用于操作混合动力车辆系统的系统和方法技术方案

一种系统，包括配置为控制车辆系统中的第一接触器和第二接触器的操作的开关控制模块。第一和第二接触器被配置为将前端总线和直流(DC)总线分别有选择地连接到车辆系统的能量存储系统。所述前端总线被配置为从外部电源接收电力并且向转换器设备提供电力。所述转换器设备被配置为向所述DC总线供应DC电力。所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地耦合到所述外部电源时闭合所述第二接触器，以便所述能量存储系统被所述DC电力充电。所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地与外部电源去耦合时闭合第一接触器或者第二接触器之一。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操作混合动力车辆系统的系统和方法有关申请的交叉引用本申请要求提交于2013年3月14日的第61/784,482号美国临时申请(“’482申请”)、提交于2012年7月5日的第61/668,432号美国临时申请(“’432申请”)和提交于2012年11月05日的第61/722,744号美国临时申请(“’744申请”)的权益。’482，’432和’744申请中的每份申请通过完全引用而结合于此。
本专利技术涉及混合动力车辆，且更具体地涉及用于操作混合动力车辆系统的系统和方法。
技术介绍
已知的车辆系统(例如机车、汽车、挖掘设备等)可以包括提供用于推进车辆系统的牵引力(tractiveeffort)的牵引马达。在一些情况下，牵引马达可以被多于一个电源供电。例如现有混合车辆可以被柴油机驱动的发电机和也被车载能量存储系统(例如电池系统)供电。在其它情况下，混合车辆系统可以被能量存储系统和外部电源、比如高架线(overheadlines)或者第三干线(thirdrail)供电。然而外部电源可能未对于整个路线是可得的。例如高架线或者第三干线可能沿着路线的仅部分延伸。为了车辆系统在外部电源不可用时继续沿着路线移动，车辆系统应当能够从另一来源获得电力。已知的机车包括耦合到高架线的集电弓。在连接到高架线之时，电力通过集电弓和通过直流(DC)总线或者链路以及其它渠道被递送到牵引马达。在机车不再可操作地连接到高架线时，机车包括向牵引马达供电的能量存储系统。电力可以通过相同DC总线来递送。然而多个中间电部件可以被耦合在能量存储系统与牵引马达之间。例如能量存储系统可以使用多个部件(例如滤波器、整流器、变压器等)来耦合到DC总线。这些多个部件可以被配置为从DC总线电隔离电池并且将电池的电压转换成不同电压。然而这些附加中间部件可能显著地增加车辆系统的成本、维护需要和重量。就重量而言，向车辆系统添加某些部件(例如变压器)可能向车辆系统的重量添加数百磅或者数百千克。这样的重量添加可能对于一些车辆系统(例如汽车)并不可能而可能对于其它车辆系统是不希望的。就机车而言，添加一个或者多个变压器可能显著地增加机车的重量并且由此需要附加牵引力以推进机车。此外，变压器可能消耗车辆系统的有限空间中的附加体积。
技术实现思路
在一个实施例中，提供一种系统，该系统包括配置为控制车辆系统中的第一接触器和第二接触器的操作的开关控制模块。第一和第二接触器被配置为将前端总线和直流(DC)总线分别有选择地连接到车辆系统的能量存储系统。前端总线被配置为从外部电源接收电力并且向转换器设备提供电力。转换器设备被配置为向DC总线供应DC电力。DC总线被配置为耦合到车辆系统的推进系统并且配置为具有近似地等于能量存储系统的充电电压的用于向推进系统供电的指定牵引电压。开关控制模块被配置为在车辆系统可操作地耦合到外部电源时闭合第二接触器。转换器设备被配置为向DC总线提供DC电力，以便能量存储系统被充电并且推进系统接收DC电力。开关控制模块也被配置为在车辆系统可操作地去耦合于外部电源时闭合第一接触器或者第二接触器之一。能量存储系统被配置为在车辆系统可操作地去耦合于外部电源时向推进系统供应电力。其中，所述开关控制模块被配置为闭合所述第一接触器以向所述转换器设备供应来自所述能量存储系统的所述电力，所述系统还包括可操作地耦合到所述转换器设备的设备控制模块，所述设备控制模块被配置为控制所述转换器设备的操作，以便所述转换器设备改变由所述能量存储系统供应的所述电力的电压。所述的系统还包括可操作地耦合到所述转换器设备的设备控制模块，所述设备控制模块被配置为控制所述转换器设备的操作，以便所述转换器设备改变由所述外部电源供应的所述电力的电压。所述的系统还包括电压监测器，所述电压监测器配置为确定所述DC总线的电压参数并且通信地耦合到所述开关控制模块，所述开关控制模块被配置为基于所述电压参数确定是否闭合所述第一接触器或者闭合所述第二接触器中的至少一个。其中，所述开关控制模块被配置为在再生模式期间控制所述第一接触器和第二接触器，在所述再生模式中，所述第二接触器被闭合而所述车辆系统被制动。