用于操作混合動(dòng)力車輛系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種系統(tǒng)，包括配置為控制車輛系統(tǒng)中的第一接觸器和第二接觸器的操作的開關(guān)控制模塊。第一和第二接觸器被配置為將前端總線和直流(DC)總線分別有選擇地連接到車輛系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。所述前端總線被配置為從外部電源接收電力并且向轉(zhuǎn)換器設(shè)備提供電力。所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置為向所述DC總線供應(yīng)DC電力。所述開關(guān)控制模塊被配置為在所述車輛系統(tǒng)可操作地耦合到所述外部電源時(shí)閉合所述第二接觸器，以便所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)被所述DC電力充電。所述開關(guān)控制模塊被配置為在所述車輛系統(tǒng)可操作地與外部電源去耦合時(shí)閉合第一接觸器或者第二接觸器之一。
【專利說(shuō)明】用于操作混合動(dòng)力車輛系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法
[0001] 有關(guān)申請(qǐng)的奪叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求提交于2013年3月14日的第61/784, 482號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)（"'482申 請(qǐng)")、提交于2012年7月5日的第61/668, 432號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)（"'432申請(qǐng)"）和提交于 2012年11月05日的第61/722, 744號(hào)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)（744申請(qǐng)"）的權(quán)益。' 482，' 432 和' 744申請(qǐng)中的每份申請(qǐng)通過(guò)完全引用而結(jié)合于此。

【背景技術(shù)】
[0003] 已知的車輛系統(tǒng)（例如機(jī)車、汽車、挖掘設(shè)備等）可以包括提供用于推進(jìn)車輛系統(tǒng) 的牽引力（tractiveeffort)的牽引馬達(dá)。在一些情況下，牽引馬達(dá)可以被多于一個(gè)電源 供電。例如現(xiàn)有混合車輛可以被柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)和也被車載能量存儲(chǔ)系統(tǒng)（例如電池 系統(tǒng)）供電。在其它情況下，混合車輛系統(tǒng)可以被能量存儲(chǔ)系統(tǒng)和外部電源、比如高架線 (overheadlines)或者第三干線（thirdrail)供電。然而外部電源可能未對(duì)于整個(gè)路線 是可得的。例如高架線或者第三干線可能沿著路線的僅部分延伸。為了車輛系統(tǒng)在外部電 源不可用時(shí)繼續(xù)沿著路線移動(dòng)，車輛系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)能夠從另一來(lái)源獲得電力。
[0004] 已知的機(jī)車包括耦合到高架線的集電弓。在連接到高架線之時(shí)，電力通過(guò)集電弓 和通過(guò)直流0C)總線或者鏈路以及其它渠道被遞送到牽引馬達(dá)。在機(jī)車不再可操作地連 接到高架線時(shí)，機(jī)車包括向牽引馬達(dá)供電的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。電力可以通過(guò)相同DC總線來(lái)遞 送。然而多個(gè)中間電部件可以被耦合在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)與牽引馬達(dá)之間。例如能量存儲(chǔ)系統(tǒng) 可以使用多個(gè)部件（例如濾波器、整流器、變壓器等）來(lái)耦合到DC總線。這些多個(gè)部件可 以被配置為從DC總線電隔離電池并且將電池的電壓轉(zhuǎn)換成不同電壓。
[0005] 然而這些附加中間部件可能顯著地增加車輛系統(tǒng)的成本、維護(hù)需要和重量。就重 量而言，向車輛系統(tǒng)添加某些部件（例如變壓器）可能向車輛系統(tǒng)的重量添加數(shù)百磅或者 數(shù)百千克。這樣的重量添加可能對(duì)于一些車輛系統(tǒng)（例如汽車）并不可能而可能對(duì)于其它 車輛系統(tǒng)是不希望的。就機(jī)車而言，添加一個(gè)或者多個(gè)變壓器可能顯著地增加機(jī)車的重量 并且由此需要附加牽引力以推進(jìn)機(jī)車。此外，變壓器可能消耗車輛系統(tǒng)的有限空間中的附 加體積。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 在一個(gè)實(shí)施例中，提供一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括配置為控制車輛系統(tǒng)中的第一接觸 器和第二接觸器的操作的開關(guān)控制模塊。第一和第二接觸器被配置為將前端總線和直流 (DC)總線分別有選擇地連接到車輛系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。前端總線被配置為從外部電源接 收電力并且向轉(zhuǎn)換器設(shè)備提供電力。轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置為向DC總線供應(yīng)DC電力。DC總線 被配置為耦合到車輛系統(tǒng)的推進(jìn)系統(tǒng)并且配置為具有近似地等于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的充電電 壓的用于向推進(jìn)系統(tǒng)供電的指定牽引電壓。開關(guān)控制模塊被配置為在車輛系統(tǒng)可操作地耦 合到外部電源時(shí)閉合第二接觸器。轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置為向DC總線提供DC電力，以便能量 存儲(chǔ)系統(tǒng)被充電并且推進(jìn)系統(tǒng)接收DC電力。開關(guān)控制模塊也被配置為在車輛系統(tǒng)可操作 地去耦合于外部電源時(shí)閉合第一接觸器或者第二接觸器之一。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)被配置為在車 輛系統(tǒng)可操作地去耦合于外部電源時(shí)向推進(jìn)系統(tǒng)供應(yīng)電力。
[0007] 在另一實(shí)施例中，提供車輛系統(tǒng)的一種動(dòng)力系（powertrain)，該動(dòng)力系包括配直 為從外部電源接收電力的轉(zhuǎn)換器設(shè)備以及被轉(zhuǎn)換器設(shè)備電互連的前端總線和直流（DC)總 線。轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置為通過(guò)前端總線從外部電源接收電力并且向DC總線提供DC電力。 動(dòng)力系也可以包括配置為提供用于移動(dòng)車輛系統(tǒng)的牽引力的推進(jìn)系統(tǒng)。推進(jìn)系統(tǒng)可操作地 連接到DC總線并且配置為從DC總線接收DC電力。動(dòng)力系也可以包括配置為分別通過(guò)第 一和第二接觸器有選擇地連接到前端總線和DC總線的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。動(dòng)力系也可以包括 配置為控制第一和第二接觸器的操作的開關(guān)控制模塊。開關(guān)控制模塊被配置為在動(dòng)力系可 操作地耦合到外部電源時(shí)閉合第二接觸器，以便能量存儲(chǔ)系統(tǒng)被充電并且推進(jìn)系統(tǒng)接收DC 電力。開關(guān)控制模塊也被配置為在動(dòng)力系可操作地去耦合于外部電源時(shí)閉合第一接觸器或 者第二接觸器之一。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)被配置為在車輛系統(tǒng)可操作地去耦合于外部電源時(shí)向推 進(jìn)系統(tǒng)供應(yīng)電力。
[0008] 在另一實(shí)施例中，提供車輛系統(tǒng)的一種動(dòng)力系，該動(dòng)力系包括配直為從外部電源 接收電力并且向車輛系統(tǒng)的DC總線供應(yīng)直流（DC)電力的轉(zhuǎn)換器設(shè)備。動(dòng)力系也可以包括 具有用于移動(dòng)車輛系統(tǒng)的牽引馬達(dá)的推進(jìn)系統(tǒng)。推進(jìn)系統(tǒng)被配置為通過(guò)DC總線接收DC電 力。動(dòng)力系也包括可操作地連接到DC總線的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中能量存儲(chǔ)系統(tǒng)具有指定充 電電壓并且配置在從充電模式中和在供應(yīng)模式中操作。車輛系統(tǒng)在充電模式中可操作地連 接到外部電源，并且車輛系統(tǒng)在供應(yīng)模式中未可操作地連接到外部電源。指定充電電壓近 似地等于牽引馬達(dá)在確定的轉(zhuǎn)矩的電壓要求，以便可以在充電模式期間通過(guò)DC總線對(duì)能 量存儲(chǔ)系統(tǒng)充電?？梢栽诠?yīng)模式期間從能量存儲(chǔ)系統(tǒng)通過(guò)DC總線向推進(jìn)系統(tǒng)供應(yīng)電力 而無(wú)電壓轉(zhuǎn)換器被設(shè)置在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的輸出與推進(jìn)系統(tǒng)的輸入之間。
[0009] 在另一實(shí)施例中，提供一種向車輛系統(tǒng)供電的方法，該車輛系統(tǒng)被配置為從外部 電源接收電力并且包括能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。該方法包括在車輛系統(tǒng)可操作地連接到外部電源時(shí) 通過(guò)前端總線向轉(zhuǎn)換器設(shè)備供應(yīng)電力。轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置為將電力轉(zhuǎn)換成DC電力并且向 DC總線供應(yīng)DC電力。該方法也包括在車輛系統(tǒng)可操作地連接到外部電源時(shí)對(duì)有選擇地連 接到DC總線的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)充電而同時(shí)向連接到DC總線的推進(jìn)系統(tǒng)供電。該方法也包括 確定車輛系統(tǒng)可操作地去耦合于外部電源。該方法也包括在車輛系統(tǒng)可操作地去耦合于外 部電源時(shí)從能量存儲(chǔ)系統(tǒng)向前端總線或者DC總線之一供應(yīng)電力以向推進(jìn)系統(tǒng)供電。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 將參照附圖從閱讀非限制實(shí)施例的以下描述中更好地理解本發(fā)明主題內(nèi)容，在附 圖中：
[0011] 圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例形成的車輛系統(tǒng)的示意圖；
[0012] 圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例形成的動(dòng)力系或者組件的示意圖；
[0013] 圖3是可以與動(dòng)力系一起使用的根據(jù)一個(gè)實(shí)施例形成的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的示意圖； 以及
[0014] 圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例形成的動(dòng)力系或者組件的示意圖；
[0015] 圖5圖示操作包括能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的車輛系統(tǒng)的方法的流程圖；以及
[0016]圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例形成的系統(tǒng)的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]這里描述的本發(fā)明主題內(nèi)容的一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例提供用于向具有不同類型的 電源的車輛系統(tǒng)（例如混合車輛系統(tǒng)）供電的系統(tǒng)和方法。對(duì)于各種實(shí)施例，電源中的至 少一個(gè)電源是車輛系統(tǒng)承載的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)。在具體實(shí)施例中，車輛系統(tǒng)能夠由外部電源 (例如懸鏈或者高架線、第三干線等）供電。車輛系統(tǒng)可以沿著指定路線行駛，該路線對(duì)于 路線的至少一些部分包括沿著路線延伸的外部電源。車輛系統(tǒng)可以對(duì)于路線的第一部分可 操作地耦合到外部電源，如此外部電源向車輛系統(tǒng)供應(yīng)電力。然而在路線的第二部分期間， 車輛系統(tǒng)不可以可操作地連接到外部電源，例如如果車輛系統(tǒng)未可操作地耦合（例如可操 作地去耦合）到外部電源，外部電源未提供足夠電力或者任何電力，或者車輛系統(tǒng)中的部 件已經(jīng)出故障、從而不能從外部電源接收電力，則車輛系統(tǒng)不可以可操作地連接到外部電 源。
