專利名稱：用于優(yōu)化能量存儲(chǔ)裝置循環(huán)壽命的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及車輛驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，以及更確切地說，涉及控制能量管理系統(tǒng)以優(yōu)化車輛或非車輛系統(tǒng)中的能量存儲(chǔ)裝置的循環(huán)壽命。
背景技術(shù)：
電動(dòng)車輛和混合電動(dòng)車輛典型地由一個(gè)或多個(gè)能量存儲(chǔ)裝置單獨(dú)地或與內(nèi)燃機(jī)組合來提供動(dòng)力。在純電動(dòng)車輛中，一個(gè)或多個(gè)能量存儲(chǔ)裝置對整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)供電，從而無需內(nèi)燃機(jī)。另一方面，混合電動(dòng)車輛包括能量存儲(chǔ)裝置功率以補(bǔ)充內(nèi)燃機(jī)供給的功率，這大大地增加了內(nèi)燃機(jī)和車輛的燃料效率。傳統(tǒng)方式下，電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)或混合電動(dòng)推進(jìn)系統(tǒng)中的能量存儲(chǔ)裝置包括電池、超級(jí)電容器、儲(chǔ)能輪或這些元件的組合，以便提供足夠的能量對 電動(dòng)機(jī)供電。當(dāng)使用兩種或兩種以上的能量源來向驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)提供功率時(shí)，這些能量源典型地非常適合提供不同類型的功率。例如，第一能量源可以是在提供長期功率時(shí)更有效率的高能量源(high energy source),而第二能量源可以是在提供短期功率時(shí)更有效率的高特定功率源。高特定功率源可以用于協(xié)助高能量源在例如加速或脈沖負(fù)載事件期間向系統(tǒng)提供功率。通常，高特定能量源具有的充電/放電循環(huán)壽命比高功率源的循環(huán)壽命更短。增加高能量源的循環(huán)壽命的一種方法可以包括增加源的尺寸和/或能量額定。但是，增加這些參數(shù)的任何一個(gè)典型地導(dǎo)致高能量源的成本和重量增加，并且如在車輛應(yīng)用中使用，則可能潛在地降低加速度變化率。因此，期望提供一種系統(tǒng)，其控制多能源系統(tǒng)中的能量流，從而優(yōu)化用于輸送功率以驅(qū)動(dòng)負(fù)載的功率源/能量源的循環(huán)壽命。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種多能量存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)，包括第一能量存儲(chǔ)裝置和負(fù)載，該第一能量存儲(chǔ)裝置耦合到直流(DC)鏈路，該負(fù)載耦合到DC鏈路且配置成從DC鏈路接收能量。一種雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件，包括第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器，該第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器包括耦合到DC鏈路的輸出通道和包括第一輸入通道。包括經(jīng)由第一DC總線耦合到第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的第一輸入通道的第二能量存儲(chǔ)裝置，該第二能量存儲(chǔ)裝置具有可使用能量存儲(chǔ)范圍，該可使用能量存儲(chǔ)范圍定義第二能量存儲(chǔ)裝置中可存儲(chǔ)的可使用能量的總量。該系統(tǒng)還包括系統(tǒng)控制器和數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含與其中需要向負(fù)載供給能量的已知加速事件關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息。該系統(tǒng)控制器配置成在已知加速事件期間獲取與已知加速事件關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息，并促使第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器使第二能量存儲(chǔ)裝置的電壓升壓并將升壓的電壓供給到DC鏈路以對負(fù)載供電，以便在已知加速事件之后，第二能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)小于或基本等于電荷的最小可使用能量存儲(chǔ)狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種組裝推進(jìn)能量系統(tǒng)的方法，包括將第一能量存儲(chǔ)裝置耦合到直流(DC)鏈路以及耦合雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件的輸出通道到DC鏈路，該雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器包括一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器。該方法還包括將第二能量存儲(chǔ)裝置耦合到雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的第一輸入通道和將負(fù)載耦合到DC鏈路。該第二能量存儲(chǔ)裝置具有可使用能量存儲(chǔ)范圍，該可使用能量存儲(chǔ)范圍定義第二能量存儲(chǔ)裝置中可存儲(chǔ)的可使用能量的總量，該負(fù)載配置成經(jīng)由DC鏈路從第一能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置的其中之一接收能量。該方法還包括將控制器耦合到第一能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置，耦合到雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器以及耦合到負(fù)載，并且將控制器配置成從存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫獲取第一組存儲(chǔ)的信息，該第一組存儲(chǔ)的信息與其中要向負(fù)載供給能量的已知加速事件相關(guān)聯(lián)。該控制器還配置成促使雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器在已知加速事件期間使第二能量存儲(chǔ)裝置中的存儲(chǔ)的電壓升壓，并將升壓的電壓供給到DC鏈路以對負(fù)載供電，以便在已知加速事件之后，第二能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)小于或基本等于電荷的最小可使用能量存儲(chǔ)狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，一種其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序并表示一組指令的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該一組指令在被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，促使計(jì)算機(jī)訪 問包含與已知加速事件關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息的數(shù)據(jù)庫，在該已知加速事件中記錄為增加與負(fù)載關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)速度對負(fù)載的能量供給。該組指令還促使計(jì)算機(jī)以促使雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器在已知加速事件期間將第一能量存儲(chǔ)裝置升壓，并將升壓的電壓供給到DC鏈路以對負(fù)載供電，以便在已知加速事件之后，第一能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)小于或基本等于電荷的最小可使用能量存儲(chǔ)狀態(tài)，其中第一能量存儲(chǔ)裝置具有可使用能量存儲(chǔ)范圍，該可使用能量存儲(chǔ)范圍定義其中可存儲(chǔ)的可使用能量的總量。通過下文的詳細(xì)描述和附圖，將使多種其他特征和優(yōu)點(diǎn)顯而易見。


這些附示目前設(shè)想用于執(zhí)行本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。在這些附圖中
