具有多通道dc總線的車輛推進系統和制造該系統的方法
【技術領域】
[0001]本發明的實施例一般涉及包括混合和電動車輛的電傳動系統，并且更具體地涉及在車輛的一個或多個能量儲存裝置和多個機電裝置之間使用多通道DC總線傳遞能量。
【背景技術】
[0002]純電動車輛使用儲存的電能來對電動機供電，電動機推進車輛，并且還可以操作輔助驅動器。純電動車輛可以使用一個或多個儲存電能源。例如，第一儲存電能源可以用來提供更持久的能量，而第二儲存電能源可以用來提供用于例如加速的更高功率的能量。
[0003]混合電動車輛可以組合內燃機和由能量儲存裝置(諸如牽引電池)供電的電動機，以推進車輛。這種組合可以通過使內燃機和電動機分別操作在相應的提高效率的范圍內，從而提高總的燃料效率。電動機例如可以在從靜態發車時的加速是高效的，而內燃機在恒定發動機操作的持續周期(諸如在高速公路駕駛時)可能是高效的。使電動機提升初始的加速度可以使混合車輛中的內燃機更小、燃料更加高效。
[0004]盡管用于純電動車輛和混合電動車輛的推進系統配置已經發展到包括多個電能來源以提高能量或功率密度和多個電源從而獲得期望的推進輸出，將這些能量儲存和功率源合并到推進系統中增大了系統的總體尺寸、重量和成本。進一步地，由配置推進系統以用結合一個或多個能量儲存源的多個功率源操作而施加的限制除降低總的系統效率之外，還降低了推進系統的個別組件的操作效率和燃料經濟性。
[0005]因此，期望提供以提高總的系統效率，允許推進系統的各個組件獨立地操作以提高其各自的操作效率的方式合并多個機電裝置和一個或多個能量儲存系統的電動和/或混合電動推進系統。
【發明內容】
[0006]根據本發明的一個方面，設備包括:多通道DC總線組件，所述多通道DC總線組件包括第一通道和第二通道；第一機電裝置，所述第一機電裝置聯接到所述第一通道的正DC鏈接；以及第二機電裝置，所述第二機電裝置聯接到所述第二通道的正DC鏈接。第一 DC至AC電壓逆變器聯接到所述第一通道的所述正DC鏈接；第二 DC至AC電壓逆變器聯接到所述第二通道的所述正DC鏈接。所述設備進一步包括雙向電壓修正組件，所述雙向電壓修正組件聯接到所述第二通道的正DC鏈接；以及第一能量儲存系統，所述第一能量儲存系統電聯接到所述第一機電裝置。
[0007]根據本發明的另一方面，制造推進系統的方法包括:將第一DC至AC電壓逆變器聯接到第一電壓總線；將第一機電裝置聯接到所述第一 DC至AC電壓逆變器；以及將第二 DC至AC電壓逆變器聯接到第二電壓總線。所述方法還包括:將第二機電裝置聯接到所述第二DC至AC電壓逆變器；將雙向DC-DC電壓變換器聯接到所述第二電壓總線；將第一能量儲存系統聯接到所述雙向DC-DC電壓變換器；以及對控制器編程，以控制所述雙向DC-DC電壓變換器的開關，從而將所述第一能量儲存系統的電壓提升到與所述第一電壓總線的電壓不同的提升電壓。
[0008]根據本發明的又一方面，車輛推進系統包括:DC總線組件，所述DC總線組件具有第一 DC總線和第二 DC總線。所述車輛推進系統還包括:第一雙向DC至DC電壓變換器，所述第一雙向DC至DC電壓變換器聯接到所述第一 DC總線；高比功率(specif ic-power)能量儲存裝置，所述高比功率能量儲存裝置聯接到所述第一雙向DC至DC電壓變換器的低電壓側；第一機電裝置，所述第一機電裝置通過第一 DC至AC電壓變換器聯接到所述第一 DC總線；以及第二機電裝置，所述第二機電裝置通過第二 DC至AC電壓變換器聯接到所述第二DC總線。控制器被編程以控制所述第一雙向DC至DC電壓變換器，以將所述第一機電裝置的電壓提升到提升電壓，并將所述提升電壓供應到所述第一 DC總線，所述提升電壓與所述第二 DC總線的電壓不同。
[0009]根據本發明的又一方面，車輛推進系統包括:第一機電裝置，所述第一機電裝置聯接到第一 DC總線的正DC鏈接；輔助負載，所述輔助負載聯接到所述第一機電裝置的輸出；以及第一 DC至AC電壓逆變器，所述第一 DC至AC電壓逆變器聯接到所述第一 DC總線的正DC鏈接。第二機電裝置聯接到第二 DC總線的正DC鏈接；以及變速器聯接到所述第二機電裝置的輸出。所述車輛推進系統還包括:第二 DC至AC電壓逆變器，所述第二 DC至AC電壓逆變器聯接到所述第二 DC總線的正DC鏈接；能量儲存系統，所述能量儲存系統電聯接到所述第二DC總線的正DC鏈接；以及雙向電壓修正組件，所述雙向電壓修正組件聯接到所述第二 DC總線的正DC鏈接，并被配置成將所述第一能量儲存系統的電壓提升到與所述第一 DC總線的電壓不同的電壓。
