CN110799377A - 具有动力模块的燃料电池车辆 - Google Patents

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Abstract

车辆(100)包括传动系统和多个动力模块(150)。传动系统包括至少一个车轮(114)。每个动力模块(150)包括能量系统(152)和推进系统(154)，传动系统被机械连接到推进系统(154)。能量系统(152)可操作以使用燃料产生电能。推进系统(154)被电连接到能量系统(152)，并且可操作以使用来自能量系统(152)的电能为至少一个车轮(114)提供动力。

Description

具有动力模块的燃料电池车辆
技术领域
本文公开的实施例涉及车辆，并且更特别地，涉及具有电气化动力系统(powertrain)的车辆。
背景技术
许多车辆是电气化车辆，或者换言之，是具有电气化动力系统的车辆。典型的电气化车辆具有或多或少传统的传动系统。具体地，作为传动系统(drivetrain)的一部分，电气化车辆包括一个或多个车轮以及车轮机械连接到的变速器、差速器、传动轴等。然而，电气化车辆包括一个或多个电动机以替代发动机。并且，作为电气化动力系统的一部分，传动系统被机械地连接到电动机。结合传动系统，电动机可操作以使用电能为车轮提供动力。此外，许多电气化车辆是燃料电池车辆(FCV)，或者换言之，是包括一个或多个燃料电池堆的电气化车辆。在FCV中，燃料电池堆可操作以产生电动机用来为车轮提供动力的电能。
发明内容
本文公开了包括多个动力模块的车辆的实施例。为了实现满足动力模块所属车辆的能量需求要求的容量和推进需求要求的容量，将动力模块进行“堆叠”。在一个方面，车辆包括传动系统和多个动力模块。传动系统包括至少一个车轮。每个动力模块包括能量系统和推进系统，传动系统被机械连接到该推进系统。能量系统可操作以使用燃料产生电能。推进系统被电连接到能量系统，并且可操作以使用来自能量系统的电能来共同为该至少一个车轮提供动力。
在另一方面，车辆包括传动系统、多个动力模块和分配到每个动力模块的辅助元件。传动系统包括至少一个车轮。每个动力模块包括燃料箱、燃料电池堆、电动机电池、补充电池和电动机，传动系统被机械连接到该电动机。燃料箱可操作以存储燃料。燃料电池堆被流体连接到燃料箱，并且可操作以使用来自燃料箱的燃料产生电能。电动机电池被电连接到燃料电池堆，并且可操作以存储来自燃料电池堆的电能。补充电池被电连接到燃料电池堆，并且可操作以存储来自燃料电池堆的电能。电动机被电连接到燃料电池堆和电动机电池，并且可操作以使用来自燃料电池堆和电动机电池的任何组合的电能来共同地为该至少一个车轮提供动力。在每个动力模块处，所分配的辅助元件被电连接到补充电池，并且可操作以使用来自补充电池的电能来满足车辆全局的辅助需求。
在又一方面，车辆包括底盘、由底盘支撑的电动机组件以及由底盘支撑的传动系统。电动机组件包括多个电动机和公共输出联轴器(output coupling)。电动机被轴向集成以实现相互依赖的自旋动作和支撑输出联轴器旋转。传动系统包括至少一个车轮，并且被机械连接到输出联轴器。该车辆还包括第一燃料电池堆、属于电动机组件的第一电动机、第二燃料电池堆以及属于电动机组件的第二电动机。第一燃料电池堆可操作以使用燃料产生电能。第二燃料电池堆同样可操作以使用燃料产生电能。第一电动机被电连接到第一燃料电池堆，并且可操作以使用来自第一燃料电池堆的电能进行自旋。第二电动机被电连接到第二燃料电池堆，并且可操作以使用来自第二燃料电池堆的电能进行自旋。因此，第一电动机和第二电动机可操作以使用来自第一燃料电池堆和第二燃料电池堆的电能来共同使输出联轴器自旋，从而共同为该至少一个车轮提供动力。
这些和其他方面将在下面详细地描述。
附图说明
通过参考以下详细描述和附图，本实施例的各种特征、优点和其他用途将变得更加明显。
图1是使用透视图和框图对燃料电池车辆(FCV)的图示，示出了车辆系统，包括能量超级系统、推进超级系统和辅助系统、传感器系统、控制模块，包括全局控制模块和动力控制模块和多个动力模块，包括每个动力模块的能量系统和推进系统、每个能量系统的燃料电池系统、电池系统和燃料箱系统以及每个推进系统的电动机系统；