圖I以示意圖形式圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的推進(jìn)系統(tǒng)的實(shí)施例。圖2以示意圖形式圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的推進(jìn)系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。圖3以示意圖形式圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的推進(jìn)系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。圖4以示意圖形式圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的推進(jìn)系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例。圖5是圖示根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)控制器的過程步驟的流程圖。圖6是圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)控制器的過程步驟的流程圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施例涉及車輛和非車輛應(yīng)用。車輛應(yīng)用可以包括例如公路用車和非公路用車、高爾夫車、社區(qū)電動(dòng)車、叉車和公用事業(yè)貨車中的純電動(dòng)車輛或混合電動(dòng)車輛應(yīng)用。非車輛應(yīng)用可以包括非車輛類型的負(fù)載，包括泵、風(fēng)扇、卷揚(yáng)機(jī)、起重機(jī)或其他電機(jī)驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。雖然是結(jié)合車輛應(yīng)用來描述的，但是本發(fā)明的實(shí)施例無意局限于此。圖I圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的推進(jìn)系統(tǒng)100。推進(jìn)系統(tǒng)100可以在電動(dòng)車輛或混合電動(dòng)車輛應(yīng)用中使用。車輛推進(jìn)系統(tǒng)100包括能量系統(tǒng)102和系統(tǒng)控制器104。能量系統(tǒng)102包括第一能量存儲(chǔ)裝置106、第二能量存儲(chǔ)裝置108和降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件110，降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件110具有耦合到雙向DC-DC降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的輸入通道112和具有耦合到DC鏈路116的輸出通道114。第一能量存儲(chǔ)裝置106配置成具有高能量存儲(chǔ)能力，但是具有較低中等循環(huán)壽命?？梢詫⒀h(huán)壽命確定為能量存儲(chǔ)裝置的放電/再充電電平的深度的函數(shù)。第二能量存儲(chǔ)裝置108具有比第一能量存儲(chǔ)裝置低的能量存儲(chǔ)能力，但是具有比第一能量存儲(chǔ)裝置106高的循環(huán)壽命。相應(yīng)地，第二能量存儲(chǔ)裝置108的深度放電和再充電循環(huán)次數(shù)高于第一能量存儲(chǔ)裝置106的等效深度放電和再充電循環(huán)次數(shù)，這指示當(dāng)在等效狀況下操作時(shí)，第二能量存儲(chǔ)裝置108將具有比第一能量存儲(chǔ)裝置106更長的操作壽命。雖然第一能量存儲(chǔ)裝置106圖示為電池，但是還可設(shè)想如超級(jí)電容器、燃料電池、儲(chǔ)能輪等的另一種類型的能量存儲(chǔ)裝置。雖然第二能量存儲(chǔ)裝置108圖示為超級(jí)電容器，但是還可設(shè)想如電池、燃料電池、儲(chǔ)能輪等的另一種類型的能量存儲(chǔ)裝置。第一能量存儲(chǔ)裝置106經(jīng)由DC鏈路116耦合到負(fù)載118，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，負(fù)載118是包括DC-AC逆變器120和電機(jī)或機(jī)電裝置122的電驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)122優(yōu)選地是AC電機(jī)，但是不局限于此。雖然未示出，但是要理解多個(gè)電機(jī)122的每個(gè)電機(jī)可以耦合到相應(yīng)的車輪或其他負(fù)載，或每個(gè)電機(jī)122可以耦合到用于將旋轉(zhuǎn)功率分發(fā)到車輪或其他負(fù)載的 差動(dòng)裝置(differential)。一般來說，在加速操作模式中，第一能量存儲(chǔ)裝置106在能量系統(tǒng)102的高電壓端124上提供的電壓經(jīng)由DC鏈路116供給到DC-AC逆變器120以驅(qū)動(dòng)電機(jī)122。雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110還執(zhí)行動(dòng)作以將能量系統(tǒng)102的低電壓端126提供的電壓升壓到能量系統(tǒng)102的高電壓端124。即，將來自第二能量存儲(chǔ)裝置108的電壓經(jīng)由總線128提供到雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110，該總線128耦合到能量系統(tǒng)102的低電壓端126上的其第一通道(a)。通過雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110將提供的電壓升壓，以使在能量系統(tǒng)102的高電壓端124上提供到DC鏈路116的電壓被增加到電驅(qū)動(dòng)器118的操作電平。由電壓測量裝置130和電流測量裝置132分別地將DC鏈路116上的電壓測量和電流提供到系統(tǒng)控制器104。基于電壓測量裝置130和電流測量裝置132的其中之一或二者的測量可以被系統(tǒng)控制器104用于確定第一能量存儲(chǔ)裝置106的電荷狀態(tài)(SOC)。另一個(gè)電壓測量裝置134將第二能量存儲(chǔ)裝置108的電壓的測量提供到系統(tǒng)控制器104以用于確定其電荷狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，系統(tǒng)控制器104配置成控制流自和流進(jìn)第一能量存儲(chǔ)裝置106的能量以優(yōu)化其循環(huán)壽命。以此方式，可以延長第一能量存儲(chǔ)裝置106的操作壽命，這促成更少裝置更換以及允許使用較低額定值的源，從而降低系統(tǒng)成本。第二能量存儲(chǔ)裝置108具有上限或最大可使用SOC閾值，其中高于該上限或最大可使用SOC閾值時(shí)，通過持續(xù)對其輸送能量不增加其中存儲(chǔ)的可使用能量的量。其他電參數(shù)極限也可以約束最大可使用值。第二能量存儲(chǔ)裝置108還具有下限或最小可使用SOC閾值，其中低于該閾值時(shí)，任何余下存儲(chǔ)的能量無法用于車輛推進(jìn)。其他電參數(shù)極限，例如SOC低值下操作期間下降的效率也可以約束最小可使用值。第二能量存儲(chǔ)裝置108的整個(gè)可使用能量存儲(chǔ)范圍是上限和下限可使用閾值之間的能量存儲(chǔ)的量。例如，如果第二能量存儲(chǔ)裝置108是超級(jí)電容器，則當(dāng)裝置從額定電壓到超級(jí)電容器裝置額定電壓的一半操作時(shí)，可使用能量典型地是超級(jí)電容器的理想存儲(chǔ)的能量的75%，并且因此SOC閾值的最小值將對應(yīng)于以額定電壓一半操作。推進(jìn)系統(tǒng)100的操作一般包括經(jīng)由速度改變事件來改變電機(jī)122的旋轉(zhuǎn)速度。在從O增加電機(jī)122的旋轉(zhuǎn)速度或從其對其當(dāng)前速度增加到更高速度的加速操作模式中，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，系統(tǒng)控制器104編程為混合利用兩個(gè)能量存儲(chǔ)裝置，以便在加速模式期間，使第二能量存儲(chǔ)裝置108的整個(gè)可使用能量存儲(chǔ)被利用來減少從第一能量存儲(chǔ)裝置106汲取的能量的量。在將電機(jī)122的旋轉(zhuǎn)速度從其當(dāng)前速度降低到O或更低速度的減速操作模式中，系統(tǒng)控制器104編程為以再生模式操作電驅(qū)動(dòng)器118，其中在再生性制動(dòng)事件期間通過DC-AC逆變器120將電功率或能量返回到DC鏈路116。