所述的系统还包括可操作地耦合到所述能量存储系统的能量管理模块，所述能量管理模块被配置为确定接地故障是否存在于所述能量存储系统中。所述的系统还包括可操作地耦合到所述能量存储系统的旁路电路的能量管理模块，其中，所述能量存储系统包括有选择地相互连接的多个能量存储单元，所述能量管理模块被配置为控制所述旁路电路以有选择地连接所述存储单元中的更多或者更少存储单元以实现指定电压或者功率。其中，在通过所述第二接触器供应所述电力时，所述电力在所述能量存储系统的输出与所述推进系统的输入之间保持在未转换状态中。其中，在通过所述第二接触器供应所述电力时，所述电力在所述能量存储系统的输出与所述推进系统的输入之间保持在未变换状态中。其中，从所述能量存储系统的输出到所述推进系统的输入的所述电力在通过所述第一接触器供应所述电力时仅由所述转换器设备转换。所述的系统还包括能量存储系统，其中，所述能量存储系统包括配置为向多个总线系统供应电力的能量模块集合，所述能量模块集合包括专用模块和余项模块，所述总线系统中的每个总线系统从相应多个所述专用模块被排他地供应电力，每个相应多个专用模块中的专用模块与相应多个专用模块中的其它专用模块电并联，其中所述余项模块被配置用于负载平衡，以便所述余项模块被配置为从向所述总线系统中的一个总线系统供应电力切换成向所述总线系统中的另一总线系统供应电力。在另一实施例中，提供车辆系统的一种动力系(powertrain)，该动力系包括配置为从外部电源接收电力的转换器设备以及被转换器设备电互连的前端总线和直流(DC)总线。转换器设备被配置为通过前端总线从外部电源接收电力并且向DC总线提供DC电力。动力系也可以包括配置为提供用于移动车辆系统的牵引力的推进系统。推进系统可操作地连接到DC总线并且配置为从DC总线接收DC电力。动力系也可以包括配置为分别通过第一和第二接触器有选择地连接到前端总线和DC总线的能量存储系统。动力系也可以包括配置为控制第一和第二接触器的操作的开关控制模块。开关控制模块被配置为在动力系可操作地耦合到外部电源时闭合第二接触器，以便能量存储系统被充电并且推进系统接收DC电力。开关控制模块也被配置为在动力系可操作地去耦合于外部电源时闭合第一接触器或者第二接触器之一。能量存储系统被配置为在车辆系统可操作地去耦合于外部电源时向推进系统供应电力。其中，在通过所述第二接触器供应所述电力时，所述电力在所述能量存储系统的输出与所述推进系统的输入之间保持在未变换状态中。其中，在通过所述第二接触器供应所述电力时，所述电力在所述能量存储系统的输出与所述推进系统的输入之间保持在未转换状态中。其中，从所述能量存储系统的输出到所述推进系统的输入的所述电力在通过所述第一接触器供应所述电力时仅由所述转换器设备转换。其中，所述开关控制模块被配置为闭合所述第一接触器以向所述转换器设备供应来自所述能量存储系统的所述电力，所述动力系还包括可操作地耦合到所述转换器设备的设备控制模块，所述设备控制模块被配置为控制所述转换器设备的操作，以便所述转换器设备增加或者减少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：开关控制模块，所述开关控制模块配置为控制车辆系统中的第一接触器和第二接触器的操作，所述第一接触器和第二接触器被配置为将前端总线和直流(DC)总线分别有选择地连接到所述车辆系统的能量存储系统，所述前端总线被配置为从外部电源接收电力并且向转换器设备提供所述电力，所述转换器设备被配置为向所述DC总线供应DC电力，所述DC总线被配置为耦合到所述车辆系统的推进系统并且配置为具有近似地等于所述能量存储系统的充电电压的用于向所述推进系统供电的指定牵引电压；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地耦合到所述外部电源时闭合所述第二接触器，所述转换器设备被配置为向所述DC总线提供所述DC电力，以便所述能量存储系统被充电并且所述推进系统接收所述DC电力；以及其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时闭合所述第一接触器或者所述第二接触器之一，所述能量存储系统被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时向所述推进系统供应所述电力。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.05 US 61/668432;2012.11.05 US 61/722744;201.