CN105365599A - 具有能量存储系统的车辆推进系统和控制其操作的优化方法 - Google Patents

Abstract

车辆推进系统包括：耦合于第一DC总线的第一双向DC-DC转换器；能量存储系统，其包括耦合于该第一双向DC-DC转换器的至少一个能量存储单元；耦合于第一DC总线的第一DC到AC逆变器；和耦合于第一DC到AC逆变器的第一机电设备。对控制器编程来确定第一机电设备的实时操作速度、将第一机电设备的实时操作速度与第一机电设备的调度速度比较以及选择性地控制第一双向DC-DC转换器以基于比较来使第一DC总线的电压移位。

Description

具有能量存储系统的车辆推进系统和控制其操作的优化方法

技术领域

本发明的实施例大体上涉及对于混合和电动车辆的电动驱动系统，并且更特定地涉及对于具有一个或多个能量存储设备和一个或多个机电设备的混合和电动车辆的车辆推进系统以及控制车辆推进系统的操作的优化方法。

背景技术

纯电动车辆使用存储的电能来向电动马达供电，其推进车辆并且还可运行辅助驱动器。纯电动车辆可使用一个或多个存储电能源。例如，第一存储电能源可用于提供更持久的能量而第二存储电能源可用于提供更高功率的能量用于例如加速，其中一个或两个第一和第二源能够通过再生制动而充电。

混合电动车辆可组合内燃机和由例如牵引蓄电池等能量存储设备供电来推进车辆的电动马达。这样的组合可通过使燃烧发动机和电动马达每个能够在相应增长的效率范围内运行来增加总燃料效率。例如电动马达从起步加速可以是高效的，而燃烧发动机在例如公路驾驶等恒定的发动机运行的持续时期期间可以是高效的。具有电动马达来提升初始加速度允许混合动力车辆中的燃烧发动机更小且更省油。

尽管已经开发对于纯电动车辆和混合电动车辆的推进系统配置以包括用于增加能量或功率密度的多个电能源，和用于实现期望推进输出的多个电力源，使这些能量存储和电力源并入推进系统使系统的总尺寸、重量和成本增加。例如，为了确保将在期望的车辆寿命期间维持最低性能水平，蓄电池通常尺寸过大而减少功率和循环应力。还实现过于激进的热管理控制来帮助减少蓄电池上的热应力。这两个方法都增加整体车辆尺寸、增加制造成本并且增加能量存储系统的操作成本。

通过对系统内的能量存储单元或蓄电池的退化速率有极少的控制来设计和实现对于混合和电动车辆的传统能量存储单元。已知的蓄电池寿命预知使用基于物理的模型离线进行来预测各种个体退化机制的速率。这些实验模型可考虑固体电解质界面（SEI）电阻增长和容量衰减、SEI增长的化学反应路径、由于高速率充电/放电引起的颗粒开裂的开始或对于蓄电池的单占空比的电化学状态。然而，迄今，已知模型未预测使实际容量衰减与实验数据相关所需要的起始后裂纹扩展并且缺乏对于任意蓄电池占空比的预测能力。

此外，蓄电池技术的离线寿命测试典型地采用使许多周期浓缩成比蓄电池在正常操作期间将经历的短得多的时段这一加速方式进行。如此，使用加速老化测试而开发的经验模型可未准确解释在实时现实世界应用中蓄电池的日历相关和循环相关响应之间的相互作用。

除操作能量存储单元外，混合和电动力系统的系统效率也受到驱动系统的DC链路电压的影响。用于确定DC链路电压的一个已知技术使用综合模型来计算DC总线电压，其使对于特定车辆推进系统配置的马达和逆变器损耗最小化。这样的综合模型的使用是时间密集型的并且导致昂贵的硬件部署。此外，这样的方法依靠模型的准确性并且不可避免地对于变化的系统部件和操作模式不是鲁棒的。用于确定DC链路电压的另一个技术使用马达系统效率图来搜索具有最小损耗的电压电平。因为该技术依靠直接查找表，所有输入上的噪声在输出电压命令上出现。此外，查找表是静态的并且未考虑系统动力学。从而，突然负载改变可由于电压命令的延迟而在马达转矩上引起不令人满意的响应性能。综合模型同样未能令人满意地对突然负载改变作出响应，典型地向电压命令添加预定裕度来适应任何动态不确定性。然而，这样的预定裕度通常产生不令人满意的响应；因为太大的裕度牺牲系统效率而太小的裕度将不满足请求的动态响应。

如上文概述的，用于配置混合或电动推进系统以用多个能量存储源和一个或多个电力源操作的已知技术依靠实验确定的模型和静态数据，其未解释实时、现实世界的系统动力学和操作条件。因此，除降低总系统效率外，这些已知技术的使用还降低推进系统的个体部件的操作效率和燃料经济性。

因此，提供提高总系统效率并且优化能量存储单元的操作和寿命期同时准许推进系统以减少的成本制造的电动和/或混合电动推进系统将是可取的。

发明内容

根据本发明的一个方面，车辆推进系统包括：耦合于第一DC总线的第一双向DC-DC转换器；能量存储系统，其包括耦合于该第一双向DC-DC转换器的至少一个能量存储单元；耦合于第一DC总线的第一DC到AC逆变器；和耦合于第一DC到AC逆变器的第一机电设备。对控制器编程来确定第一机电设备的实时操作速度、将第一机电设备的实时操作速度与第一机电设备的调度速度比较以及选择性地控制第一双向DC-DC转换器以基于比较来使第一DC总线的电压移位。

根据本发明的另一个方面，制造车辆推进系统的方法包括：提供DC-DC转换器、使能量存储系统耦合于DC-DC转换器、使DC-DC电压转换器耦合于DC总线以及使第一DC到AC逆变器耦合于DC总线。方法还包括使第一机电设备耦合于DC到AC逆变器并且使控制器耦合于DC-DC转换器和第一DC到AC逆变器。此外，方法包括配置控制器来监测第一机电设备的实时速度、确定第一机电设备的调度速度、计算调度速度与实时速度之间的差异以及如果计算的差异超过阈值则控制DC-DC转换器来使DC总线的电压从第一电压电平移位到与第一电压不同的第二电压电平。

根据本发明的再另一个方面，非暂时性计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机程序并且代表指令集，其在由计算机执行时促使该计算机监测通过DC到AC逆变器耦合于DC总线的第一机电设备的实时速度并且确定该第一机电设备的调度速度。指令还促使计算机将第一机电设备的实时速度与第一机电设备的调度速度比较、控制双向DC-DC转换器来将电力从能量存储系统传递到DC总线以及控制双向DC-DC转换器以基于第一机电设备的实时速度与第一机电设备的调度速度的比较来选择性地调整DC总线的电压。

