存儲裝置108中。耦合至DC鏈路114的動態(tài)阻滯器(retarder) 148也可以被控制為當 電驅動116在再生模式中操作時緩和在DC鏈路114上產生的再生功率或能量的水平。在第二再生制動模式中，控制器106可以使再生功率或能量對輔助負載130、134提供功率。此外，如果額外再生功率或能量可用，那么控制器106可以使輔助負載130、134以增大的功率抽取操作。在一個實施例中，控制器106可以通過補償升壓轉換器組裝件112的控制而向輔助負載130、134提供功率，以使得在升壓轉換器組裝件112的通道b上功率或能量是可用的。如果在高功率再生事件過程中可能超過升壓轉換器組裝件112的通道b上的額定功率或電流的高再生功率是可用的，那么可激活耦合裝置150，以提供備選路徑，以使得用于再生功率的功率流可以直接從DC鏈路114轉到升壓轉換器組裝件112，以充分地對DC輔助控制136和相應DC輔助負載134提供功率。耦合裝置150可以例如實現(xiàn)為被接入(pole)以從DC鏈路114向總線122傳導電流和功率流的ニ極管。耦合裝置150的備選實施方式也可以采用功率半導體器件實現(xiàn)，包括硅控制器整流器(SCR’ s)或接觸器。此夕卜，例如功率電阻器的電阻器可以與接觸器或功率半導體器件串聯(lián)耦合，以當接觸器或功率半導體器件閉合時控制低側總線122上的電壓，從而將DC鏈路114耦合至低側總線122。假設在再生事件過程中DC鏈路114的電壓超過總線122的電壓，那么由于耦合裝置本質上旁路升壓轉換器112，因此產生高效率的功率傳送。除了提供如上描述的附加的加速功率或能量，輔助能量系統(tǒng)104也可以被用于提供充電動功率或能量，以對第一能量存儲裝置108或第二能量存儲裝置110再充電。也就是說，車輛系統(tǒng)控制器106可以配置成在低功率操作過程中，例如在恒速或巡航操作模式過程中或非推進時刻(例如，當車輛停止吋)采用由交流發(fā)電機126供給的額外功率或能量，以升壓用于通過DC鏈路114對第二能量存儲裝置110再充電、或用于通過雙向升壓轉換器112的通道的補償控制對第一能量存儲裝置108再充電的額外功率或能量。圖2示出本發(fā)明的另ー個實施例。圖2中示出的推進系統(tǒng)152包括與圖I的系統(tǒng)100中示出的組件相似的組件，因此，用于表示圖I中的組件的數字也將被用于表示圖2中的相似組件。除了和車輛推進系統(tǒng)100相同的組件，系統(tǒng)152還包括配置成選擇性地將總線122耦合至總線142的耦合裝置154。在操作過程中，第一能量存儲裝置108的最大電壓大于由整流器組裝件128供給至總線122的標稱電壓。在一個實施例中，第一能量存儲裝置108的最大電壓大約為整流器組裝件128供給的標稱電壓的兩倍；但是，其它的數值也是可以想到的。在系統(tǒng)152的正常操作過程中，第一能量存儲裝置108配置成從其最大電壓下降到其最大電壓的大約50%操作，以使得利用第一能量存儲裝置108中的總存儲的或可以使用的功率或能量的大約75%。如果第一能量存儲裝置108存儲的可以使用的功率或能量被耗盡，并且繼續(xù)需要附加的推進功率以操作車輛，那么耦合裝置154進行傳導，以使得來自輔助能量系統(tǒng)104的電壓可以采用雙向升壓轉換器112的兩個通道(a和b)被升壓到DC鏈路114的電壓，由此與雙向升壓轉換器112的單個通道相比允許大約兩倍的額定功率，從而促進車輛的操作。在一個實施例中，耦合裝置154是配置成當第一能量存儲裝置108的可以使用的電壓降到整流器組裝件128的可以使用的電壓以下時將總線122自動地耦合至總線142的ニ極管，并且該下降跨過ニ極管。在另ー個實施例中，耦合裝置154包括電壓傳感器(未示出)和接觸器(未示出)。在該實施例中，當第一能量存儲裝置108的感測的電壓降到給定 的門限或以下時，車輛系統(tǒng)控制器106可能使接觸器閉合，從而將總線122耦合至總線142。