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，系統(tǒng)控制器104使得再生性制動(dòng)能量被輸送到第二能量存儲(chǔ)裝置108以及促使第二能量存儲(chǔ)裝置108在其中存儲(chǔ)最大量的可使用能量。因此，在減速期間，以能量填充第二能量存儲(chǔ)裝置108的整個(gè)可使用能量存儲(chǔ)范圍。為了利用第二能量存儲(chǔ)裝置108中的整個(gè)可使用存儲(chǔ)的能量，期望事先知道將發(fā)生加速和減速的時(shí)間期間。推進(jìn)系統(tǒng)100包括數(shù)據(jù)庫136，數(shù)據(jù)庫136配置成存儲(chǔ)有關(guān)車輛沿著已知路徑或根據(jù)車輛加速/減速趨勢的歷史或已知加速和減速期間的信息。車輛位置傳感器138配置成基于如里程碑、日內(nèi)時(shí)間或全球定位系統(tǒng)(GPS)定位信息的位置標(biāo)識(shí)符來確定車輛沿著路徑的位置。車輛位置信息與數(shù)據(jù)庫136中存儲(chǔ)的加速事件關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)庫·136中的每個(gè)加速事件和減速事件還包含有關(guān)加速或減速事件的時(shí)間持續(xù)長度的信息。在非車輛實(shí)施例中，已知的加速期間和減速期間可以是與要向如電驅(qū)動(dòng)器118的負(fù)載供給能量的任何需求關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息事件，或與來自負(fù)載的任何能量供給關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息事件，其可以被捕獲并存儲(chǔ)在能量存儲(chǔ)裝置106、108中。在加速模式期間，系統(tǒng)控制器104使用車輛位置傳感器138感測的車輛的位置以在數(shù)據(jù)庫136中定位與該車輛位置對應(yīng)的加速事件。基于從數(shù)據(jù)庫136定位的加速事件信息，系統(tǒng)控制器104能夠確定將發(fā)生加速的時(shí)間量或能夠確定加速所需的能量的量?；诩铀贂r(shí)間或能量的量以及基于第二能量存儲(chǔ)裝置108的電荷狀態(tài)，系統(tǒng)控制器104促使來自第二能量存儲(chǔ)裝置108的可使用的存儲(chǔ)的能量的全部或基本全部在加速事件期間經(jīng)由降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件110供給到DC鏈路116。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，第二能量存儲(chǔ)裝置108的SOC在加速事件開始時(shí)處于或基本接近上限可使用SOC閾值以及在加速事件結(jié)束時(shí)處于或基本接近下限可使用閾值。以此方式，在加速事件期間減少從第一能量存儲(chǔ)裝置106汲取的能量，并且將第二能量存儲(chǔ)裝置108的SOC降低到基本接近下限可使用SOC閾值，從而在加速事件期間，減少從第一能量存儲(chǔ)裝置106汲取的能量的量。相應(yīng)地，減少加速事件期間第一能量存儲(chǔ)裝置106的放電深度以及峰值功率，從而減少能夠縮短第一能量存儲(chǔ)裝置106的循環(huán)壽命的深度放電效應(yīng)。在減速模式期間，系統(tǒng)控制器104使用車輛位置傳感器138感測的車輛的位置以在數(shù)據(jù)庫136中定位與該車輛位置對應(yīng)的減速事件?；趶臄?shù)據(jù)庫136定位的減速事件信息，系統(tǒng)控制器104能夠確定將發(fā)生減速的時(shí)間量或能夠確定將生成的預(yù)期能量的量?；跍p速時(shí)間或預(yù)期的能量以及基于電荷狀態(tài)，系統(tǒng)控制器104促使電驅(qū)動(dòng)器118以再生模式操作，以及促使第二能量存儲(chǔ)裝置108在減速事件捕獲并存儲(chǔ)再生性制動(dòng)能量的一部分以填充全部可使用的存儲(chǔ)的能量空間。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，使第二能量存儲(chǔ)裝置108的SOC達(dá)到處于或基本接近上限可使用閾值的SOC水平。以此方式，在下一次加速事件期間，可以按上文描述的從其中提取整個(gè)可使用的存儲(chǔ)的能量。第一能量存儲(chǔ)裝置106捕獲并存儲(chǔ)再生性制動(dòng)能量的一部分。稱合到DC鏈路116的動(dòng)態(tài)阻滯器(dynamic retarder) 140也可以被控制為當(dāng)電驅(qū)動(dòng)器118在再生模式下以高功率電平操作時(shí)或當(dāng)功率電平高于能夠?qū)蓚€(gè)能量存儲(chǔ)裝置106、108再充電的極限時(shí)(如兩個(gè)能量存儲(chǔ)裝置106、108的相對較高SOC值下操作期間)節(jié)制在DC鏈路116上發(fā)展的再生功率或能量的電平。圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的推進(jìn)系統(tǒng)142。推進(jìn)系統(tǒng)142圖示電動(dòng)車輛應(yīng)用中的推進(jìn)系統(tǒng)100的應(yīng)用。根據(jù)情況將相對于相同引用數(shù)字來論述牽引系統(tǒng)100和142所共有的元件和組件
如圖2所示，降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件110是多通道降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件。即，降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件110包括具有相應(yīng)輸入通道112和148的第一和第二雙向DC-DC降壓/升壓轉(zhuǎn)換器144、146。第一和第二雙向DC-DC降壓/升壓轉(zhuǎn)換器共用至DC鏈路116的輸出通道114的連接。除了與推進(jìn)系統(tǒng)100共有的組件102-140外，推進(jìn)系統(tǒng)142的能量系統(tǒng)102還包括第三能量存儲(chǔ)裝置150，第三能量存儲(chǔ)裝置150耦合到雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110的第二 通道148。第三能量存儲(chǔ)裝置150優(yōu)選地具有高特定能量存儲(chǔ)特征，并且在巡航或監(jiān)測操作模式期間，向電機(jī)122提供功率。一般來說，雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110執(zhí)行動(dòng)作以將能量系統(tǒng)102的低電壓端126提供的電壓升壓到能量系統(tǒng)102的高電壓端124。即，將來自第三能量存儲(chǔ)裝置150的電壓提供到能量系統(tǒng)102的低電壓端126上的雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110的第二通道148。通過雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110將提供的電壓升壓，以使在能量系統(tǒng)102的高電壓端124上提供到DC鏈路116的電壓被增加到電驅(qū)動(dòng)器118的操作電平。推進(jìn)系統(tǒng)142還包括耦合裝置152，耦合裝置152配置成選擇性地將降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件110的通道112耦合到其通道148。在第二能量存儲(chǔ)裝置108存儲(chǔ)的可使用功率或能量耗盡(如，加速事件之后)的情況下，耦合裝置152導(dǎo)通，以便可以使用雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110的兩個(gè)通道(112和148)將來自第三能量存儲(chǔ)裝置150的電壓升壓到DC鏈路116電壓，從而能夠得到較之雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110的單個(gè)通道的額定功率的大約兩倍以促進(jìn)車輛的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合裝置152是二極管，其配置成當(dāng)?shù)诙芰看鎯?chǔ)裝置108的可使用電壓下降到下限電壓閾值以下時(shí)自動(dòng)耦合雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110的通道112和148。在另一個(gè)實(shí)施方案中，耦合裝置152包括電壓傳感器(未示出)和接觸器(未示出)。在本實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙芰看鎯?chǔ)裝置108的感測的電壓下降到或低于下限電壓閾值時(shí)，系統(tǒng)控制器104可以促使接觸器閉合，從而將通道112耦合到通道148。