本發(fā)明的實施例大體上涉及驅(qū)動系統(tǒng)，并且更具體地，涉及在車輛或非車輛系統(tǒng)中選擇性地使能源耦合于負載以向其供應能量。

背景技術：

電動車輛和混合電動車輛典型地由一個或多個能量存儲裝置單獨地或結合內(nèi)燃機來提供功率。在純電動車輛中，這些一個或多個能量存儲裝置對整個驅(qū)動系統(tǒng)提供功率，由此消除對內(nèi)燃機的需要。另一方面，混合電動車輛包括能量存儲裝置，提供功率以用于補充由內(nèi)燃機供應的功率，這極大地增加了內(nèi)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、飛輪或這些元件的組合，以便提供足夠的能量來對電動馬達提供功率。

當兩個或以上的能源用于向驅(qū)動系統(tǒng)提供功率時，這些能源典型地非常適合于提供不同類型的功率。例如，第一能源可以是高比能量源，其在提供長期功率方面更高效或經(jīng)濟，而第二能源可以是高比功率源，其在提供短期功率方面更高效。該高比功率源可用于幫助高比能量源在例如加速或脈沖負載事件期間向系統(tǒng)提供功率。

通常，高比功率源直接耦合于直流(dc)鏈接，其向負載供應電壓。然而，dc鏈接電壓的控制取決于直接耦合的高功率源并且可以比期望的響應更低。另外，需要從高能源供應給dc鏈接的瞬態(tài)功率可以比期望的響應更高。

因此，提供允許能源選擇性地耦合于負載來向其供應能量的系統(tǒng)，這是可取的。

技術實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，多能量存儲裝置系統(tǒng)包括耦合于負載的電驅(qū)動、耦合于該電驅(qū)動的dc鏈接以及具有耦合于該dc鏈接的輸出通道和輸入通道的雙向電壓轉(zhuǎn)換器。第一能量存儲裝置耦合于該電壓轉(zhuǎn)換器的輸入通道，開關耦合于該dc鏈接，并且第二能量存儲裝置耦合于該開關。系統(tǒng)控制器配置成促使開關使第二能量存儲裝置耦合于dc鏈接使得存儲在第二能量存儲裝置中的能量被輸送到電驅(qū)動并且使得第二能量存儲裝置的電壓隨著存儲在其中的能量被輸送到電驅(qū)動而減少。系統(tǒng)控制器還促使雙向電壓轉(zhuǎn)換器將第一能量存儲裝置的電壓轉(zhuǎn)換成更高的電壓并且將該更高的電壓輸送到dc鏈接，其中該更高的電壓大于第二能量存儲裝置的電壓并且促使開關將第二能量存儲裝置從dc鏈接去耦合。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，組裝推進能量系統(tǒng)的方法包括使雙向電壓轉(zhuǎn)換器組件的輸出通道耦合于直流（dc）鏈接并且使第一能量存儲裝置耦合于該雙向電壓轉(zhuǎn)換器組件的第一輸入通道。該雙向電壓轉(zhuǎn)換器組件包括第一雙向電壓轉(zhuǎn)換器。該方法還包括使開關耦合于dc鏈接、使第二能量存儲裝置耦合于該開關以及使負載耦合于dc鏈接。該負載配置成經(jīng)由dc鏈接從第一能量存儲裝置和第二能量存儲裝置中的一個接收能量。該方法進一步包括使控制器耦合于雙向電壓轉(zhuǎn)換器組件和開關并且將該控制器配置成促使開關使第二能量存儲裝置耦合于dc鏈接使得存儲在第二能量存儲裝置中的能量被輸送到負載并且使得第二能量存儲裝置的電壓隨著存儲在其中的能量被輸送到負載而減少。該控制器還配置成促使雙向電壓轉(zhuǎn)換器將第一能量存儲裝置的電壓轉(zhuǎn)換成更高的電壓并且將該更高的電壓輸送到dc鏈接，其中該更高的電壓大于第二能量存儲裝置的電壓并且促使開關將第二能量存儲裝置從dc鏈接去耦合。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)具有存儲在其上的計算機程序并且代表這樣的指令集，當其由計算機執(zhí)行時促使該計算機激活第一開關來將存儲在第二能量存儲裝置中的電壓轉(zhuǎn)移到耦合于負載的直流（dc）鏈接使得存儲在該第二能量存儲裝置中的電壓隨著第二能量存儲裝置的電壓減小而被輸送到負載。這些指令還促使計算機控制雙向電壓轉(zhuǎn)換器來將第一能量存儲裝置的第一電壓轉(zhuǎn)換成第二電壓并且將該第二電壓輸送到dc鏈接，其中該第二電壓大于第二能量存儲裝置的電壓并且促使第一開關去激活。