[0018] 雖然相對(duì)于外部電源描述這里描述的實(shí)施例中的至少一些實(shí)施例，但是備選實(shí)施 例可以與能量存儲(chǔ)系統(tǒng)一起包括原動(dòng)機(jī)（例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)）。在這樣的實(shí)施例中，原動(dòng)機(jī)可 以在操作期間同時(shí)對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)充電和向推進(jìn)系統(tǒng)供電。
[0019] 如這里所用，應(yīng)當(dāng)理解在單數(shù)中記載的和前置有字眼"一"的單元或者步驟為未排 除復(fù)數(shù)個(gè)所述單元或者步驟，除非明確地陳述這樣的排除。另外，對(duì)當(dāng)前描述的本發(fā)明主題 內(nèi)容的"一個(gè)實(shí)施例"的引用未旨在于被解釋為排除存在也將記載的特征并入的附加實(shí)施 例。另外，除非明確地相反陳述，"包括"，"包含"或者"具有"（或者類似術(shù)語(yǔ)）一個(gè)具有特 定性質(zhì)的單元或者多個(gè)具有特定性質(zhì)的單元的實(shí)施例可以包括無(wú)該特定性質(zhì)的附加的這 樣的單元。
[0020] 如這里所用，術(shù)語(yǔ)、比如"系統(tǒng)"、"模塊"或者"控制器"可以包括操作用于執(zhí)行一 個(gè)或者多個(gè)功能的硬件和/或軟件。例如系統(tǒng)、模塊或者控制器可以包括基于有形和非瞬 態(tài)計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)、比如計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)器上存儲(chǔ)的指令執(zhí)行操作的計(jì)算機(jī)處理器或者其 它基于邏輯的設(shè)備。備選地，系統(tǒng)、模塊或者控制器可以包括硬接線式設(shè)備，該設(shè)備基于該 設(shè)備的硬接線式邏輯執(zhí)行操作。圖中所示系統(tǒng)、模塊和控制器可以代表基于軟件或者硬接 線式指令操作的硬件、指引硬件執(zhí)行操作的軟件或者其組合。
[0021] 如這里所用，術(shù)語(yǔ)、比如"可操作地連接"、"操作地連接"、"可操作地耦合"、"操作 地耦合"等指示以如下方式連接兩個(gè)或者更多部件，該方式使部件中的至少一個(gè)部件能夠 或者允許部件中的至少一個(gè)部件執(zhí)行指定功能。例如在可操作地連接兩個(gè)或者更多部件 時(shí)，一個(gè)或者多個(gè)連接（電和/或無(wú)線連接）可以存在，該一個(gè)或者多個(gè)連接允許部件相互 通信、允許一個(gè)部件控制另一部件、允許每個(gè)部件控制另一部件和/或使部件中的至少一 個(gè)部件以指定方式操作。
[0022] 圖1是包括動(dòng)力系或者組件101的車輛系統(tǒng)100的示意圖。動(dòng)力系101可以包括 控制系統(tǒng)（或者系統(tǒng)控制器）102,該控制系統(tǒng)（或者系統(tǒng)控制器）直接或者間接控制車輛 系統(tǒng)100的各種部件，以便車輛系統(tǒng)100可以進(jìn)行接收、生成、存儲(chǔ)或者供應(yīng)用于移動(dòng)車輛 系統(tǒng)100的電力中的至少一項(xiàng)。如圖所示，車輛系統(tǒng)100可以通過(guò)外部電源104、比如懸鏈 系統(tǒng)（例如高架線）、第三干線等獲得電力。
[0023] 動(dòng)力系101也可以包括用于移動(dòng)車輛系統(tǒng)100的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106。能量存儲(chǔ)系 統(tǒng)106可以例如具有一個(gè)或者多個(gè)電池、電容器、燃料電池等。電池可以包括鈉金屬鹵化物 電池、鈉硫化物電池、鋰基電池、鎳金屬鹵化物電池、鎳鎘電池或者鉛酸電池中的一個(gè)或者 多個(gè)?？梢曰谙到y(tǒng)需要如適當(dāng)?shù)哪菢訂为?dú)或者組合使用電池。從外部電源104接收的電 力可以用來(lái)移動(dòng)車輛系統(tǒng)100和/或?qū)δ芰看鎯?chǔ)系統(tǒng)106充電。
[0024] 能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106可以車載地位于車輛系統(tǒng)100上，以便能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106在車 輛系統(tǒng)100彳了駛時(shí)被車輛系統(tǒng)100承載。在所不實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106位于車輛系 統(tǒng)100的第一車輛或者本體190上。然而能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106可以車載在車輛系統(tǒng)100的另 一車輛上。例如如果車輛系統(tǒng)100包括機(jī)車（或者其它鏈接的車輛），則能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106 可以包括通過(guò)機(jī)械和電耦合來(lái)連接到機(jī)車的車輛。
[0025] 在一些實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106可以包括多個(gè)模塊子組件，其中每個(gè)模塊子 組件具有單個(gè)存儲(chǔ)單元（individualstorageunits)(例如電池）、電池管理系統(tǒng)（或者 子系統(tǒng)）或者其部分和可選參考接地。在一個(gè)實(shí)施例中，模塊子組件可以包括兩個(gè)集合 (sets)，其中每個(gè)集合具有串聯(lián)的四五個(gè)存儲(chǔ)單元。如果每個(gè)存儲(chǔ)單元是具有約550V輸出 的20kWh電池，則可以用共計(jì)1100V獲得共計(jì)160kWh(或者200kWh)。這一配置可以適應(yīng)如 下實(shí)例，在這些實(shí)例中，個(gè)別存儲(chǔ)單元需要參考接地而模塊子組件無(wú)這樣的限制。其它配置 可以是可用的，在這些配置中通過(guò)殼隔離、使用輔助罩等獲得隔離。
[0026] 在操作期間，車輛系統(tǒng)100可以對(duì)于車輛系統(tǒng)100采用的路線的至少部分可操作 地耦合到外部電源104。在車輛系統(tǒng)100未可操作地連接到外部電源104時(shí)，用于驅(qū)動(dòng)車輛 系統(tǒng)100的電力可以由能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106提供。然而無(wú)需排他地操作能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106和 外部電源104,而在一些實(shí)施例中，用于操作車輛系統(tǒng)100的電力可以由能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106 和外部電源104同時(shí)或者并行提供。在具體實(shí)施例中，車輛系統(tǒng)100可以是全電動(dòng)混合車輛 系統(tǒng)，在該車輛系統(tǒng)中，用于移動(dòng)車輛系統(tǒng)100的電力由外部電源104和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106 提供。然而在備選實(shí)施例中，車輛系統(tǒng)100可以包括可以用來(lái)生成電力的不同電源、比如原 動(dòng)機(jī)（例如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)）。
[0027] 對(duì)于一些實(shí)施例，車輛系統(tǒng)100可以是機(jī)車。然而在其它實(shí)施例中，車輛系統(tǒng)100 可以是能夠自推進(jìn)的另一車輛系統(tǒng)（例如包括用于提供牽引力的馬達(dá)的車輛系統(tǒng)）。這 樣的車輛系統(tǒng)可以包括汽車、除了機(jī)車之外的軌道車輛、其它非公路用車輛（off-highway vehicle)系統(tǒng)（例如未被設(shè)計(jì)和/或允許在公路上行駛的挖掘或者其它車輛系統(tǒng)）、卡車、 海船或者工業(yè)設(shè)備。
[0028] 在一些實(shí)施例中，車輛系統(tǒng)100包括單個(gè)車輛構(gòu)成或者包括多個(gè)車輛構(gòu)成。如這 里所用，"車輛構(gòu)成（vehicleconsist)"包括機(jī)械地稱合或者鏈接在一起以沿著路線行駛 的一組單個(gè)車輛。單個(gè)車輛可以包括電動(dòng)單元和非電動(dòng)單元。在一些情況下，車輛構(gòu)成包 括相互直接或者間接耦合的多個(gè)電動(dòng)單元（例如多個(gè)機(jī)車）。單個(gè)車輛中的多個(gè)電動(dòng)單元 可以被配置為作為單個(gè)移動(dòng)裝置操作。例如多個(gè)電動(dòng)單元可以由主控計(jì)算系統(tǒng)控制，該主 控計(jì)算系統(tǒng)協(xié)調(diào)牽引力和/或制動(dòng)力以控制包括車輛構(gòu)成的車輛系統(tǒng)的操作。對(duì)于包括多 個(gè)車輛構(gòu)成的這樣的實(shí)施例，每個(gè)車輛構(gòu)成可以與其它車輛構(gòu)成協(xié)調(diào)操作以作為單個(gè)移動(dòng) 裝置移動(dòng)車輛系統(tǒng)1〇〇。
[0029] 在一些實(shí)施例中，車輛系統(tǒng)100的特征在于具有分布式動(dòng)力系或者能夠在不同模 式中操作。在分布式動(dòng)力系中，不同的被供電單元（或者不同車輛構(gòu)成）能夠根據(jù)不同指 令操作。例如單個(gè)車輛系統(tǒng)可以包括第一和第二被供電單元（或者第一和第二車輛構(gòu)成）。 用于車輛系統(tǒng)的主控計(jì)算系統(tǒng)可以用協(xié)調(diào)車輛系統(tǒng)的牽引和/或制動(dòng)力的方式指令第一 和第二被供電單元。然而主控計(jì)算系統(tǒng)可以向它們傳達(dá)不同指令。例如第一被供電單元可 以被指令在高檔位（或者節(jié)流）設(shè)置操作。在相同時(shí)間，第二被供電單元可以被指令在更 低檔位設(shè)置操作或者向被供電單元施加制動(dòng)。
[0030] 如圖1中所示，動(dòng)力系101可以包括配置為對(duì)接外部電源104并且從其接收電力 的電力接收器108。電力接收器108可以向動(dòng)力系101的前端總線110直接或者間接供應(yīng) 電力。電力接收器108可以包括用于對(duì)接和脫離外部電源104的適當(dāng)設(shè)備（例如開關(guān)裝置、 避雷針（例如變阻器）、傳感器等）。前端總線110可操作地連接到動(dòng)力系101的轉(zhuǎn)換器設(shè) 備112和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106。在其中外部電源104向前端總線110供應(yīng)交流（AC)電力的一 些實(shí)施例中，前端總線110可以稱為AC總線。雖然未示出，但是前端總線110可以可操作 地耦合到除了轉(zhuǎn)換器設(shè)備112和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106之外的部件。
[0031] 轉(zhuǎn)換器設(shè)備112可以被配置為以指定方式變換或者修改（modify)電力并且向動(dòng) 力系101的DC總線114提供修改的電力。在所示實(shí)施例中，DC總線114直接連接到轉(zhuǎn)換器設(shè) 備112。通過(guò)一個(gè)示例，在其中向前端總線110供應(yīng)AC電力的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器設(shè)備112可 以作為整流器操作，該整流器將AC電力轉(zhuǎn)換成直流（DC)電力并且向DC總線114供應(yīng)DC電 力。作為另一示例，轉(zhuǎn)換器設(shè)備112可以作為DC-DC轉(zhuǎn)換器或者斬波器操作，該DC-DC轉(zhuǎn)換 器或者斬波器增加（例如向上階躍（st印s-up))或者減少（例如向下階躍（st印s-down)) 從前端總線110向轉(zhuǎn)換器設(shè)備112供應(yīng)的DC電力的電壓。在這一實(shí)例中，DC電力可以由 外部電源104或者能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106提供。
[0032] 轉(zhuǎn)換器設(shè)備112可以是在車輛系統(tǒng)100的相同行程或者任務(wù)期間具有多個(gè)不同功 能的雙向轉(zhuǎn)換器。例如轉(zhuǎn)換器設(shè)備112可以（a)在車輛系統(tǒng)100可操作地連接到外部電源 104時(shí)將來(lái)自前端總線110的AC電力轉(zhuǎn)換成DC電力；(b)將從能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106接收的 DC電力的電壓改變成不同電壓；或者（c)改變從推進(jìn)系統(tǒng)124的逆變器134接收的DC電 力的電壓。在其中外部電源104提供DC電力的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器設(shè)備112可以類似地改變 DC電力的電壓。
