用于选择性地使能源耦合于负载的系统及其制造方法技术方案

本公开涉及用于选择性地使能源耦合于负载的系统及其制造方法。多能量存储装置系统包括耦合于负载的电驱动、耦合于该电驱动的DC链接以及具有耦合于该DC链接的输出通道以及输入通道的双向电压转换器。第一能量存储装置（ESD）耦合于该输入通道，并且开关耦合于该DC链接和第二ESD。系统控制器促使开关使该第二ESD耦合于DC链接用于将存储在该第二ESD中的能量输送到电驱动。系统控制器还促使电压转换器将第一ESD的电压转换成更高的电压并且将该更高的电压输送到DC链接，其中该更高的电压大于第二ESD的电压并且促使开关将第二ESD从DC链接去耦合。

【技术实现步骤摘要】
用于选择性地使能源耦合于负载的系统及其制造方法
本专利技术的实施例大体上涉及驱动系统，并且更具体地，涉及在车辆或非车辆系统中选择性地使能源耦合于负载以向其供应能量。
技术介绍
电动车辆和混合电动车辆典型地由一个或多个能量存储装置单独地或结合内燃机来提供功率。在纯电动车辆中，这些一个或多个能量存储装置对整个驱动系统提供功率，由此消除对内燃机的需要。另一方面，混合电动车辆包括能量存储装置，提供功率以用于补充由内燃机供应的功率，这极大地增加了内燃机和车辆的燃料效率。传统地，电动或混合电动推进系统中的能量存储装置包括电池、超级电容器、飞轮或这些元件的组合，以便提供足够的能量来对电动马达提供功率。当两个或以上的能源用于向驱动系统提供功率时，这些能源典型地非常适合于提供不同类型的功率。例如，第一能源可以是高比能量源，其在提供长期功率方面更高效或经济，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。该高比功率源可用于帮助高比能量源在例如加速或脉冲负载事件期间向系统提供功率。通常，高比功率源直接耦合于直流(DC)链接，其向负载供应电压。然而，DC链接电压的控制取决于直接耦合的高功率源并且可以比期望的响应更低。另外，需要从高能源供应给DC链接的瞬态功率可以比期望的响应更高。因此，提供允许能源选择性地耦合于负载来向其供应能量的系统，这是可取的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，多能量存储装置系统包括耦合于负载的电驱动、耦合于该电驱动的DC链接以及具有耦合于该DC链接的输出通道和输入通道的双向电压转换器。第一能量存储装置耦合于该电压转换器的输入通道，开关耦合于该DC链接，并且第二能量存储装置耦合于该开关。系统控制器配置成促使开关使第二能量存储装置耦合于DC链接使得存储在第二能量存储装置中的能量被输送到电驱动并且使得第二能量存储装置的电压随着存储在其中的能量被输送到电驱动而减少。系统控制器还促使双向电压转换器将第一能量存储装置的电压转换成更高的电压并且将该更高的电压输送到DC链接，其中该更高的电压大于第二能量存储装置的电压并且促使开关将第二能量存储装置从DC链接去耦合。根据本专利技术的另一个方面，组装推进能量系统的方法包括使双向电压转换器组件的输出通道耦合于直流（DC）链接并且使第一能量存储装置耦合于该双向电压转换器组件的第一输入通道。该双向电压转换器组件包括第一双向电压转换器。该方法还包括使开关耦合于DC链接、使第二能量存储装置耦合于该开关以及使负载耦合于DC链接。该负载配置成经由DC链接从第一能量存储装置和第二能量存储装置中的一个接收能量。该方法进一步包括使控制器耦合于双向电压转换器组件和开关并且将该控制器配置成促使开关使第二能量存储装置耦合于DC链接使得存储在第二能量存储装置中的能量被输送到负载并且使得第二能量存储装置的电压随着存储在其中的能量被输送到负载而减少。该控制器还配置成促使双向电压转换器将第一能量存储装置的电压转换成更高的电压并且将该更高的电压输送到DC链接，其中该更高的电压大于第二能量存储装置的电压并且促使开关将第二能量存储装置从DC链接去耦合。根据本专利技术的另一个方面，非暂时性计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机程序并且代表这样的指令集，当其由计算机执行时促使该计算机激活第一开关来将存储在第二能量存储装置中的电压转移到耦合于负载的直流（DC）链接使得存储在该第二能量存储装置中的电压随着第二能量存储装置的电压减小而被输送到负载。