各种其他特征和优势将从下列详细说明和附图变得明显。

提供了以下技术方案：

1.一种车辆推进系统，其包括：

第一双向DC-DC转换器，其耦合于第一DC总线；

能量存储系统，其包括耦合于所述第一双向DC-DC转换器的至少一个能量存储单元；

第一DC到AC逆变器，其耦合于所述第一DC总线；

第一机电设备，其耦合于所述第一DC到AC逆变器；以及

控制器，对其编程以：

　　确定所述第一机电设备的实时操作速度；

　　将所述第一机电设备的所述实时操作速度与所述第一机电设备的调度速度比较；以及

　　选择性地控制所述第一双向DC-DC转换器以基于比较来使所述第一DC总线的电压移位。

2.如技术方案1所述的车辆推进系统，其中对所述控制器进一步编程以：

确定所述第一机电设备的所述实时速度与所述调度速度之间的差异是否超出阈值；以及

如果所述差异超出所述阈值，则基于所述电压命令来控制所述第一双向DC-DC转换器的开关。

3.如技术方案1所述的车辆推进系统，其中对所述控制器进一步编程以使所述第一DC总线的所述电压移位预先确定的电压间隔。

4.如技术方案1所述的车辆推进系统，其中进一步对所述控制器编程以使所述第一DC总线的所述电压移位到从对于所述第一机电设备的电压调度查找表确定的新的电压。

5.如技术方案4所述的车辆推进系统，其中进一步对所述控制器编程以：

确定所述第一机电设备的实时转矩；

确定所述第一DC总线的实时电压；

基于所述第一DC总线的所述实时转矩和所述实时电压来从所述电压调度查找表确定所述调度速度；

基于所述实时转矩和所述实时操作速度从所述电压调度查找表确定所述新的电压；以及

控制所述第一双向DC-DC转换器来使所述第一DC总线的所述电压移位到所述新的电压。

6.如技术方案1所述的车辆推进系统，其中进一步对所述控制器编程以使用由测量的转矩和DC电压编索引的电压调度查找表来确定所述第一机电设备的所述调度速度。

7.如技术方案1所述的车辆推进系统，其进一步包括：

第二DC到AC逆变器，其耦合于所述第一DC总线；以及

第二机电设备，其耦合于所述第二DC到AC逆变器。

8.如技术方案7所述的车辆推进系统，其中进一步对所述控制器编程以：

从对于所述第一机电设备的预定义电压调度图产生第一电压命令；

从对于所述第二机电设备的预定义电压调度图产生第二电压命令；

使所述第一电压命令与所述第二电压命令组合；

从所述组合产生融合的电压命令；以及

选择性地控制所述第一双向DC-DC转换器的开关以基于所述融合电压命令使所述第一DC总线的所述电压移位。

9.如技术方案8所述的车辆推进系统，其中进一步对所述控制器编程以使用表决逻辑和加权逻辑中的一个来使所述第一电压命令和所述第二电压命令组合。

10.如技术方案9所述的车辆推进系统，其进一步包括：

第二双向DC-DC转换器，其耦合于第二DC总线；

第二DC到AC逆变器，其耦合于所述第二DC总线；

第二机电设备，其耦合于所述第二DC到AC逆变器；以及

其中进一步对所述控制器编程以：

　　从对于所述第一机电设备的预定义电压调度图产生第一电压命令；

　　从对于所述第二机电设备的预定义电压调度图产生第二电压命令；

　　选择性地控制所述第一双向DC-DC转换器的开关以基于所述第一电压命令来使所述第一DC总线的电压移位；以及

　　选择性地控制所述第二双向DC-DC转换器的开关以基于所述第二电压命令来使所述第二DC总线的电压移位。

11.如技术方案1所述的车辆推进系统，其中所述第一机电设备包括电动马达。

12.一种制造车辆推进系统的方法，所述方法包括：

提供DC-DC转换器；

使能量存储系统耦合于所述DC-DC转换器；

使所述DC-DC电压转换器耦合于DC总线；

使第一DC到AC逆变器耦合于所述DC总线；

使第一机电设备耦合于所述DC到AC逆变器；

使控制器耦合于所述DC-DC转换器和所述第一DC到AC逆变器；以及

配置所述控制器以：

　　监测所述第一机电设备的实时速度；

　　确定所述第一机电设备的调度速度；

　　计算所述调度速度与所述实时速度之间的差异；以及

　　如果计算的差异超过阈值则控制所述DC-DC转换器来使所述DC总线的电压从第一电压电平移位到与所述第一电压不同的第二电压电平。

13.如技术方案12所述的方法，其进一步包括配置所述控制器来控制所述DC-DC电压转换器以使所述DC总线的所述电压移位预定义电压间隔。

14.如技术方案13所述的方法，其包括配置所述控制器来控制所述DC-DC控制器以：

如果所述第一机电设备的所述调度速度小于所述第一机电设备的所述实时速度则使所述DC总线的电压增加所述预定义电压间隔；以及

如果所述第一机电设备的所述调度速度大于所述第一机电设备的所述实时速度则使所述DC总线的电压减小所述预定义电压间隔。

15.如技术方案12所述的方法，其进一步包括：

使第二DC到AC逆变器耦合于所述DC总线；

使第二机电设备耦合于所述第二DC到AC逆变器；以及

配置所述控制器以：

　　监测所述第二机电设备的实时速度；

　　确定所述第二机电设备的调度速度；

　　计算所述第二机电设备的所述调度速度与所述实时速度之间的差异；以及

　　如果计算的差异超出阈值，则控制所述DC-DC转换器来使所述DC总线的电压移位。

16.如技术方案12所述的方法，其进一步包括配置所述控制器以：

监测所述第一机电设备的实时转矩；

访问对于所述第一机电设备的电压调度查找表；以及

基于所述第一机电设备的实时转矩和所述第一机电设备的实时速度从所述电压调度查找表限定所述第二电压电平。

17.一种非暂时性计算机可读存储介质，其具有存储在其上的计算机程序并且代表指令集，所述指令在由计算机执行时促使所述计算机：

监测通过DC到AC逆变器耦合于DC总线的第一机电设备的实时速度；

确定所述第一机电设备的调度速度；

将所述第一机电设备的所述实时速度与所述第一机电设备的所述调度速度比较；

控制双向DC-DC转换器来将电力从能量存储系统传递到所述DC总线；以及

控制双向DC-DC转换器以基于所述第一机电设备的所述实时速度与所述第一机电设备的所述调度速度的所述比较来选择性地调整所述DC总线的电压。

18.如技术方案17所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令进一步促使所述计算机使所述DC总线的所述电压逐步上升或下降预定义电压间隔。