[0033] 如圖1中所示，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106可以可操作地連接到前端總線110和DC總線 114。動(dòng)力系101可以包括連接前端總線110和能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106的傳導(dǎo)路徑（conductive pathway) 116。傳導(dǎo)路徑116可以具有配置為閉合或者打開能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106并且由此控 制能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106供應(yīng)的電力量的第一接觸器118。動(dòng)力系101也可以包括將DC總線 114連接到能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106的傳導(dǎo)路徑120。傳導(dǎo)路徑120可以具有配置為閉合或者打 開能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106并且由此控制供應(yīng)至或來(lái)自能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106的電力量的第二接觸器 122。第一和第二接觸器118U22也可以被表征為開關(guān)或者繼電器。
[0034]DC總線114也可以可操作地連接到調(diào)控設(shè)備130、推進(jìn)系統(tǒng)124和一個(gè)或者多個(gè) 附加子系統(tǒng)126。在所示實(shí)施例中，推進(jìn)系統(tǒng)124包括逆變器134和牽引馬達(dá)136。推進(jìn)系 統(tǒng)124被配置為提供用于移動(dòng)車輛系統(tǒng)100的牽引力。附加子系統(tǒng)126可以例如包括輔助 系統(tǒng)128。雖然未示出，但是附加設(shè)備或者子系統(tǒng)可以可操作地耦合到前端總線110或者 DC總線114。
[0035] 輔助系統(tǒng)128可以可操作地耦合到一個(gè)或者多個(gè)非牽引部件并且被配置為改變 DC電力，以便DC電力適合用于向非牽引部件供電。例如輔助系統(tǒng)128可以向壓縮機(jī)、風(fēng)扇 或者吹風(fēng)機(jī)、車載空調(diào)器、輻射器、用戶接口、制動(dòng)器等供應(yīng)電力。輔助系統(tǒng)128可以包括減 少（例如斬波）DC總線114中的電力的電壓的轉(zhuǎn)換器設(shè)備。
[0036] 調(diào)控設(shè)備130可以被配置為修改電力。例如調(diào)控設(shè)備130可以包括過(guò)濾掉非所需 頻率和/或調(diào)節(jié)DC總線114等的電流的一個(gè)或者多個(gè)部件。調(diào)控設(shè)備130也可以調(diào)節(jié)DC 總線114的電壓（例如通過(guò)去除瞬態(tài)電壓）。調(diào)控設(shè)備130可以例如包括第二諧波濾波器。 [0037]控制系統(tǒng)102可以指令動(dòng)力系101的各種部件以執(zhí)行用于接收、生成、存儲(chǔ)、分布 或者供應(yīng)用于操作車輛系統(tǒng)1〇〇的電力中的至少一個(gè)的指定操作。控制系統(tǒng)102可以直接 或者間接連接到電力接收器108、轉(zhuǎn)換器設(shè)備112、能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106、推進(jìn)系統(tǒng)124、輔助系 統(tǒng)128和調(diào)控設(shè)備130中的一個(gè)或者多個(gè)。雖然圖1表現(xiàn)為指示控制系統(tǒng)102是單個(gè)結(jié)構(gòu)， 但是控制系統(tǒng)102可以包括在分離位置分布于整個(gè)車輛系統(tǒng)100的多個(gè)模塊和/或部件。
[0038] 控制系統(tǒng)102可以被配置為在不同操作模式期間操作車輛系統(tǒng)100的一個(gè)或者多 個(gè)部件。具體而言，控制系統(tǒng)102可以有選擇地控制第一和第二接觸器118和122以控制電 力的存儲(chǔ)和分布。例如車輛系統(tǒng)100可以用不同方式有選擇地操作第一和第二接觸器118、 122,這些方式用于：（i)外部供應(yīng)模式，其中車輛系統(tǒng)100可操作地耦合到外部電源104 ; (ii)內(nèi)部供應(yīng)模式，其中車輛系統(tǒng)100未可操作地耦合（例如可操作地去耦合）到外部電 源104,并且電力由能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106供應(yīng)；以及（iii)再生模式，其中車輛系統(tǒng)100通過(guò) 動(dòng)態(tài)制動(dòng)重獲電力。再生模式可以在車輛系統(tǒng)100可操作地耦合或者可操作地與外部電源 104去耦合時(shí)出現(xiàn)。
[0039] 在外部供應(yīng)模式期間，第一接觸器118可以打開（open)而第二接觸器122可以被 閉合（closed)。轉(zhuǎn)換器設(shè)備112提供的DC電力可以同時(shí)向推進(jìn)系統(tǒng)124供電并且對(duì)能量 存儲(chǔ)系統(tǒng)106充電。DC電力的電壓可以被配置為近似地等于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106的充電電 壓。在內(nèi)部供應(yīng)模式期間，第一接觸器118可以被閉合而第二接觸器122可以打開。電力 可以由能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106提供到前端總線110和轉(zhuǎn)換器設(shè)備112。這樣，來(lái)自能量存儲(chǔ)系統(tǒng) 106的電力（例如DC電力）可以被供應(yīng)到先前傳輸來(lái)自外部電源104的電力的前端總線 110和轉(zhuǎn)換器設(shè)備112?？蛇x地，轉(zhuǎn)換器設(shè)備112可以用指定方式修改電力，以便電力足以 用于操作車輛系統(tǒng)1〇〇。例如轉(zhuǎn)換器設(shè)備112可以基于推進(jìn)系統(tǒng)124和其它子系統(tǒng)126的 功率要求（powerrequirement)增加（向上階躍）或者減少（向下階躍）DC電力的電壓。 備選地，電力可以從轉(zhuǎn)換器設(shè)備112電旁路，以便DC電力未被改變或者修改。
[0040] 在一些實(shí)施例中，在內(nèi)部供應(yīng)模式期間，第一接觸器118可以打開而第二接觸器 122可以被閉合。這樣，電力可以被直接供應(yīng)到DC總線114而未由轉(zhuǎn)換器設(shè)備112修改（例 如斬波）。這樣，在通過(guò)第二接觸器122供應(yīng)電力時(shí)電力可以保持在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106的輸 出與推進(jìn)系統(tǒng)126的輸入之間的未轉(zhuǎn)換狀態(tài)（uncovertedstate)中。在具體實(shí)施例中，在 通過(guò)第二接觸器122供應(yīng)電力時(shí)電力可以保持在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106的輸出與推進(jìn)系統(tǒng)126 的輸入之間的未變換狀態(tài)中（untransformedstate)。更具體而言，變壓器可以未從DC總 線114分離和電隔離能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106。
[0041] 因而，電力可以在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106的放電電壓近似地等于推進(jìn)系統(tǒng)134的所需 牽引電壓時(shí)被直接供應(yīng)到DC總線114。如以下將描述的那樣，在一些實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)系 統(tǒng)106可以可適配或者可再配置為改變能量存儲(chǔ)系統(tǒng)106的放電電壓，以便能量存儲(chǔ)系統(tǒng) 106可以向DC總線114直接供應(yīng)具有電壓范圍的電力。
[0042] 圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例形成的動(dòng)力系或者組件200的示意圖。動(dòng)力系200可以是 車輛或者車輛系統(tǒng)、比如車輛系統(tǒng)1〇〇(圖1)的部分。如圖所示，動(dòng)力系200可以包括電力 接收器202,該電力接收器202在所示實(shí)施例中是配置為對(duì)接外部電源206的高架線204的 懸鏈組裝（catenarypackage)。在一些實(shí)施例中，車輛系統(tǒng)是沿著路線、比如鐵路軌道可移 開地對(duì)接高架線204的機(jī)車（或者機(jī)車構(gòu)成）。外部電源206供應(yīng)的電力是單相AC電力， 但是電力在其它實(shí)施例中可以是多相AC電力或者DC電力。在圖2中，電力接收器202可 以包括源連接組裝（source-connectingpackage) 210,該源連接組裝可以例如具有開關(guān)裝 置、避雷針（例如變阻器）、感測(cè)設(shè)備等。
[0043] 在所示實(shí)施例中，電力接收器202被配置為接收和向第一或者主變壓器212遞送 具有高電壓（例如大于5kV)的電力。舉例而言，電力可以在約16. 7Hz約為15kV或者在約 50Hz約為25kV，但是在其它實(shí)施例中可以使用電力的其它量和頻率。主變壓器212也可以 稱為電感器（或者線圈或者電抗器）并且可以包括鐵芯和一個(gè)或者多個(gè)電感器（例如繞 組）。主變壓器212可以被配置為將來(lái)自電力接收器202的輸入電壓變換成輸出電壓。在輸 入與輸出電壓之間的差別可以由輸入繞組與輸出繞組的比值確定。例如主變壓器212可以 包括單個(gè)輸入繞組213和一個(gè)或者多個(gè)次級(jí)繞組214。在所示實(shí)施例中，單個(gè)次級(jí)繞組214 可以可操作地耦合到動(dòng)力系200的其余單元并且配置為向這些單元提供充分的電力量。雖 然未示出，但是其它次級(jí)繞組214可以可操作地耦合到車輛系統(tǒng)的其它動(dòng)力系200和/或 部件。在一些實(shí)施例中，車輛系統(tǒng)被配置為在約4-9MW操作而動(dòng)力系200中的每個(gè)動(dòng)力系 在約1-2麗之間操作。
[0044] 主變壓器212連接到第一或者前端總線216,該第一或者前端總線216電連接到轉(zhuǎn) 換器設(shè)備218。如以上關(guān)于轉(zhuǎn)換器設(shè)備112 (圖1)描述的那樣，轉(zhuǎn)換器設(shè)備218在所示實(shí) 施例中可以具有多個(gè)功能。例如在一些境況之下，轉(zhuǎn)換器設(shè)備218可以作為整流器、DC-DC 轉(zhuǎn)換器操作或者可以允許電力從轉(zhuǎn)換器設(shè)備218旁路。適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換器設(shè)備218的一個(gè)示例 包括脈寬調(diào)制（PWM)整流器。在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器設(shè)備218接收的平均電壓（或者電 流）可以通過(guò)以指定方式（例如在指定頻率）閉合和打開轉(zhuǎn)換器設(shè)備218的開關(guān)或者接觸 器（未示出）來(lái)控制。在這樣的實(shí)例中，開關(guān)或者接觸器被閉合的時(shí)間量越大，可以通過(guò)轉(zhuǎn) 換器設(shè)備218供應(yīng)的電力量就越大。備選地或者附加地，轉(zhuǎn)換器設(shè)備218可以包括一個(gè)或 者多個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管（M0SFET)或者絕緣柵雙極晶體管（IGBT)。在一些 實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器設(shè)備218可以包括用于過(guò)濾切換噪聲的一個(gè)或者多個(gè)電感器和/或一個(gè) 或者多個(gè)電容器。
[0045] 轉(zhuǎn)換器設(shè)備218電連接到DC總線228并且配置為向該DC總線228供應(yīng)DC電力。 DC總線228又電連接到可以與圖1中的推進(jìn)系統(tǒng)124、調(diào)控設(shè)備138和輔助系統(tǒng)128相似 的推進(jìn)系統(tǒng)220、調(diào)控設(shè)備222和輔助系統(tǒng)224。雖然未示出，但是推進(jìn)系統(tǒng)220可以包括 一個(gè)或者多個(gè)逆變器和從逆變器接收電力的一個(gè)或者多個(gè)牽引馬達(dá)。輔助系統(tǒng)224可以電 連接到車輛系統(tǒng)的其它子系統(tǒng)。推進(jìn)系統(tǒng)220和輔助系統(tǒng)224被配置為從DC總線228汲 取電力并且在一些實(shí)例中可以生成和向DC總線228供應(yīng)電力。關(guān)于調(diào)控設(shè)備222,調(diào)控設(shè) 備222可以例如包括電感電容器模塊和/或諧波濾波器。