一种向车辆系统供电的系统，包括：开关控制模块，所述开关控制模块配置为控制车辆系统中的第一接触器和第二接触器的操作，所述第一接触器和第二接触器被配置为将前端总线和直流总线分别有选择地连接到所述车辆系统的能量存储系统，所述前端总线被配置为从外部电源接收电力并且向转换器设备提供电力，所述转换器设备被配置为向所述直流总线供应直流电力，所述直流总线被配置为耦合到所述车辆系统的推进系统并且配置为具有近似地等于所述能量存储系统的充电电压的用于向所述推进系统供电的指定牵引电压；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地耦合到所述外部电源时闭合所述第二接触器，所述转换器设备被配置为向所述直流总线提供所述直流电力，以便所述能量存储系统被充电并且所述推进系统接收所述直流电力；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时闭合所述第一接触器或者所述第二接触器，所述能量存储系统被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时向所述推进系统供应电力；以及其中所述开关控制模块被配置为在再生模式期间控制所述第一接触器和第二接触器，在所述再生模式中，所述第二接触器被闭合而所述车辆系统被制动。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述开关控制模块被配置为闭合所述第一接触器以向所述转换器设备供应来自所述能量存储系统的电力，所述系统还包括可操作地耦合到所述转换器设备的设备控制模块，所述设备控制模块被配置为控制所述转换器设备的操作，以便所述转换器设备改变由所述能量存储系统供应的电力的电压。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括可操作地耦合到所述转换器设备的设备控制模块，所述设备控制模块被配置为控制所述转换器设备的操作，以便所述转换器设备改变由所述外部电源供应的电力的电压。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括电压监测器，所述电压监测器配置为确定所述直流总线的电压参数并且通信地耦合到所述开关控制模块，所述开关控制模块被配置为基于所述电压参数确定是否闭合所述第一接触器或者闭合所述第二接触器。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，在通过所述第二接触器供应电力时，所述电力在所述能量存储系统的输出与所述推进系统的输入之间保持在未转换状态中。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，从所述能量存储系统的输出到所述推进系统的输入的所述电力在通过所述第一接触器供应所述电力时仅由所述转换器设备转换。7.一种向车辆系统供电的系统，包括：可操作地耦合到能量存储系统的能量管理模块；开关控制模块，所述开关控制模块配置为控制车辆系统中的第一接触器和第二接触器的操作，所述第一接触器和第二接触器被配置为将前端总线和直流总线分别有选择地连接到所述车辆系统的能量存储系统，所述前端总线被配置为从外部电源接收电力并且向转换器设备提供电力，所述转换器设备被配置为向所述直流总线供应直流电力，所述直流总线被配置为耦合到所述车辆系统的推进系统并且配置为具有近似地等于所述能量存储系统的充电电压的用于向所述推进系统供电的指定牵引电压；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地耦合到所述外部电源时闭合所述第二接触器，所述转换器设备被配置为向所述直流总线提供所述直流电力，以便所述能量存储系统被充电并且所述推进系统接收所述直流电力；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时闭合所述第一接触器或者所述第二接触器，所述能量存储系统被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时向所述推进系统供应电力；以及其中所述能量管理模块被配置为确定接地故障是否存在于所述能量存储系统中。8.一种向车辆系统供电的系统，包括：可操作地耦合到能量存储系统的旁路电路的能量管理模块；开关控制模块，所述开关控制模块配置为控制车辆系统中的第一接触器和第二接触器的操作，所述第一接触器和第二接触器被配置为将前端总线和直流总线分别有选择地连接到所述车辆系统的能量存储系统，所述前端总线被配置为从外部电源接收电力并且向转换器设备提供电力，所述转换器设备被配置为向所述直流总线供应直流电力，所述直流总线被配置为耦合到所述车辆系统的推进系统并且配置为具有近似地等于所述能量存储系统的充电电压的用于向所述推进系统供电的指定牵引电压；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地耦合到所述外部电源时闭合所述第二接触器，所述转换器设备被配置为向所述直流总线提供所述直流电力，以便所述能量存储系统被充电并且所述推进系统接收所述直流电力；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时闭合所述第一接触器或者所述第二接触器，所述能量存储系统被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时向所述推进系统供应电力；以及其中所述能量存储系统包括有选择地相互连接的多个能量存储单元，所述能量管理模块被配置为控制所述旁路电路以有选择地连接所述存储单元中的更多或者更少存储单元以实现指定电压或者功率。