19.如技术方案17所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令进一步促使所述计算机：

如果所述第一机电设备的所述实时速度小于所述第一机电设备的所述调度速度，则促使所述双向DC-DC转换器使所述DC总线的电压减小预定义步长；以及

如果所述第一机电设备的所述实时速度大于所述第一机电设备的所述调度速度，则促使所述双向电压转换器使所述DC总线的电压增加预定义步长。

20.如技术方案17所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令进一步促使所述计算机：

访问数据库，其包括对于所述第一机电设备的电压调度查找表；以及

从所述电压调度查找表确定所述第一机电设备的所述调度速度。

21.如技术方案17所述的非暂时性计算机可读存储介质，其中所述指令进一步促使所述计算机：

监测所述第一机电设备的实时转矩；

访问数据库，其包括对于所述第一机电设备的预定义电压调度查找表；以及

从所述预定义电压调度查找表识别操作点，其对应于所述第一机电设备的实时转矩和所述第一机电设备的实时速度；以及

促使所述双向DC-DC转换器选择性地调整所述DC总线的所述电压来匹配对应于所述操作点的电压。

附图说明

附图图示目前预想用于实行本发明的一个或多个实施例。

在附图中：

图1是根据本发明的实施例的车辆推进系统的示意图。

图2是根据本发明的另一个实施例的车辆推进系统的示意图。

图3是根据本发明的另一个实施例的车辆推进系统的示意图。

图4是根据本发明的实施例用于生成能量存储系统的设计配置的仿真模型的示意图。

图5图示根据本发明的实施例用于使多个能量存储单元之间的车辆推进系统的总功率需求分流的动态控制技术。

图6图示根据本发明的实施例用于调节车辆推进系统的DC总线电压的动态控制技术。

图7是用于与图6的动态控制技术一起使用的示范性电压调度图。

具体实施方式

图1是根据本发明的实施例的推进系统10的示意图。如在下文详细描述的，推进系统10可在使一个或多个机电设备之间的功率输出分流的纯电动（EV）推进系统设置中配置或配置为混合（HEV）推进系统，其除一个或多个机电设备还包括内燃机。在EV或HEV实施例中，在共同DC总线上或在多通道DC-DC转换器的独立通道的输出端口上提供机电设备，从而简化电气DC总线和布线结构并且节省成本同时在多个机电设备的定尺寸和操作中仍准许有灵活性并且增加机电设备和总推进系统的操作效率。

根据各种实施例，推进系统10配置成并入各种类型的车辆，其包括但不限于汽车、公共汽车、卡车、拖拉机、商用和工业车辆，例如能够既在表面又在地下操作（例如在采矿操作中）的采矿和建筑设备、船舶、飞机和越野车辆，其包括物料运输车辆或个人运载车辆，或其他类型的电气装置，例如起重机、电梯或升降机作为非限制性示例。

推进系统10包括能量存储系统12，其具有第一能量存储单元14和第二能量存储单元16。每个能量存储单元14、16具有正端18、20和负端22、24。第一能量存储单元14的正端18耦合于第一双向DC-DC转换器26并且第二能量存储单元16的正端20耦合于第二双向DC-DC转换器28。第一和第二能量存储单元14、16中的每个具有独立或集成能量存储管理系统（未示出），其可配置为蓄电池管理系统（BMS），在实施例中相应的能量存储单元是蓄电池。根据另一个实施例，双向DC-DC转换器26、28是双向DC-DC电压转换器或双向降压/升压转换器。

在推进系统10内提供传感器系统30来监测并且计算第一和第二能量存储单元14、16的电荷状态（SOC）。根据一个实施例，传感器系统30包括电压传感器和/或电流传感器，其配置成测量在第一和第二能量存储单元14、16操作期间在各种时间其的电压和/或电流。

根据各种实施例，作为示例，第一和第二能量存储单元14、16每个包括一个或多个能量存储设备，例如蓄电池、飞轮、燃料电池、超级电容器或超级电容器、燃料电池和/或蓄电池的组合。在一个实施例中，第一能量存储单元14是高比功率能量存储设备并且第二能量存储单元16是高比能存储设备。例如，第一能量存储单元14可以是超级电容器，其具有耦合于彼此的多个电容器单元，其中这些电容器单元每个可具有大于近似500法拉的电容。备选地，第一能量存储单元14可以是具有近似350W/kg或更大的比功率的高功率蓄电池或一个或多个超级电容器与蓄电池的组合。在这样的实施例中，如与第一能量存储单元14相比，第二能量存储单元16具有相对低的比功率。如本文使用的，低比功率描述被证实来实现在近似200W/kg或更低级别的比功率的能量存储设备。根据各种实施例，第二能量存储单元16可以是例如高比能蓄电池或高能量密度蓄电池。本文使用的术语能量蓄电池描述被证实来实现在100W-hr/kg或更大级别的比能的高比能蓄电池（例如，Li-离子、钠-金属卤化物、钠镍氯化物、硫化钠、Li-空气或锌-空气蓄电池）。

在一个实施例中，如与第一能量存储单元14相比，第二能量存储单元16具有相对高的电阻率和阻抗。在另一个实施例中，第二能量存储单元16的相对低的比功率可由于个体蓄电池单元（其包括能量存储系统）的不平衡引起。在一个实施例中，第二能量存储单元16是低成本锂离子蓄电池。备选地，第二能量存储单元16可以是钠金属卤化物蓄电池、硫化钠蓄电池、镍金属氢化物蓄电池、锌-空气蓄电池、铅酸蓄电池及类似物。

推进系统10还包括第一双向DC-DC转换器26并且第二双向DC-DC转换器28跨DC总线36的正DC链路32和负DC链路34耦合。电压传感器38跨DC总线36耦合来监测DC总线电压。在另一个实施例中，传感器38嵌入DC-DC转换器中的一个中。

根据另一个实施例，第一和第二能量存储单元14、16中的任一个或两个可大小适于使得相应双向DC-DC转换器26、28可被省略，从而导致这样的系统10，其包括比对于每个能量存储系统包括相应DC-DC电压转换器的系统更少的部件和更轻的重量。在这样的实施例中，可提供接触器（未示出）以选择性地使相应能量存储单元耦合于DC总线。

第一双向DC-DC转换器26和第二双向DC-DC转换器28两者在使用时都配置成通过使DC电压下降或提升而将一个DC电压转换成另一个DC电压。根据一个实施例，每个双向DC-DC转换器26、28包括感应器，其耦合于一对电子开关并且耦合于一对二极管。每个开关耦合于相应的二极管，并且每个开关/二极管对形成相应的半相模块。开关可以是例如绝缘栅双极晶体管（IGBT）、金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）、碳化硅（SiC）MOSFET、氮化镓（GaN）设备、双极结晶体管（BJT）和金属氧化物半导体控制的晶闸管（MCT）。

