專利名稱：混合驅(qū)動的能量存儲系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
通常本發(fā)明涉及混合驅(qū)動系統(tǒng)(hybrid propulsion system)，特別是重型混合驅(qū)動應(yīng)用中的分布式能量存儲的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
部分車輛用牽引電動機推動車輛。典型地，牽引電動機與能為其提供電力的鏈路連接在一起，如總線。也可以用一個或多個車載交流發(fā)電機為鏈路鏈路提供動力。在特定工作條件下，如當(dāng)車輛減速或者在下坡中保持速度時，電動機產(chǎn)生的反電勢大于由發(fā)動機驅(qū)動的交流發(fā)電機所提供的電壓。在這種情況下，牽引電動機就不再做為電動機而是用做交流發(fā)電機。這個稱為動態(tài)制動的過程是電力制動的一種形式，利用電力制動能夠減少車輛機械制動系統(tǒng)組件的磨損。當(dāng)車輛是機車時，動態(tài)制動減少了機車上以及該火車所有單節(jié)車廂的制動磨損。典型地，在動態(tài)制動過程中電動機產(chǎn)生的電能通過使用電阻作為熱量來消耗。
混合驅(qū)動系統(tǒng)經(jīng)過發(fā)展已經(jīng)能夠恢復(fù)部分因在動態(tài)制動過程中的發(fā)熱而浪費的能量。對這種浪費的能量的恢復(fù)被稱作再生制動。具有重型混合驅(qū)動系統(tǒng)的車輛(如巴士、大型卡車、礦業(yè)車輛和機車)需要大型能量存儲單元，通常包括電池、超級電容(ultracapacitor)、飛輪或者一種或多種這些技術(shù)的組合。重型牽引混合機車驅(qū)動系統(tǒng)就是其中一個例子。在該應(yīng)用中，動力通常由原動機(如柴油發(fā)動機)提供，該原動機直接與交流發(fā)電機和相關(guān)的大功率整流器耦合，該大功率整流器將交流發(fā)電機的輸出從交流電(AC)轉(zhuǎn)換成直流電(DC)。然后將整流器的輸出耦合到可以為多個電動機供電的的主DC鏈路鏈路。典型地，能量存儲單元通過電子DC/CD變換器電連接到主DC鏈路鏈路，該變換器由能量管理系統(tǒng)及相關(guān)的車輛系統(tǒng)控制器控制。DC/CD變換器為能量存儲單元提供雙向DC-DC接口，以致能量存儲單元能用于為牽引電動機供電及在再生制動期間接受來自牽引電動機的電力。來自牽引電動機的電力用于為能量存儲單元部分再充電。因此，通常在動態(tài)制動期間作為熱量由柵極電阻消耗掉的能量能夠被恢復(fù)并且用于為能量存儲單元部分再充電。此后，能量存儲單元可放電，以便為牽引電動機供電。通過適當(dāng)?shù)南到y(tǒng)控制，混合驅(qū)動系統(tǒng)可用于通過減少的來自柴油發(fā)動機的輸出功率來提供車輛加速，從而相比于傳統(tǒng)的非混合動力機車，在給定排放時所需的燃料量減少了。
但是，現(xiàn)存的混合驅(qū)動系統(tǒng)中存在多個問題。對于重型車輛，由于能量存儲單元的額定功率小于原動機的額定功能，所以通常都需要雙向DC-DC能量存儲接口。但是，雙向DC/DC變換器所需要的電子設(shè)備使功率電子硬件的成本顯著增加。例如，在重型車輛的正常操作中，主DC鏈路的電壓通常大約是從250V變化到1500V。為了減少DC/DC變換器的成本，在混合模式操作期間，能量存儲單元的輸出電壓通常選擇為在DC鏈路以上或以下。但是，當(dāng)需要使混合驅(qū)動系統(tǒng)中的能量存儲單元既在DC鏈路電壓之上又在之下工作時，通常在DC/DC變換器中使用一個“H”橋結(jié)構(gòu)。但是，“H”橋結(jié)構(gòu)需要至少兩倍的功率電子開關(guān)，這就明顯增加了DC/DC變換器的成本。高額定功率的DC/DC變換器也存在潛在的可靠性問題。而且，由于具有較高的功率要求，所以傳統(tǒng)混合驅(qū)動系統(tǒng)的能量存儲單元需要多個較小的能量存儲單元并聯(lián)工作。但是，當(dāng)在較大范圍的環(huán)境溫度極值內(nèi)操作時，并聯(lián)能量存儲單元之間的功率共享也是一個問題。如果未適當(dāng)控制功率共享，能量存儲單元的壽命可能會減少。