還可以利用功率半導(dǎo)體器件來實(shí)現(xiàn)耦合裝置152的備選實(shí)現(xiàn)，該功率半導(dǎo)體器件包括硅控制整流器(SCR)或接觸器。圖3圖示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖3所示的推進(jìn)系統(tǒng)154圖示圖2的推進(jìn)系統(tǒng)142的雙超級(jí)電容器實(shí)施例。如圖3所示，第一能量存儲(chǔ)裝置106和第二能量存儲(chǔ)裝置108是超級(jí)電容器，并且配置成在加速事件期間向電驅(qū)動(dòng)器118供給附加的功率以及在減速事件期間捕獲再生性制動(dòng)功率。在本實(shí)施例中，第一能量存儲(chǔ)裝置106具有比第二能量存儲(chǔ)裝置108更高的功率額定，并且其電壓與DC鏈路116的電壓匹配。第二能量存儲(chǔ)裝置108的電壓低于DC鏈路116的電壓，并在加速事件期間經(jīng)由降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件110升壓到DC鏈路電壓，如上所述。給定能量存儲(chǔ)裝置106、108均是超級(jí)電容器，則第一能量存儲(chǔ)裝置106的循環(huán)壽命可能更接近地與第二能量存儲(chǔ)裝置108的循環(huán)壽命匹配。但是，一般來說，第一能量存儲(chǔ)裝置106是比第二能量存儲(chǔ)裝置108更大且更貴的裝置，因?yàn)槠湓黾恿斯β暑~定。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，仍具有減少從第一能量存儲(chǔ)裝置106汲取深度能量的電平，也增加其壽命以及避免在降低驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)118的性能的實(shí)質(zhì)性低電壓電平下操作。相應(yīng)地，系統(tǒng)控制器104在加速事件期間按本文描述的操作以在已知加速事件期間利用第二能量存儲(chǔ)裝置108的整個(gè)可使用能量存儲(chǔ)范圍中的存儲(chǔ)的能量。再者，在已知減速事件期間，系統(tǒng)控制器104還編程為在第二能量存儲(chǔ)裝置108中捕獲再生性制動(dòng)能量，以促使第二能量存儲(chǔ)裝置108在其中存儲(chǔ)最大量的可使用能量。因此，在減速期間，以能量填充整個(gè)可使用能量存儲(chǔ)范圍。圖4圖示本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例。圖4所示的推進(jìn)系統(tǒng)156包括與圖I的系統(tǒng)100中所示的組件相似的組件，因此用于指示圖I中的組件的數(shù)字也將被用于指示圖4中的相似組件。如圖4所示，降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件110是多降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件。即，降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件110包括具有相應(yīng)輸入通道112和162的第一和第二雙向DC-DC降壓/升壓轉(zhuǎn)換器158、160。第一和第二雙向DC-DC降壓/升壓轉(zhuǎn)換器共用至DC鏈路116的 輸出通道114的連接。除了與推進(jìn)系統(tǒng)100共有的組件102-140外，推進(jìn)系統(tǒng)156的能量系統(tǒng)102還包括附屬能量系統(tǒng)164，附屬能量系統(tǒng)164經(jīng)由總線166耦合到雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110的第二通道162。附屬能量系統(tǒng)164包括耦合到引擎驅(qū)動(dòng)的交流發(fā)電機(jī)170的熱機(jī)(或內(nèi)燃機(jī))168。作為備選，熱機(jī)可以是燃?xì)鉁u輪或任何外燃機(jī)。交流發(fā)電機(jī)170將從熱機(jī)168接收的機(jī)械能量轉(zhuǎn)換成AC功率或能量，并將AC功率或能量供給到整流器組裝件172，整流器組裝件172配置成將AC功率或能量轉(zhuǎn)換成DC功率或能量以用于供給到總線166。作為備選，雖然未示出，但是燃料電池可以替代熱機(jī)168和交流發(fā)電機(jī)170。附屬能量系統(tǒng)164包括一個(gè)或多個(gè)AC附屬負(fù)載174，AC附屬負(fù)載174被耦合到交流發(fā)電機(jī)170的一個(gè)或多個(gè)AC附屬負(fù)載控件176控制。此外，附屬能量系統(tǒng)164可以包括一個(gè)或多個(gè)DC附屬負(fù)載178，DC附屬負(fù)載178被一個(gè)或多個(gè)DC負(fù)載控件180控制，其可以包括耦合到AC附屬負(fù)載的DC-AC逆變器。DC-AC逆變器還可以包括無源濾波器組件以改善電波形質(zhì)量。附屬AC或DC負(fù)載可以包括例如，空調(diào)單元、氣動(dòng)或其他流體壓縮機(jī)單元、泵、散熱風(fēng)扇、加熱器、照明燈和與牽引系統(tǒng)分離的其他電負(fù)載。在一個(gè)實(shí)施例中，熱機(jī)168和交流發(fā)電機(jī)170的尺寸可以設(shè)為處理使所有附連的負(fù)載操作所需的最大負(fù)載。如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，系統(tǒng)控制器104促使在已知加速事件期間利用第一能量存儲(chǔ)裝置106中存儲(chǔ)的能量的同時(shí)，利用第二能量存儲(chǔ)裝置108的整個(gè)可使用能量存儲(chǔ)范圍中的存儲(chǔ)的能量。再者，在已知減速事件期間，系統(tǒng)控制器104還編程為在第二能量存儲(chǔ)裝置108中捕獲再生性制動(dòng)能量，以促使第二能量存儲(chǔ)裝置108在其中存儲(chǔ)最大量的可使用能量。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，系統(tǒng)控制器104配置成促使雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110的通道162轉(zhuǎn)換來自附屬能量系統(tǒng)164的電壓以提供額外的加速功率，從而協(xié)助第二能量存儲(chǔ)裝置108或在第二能量存儲(chǔ)裝置108的可使用的存儲(chǔ)的能量耗盡之后提供額外的加速功率。此外，基于來自AC附屬負(fù)載控件176和任何DC附屬負(fù)載控件180的反饋，系統(tǒng)控制器104可以確定哪個(gè)負(fù)載174、178正在從交流發(fā)電機(jī)170接收功率，以及是否有額外功率可用或是否需要來自熱機(jī)168和交流發(fā)電機(jī)170的附加功率。如果有足夠量的超額功率可用而無需關(guān)閉一個(gè)或多個(gè)負(fù)載174、178，則系統(tǒng)控制器104可以促使雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110對總線166上的可用電壓升壓以用于加速。但是，如果系統(tǒng)控制器104確定沒有超額功率或超額功率不夠高以提供所需的附加加速功率，則系統(tǒng)控制器104配置成關(guān)閉或減少從一個(gè)或多個(gè)負(fù)載174、178汲取的功率，以使來自熱機(jī)168和交流發(fā)電機(jī)170的功率可以用于提供加速所用的功率。即，系統(tǒng)控制器104可以控制AC或DC附屬負(fù)載控件176、180，以使分別耦合的負(fù)載174、178從交流發(fā)電機(jī)汲取更少的功率，從而釋放用于轉(zhuǎn)換和加速的功率。除了如上所述提供附加加速功率或能量外，附屬能量系統(tǒng)164還可以用于提供充電功率或能量以便對第二能量存儲(chǔ)裝置108或第一能量存儲(chǔ)裝置106再充電。S卩，系統(tǒng)控制器104可以配置成使用交流發(fā)電機(jī)170在低功率操作期間(例如，恒速或巡航操作模式期間或無推進(jìn)力矩(如車輛停止時(shí))期間)供給的超額功率或能量將超額功率或能量升壓以用于經(jīng)由雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器158的升壓控件對第一能量存儲(chǔ)裝置106再充電或經(jīng)由 雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器160的降壓控件降低被升壓的附屬功率以對第二能量存儲(chǔ)裝置108再充電。推進(jìn)系統(tǒng)156還包括耦合裝置182，耦合裝置182配置成選擇性地將降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件110的通道112耦合到其通道162。