具有多个能量存储装置的混合系统制造方法及图纸

公开了用于提供功率到负载(118)和用于提供DC链路电压的快速变化以提高系统效率的混合能量系统（11，102）。系统包含负载(118)、电耦合到负载(118)的直流(DC)链路（16，114）、具有串联布置的第一能量存储装置（14，110）和第二能量存储装置（20，112）的能量存储系统（15，106）和电耦合到DC链路（16，114）和能量存储系统（15，106）的双向DC‑DC转换器（12，108），双向DC‑DC转换器（12，108）连接到位于第一能量存储装置（14，110）与第二能量存储装置（20，112）之间的节点（21，124）和将第二能量存储装置（20，112）连接到DC链路（16，114）的节点(22)。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术一般涉及车辆驱动系统，并且更具体地说，涉及电池供电驱动系统，例如在电池供电电动车辆、混合电动车辆或插入式混合电动车辆中使用的那些系统。电动车辆和混合电动车辆通常由一个或多个能量存储装置单独或与引擎（例如，内燃引擎、涡轮引擎等）组合供电，其中此类能量存储装置包含电池、超级电容器、飞轮或这些元件的组合的一个或多个以便提供足够的能量为电动马达供电。在纯电动车辆中，一个或多个能量存储装置为整个驱动系统供电，由此消除对引擎的需要。另一方面，混合电动车辆包含能量存储装置功率以补充由引擎供应的功率，这极大提升了引擎和车辆的燃料效率。DC/DC转换器在混合和电动车辆系统中广泛用作在电池与马达驱动DC链路之间的接口。先前已提议与电池组合使用象超级电容器的更多功率密集能量存储装置，以提高驱动系统的瞬态功率能力，这实现通过降低电池和DC/DC转换器的功率要求来降低总体系统成本。然而，车辆驱动系统中的电池和超级电容器的现有布置的一个缺陷是超级电容器始终连接到DC链路和电池。由于超级电容器的大电容，因此，在短时间段不能改变DC链路电容器的电压。因此，与不利用超级电容器的更常见系统相比，在负载功率需求低时，难以通过降低DC链路电压来优化系统效率。因此，可取的是提供其中可实现DC链路电压的快速变化以便提高系统效率的电动推进系统和/或混合电动推进系统。还有，对于这种DC链路电压将会是另外可取的是可控制而不影响系统的功率能力，并且对于超级电容器将会是另外可取的是提供瞬态功率（两个方向），使得能够将电池和DC/DC转换器的大小降到最小。
技术实现思路
根据本专利技术的一方面，一种驱动系统包含负载、电耦合到负载的直流(DC)链路、具有串联布置的第一能量存储装置和第二能量存储装置的能量存储系统和电耦合到DC链路和能量存储系统的双向DC-DC转换器，双向DC-DC转换器连接到位于第一能量存储装置与第二能量存储装置之间的节点和将第二能量存储装置连接到DC链路的节点。根据本专利技术的另一方面，一种用于提供功率到负载的能量系统包含可通过DC链路电耦合到负载的能量存储系统，其中能量存储系统还包含第一能量存储装置和与第一能量存储装置串联布置的第二能量存储装置，第二能量存储装置直接耦合到DC链路。能量系统也包含电耦合到DC链路和能量存储系统的双向DC-DC转换器，其中双向DC-DC转换器将第一能量存储装置连接到DC链路，使得来往于第一能量存储装置的功率选择性地通过双向DC-DC转换器路由，并且其中双向DC-DC转换器被定位,使得来往于第二能量存储装置的功率旁路DC-DC转换器。根据本专利技术的另一方面，驱动系统包含：负载；电耦合到负载的直流(DC)链路；具有第一能量存储装置和第二能量存储装置的能量存储系统；双向DC-DC转换器，其定位,使得第一能量存储装置通过双向DC-DC转换器连接到DC链路，并且第二能量存储装置直接耦合到DC链路；以及定位在第二能量存储装置与DC链路之间的开关，开关可在闭合位置和打开位置中操作以选择性地分别将第二能量存储装置连接到DC链路和将第二能量存储装置从DC链路断开。根据本专利技术的还有另一方面，驱动系统包含：负载；电耦合到负载的直流(DC)链路；定位在驱动系统的低电压侧上的第一能量存储装置；定位在驱动系统的高电压侧上的第二能量存储装置；以及定位在低电压侧与高电压侧之间以使第一能量存储装置与DC链路解耦的双向DC-DC转换器，双向DC-DC转换器使来自第一能量存储装置的电压升压(boost)用于提供到在高电压侧上的DC链路。驱动系统也包含定位于第二能量存储装置与DC链路之间的开关，开关可在闭合位置和打开位置中操作以选择性地分别将第二能量存储装置连接到DC链路和将第二能量存储装置从DC链路断开。从下面的详细描述和附图中，将使各种其它特征和优点成为显而易见的。本专利技术提供一组技术方案如下:1.一种驱动系统（10，100），包括：负载(118)；电耦合到所述负载(118)的直流(DC)链路（16，114）；包括第一能量存储装置（14，110）和第二能量存储装置（20，112）的能量存储系统（15，106），其中所述第一能量存储装置（14，110）和所述第二能量存储装置（20，112）串联布置；以及电耦合到所述DC链路（16，114）和所述能量存储系统（15，106）的双向DC-DC转换器（12，108），所述双向DC-DC转换器连接到位于所述第一能量存储装置（14，110）与所述第二能量存储装置（20，112）之间的节点（21，124）和将所述第二能量存储装置（20，112）连接到所述DC链路（16，114）的节点(22)。2.如技术方案1所述的驱动系统（10，100），还包括定位于所述第二能量存储装置（20，112）与所述DC链路（16，114）之间的开关(122)，所述开关(122)可在闭合位置和打开位置中操作以选择性地分别将所述第二能量存储装置（20，112）连接到所述DC链路（16，114）和将所述第二能量存储装置（20，112）从所述DC链路（16，114）断开。3.如技术方案2所述的驱动系统（10，100），还包括配置成基于所述负载(118)的功率要求和基于所述第一与第二能量存储装置（15，20）的电压电平，控制所述DC-DC转换器（12，108）和所述开关(122)的操作的控制器(125)。4.如技术方案3所述的驱动系统（10，100），其中所述第二能量存储装置（20，112）包括超级电容器；以及其中所述控制器(125)配置成控制所述超级电容器（20，112）的充电和放电，以保持所述超级电容器（20，112）在标称电压电平，所述标称电压电平包括在所述超级电容器（20，112）的需求充电阈值与所述超级电容器（20，112）的需求放电阈值之间的电压电平，所述需求充电阈值包括用于提供来自所述超级电容器（20，112）的瞬态功率的最小量的存储能量，所述需求放电阈值包括允许能量吸收的所述超级电容器（20，112）的最高存储能量。5.如技术方案4所述的驱动系统（10，100），其中所述控制器(125)配置成：促使所述超级电容器（20，112）在其电压高于所述需求放电阈值时放电，以便使所述超级电容器（20，112）的所述电压下降到所述标称电压电平；以及促使所述超级电容器（20，112）在其电压低于所述需求充电阈值时被充电，以便使所述超级电容器（20，112）的所述电压上升到所述标称电压电平。6.如技术方案5所述的驱动系统（10，100），其中所述控制器(125)控制所述DC-DC转换器（12，108）的操作和所述开关(122)在所述闭合位置与所述打开位置之间的致动以保持所述超级电容器（20，112）在所述标称电压电平。7.如技术方案4所述的驱动系统（10，100），其中所述控制器(125)配置成：确定所述负载(118)的负载电压要求；将所述负载电压要求与标称DC链路电压值比较，所述标称DC链路电压值等于所述超级电容器标称电压电平与所述第一能量存储装置（14，110）的标称电压值之和；如果所述负载电压要求小于所述标称DC链路电压值，则促使所述开关(122)在所述打开位置中操作；以及如果所述负载电压要求大于所述标称DC链路电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种驱动系统（10，100），包括：负载(118)；电耦合到所述负载(118)的直流(DC)链路（16，114）；包括第一能量存储装置（14，110）和第二能量存储装置（20，112）的能量存储系统（15，106），其中所述第一能量存储装置（14，110）和所述第二能量存储装置（20，112）串联布置；以及电耦合到所述DC链路（16，114）和所述能量存储系统（15，106）的双向DC‑DC转换器（12，108），所述双向DC‑DC转换器连接到位于所述第一能量存储装置（14，110）与所述第二能量存储装置（20，112）之间的节点（21，124）和将所述第二能量存储装置（20，112）连接到所述DC链路（16，114）的节点(22)。