更進一步，在傳統(tǒng)的重型混合車輛中，各種電器(如電燈、風(fēng)扇、空氣壓縮機)都是由發(fā)動機供電的。這就意味著，即使在車輛制動或者在下坡上行駛時，發(fā)動機都要需要操作以便為電器供電。這就使燃油經(jīng)濟性顯著降低。
因此，需要一種減少成本和/或提高混合驅(qū)動系統(tǒng)能量效率的技術(shù)。更具體地，需要一種增加再生制動功率量的技術(shù)，該再生制動功率可以恢復(fù)，由重型車輛的混合驅(qū)動系統(tǒng)產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
在本技術(shù)的一個方面，提供一種具有一個或多個混合驅(qū)動牽引傳動裝置(traction drive)的驅(qū)動系統(tǒng)。混合驅(qū)動牽引傳動裝置包括電動機，其可操作用于產(chǎn)生用于驅(qū)動的機械功率和可操作用于在電動機動態(tài)制動期間用于產(chǎn)生電力?；旌向?qū)動牽引傳動裝置包括能量存儲單元，其可操作用于為電動機供電，以便產(chǎn)生驅(qū)動所用的機械功率并且在電動機動態(tài)制動期間接收來自電動機的電力。設(shè)置有開關(guān)，其可操作用于基于驅(qū)動系統(tǒng)的操作參數(shù)選擇性地將能量存儲單元耦合到電動機。


下面當(dāng)參考附圖進行詳細描述時，可以更好地理解本發(fā)明的這些和其它特征、方面和優(yōu)點，在附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件，其中圖1是根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施例的混合驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，描述該系統(tǒng)在低功率操作時的電力流；圖2是圖1的混合驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖，描述該系統(tǒng)在高功率操作時的電力流；圖3是根據(jù)本技術(shù)的一個示例性實施例的混合驅(qū)動系統(tǒng)的可替換實施例的示意圖；圖4是圖3的系統(tǒng)的可替換實施例的示意圖，描述在高功率制動操作期間為輔助設(shè)備供電；圖5是混合驅(qū)動系統(tǒng)的第二個可替換實施例的示意圖，描述在高功率制動操作期間用牽引電動機為能量存儲單元充電；和圖6是混合驅(qū)動系統(tǒng)的第三可替換實施例的示意圖。
具體實施例方式
本技術(shù)提供一種用于混合驅(qū)動系統(tǒng)的分布式能量存儲系統(tǒng)和方法。在重型車輛(如跨境巴士、卡車、機車、越野車等)上本技術(shù)具有顯著的優(yōu)點。
圖1和圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的混合驅(qū)動系統(tǒng)10。系統(tǒng)10包括可操作用于為至少一個混合驅(qū)動牽引傳動裝置14供電的車載發(fā)電系統(tǒng)12?；旌向?qū)動牽引傳動裝置14通過主直流電(DC)鏈路16與車載發(fā)電系統(tǒng)12電耦合。這里所用的術(shù)語DC鏈路是指正負DC總線，由于系統(tǒng)10的不同的組件，其各部分具有不同的電壓等級。所述的車載發(fā)電系統(tǒng)12使用一個熱力發(fā)動機(heatengine)18，如汽油機、柴油機、燃氣渦輪機等。熱力發(fā)動機18可驅(qū)動地耦合到交流發(fā)電機20，該交流發(fā)電機將熱力發(fā)動機18的機械輸出轉(zhuǎn)變?yōu)槿郃C電力。交流發(fā)電機20的三相AC輸出耦合到AC總線或者鏈路21。整流器22用于將交流發(fā)電機20的AC輸出轉(zhuǎn)換為DC輸出。整流器22的輸出與主DC鏈路16耦合。在該實施例中，交流發(fā)電機20可操作用于通過AC/AC變換器26為輔助設(shè)備24供電。輔助設(shè)備24可以包括車載電燈、風(fēng)扇、空氣壓縮機等。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以明白，輔助設(shè)備24能夠由主DC鏈路16提供的直流電操作。