[0010]各個其它特征和優點通過下面的詳細描述和附圖將變得顯然。
【附圖說明】
[0011 ] 附圖圖示目前考慮的用于實現本發明的實施例。
[0012]在圖中:
[0013]圖1是根據本發明的實施例的推進系統的示意圖。
[0014]圖2是根據本發明的實施例包括輔助負載的推進系統的示意圖。
[0015]圖3是根據本發明的另一實施例包括輔助負載的推進系統的示意圖。
[0016]圖4是根據本發明的另一實施例的推進系統的示意圖。
[0017]圖5是根據本發明的又一實施例的推進系統的示意圖。
[0018]圖6是根據本發明的又一實施例的推進系統的示意圖。
[0019]圖7是根據本發明的又一實施例的推進系統的示意圖。
[0020]具體實現方式
[0021]圖1是根據本發明的實施例的推進系統10的示意圖。如下文詳細描述的，推進系統10可以配置在純電動(EV)推進系統布置中，所述布置在兩個或更多個機電裝置之間分享功率輸出，或者配置為混合(HEV)推進系統，所述混合推進系統除多個機電裝置之外還包括內燃機。在EV或HEV實施例中，機電裝置提供于多通道DC總線的獨立通道上，允許多個機電裝置的尺寸和操作的靈活性，提高機電裝置和總的推進系統的操作效率。
[0022]根據各個實施例，推進系統10被配置成合并到各種類型的車輛中，作為非限制性例子包括但不限于能夠在地表和地下操作(諸如采礦操作)的汽車、巴士、卡車、拖車、采礦設備、海上船舶和越野車(包括材料傳輸車輛或個人運載車輛)或者其它類型的電力設備，比方說例如起重機、升降機或電梯。
[0023]推進系統10包括能量儲存系統12和具有至少兩個或更多個獨立DC總線通道的多通道DC總線布置。在圖1中圖示的實施例中，多通道DC總線布置包括兩個通道:包括A通道DC總線16的A通道14，A通道DC總線16具有A通道DC鏈接18 ;包括B通道DC總線22的B通道20，B通道DC總線22具有B通道DC鏈接24。能量儲存系統12包括正端子26和負端子28。在一個實施例中，作為示例，能量儲存系統12是高壓或高功率能量儲存裝置，可以是電池、飛輪系統、燃料電池、超級電容器或超級電容器、燃料電池和/或電池的組合。能量儲存系統12的正端子26聯接到第一雙向DC-DC電壓變換器組件30。在一個實施例中，能量儲存系統12的正端子26還聯接到可選的第二雙向DC-DC電壓變換器組件32(以虛線顯示)。如顯示的，第一雙向DC-DC電壓變換器30聯接到B通道正DC鏈接24，而第二雙向DC-DC電壓變換器組件32聯接到A通道正DC鏈接18。根據一個實施例，能量儲存系統12的尺寸制作成使得第二雙向DC-DC電壓變換器組件32可以從A通道14中忽略，產生比在多通道DC總線組件的每個通道上包括相應的DC-DC電壓變換器的系統包括更少部件和更少重量的推進系統10。
[0024]第一雙向DC-DC電壓變換器30和第二雙向DC-DC電壓變換器組件32在使用時被配置成通過降低或者提升DC電壓來將一個DC電壓轉換成另一 DC電壓。雙向DC至DC電壓變換器30、32各自包括電感器34，電感器34聯接到一對開關36、38，并聯接到一對二極管40、42。每個開關36、38聯接到相應的二極管40、42，每個開關/ 二極管對形成相應的半相位模塊44、46。出于圖示目的，開關36、38顯示為絕緣柵雙極晶體管(IGBT)。然而，本發明的實施例不局限于IGBT。可以使用任何適當的電子開關，比方說例如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)、碳化硅(SiC)M0SFET、氮化鎵(GaN)器件、雙極結型晶體管(BJT)和金屬氧化物半導體控制的晶閘管(MCT)。
[0025]A通道14和B通道20還包括相應的DC至AC電壓逆變器4