各種其他特征和優(yōu)勢將從下列詳細說明和圖變得明顯。

附圖說明

圖圖示目前預想用于實行本發(fā)明的優(yōu)選實施例。

在附圖中：

圖1示意地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的推進系統(tǒng)的實施例。

圖2示意地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的推進系統(tǒng)的另一個實施例。

圖3示意地圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的推進系統(tǒng)的另一個實施例。

具體實施方式

本發(fā)明的實施例涉及車輛和非車輛應用。車輛應用可包括純電動或混合電動車輛應用，例如，公路用車和越野車輛、高爾夫車、短距離電動車輛、叉車和公用載重汽車作為示例。非車輛應用可包括非車輛類型的負載，其包括泵、扇、絞車、吊車或其他馬達驅(qū)動的負載。盡管關于車輛應用描述，本發(fā)明的實施例不意在局限于此。

圖1圖示根據(jù)本發(fā)明的實施例的推進系統(tǒng)100。推進系統(tǒng)100可在電動或混合車輛應用中使用。車輛推進系統(tǒng)100包括能量系統(tǒng)102和系統(tǒng)控制器104。能量系統(tǒng)102包括第一能量存儲裝置106、第二能量存儲裝置108和雙向dc-dc電壓轉(zhuǎn)換器110，其具有耦合于第一能量裝置106的輸入通道112并且具有耦合于dc鏈接116的輸出通道114。第一能量存儲裝置106可用于提供更持久的能量而第二能量存儲裝置108可用于提供更高功率的能量用于例如加速。盡管第一能量存儲裝置106圖示為電池，還預想例如超級電容器、燃料電池、飛輪或類似物等另一個類型的能量存儲裝置。盡管第二能量存儲裝置108圖示為超級電容器，還預想例如電池、燃料電池、飛輪或類似物等另一個類型的能量存儲裝置。

第一能量存儲裝置106經(jīng)由dc鏈接116耦合于負載118，其根據(jù)本發(fā)明的實施例是包括dc-ac逆變器120和馬達或電動機械裝置122的電驅(qū)動。馬達122優(yōu)選地是ac馬達，但不如此受到限制。盡管未示出，要理解多個馬達122中的每個可耦合于相應的車輪或其他負載，或要理解每個馬達122可耦合于差速器（differential）用于使旋轉(zhuǎn)功率分布到車輪或其他負載。

一般，在馬達驅(qū)動操作模式中，電壓轉(zhuǎn)換器110還起到使由能量系統(tǒng)102的低電壓側124提供的電壓提升到能量系統(tǒng)102的高電壓側126。即，來自第一能量存儲裝置106的電壓經(jīng)由總線128（其耦合于電壓轉(zhuǎn)換器110的輸入通道112）在能量系統(tǒng)102的低電壓側124上提供給電壓轉(zhuǎn)換器110。提供的電壓通過電壓轉(zhuǎn)換器110提升使得在能量系統(tǒng)102的高電壓側126上提供給dc鏈接116的電壓增加到電驅(qū)動118的操作水平。電驅(qū)動118使dc鏈接116上的電壓逆變并且將逆變的電壓提供給電動機械裝置122。