所述混合驅(qū)動牽引傳動裝置14中的每一個均包括局部DC鏈路28，該局部DC鏈路將電力耦合到牽引電動機30。在所述實施例中，牽引電動機30為AC電動機。但是，也可以使用DC電動機。逆變器34設(shè)置為將局部DC鏈路28上的DC變換為AC?；旌向?qū)動牽引傳動裝置14還包括與局部DC鏈路28耦合的能量存儲單元(ESU)36。各實施例中的能量存儲單元36可以是電池、超級電容、飛輪或者其它類型的能量存儲裝置。另外，開關(guān)38位于能量存儲單元36和局部DC鏈路28之間。開關(guān)38可以是繼電器或其它任何類型電流控制裝置的觸點。在該實施例中，當(dāng)熱力發(fā)動機18在低功率狀態(tài)下操作時開關(guān)38將自動閉合，當(dāng)熱力發(fā)動機18在高功率狀態(tài)下操作時將自動斷開。但是，也可以用其它標準來控制開關(guān)38的操作，如交流發(fā)電機20產(chǎn)生的電壓。在另一個實施例中，一個或多個混合驅(qū)動牽引傳動裝置14可以包括多個電動機30和相關(guān)的逆變器34。還是在另一個實施例中，一個或多個混合驅(qū)動牽引傳動裝置可以包括多個能量存儲單元36。
局部DC鏈路28上的電壓可以有很大的變化。阻塞二極管40位于主DC鏈路16和各局部DC鏈路28之間，以便當(dāng)局部DC鏈路28的電壓大于主DC鏈路16的電壓時防止電流從各局部DC鏈路28流向主DC鏈路16。根據(jù)本技術(shù)，多個混合驅(qū)動牽引傳動裝置14可以并聯(lián)耦合到主DC鏈路16。
系統(tǒng)10也可以包括一個或多個不使用混合驅(qū)動的傳統(tǒng)牽引傳動裝置42?；旌向?qū)動牽引傳動裝置14的數(shù)量可以從驅(qū)動系統(tǒng)中使用的至少一個牽引傳動裝置變化到所有牽引傳動裝置。與混合驅(qū)動牽引傳動裝置14類似，傳統(tǒng)的牽引傳動裝置42可以通過阻塞二極管43耦合到主DC鏈路。
在正常操作中，車載發(fā)電系統(tǒng)12通過主DC鏈路16為每個混合驅(qū)動牽引傳動裝置14供電。但是，在發(fā)動機18處于低功率操作期間，如當(dāng)車輛從起動位置加速時，主DC鏈路16的電壓小于能量存儲單元36的電壓。例如，在低功率下操作的機車中，主DC鏈路16兩端的電壓大概是200V，而能量存儲單元36的工作電壓可能大概為600V。在這樣的操作中，如圖1所示開關(guān)38閉合，能量存儲單元36耦合到局部DC鏈路28，以使能量存儲單元36能夠為電動機30供電。由箭頭I1表示的電流從能量存儲單元36流向電動機30。
在低功率制動操作期間，電動機30作為交流發(fā)電機工作。各逆變器34將電動機30的AC輸出變換為由箭頭I2表示的DC輸出，該DC輸出提供給局部DC鏈路28以便為能量存儲單元36部分充電。當(dāng)能量存儲單元36完全充滿或者當(dāng)牽引電動機30產(chǎn)生的電力超過能量存儲單元36的接受能力時，來自電動機30的電流被引導(dǎo)穿過另外的阻塞二極管44和45通過動態(tài)制動DC鏈路48到達動態(tài)制動電阻系統(tǒng)46。動態(tài)制動電阻系統(tǒng)46包括通常具有高額定功率的電阻，用來消耗牽引電動機30所產(chǎn)生的再生制動能量作為熱量。
通常參考圖2，當(dāng)發(fā)動機18的速度增加時，交流發(fā)電機20的輸出也增加。在發(fā)動機18的這種高速和高功率操作期間，主DC鏈路的電壓可以大于能量存儲單元36的電壓。例如，當(dāng)在高功率下操作時，主DC鏈路16兩端的電壓大約為1400-1500V，而能量存儲單元36的操作電壓大約為600V。在高功率操作中從主DC鏈路16到能量存儲單元36的電力流可以導(dǎo)致能量存儲單元36的過電壓狀態(tài)。因此，開關(guān)38斷開，從而能量存儲單元36與局部DC鏈路28的連接斷開。結(jié)果，在高功率制動操作中，來自牽引電動機30的再生電力沒有流向能量存儲單元36。相反，再生電力通過動態(tài)制動鏈路48由第二阻塞二極管44傳遞到動態(tài)制動電阻系統(tǒng)46。從電動機30到電阻系統(tǒng)46的電流通常用箭頭I3表示。