圖3示出本發(fā)明的另ー個實施例。圖3中示出的推進系統(tǒng)156包括與圖I和圖2中示出的組件相似的組件，并因此，被用于表示圖I和圖2中的組件的數字也將被用于表示圖3中的相似的組件。如圖所示，輔助能量系統(tǒng)104被示出為具有帶相應DC輔助負載控制136的ー個或多個DC輔助負載134的DC系統(tǒng)。如圖所示,ー個DC輔助負載158可以包括控制AC負載162 (例如，配置成操作輔助負載的電動機)的DC-AC逆變器160，上述輔助負載例如空調壓縮機、空氣壓縮機、冷卻風扇負載等。被示出為電池的DC能量存儲裝置164配置成向功率負載134和控制136供給DC功率或能量。雖然DC能量存儲裝置164被示出為電池，但是其它類型的能量存儲裝置(例如，超級電容器、燃料電池、儲能輪等)也是可以想到的。在該實施例中，車輛系統(tǒng)控制器106配置成以與上面描述相似的方式操作。也就是說，車輛系統(tǒng)控制器106在系統(tǒng)156的加速周期或非加速周期過程中可以控制負載134需要的功率或能量。在加速需求過程中，如果來自DC能量存儲裝置164的額外功率或能量不是充分可用的，那么車輛系統(tǒng)控制器106可使一個或多個負載134關閉或具有減小的供給功率，以使得來自DC能量存儲裝置164的功率或能量可以通過雙向升壓轉換器112的通道b升壓，用于在加速周期過程中的協(xié)助。因此，供給至負載134的負載功率或能量可以從第一功率或能量值減小到第二功率或能量值。第二功率或能量值在將負載功率或能量減小到關閉負載134的點的情況下可以是O。同時，如上面描述的，相對于提供再充電動功率或能量，車輛推進系統(tǒng)156的輔助能量系統(tǒng)104也可以由車輛系統(tǒng)控制器106控制，以通過雙向升壓轉換器112提供用于對第一能量存儲裝置108或第二能量存儲裝置110再充電的功率或能量。推進系統(tǒng)156也可以包括耦合裝置150。如上面描述的，在第一再生制動模式中，控制器106可以引起再生功率或能量，以部分地補充被直接地耦合在DC鏈路114上的第二能量存儲裝置110，或通過雙向升壓轉換器112的通道部分地補充第一能量存儲裝置108。此外，在第二再生制動模式中，控制器106可以使再生功率或能量對功率輔助負載134、158提供功率?？赏ㄟ^升壓轉換器組裝件112的補償控制發(fā)生向用于輔助載荷134、158的低側總線122的功率或能量供給，以使得在升壓轉換器組裝件112的通道b上功率或能量是可用的，或者通過經由耦合裝置150從DC鏈路114的直接供給發(fā)生上述功率或能量供給。當高功率再生功率通過耦合裝置150被傳送至低側總線122時，它可在相對大的額定能量和功率的能量存儲裝置164中捕獲，以及被供給至輔助負載134、158。以這種方式，可以避免再生功率在動態(tài)阻滯器148中損失或消耗為熱量，并且在DC能量存儲裝置164中的再生功率的捕獲允許在車輛應用中的推進系統(tǒng)156的増大的操作范圍。也如上所述，如果第一能量存儲裝置108存儲的可以使用的功率或能量耗盡，并且繼續(xù)需要附加的推進功率以操作車輛，那么激活耦合裝置154以將總線122耦合至總線142，以使得來自DC能量存儲裝置164的電壓可以采用雙向升壓轉換器112的兩個通 道(a和b)被升壓到DC鏈路114的電壓，由此與雙向升壓轉換器112的單個通道相比允許大約兩倍的額定功率，以促進車輛的操作。圖4示出本發(fā)明的另ー個實施例。圖4中示出的推進系統(tǒng)166包括與圖1_3中示出的組件相似的組件，因此，被用于表示圖1-3中的組件的數字也將被用于表示圖4中的相似的組件。如圖所示，單獨的輔助功率源(例如，圖3中示出的DC能量存儲裝置164)未包括在推進系統(tǒng)166中。因此，當提供單個的、高比功率電池(highspecific power battery) 110時，功率系統(tǒng)166操作。