第一和第二能量存储单元14、16经由DC总线36耦合于第一负载40和可选的第二负载42（虚线示出）。在一个实施例中，第一和第二负载40、42是电动驱动器。第一负载40包括第一DC到AC电压逆变器44和第一马达或第一机电设备46。第二负载42包括第二DC到AC电压逆变器48和第二马达或第二机电设备50。在一个实施例中，每个逆变器44、48包括六个半相模块，其成对来形成三个相，其中每个相在DC总线36的正与负DC链路32、34之间耦合。

每个机电设备46、50包括多个绕组，其耦合于它相应的DC到AC电压逆变器44、48的相应相。在一个实施例中，机电设备46是牵引马达并且机电设备50是交流发电机或牵引马达。在另一个实施例中，机电设备46、50是AC马达。传感器组件（一般在图1中示出为标号52和54）包括各种电流和/或电压传感器，用于监测相应机电设备46、50的转矩和速度。

尽管推进系统10在本文描述为包括三相逆变器44、48和三相机电设备46、50，在备选实施例中，预想推进系统10可利用任何数量的相。

推进系统10还包括传动装置56，其耦合于第一和第二机电设备46、50的输出。根据各种实施例，传动装置56构造为齿轮组件、带组件或其组合。根据一个实施例，传动装置56配置为电气可变传动装置（EVT），其通过内部行星齿轮和离合器（未示出）的设置而使机电设备46、50的输出耦合。在操作中，机电设备46、50可在广泛的双向速度、转矩和功率命令上操作来使功率损耗最小化并且当推进系统10采用电荷耗尽（CD）或电荷保持（CS）操作模式操作时维持高度的总系统效率。

传动装置56的输出通过齿轮组件60耦合于一个或多个驱动轮58或车辆的轮轴，该齿轮组件60可包括差动器。根据如何配置传动装置56的离合器，第一或第二机电设备46、50可通过传动装置56耦合于齿轮组件60或可直接耦合于齿轮组件60使得第一或第二机电设备46、50的输出绕过传动装置56。

根据一个实施例，推进系统10配置成纯电动车辆（EV）推进系统。备选地，推进系统10在混合电动车辆（HEV）推进系统中配置并且还包括内燃机（IEC）62（虚线示出），其耦合于传动装置56。根据各种实施例，作为非限制性示例，内燃机62可以是汽油内燃机、柴油内燃机、以天然气作燃料的内燃机、外燃机或气体涡轮机。

推进系统10还包括控制器64，其通过控制线66而可操作地耦合于第一和第二双向DC-DC转换器26、28。通过适当控制第一双向DC-DC转换器26的开关，控制器64配置成将第一能量存储单元14的电压提升到更高电压并且向DC总线36供应该更高电压。同样，控制器64配置成控制第二双向DC-DC电压转换器28的开关来使能量存储单元16的电压提升到更高电压并且在驾车操作模式期间向DC总线36供应该更高电压。控制器64还配置成控制第一和第二双向DC-DC转换器26、28的开关来使DC总线36的电压下降并且在充电或再生操作模式期间向相应的第一或第二能量存储单元14、16供应降压。在一个实施例中，控制线66包括真实或虚拟通信数据链路，其将电压命令传达到相应的双向DC-DC转换器26、28。

控制器64还通过控制线68耦合于第一DC到AC电压逆变器44和第二DC到AC电压逆变器48。在驾车模式中，控制器64配置成控制第一和第二DC到AC电压逆变器44、48的半相模块来将DC总线36上的DC电压或电流转化成AC电压或电流用于供应给机电设备46、50。当在驾车模式中加速时，推进系统10使机电设备46、50中的一个或两个的旋转速度从零增加到它的实时速度或从当前速度增加到更高速度。在再生模式中，控制器64配置成控制第一和第二DC到AC电压逆变器44、48以将从它对应的机电设备46、50接收的AC电压或电流转化成DC电压或电流以供应给DC总线36。

在操作中，控制器64还经由控制线70从电压传感器38和经由控制线72从能量存储单元传感器系统30接收反馈。如本领域内技术人员将认识到的，可在整个推进系统10中提供额外电压和/或电流传感器以准许控制器64监测其他操作条件。另外，本领域内技术人员将认识到控制器64可从推进系统10内的其他部件（例如，内燃机62）接收反馈和/或将控制命令传输到推进系统10内的其他部件。

尽管推进系统10的能量存储系统12在本文描述为包括两个能量存储单元，预想备选实施例可包括：单个能量存储单元，其耦合于单个DC-DC电压转换器组件；或三个或以上能量存储单元，每个直接耦合于DC总线36或经由第一和第二双向DC-DC转换器26、28中的一个或额外DC-DC转换器而耦合于DC总线36。另外，备选实施例可包括：单个机电设备/DC到AC电压逆变器对，其耦合于DC总线36；或三个或以上机电设备，其经由相应的DC到AC电压逆变器耦合于DC总线36。

根据一个实施例，推进系统10包括数据库74，其配置成存储与推进系统10有关的信息。作为示例，这样的信息可包括对于能量存储单元14、16的退化模型、对于机电设备46、50的预定义电压调度图和车辆沿已知路线或根据车辆加速/减速趋势或预定义占空比的历史或已知加速和减速期。可提供可选车辆位置传感器76（虚线示出）以基于例如英里标记、一天的时间或全球定位系统（GPS）位点信息等位置标识符来确定车辆沿路线的位置，其中车辆位置信息与存储在数据库74中的加速和减速事件相关。数据库74中的每个加速和减速事件还可包含关于加速或减速事件的持续时间的信息。

现在参考图2，图示根据备选实施例的推进系统78。与推进系统10相似，推进系统78包括第一和第二机电设备46、50，其耦合于相应的第一和第二DC到AC电压逆变器44、48。推进系统10和推进系统78共有的其他元件和部件在本文根据情况用相似的部件编号来引用。

如在图2中示出的，第一DC到AC电压逆变器44通过第一DC总线80（具有正DC链路82和负DC链路84）耦合于第一能量存储单元14。同样，第二DC到AC电压逆变器48通过第二DC总线90的正DC链路86和负DC链路88耦合于第二能量存储单元16。可选地，第一和第二双向DC-DC转换器26、28（虚线示出）可在能量存储单元14、16与DC到AC电压逆变器44、48之间耦合并且经由控制器64操作以选择性地在驾车模式期间使相应能量存储单元12、16的电压提升到对应第一或第二DC总线80、90的总线电压并且在再生或再充电模式期间使第一或第二DC总线80、90的电压下降到相应能量存储单元12、16的电压。

在DC-DC转换器26、28中的任一个或两个从推进系统78省略的实施例中，总系统架构被简化并且推进系统78的重量和体积减少。然而，这些部件从系统拓扑的省略可由于失去对第一和第二DC总线80、90的电压的控制而导致控制和优化的更低效率和更少的灵活性。

因为推进系统78配置有两个独立DC总线80、90，每个总线80、90的DC链路电压可独立选择和控制。另外，为了最大系统效率，独立DC链路电压在选择能量存储单元14、16和机电设备46、50并且对其定尺寸方面提供更大灵活性。