[0046] 動(dòng)力系200也可以包括能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230被配置為向動(dòng)力系 200和更具體地向推進(jìn)系統(tǒng)220供應(yīng)用于移動(dòng)車輛系統(tǒng)的電力。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230可以包 括并聯(lián)和/或串聯(lián)布置的多個(gè)單個(gè)存儲(chǔ)單元、比如一個(gè)或者多個(gè)電池、電容器、燃料電池。 可以配置存儲(chǔ)單元的類型和存儲(chǔ)單元的布置，以便能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230具有充電電壓。
[0047] 在車輛系統(tǒng)可操作地耦合到外部電源206時(shí)，主變壓器212和轉(zhuǎn)換器設(shè)備218可 以被配置為在DC總線228供應(yīng)指定電壓用于對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230充電和用于向推進(jìn)系統(tǒng) 220供電。在一些實(shí)施例中，在DC總線228的指定電壓可變，但是在其它實(shí)施例中，在DC總 線228的指定電壓可以基本上恒定。在DC總線228的電壓可以近似地等于能量存儲(chǔ)系統(tǒng) 230的充電電壓。僅舉例而言，DC總線228可以在約1-3. 5kV或者更具體地在約2. 8kV操 作。
[0048] 在所示實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230電連接到前端總線216并且也電連接到DC總 線228。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230可以通過(guò)線或者傳導(dǎo)路徑232電連接到前端總線216并且可以 通過(guò)線或者傳導(dǎo)路徑234電連接到DC總線228。傳導(dǎo)路徑232、234分別包括第一和第二接 觸器236、238。可選地，傳導(dǎo)路徑234可以包括二極管240。第一和第二接觸器236、238被 配置為將前端總線和直流〇)C)總線216、228分別有選擇地連接到能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230。在動(dòng) 力系200的操作期間，第一和第二接觸器236、238被配置為如這里描述的那樣閉合或者打 開以控制電力流過(guò)動(dòng)力系200。
[0049] 動(dòng)力系200的各種部件可以可操作地耦合到可以與控制系統(tǒng)102(圖1)相似的 控制系統(tǒng)201?？刂葡到y(tǒng)201可以包括硬件和/或軟件部件的組合，這些部件被配置為執(zhí) 行動(dòng)力系200的指定操作。例如指定操作可以控制接收、生成、存儲(chǔ)、分布或者供應(yīng)用于動(dòng) 力系200的電力中的至少一個(gè)。如圖2中所示，控制系統(tǒng)201可以包括多個(gè)模塊和監(jiān)測(cè)器 (monitors)(或者檢測(cè)器（detectors))。雖然圖示模塊和監(jiān)測(cè)器為相對(duì)于圖2中的動(dòng)力系 200的其它部件具有確定的位置，但是理解模塊和監(jiān)測(cè)器在其它實(shí)施例中可以具有不同位 置。
[0050] 控制系統(tǒng)201可以包括開關(guān)控制模塊250,該開關(guān)控制模塊被配置為控制第一接 觸器236和第二接觸器238的操作。開關(guān)控制模塊250可以基于來(lái)自車輛系統(tǒng)的其它部件 的數(shù)據(jù)（例如測(cè)量結(jié)果）控制第一和第二接觸器236、238的操作。例如控制系統(tǒng)201也可 以包括電壓監(jiān)測(cè)器252、253。電壓監(jiān)測(cè)器252被配置為確定DC總線228的電壓參數(shù)（例如 電壓或者電流），并且電壓監(jiān)測(cè)器253被配置為確定前端總線216的電壓參數(shù)?；趶碾妷?監(jiān)測(cè)器252、253接收的測(cè)量結(jié)果，開關(guān)控制模塊250可以被配置為打開或者閉合第一和第 二接觸器236、238。例如開關(guān)控制模塊250可以在確定動(dòng)力系200可操作地耦合到外部電 源206時(shí)閉合第二接觸器238。開關(guān)控制模塊250也可以被配置為在確定車輛系統(tǒng)可操作 地與外部電源206去耦合時(shí)閉合第一接觸器236或者第二接觸器238之一。
[0051] 控制系統(tǒng)201也可以包括配置為控制轉(zhuǎn)換器設(shè)備218的操作的設(shè)備控制模塊254 和配置為控制能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230的操作的能量管理模塊256。設(shè)備控制模塊254和能量管 理模塊256的操作也可以基于從車輛系統(tǒng)的其它部件接收的數(shù)據(jù)。作為一個(gè)示例，設(shè)備控 制模塊254可以被配置為控制轉(zhuǎn)換器設(shè)備218以增加或者減少能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230 (或者變 壓器212)供應(yīng)的電力的電壓以實(shí)現(xiàn)用于DC電力的指定電壓。
[0052] 如以上關(guān)于車輛系統(tǒng)100(圖1)描述的那樣，動(dòng)力系200可以根據(jù)不同操作模式 操作。例如動(dòng)力系200可以根據(jù)其中電力接收器202可操作地連接到外部電源206的外部 供應(yīng)模式操作。在外部供應(yīng)模式期間，來(lái)自外部電源206的電力可以由電力接收器202接 收并且供應(yīng)到主變壓器212。主變壓器212可以通過(guò)次級(jí)繞組214之一向前端總線216引 導(dǎo)（directing)電力。在外部供應(yīng)模式中，來(lái)自前端總線216的電力可以由轉(zhuǎn)換器設(shè)備218 修改。例如轉(zhuǎn)換器設(shè)備218可以作為整流器操作，該整流器將前端總線216中的電力從AC 電力轉(zhuǎn)換成DC電力。在其中電力接收器202接收DC電力的備選實(shí)施例中，轉(zhuǎn)換器設(shè)備218 可以是向上階躍或者向下階躍DC電力的電壓的DC-DC轉(zhuǎn)換器（例如斬波器）。在一些實(shí) 施例中，轉(zhuǎn)換器設(shè)備218也可以允許DC電力從轉(zhuǎn)換器設(shè)備218旁路并且直接流入DC總線 228 中。
[0053] 在外部供應(yīng)模式期間，DC總線228可以向推進(jìn)系統(tǒng)220和/或輔助系統(tǒng)224供電。 推進(jìn)系統(tǒng)220的逆變器（未示出）可以將DC電力轉(zhuǎn)換成AC電力和/或AC電力斬波成不 同電壓電平。在一些實(shí)施例中，向牽引馬達(dá)（未示出）供應(yīng)的AC電力是三相AC電力。
[0054] 能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230也可以在外部供應(yīng)模式中從DC總線228接收DC電力。更具體 而言，第二接觸器238可以被閉合以允許通過(guò)傳導(dǎo)路徑234和通過(guò)二極管240將電力引向 能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230。如這里描述的那樣，轉(zhuǎn)換器設(shè)備218提供的DC電力的牽引電壓可以近 似地等于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230的指定充電電壓。因而，在外部供應(yīng)模式中，推進(jìn)系統(tǒng)220可以 被供電而同時(shí)對(duì)能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230充電。在一些實(shí)施例中，開關(guān)控制模塊250可以被配置 為在外部供應(yīng)模式期間有選擇地打開第二接觸器238,以便推進(jìn)系統(tǒng)220和/或輔助系統(tǒng) 224僅被供電而能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230未被充電。這可以例如在控制系統(tǒng)201確定能量存儲(chǔ)系 統(tǒng)230被充分地充電或者推進(jìn)系統(tǒng)220需要最大電力時(shí)出現(xiàn)。
[0055] 在車輛系統(tǒng)的操作期間的某點(diǎn)，動(dòng)力系200不再可以從外部電源206接收電力。例 如高架線204可能結(jié)束（例如高架線204不再可以沿著路線的一個(gè)或者多個(gè)部分延伸），外 部電源206可能無(wú)法提供充分的電力量，或者動(dòng)力系200中的部件可能出故障。電壓監(jiān)測(cè) 器253可以在動(dòng)力系200不再接收電力時(shí)檢測(cè)到電壓改變，并且控制系統(tǒng)201然后可以確 定動(dòng)力系200未可操作地連接到外部電源206。例如在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)201可以從 電壓監(jiān)測(cè)器253接收在前端總線216的電壓參數(shù)的測(cè)量結(jié)果并且確定動(dòng)力系200不再接收 電力。
[0056] 在其它實(shí)施例中，取代檢測(cè)在前端總線216的電壓參數(shù)，電壓監(jiān)測(cè)器253可以被配 置為檢測(cè)在主變壓器212、在電力接收器202、在主變壓器212與電力接收器202之間延伸 的傳導(dǎo)路徑或者在動(dòng)力系200內(nèi)的另一點(diǎn)的電壓參數(shù)。在備選實(shí)施例中，控制系統(tǒng)201可 以使用其它數(shù)據(jù)以確定車輛系統(tǒng)不再可操作地連接到外部電源206。例如傳感器或者檢測(cè) 器可以傳達(dá)數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)向控制系統(tǒng)201通知電力接收器202不再耦合到高架線204。
[0057] 在控制系統(tǒng)201確定動(dòng)力系200不再可操作地連接到外部電源206時(shí)，開關(guān)控制 模塊250可以根據(jù)內(nèi)部供應(yīng)（或者離線）模式操作。在向內(nèi)部供應(yīng)模式轉(zhuǎn)變時(shí)，開關(guān)控制 模塊250可以閉合第一和第二接觸器236、238之一并且打開第一和第二接觸器236、238中 的另一個(gè)。
[0058] 在一個(gè)實(shí)施例中，開關(guān)控制模塊250可以打開第二接觸器238并且閉合第一接觸 器236。在第一接觸器236被閉合時(shí)，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230可以向前端總線216并且因而向 轉(zhuǎn)換器設(shè)備218供應(yīng)DC電力。這時(shí)，轉(zhuǎn)換器設(shè)備218也可以作為斬波器（例如DC-DC轉(zhuǎn)換 器）工作，該斬波器向上階躍或者向下階躍能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230向轉(zhuǎn)換器設(shè)備218提供的DC電力的電壓。更具體而言，設(shè)備控制模塊254可以操作轉(zhuǎn)換器設(shè)備218以向DC總線228提 供電力的指定電壓。指定電壓可以例如基于車輛系統(tǒng)或者控制系統(tǒng)201的操作中提供的功 率要求（例如檔位或者節(jié)流水平）。作為示例，指定電壓可以在約1-3. 5kV之間。
[0059] 在一些境況之下，電池存儲(chǔ)系統(tǒng)230也可以向DC總線228直接提供電力而未通過(guò) 轉(zhuǎn)換器設(shè)備（例如轉(zhuǎn)換器設(shè)備218)引導(dǎo)電力。例如在其中未使用二極管240并且電池存 儲(chǔ)系統(tǒng)230能夠在DC總線228的指定操作電壓將電力放電的實(shí)施例中，第二接觸器238可 以被閉合以允許DC電力從能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230流向DC總線228。
[0060] 電池存儲(chǔ)系統(tǒng)230在一些實(shí)施例中也可以在再生模式期間被充電。推進(jìn)系統(tǒng)220 可以用來(lái)在動(dòng)態(tài)制動(dòng)操作期間生成電力并且對(duì)DC總線228充電。例如牽引馬達(dá)可以在車 輛系統(tǒng)執(zhí)行制動(dòng)操作時(shí)作為發(fā)電機(jī)操作。這樣，推進(jìn)系統(tǒng)220可以向DC總線228供應(yīng)DC 電力。在這樣的場(chǎng)合時(shí)，開關(guān)控制模塊250可以操作第一和第二接觸器236、238和/或設(shè) 備控制模塊254可以根據(jù)再生模式操作轉(zhuǎn)換器設(shè)備218。動(dòng)力系200可以或者可以未在再 生模式中可操作地耦合到外部電源206。
[0061] 例如在再生模式中，開關(guān)控制模塊250可以基于DC總線228的電壓電平有選擇地 激活第一和第二接觸器236、238。電壓監(jiān)測(cè)器252可以確定DC總線228在再生模式期間 具有與能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230的充電電壓近似地相等的操作電壓。這樣，開關(guān)控制模塊250可 以打開第一接觸器236并且閉合第二接觸器238,以便DC總線228中的DC電力通過(guò)線234 流向能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230。