在第二能量存儲(chǔ)裝置108存儲(chǔ)的可使用功率或能量耗盡(如，加速事件之后)的情況下，耦合裝置182導(dǎo)通，以便可以使用雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110的兩個(gè)通道(112和162)將來自附屬能量系統(tǒng)164的電壓升壓到DC鏈路116電壓，從而能夠得到較之雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110的單個(gè)通道的額定功率的大約兩倍以促進(jìn)車輛的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，耦合裝置182是二極管，其配置成當(dāng)?shù)诙芰看鎯?chǔ)裝置108的可使用電壓下降到下限電壓閾值以下時(shí)自動(dòng)耦合雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器110的通道112和162。在另一個(gè)實(shí)施方案中，耦合裝置182包括電壓傳感器(未示出)和接觸器(未示出)。在本實(shí)施例中，當(dāng)?shù)诙芰看鎯?chǔ)裝置108的感測的電壓下降到或低于下限可使用SOC閾值時(shí)，系統(tǒng)控制器104可以促使接觸器閉合，從而將通道112耦合到通道162。還可以利用功率半導(dǎo)體器件來實(shí)現(xiàn)耦合裝置152的備選實(shí)現(xiàn)，該功率半導(dǎo)體器件包括硅控制整流器(SCR)或接觸器?，F(xiàn)在參考圖5，示出描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的系統(tǒng)控制器104的操作算法的流程圖184。在步驟186處，系統(tǒng)控制器確定當(dāng)前或下一次加速或減速事件。例如，基于從位置測量裝置(如車輛位置傳感器138)接收的車輛的位置測量，或基于時(shí)間或距離測量，可以確定車輛沿著已知路徑的位置或定位。車輛的位置或定位可以指示即將來臨的加速或減速事件或可以指示車輛應(yīng)該處于加速或減速事件中。在步驟188中，從此類存儲(chǔ)的信息的數(shù)據(jù)庫獲取與當(dāng)前或下一次加速/減速事件對應(yīng)的數(shù)據(jù)。這些事件數(shù)據(jù)可以包括，例如，事件的時(shí)間持續(xù)長度以及事件期間預(yù)期的負(fù)載使用或發(fā)電機(jī)生成的功率需求。如果當(dāng)前或下一次事件是加速事件190，則在步驟192處，控制器104配置成促使來自較高循環(huán)壽命的能量存儲(chǔ)裝置(如第二能量存儲(chǔ)裝置108)的可使用能量存儲(chǔ)范圍的能量在加速事件期間被完全地輸送。在此步驟中，在加速事件期間，使用或消耗來自可使用能量存儲(chǔ)范圍的能量。即，在加速事件之前，設(shè)想第二能量存儲(chǔ)裝置108具有等于或基本等于其上限可使用SOC閾值的電荷狀態(tài)。相應(yīng)地，在加速事件期間，系統(tǒng)控制器104編程為促使第二能量存儲(chǔ)裝置108輸送其可使用的存儲(chǔ)的能量的全部，以便在加速事件結(jié)束時(shí)，第二能量存儲(chǔ)裝置108的電荷狀態(tài)等于或基本等于其下限可使用SOC閾值。在步驟194處，控制器104配置成確定在加速事件期間是否需要來自其他能量存儲(chǔ)裝置的或由附屬負(fù)載的控件的附加的能量(如圖4所示的實(shí)施例)。例如，這可以基于與加速事件對應(yīng)的獲取的數(shù)據(jù)連同系統(tǒng)中的能量存儲(chǔ)裝置的功率額定來確定。如果需要附加的能量196，則在步驟198處，控制器104促使來自附加存儲(chǔ)裝置的能量在加速事件期間被輸送。因此，此附加的能量是在高循環(huán)壽命的存儲(chǔ)裝置的可使用存儲(chǔ)的能量耗盡之后。在加速事件之后或如果不需要附加的能量200，則過程控制返回到步驟186，并且在車輛繼續(xù)沿著已知路徑行駛的同時(shí)，操作算法按上文描述地繼續(xù)。 如果當(dāng)前或下一次事件是減速事件202，則在步驟204處，控制器104配置成在減速事件期間促使再生能量被存儲(chǔ)在較高循環(huán)壽命的能量存儲(chǔ)裝置(如第二能量存儲(chǔ)裝置108)中。再生能量可以在減速事件期間通過在再生模式下操作電驅(qū)動(dòng)器118生成，其中通過DC-AC逆變器120將電功率或能量返回到DC鏈路116。在此步驟中，再生能量完全補(bǔ)充或填充存儲(chǔ)裝置的整個(gè)可使用能量存儲(chǔ)范圍。即，在減速事件之前，設(shè)想第二能量存儲(chǔ)裝置108具有小于其下限可使用SOC閾值的電荷狀態(tài)。相應(yīng)地，在減速事件期間，系統(tǒng)控制器104編程為促使第二能量存儲(chǔ)裝置108完全地補(bǔ)充或填充其可使用的存儲(chǔ)的能量，以便在減速事件結(jié)束時(shí)，第二能量存儲(chǔ)裝置108的電荷狀態(tài)等于或基本等于其上限可使用SOC閾值。在步驟206處，控制器104配置成確定是否有附加再生能量可用，以及如果情況如此208，則在步驟210處，控制器104在減速事件期間促使再生能量輸送到并存儲(chǔ)在系統(tǒng)的附加能量存儲(chǔ)裝置中。在減速事件之后或如果沒有附加再生能量可用212，則過程控制返回到步驟186，并且在車輛繼續(xù)沿著已知路徑行駛的同時(shí)，操作算法按上文描述地繼續(xù)。圖6圖示描述根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)控制器104的操作算法的流程圖214。上文流程圖184描述了在存儲(chǔ)和使用來自較低循環(huán)壽命的能量存儲(chǔ)裝置的能量之前先使用較高循環(huán)壽命的能量存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)和輸送的能量的實(shí)施例，而流程圖214描述同時(shí)使用較高和較低循環(huán)壽命的能量存儲(chǔ)裝置的實(shí)施例。在步驟216處，系統(tǒng)控制器確定當(dāng)前或下一次加速或減速事件。例如，基于從位置測量裝置(如車輛位置傳感器138)接收的車輛的位置測量，或基于時(shí)間或距離測量，可以確定車輛沿著已知路徑的位置或定位。車輛的位置或定位可以指示即將來臨的加速或減速事件或可以指示車輛應(yīng)該處于加速或減速事件中。在步驟218中，從此類存儲(chǔ)的信息的數(shù)據(jù)庫獲取與當(dāng)前或下一次加速/減速事件對應(yīng)的數(shù)據(jù)。這些事件數(shù)據(jù)可以包括，例如，事件的時(shí)間持續(xù)長度以及事件期間預(yù)期的負(fù)載使用或發(fā)電機(jī)生成的功率需求。如果當(dāng)前或下一次事件是加速事件220，則在步驟222處，控制器104配置成促使來自較高和較低循環(huán)壽命的能量存儲(chǔ)裝置(如第一能量存儲(chǔ)裝置106和第二能量存儲(chǔ)裝置108)的可使用能量存儲(chǔ)范圍的能量在加速事件期間被完全地輸送。在此步驟中，在加速事件期間使用或消耗來自較高循環(huán)壽命的能量存儲(chǔ)裝置中的可使用能量存儲(chǔ)范圍的能量，同時(shí)以比單獨(dú)使用的情況下更低的速率供給來自較低循環(huán)壽命能量存儲(chǔ)裝置的能量。在加速事件期間，系統(tǒng)控制器104編程為促使第一能量存儲(chǔ)裝置106輸送其可使用的存儲(chǔ)的能量的一部分以及同時(shí)促使第二能量存儲(chǔ)裝置108中的可使用的存儲(chǔ)的能量的全部輸送，以便在加速事件結(jié)束時(shí)，第二能量存儲(chǔ)裝置108的電荷狀態(tài)等于或基本等于其下限可使用SOC閾值。在加速事件之后，過程控制返回到步驟216，并且在車輛繼續(xù)沿著已知路徑行駛的同時(shí)，操作算法按上文描述地繼續(xù)。如果當(dāng)前或下一次事件是減速事件224，則在步驟226處，控制器104配置成在減速事件期間促使再生能量同時(shí)地存儲(chǔ)在較高和較低循環(huán)壽命的能量存儲(chǔ)裝置(如第一能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置106和108)中。再生能量可以在減速事件期間通過在再生模式下操作電驅(qū)動(dòng)器118生成，其中通過DC-AC逆變器120將電功率或能量返回到DC鏈路116。在此步驟中，再生能量完全補(bǔ)充或填充存儲(chǔ)裝置的整個(gè)可使用能量存儲(chǔ)范圍。即，在減速事件之前，設(shè)想第二能量存儲(chǔ)裝置108具有小于其下限可使用SOC閾值的電荷狀態(tài)。相應(yīng)地，在減速事件期間，系統(tǒng)控制器104編程為促使第二能量存儲(chǔ)裝置108完全地補(bǔ)充或填充其可使用的存儲(chǔ)的能量，以便在減速事件結(jié)束時(shí)，第二能量存儲(chǔ)裝置108的電荷狀態(tài)等于或基本等于其上限可使用SOC閾值。