在加速操作模式中，代替由第一能量存儲裝置106經(jīng)由電壓轉(zhuǎn)換器110提供的電壓或除了由第一能量存儲裝置106經(jīng)由電壓轉(zhuǎn)換器110提供的電壓之外，一般期望使用來自高功率的第二能量存儲裝置108的能量。因此，推進系統(tǒng)100包括開關130，其配置成選擇性地使第二能量存儲裝置108耦合于dc鏈接116/從dc鏈接116去耦合。使第二能量存儲裝置108耦合于dc鏈接116允許第二能量存儲裝置108釋放其存儲的能量以在加速期間利用從其處可用的更高的功率。在一個實施例中，第二能量存儲裝置108是超級電容器，其中它的電荷受其電壓的影響。在該實施例中，第二能量存儲裝置108優(yōu)選地包括多個串聯(lián)和并聯(lián)的電容器單元，其中每個電容器單元具有大于每單元100法拉的電容。因為第二能量存儲裝置108的電荷受其電壓的影響，當?shù)诙芰看鎯ρb置108中的電壓供應給dc鏈接116時，第二能量存儲裝置108的電荷減少，從而使其的電壓減小。當?shù)诙芰看鎯ρb置108的電壓減小時，對應的dc鏈接116上的電壓也因此減小。盡管第二能量存儲裝置108經(jīng)由開關130耦合于dc鏈接116，電壓轉(zhuǎn)換器110無法自由地在dc鏈接116上建立電壓而同時不對第二能量存儲裝置108充電。然而，通過使第二能量存儲裝置108從dc鏈接116去耦合，電壓轉(zhuǎn)換器110自由地在dc鏈接116上建立電壓而不對第二能量存儲裝置108充電，這允許更快地控制dc鏈接116上的電壓并且使由第一能量存儲裝置106供應的瞬態(tài)功率降低。

因此，在加速模式操作期間，對系統(tǒng)控制器104編程來閉合開關130以使第二能量存儲裝置108耦合于dc鏈接116。在一個實施例中，對系統(tǒng)控制器104編程來促使dc鏈接116上的電壓例如通過提升來自第一能量存儲裝置106的電壓而大致上匹配閉合開關130之前的第二能量存儲裝置108的電荷或電壓狀態(tài)。在圖示的實施例中，開關130包括一對耦合在一起并且采用反并行設置而設置的硅控整流器（scr）132、134。盡管示出一對scr，預想可使用本領域內(nèi)已知的其他開關裝置。從而對系統(tǒng)控制器104編程來激活scr132（例如通過向其施加柵極電壓）使得來自第二能量存儲裝置108的電壓可經(jīng)由dc鏈接116供應給負載118。一旦被激活，scr132在流過其的電流保持在其維持電流之上時趨于保持在“接通”或閉合狀態(tài)。

當完成加速或當?shù)诙芰看鎯ρb置108的電荷或電壓狀態(tài)落到例如閾值或閾值之下，對系統(tǒng)控制器104編程來促使開關130改變到“斷開”或去激活態(tài)以使第二能量存儲裝置108從dc鏈接116去耦合。為了關斷scr132，流過其的電流應該降低到其維持電流之下。為了實現(xiàn)此，對系統(tǒng)控制器104編程來促使電壓轉(zhuǎn)換器110將第一能量存儲裝置106的電壓提升到高于第二能量存儲裝置108的電壓的電壓。采用這樣的方式使dc鏈接116上的電壓增加到高于第二能量存儲裝置108的電壓的電壓，從而促使流過scr132的電流落到其維持電流之下。如此，促使scr132關斷，從而使第二能量存儲裝置108從dc鏈接116去耦合。

在馬達122的旋轉(zhuǎn)速度減小到零或從其當前速度減小到更低的速度的減速操作模式中，對系統(tǒng)控制器104編程以采用再生模式操作電驅(qū)動118（例如通過采用發(fā)生器模式操作電動機械裝置122），其中電功率或能量在再生制動事件期間通過dc-ac逆變器120回到dc鏈接116。根據(jù)本發(fā)明的實施例，系統(tǒng)控制器104促使再生制動能量經(jīng)由開關130輸送到第二能量存儲裝置108來增加其電荷或電壓狀態(tài)。即，對系統(tǒng)控制器104編程來激活scr134（例如通過向其施加柵極電壓）使得來自負載118的電壓可經(jīng)由dc鏈接116供應給第二能量存儲裝置108。與scr132類似，一旦被激活，scr134在流過其的電流保持在其維持電流之上時趨于保持在“接通”或閉合狀態(tài)。