[0062] 然而電壓監(jiān)測(cè)器252可以確定DC總線228在再生模式期間具有未與能量存儲(chǔ)系 統(tǒng)230的充電電壓近似地相等的操作電壓。在這樣的情況下，開關(guān)控制模塊250可以打開 第二接觸器238并且閉合第一接觸器236,以便DC電力流向轉(zhuǎn)換器設(shè)備218。設(shè)備控制模 塊254又可以控制轉(zhuǎn)換器設(shè)備218以向上階躍或者向下階躍推進(jìn)系統(tǒng)220生成的DC電力 的電壓，以便在前端總線216的電壓在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230的充電電壓。
[0063] 因而，在一些實(shí)施例中，在通過(guò)第二接觸器238供應(yīng)電力時(shí)，動(dòng)力系200未包括在 能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230的輸出與推進(jìn)系統(tǒng)220的輸入之間的電壓轉(zhuǎn)換器。不同于已知的車輛系 統(tǒng)，動(dòng)力系200可以未包括在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230的輸出與推進(jìn)系統(tǒng)220的輸入之間的變壓 器。在一些實(shí)施例中，從能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230的輸出流向推進(jìn)系統(tǒng)220的輸入的電力在通過(guò) 第一接觸器238供應(yīng)電力時(shí)僅由轉(zhuǎn)換器設(shè)備218轉(zhuǎn)換。
[0064] 在一些實(shí)施例中，動(dòng)力系200中的部件固有地（inherently)保持的電感（例如漏 電感）可以用來(lái)向DC總線228供應(yīng)電力。例如變壓器212可以具有電感并且可以用作短 時(shí)間能量存儲(chǔ)設(shè)備。變壓器212可以向轉(zhuǎn)換器設(shè)備218供應(yīng)電力，該轉(zhuǎn)換器設(shè)備可以向上 階躍或者向下階躍電壓并且向DC總線228供應(yīng)它。備選地，變壓器212可以通過(guò)路徑234 向能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230直接供應(yīng)電力?？梢允褂们袚Q設(shè)備，以便變壓器212有效地作為斬波 器設(shè)備操作。作為一個(gè)具體示例，假設(shè)動(dòng)力系200在指定速度（例如低速度）操作。如果 DC總線228的電壓不再與能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230的電壓匹配，則變壓器212可以用來(lái)升高DC總 線228的或者能量存儲(chǔ)系統(tǒng)230的電壓。雖然以上示例具體地描述變壓器212為用作能量 存儲(chǔ)設(shè)備，但是可以用相似方式使用動(dòng)力系200中的其它電部件。
[0065] 圖3是可以與動(dòng)力系、比如分別與圖2和3的動(dòng)力系200、300-起使用的根據(jù)一個(gè) 實(shí)施例的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300的示意圖。然而能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300不限于僅與動(dòng)力系200、300 的一起應(yīng)用、但是可以與其它動(dòng)力系和車輛系統(tǒng)一起使用。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300可以包括存 儲(chǔ)組件301和能量管理模塊或者控制器350。存儲(chǔ)組件301可以包括一個(gè)或者多個(gè)能量模 塊、比如能量模塊302、304,每個(gè)能量模塊包括一個(gè)或者多個(gè)存儲(chǔ)單元（例如電池、電容器、 燃料電池等）。在一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300被配置為提供用于向存儲(chǔ)單元 306充電的可適配或者可再配置充電電壓和/或用于向電耦合到推進(jìn)系統(tǒng)（未示出）的DC 總線320供應(yīng)電力的可適配或者可再配置操作電壓。例如動(dòng)力系400(在圖4中示出）可 以利用能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300的可再配置特征。
[0066] 如圖所示，存儲(chǔ)組件301包括通過(guò)組到組總線326相互串聯(lián)電連接的多個(gè)能量模 塊（也稱為能量組）302、304。附加能量模塊在其它實(shí)施例中可以相互串聯(lián)和/或并聯(lián)耦合。 例如存儲(chǔ)組件301可以包括串聯(lián)的三個(gè)到六個(gè)能量模塊。能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300電耦合到可以 與DC總線216、416(分別為圖2和4)相似的DC總線320。能量模塊302可以通過(guò)第一引 線322直接連接到DC總線320的正極性導(dǎo)體，并且能量模塊304可以通過(guò)第二引線324直 接連接到DC總線320的負(fù)極性導(dǎo)體。
[0067] 能量模塊302、304中的每個(gè)能量模塊可以包括相互串聯(lián)和/或并聯(lián)電連接的能量 存儲(chǔ)單元（或者電池）306的陣列。例如就能量模塊302而言，多行或者串308-310的存 儲(chǔ)單元306可以包括串聯(lián)的多個(gè)存儲(chǔ)單元306。雖然僅示出三行308-310,但是能量模塊 302、304可以包括附加行。行308-310中的每行可以相互并聯(lián)電連接。僅作為一個(gè)示例，行 308-310中的每行可以具有串聯(lián)布置的約150個(gè)存儲(chǔ)單元。
[0068] 能量模塊302、304被配置為實(shí)現(xiàn)指定電壓并且在具體實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)在電壓范圍 內(nèi)的選擇電壓。例如能量模塊302、304中的每個(gè)能量模塊可以具有約550到約585V的最 大電壓。能量模塊302、304也可以被配置為提供指定量的電力并且在具體實(shí)施例中提供在 電力范圍內(nèi)的選擇量的電力。例如能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300可以被配置為提供從約2MW到約6MW 的電力。
[0069]為了實(shí)現(xiàn)在電壓范圍內(nèi)的選擇電壓，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300可以包括多個(gè)旁路電路 352、354。旁路電路352、354可以由能量管理模塊350控制以有選擇地對(duì)能量模塊302、304 中的一個(gè)或者多個(gè)能量模塊和/或?qū)?yīng)存儲(chǔ)單元306中的一個(gè)或者多個(gè)存儲(chǔ)單元充電或者 放電。例如個(gè)別存儲(chǔ)單元306可能例如由于制造容差、老化和環(huán)境條件而具有與其它存儲(chǔ) 單元306不同的容量。這樣，在若干充電和放電循環(huán)之后，存儲(chǔ)單元306可能變得相對(duì)于彼 此失衡（或者不相等）。這些失衡可能減少存儲(chǔ)單元或者能量模塊的壽命操作和/或性能。 旁路電路352、354可以被操作為均衡存儲(chǔ)單元306。除了控制或者進(jìn)行存儲(chǔ)單元和能量模 塊中的電力均衡之外，旁路電路352、354也可以用來(lái)配置電力電路，該電力電路在存儲(chǔ)單 元被放電時(shí)提供指定電壓、由此向動(dòng)力系供應(yīng)指定量的電力。
[0070] 因而，旁路電路352、354可以包括用于有效地從一個(gè)或者多個(gè)電部件旁路的適當(dāng) 電路裝置（例如開關(guān)、二極管、電阻器等）。在充電操作期間，能量管理模塊350可以監(jiān)視能 量模塊302、304的至少一個(gè)存儲(chǔ)參數(shù)、一行或者多行存儲(chǔ)單元306的至少一個(gè)存儲(chǔ)參數(shù)和 /或一個(gè)或者多個(gè)單個(gè)存儲(chǔ)單元306的至少一個(gè)存儲(chǔ)參數(shù)。存儲(chǔ)參數(shù)（或者條件）可以包 括對(duì)應(yīng)能量模塊/行/存儲(chǔ)單元的充電狀態(tài)（S0C)、充電深度（D0C)、端子電壓或者開路電 壓。就能量模塊302、304而言，在檢測(cè)到一個(gè)或者多個(gè)存儲(chǔ)參數(shù)（例如S0C)之后，能量管 理模塊350可以指令旁路電路352從一個(gè)或者多個(gè)能量模塊旁路、但是繼續(xù)對(duì)一個(gè)或者多 個(gè)其它能量模塊充電。作為具體示例，如果能量管理模塊350基于測(cè)量的存儲(chǔ)參數(shù)確定能 量模塊302被充分地充電，則能量管理模塊350可以指令旁路電路352指引電流流動(dòng)，以便 電流從能量模塊302旁路、但是繼續(xù)對(duì)能量模塊304充電。
[0071] 以相似方式，能量管理模塊350可以監(jiān)視行308-310和/或單個(gè)存儲(chǔ)單元306的 充電。在測(cè)量用于行或者單個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)參數(shù)之后，能量管理模塊350可以指令對(duì)應(yīng) 旁路電路354從一行或者多行和/或一個(gè)或者多個(gè)存儲(chǔ)單元306旁路。例如如果能量管理 模塊350確定存儲(chǔ)單元306A被充分地充電、但是存儲(chǔ)單元306B未被充分地充電，則能量管 理模塊350可以指令對(duì)應(yīng)旁路電路354引導(dǎo)電流流動(dòng)，以便電流從存儲(chǔ)單元306A旁路、但 是繼續(xù)對(duì)存儲(chǔ)單元306B充電。
[0072] 可選地，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300的旁路電路352、354可以被配置為向上階躍或者向下 階躍向測(cè)量系統(tǒng)供應(yīng)的電力的電壓。例如在車輛系統(tǒng)不再?gòu)耐獠侩娫唇邮针娏r(shí)，能量存 儲(chǔ)系統(tǒng)300可以被適配或者再配置為滿足動(dòng)力系的需要。更具體而言，在放電操作期間，能 量管理模塊350可以操作旁路電路352、354以增加或者減少能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300的有效電壓 或者能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300的有效容量。旁路電路352、354可以有選擇地連接指定能量模塊或 者在能量模塊內(nèi)的指定存儲(chǔ)單元以對(duì)推進(jìn)系統(tǒng)放電和向推進(jìn)系統(tǒng)供應(yīng)指定電力。
[0073] 例如在車輛系統(tǒng)未稱合到外部電源時(shí)，從能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300需要的電力量可以基 于各種因素、比如路線的地理、車輛系統(tǒng)的重量等。因而，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)350可以確定能量 模塊302、304和/或在能量模塊302、304內(nèi)的存儲(chǔ)單元306的電路布置，該電路布置滿足請(qǐng) 求的電力量。能量管理模塊350可以指令旁路電路352、354以有選擇地連接能量模塊302、 304和/或存儲(chǔ)單元306,以便能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300形成指定電路布置。例如旁路電路352、 354可以改變以添加或者減去串聯(lián)的存儲(chǔ)單元306。電路布置可以隨著車輛系統(tǒng)的能量要 求改變而改變。更具體而言，能量存儲(chǔ)模塊350可以向上階躍或者向下階躍能量存儲(chǔ)系統(tǒng) 300供應(yīng)的電壓或者增加或者減少能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300供應(yīng)的電力。
[0074] 舉例而言，在需要最大電力（例如約6MW)時(shí)，能量管理模塊350可以指令旁路電 路352、354在放電操作期間利用每一個(gè)存儲(chǔ)單元306。然而在車輛系統(tǒng)僅需有限量的電力 (例如2MW)時(shí)、比如在車輛系統(tǒng)慣性行進(jìn)或者靜止時(shí)，能量管理模塊350可以指令旁路電路 352、354僅對(duì)能量模塊中的選擇數(shù)目的能量模塊或者在能量模塊內(nèi)的存儲(chǔ)單元中的選擇數(shù) 目的存儲(chǔ)單元放電。
[0075] 除了以上之外，實(shí)施例也可以被配置為在存儲(chǔ)單元中的一個(gè)或者多個(gè)存儲(chǔ)單元形 成接地故障時(shí)保護(hù)車輛系統(tǒng)。如圖所示，能量模塊302、304可以分別包括模塊殼312、314。 模塊殼312、314可以被與車輛系統(tǒng)的余項(xiàng)（remainder)電隔離。例如模塊殼312、314的外 部可以被絕緣，并且模塊殼312、314可以擱放在絕緣元件（例如套管）上，以便模塊殼312、 314被電隔離。能量模塊302、304也可以包括使模塊殼與傳入或者傳出導(dǎo)體隔離和絕緣的 多個(gè)電絕緣套管341-344。更具體而言，套管341使模塊殼312與第一引線322絕緣和隔 離。套管342使模塊殼314與第二引線324絕緣和隔離，并且套管343、344使模塊殼312、 314分別與組到組總線326絕緣和隔離。