图3是根据本发明的另一个实施例的推进系统92的示意图。推进系统10、78和92共有的元件和部件根据情况关于相同标号来引用。推进系统92与推进系统10、78的不同之处在于第一和第二集成功率电子组件94、96代替推进系统10和78（图1和2）的DC-DC电压转换器组件和DC-AC逆变器。图3的每个集成功率电子组件94、96包括在共同硬件封装内组合的DC-DC电压转换器和DC-AC逆变器。这样的实施例提供功率电子器件的更有效热管理和更紧凑的设计。然而，对于推进系统92的修理成本可高于推进系统10、78的那些，因为电压转换器和逆变器电子器件封装在相同外壳中，整个封装组件在一个部件失效时可需要被更换。

图1、2和3的能量存储系统12的设计配置使用能量存储系统仿真模块98（示意地在图4中图示）来确定。如在下文更详细描述的，仿真模块98离线操作并且使用能量存储单元模型、操作数据和电子数据的集合来限定对于能够为推进系统操作提供期望性能特性并且还使能量存储系统内的个体能量存储单元的成本和定尺寸最小化的能量存储系统的配置。

仿真模块98接收操作使用数据100作为输入，其包括对于能量存储系统12内可包括的个体能量存储单元的广泛的可能使用模式的数据。这样的操作使用数据100可包括例如预定或标准占空比或循环工况（例如城市循环工况和公路循环工况）的选择，其包括关于示范性循环工况上的功率需求如何变化的细节。仿真模块98还接收经济状况数据102，其包括解释各种类型的能量存储单元的初始资本成本和车辆运营成本（其包括例如对于包含不同类型能量存储单元的车辆的运行成本和/或对不同类型的能量存储单元再充电的成本）中的变化的参数。

在能量存储系统仿真模块98内对能量存储系统12内可包括的各种类型的能量存储单元提供基于物理的模型104，例如电化学模型。仿真模块98还包括各种类型的能量存储单元的退化模型106。

优化算法108应用于仿真模块98来确定对于能量存储系统12的优化配置，其考虑对于能量存储单元的各种选项的基于物理的模型104和退化模型106、操作使用数据100和对于推进系统的经济状况数据102。

仿真模块98的所得输出110是对于能量存储系统12的设计，其包括能量存储系统12内的那类能量存储单元（例如动力蓄电池和/或能量蓄电池）的选择，和那些能量存储单元的优化定尺寸，其可包括以千瓦限定的每个能量存储单元的功率以及以千瓦-小时限定的每个能量存储单元的能量。作为一个非限制性示例，仿真模块98的输出110可将能量存储系统12限定为包括10kW、20kW-hr动力蓄电池和10kW、50kW-hr能量蓄电池。

由仿真模块98输出的能量存储系统设计可适合于大部分（即使不是全部）的推进系统操作使用和经济状况。例如，特定设计可以规定成对于85%的客户获得10年的寿命，而另一个设计选项可对于95%的客户获得九年的寿命。

除通过仿真模块98的离线使用对能量存储系统12提供优化设计配置外，本发明的实施例还通过在图5中图示的动态功率分流控制技术112的操作来提供能量存储系统12的在线优化，在其期间控制器64根据设计成优化能量存储单元14、16之间的功率分流的控制策略选择性地从能量存储单元14、16抽运功率同时使推进系统10的总操作消息最大化。功率分流控制技术112实时操作并且实施在能量存储单元14、16之间对于推进系统10的总功率需求分流同时考虑对于能量存储单元的广泛可能使用模式、对于能量存储单元的退化模型、可能未来需求的感知和电力分派算法。尽管动态控制技术112在下文参考图1的推进系统10描述，将意识到技术112可容易扩展到具有备选配置的推进系统，例如推进系统78（图2）和推进系统92（图3）。

动态功率分流控制计算112在步骤114处通过访问对于能量存储单元14、16的初始功率分流而开始，其限定推进系统10的总功率需求要如何对于指定操作期在能量存储单元14、16之间划分。在车辆启动时，初始功率分流可限定为从推进系统10的当前占空比或循环工况确定的默认值。在操作中，初始功率分流可限定为应用于能量存储单元14、16的最近功率分流。

在步骤116处，监测对于第一和第二能量存储单元14、16的操作参数。在一个实施例中，操作参数包括能量存储单元14、16的电荷状态（SOC）的实时值和能量存储单元14、16的健康状态（SOH）的实时值。这些实时SOC和SOH值116可从能量存储单元传感器系统30接收的信息确定。SOC指示在能量存储单元14、16中存储的一定量或电平的电能并且可由控制器64使用从传感器系统30提供给控制器64的电压和/或电流测量确定。能量存储单元14、16的SOH指能量存储单元14、16满足放电期间（例如，对负载供电）或充电期间的额定性能的能力。SOH可从多种参数确定。例如，在能量存储单元14、16包括一个或多个蓄电池的情况下，SOH可基于蓄电池端电压（作为电流的函数）、内部蓄电池电阻的估计、蓄电池温度、在指定SOC值处的蓄电池电压和/或蓄电池寿命或日历年龄内蓄电池电阻的趋势。

在步骤118处，功率分流控制技术112接收时变的期望车辆性能数据，其反映来自推进系统10的实时功率需求。这样的时变期望车辆性能数据可从例如加速或减速事件等用户输入或从预定车辆路线或占空比得到的信息（例如从存储在数据库74上的信息）确定。

在步骤120处，确定根据功率分流操作能量存储单元14、16的影响。具体地，在步骤120处，时变的期望性能数据、初始功率分流和实时SOC和实时SOH数据输入对于能量存储单元14、16的退化模型。退化模型120用于基于实时SOC和SOH值16和初始功率分流114确定对于每个能量存储单元14、16的健康状态中的改变ΔSOH以及对于每个能量存储单元14、16的电荷状态中的改变ΔSOC。在步骤120处，退化模型也用于确定从第一和第二能量存储单元14、16可获得的最大功率，其在第一和第二能量存储单元14、16的寿命内减小。

在步骤122处，功率分流控制技术112确定根据初始功率分流操作能量存储系统12是否违背任何系统性能约束函数。这些系统性能约束函数可包括限定对于推进系统的某些阈值的函数，作为示例，例如热极限、最大功率、最大电流和/或最大电压。

如果初始功率分流处的操作确实违背系统性能约束函数124，功率分流控制计算112在步骤126处修改第一与第二能量存储单元14、16之间的功率分流并且然后返回步骤120来从退化模型确定修改功率分流的影响。例如，如果初始功率分流对第一能量存储单元14指派30%的总功率需求并且对第二能量存储单元16指派余下的70%的总功率需求，可在步骤126处修改功率分流来对第一能量存储单元14分配40%的总功率需求并且对第二能量存储单元16分配余下的60%。