【技术特征摘要】
2015.08.28 US 14/8384851.一种驱动系统（10，100），包括：负载(118)；电耦合到所述负载(118)的直流(DC)链路（16，114）；包括第一能量存储装置（14，110）和第二能量存储装置（20，112）的能量存储系统（15，106），其中所述第一能量存储装置（14，110）和所述第二能量存储装置（20，112）串联布置；以及电耦合到所述DC链路（16，114）和所述能量存储系统（15，106）的双向DC-DC转换器（12，108），所述双向DC-DC转换器连接到位于所述第一能量存储装置（14，110）与所述第二能量存储装置（20，112）之间的节点（21，124）和将所述第二能量存储装置（20，112）连接到所述DC链路（16，114）的节点(22)。2.如权利要求1所述的驱动系统（10，100），还包括定位于所述第二能量存储装置（20，112）与所述DC链路（16，114）之间的开关(122)，所述开关(122)可在闭合位置和打开位置中操作以选择性地分别将所述第二能量存储装置（20，112）连接到所述DC链路（16，114）和将所述第二能量存储装置（20，112）从所述DC链路（16，114）断开。3.如权利要求2所述的驱动系统（10，100），还包括配置成基于所述负载(118)的功率要求和基于所述第一与第二能量存储装置（15，20）的电压电平，控制所述DC-DC转换器（12，108）和所述开关(122)的操作的控制器(125)。4.如权利要求3所述的驱动系统（10，100），其中所述第二能量存储装置（20，112）包括超级电容器；以及其中所述控制器(125)配置成控制所述超级电容器（20，112）的充电和放电，以保持所述超级电容器（20，112）在标称电压电平，所述标称电压电平包括在所述超级电容器（20，112）的需求充电阈值与所述超级电容器（20，112）的需求放电阈值之间的电压电平，所述需求充电阈值包括用于提供来自所述超级电容器（20，112）的瞬态功率的最小量的存储...

【专利技术属性】
技术研发人员：许金刚，潘迪，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US