[0076] 然而模塊殼312、314可以通過(guò)相應(yīng)接觸器332、334有選擇地連接到接地316。存 儲(chǔ)單元306可以不電耦合到模塊殼312、314。取而代之，用于能量模塊302、304中的每個(gè)能 量模塊的存儲(chǔ)單元306可以與模塊殼312、314被電隔離。這樣，存儲(chǔ)單元306可以具有相 對(duì)于模塊殼312、314浮動(dòng)（floating)的特征。在一些實(shí)施例中，存儲(chǔ)單元306也可以相互 被電隔離。
[0077]能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300可以包括接地故障檢測(cè)器360。在一些實(shí)施例中，接地故障檢測(cè) 器360可以是電壓監(jiān)測(cè)器或者電流檢測(cè)器（例如電流求和電路）。接地故障檢測(cè)器360可 以電耦合到DC總線320的正極性導(dǎo)體和負(fù)極性導(dǎo)體。接地故障檢測(cè)器360也可以電耦合 到模塊殼312、314。在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300的操作期間，存儲(chǔ)單元306之一可以接地。例如 存儲(chǔ)單元306B可能變得受損，以便存儲(chǔ)單元360B接地（例如形成與模塊殼312的非所需 或者不利電連接）。在這一情況下，接地故障檢測(cè)器360可以被配置為標(biāo)識(shí)出（identify) 相對(duì)于模塊殼312和DC總線320的電壓（或者電流）改變?；陔妷焊淖?，能量管理模塊 350可以確定接地故障存在。然而即使接地故障已經(jīng)出現(xiàn)，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300可以仍然操作 并且DC總線320可以接收和/或供應(yīng)電力。
[0078] 在標(biāo)識(shí)出接地故障存在于能量模塊302內(nèi)之后，可以向技術(shù)人員提醒接地故障狀 況。在適當(dāng)時(shí)，技術(shù)人員然后可以閉合接觸器332,以便模塊殼312被接地。技術(shù)人員然后 可以檢查能量模塊302以標(biāo)識(shí)接地故障出現(xiàn)于何處。
[0079]圖4是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例形成的動(dòng)力系或者組件400的示意圖。動(dòng)力系400可以 是車輛或者車輛系統(tǒng)、比如車輛系統(tǒng)1〇〇(圖1)的部分并且可以與動(dòng)力系101 (圖1)和 200 (圖2)相似。例如動(dòng)力系400包括電力接收器402,該電力接收器402在所示實(shí)施例中 是配置為對(duì)接外部電源406的高架線404的懸鏈組裝。動(dòng)力系400也包括主變壓器412,該 主變壓器412在所示實(shí)施例中包括多個(gè)次級(jí)繞組414。次級(jí)繞組414之一可操作地耦合到 動(dòng)力系400的余項(xiàng)并且配置為向該余項(xiàng)提供充分量的電力。其它次級(jí)繞組414可以可操作 地耦合到車輛系統(tǒng)的其它組件。
[0080] 變壓器412連接到第一或者前端總線416并且配置為向第一或者前端總線416供 應(yīng)電力。前端總線416向轉(zhuǎn)換器設(shè)備418供應(yīng)電力。與轉(zhuǎn)換器設(shè)備218相似，轉(zhuǎn)換器設(shè)備 418互連前端總線416和DC總線428。DC總線428又電連接到可以與圖2中的推進(jìn)系統(tǒng) 220、調(diào)控設(shè)備222和輔助系統(tǒng)224相似的推進(jìn)系統(tǒng)420、調(diào)控設(shè)備422和輔助系統(tǒng)424。動(dòng) 力系400也可以包括可以與能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300相似的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)430。
[0081] 與動(dòng)力系200相似，動(dòng)力系400可以包括控制系統(tǒng)401，該控制系統(tǒng)包括配置為分 別確定DC總線428和前端總線416的電壓參數(shù)（例如電壓或者電流）的電壓監(jiān)測(cè)器452、 453?？刂葡到y(tǒng)401也可以包括配置為控制轉(zhuǎn)換器設(shè)備418的操作的設(shè)備控制模塊454和 配置為控制能量存儲(chǔ)系統(tǒng)430的操作的能量管理模塊456。設(shè)備控制模塊454和能量管理 模塊456的操作可以基于從車輛系統(tǒng)的其它部件接收的數(shù)據(jù)（例如測(cè)量結(jié)果）。
[0082] 不同于轉(zhuǎn)換器設(shè)備218,動(dòng)力系400的轉(zhuǎn)換器設(shè)備418未修改能量存儲(chǔ)系統(tǒng)430供 應(yīng)的電力。取而代之，動(dòng)力系400可以利用以上關(guān)于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)300描述的可再配置特 征，以便能量存儲(chǔ)系統(tǒng)430的充電或者放電電壓可以基于動(dòng)力系400的操作來(lái)有選擇地配 置。例如如果推進(jìn)系統(tǒng)420需要1000V以向牽引馬達(dá)供電，但是能量存儲(chǔ)系統(tǒng)430具有當(dāng) 前電壓800V，則能量管理模塊456可以控制旁路電路（未示出）以形成具有1000V電壓的 電路布置。類似地，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)430可以用于如以上描述的電力均衡。
[0083] 圖5圖示操作包括能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的車輛系統(tǒng)的方法500的流程圖。方法500例如 可以運(yùn)用這里討論的各種實(shí)施例（例如系統(tǒng)和/或方法）、比如關(guān)于圖1-4描述的實(shí)施例的 結(jié)構(gòu)或者方面。在各種實(shí)施例中，可以省略或者添加某些步驟（或者操作），可以組合某些 步驟，可以同時(shí)執(zhí)行某些步驟，可以并行執(zhí)行某些步驟，可以將某些步驟拆分成多個(gè)步驟， 可以按照不同順序執(zhí)行某些步驟，或者可以用迭代方式重新執(zhí)行某些步驟或者系列步驟。
[0084] 方法500可以包括在502中，確定車輛系統(tǒng)是否可操作地連接到外部電源（例如 高架線、第三干線等）。該在502中的確定可以例如在監(jiān)測(cè)器或者檢測(cè)器檢測(cè)到車輛系統(tǒng)已 經(jīng)對(duì)接或者脫離外部電源時(shí)被觸發(fā)。例如監(jiān)測(cè)器或者檢測(cè)器可以是對(duì)接外部電源的電力接 收器的部分。監(jiān)測(cè)器或者檢測(cè)器可以檢測(cè)到在電力接收器的電壓或者電流突變、然后與控 制系統(tǒng)通信以向控制系統(tǒng)通知電力供應(yīng)的狀態(tài)已經(jīng)改變。在其它實(shí)施例中，在502中的確 定可以包括頻繁地查詢監(jiān)測(cè)器或者檢測(cè)器關(guān)于電力接收器是否可操作地對(duì)接到外部電源。
[0085] 基于這一確定，如果車輛系統(tǒng)可操作地連接到外部電源，則方法500可以繼續(xù) 504,根據(jù)外部供應(yīng)模式操作車輛系統(tǒng)，或者如果車輛系統(tǒng)未可操作地連接到外部電源，則 繼續(xù)506,根據(jù)內(nèi)部供應(yīng)模式操作車輛系統(tǒng)。在504的外部供應(yīng)模式中，方法500可以包括 從外部電源接收電力（在507)并且通過(guò)前端總線向轉(zhuǎn)換器設(shè)備供應(yīng)電力（在508)。轉(zhuǎn)換 器設(shè)備可以被配置為將電力轉(zhuǎn)換成DC電力并且向DC總線供應(yīng)DC電力。方法500也可以 包括對(duì)有選擇地連接到DC總線的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)充電（在510)并且向連接到DC總線的推 進(jìn)系統(tǒng)供電（在512)。充電（在510)和供電（在512)可以同時(shí)或者并行出現(xiàn)。
[0086] 在一些實(shí)施例中，充電（在510)和供電（在512)可以僅在相同時(shí)間間歇地或者 偶爾地出現(xiàn)。例如可以在外部供應(yīng)模式期間確定能量存儲(chǔ)系統(tǒng)被充分地充電。也可以確定 車輛系統(tǒng)需要最大電力。在這樣的實(shí)例期間，方法500可以包括從DC總線斷開能量存儲(chǔ)系 統(tǒng)（在514)。
[0087] 方法500也可以包括監(jiān)視能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的至少一個(gè)存儲(chǔ)參數(shù)（在516)。例如控 制系統(tǒng)可以監(jiān)視能量模塊、在能量模塊中的存儲(chǔ)單元行或者串或者單個(gè)存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)參 數(shù)。基于這一監(jiān)視，方法500可以包括有選擇地連接存儲(chǔ)單元以形成指定電路布置（在 518)。指定電路布置可以被配置為對(duì)選擇的存儲(chǔ)單元充電并且未對(duì)其它存儲(chǔ)單元充電，以 便存儲(chǔ)單元變成更能量平衡。
[0088] 在車輛系統(tǒng)的操作期間的某點(diǎn)，方法500可以確定車輛系統(tǒng)未可操作地連接到 外部電源（在502)。在這樣的確定之后，方法500可以根據(jù)內(nèi)部供應(yīng)模式操作車輛系統(tǒng) (506)。在520,方法500可以包括從能量存儲(chǔ)系統(tǒng)向前端總線或者DC總線之一供應(yīng)電力以 向車輛系統(tǒng)的推進(jìn)系統(tǒng)供電。在一些實(shí)施例中，在520,該供應(yīng)包括確定電力是否應(yīng)當(dāng)被供 應(yīng)給連接到前端總線的轉(zhuǎn)換器設(shè)備或者直接供應(yīng)到DC總線。例如如果能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的電 壓近似地等于推進(jìn)系統(tǒng)的電壓要求，則該供應(yīng)（520)可以包括向DC總線直接提供電力。然 而如果推進(jìn)系統(tǒng)的電壓要求不等于能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的電壓，則電力可以被供應(yīng)到前端總線， 其中轉(zhuǎn)換器設(shè)備增加或者減少電壓。
[0089] 在一些實(shí)施例中，方法500可以包括522,有選擇地連接能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的存儲(chǔ)單元 以形成指定電路布置。例如在一個(gè)或者多個(gè)實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)可能不能連接到前端 總線。在這樣的實(shí)施例中，能量存儲(chǔ)系統(tǒng)可以被重配置為向DC總線提供所需電壓。例如控 制系統(tǒng)可以操作旁路電路以有選擇地連接存儲(chǔ)單元，以便提供指定電壓。
[0090] 在外部供應(yīng)模式504或者內(nèi)部供應(yīng)模式506期間，方法500可以包括從推進(jìn)系統(tǒng) 向DC總線供應(yīng)電力（在524)。例如在動(dòng)態(tài)制動(dòng)操作期間，牽引馬達(dá)可以生成被逆變器轉(zhuǎn)換 成DC電力的電力。在一些實(shí)施例中，基于DC電力的電壓，DC電力可以被直接供應(yīng)到DC總 線或者供應(yīng)到修改DC電力的轉(zhuǎn)換器設(shè)備。
[0091] 雖然這里描述的實(shí)施例可以對(duì)人類發(fā)起的查詢或者操作做出響應(yīng)，但是一個(gè)或者 多個(gè)實(shí)施例可以根據(jù)指定行程計(jì)劃來(lái)操作。更具體而言，各種電力部件（例如轉(zhuǎn)換器設(shè)備、 接觸器等）的操作可以根據(jù)預(yù)定行程計(jì)劃來(lái)操作。行程計(jì)劃可以指明車輛系統(tǒng)在沿著一個(gè) 或者多個(gè)路線（例如軌道、道路、水路等）的行程的過(guò)程期間的操作以便實(shí)現(xiàn)某個(gè)目標(biāo)、t匕 如減少能量消耗、按時(shí)到達(dá)目的地等。更具體而言，行程計(jì)劃可以根據(jù)在行程期間流逝的時(shí) 間和/或沿著行程的路線的距離指明牽引輸出（例如牽引力、電力輸出、速度、加速度等） 和/或制動(dòng)力（brakingeffort),以便如果車輛系統(tǒng)實(shí)際地根據(jù)指定操作（例如指定操作 設(shè)置）來(lái)操作，則車輛系統(tǒng)將減少消耗的能量的量。
[0092] 行程計(jì)劃可以基于車輛數(shù)據(jù)、路線數(shù)據(jù)或者行程數(shù)據(jù)中的至少一個(gè)以生成行程計(jì) 劃并且也可以包括操作數(shù)據(jù)。車輛數(shù)據(jù)可以包括關(guān)于車輛的特性的信息。例如在車輛系 統(tǒng)是軌道車輛時(shí)，車輛數(shù)據(jù)可以包括軌道車輛數(shù)目、機(jī)車數(shù)目、涉及單個(gè)機(jī)車或者機(jī)車構(gòu)成 (例如機(jī)車型號(hào)或者類型、重量、電力描述、機(jī)車牽引傳輸性能、冷卻特性）的信息、具有有 效拖拉系數(shù)（dragcoefficient)的軌道車輛的負(fù)載、車輛操縱規(guī)則（例如牽引力斜坡速率、 最大制動(dòng)力斜坡速率）、軌道汽車容量（content)、關(guān)于功率的下限和/或上限（節(jié)流）設(shè) 置等。