電池110的尺寸被設置為提供用于電驅動116和DC輔助負載和控制134、136、162的功率或能量。同樣地，DC輔助負載和控制134、136使用的功率或能量可以從電池110通過DC鏈路114上的電壓的補償控制被供給至升壓轉換器組裝件112的通道b。如上面描述的，如果在例如來自電驅動116的加速要求的過程中需要額外功率，那么車輛系統(tǒng)控制器106可以使從一個或多個負載134、162的功率抽取減小或關閉，以便這樣的額外功率可以從電池110遞送至電驅動116。在可以使用來自電驅動116的再生功率的周期的過程中，耦合裝置150可以使DC鏈路114與低側總線122耦合，以使得再生功率可以直接將功率供給至DC輔助負載和控制134、136、162。此外，耦合裝置154也可以使低側總線122上的功率供給至總線142，用于在這樣的再生功率周期過程中對第一能量存儲裝置108再充電。圖5示出本發(fā)明的另ー個實施例。圖5中示出的推進系統(tǒng)168包括與圖1_4中示出的組件相似的組件，因此，被用于表示圖1-4中的組件的數字也將被用于表示圖5中的相似的組件。如圖所示，輔助能量系統(tǒng)104包括熱機124、交流發(fā)電機126、整流器組裝件128和AC輔助負載和控制130、132。車輛推進系統(tǒng)168包括DC能量存儲裝置164 ;但是，在該實施例中，DC能量存儲裝置164被用作能量系統(tǒng)102的一部分，以幫助第一能量存儲裝置108提供推進功率或能量，從而推進車輛。DC能量存儲裝置164優(yōu)選地是高比能量電池。在圖5中示出的實施例中，第一能量存儲裝置108的最大電壓大于由DC能量存儲裝置164供給至耦合到雙向升壓轉換器112的通道b的總線170的標稱電壓，并且大于由整流器組裝件128供給至總線122的標稱電壓。此外，DC能量存儲裝置164的最大電壓大于由整流器組裝件128供給至總線122的標稱電壓。如果第一能量存儲裝置108存儲的可以使用的能量被耗盡，并且繼續(xù)需要附加的推進功率以操作車輛，那么耦合裝置154進行傳導，以使得來自DC能量存儲裝置164的電壓可以采用雙向升壓轉換器112的兩個通道(a和b)被升壓到DC鏈路114的電壓，由此與雙向升壓轉換器112的單個通道相比允許大約兩倍的額定功率，以促進車輛的操作。此外，如果DC能量存儲裝置164存儲的可以使用的能量也被耗盡，并且繼續(xù)需要附加的推進功率以操作車輛，那么耦合在總線170和總線122之間的另一個耦合裝置172進行傳導，以使得來自DC能量存儲裝置164的電壓可以采用雙向升壓轉換器112的三個通道(a、b和c)被升壓到DC鏈路114的電壓，由此與雙向升壓轉換器112的單個通道相比允許大約三倍的額定功率，以促進車輛的操作。應當注意的是，雖然第一能量存儲裝置和第二能量存儲裝置108、110被示出為超級電容器并且DC能量存儲裝置164被示出為電池，但是能量存儲裝置的其它組合也是可以想到的。下面參照圖6，示出描述按照本發(fā)明的一個實施例的車輛系統(tǒng)控制器106的操作 的流程圖174。在步驟176，車輛系統(tǒng)控制器確定推進系統(tǒng)推進車輛所需的功率或能量需要。例如，可以確定車輛處于巡航推進模式中、加速推進模式中、例如當車輛停止時的無推進模式中、或減速模式中。在步驟178，車輛系統(tǒng)控制器確定是否需要推迸。如果為否180，那么在步驟182可以通過輔助系統(tǒng)執(zhí)行非推進動作，例如再生制動功率或能量捕獲，或能量存儲裝置的再充電。如果車輛系統(tǒng)控制器相似地確定184需要推迸，那么在步驟186確定來自能量系統(tǒng)的、推進所需的功率或能量的可用性。能量系統(tǒng)包括耦合至雙向升壓轉換器的低側的第一能量存儲裝置。第二能量存儲裝置可以耦合至雙向升壓轉換器的高側。功率或能量的可用性可以通過來自向電動機供給功率或能量的DC鏈路的反饋信息確定。