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文档序号:9692310
存储系统202、302的用于推进车辆的第一牵引电动机206、306,该第二高压电路包括由第二直流/交流转换器212、312连接到外部电力源203、303的用于推进车辆的第二牵引电动机210、310。第一高压电路204、304和第二高压电路205、305可由直流/直流转换器214、314连接。可选地,并联的可控开关230、330设置在第一直流/交流转换器207、307与第二直流/交流转换器212、312之间,从而旁通所述直流/直流转换器214、314。
[0116]本发明涉及在多个可选的模式中的任一种模式下运行混合能量系统,所述运行模式至少包括:
[0117].自主供电模式,该自主供电模式涉及使用能量存储系统202来运行第一牵引电动机207;
[0118].外部供电模式,该外部供电模式涉及连接直流/直流转换器214、314并使用外部电力源203、303来运行第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310中的一者或二者;以及
[0119].组合式自主和外部供电模式,该组合式自主和外部供电模式涉及使用能量存储系统202、302来运行第一牵引电动机206、306以及使用外部电力源203、303来运行第二牵引电动机210、310。
[0120]在自主供电模式中,当外部供电装置203、303被断开时,能量存储系统202、302用于车辆的电动运行。能量存储系统202、302可用于通过经由第一直流/交流转换器207、307直接使用能量存储系统202、302而仅运行第一牵引电动机206、306。
[0121]在外部供电模式中,第二牵引电动机210、310能够经由第二直流/交流转换器212、312直接连接到外部供电装置203、303,而在直流/直流转换器214、314中未招致损耗。此外,外部供电装置203、303还能够经由直流/直流转换器214、314和第一直流/交流转换器207、307连接到第一牵引电动机206、306,以便运行第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310两者。在后一种运行模式期间,能够从外部供电装置203、303对能量存储系统202、302充电。
[0122]在组合式自主和外部供电模式中,能够经由第一直流/交流转换器207、307使用能量存储系统202、302来运行第一牵引电动机206、306,且能够经由第一直流/交流转换器207、307使用外部供电装置203、303来运行第二牵引电动机210、310。在此情况下,第二牵引电动机210、310可由外部供电装置203、303直接驱动,而在直流/直流转换器214、314中未招致损耗。
[0123]如上文所指示的,本发明实现了灵活的混合能量系统,该混合能量系统可在将直流/直流转换器214、314的使用最小化的同时在多个可选的模式中运行。可通过图1A-图1B和图2A-图2B所示的实例中的任一者来执行上述三种基本模式。通过直流/直流转换器214、314的定位,使得这种灵活性成为可能。对直流/直流转换器的减小的功率要求允许直流/直流转换器针对相对小的功率额定值被设定尺寸。这进而允许具有极高效率且减少了发热的、尺寸较小且重量较轻的直流/直流转换器。
[0124]根据另外得实例,该混合能量系统能够在可选的自主供电模式中运行,该自主供电模式涉及旁通所述直流/直流转换器214、314并使用能量存储系统202、302来运行第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310二者。在此实例中,能量存储系统202、302可用于通过控制所述开关230、330来运行第一牵引电动机与第二牵引电动机二者,该开关230、330并联连接以旁通直流/直流转换器214、314。能量存储系统202、302还可用于通过经由第二直流/交流转换器212、312直接使用能量存储系统202、302来运行第二牵引电动机210、310。在后一种情况下,第二牵引电动机210、310可由能量存储系统202、302直接驱动,而在直流/直流转换器214、314中未招致损耗。取决于车辆传动系的设计,第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310可用于分别驱动独立的第一从动车轴215、315和第二从动车轴216、316(图2B),或用于驱动共用的从动车轴315(图3B)。
[0125]根据又一个另外的实例,通过旁通直流/直流转换器214、314,该混合能量系统能够在可选的外部供电模式中运行。此实例涉及:使用将能量存储系统202、302连接到第一高压电路的现有接触器208、308来断开能量存储系统202、302;以及经由第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310各自的电力转换器207、307、212、312、使用外部供电装置203、303来运行第一牵引电动机206、306与第二牵引电动机210、310两者。如先前的实例中一样,第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310可用于分别驱动独立的第一从动车轴215、315和第二从动车轴216、316(图2B),或用于驱动共用的从动车轴315(图3B)。
[0126]通过允许电力从车载能量存储系统202、302或外部供电装置203、303直接供应到第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310而在直流/直流转换器214、314中未招致损耗,这两个可选的运行模式有助于提高混合能量系统的灵活性。可通过图2B和图3B所示的实例中的任一个来执行上述可选的模式,其中,可控开关230、330被设置为用于旁通该直流/直流转换器。
[0127]本发明的混合能量系统还可在多个可选的再生运行模式中运行,从而增加该系统的灵活性。
[0128]根据另一个实例,该混合能量系统可在第一可选的再生运行模式中运行。在第一可选的再生模式中,使用外部供电装置203、303来驱动第二牵引电动机210、310以驱动地面接合元件。如上所述,第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310均能够机械连接到各自的或共用的地面接合元件,例如,设有一对车轮217,218的从动车轴215,216ο