[0093] 路線數(shù)據(jù)可以包括關(guān)于路線的信息、比如涉及沿著路線的各段的地理或者地形 (例如有效軌道等級(jí)和曲率）、用于路線的指明段的速度限制、用于路線的指明段的最大累 計(jì)和/或瞬時(shí)排放、路口（例如鐵路路口）的位置、某些軌道特征（例如上頂、下陷、曲線和 超海拔）的位置、里程標(biāo)志的位置和等級(jí)改變、旁軌、補(bǔ)給站和燃料站的位置的信息。
[0094] 行程數(shù)據(jù)可以包括涉及指定任務(wù)或者行程的信息、比如行程的開始和結(jié)束時(shí)間、 開始和結(jié)束位置、涉及指定路線的路線數(shù)據(jù)（例如視里程標(biāo)志、速度限制而定的有效軌道 等級(jí)和曲率）、用于路線的關(guān)于排放的上累計(jì)和/或瞬時(shí)限制、對(duì)于行程而允許的能量消 耗、歷史行程數(shù)據(jù)（例如在沿著指定路線的先前行程中使用多少能量）、希望的行程時(shí)間或 者持續(xù)時(shí)間、工作人員（用戶和/或操作中）標(biāo)識(shí)、工作人員輪班到期時(shí)間、用于指定段的 關(guān)于功率的下和/或上限（節(jié)流）設(shè)置等。
[0095] 作為一個(gè)具體示例，第一和第二接觸器236、238(圖2)的操作可以基于指定行程 計(jì)劃。例如基于行程計(jì)劃，控制系統(tǒng)201可以在車輛系統(tǒng)接近或者通過(guò)其中外部電源（例如 高架線）不再可用的點(diǎn)時(shí)閉合第一接觸器236并且打開第二接觸器238。在車輛系統(tǒng)可操作 地連接到外部電源時(shí)，控制系統(tǒng)201可以在控制系統(tǒng)201知道推進(jìn)系統(tǒng)將需要最大電力時(shí) 打開第一和第二接觸器236、238。例如行程計(jì)劃可以指示正在接近陡坡（ste印incline)。 因而，控制系統(tǒng)201可以打開第一和第二接觸器236、238二者。
[0096]圖6圖示可以與動(dòng)力系、比如分別與圖2和3的動(dòng)力系200、300 -起使用的根據(jù) 一個(gè)實(shí)施例的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)600。然而能量存儲(chǔ)系統(tǒng)600不限于僅與動(dòng)力系200、300的一 起應(yīng)用、但是可以與其它動(dòng)力系和車輛系統(tǒng)一起使用。在一個(gè)方面中，提供多個(gè)能量模塊。 這些能量模塊中的至少部分被并聯(lián)電連接。連接的能量模塊可以向2、3、4.....n...個(gè)總 線系統(tǒng)供應(yīng)電力。任何"余項(xiàng)"能量模塊可以用于在單個(gè)總線系統(tǒng)內(nèi)的負(fù)載平衡。例如在 有15個(gè)能量模塊和4個(gè)總線系統(tǒng)時(shí)，對(duì)于共計(jì)的12個(gè)能量模塊，3個(gè)能量模塊可以被并聯(lián) 用于每個(gè)總線系統(tǒng)。這樣，3個(gè)能量模塊是余項(xiàng)模塊。余項(xiàng)模塊未被并聯(lián)連接、但是可以用 于單個(gè)總線系統(tǒng)的負(fù)載平衡。
[0097] 可以使用電力開關(guān)來(lái)切換余項(xiàng)模塊。適當(dāng)?shù)碾娏﹂_關(guān)可以例如包括兩個(gè)雙極接觸 器或者開關(guān)。電力開關(guān)可以是將電路打開或者閉合定義的時(shí)段的瞬時(shí)通-斷開關(guān)或者具有 常通-斷特征的通-斷開關(guān)。雙極開關(guān)可以結(jié)合這兩個(gè)特征。
[0098] 參照?qǐng)D6,示出用于操作車輛系統(tǒng)或者車輛系統(tǒng)的子系統(tǒng)的系統(tǒng)600。系統(tǒng)600包 括功能地耦合到模塊604的熱管理系統(tǒng)602,該模塊604可以是動(dòng)力系。熱管理系統(tǒng)602包 括吹風(fēng)機(jī)612和冷卻系統(tǒng)610。所示冷卻系統(tǒng)610是液體冷卻系統(tǒng)?；趹?yīng)用專屬參數(shù)，其 它冷卻系統(tǒng)可以用來(lái)包括熱管、散熱器等。模塊604包括AC/DC轉(zhuǎn)換器620、具有中心抽頭 的變壓器622和另一AC/DC轉(zhuǎn)換器624。第一和第二端子引線630、632促進(jìn)模塊與包括其 它模塊的其它設(shè)備的電接觸。
[0099] 適當(dāng)?shù)淖儔浩骺梢园ㄒ粋€(gè)或者多個(gè)感應(yīng)地耦合的導(dǎo)體。變壓器可以包括升壓 轉(zhuǎn)換器（converter)或者降壓-升壓轉(zhuǎn)換器。其它適當(dāng)?shù)淖儔浩骺梢园ㄩ_關(guān)模式電源 (Switched-ModePowerSupply;簡(jiǎn)稱SMPS)并且可選地可以包括電流限制或者消弧電路。 并且根據(jù)轉(zhuǎn)換方向，可以包括逆變器或者整流器。
[0100] 在一個(gè)實(shí)施例中，熱管理系統(tǒng)602的重量在少于約299kg的范圍中或者從約300 千克（kg)到約350kg或者從約351kg到約400kg的范圍中。熱管理系統(tǒng)602的質(zhì)量和重量 可以根據(jù)適當(dāng)具體標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。模塊604在一個(gè)實(shí)施例中可以具有在少于約149kg的范圍 中或者在從約150千克（kg)到約200kg或者從約201kg到約300kg的范圍中的重量。模 塊604的質(zhì)量和重量可以根據(jù)應(yīng)用專屬標(biāo)準(zhǔn)來(lái)選擇。在所不實(shí)施例中，包含一個(gè)模塊604 和一個(gè)熱管理系統(tǒng)602二者的超模塊的組合總重量約為550kg。備選超模塊實(shí)施例可以包 括具有多個(gè)模塊的一個(gè)熱管理系統(tǒng)602或者反之包括具有多個(gè)熱管理系統(tǒng)的一個(gè)模塊。在 一個(gè)實(shí)施例中，熱管理系統(tǒng)602被"夾入（sandwiched) "在兩個(gè)模塊之間而一個(gè)模塊在任一 側(cè)上并且通信地耦合到每個(gè)模塊。
[0101] 就物理尺度而言，這樣的物理尺度受制于從一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式到另一實(shí)現(xiàn)方式不同的 多個(gè)約束。封裝挑戰(zhàn)可以規(guī)定尺度，但是在一個(gè)實(shí)施例中，熱管理系統(tǒng)602和模塊604約為 與彼此相同的大小。在所示實(shí)施例中，尺度約為950毫米（mm)x530mmx320mm。
[0102] 在一個(gè)實(shí)施例中，使用基于液體的熱管理系統(tǒng)602和3x3平面配置，所述超模塊高 度可以是45厘米（cm)以容納逆變器。其它尺度可以參照任何能量存儲(chǔ)設(shè)備或者電池來(lái)確 定。冷卻管道可以耦合到公共熱交換器。
[0103] 參照逆變器，一個(gè)適當(dāng)逆變器可以在250千伏安（kVA)運(yùn)行時(shí)生成約10千瓦（kW) 熱。在一個(gè)實(shí)施例中，約250kVA可以是峰穩(wěn)態(tài)狀況（peaksteadystatecondition)。對(duì) 于偏移（excursion)，在少于約兩分鐘內(nèi)，可以能夠支持約300kVA。在一個(gè)備選實(shí)施例中， 預(yù)冷卻可以用來(lái)耗散上至或者附加地耗散12kW電力。另外，可以對(duì)占空比可控地進(jìn)行調(diào)整 以影響發(fā)熱速率。
[0104] 在一個(gè)實(shí)施例中，八電池模塊系統(tǒng)具有160kWHr的容量。對(duì)于10電池模塊系統(tǒng)， 可以使用越來(lái)越大的逆變器。
[0105] 可以在多個(gè)電力傳送總線系統(tǒng)之中布置和分配如這里描述的這樣的超模塊。在一 個(gè)實(shí)施例中，四個(gè)電力傳送總線系統(tǒng)可以與近似2MWh到3MWh的總能量一起使用。12-15個(gè) 160kWh超模塊各自可以被布置為實(shí)現(xiàn)電力平衡和冗余性。以下表和描述提供一個(gè)這樣的示 例，但是理解可以使用其它配置?？梢詢?yōu)化以下配置，其中冷卻系統(tǒng)的求和可以對(duì)于多個(gè)超 模塊如需要的那樣被組合成組以求冗余性。在比如圖1中的布置中對(duì)這些超模塊進(jìn)行定位 可以減少逆變器復(fù)雜性和提高單個(gè)超模塊的逆變器效率。在一個(gè)備選實(shí)施例中，可以使用 無(wú)需隔離的其它電池配置、由此消除對(duì)于超模塊的需要。在一些實(shí)施例中，超模塊的益處歸 因于它的用于去耦合中間總線要求的能力（例如見圖1和在逆變器設(shè)備112兩端的電壓）。
[0106] 由于逆變器允許經(jīng)由控制器或者電池管理系統(tǒng)（BMS)對(duì)能量模塊中的任何單個(gè) 一個(gè)或者組合的有選擇電力下調(diào)，所以有可能例如具有以下組合，其中余項(xiàng)能量模塊用于 負(fù)載平衡：
[0107]

【權(quán)利要求】
1. 一種系統(tǒng)，包括： 開關(guān)控制模塊，所述開關(guān)控制模塊配置為控制車輛系統(tǒng)中的第一接觸器和第二接觸器 的操作，所述第一接觸器和第二接觸器被配置為將前端總線和直流（DC)總線分別有選擇 地連接到所述車輛系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，所述前端總線被配置為從外部電源接收電力并且 向轉(zhuǎn)換器設(shè)備提供所述電力，所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置為向所述DC總線供應(yīng)DC電力，所述DC 總線被配置為耦合到所述車輛系統(tǒng)的推進(jìn)系統(tǒng)并且配置為具有近似地等于所述能量存儲(chǔ) 系統(tǒng)的充電電壓的用于向所述推進(jìn)系統(tǒng)供電的指定牽引電壓； 其中所述開關(guān)控制模塊被配置為在所述車輛系統(tǒng)可操作地耦合到所述外部電源時(shí)閉 合所述第二接觸器，所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置為向所述DC總線提供所述DC電力，以便所述能 量存儲(chǔ)系統(tǒng)被充電并且所述推進(jìn)系統(tǒng)接收所述DC電力；以及 其中所述開關(guān)控制模塊被配置為在所述車輛系統(tǒng)可操作地與所述外部電源去耦合時(shí) 閉合所述第一接觸器或者所述第二接觸器之一，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)被配置為在所述車輛系 統(tǒng)可操作地與所述外部電源去耦合時(shí)向所述推進(jìn)系統(tǒng)供應(yīng)所述電力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)控制模塊被配置為閉合所述第 一接觸器以向所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備供應(yīng)來(lái)自所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的所述電力，所述系統(tǒng)還包括可 操作地耦合到所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備的設(shè)備控制模塊，所述設(shè)備控制模塊被配置為控制所述轉(zhuǎn)換 器設(shè)備的操作，以便所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備改變由所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)供應(yīng)的所述電力的電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括可操作地耦合到所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備 的設(shè)備控制模塊，所述設(shè)備控制模塊被配置為控制所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備的操作，以便所述轉(zhuǎn)換 器設(shè)備改變由所述外部電源供應(yīng)的所述電力的電壓。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括電壓監(jiān)測(cè)器，所述電壓監(jiān)測(cè)器配置 為確定所述DC總線的電壓參數(shù)并且通信地耦合到所述開關(guān)控制模塊，所述開關(guān)控制模塊 被配置為基于所述電壓參數(shù)確定是否閉合所述第一接觸器或者閉合所述第二接觸器中的 至少一個(gè)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述開關(guān)控制模塊被配置為在再生模式 期間控制所述第一接觸器和第二接觸器，在所述再生模式中，所述第二接觸器被閉合而所 述車輛系統(tǒng)被制動(dòng)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括可操作地耦合到所述能量存儲(chǔ)系 統(tǒng)的能量管理模塊，所述能量管理模塊被配置為確定接地故障是否存在于所述能量存儲(chǔ)系 統(tǒng)中。