在步驟226處，在減速事件期間，控制器104還促使再生能量輸送到并存儲(chǔ)在系統(tǒng)的附加能量存儲(chǔ)裝置中。在減速事件之后，過程控制返回 到步驟216，并且在車輛繼續(xù)沿著已知路徑行駛的同時(shí)，操作算法按上文描述的繼續(xù)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，系統(tǒng)控制器106可以通過多種組件來實(shí)現(xiàn)，如電子組件、硬件組件和/或計(jì)算機(jī)軟件組件的其中一個(gè)或多個(gè)。這些組件可以包括一個(gè)或多個(gè)有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)一般存儲(chǔ)如用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤├囊粋€(gè)或多個(gè)部分的軟件、固件和/或匯編語言的指令。有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的示例包括可記錄數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)和/或海量存儲(chǔ)裝置。此類有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可以采用例如磁、電、光、生物和/或原子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的其中一種或多種。而且，此類介質(zhì)可以采用例如軟盤、磁帶、CD-ROM、DVD-ROM、硬盤驅(qū)動(dòng)器和/或電子存儲(chǔ)器的形式?？梢越Y(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例采用未列出的其他形式的有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。可以在本文描述的系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中將多個(gè)此類組件組合或分開。而且，此類組件可以包括利用多種編程語言編寫或?qū)崿F(xiàn)的一組和/或一系列計(jì)算機(jī)指令，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到的。公開的方法和設(shè)備的技術(shù)貢獻(xiàn)提供一種能夠優(yōu)化車輛或非車輛系統(tǒng)的電池循環(huán)壽命的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的裝置。因此，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，一種多能量存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)，包括第一能量存儲(chǔ)裝置和負(fù)載，該第一能量存儲(chǔ)裝置耦合到直流(DC)鏈路，該負(fù)載耦合到DC鏈路且配置成從DC鏈路接收能量。一種雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件，包括第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器，該第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器包括耦合到DC鏈路的輸出通道和包括第一輸入通道。包括經(jīng)由第一DC總線耦合到第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的第一輸入通道的第二能量存儲(chǔ)裝置，該第二能量存儲(chǔ)裝置具有可使用能量存儲(chǔ)范圍，該可使用能量存儲(chǔ)范圍定義第二能量存儲(chǔ)裝置中可存儲(chǔ)的可使用能量的總量。該系統(tǒng)還包括系統(tǒng)控制器和數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫包含與其中需要向負(fù)載供給能量的已知加速事件關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息。該系統(tǒng)控制器配置成獲取與已知加速事件關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息，并在已知加速事件期間促使第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器使第二能量存儲(chǔ)裝置的電壓升壓并將升壓的電壓供給到DC鏈路以對負(fù)載供電，以便在已知加速事件之后，第二能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)小于或基本等于電荷的最小可使用能量存儲(chǔ)狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，一種組裝推進(jìn)能量系統(tǒng)的方法，包括將第一能量存儲(chǔ)裝置耦合到直流(DC)鏈路以及耦合雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件的輸出通道到DC鏈路，該雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器包括一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器。該方法還包括將第二能量存儲(chǔ)裝置耦合到雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的第一輸入通道和將負(fù)載耦合到DC鏈路。該第二能量存儲(chǔ)裝置具有可使用能量存儲(chǔ)范圍，該可使用能量存儲(chǔ)范圍定義第二能量存儲(chǔ)裝置中可存儲(chǔ)的可使用能量的總量，該負(fù)載配置成經(jīng)由DC鏈路從第一能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置的其中之一接收能量。該方法還包括將控制器耦合到第一能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置，耦合到雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器以及耦合到負(fù)載，并且將控制器配置成從存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫獲取第一組存儲(chǔ)的信息，該第一組存儲(chǔ)的信息與其中要向負(fù)載供給能量的已知加速事件相關(guān)聯(lián)。該控制器還配置成促使雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器在已知加速事件期間使第二能量存儲(chǔ)裝置中的存儲(chǔ)的電壓升壓，并將升壓的電壓供給到DC鏈路以對負(fù)載供電，以便在已知 加速事件之后，第二能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)小于或基本等于電荷的最小可使用能量存儲(chǔ)狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施例，一種其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序并表示一組指令的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，該一組指令在被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，促使計(jì)算機(jī)訪問包含與已知加速事件關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息的數(shù)據(jù)庫，在該已知加速事件中記錄為增加與負(fù)載關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)速度對負(fù)載的能量供給。該組指令還促使計(jì)算機(jī)以促使雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器在已知加速事件期間將第一能量存儲(chǔ)裝置升壓，并將升壓的電壓提供到DC鏈路以對負(fù)載供電，從而增加與負(fù)載關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)速度，以便在已知加速事件之后，第一能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)小于或基本等于電荷的最小可使用能量存儲(chǔ)狀態(tài)，其中第一能量存儲(chǔ)裝置具有可使用能量存儲(chǔ)范圍，該可使用能量存儲(chǔ)范圍定義其中可存儲(chǔ)的可使用能量的總量。雖然本發(fā)明是僅結(jié)合數(shù)量有限的實(shí)施例來詳細(xì)描述的，但是應(yīng)該容易地理解，本發(fā)明并不限于此類公開的實(shí)施例。相反，本發(fā)明能夠修改為并入前文未描述但與本發(fā)明的精神和范圍匹配的任何數(shù)量的變化、替換、替代或等效布置。此外，雖然描述了本發(fā)明的多種實(shí)施例，但是要理解，本發(fā)明的多個(gè)方面可以包括描述的實(shí)施例的僅其中一些。因此，本發(fā)明不應(yīng)視為由前文描述限定，而是僅由所附權(quán)利要求的范圍來限定。