當完成減速時或當?shù)诙芰看鎯ρb置108的電荷或電壓狀態(tài)上升至例如閾值或閾值之上，對系統(tǒng)控制器104編程來促使開關130改變到“斷開”或去激活態(tài)以使第二能量存儲裝置108從dc鏈接116去耦合。為了關斷scr134，流過其的電流應該降低到其維持電流之下。為了實現(xiàn)此，在一個實施例中，推進系統(tǒng)100包括動態(tài)延遲器136，其耦合于具有低電阻電阻器138和開關140的dc鏈接116。對系統(tǒng)控制器104編程來閉合或調(diào)整開關140使得流過scr134的電流落到其維持電流之下。如此，scr134關斷，從而使第二能量存儲裝置108從dc鏈接116去耦合。系統(tǒng)控制器104然后可斷開開關140以防止電流持續(xù)流過動態(tài)延遲器136。

在另一個實施例中，系統(tǒng)控制器104可促使電壓轉(zhuǎn)換器110從dc鏈接116抽取電流使得流過scr134的電流落到其維持電流之下。如此，促使scr134關斷，從而使第二能量存儲裝置108從dc鏈接116去耦合。

在另一個實施例中，dc-ac逆變器120控制將dc-ac逆變器的dc輸出電壓減少至能量存儲裝置108的電壓之下，從而促使scr134關斷并且從而使能量存儲裝置108從dc鏈接116去耦合。

閉環(huán)功率控制可用于確定能源106、108和動態(tài)延遲器136（如果存在的話）之間的功率分流（powersplit）。

圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的推進系統(tǒng)142。牽引系統(tǒng)100和142共有的元件和部件將視情況關于相同的標號而論述。

除與推進系統(tǒng)100共有的部件102-140外，推進系統(tǒng)142包括充電電路144，其耦合于dc鏈接116并且耦合于第二能量存儲裝置108。如果第二能量存儲裝置108從dc鏈接116去耦合，對系統(tǒng)控制器104編程來促使充電電路144自dc鏈接116上的電壓對第二能量存儲裝置108充電使得可達到第二能量存儲裝置108的電荷或電壓滿狀態(tài)。系統(tǒng)控制器104可使第二能量存儲裝置108的充電優(yōu)化使得對第一能量存儲裝置106的影響最小化。另外，充電電路144可在再生制動事情期間使用以使用比只促使scr134傳導更多的受控操作來對第二能量存儲裝置108充電并且這時存在維持比目前的電容器電壓更高的dc鏈接電壓的期望。充電電路144的優(yōu)選實施例將是降壓/升壓轉(zhuǎn)換器，其允許控制使第二能量存儲裝置108從dc鏈接電壓之下的電壓充電至dc鏈接之上的電壓。

圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的推進系統(tǒng)146。牽引系統(tǒng)100、142和146共有的元件和部件將視情況關于相同的標號論述。

圖3示出充電電路144可直接耦合于第一能量存儲裝置106而不是dc鏈接116（如在圖2中示出的）。在該實施例中，升壓轉(zhuǎn)換器的損失可在對存儲裝置108充電期間被避免。優(yōu)選實施例利用升壓或降升壓充電器來允許存儲裝置108的電壓從存儲裝置106的電壓之上或之下的電壓充電至存儲裝置106的電壓之上的電壓。

本領域內(nèi)技術人員將意識到系統(tǒng)控制器104可經(jīng)由例如一個或多個電子部件、硬件部件和/或計算機軟件部件等多個部件實現(xiàn)。這些部件可包括一個或多個有形的計算機可讀存儲介質(zhì)，其一般存儲例如軟件、固件和/或匯編語言等指令用于進行一個或多個實現(xiàn)或?qū)嵤├囊粋€或多個部分。有形的計算機可讀存儲介質(zhì)的示例包括可記錄數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)和/或大容量存儲裝置。這樣的有形的計算機可讀存儲介質(zhì)可采用，例如，磁、電、光、生物和/或原子數(shù)據(jù)存儲介質(zhì)中的一個或多個。此外，這樣的介質(zhì)可采取例如軟盤、磁帶、cd-rom、dvd-rom、硬盤驅(qū)動和/或電子存儲器的形式。未列出的有形的計算機可讀存儲介質(zhì)的其他形式可與本發(fā)明的實施例一起采用。