这些指令还促使计算机控制双向电压转换器来将第一能量存储装置的第一电压转换成第二电压并且将该第二电压输送到DC链接，其中该第二电压大于第二能量存储装置的电压并且促使第一开关去激活。各种其他特征和优势将从下列详细说明和图变得明显。附图说明附图图示目前预想用于实行本专利技术的优选实施例。在附图中：图1示意地图示根据本专利技术的实施例的推进系统的实施例。图2示意地图示根据本专利技术的实施例的推进系统的另一个实施例。图3示意地图示根据本专利技术的实施例的推进系统的另一个实施例。具体实施方式本专利技术的实施例涉及车辆和非车辆应用。车辆应用可包括纯电动或混合电动车辆应用，例如，公路用车和越野车辆、高尔夫车、短距离电动车辆、叉车和公用载重汽车作为示例。非车辆应用可包括非车辆类型的负载，其包括泵、扇、绞车、吊车或其他马达驱动的负载。尽管关于车辆应用描述，本专利技术的实施例不意在局限于此。图1图示根据本专利技术的实施例的推进系统100。推进系统100可在电动或混合车辆应用中使用。车辆推进系统100包括能量系统102和系统控制器104。能量系统102包括第一能量存储装置106、第二能量存储装置108和双向DC-DC电压转换器110，其具有耦合于第一能量装置106的输入通道112并且具有耦合于DC链接116的输出通道114。第一能量存储装置106可用于提供更持久的能量而第二能量存储装置108可用于提供更高功率的能量用于例如加速。尽管第一能量存储装置106图示为电池，还预想例如超级电容器、燃料电池、飞轮或类似物等另一个类型的能量存储装置。尽管第二能量存储装置108图示为超级电容器，还预想例如电池、燃料电池、飞轮或类似物等另一个类型的能量存储装置。第一能量存储装置106经由DC链接116耦合于负载118，其根据本专利技术的实施例是包括DC-AC逆变器120和马达或电动机械装置122的电驱动。马达122优选地是AC马达，但不如此受到限制。尽管未示出，要理解多个马达122中的每个可耦合于相应的车轮或其他负载，或要理解每个马达122可耦合于差速器（differential）用于使旋转功率分布到车轮或其他负载。一般，在马达驱动操作模式中，电压转换器110还起到使由能量系统102的低电压侧124提供的电压提升到能量系统102的高电压侧126。即，来自第一能量存储装置106的电压经由总线128（其耦合于电压转换器110的输入通道112）在能量系统102的低电压侧124上提供给电压转换器110。提供的电压通过电压转换器110提升使得在能量系统102的高电压侧126上提供给DC链接116的电压增加到电驱动118的操作水平。电驱动118使DC链接116上的电压逆变并且将逆变的电压提供给电动机械装置122。在加速操作模式中，代替由第一能量存储装置106经由电压转换器110提供的电压或除了由第一能量存储装置106经由电压转换器110提供的电压之外，一般期望使用来自高功率的第二能量存储装置108的能量。因此，推进系统100包括开关130，其配置成选择性地使第二能量存储装置108耦合于DC链接116/从DC链接116去耦合。使第二能量存储装置108耦合于DC链接116允许第二能量存储装置108释放其存储的能量以在加速期间利用从其处可用的更高的功率。在一个实施例中，第二能量存储装置108是超级电容器，其中它的电荷受其电压的影响。在该实施例中，第二能量存储装置108优选地包括多个串联和并联的电容器单元，其中每个电容器单元具有大于每单元100法拉的电容。因为第二能量存储装置108的电荷受其电压的影响，当第二能量存储装置108中的电压供应给DC链接116时，第二能量存储装置108的电荷减少，从而使其的电压减小。当第二能量存储装置108的电压减小时，对应的DC链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多能量存储装置系统，包括：电驱动，所述电驱动耦合于负载；直流DC链接，所述直流DC链接耦合于所述电驱动；双向电压转换器，所述双向电压转换器包括耦合于所述DC链接的输出通道并且包括输入通道；第一能量存储装置，所述第一能量存储装置耦合于所述双向电压转换器的所述输入通道；开关，所述开关耦合于所述DC链接；第二能量存储装置，所述第二能量存储装置耦合于所述开关；以及系统控制器，所述系统控制器配置成：促使所述开关使所述第二能量存储装置耦合于所述DC链接使得存储在所述第二能量存储装置中的能量被输送到所述电驱动并且使得所述第二能量存储装置的电压随着存储在其中的能量被输送到所述电驱动而减少；以及促使所述双向电压转换器将所述第一能量存储装置的电压转换成更高的电压并且将所述更高的电压输送到所述DC链接，其中所述更高的电压大于所述第二能量存储装置的电压并且促使所述开关将所述第二能量存储装置从所述DC链接去耦合。