图2A是使用框图对FCV的局部图示，进一步示出了动力模块以及向动力模块分配辅助系统的辅助元件，动力模块包括每个燃料电池系统的燃料电池堆、每个电池系统的多个电池和每个电动机系统的电动机；
图2B是使用透视分解图对FCV的图示，进一步示出了车辆系统和车辆系统的元件；
图3A是使用框图对FCV的局部图示，进一步示出了动力模块，该动力模块包括每个燃料箱系统的多个燃料箱和用于燃料箱的管道网络；
图3B是使用来自图2A的透视分解图的一部分对FCV的局部图示，进一步示出了燃料箱系统；
图4是使用来自图2B的透视分解图的一部分对FCV的局部图示，示出了电动机所属的电动机组件；
图5是使用来自图2B的透视分解图的一部分对FCV的局部图示，进一步示出了安装在支撑架上的某些电池和燃料箱；
图6是使用来自图2B的透视分解图的一部分对FCV的局部图示，进一步示出了安装在另一个支撑架上的燃料电池堆和某些其他车辆元件；
图7是示出处理的操作的流程图，控制模块通过该处理对FCV的操作进行协调；以及
图8是示出处理的操作的流场图，控制模块在主/从控制关系下通过该处理对FCV的操作进行协调，在主/从控制关系中，动力控制模块包括分配给相应动力模块的主动力控制模块和从动力控制模块。
具体实施方式
本公开教导了一种包括多个动力模块的车辆。为了实现满足动力模块所属车辆的能量需求要求的容量和推进需求要求的容量，将动力模块进行“堆叠”。
半牵引式燃料电池车
在图1中示出了燃料电池车辆(FCV)100作为代表性的电气化车辆。虽然FCV 100是燃料电池车辆，但要理解的是，本公开原则上可大部分应用于其他电气化车辆。在本说明书中，对“前部”、“向前”等的使用以及对“后部”、“向后”等的使用指的是FCV 100的纵向方向。“前部”、“向前”等指的是FCV 100的前部(前)，而“后部”、“向后”等指的是FCV 100的后部(后)。“侧”、“侧向”、“横向”等的使用指的是FCV 100的横向方向，而“驾驶员侧”等是指FCV100的左侧，“乘客侧”等是指FCV 100的右侧。
FCV 100是半牵引车，或者换言之，是牵引车单元，其与挂接(hitch)的半挂车102一起形成半卡车。FCV 100具有外部和多个内部舱室。该舱室包括乘客舱104和一个或多个发动机舱106。FCV 100可以包括容纳在其乘客舱104中的座椅和仪表板组件。
FCV 100具有形成其外部并且限定其舱室的主体108。主体108具有直立的侧面、地板、前端、后端、屋顶等。在FCV 100所属的半卡车中，半拖车102类似地具有外部，并且具有用于运送货物的货物舱室作为内部舱室。除了主体108外，FCV 100还具有底盘110。底盘110用作FCV 100的车身底部(underbody)。底盘110与主体108一样，形成FCV 100的外部。作为底盘110的一部分，FCV 100包括用于将半挂车102挂接到FCV 100的挂钩112。在将半挂车102挂接到FCV 100的情况下，FCV 100可操作以拉动半挂车102和任何车载货物。
FCV 100具有传动系统。传动系统是底盘110的一部分，或被安装到底盘110，或以其他方式由底盘110支撑。传动系统可以完全或部分地容纳在乘客舱104、发动机舱106或者FCV 100中的其他地方的任意组合中。作为传动系统的一部分，FCV 100包括车轮114。车轮114将FCV 100的其余部分支撑在地面上。FCV 100包括十个车轮114，其中两个是前轮114F，八个是后轮114R。后轮114R被布置成四个双轮设置。属于两个驾驶员侧双轮设置的后轮114R被示出，而其他两个乘客侧双轮设置是包括其余后轮114R的镜像。为车轮114中的一个、一些或全部提供动力以沿着地面驱动FCV 100。在后轮驱动布置中，为后轮114R中的一个、一些或全部提供动力以沿着地面驱动FCV 100。为此，除了车轮114之外，FCV 100还包括变速器、差速器、驱动轴等的任意次末(penultimate)组合，也作为传动系统的一部分，车轮114被机械连接到该组合。