另一方面，如果初始功率分流时的操作未违背系统性能约束函数128，功率分流控制技术112行进到步骤129来确定是否违背功率分流或直接行进到步骤130来运行功率分流算法，如下文描述的。

在由于运行功率分流算法而未确定当前功率分流的情况下，例如在推进系统启动期间（其中当前功率分流从默认值确定），功率分流控制技术112从步骤122直接行进到步骤130来运行功率分流算法，其识别对于能量存储单元14、16的优化功率分流或功率分配。在本文描述的示范性实施例中，功率分流算法是多目标优化算法，其识别在能量存储单元14、16的恶化与推进系统10的性能最大化之间提供优化折衷的功率分流系数的最优向量，如在下文详细描述的。在备选实施例中，功率分流算法可以是基于简化滤波器的算法、基于规则或基于逻辑的算法或基于一个或多个查找表的算法。

根据本发明的各种实施例，多目标优化算法与限定能量存储系统12的非线性模型相互作用，例如对于推进系统功率电子器件的效率和推进系统10的传动系的总效率的模型。多目标优化算法操纵非线性模型的输入，例如时变性能要求、设备电流和电压、开关频率、功率因数及类似物，以便实现期望模型和系统输出，其包括经受推进系统10的操作约束的能量存储单元14、16的期望操作效率、燃料经济性以及最大功率输出和最小健康状态（SOH）改变。

多目标优化算法包含根据各种实施例的不同优化方法。作为一个非限制性示例，包含优化技术的演进算法可用于仿真自然演进过程。这样的演进算法对于非平滑、非线性和多模态传递函数关系是鲁棒的。备选地，可应用适合于平衡和单模态传递函数关系的梯度下降优化技术。作为再另一个示范性实施例，优化算法可简化为基于高-低通滤波器、基于规则/逻辑或基于查找表以降低计算需求并且简化实时实现。

在操作中，多目标优化算法探测能量存储系统12的各种非线性模型来识别满足能量存储系统12的操作约束的输入-输出向量元组的Pareto最优集。每个输入-输出元组对应于功率分流比的输入向量，和例如能量存储系统12的能量存储单元14、16的健康状态（SOH）改变、能量存储系统12的能量存储单元14、16的电荷状态（SOC）改变和能量存储系统12的能量存储单元14、16的可用保留最佳性能等度量的输出向量。Pareto最佳输入-输出元组在于解的Pareto或有效前沿上，并且在缺乏另外的决策制定信息的情况下是相互且同样良好的折衷。

多目标优化算法使用决策制定函数来进行要部署为参考命令（其限定对于能量存储单元14、16的功率分流）的特定Pareto最佳功率分流策略的自动化选择。决策制定函数基于启发式模型，其自我调整或校正并且持续预定数量的未来时间步长预测推进系统10的功率和能量需要。多目标优化算法使决策制定函数叠加在功率分流策略的Pareto最优解上来过滤并且识别在未来时间步长上优化车辆系统的性能和健康的最佳功率分流策略。

在步骤130处运行多目标优化算法后，功率分流控制技术112开始操作回路，其测试并且验证由多目标优化算法输出的功率分流。如在图5中图示的，功率分流控制技术112返回步骤120并且采用与在上文关于初始功率分流描述的相似的方式从退化模型确定新的功率分流的影响。功率分流控制技术112然后行进到步骤122并且确定根据新的功率分流操作是否违背任何系统约束函数。

如果在步骤122处，功率分流控制技术112确定新的功率分流确实违背系统约束函数124，在步骤126处修改功率分流。根据一个实施例，功率分流控制技术112可通过递增值来修改功率分流，例如通过使能量存储单元中的一个的使用减小某一百分比并且使另一个能量存储单元的使用增加来产生期望功率输出的余下部分。备选地，功率分流控制技术112可重新运行多目标优化算法来产生新的功率分流，这次对非线性模型应用不同权重。

如果新的功率分流未违背任何系统约束128，则功率分流控制技术112行进到步骤129并且确定当前功率分流是否被验证。在该步骤期间，访问由当前功率分流产生的健康状态的改变ΔSOH和电荷状态的改变ΔSOC来确定当前功率分流是否将对能量存储系统的健康状态和/或电荷状态产生很大影响。在一个实施例中，健康状态的改变ΔSOH和电荷状态的改变ΔSOC可与相应预定义阈值比较。

如果健康状态的改变ΔSOH和电荷状态的改变ΔSOC中的任一个超过阈值，则未验证当前功率分流131。在该情形中，功率分流控制技术112在步骤130处再次应用多目标优化算法并且功率分流控制技术112继续迭代地调整贯穿在步骤120、122、129和130之间限定的回路的功率分流。

如果在预定数量的迭代结束时，功率分流控制技术112确定从多目标优化算法得到的功率分流的最近迭代未违背系统约束函数128并且功率分流被验证133，则功率分流控制技术112行进到可选步骤135（虚线示出），如下文描述的。

在一个实施例中，多目标优化算法可在单迭代期间在步骤130处输出多个可能功率分流。例如，在指定迭代期间，多目标优化算法可输出第一功率分流，其规定成对于85%的客户获得十年的寿命，和第二功率分流，其规定成对于95%的客户获得九年的寿命。假设这些多个功率分流中的每个在步骤122处未违背系统约束函数并且在步骤129处被验证，功率分流控制技术112在步骤135处使用折衷决策制定来确定采用这些功率分流策略中的哪个。该折衷决策制定可以是基于不同因子的预定加权或对于那些因子的预定阈值的自动化过程或基于用户选择而确定。在备选实施例中，折衷决策制定可作为多目标优化算法的部分在步骤130处包含。

在步骤135的折衷决策制定后，功率分流控制技术112行进到步骤134并且对控制器64输出能量存储单元的功率分配。该功率分配对应于功率分流的最近迭代并且指示总功率需求如何在能量存储单元之间分割。控制器64经由合适的控制命令对第一和第二双向DC-DC转换器26、28实现功率分配。

功率分流控制技术112在推进系统10的实时操作期间定期重复。根据各种实施例，功率分流控制技术112用于限定新的功率分流的频率可确定为时间、车辆的改变操作条件、能量存储系统的改变状态或其组合的函数。

对于混合或电动车辆的推进系统的优化操作还可通过动态调节DC总线36的电压来实现。尽管动态调节技术在下文关于图1的推进系统10描述，预想技术可扩展来控制备选推进系统配置的DC链路电压，例如推进系统78（图2）或推进系统92（图3）。在一个实施例中，动态DC总线电压调节与上文描述的功率分流控制技术112同时实行。在再另一个实施例中，动态DC总线电压调节可在没有上文描述的功率分流控制技术112的情况下独立实行。