系統(tǒng)10可以在局部DC鏈路28的不同電壓下進行操作。當(dāng)存在一個或多個傳統(tǒng)牽引傳動裝置42時，提供阻塞二極管41或阻塞二極管45以便阻止電流通過一個混合牽引傳動裝置的阻塞二極管44和另一個混合牽引傳動裝置14的阻塞二極管40在不同的能量存儲單元36之間不受控制的循環(huán)。
優(yōu)選地，阻塞二極管43用來傳導(dǎo)由非混合牽引傳動系統(tǒng)42吸引的最大拉電流量。在發(fā)動機18的低功率操作期間，也可以閉合一個或多個開關(guān)38，以使電力能夠從一個或多個相應(yīng)的能量存儲單元36通過阻塞二極管44流出，為非混合牽引系統(tǒng)42供電。但是在動態(tài)制動期間，非混合牽引傳動系統(tǒng)42產(chǎn)生的動態(tài)制動電力將不能用于為任何能量存儲單元36充電，因為其將被非混合DC鏈路的阻塞二極管43阻塞。
希望非混合動態(tài)制動DC鏈路的阻塞二極管45用來傳導(dǎo)由非混合牽引傳動系統(tǒng)42所產(chǎn)生的最大動態(tài)制動電流。在車輛動態(tài)制動操作期間以下情況是可能的一個或多個開關(guān)38閉合，使得動態(tài)制動電力能夠從非混合牽引系統(tǒng)42流出，從而通過阻塞二極管40為一個或多個相應(yīng)的能量存儲單元36充電。但是在發(fā)動機18的低功率操作期間，將不可能從任何能量存儲單元36向非混合牽引傳動系統(tǒng)42發(fā)送電力，因為將被非混合動態(tài)制動DC鏈路的阻塞二極管45阻塞。
從而，本技術(shù)的上述實施例不再使用昂貴的DC-DC變換器，并且在許多領(lǐng)域使用都具有優(yōu)勢，如調(diào)度機車(switching yard locomotive)，其通常以相當(dāng)?shù)偷乃俣群凸β试谡{(diào)車場內(nèi)操作。
通常參考圖3和4，描述了混合驅(qū)動系統(tǒng)的可替換實施例，通常用附圖標記50表示，其可操作用于在車輛的高功率制動操作期間恢復(fù)再生電力。所述系統(tǒng)50包括輔助設(shè)備51，其可以通過主DC鏈路16由車載發(fā)電系統(tǒng)12供電或者通過動態(tài)制動DC鏈路48由電動機30提供的再生制動電力供電。
在所述實施例中，輔助設(shè)備通過逆變器53從輔助DC鏈路52接收電力。阻塞二極管54被提供在主DC鏈路16和輔助DC鏈路52之間。另一個阻塞二極管56被提供在動態(tài)制動DC鏈路48和輔助DC鏈路52之間。在系統(tǒng)50的正常操作期間，主DC鏈路16的電壓正向偏置阻塞二極管54。由箭頭I4表示的電流通過阻塞二極管54流向逆變器53并繼續(xù)流向輔助電子設(shè)備51。
現(xiàn)在參考圖4，在高功率制動操作期間，混合驅(qū)動單元14中的電動機30的動態(tài)制動會使局部DC鏈路28上的電壓增加到大于主DC鏈路16上的電壓，這就使通常由箭頭I5表示的電流通過阻塞二極管44流入動態(tài)制動鏈路48。由于混合驅(qū)動傳動裝置14的牽引電動機30產(chǎn)生的反電勢大于主DC鏈路16上的電壓，所以將動態(tài)制動鏈路48耦合到輔助DC鏈路52的阻塞二極管56被正向偏置。這使電力能夠從牽引電動機30流向輔助DC鏈路52。電力從輔助DC鏈路52流向輔助設(shè)備51。這也使阻塞二極管54被反向偏置，阻塞電力從主DC鏈路16流向輔助設(shè)備24。
在可選擇實施例中，一個或多個阻塞二極管40、43和54由一個或多個開關(guān)代替，這些開關(guān)可以是繼電器或任何其它類型的電流控制裝置的觸點。根據(jù)前面描述的相應(yīng)阻塞二極管40、43或54的操作邏輯，當(dāng)不需要從DC鏈路16流出的電力時，可以控制這些開關(guān)為非導(dǎo)通的。在另一個實施例中，一個或多個阻塞二極管44、45和56由一個或多個開關(guān)代替，根據(jù)前面描述的相應(yīng)阻塞二極管44、45或56的操作邏輯，當(dāng)不需要流向動態(tài)制動DC鏈路48的電力時，可以控制這些開關(guān)為非導(dǎo)通的。相比于在同樣的位置使用二極管，使用開關(guān)可以減少傳導(dǎo)損耗。