該反饋可以由電流傳感器和/或電壓傳感器提供?；谠摲答佇畔ⅲ梢源_定至少第一能量存儲裝置供給期望的功率或能量的能力。在步驟188，確定能量系統(tǒng)是否能夠滿足推進需要。如果能量系統(tǒng)具有足夠的功率或能量以供給所需的推進功率或能量190，那么在步驟192車輛系統(tǒng)控制器使能量系統(tǒng)供給功率或能量。如果為否194，那么在步驟196車輛系統(tǒng)控制器確定是否來自輔助系統(tǒng)有可用的額外功率或能量。所需的附加的功率或能量的量可以通過推進需要所需的功率或能量與第一能量存儲裝置和/或第二能量存儲裝置能夠供給的功率或能量之間的差確定。如果大于該差的額外功率或能量是可用的198，那么在步驟200車輛系統(tǒng)控制器使能量系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)兩者供給所需的推進功率或能量。如果額外功率或能量不可用或者其小于該差202，那么在步驟204車輛系統(tǒng)控制器使一個或多個輔助負載減小對來自輔助系統(tǒng)的功率或能量的需要。功率或能量的需要的減小至少等于通過推進需要所需的功率或能量與第一能量存儲裝置和/或第二能量存儲裝置能夠供給的功率或能量之間的差確定的功率或能量的量。車輛系統(tǒng)控制器可以優(yōu)先使輔助負載關閉或減小用于負載的功率或能量抽取。該優(yōu)先可以較少需要的負載開始，并以重要的負載結束。作為示例，車輛系統(tǒng)控制器在車輛加速過程中可以臨時關閉空調負載，以使得附加的輔助功率或能量可用，用于幫助能量系統(tǒng)供給所需的推進功率或能量。關閉空調負載甚至可能甚至未被車輛操作者注意至IJ。另ー個示例包括關閉氣動下蹲(kneel)系統(tǒng)的壓縮機，直到不再需要用于推進的、來自輔助系統(tǒng)的功率或能量為止。能夠關閉或減小的其它系統(tǒng)也是可以想到的。
在步驟206，當其功率或能量抽取減小的原因(例如，在加速模式過程中)結束吋，之前關閉或減小的任何負載可以返回其初始狀態(tài)。也就是說，之前從第一功率或能量值減小到第二、較低的功率或能量值的負載功率或能量可以返回到預還原的第一功率或能量值狀態(tài)或不同的功率或能量值狀態(tài)。本領域技術人員將意識到，車輛系統(tǒng)控制器106可通過多個組件(例如，電子組件、硬件組件和/或計算機軟件組件的ー個或多個)來實現(xiàn)。這些組件可包括ー個或多個有形計算機可讀存儲介質，其通常存儲的指令例如用于執(zhí)行一個或多個實現(xiàn)或實施例的一個或多個部分的軟件語言、固件語言和/或匯編語言。有形計算機可讀存儲介質的示例包括可記錄的數據存儲介質和/或大容量存儲裝置。這樣的有形計算機可讀存儲介質可使用例如磁的、電的、光的、生物的和/或原子的數據存儲介質的ー個或多個。此外，這樣的介質可采取如軟盤、磁帶、⑶-ROMs、DVD-ROMs、硬盤驅動器和/或電子存儲器的形式。未列出的其它形式有形計算機可讀存儲介質也可結合本發(fā)明實施例采用。本文描述的系統(tǒng)的實現(xiàn)中，多個這樣的組件可以被組合或分開。此外，這樣的組件可以包括由任意數量的編程語言寫成或由其實現(xiàn)的ー組和/或一系列計算機指令，正如本 領域技術人員意識到的。所公開的方法和設備為計算機實現(xiàn)的裝置提供了如下技術貢獻能夠提供來自車輛系統(tǒng)或非車輛系統(tǒng)的輔助驅動的推進功率。因此，按照本發(fā)明的一個實施例，推進系統(tǒng)包括能量系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)和系統(tǒng)控制器。能量系統(tǒng)包括耦合至直流(DC)鏈路的雙向升壓轉換器，該雙向升壓轉換器包括多個輸入通道。能量系統(tǒng)還包括通過DC總線耦合至雙向升壓轉換器的第一輸入通道的第一能量存儲裝置。