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括可操作地耦合到所述能量存儲(chǔ)系 統(tǒng)的旁路電路的能量管理模塊，其中，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括有選擇地相互連接的多個(gè)能 量存儲(chǔ)單元，所述能量管理模塊被配置為控制所述旁路電路以有選擇地連接所述存儲(chǔ)單元 中的更多或者更少存儲(chǔ)單元以實(shí)現(xiàn)指定電壓或者功率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在通過(guò)所述第二接觸器供應(yīng)所述電力時(shí)， 所述電力在所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的輸出與所述推進(jìn)系統(tǒng)的輸入之間保持在未轉(zhuǎn)換狀態(tài)中。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，在通過(guò)所述第二接觸器供應(yīng)所述電力時(shí)， 所述電力在所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的輸出與所述推進(jìn)系統(tǒng)的輸入之間保持在未變換狀態(tài)中。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，從所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的輸出到所述推進(jìn) 系統(tǒng)的輸入的所述電力在通過(guò)所述第一接觸器供應(yīng)所述電力時(shí)僅由所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備轉(zhuǎn)換。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，其中，所述能量 存儲(chǔ)系統(tǒng)包括配置為向多個(gè)總線系統(tǒng)供應(yīng)電力的能量模塊集合，所述能量模塊集合包括專 用模塊和余項(xiàng)模塊，所述總線系統(tǒng)中的每個(gè)總線系統(tǒng)從相應(yīng)多個(gè)所述專用模塊被排他地供 應(yīng)電力，每個(gè)相應(yīng)多個(gè)專用模塊中的專用模塊與相應(yīng)多個(gè)專用模塊中的其它專用模塊電并 聯(lián)，其中所述余項(xiàng)模塊被配置用于負(fù)載平衡，以便所述余項(xiàng)模塊被配置為從向所述總線系 統(tǒng)中的一個(gè)總線系統(tǒng)供應(yīng)電力切換成向所述總線系統(tǒng)中的另一總線系統(tǒng)供應(yīng)電力。
12. -種車輛系統(tǒng)的動(dòng)力系，包括： 轉(zhuǎn)換器設(shè)備，所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備配置為從外部電源接收電力； 前端總線和直流（DC)總線，所述前端總線和DC總線被所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備電互連，所述轉(zhuǎn) 換器設(shè)備被配置為通過(guò)所述前端總線從所述外部電源接收所述電力并且向所述DC總線提 供DC電力； 推進(jìn)系統(tǒng)，所述推進(jìn)系統(tǒng)配置為提供用于移動(dòng)所述車輛系統(tǒng)的牽引力，所述推進(jìn)系統(tǒng) 可操作地連接到所述DC總線并且配置為從所述DC總線接收所述DC電力； 能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)配置為分別通過(guò)第一接觸器和第二接觸器有選擇地 連接到所述前端總線和DC總線；以及 開關(guān)控制模塊，所述開關(guān)控制模塊配置為控制所述第一接觸器和第二接觸器的操作， 所述開關(guān)控制模塊被配置為在所述動(dòng)力系可操作地耦合到所述外部電源時(shí)閉合所述第二 接觸器，以便所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)被充電并且所述推進(jìn)系統(tǒng)接收所述DC電力，所述開關(guān)控制 模塊被配置為在所述動(dòng)力系可操作地與所述外部電源去耦合時(shí)閉合所述第一接觸器或者 所述第二接觸器之一，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)被配置為在所述車輛系統(tǒng)可操作地與所述外部電 源去耦合時(shí)向所述推進(jìn)系統(tǒng)供應(yīng)所述電力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力系，其特征在于，在通過(guò)所述第二接觸器供應(yīng)所述電 力時(shí)，所述電力在所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的輸出與所述推進(jìn)系統(tǒng)的輸入之間保持在未變換狀態(tài) 中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力系，其特征在于，在通過(guò)所述第二接觸器供應(yīng)所述電 力時(shí)，所述電力在所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的輸出與所述推進(jìn)系統(tǒng)的輸入之間保持在未轉(zhuǎn)換狀態(tài) 中。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力系，其特征在于，從所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的輸出到所述 推進(jìn)系統(tǒng)的輸入的所述電力在通過(guò)所述第一接觸器供應(yīng)所述電力時(shí)僅由所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備 轉(zhuǎn)換。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力系，其特征在于，所述開關(guān)控制模塊被配置為閉合所 述第一接觸器以向所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備供應(yīng)來(lái)自所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)的所述電力，所述動(dòng)力系還 包括可操作地耦合到所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備的設(shè)備控制模塊，所述設(shè)備控制模塊被配置為控制所 述轉(zhuǎn)換器設(shè)備的操作，以便所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備增加或者減少所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)供應(yīng)的所述電 力的電壓。
17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力系，其特征在于，還包括可操作地耦合到所述轉(zhuǎn)換器 設(shè)備的設(shè)備控制模塊，所述設(shè)備控制模塊被配置為控制所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備的操作，以便所述 轉(zhuǎn)換器設(shè)備增加或者減少由所述外部電源供應(yīng)的所述電力的電壓。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力系，其特征在于，從所述外部電源接收的所述電力是 交流（AC)電力，所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置為將所述AC電力轉(zhuǎn)換向所述DC總線供應(yīng)的所述DC 電力。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力系，其特征在于，所述開關(guān)控制模塊被配置為在再生 模式期間控制所述第一接觸器和所述第二接觸器，在所述再生模式中，所述第二接觸器被 閉合而所述車輛系統(tǒng)被制動(dòng)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力系，其特征在于，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括配置為向多 個(gè)總線系統(tǒng)供應(yīng)電力的能量模塊集合，所述能量模塊集合包括專用模塊和余項(xiàng)模塊，所述 總線系統(tǒng)中的每個(gè)總線系統(tǒng)從相應(yīng)多個(gè)所述專用模塊被排他地供應(yīng)電力，每個(gè)相應(yīng)多個(gè)專 用模塊中的專用模塊與相應(yīng)多個(gè)專用模塊中的其它專用模塊電并聯(lián)，其中所述余項(xiàng)模塊被 配置用于負(fù)載平衡，以便所述余項(xiàng)模塊被配置為從向所述總線系統(tǒng)中的一個(gè)總線系統(tǒng)供應(yīng) 電力切換成向所述總線系統(tǒng)中的另一總線系統(tǒng)供應(yīng)電力。
21. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力系，其特征在于，還包括可操作地耦合到所述能量存 儲(chǔ)系統(tǒng)的旁路電路的能量管理模塊，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括有選擇地相互連接的多個(gè)能量 存儲(chǔ)單元，所述能量管理模塊被配置為控制所述旁路電路以有選擇地連接所述存儲(chǔ)單元中 的更多或者更少存儲(chǔ)單元以實(shí)現(xiàn)指定電壓或者功率。
22. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的動(dòng)力系，其特征在于，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括在并聯(lián)-串聯(lián) 布置中相互耦合的多個(gè)存儲(chǔ)單元，所述存儲(chǔ)單元被分配到第一存儲(chǔ)單元集合和第二存儲(chǔ)單 元集合中，其中所述第一和第二存儲(chǔ)單元集合中的每個(gè)存儲(chǔ)單元集合被保持在接地的模塊 殼中。
23. -種向車輛系統(tǒng)供電的方法，所述車輛系統(tǒng)被配置為從外部電源接收電力并且包 括能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，所述方法包括： 在所述車輛系統(tǒng)可操作地連接到外部電源時(shí)通過(guò)前端總線向轉(zhuǎn)換器設(shè)備供應(yīng)所述電 力，所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備被配置為將所述電力轉(zhuǎn)換成DC電力并且向DC總線供應(yīng)所述DC電力； 在所述車輛系統(tǒng)可操作地連接到所述外部電源時(shí)對(duì)有選擇地連接到所述DC總線的能 量存儲(chǔ)系統(tǒng)充電而同時(shí)向連接到所述DC總線的推進(jìn)系統(tǒng)供電； 確定所述車輛系統(tǒng)可操作地與所述外部電源去耦合；以及 在所述車輛系統(tǒng)可操作地與所述外部電源去耦合時(shí)從所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)向所述前端 總線或者所述DC總線之一供應(yīng)所述電力以向所述推進(jìn)系統(tǒng)供電。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，從所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)向所述前端總線 或者所述DC總線之一供應(yīng)電力包括閉合第一接觸器以將所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)電連接到所述 如端總線。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，還包括使用所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備來(lái)增加或 者減少由所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)向所述前端總線供應(yīng)的所述電力的電壓。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，來(lái)自所述能量存儲(chǔ)裝置的所述電力的 電壓在向所述推進(jìn)系統(tǒng)供電之前僅由所述轉(zhuǎn)換器設(shè)備轉(zhuǎn)換。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述能量存儲(chǔ)系統(tǒng)包括輸出，并且所述 推進(jìn)系統(tǒng)包括輸入，在通過(guò)所述第二接觸器供應(yīng)所述電力時(shí)，所述電力在所述能量存儲(chǔ)系 統(tǒng)的所述輸出與所述推進(jìn)系統(tǒng)的所述輸入之間保持在未變換狀態(tài)中。
【文檔編號(hào)】B60L3/00GK104411535SQ201380035933
【公開日】2015年3月11日 申請(qǐng)日期:2013年6月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月5日
【發(fā)明者】A.K.庫(kù)馬, W.道姆, D.約安尼季斯 申請(qǐng)人:通用電氣公司