圖5描述了根據(jù)本技術(shù)的另一可替換實施例的混合驅(qū)動系統(tǒng)58。系統(tǒng)58還包括DC/DC變換器60，在高功率和通常的高速情況下進行制動操作期間，DC/DC變換器60用于將來自電動機30的再生制動電力耦合到能量存儲單元36。當(dāng)在較高功率和較高速度下制動電動機30時牽引電動機30所產(chǎn)生的反電勢大于在較低功率和速度下產(chǎn)生的反電勢。在較低功率水平和通常的低速情況下，來自電動機30的再生制動電力通過開關(guān)38耦合到能量存儲單元36。但是，在高功率制動操作期間，如前面所述的，開關(guān)38斷開。因此牽引電動機30所產(chǎn)生的再生電力并不能通過開關(guān)38提供，以便為能量存儲單元36充電。相反地，再生電力通過阻塞二極管44流到動態(tài)制動DC鏈路48。由箭頭I6表示的由牽引電動機30產(chǎn)生的電流從動態(tài)制動DC鏈路48耦合到DC-DC變換器60。通常使用DC/DC變換器60將動態(tài)制動DC鏈路48的電壓逐步降低到能量存儲單元36的操作范圍內(nèi)的電壓。DC/DC變換器60的輸出通過阻塞二極管62流向能量存儲單元36。DC/DC變換器60的輸出的一部分通過二極管64被引導(dǎo)通過耦合到逆變器53的輔助DC鏈路52以便操作電子輔助設(shè)備51。
系統(tǒng)58具有優(yōu)點，因為DC/DC變換器60的額定功率小于傳統(tǒng)混合驅(qū)動系統(tǒng)中的DC/DC變換器的額定功率。另外，DC/DC變換器60不必是雙向的，也就是說，電流只是通過DC/DC變換器60單向流通，而不是雙向的。而且，當(dāng)電動機30在低功率和通常的低速下操作時DC/DC變換器60將被旁通，因此就增加了能量存儲單元36的充電效率。
參考圖6，描述了驅(qū)動系統(tǒng)的一個替換實施例，通常用附圖標記66表示。在該實施例中，混合驅(qū)動牽引傳動裝置68通過整流器70直接耦合到AC鏈路21。整流器72也用來為傳統(tǒng)的驅(qū)動牽引傳動裝置74供電。但是，整流器72比圖1的整流器22小，因為使用不止一個整流器來傳導(dǎo)從AC鏈路21到局部DC鏈路28的電流。另外，在再生期間，整流器72阻塞電流從一個能量存儲單元36到另一個能量存儲單元的再循環(huán)，而沒有使用阻塞二極管43和45。
因此，本技術(shù)提供了在大范圍的車輛功率和速度下恢復(fù)再生制動能量。另外，簡化了使用的硬件，而且相對比較便宜。盡管在這里只是描述和敘述了本發(fā)明的某些特征，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以做出多種改進和變化。因此，可以理解，附加權(quán)利要求書覆蓋了在本發(fā)明真實思想內(nèi)的所有這樣的改進和變化。
權(quán)利要求
1.一種驅(qū)動系統(tǒng)，包括電動機，可操作用于產(chǎn)生用于驅(qū)動的機械功率并且在該電動機的動態(tài)制動期間可操作用于產(chǎn)生電能；能量存儲單元，可操作用于為電動機供電以產(chǎn)生用于驅(qū)動的機械功率，并且在電動機的動態(tài)制動期間接收來自電動機的電能；和開關(guān)，可操作用于基于驅(qū)動系統(tǒng)的操作參數(shù)有選擇地將能量存儲單元耦合到電動機。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括熱力發(fā)動機，其中所述操作參數(shù)是熱力發(fā)動機的輸出功率，當(dāng)輸出功率處于功率的第一范圍內(nèi)時開關(guān)閉合，當(dāng)輸出功率處于功率的第二范圍內(nèi)時，開關(guān)斷開。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括第一二極管，可操作用于使電力能夠從DC鏈路流向電動機和能量存儲單元，并能夠阻塞電力從電動機和能量存儲單元流向DC鏈路。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括整流器，可操作用于使AC電力能夠從AC鏈路流向DC鏈路，以便為電動機供電。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，包括第二二極管，配置為在電動機的動態(tài)制動期間允許電流從電動機流向動態(tài)制動電阻系統(tǒng)。