[0129]因此,当第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310机械连接到各自的地面接合元件时,第二牵引电动机210、310可经由该地面接合元件来间接驱动第一牵引电动机206、306。第二牵引电动机210、310驱动一个地面接合元件,由此,另一个地面接合元件驱动第一牵引电动机206、306以对能量存储系统202、302充电。为此目的,第一直流/交流转换器207、307可用作整流器。
[0130]为此目的,该第一可选的再生模式可用于在直流/直流转换器214、314无法供应充足电力时对能量存储系统202、302充电。可通过图2A和图2B所示的实例中的任一个来执行上文所述的这种第一再生模式,其中提供了两个单独的车轴215、216。
[0131]根据另一实例,该混合能量系统可在第二可选的再生运行模式中运行。在第二可选的再生模式中,通过使用并联安装以旁通该直流/直流转换器214、314的可控开关230、330并使用地面接合元件将第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310中的一者或二者作为发电机运行,电力被供应到外部供电装置203、303。如上所述,第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310均能够机械连接到各自的或共用的地面接合元件,例如,设有一对车轮217、218;317的从动车轴215、216;315。第二可选的再生模式可用于在不使用行车制动器的情况下或在下坡行驶时对车辆制动,而不是使用压缩制动。动能由一个或两个牵引电动机206、210;306、310转换为电能,且经由相应的第一电力转换器和/或第二电力转换器直接供应到外部供电装置203、303。
[0132]第二可选的再生模式允许所再生的电力返回到电网而不使用直流/直流转换器214、314。可通过图2B和图3B所示的实例中的任一个来执行这种第二可选的再生模式,其中,可控开关230、330被设置为用于旁通该直流/直流转换器214、314。
[0133]根据又一实例,该混合能量系统可在第三可选的再生运行模式中运行。在第三可选的再生模式中,通过使用并联安装以旁通直流/直流转换器214、314的可控开关230、330并使用地面接合元件将第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310中的一者或二者作为发电机运行,电力被供应到能量存储系统202、302。如上所述,第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310均能够机械连接到各自的或共用的地面接合元件,例如,设有一对车轮217、218;317的从动车轴215、216;315。第二可选的再生模式可用于在不使用行车制动器的情况下或在下坡行驶时对车辆制动,而不是使用压缩制动。动能由一个或两个牵引电动机206、210;306、310转换为电能,并经由相应的第一电力转换器和/或第二电力转换器直接供应到能量存储系统202、302。在此运行期间,外部供电装置203、303必须被断开。
[0134]第三可选的再生模式允许所再生的电力返回到能量存储系统202、302而不使用直流/直流转换器214、314。可通过图2B和图3B所示的实例中的任一个来执行这种第二可选的再生模式,其中,可控开关230、330被设置为用于旁通该直流/直流转换器214、314。
[0135]根据又一实例,该混合能量系统可在第四可选的再生运行模式中运行。在第四可选的再生运行模式中,使用外部供电装置203、303来驱动第二牵引电动机210、310。当第一牵引电动机206、306和第二牵引电动机210、310机械连接到共用的地面接合元件时,第二牵引电动机210、310可经由变速箱中的机械连接而直接驱动第一牵引电动机206、306,以对能量存储系统202、302充电。这涉及将两个牵引电动机与车辆变速箱的将牵引电动机连接到地面接合元件的部分断开。然后使用第二牵引电动机来驱动第一牵引电动机206、306,以对能量存储系统202、302充电。
[0136]第四可选的再生模式可用于在车辆静止时对能量存储系统202、302充电而不使用直流/直流转换器214、314。可通过图3A和图3B所示的实例中的任一个来执行上文所述的这种第四再生模式,其中,提供了共用的车轴315。
[0137]第五可选的再生模式也用于在车辆静止时对能量存储系统202、302充电而不使用直流/直流转换器214、314。可通过图3C所示的实例来执行上文所述的该第五再生模式,其中,两个牵引电动机306、310都连接到第一驱动轴。这种布置在市区运行条件下是有利的,在市区运行条件下,车辆在公交站、交通信号灯处或排队等候过程中频繁停车。
[0138]图4示出包括传统混合能量系统的车辆401的示意图。车辆401具有混合动力传动系,该混合动力传动系具有包括内燃机402的自主供电装置、第一牵引电动机403、变速箱404以及用于驱动第一从动车轴406的驱动轴405。外部供电装置407提供来自架空电线408、409的电力,该架空电线408、409可连接到集电器411,该集电器411由常规继电器和接触器413以及直流/直流转换器414连接到高压电路412。可通过电池415或外部供电装置407由高压电路412驱动第一牵引电动机403,该电池415或外部供电装置407经由第一直流/交流转换器416连接到电动机403。可通过电池415或外部供电装置407由高压电路412驱动第二牵引电动机417,该电池415或外部供电装置407经由第二直流/交流转换器418连接到电动机417。
[0139]对于设有蓄电池的这种混合动力车辆来说,电力转换器的尺寸必须设定为使得其连续额定值等于该推进系统的平均功率要求。对于类似于图1A到图1B所示的车辆的商用车辆(例如,卡车),该连续额定值将是至少100_150kW。这种布置将用于主要使用集电系统而运行的车辆,其中该发动机可用于对蓄电池充电。对于未设有蓄电池的类似布置来说,直流/直流转换器的尺寸必须设定为使得其连续额定值等于该推进系统的峰值功率要求,即,至少200-300kW。在直接连接到高压集电系统407的高压电路412中,如图4所示,来自外部供电装置407的所有电力都必须经过直流/直流转换器414。这招致了转换损耗且产生了需要冷却的热量,这会降低总系统效率并增加对车辆冷却系统的需求。此类电力转换器还将是相对大且昂贵的。
[0140]本发明还涉及一种计算机程序、计算机程序
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