輔助系統(tǒng)耦合至能量系統(tǒng)并包括輔助能量源、輔助負載和耦合至輔助能量源和輔助負載的輔助負載控制器。系統(tǒng)控制器配置成使輔助負載控制器減小輔助負載從輔助能量源的功率抽取，并促使雙向升壓轉換器使由輔助能量源供給的電壓升壓，井向DC鏈路供給升壓的電壓。按照本發(fā)明的另ー個實施例，一種裝配推進能量系統(tǒng)的方法包括將能量系統(tǒng)耦合至直流(DC)鏈路，能量系統(tǒng)包括耦合至DC鏈路的多通道雙向升壓轉換器和通過DC總線耦合至雙向升壓轉換器的第一輸入通道的能量存儲裝置。該方法還包括將輔助系統(tǒng)耦合至包括能量源、耦合至能量源的負載控制器和耦合至負載控制器的負載的能量系統(tǒng)。該方法還包括將控制器耦合至能量系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)，并將控制器配置成使輔助系統(tǒng)的負載從輔助系統(tǒng)的能量源的功率抽取減小，并使DC鏈路基于功率抽取的減小從多通道雙向升壓轉換器接收升壓的電壓。按照本發(fā)明的又一個實施例，ー種車輛系統(tǒng)包括耦合至雙向DC-DC升壓轉換器的第一通道的直流(DC)能量存儲裝置，和耦合至第一負載控制器和雙向DC-DC升壓轉換器的第二通道的輔助能量源。車輛系統(tǒng)還包括耦合至第一負載控制的第一輔助負載和車輛系統(tǒng)控制器。車輛系統(tǒng)控制器被編程以從第一能量值到第二能量值減小由輔助能量源供給到第ー輔助負載的負載能量，并且為了其向DC鏈路的供給，通過雙向DC-DC升壓轉換器使減小的能量的至少一部分升壓。雖然本發(fā)明僅結合有限數量的實施例進行了詳細描述，但是應當容易地理解，本發(fā)明未被限制于這樣的公開的實施例。相反，本發(fā)明可以被修改為結合此前未描述但與本發(fā)明精神和范圍相稱的任意數量的變化、改變、替換和等價布置。此外，雖然描述了本發(fā)明 的多種實施例，但是將理解的是，本發(fā)明的多個方面可以僅包括所描述的實施例中的ー些。因此，本發(fā)明未被看作由前述的描述限制，而是僅由所附權利要求的范圍限制。
權利要求
1.一種推進系統(tǒng),包括 能量系統(tǒng)(102)，其包括 耦合至直流(DC)鏈路(114)的雙向升壓轉換器(112)，所述雙向升壓轉換器(112)包括多個輸入通道(a、b);和 通過DC總線耦合至所述雙向升壓轉換器(112)的第一輸入通道(a、b)的第一能量存儲裝置(108、110)； 耦合至所述能量系統(tǒng)(102)的輔助系統(tǒng)(104)，所述輔助系統(tǒng)(104)包括 輔助能量源(110、126、164)； 輔助負載(130、134、158);和 耦合至所述輔助能量源(110、126、164)和所述輔助負載(130、134、158)的輔助負載控制器(132、136、160);以及系統(tǒng)控制器(106)，其配置成 使所述輔助負載控制器(132、136、160)減小所述輔助負載(130、134、158)從所述輔助能量源(110、126、164)的功率抽??；和 促使所述雙向升壓轉換器(112)使由所述輔助能量源(110、126、164)供給的電壓升壓，并向所述DC鏈路(114)供給所升壓的電壓。
2.如權利要求I所述的推進系統(tǒng)，還包括耦合至所述DC鏈路(114)的電驅動(116)；和 其中，所述系統(tǒng)控制器(106)還配置成 確定期望被供給至所述電驅動(116)的推進功率的量； 從電流傳感器(146)和電壓傳感器(144)中的ー個接收所述DC鏈路(114)的反饋信息；以及 基于所述反饋信息確定所述第一能量存儲裝置(108、110)向所述DC鏈路(114)供給所述推進功率的量的能力。