现在参考图6，并且在合适的情况下继续参考图1的元件，阐述用于调节推进系统10的DC总线电压的动态电压控制技术136。除控制能量存储系统12的能量存储单元14、16之间的功率分流外，控制器64还相应地动态控制DC总线36的DC链路电压使得推进系统10可以在操作期间接近它的最佳效率。如在下文更详细描述的，控制器64监测DC总线36的DC电压并且对于每个时间步长的操作计算最佳电压命令并且经由控制线66持续将电压命令传输到第一和第二双向DC-DC转换器26、28。

在步骤138处，动态电压控制技术136通过从电压传感器38接收的测量或通过访问由控制器64传输到第一双向DC-DC转换器26、28的之前的DC总线电压命令来确定DC总线的实时电压。该之前的DC总线电压命令可以是在推进系统10启动时传送的初始电压命令或在推进系统10的实时操作期间在之前的时间步长期间传输的电压命令。

动态电压控制技术136在步骤140处访问第一和第二机电设备46、50的实时转矩和实时速度值。使用实时转矩、实时DC总线电压，动态电压控制技术136在步骤141处识别对应的调度速度。

根据一个实施例，对应于实时转矩和实时DC总线电压的调度速度从由机电设备的测量转矩和DC总线电压编索引的电压调度查找表确定。在一个实施例中，电压调度查找表从电压调度图（例如在图7中图示的电压调度图144）产生，其是对机电设备的网状网格的转矩和速度产生的最佳电压的等高线图。如本领域内技术人员将认识到的，图7为了说明目的示出为单象限，即对于正转矩和正速度的最佳电压。然而，用于控制目的的等高线图将包括四个象限，即正和负转矩以及正和负速度两者。电压调度图在对于特定机电设备的一系列操作转矩和操作速度内限定最佳DC总线电压。如在图7中示出的，电压调度图144包括许多操作曲线146、148、150、152、154、156，其对应于不同的DC总线电压电平，例如250V、350V、450V、550V、650V和700V，用于操作特定机电设备。给出马达转矩和速度的一对输入，从电压调度图144产生的电压调度查找表可用于识别对于车辆推进系统的最佳DC电压，在其下系统损耗是最小的。作为一个示例，如果实时DC总线电压是250V并且实时转矩是20Nm，调度速度将在步骤141处基于电压调度图146而确定为2000rpm。

在步骤158处，机电设备的实时操作速度与如在步骤141处确定的机电设备的调度速度比较。动态电压控制技术136接着在步骤160处确定机电设备的调度速度与实时操作速度之间的差异是否大于阈值。如果调度速度与实时操作速度之间的差异大于阈值（162），在步骤163处产生新的电压命令。

在步骤163处，动态电压控制技术136从电压调度图144产生的电压调度查找表并且基于对于机电设备的实时转矩和实时速度来确定新的电压命令值。在上文描述的具有2000RPM调度速度、20Nm的转矩和250V的DC总线电压的示例后，如果实时速度从1500RPM增加到2500RPM，动态电压控制技术136将在步骤163处产生新的电压命令以促使DC总线电压上移到更高电压电平，例如350V（对应于曲线148）。如果机电设备的实时操作点（如从实时转矩和实时速度值确定的）未落到电压调度图144的操作曲线中的一个上，则电压命令值可通过线性插值或通过对实时操作点选择最接近操作曲线而确定。

在步骤163处产生的新的电压命令在步骤164处传输到第一和第二双向DC-DC转换器26、28，由此促使DC总线上的电压根据新的电压命令上移或下移。在上文描述的示例中，DC总线上的电压通过预定义电压间隔控制成上移和下移，例如以50V或100V的步。然而，备选实施例可产生使DC总线的电压以更大或更小的步移位的电压命令。

另一方面，如果机电设备的调度速度与实时操作速度之间的差异不大于阈值166，动态电压控制技术136在发起可选的等待步骤168（虚线示出）后返回步骤140。

在包括多个机电设备的推进系统实施例中，对每个机电设备产生独立电压调度图。在一个实施例中，对离线的每个机电设备通过经验得到电压调度图。对于具有耦合于独立DC总线的多个机电设备的推进系统（例如在图2和3中图示的实施例），个体电压命令采用关于动态电压控制技术136的步骤138-168描述并且用于独立控制每个DC总线上的电压这一方式产生。备选地，在机电设备耦合于共同DC总线的情况下（例如在图1中图示的实施例），采用关于动态电压控制技术136的步骤138-168描述并且然后一起融合成控制DC总线上的电压的电压命令这一方式产生电压命令。

在一个实施例中，对于每个机电设备的个体电压命令使用表决逻辑组合，该表决逻辑可从个体电压命令中的每个将融合的电压命令限定为电压的中值或模式。在另一个实施例中，融合电压命令使用以在0与1之间的加权数对个体电压命令中的每个加权的加权逻辑来确定。对于每个机电设备的加权数选为变化的电压对推进系统的总操作效率的影响有多大的指数。加权数可基于机电设备的一个或多个已知操作参数来确定，例如最大功率、最大效率和高效率范围。在这样的实施例中，具有高功率输出、低效率和窄效率范围的机电设备将被给予高指数值或加权数。备选地，加权数可基于机电设备的实时操作条件而动态确定。在该情况下，将确定特定电压电平所特有的机电设备加权数并且其可随着对DC总线的调度电压的调整而变化。

动态DC链路电压控制技术136包括用于防止传输电压命令的逻辑，其在操作期间将在DC总线电压中引起不可取的波动，由此使得动态控制技术136对于噪声是鲁棒的。为了实现此情况，动态控制技术136仅在连续迭代之间机电设备的实时速度的改变超出预定阈值时实现新的电压命令。

如上文描述的，本发明的实施例利用离线和在线优化技术用于设计和操作对于电动车辆和混合电动车辆的车辆推进系统。离线优化技术确定对于车辆推进系统的能量存储系统的设计配置，其使能量存储系统内的能量存储单元的尺寸最小化同时提供实现期望系统约束（例如最大功率输出和期望的寿命年限）的设计配置。为了进一步使在指定能量存储系统内提供的能量存储单元的寿命期限最大化，在本文描述在线优化技术，其在车辆推进系统的操作期间调整能量存储单元之间的功率分流来实现推进系统的总功率需求同时监测能量粗错了单元的电荷状态和健康状态。本发明的实施例还利用在线电压调节技术，其基于机电设备的速度和每个机电设备特有的预定电压调度图来控制DC总线的电压。如上文描述的，这些在线和离线技术提高总系统性能和效率同时优化能量存储单元的寿命期限并且降低车辆推进系统的总制造成本。