FCV 100作为互连项目的组件操作，这些互连项目装备FCV 100以满足实时车辆需求。一般而言，车辆需求对应于性能满足车辆需求的车辆功能。因此，FCV 100在操作中被装备为通过执行一个或多个相应的车辆功能来满足一个或多个车辆需求。关于执行车辆功能，FCV100受制于手动操作和自主操作的任何组合。在手动操作的情况下，FCV 100可能是仅手动的。在自主操作的情况下，FCV 100可以是半自主的、高度自主的或完全自主的。
为了满足车辆需求，FCV 100包括一个或多个车辆系统120。车辆系统120可单独或与传动系统结合地操作来代表FCV 100执行车辆功能，从而代表FCV 100满足相应的车辆需求。车辆系统120的任何组合都可操作以执行车辆功能。因此，从车辆功能以及相应的车辆需求的角度来看，车辆系统120中一个、一些或全部用作相关联的车辆系统120。此外，每个车辆系统120可操作以执行车辆功能的任意组合，从而完全或部分满足相应车辆需求的任意组合。因此，从其自身的角度，每个车辆系统120用作用于一个或多个车辆功能以及一个或多个相应车辆需求的相关联的车辆系统120。
除了车辆系统120之外，FCV 100包括传感器系统122，以及一个或多个处理器124、存储器126以及一个或多个控制模块128，车辆系统120和传感器系统122被通信地连接到该一个或多个控制模块128。传感器系统122可操作以检测关于FCV 100的信息。处理器124、存储器126和控制模块128一起用作一个或多个计算设备，其控制模块128可采用以协调FCV100的操作。
具体地，控制模块128基于关于FCV 100的信息来操作车辆系统120。因此，作为操作车辆系统120的前提，控制模块128收集关于FCV 100的信息，包括由传感器系统122检测到的关于FCV 100的信息以及在控制模块128之间通信的关于FCV 100的信息的任意组合。控制模块128然后评估关于FCV 100的信息，并且基于其评估来操作车辆系统120。作为其对关于FCV 100的信息的评估的一部分，控制模块128识别一个或多个车辆需求。相关地，作为车辆系统120的操作的一部分，当识别出车辆需求时，控制模块128操作一个或多个相关联的车辆系统120以满足车辆需求。
车辆系统。车辆系统120是底盘110的一部分，或被安装到底盘110，或以其他方式由底盘110支撑。车辆系统120可以完全或部分地容纳在乘客舱104、发动机舱106或者FCV100中的其他地方的任意组合中。每个车辆系统120包括一个或多个车辆元件。代表其所属的车辆系统120，每个车辆元件可操作为完全或部分地执行与车辆系统120相关联的车辆功能的任意组合。要理解的是，车辆元件以及其所属的车辆系统120可以但不必相互不同。
车辆系统120包括能量超级系统130和推进超级系统132。能量超级系统130和推进超级系统132彼此电连接。此外，传动系统被机械连接到推进超级系统132。推进超级系统132和传动系统一起用作用于FCV 100的电气化动力系统。能量超级系统130可操作以执行一个或多个能量功能，包括但不限于产生电能。推进超级系统132可操作以使用来自能量超级系统130的电能来执行一个或多个推进功能，包括但不限于为车轮114提供动力。
具体地，能量超级系统130可操作以产生电能、存储电能、调控并以其他方式处理电能，以及存储并以其他方式处理燃料。结合传动系统，推进超级系统132可操作以使用来自能量超级系统130的电能为车轮114提供动力。在为车轮114提供动力的情况下，可采用推进超级系统132以加速FCV 100、保持FCV的速度100(例如，在水平地面或上坡地面上)和以其他方式使FCV 100沿着地面行驶。推进超级系统132还可操作以使用车轮114中的一个、一些或全部来产生电能，并因此阻滞(retard)车轮114。在车轮114被阻滞的情况下，可采用推进超级系统132以使FCV 100减速、保持FCV 100的速度(例如在下坡地面上)和以其他方式使FCV 100沿着地面行驶。能量超级系统130又可操作以存储来自推进超级系统132的电能。作为产生电能并因此阻滞车轮114并存储电能的组合产物，推进超级系统132和能量超级系统130可操作以在车轮114处再生地制动FCV 100。