許多這樣的部件可以在本文描述的系統(tǒng)的實現(xiàn)中組合或劃分。此外，如將由本領域內(nèi)技術人員意識到的，這樣的部件可包括用許多編程語言中的任何編程語言編寫或?qū)崿F(xiàn)的計算機指令集和/或系列。

所公開的方法和設備的技術貢獻提供能夠在車輛或非車輛系統(tǒng)中選擇性地使能源耦合于負載來向其供應能量的計算機實現(xiàn)的裝置。

因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，多能量存儲裝置系統(tǒng)包括耦合于負載的電驅(qū)動、耦合于該電驅(qū)動的dc鏈接以及具有耦合于該dc鏈接的輸出通道和輸入通道的雙向電壓轉(zhuǎn)換器。第一能量存儲裝置耦合于該電壓轉(zhuǎn)換器的輸入通道，開關耦合于該dc鏈接，并且第二能量存儲裝置耦合于該開關。系統(tǒng)控制器配置成促使開關使第二能量存儲裝置耦合于dc鏈接使得存儲在第二能量存儲裝置中的能量被輸送到電驅(qū)動并且使得第二能量存儲裝置的電壓隨著存儲在其中的能量被輸送到電驅(qū)動而減少。系統(tǒng)控制器還促使雙向電壓轉(zhuǎn)換器將第一能量存儲裝置的電壓轉(zhuǎn)換成更高的電壓并且將該更高的電壓輸送到dc鏈接，其中該更高的電壓大于第二能量存儲裝置的電壓并且促使開關將第二能量存儲裝置從dc鏈接去耦合。

根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，組裝推進能量系統(tǒng)的方法包括使雙向電壓轉(zhuǎn)換器組件的輸出通道耦合于直流（dc）鏈接并且使第一能量存儲裝置耦合于該雙向電壓轉(zhuǎn)換器組件的第一輸入通道。該雙向電壓轉(zhuǎn)換器組件包括第一雙向電壓轉(zhuǎn)換器。該方法還包括使開關耦合于dc鏈接、使第二能量存儲裝置耦合于該開關以及使負載耦合于dc鏈接。該負載配置成經(jīng)由dc鏈接從第一能量存儲裝置和第二能量存儲裝置中的一個接收能量。該方法進一步包括使控制器耦合于雙向電壓轉(zhuǎn)換器組件和開關并且將該控制器配置成促使開關使第二能量存儲裝置耦合于dc鏈接使得存儲在第二能量存儲裝置中的能量被輸送到負載并且使得第二能量存儲裝置的電壓隨著存儲在其中的能量被輸送到負載而減少。該控制器還配置成促使雙向電壓轉(zhuǎn)換器將第一能量存儲裝置的電壓轉(zhuǎn)換成更高的電壓并且將該更高的電壓輸送到dc鏈接，其中該更高的電壓大于第二能量存儲裝置的電壓并且促使開關將第二能量存儲裝置從dc鏈接去耦合。

根據(jù)本發(fā)明的再另一個方面，非暫時性計算機可讀存儲介質(zhì)具有存儲在其上的計算機程序并且代表這樣的指令集，當其由計算機執(zhí)行時促使該計算機激活第一開關來將存儲在第二能量存儲裝置中的電壓轉(zhuǎn)移到耦合于負載的直流（dc）鏈接使得存儲在該第二能量存儲裝置中的電壓隨著第二能量存儲裝置的電壓減小而被輸送到負載。這些指令還促使計算機控制雙向電壓轉(zhuǎn)換器來將第一能量存儲裝置的第一電壓轉(zhuǎn)換成第二電壓并且將該第二電壓輸送到dc鏈接，其中該第二電壓大于第二能量存儲裝置的電壓并且促使第一開關去激活。

盡管本發(fā)明僅連同有限數(shù)量的實施例詳細描述，應該容易理解本發(fā)明不限于這樣公開的實施例。相反，可以修改本發(fā)明以包含此前未描述的許多變化、改動、替代或等同設置，但其與本發(fā)明的精神和范圍相當。另外，盡管描述了本發(fā)明的各種實施例，要理解本發(fā)明的方面可僅包括描述的實施例中的一些。因此，本發(fā)明不視為由前面的描述限制，而僅由附上的權利要求的范圍限制。