權(quán)利要求
1.一種多能量存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)，包括 第一能量存儲(chǔ)裝置，其耦合到直流(DC)鏈路； 負(fù)載，其耦合到所述DC鏈路且配置成從所述DC鏈路接收能量； 雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件，其包括第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器，所述第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器包括耦合到所述DC鏈路的輸出通道和包括第一輸入通道； 第二能量存儲(chǔ)裝置，其經(jīng)由第一 DC總線耦合到所述第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的所述第一輸入通道，所述第二能量存儲(chǔ)裝置具有可使用能量存儲(chǔ)范圍，所述可使用能量存儲(chǔ)范圍定義第二能量存儲(chǔ)裝置中可存儲(chǔ)的可使用能量的總量； 數(shù)據(jù)庫，其包含與其中需要向所述負(fù)載供給能量的已知加速事件關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息； 以及系統(tǒng)控制器，其配置成 獲取與所述已知加速事件關(guān)聯(lián)的所述存儲(chǔ)的信息；以及 在所述已知加速事件期間，促使所述第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器使所述第二能量存儲(chǔ)裝置的電壓升壓并將所升壓的電壓供給到所述DC鏈路以對所述負(fù)載供電，以便在所述已知加速事件之后，所述第二能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)小于或基本等于電荷的最小可使用能量存儲(chǔ)狀態(tài)。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述第一能量存儲(chǔ)裝置具有的循環(huán)壽命比所述第二能量存儲(chǔ)裝置的循環(huán)壽命低。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一能量存儲(chǔ)裝置包括電池；以及 其中所述第二能量存儲(chǔ)裝置包括超級(jí)電容器。
4.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，所述第一能量存儲(chǔ)裝置包括超級(jí)電容器；以及 其中所述第二能量存儲(chǔ)裝置包括超級(jí)電容器。
5.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述可使用能量存儲(chǔ)范圍由上限可使用電荷狀態(tài)(SOC)閾值和下限可使用SOC閾值約束；以及 其中所述系統(tǒng)控制器在配置成促使所述第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器使所述第二能量存儲(chǔ)裝置中的電壓升壓時(shí)，配置成促使所述第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器使所述第二能量存儲(chǔ)裝置中的電壓升壓，直到所述第二能量存儲(chǔ)裝置的所述電荷狀態(tài)基本達(dá)到所述下限可使用SOC閾值為止。
6.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器還配置成促使所述第一能量存儲(chǔ)裝置向所述DC鏈路輸送能量，以在所述已知加速事件期間對所述負(fù)載供電。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器在配置成促使所述第一能量存儲(chǔ)裝置向所述DC鏈路輸送能量時(shí)，配置成在所述已知加速事件期間，在從第二能量存儲(chǔ)裝置輸送能量的同時(shí)，促使所述第一能量存儲(chǔ)裝置向所述DC鏈路輸送能量。
8.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述數(shù)據(jù)庫還包括與已知減速事件關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息；以及其中所述系統(tǒng)控制器還配置成 獲取與所述已知減速事件關(guān)聯(lián)的所述存儲(chǔ)的信息；以及 在所述已知減速事件期間 促使所述第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器將再生性制動(dòng)能量輸送到所述第二能量存儲(chǔ)裝置；以及促使所述第二能量存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)再生性制動(dòng)能量，以便在所述已知減速事件之后，所述第二能量存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)的能量基本等于所述可使用能量存儲(chǔ)范圍。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，所述可使用能量存儲(chǔ)范圍由上限可使用電荷狀態(tài)(SOC)閾值和下限可使用SOC閾值約束；以及其中所述系統(tǒng)控制器在配置成促使所述第二能量存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)再生性制動(dòng)能量時(shí)，配置成促使所述第二能量存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)再生性制動(dòng)能量，直到所述第二能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)基本達(dá)到所述上限可使用SOC閾值為止。
10.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件還包括第二雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器，所述第二雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器包括第二輸入通道和包括耦合到所述DC鏈路的輸出通道； 還包括耦合到所述第二雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的第三能量存儲(chǔ)裝置，其中所述第三能量存儲(chǔ)裝置；以及其中所述系統(tǒng)控制器還配置成促使所述第二雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器使來自所述第三能量存儲(chǔ)裝置的電壓升壓并將所升壓的電壓 供給到所述DC鏈路以在所述加速事件以外的操作模式期間對所述負(fù)載供電。
11.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件還包括第二雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器，所述第二雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器包括第二輸入通道和包括耦合到所述DC鏈路的輸出通道； 還包括耦合到所述第二輸入通道的附屬系統(tǒng)，所述附屬系統(tǒng)包括 附屬能量源； 附屬負(fù)載；以及附屬負(fù)載控制器，其耦合到所述附屬能量源和所述附屬負(fù)載；以及其中所述系統(tǒng)控制器還配置成在所述已知加速事件期間促使所述第二雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器使來自所述附屬能量源的電壓升壓。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器還配置成促使所述附屬負(fù)載控制器在所述已知加速事件期間減少所述附屬負(fù)載汲取的功率。
13.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)控制器還配置成 促使所述第二雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器使來自所述附屬能量源的電壓升壓； 促使所述第一雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器將所升壓的電壓降壓；以及 促使所述第二能量存儲(chǔ)裝置存儲(chǔ)所降壓的電壓。