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，包括輔助電子設(shè)備和二極管電路，其中該二極管電路可操作用于在驅(qū)動系統(tǒng)的第一操作模式中使輔助電子設(shè)備能夠從DC鏈路接收電力，以及在電動機的動態(tài)制動期間使輔助電子設(shè)備能夠從電動機接收電力。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)電動機為輔助電子設(shè)備提供電力時，二極管電路阻止來自電動機的電力流向DC鏈路。
8.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，包括電耦合到能量存儲單元的直流到直流(DC/DC)變換器，其中，當(dāng)開關(guān)處于斷開位置時，在電動機的動態(tài)制動期間，該DC/DC變換器可操作用于為能量存儲單元供電。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括電耦合到電動機的直流到交流(DC/AC)逆變器，其中，該DC/AC逆變器可操作用于將來自能量存儲單元的直流電變換成交流電，在動態(tài)制動期間可操作用于將來自電動機的交流電變成直流電。
10.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括可操作用于為DC鏈路供電的熱力發(fā)動機。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，能量存儲單元包括電池。
12.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，能量存儲單元包括超級電容。
13.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，能量存儲單元包括飛輪。
14.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，包括車載發(fā)電系統(tǒng)，可操作用于提供三相AC電力；多個DC鏈路，每個DC鏈路均可操作用于將能量存儲單元耦合到電動機上；和多個整流器，每個整流器均可操作用于將來自車載發(fā)電系統(tǒng)的三相AC電力耦合到DC鏈路。
15.一種車輛，包括混合驅(qū)動牽引傳動裝置，可操作用于接收來自車載發(fā)電系統(tǒng)的電力，該混合驅(qū)動牽引傳動裝置包括電動機，可操作用于在電動機動態(tài)制動期間產(chǎn)生電力；電子設(shè)備；和電子電路，用于使電子設(shè)備能夠接收來自車載發(fā)電系統(tǒng)的電力，并且在電動機的動態(tài)制動期間接收來自電動機的電力。
16.如權(quán)利要求15所述的系統(tǒng)，包括能量存儲單元和可操作用于將能量存儲單元電耦合到電動機的開關(guān)。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中，在車輛功率的第一范圍內(nèi)，電開關(guān)閉合，以便將能量存儲系統(tǒng)耦合到電動機，在車輛功率的第二范圍內(nèi)，電開關(guān)斷開，其中車輛功率的第二范圍大于車輛功率的第一范圍。
18.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，包括車載發(fā)電系統(tǒng)，其中該發(fā)電系統(tǒng)為DC鏈路提供電力。
19.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述混合驅(qū)動牽引傳動裝置包括二極管，所述二極管配置為允許電力從DC鏈路流向電動機，并阻止電力從電動機流向DC鏈路。
20.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，所述混合驅(qū)動牽引傳動裝置包括整流器，所述整流器配置為使電力能夠從AC鏈路流向電動機，并且阻止電力從電動機流向AC鏈路。
21.如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)電力從車載發(fā)電系統(tǒng)提供給電動機時開關(guān)斷開。