3.如權利要求2所述的推進系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器(106)還配置成 確定期望被供給至所述電驅動(116)的所述推進功率的量和能夠由所述第一能量存儲裝置(108、110)供給的功率的量之間的功率差；以及 促使所述輔助負載控制器(132、136、160)使所述輔助負載(130、134、158)的所述功率抽取減小至少與所述功率差相等的量。
4.如權利要求I所述的推進系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器(106)配置成使所述輔助負載控制器(132、136、160)停止所述輔助負載(130、134、158)從所述輔助能量源(110、126、164)的所述功率抽取。
5.如權利要求I所述的推進系統(tǒng)，其中，所述輔助能量源(110、126、164)包括 內燃機(124)； 耦合至所述內燃機(124)的交流發(fā)電機(126);以及 耦合至所述交流發(fā)電機(126)和所述雙向升壓轉換器(112)的第二輸入通道(a、b)的整流器(128)。
6.如權利要求5所述的推進系統(tǒng)，其中，所述輔助負載(130、134、158)包括耦合以從所述交流發(fā)電機(126)接收交流(AC)能量的AC負載。
7.如權利要求5所述的推進系統(tǒng)，其中，所述輔助負載(130、134、158)包括耦合以從所述整流器(126)接收DC能量的DC負載(134、158)。
8.如權利要求7所述的推進系統(tǒng)，其中，所述DC負載(134、158)包括耦合至AC負載(162)的 DC-AC 逆變器(160)。
9.如權利要求I所述的推進系統(tǒng)，其中，所述輔助能量源(110、126、164)包括耦合至所述雙向升壓轉換器(112)的第二輸入通道(a、b)的第二能量存儲裝置(164);以及 其中，所述輔助負載(130、134、158)包括耦合以從所述第二能量存儲裝置(164)接收DC能量的DC負載(134、158)。
10.如權利要求I所述的推進系統(tǒng)，還包括耦合至所述DC鏈路(114)和所述輔助系統(tǒng)(104)的耦合裝置(150);以及 其中，所述系統(tǒng)控制器(106)配置成控制所述耦合裝置(150)以選擇性地將所述DC鏈路(114)耦合至所述輔助系統(tǒng)(104)，從而使功率從所述DC鏈路(114)到所述輔助系統(tǒng)(104)的傳送旁路所述雙向升壓轉換器(112)。
全文摘要
本發(fā)明名稱為“用于從輔助驅動供給推進能量的系統(tǒng)及其制造方法”。提供了一種推進系統(tǒng)，其包括能量系統(tǒng)(102)、輔助系統(tǒng)(104)、和系統(tǒng)控制器(106)。能量系統(tǒng)(102)包括耦合至直流(DC)鏈路并包括多個輸入通道(a、b)的雙向升壓轉換器(112)。能量系統(tǒng)(102)還包括通過DC總線耦合至雙向升壓轉換器(112)的第一輸入通道(a、b)的第一能量存儲裝置(108、110)。輔助系統(tǒng)(104)耦合至能量系統(tǒng)(102)并包括輔助能量源(110、126、164)、輔助負載(130、134、158)和耦合至輔助能量源(110、126、164)和輔助負載(130、134、158)的輔助負載控制器(132、136、160)。系統(tǒng)控制器(106)配置成使輔助負載控制器(132、136、160)減小輔助負載(130、134、158)從輔助能量源(110、126、164)的功率抽取，并促使雙向升壓轉換器(112)使由輔助能量源(110、126、164)供給的電壓升壓，并向DC鏈路(114)供給該升壓的電壓。
文檔編號B60L15/02GK102689603SQ201210162119
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月23日 優(yōu)先權日2011年3月23日
發(fā)明者R·D·金 申請人:通用電氣公司