14.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述負(fù)載包括 耦合到所述DC鏈路的DC-AC逆變器；以及 耦合到所述DC-AC逆變器的機(jī)電裝置。
15.一種組裝推進(jìn)能量系統(tǒng)的方法，所述方法包括 將第一能量存儲(chǔ)裝置耦合到直流(DC)鏈路； 耦合雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器組裝件的輸出通道到所述DC鏈路，所述雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器包括雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器； 將第二能量存儲(chǔ)裝置耦合到所述雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器的第一輸入通道，所述第二能量存儲(chǔ)裝置具有可使用能量存儲(chǔ)范圍，所述可使用能量存儲(chǔ)范圍定義第二能量存儲(chǔ)裝置中可存儲(chǔ)的可使用能量的總量； 將負(fù)載耦合到所述DC鏈路，所述負(fù)載配置成經(jīng)由所述DC鏈路從所述第一能量存儲(chǔ)裝置和所述第二能量存儲(chǔ)裝置的其中之一接收能量； 將控制器耦合到所述第一能量存儲(chǔ)裝置和第二能量存儲(chǔ)裝置，耦合到所述雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器，和耦合到所述負(fù)載；以及將所述控制器配置成 從存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫獲取第一組存儲(chǔ)的信息，所述第一組存儲(chǔ)的信息與其中要向所述負(fù)載供給能量的已知加速事件關(guān)聯(lián)；以及 促使所述雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器在所述已知加速事件期間使所述第二能量存儲(chǔ)裝置中的存儲(chǔ)的電壓升壓并將所升壓的電壓供給到所述DC鏈路以對所述負(fù)載供電，以便在所述已知加速事件之后，所述第二能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)小于或基本等于電荷的最小可使用能量存儲(chǔ)狀態(tài)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括將所述控制器配置成 從所述存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫獲取第二組存儲(chǔ)的信息，所述第二組存儲(chǔ)的信息與其中要由所述負(fù)載供給能量的已知減速事件關(guān)聯(lián)；以及 促使所述第二能量存儲(chǔ)裝置在所述已知減速事件期間存儲(chǔ)所述負(fù)載裝置供給的能量的一部分，以便在所述已知減速事件之后，所述第二能量存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)的能量基本等于所述第二能量存儲(chǔ)裝置的最大可使用能量存儲(chǔ)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，還包括將所述控制器配置成促使所述第一能量存儲(chǔ)裝置在所述已知減速事件期間存儲(chǔ)所述負(fù)載裝置供給的能量的至少一部分。
18.如權(quán)利要求15所述的方法，還包括將所述控制器配置成促使所述第一能量存儲(chǔ)裝置向所述DC鏈路輸送能量以在所述已知加速事件期間對所述負(fù)載供電。
19.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述第一能量存儲(chǔ)裝置包括具有第一循環(huán)壽命的電池；以及 其中所述第二能量存儲(chǔ)裝置包括具有比所述電池更大的第二循環(huán)壽命的超級(jí)電容器。
20.一種其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序并表示一組指令的非臨時(shí)性計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述一組指令在被計(jì)算機(jī)執(zhí)行時(shí)，促使所述計(jì)算機(jī) 訪問數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫包含存儲(chǔ)的信息，所述存儲(chǔ)的信息與其中記錄為增加與負(fù)載關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)速度而對所述負(fù)載供給能量的已知加速事件關(guān)聯(lián)； 促使雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器在所述已知加速事件期間將第一能量存儲(chǔ)裝置升壓，并將所升壓的電壓供給到DC鏈路以對所述負(fù)載供電以增加與所述負(fù)載關(guān)聯(lián)的所述旋轉(zhuǎn)速度，以便在所述已知加速事件之后，所述第一能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)小于或基本等于電荷的最小可使用能量存儲(chǔ)狀態(tài)，其中所述第一能量存儲(chǔ)裝置具有可使用能量存儲(chǔ)范圍，所述可使用能量存儲(chǔ)范圍定義其中可存儲(chǔ)的可使用能量的總量。
21.如權(quán)利要求20所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述一組指令還促使所述計(jì)算機(jī) 訪問所述數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫包含存儲(chǔ)的信息，所述存儲(chǔ)的信息與其中記錄為降低與所述負(fù)載關(guān)聯(lián)的旋轉(zhuǎn)速度而從負(fù)載向所述DC鏈路供給能量的已知減速事件關(guān)聯(lián)； 促使所述雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器將來自所述負(fù)載的能量供給降壓并將降壓的能量供給到所述第一能量存儲(chǔ)裝置以存儲(chǔ)在其中，以便在所述已知減速事件之后，所述第一能量存儲(chǔ)裝置中存儲(chǔ)的能量使得所述第一能量存儲(chǔ)裝置的電荷狀態(tài)基本等于電荷的最大可使用能量狀態(tài)。
22.如權(quán)利要求21所述的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其中，所述一組指令還促使所述計(jì)算機(jī)在所述第一能量存儲(chǔ)裝置的所述電荷狀態(tài)基本達(dá)到所述電荷的最小可使用能量狀態(tài)之后，促使所述第二能量存儲(chǔ)裝置在所述已知加速事件期間向所述DC鏈路供給電壓以對所述負(fù)載供電，其中所述第二能量存儲(chǔ)裝置具有的循環(huán)壽命比所述第一能量存儲(chǔ)裝置的循環(huán)壽命低；以及在所述第一能 量存儲(chǔ)裝置的所述電荷狀態(tài)基本達(dá)到所述電荷的最大可使用能量狀態(tài)之后，促使所述第二能量存儲(chǔ)裝置在所述已知減速事件期間存儲(chǔ)來自所述負(fù)載的能量。
全文摘要
本發(fā)明名稱為用于優(yōu)化能量存儲(chǔ)裝置循環(huán)壽命的系統(tǒng)和方法。提供一種多能量存儲(chǔ)裝置系統(tǒng)，其包括耦合到直流(DC)鏈路的第一能量存儲(chǔ)裝置(ESD)。雙向降壓/升壓轉(zhuǎn)換器包括耦合到DC鏈路和輸入通道的輸出通道。耦合到輸入通道的第二ESD具有可使用能量存儲(chǔ)范圍，該可使用能量存儲(chǔ)范圍定義其中可存儲(chǔ)的可使用能量的總量。數(shù)據(jù)庫包括與已知加速事件關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息。系統(tǒng)控制器配置成獲取與已知加速事件關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)的信息，并在已知加速事件期間，促使降壓/升壓轉(zhuǎn)換器使第二ESD的電壓升壓并將升壓的電壓供給到DC鏈路，以便在已知加速事件之后，第二ESD的電荷狀態(tài)小于或基本等于電荷的最小可使用能量存儲(chǔ)狀態(tài)。
文檔編號(hào)B60L11/18GK102951034SQ20121028606
公開日2013年3月6日 申請日期2012年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者R.D.金, I.M.貝里 申請人:通用電氣公司