22.如權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中，所述電子電路包括二極管，可操作用于在車輛的正常操作期間使電子設(shè)備能夠接收到來自DC鏈路的電力，在電動機的動態(tài)制動期間阻止來自電動機的電力流向DC鏈路。
23.如權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，包括電耦合到能量存儲單元的直流到直流(DC/DC)變換器，其中該DC/DC變換器耦合到能量存儲單元，以便當(dāng)開關(guān)處于斷開位置時使電動機能夠為能量存儲單元供電。
24.一種車輛的驅(qū)動系統(tǒng)，包括混合驅(qū)動牽引傳動裝置，可操作用于接收來自車載發(fā)電系統(tǒng)的電力，其中該混合驅(qū)動牽引傳動裝置包括電動機，可操作用于在動態(tài)制動期間產(chǎn)生電力；能量存儲單元；和開關(guān)，可操作用于將能量存儲單元電耦合到電動機，以便在從第一電動機速度開始的電動機動態(tài)制動期間，使能量存儲單元能夠接收來自電動機的電力；和直流到直流(DC/DC)變換器，可操作用于在從第二電動機速度開始的電動機動態(tài)制動期間將來自電動機的電力提供給能量存儲單元，其中第二電動機速度大于第一電動機速度。
25.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中，在車速的第一范圍期間，開關(guān)閉合，在車速的第二范圍期間，開關(guān)斷開，其中車速的第二范圍大于車速的第一范圍。
26.如權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，包括車載發(fā)電系統(tǒng)，其中該車載發(fā)電系統(tǒng)可操作用于為主DC鏈路供電，該主DC鏈路耦合到多個混合驅(qū)動牽引傳動裝置。
27.如權(quán)利要求26所述的系統(tǒng)，其中，每個混合驅(qū)動牽引傳動裝置包括局部DC鏈路，電耦合到電動機，和；第一二極管，其中該二極管使電力能夠從主DC鏈路流向局部DC鏈路，在電動機的動態(tài)制動期間，所述二極管阻止電力從局部DC鏈路流向主DC鏈路。
28.如權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，包括第二二極管，配置為在動態(tài)制動期間使電力能夠從DC鏈路流向動態(tài)制動電阻系統(tǒng)。
29.如權(quán)利要求28所述的系統(tǒng)，其中，所述DC/DC變換器通過第二二極管接收來自電動機的電力。
30.一種為車輛混合驅(qū)動系統(tǒng)中的能量存儲單元供電的方法，包括當(dāng)電動機在第一速度下操作期間，通過電開關(guān)將能量存儲單元電耦合到電動機，從而在處于第一速度的電動機的動態(tài)制動期間，使來自電動機的電力能夠流向能量存儲單元；和當(dāng)電動機在第二速度下操作期間，通過電壓變換器將電動機電耦合到能量存儲單元，從而在處于第二速度的電動機的動態(tài)制動期間，使來自電動機的電力能夠流向能量存儲單元，其中第二速度大于第一速度。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，還包括當(dāng)電動機在第二速度下操作期間，斷開開關(guān)。
全文摘要
一種混合驅(qū)動系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個或多個具有用于產(chǎn)生驅(qū)動用機械功率的電動機的混合驅(qū)動牽引傳動裝置。混合驅(qū)動牽引傳動裝置可操作用于接收來自車載發(fā)電系統(tǒng)的電力。電動機用于接收來自能量存儲單元的電力，并且為能量存儲單元供電。該能量存儲單元可以通過開關(guān)與電動機耦合。
文檔編號B60L11/18GK1976828SQ200580021565
公開日2007年6月6日 申請日期2005年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月28日
發(fā)明者R·D·金, D·宋, L·薩拉索, A·K·庫馬 申請人:通用電氣公司