用于对电动车辆充电的设备和方法技术

本发明专利技术涉及用于对电动车辆充电的设备和方法。能量管理系统(ESMS)(11)包括：耦合于车辆动力传动系统(18，26，14，24)并且配置成存储DC能量的一个或多个能量存储装置(32，34，36)；具有能量端口(102)的功率电子转换系统(42)，该功率电子转换系统包括DC电转换器(104，106，108)，每个DC电转换器(104，106，108)配置成提升和降低DC电压，其中能量端口(102)的每个能耦合于能量存储装置(32，34，36)的每个并且能量端口(102)的每个能耦合于充电系统(44)。该ESMS(11)包括控制器(46)，其配置成确定每个能量端口(102)(其具有与其耦合的能量存储装置(32，34，36)或DC充电系统(44))的电压，并且电连接第一能量端口与第二能量端口使得DC电转换器(104，106，108)中的至少一个基于每个能量端口(102)的确定的电压提升或降低输入DC电压。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例大体上涉及包括混合动力和电动车辆的电力驱动系统并且更具体地涉及使用多端口能量管理系统对电动车辆充电。
技术介绍
混合电动车辆可组合内燃机和由例如牵引用蓄电池等能量存储装置供电的电动马达以推进车辆。这样的组合可通过使燃烧发动机和电动马达能够各自在相应增加的效率范围中操作而增加整体燃料效率。例如电动马达可在从原地启动加速时是高效的，而燃烧发动机(ICE)可在例如公路驾驶等恒定发动机操作的持续时期期间是高效的。具有电动马达以促进初始加速允许混合动力车辆中的燃烧发动机更小并且更节省燃料。纯电动车辆使用存储的电能来向电动马达供电，电动马达推进车辆并且还可操作辅助驱动装置。纯电动车辆可使用存储的电能的一个或多个来源。例如，存储的电能的第一来源可用于提供更持久的能量(例如低电压蓄电池)而存储的电能的第二来源可用于提供更高功率的能量用于例如加速(例如高电压蓄电池或超电容器)。无论是混合电动类型或纯电动类型的插入式电动车辆配置成使用来自外部来源的电能对能量存储装置再充电。这样的车辆可包括道路用和非道路用车辆、高尔夫车、短距离电动车辆、叉车和公用载重汽车作为示例。这些车辆可使用车外固定蓄电池充电器或车载蓄电池充电器或车外固定蓄电池充电器和车载蓄电池充电器的组合以从公用电网或可再生能源向车辆的车载牵引用蓄电池转移电能。插入式车辆可包括电路和连接以便于牵引用蓄电池从例如公用电网或其他外r>部来源再充电。。蓄电池充电器是电动车辆(EV)的发展中的重要部件。历史上已知对于EV应用的两种类型的充电器。一种是独立型的，其中功能性和风格可以比作加油站以进行快速充电。另一种是车外型的，其将用于从常规家用插座的较慢的C率充电。EV典型地包括例如低压蓄电池(例如用于航程和巡航)、高压蓄电池(例如用于推动和加速)和超电容器(例如用于推动和加速)等能量存储装置。因为这些能量存储装置在不同的电压下运行并且互不相同地充电，典型地，每个存储装置包括它自身独有的充电系统。这可以导致多个部件和充电系统，因为存储装置典型地不能够使用用于其他存储装置的充电系统来充电。也就是说，用于对低压蓄电池充电的充电系统典型地不能够用于对超电容器或高压蓄电池充电。当考虑在一些应用中使用“加油站”型的充电系统对存储装置快速充电是可取的，而在其他应用中使用常规家用插座对存储装置慢充电是可取的时，效果(即，许多装置)大体上被混合。从而，为了提供对于多个能量存储装置类型的充电能力和使用快充或慢充系统，若干充电类型可能是必须的以便提供期望的功能性的全部。因为每个充电类型相应地包括电部件的系统，整个系统的可靠性可能被折损，因为可能使用大量的部件以便提供该功能性。并且，尽管电气和电子部件可以尺寸化使得电应力水平是低的，相对高的占空比也可以显著影响可靠性。因此提供设备以减小电部件的总数量同时提供灵活性以对EV充电，这将是可取的。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，能量存储管理系统(ESMS)包括一个或多个耦合于动力传动系统(drivetrain)并且配置成存储DC能量的能量存储装置、具有多个能量端口的功率电子转换系统，该功率电子转换系统包括多个DC电转换器，每个DC电转换器配置成提升和降低DC电压，其中多个能量端口的每个能耦合于一个或多个能量存储装置的每个并且多个能量端口的每个能耦合于充电系统。EV包括控制器，其配置成确定每个能量端口(其具有与其耦合的能量存储装置或DC充电系统)的电压并且电连接第一能量端口与能量端口中的至少两个中的第二能量端口使得DC电转换器中的至少一个基于每个能量端口的确定的电压提升或降低输入DC电压。