9.一种向车辆系统供电的系统，包括：开关控制模块，所述开关控制模块配置为控制车辆系统中的第一接触器和第二接触器的操作，所述第一接触器和第二接触器被配置为将前端总线和直流总线分别有选择地连接到所述车辆系统的能量存储系统，所述前端总线被配置为从外部电源接收电力并且向转换器设备提供电力，所述转换器设备被配置为向所述直流总线供应直流电力，所述直流总线被配置为耦合到所述车辆系统的推进系统并且配置为具有近似地等于所述能量存储系统的充电电压的用于向所述推进系统供电的指定牵引电压；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地耦合到所述外部电源时闭合所述第二接触器，所述转换器设备被配置为向所述直流总线提供所述直流电力，以便所述能量存储系统被充电并且所述推进系统接收所述直流电力；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时闭合所述第一接触器或者所述第二接触器，所述能量存储系统被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时向所述推进系统供应电力；以及其中在通过所述第二接触器供应电力时，所述电力在所述能量存储系统的输出与所述推进系统的输入之间保持在未变换状态中。10.一种向车辆系统供电的系统，包括：设置在所述车辆系统中的能量存储系统；开关控制模块，所述开关控制模块配置为控制车辆系统中的第一接触器和第二接触器的操作，所述第一接触器和第二接触器被配置为将前端总线和直流总线分别有选择地连接到所述车辆系统的能量存储系统，所述前端总线被配置为从外部电源接收电力并且向转换器设备提供电力，所述转换器设备被配置为向所述直流总线供应直流电力，所述直流总线被配置为耦合到所述车辆系统的推进系统并且配置为具有近似地等于所述能量存储系统的充电电压的用于向所述推进系统供电的指定牵引电压；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地耦合到所述外部电源时闭合所述第二接触器，所述转换器设备被配置为向所述直流总线提供所述直流电力，以便所述能量存储系统被充电并且所述推进系统接收所述直流电力；其中所述开关控制模块被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时闭合所述第一接触器或者所述第二接触器，所述能量存储系统被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时向所述推进系统供应电力；以及其中所述能量存储系统包括配置为向多个总线系统供应电力的能量模块集合，所述能量模块集合包括专用模块和余项模块，所述总线系统中的每个总线系统从相应多个所述专用模块被排他地供应电力，每个相应多个专用模块中的专用模块与相应多个专用模块中的其它专用模块电并联，其中所述余项模块被配置用于负载平衡，以便所述余项模块被配置为从向所述总线系统中的一个总线系统供应电力切换成向所述总线系统中的另一总线系统供应电力。11.一种车辆系统的动力系，包括：转换器设备，所述转换器设备配置为从外部电源接收电力；前端总线和直流总线，所述前端总线和直流总线被所述转换器设备电互连，所述转换器设备被配置为通过所述前端总线从所述外部电源接收电力并且向所述直流总线提供直流电力；推进系统，所述推进系统配置为提供用于移动所述车辆系统的牵引力，所述推进系统可操作地连接到所述直流总线并且配置为从所述直流总线接收所述直流电力；能量存储系统，所述能量存储系统配置为分别通过第一接触器和第二接触器有选择地连接到所述前端总线和直流总线；以及开关控制模块，所述开关控制模块配置为控制所述第一接触器和第二接触器的操作，所述开关控制模块被配置为在所述动力系可操作地耦合到所述外部电源时闭合所述第二接触器，以便所述能量存储系统被充电并且所述推进系统接收所述直流电力，所述开关控制模块被配置为在所述动力系可操作地与所述外部电源去耦合时闭合所述第一接触器或者所述第二接触器，所述能量存储系统被配置为在所述车辆系统可操作地与所述外部电源去耦合时向所述推进系统供应电力；其中从所述外部电源接收的电力是交流电力，所述转换器设备被配置为将所述交流电力转换向所述直流...

【专利技术属性】
技术研发人员：AK库马，W道姆，D约安尼季斯，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US