【技术特征摘要】
2011.10.28 US 13/2837481.一种多能量存储装置系统，包括：电驱动，所述电驱动耦合于负载；直流DC链接，所述直流DC链接耦合于所述电驱动；双向电压转换器，所述双向电压转换器包括耦合于所述DC链接的输出通道并且包括输入通道；第一能量存储装置，所述第一能量存储装置耦合于所述双向电压转换器的所述输入通道；开关，所述开关耦合于所述DC链接；第二能量存储装置，所述第二能量存储装置耦合于所述开关；以及系统控制器，所述系统控制器配置成：促使所述开关使所述第二能量存储装置耦合于所述DC链接，使得存储在所述第二能量存储装置中的能量被输送到所述电驱动，并且使得所述第二能量存储装置的电压随着存储在其中的能量被输送到所述电驱动而减少；以及促使所述双向电压转换器将所述第一能量存储装置的电压转换成更高的电压并且将所述更高的电压输送到所述DC链接，其中所述更高的电压大于所述第二能量存储装置的电压并且促使所述开关将所述第二能量存储装置从所述DC链接去耦合。2.如权利要求1所述的系统，其中所述系统控制器进一步配置成：促使所述开关使所述第二能量存储装置耦合于所述DC链接使得在所述电驱动中产生的能量被输送到所述第二能量存储装置并且使得所述第二能量存储装置的电压随着能量从所述电驱动输送到所述第二能量存储装置而增加；以及促使所述双向电压转换器使流过所述开关的电流降低来促使所述开关将所述第二能量存储装置从所述DC链接去耦合。3.如权利要求1所述的系统，其中所述系统控制器进一步配置成：促使所述开关使所述第二能量存储装置耦合于所述DC链接使得在所述电驱动中产生的能量被输送到所述第二能量存储装置并且使得所述第二能量存储装置的电压随着能量从所述电驱动输送到所述第二能量存储装置而增加；以及促使逆变器将所述DC链接上的电压降低到比所述第二能量存储装置的电压更低的电压来促使所述开关将所述第二能量存储装置从所述DC链接去耦合。4.如权利要求1所述的系统，进一步包括耦合于所述DC链接的动态延迟器；并且其中所述系统控制器进一步配置成：促使所述开关使所述第二能量存储装置耦合于所述DC链接使得在所述电驱动中产生的能量被输送到所述第二能量存储装置并且使得所述第二能量存储装置的电压随着能量从所述电驱动输送到第二能量存储装置而增加；以及促使所述动态延迟器使流过所述开关的电流降低来促使所述开关将所述第二能量存储装置从所述DC链接去耦合。5.如权利要求4所述的系统，其中所述动态延迟器包括：电阻器；以及开关装置。6.如权利要求1所述的系统，其中所述开关包括一对耦合在一起并且采用反并行配置设置的硅控整流器。7.如权利要求1所述的系统，进一步包括耦合于所述第二能量存储装置的充电电路；并且其中所述系统控制器进一步配置成如果所述第二能量存储装置从所述DC链接去耦合则促使所述充电电路使所述第二能量存储装置的电压增加。8.如权利要求7所述的系统，其中所述充电电路进一步耦合于所述DC链接并且配置成将所述DC链接的电压转换成充电电压并且将所述充电电压供应给所述第二能量存储装置来增加所述第二能量存储装置的电压。9.如权利要求7所述的系统，其中所述充电电路进一步耦合于所述第一能量存储系统并且配置成将所述第一能量存储系统的电压转换成充电电压并且将所述充电电压供应给所述第二能量存储装置来增加所述第二能量存储装置的电压。10.如权利要求1所述的系统，其中所述系统控制器进一步配置成在促使所述开关使所述第二能量存储装置耦合于所述DC链接之前促使所述双向电压转换器提升来自所述第一能量存储装置的电压并且将提升的电压供应给所述DC链接，其中所述提升的电压大致上等于所述第二能量存储装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：PR杰明，RD金，IM贝里，L萨拉苏，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：