根据本专利技术的另一个方面，制造能量存储和管理系统(ESMS)的方法包括：将一个或多个能量存储装置耦合于车辆动力系统；制造具有多个降压-升压转换器(buck-boostconverter)的充电装置；将该充电装置附连到车辆，该充电装置包括多个能量端口，这些多个能量端口的每个能耦合于一个或多个能量存储装置的每个；感测多个能量端口的每个两端的电压；基于感测的电压确定能量存储装置和充电系统是否耦合于多个能量端口中的任一个；和通过选择性地引导电流流过多个降压-升压转换器中的一个或多个来电连接该充电系统与多个具有能量存储装置的能量端口中的任一个。根据本专利技术的再另一个方面，非暂时性计算机可读存储介质安置在能量存储和管理系统(ESMS)上并且具有存储在其上的计算机程序，其包括由计算机执行的指令，当由计算机执行该指令时使计算机确定多端口功率转换系统(其安置在ESMS上)的每个能量端口的电压并且电连接能量端口中的至少两个使得电能从该至少两个能量端口中的第一个传递到该至少两个能量端口中的第二个并且通过至少两个降压-升压转换器，该至少两个降压-升压转换器中的第一降压-升压转换器配置成采用升压模式运行，并且该至少两个降压-升压转换器中的第二降压-升压转换器配置成采用降压模式运行。各种其他特征和优势将从下列详细说明和附图变得明显.附图说明附图图示目前预想用于实行本专利技术的实施例。在附图中：图1是结合本专利技术的实施例的电动车辆(EV)的示意框图。图2是根据本专利技术的实施例能配置的多端口充电器结构的示意图。图3是图示如在图2中图示的多端口充电器的配置的表。图4是根据一个配置的图2的多端口充电器的图示。图5是根据一个配置的图2的多端口充电器的图示。图6A和6B是根据备选配置的图5的多端口充电器的图示。图7是根据一个配置的图2的多端口充电器的图示。图8是根据一个配置的图2的多端口充电器的图示。图9是根据一个配置的图2的多端口充电器的图示。图10图示典型的脉宽调制(PWM)开关和波形。图11图示根据本专利技术的实施例的多端口充电器的框图。图12图示选择性地接合和脱离图2的多端口充电器的充电设置。图13图示具有1相AC源的多端口充电器。图14图示具有3相AC源的多端口充电器。图15图示根据运行配置在多端口充电器中的能量流动。图16图示根据运行配置在多端口充电器中的能量流动。图17图示根据本专利技术的实施例具有来自内燃机(ICE)的能量输入的多端口充电器。具体实施方式图1图示例如汽车、卡车、公共汽车或非道路用车车辆等混合电动车辆(HEV)或电动车辆(EV)10的一个实施例，其结合本专利技术的实施例。车本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆中的装置，包括：能量存储装置（508），能耦合于车辆动力传动系统（M）；第一和第二能量端口（P1、P3）；第一和第二DC电转换器（M1、M2），每个DC电转换器（M1、M2）配置成提升和降低DC电压；所述第一和第二能量端口（P1、P3）的每个能耦合于所述能量存储装置（508）；所述第一和第二能量端口（P1、P3）的每个能耦合于两个充电系统（502、510）中的一个；以及控制器（46），配置成：确定每个能量端口（P1、P3）的电压；以及控制所述DC电转换器（M1、M2）中的至少一个来基于每个能量端口（P1、P3）的确定的电压提升或降低DC输入电压。

【技术特征摘要】
2010.11.05 US 12/9400851.一种车辆中的装置，包括：
能量存储装置（508），能耦合于车辆动力传动系统（M）；
第一和第二能量端口（P1、P3）；
第一和第二DC电转换器（M1、M2），每个DC电转换器（M1、M2）配置成提升和降低DC电压；
所述第一和第二能量端口（P1、P3）的每个能耦合于所述能量存储装置（508）；
所述第一和第二能量端口（P1、P3）的每个能耦合于两个充电系统（502、510）中的一个；以及
控制器（46），配置成：
确定每个能量端口（P1、P3）的电压；以及
控制所述DC电转换器（M1、M2）中的至少一个来基于每个能量端口（P1、P3）的确定的电压提升或降低DC输入电压。
2.如权利要求1所述的装置，其中：
所述第一能量端口（P1）能耦合于包括内燃机（502）的充电系统。
3.如权利要求1所述的装置，其中：
所述第二能量端口（P3）能耦合于配置成接收来自外部来源（510）的电力的充电系统。
4.如权利要求3所述的装...

【专利技术属性】
技术研发人员：RS库施，RD金，RL施泰格瓦尔德，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US