本领域内技术人员将意识到控制器64可经由多个部件实现，例如电子部件、硬件部件和/或计算机软件部件中的一个或多个。这些部件可包括一个或多个有形的计算机可读存储介质，其一般存储例如软件、固件和/或汇编语言等指令，用于进行的一个或多个实现或实施例的一个或多个部分。有形计算机可读存储介质的示例包括可记录数据存储介质和/或大容量存储设备。这样的有形计算机可读存储介质可采用例如磁、电、光、生物和/或原子数据存储介质中的一个或多个。此外，这样的介质可采取例如软盘、磁带、CD-ROM、DVD-ROM、硬盘驱动和/或电子储存器的形式。未列出的其他形式的有形计算机可读存储介质可与本发明的实施例一起采用。

许多这样的部件可以在本文描述的系统的实现中组合或划分。此外，如将由本领域内技术人员意识到的，这样的部件可包括用许多编程语言中的任何编程语言编写或实现的计算机指令集和/或系列。

对于公开的装置的技术贡献是它提供控制器实现的技术，用于控制双向DC-DC转换器以基于机电设备的实时操作速度与机电设备的调度速度之间的比较来使DC总线的电压移位。

根据本发明的一个实施例，车辆推进系统包括：耦合于第一DC总线的第一双向DC-DC转换器；能量存储系统，其包括耦合于该第一双向DC-DC转换器的至少一个能量存储单元；耦合于第一DC总线的第一DC到AC逆变器；和耦合于第一DC到AC逆变器的第一机电设备。对控制器编程来确定第一机电设备的实时操作速度、将第一机电设备的实时操作速度与第一机电设备的调度速度比较以及选择性地控制第一双向DC-DC转换器以基于比较来使第一DC总线的电压移位。

根据本发明的另一个方面，制造车辆推进系统的方法包括：提供DC-DC转换器、使能量存储系统耦合于DC-DC转换器、使DC-DC电压转换器耦合于DC总线以及使第一DC到AC逆变器耦合于DC总线。方法还包括使第一机电设备耦合于DC到AC逆变器并且使控制器耦合于DC-DC转换器和第一DC到AC逆变器。此外，方法包括配置控制器来监测第一机电设备的实时速度、确定第一机电设备的调度速度、计算调度速度与实时速度之间的差异以及如果计算的差异超过阈值则控制DC-DC转换器来使DC总线的电压从第一电压电平移位到与第一电压不同的第二电压电平。

根据本发明的再另一个方面，非暂时性计算机可读存储介质具有存储在其上的计算机程序并且代表指令集，其在由计算机执行时促使该计算机监测通过DC到AC逆变器耦合于DC总线的第一机电设备的实时速度并且确定该第一机电设备的调度速度。指令还促使计算机将第一机电设备的实时速度与第一机电设备的调度速度比较、控制双向DC-DC转换器来将电力从能量存储系统传递到DC总线以及控制双向DC-DC转换器以基于第一机电设备的实时速度与第一机电设备的调度速度的比较来选择性地调整DC总线的电压。

尽管仅连同有限数量的实施例详细描述本发明，应容易理解本发明不限于这样的公开实施例。相反，可以修改本发明来包含此前未描述的许多变化、改动、替代或等同设置，但其与本发明的精神和范围相当。另外，尽管描述了本发明的各种实施例，要理解本发明的方面可仅包括描述的实施例中的一些。因此，本发明不视为由前面的描述限制，而仅由附上的权利要求的范围限制。

Claims (10)

1.一种车辆推进系统，其包括：

第一双向DC-DC转换器，其耦合于第一DC总线；

能量存储系统，其包括耦合于所述第一双向DC-DC转换器的至少一个能量存储单元；

第一DC到AC逆变器，其耦合于所述第一DC总线；

第一机电设备，其耦合于所述第一DC到AC逆变器；以及

控制器，对其编程以：

　　确定所述第一机电设备的实时操作速度；

　　将所述第一机电设备的所述实时操作速度与所述第一机电设备的调度速度比较；以及

　　选择性地控制所述第一双向DC-DC转换器以基于比较来使所述第一DC总线的电压移位。

2.如权利要求1所述的车辆推进系统，其中对所述控制器进一步编程以：

确定所述第一机电设备的所述实时速度与所述调度速度之间的差异是否超出阈值；以及

如果所述差异超出所述阈值，则基于所述电压命令来控制所述第一双向DC-DC转换器的开关。

3.如权利要求1所述的车辆推进系统，其中对所述控制器进一步编程以使所述第一DC总线的所述电压移位预先确定的电压间隔。

4.如权利要求1所述的车辆推进系统，其中进一步对所述控制器编程以使所述第一DC总线的所述电压移位到从对于所述第一机电设备的电压调度查找表确定的新的电压。

5.如权利要求4所述的车辆推进系统，其中进一步对所述控制器编程以：

确定所述第一机电设备的实时转矩；

确定所述第一DC总线的实时电压；

基于所述第一DC总线的所述实时转矩和所述实时电压来从所述电压调度查找表确定所述调度速度；

基于所述实时转矩和所述实时操作速度从所述电压调度查找表确定所述新的电压；以及

控制所述第一双向DC-DC转换器来使所述第一DC总线的所述电压移位到所述新的电压。

6.如权利要求1所述的车辆推进系统，其中进一步对所述控制器编程以使用由测量的转矩和DC电压编索引的电压调度查找表来确定所述第一机电设备的所述调度速度。

7.如权利要求1所述的车辆推进系统，其进一步包括：

第二DC到AC逆变器，其耦合于所述第一DC总线；以及

第二机电设备，其耦合于所述第二DC到AC逆变器。

8.如权利要求7所述的车辆推进系统，其中进一步对所述控制器编程以：

从对于所述第一机电设备的预定义电压调度图产生第一电压命令；

从对于所述第二机电设备的预定义电压调度图产生第二电压命令；

使所述第一电压命令与所述第二电压命令组合；

从所述组合产生融合的电压命令；以及

选择性地控制所述第一双向DC-DC转换器的开关以基于所述融合电压命令使所述第一DC总线的所述电压移位。

9.如权利要求8所述的车辆推进系统，其中进一步对所述控制器编程以使用表决逻辑和加权逻辑中的一个来使所述第一电压命令和所述第二电压命令组合。

10.如权利要求9所述的车辆推进系统，其进一步包括：

第二双向DC-DC转换器，其耦合于第二DC总线；

第二DC到AC逆变器，其耦合于所述第二DC总线；

第二机电设备，其耦合于所述第二DC到AC逆变器；以及

其中进一步对所述控制器编程以：

　　从对于所述第一机电设备的预定义电压调度图产生第一电压命令；

　　从对于所述第二机电设备的预定义电压调度图产生第二电压命令；

　　选择性地控制所述第一双向DC-DC转换器的开关以基于所述第一电压命令来使所述第一DC总线的电压移位；以及

　　选择性地控制所述第二双向DC-DC转换器的开关以基于所述第二电压命令来使所述第二DC总线的电压移位。