除了能量超级系统130和推进超级系统132外，车辆系统120包括一个或多个辅助系统134。辅助系统134包括制动系统140、转向系统142、加热/冷却系统144和附件(accessory)系统146。辅助系统134与推进超级系统132一样，被电连接到能量超级系统130。辅助系统134可操作以使用来自能量超级系统130的电能执行一个或多个辅助功能，包括但不限于摩擦制动FCV 100、使FCV 100转向、冷却FCV 100、加热FCV 100以及一个或多个附件功能。因此，虽然推进超级系统132充当能量超级系统130上的主要电负载，但是辅助系统134也充当能量超级系统130上的电负载。
传感器系统。作为传感器系统122的一部分，FCV 100包括一个或多个车载传感器。传感器实时监控FCV 100。传感器代表传感器系统122，可操作为检测关于FCV 100的信息，包括关于用户请求的信息和关于FCV 100的操作的信息。
FCV 100包括用户控件。用户控件用作FCV 100的用户和FCV100本身之间的接口，并且可操作为接收请求车辆功能的机械输入、语言输入和其他用户输入。结合对应的用户控件，并且在传感器之中，FCV 100包括加速器踏板传感器、制动踏板传感器、转向角传感器等，以及一个或多个选择器传感器、一个或多个麦克风、一个或多个相机等。相关地，在关于用户请求的信息中，传感器系统122可操作以检测请求对车轮114提供动力的用户输入，检测请求制动、转向等的用户输入，检测请求加热、冷却等的用户输入以及检测请求附件功能的用户输入。
同样在传感器中，FCV 100包括一个或多个速度计、一个或多个陀螺仪、一个或多个加速度计、一个或多个车轮传感器、一个或多个温度计、一个或多个惯性测量单元(IMU)、一个或多个控制器局域网(CAN)传感器等。相关地，在关于FCV 100的操作的信息中，传感器系统122可操作以检测FCV 100的位置和运动，包括其速度、加速度、定向、旋转、方向等，车轮114的移动、FCV 100的温度以及车辆系统120中的一个、一些或全部的操作状态。
控制模块。如上所述，处理器124、存储器126和控制模块128一起用作一个或多个计算设备，该一个或多个计算设备的控制模块128协调FCV 100的操作。控制模块128包括全局控制模块128G。相关地，作为中央控制系统的一部分，FCV 100包括全局控制模块128G所属的全局控制单元(GCU)。虽然如图所示，FCV 100包括一个全局控制模块128G，但是要理解的是，本公开原则上可应用于包括多个全局控制模块128G的其他类似车辆。控制模块128还包括一个或多个动力控制模块128P。相关地，FCV 100包括动力控制模块128P所属的一个或多个动力控制单元(PCU)。虽然处理器124和存储器126被示为对于GCU和PCU是公共的，但是可以设想GCU和PCU中的一个、一些或全部可以是具有一个或多个专用处理器124和专用存储器126的独立计算设备。
全局控制模块128G代表GCU协调FCV 100的全局操作，包括但不限于车辆系统120的操作。动力控制模块128P代表PCU协调能量超级系统130和推进超级系统132以及某些辅助系统146的操作。
处理器124可以是被配置为执行本文描述的处理中的任意一个或执行此类处理或使得此类处理被执行的任意形式的指令的任意部件。处理器124可以用一个或多个通用或专用处理器来实现。合适的处理器124的示例包括微处理器、微控制器、数字信号处理器或执行软件的其他形式的电路。合适的处理器124的其他示例包括但不限于中央处理器(CPU)、阵列处理器、矢量处理器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑电路或控制器。处理器124可以包括被配置为执行程序代码中包含的指令的至少一个硬件电路(例如，集成电路)。在有多个处理器124的布置中，处理器124可以彼此独立地工作或彼此组合地工作。
存储器126是非暂时性计算机可读介质。存储器126可以包括易失性或非易失性存储器，或两者均有。合适的存储器126的示例包括随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、磁盘、光盘、硬盘驱动器或任意其他合适的存储介质，或以上这些的任意组合。存储器126包括程序代码中存储的指令。此类指令可由处理器124或控制模块128执行。存储器126可以是处理器124或控制模块128的一部分，或者可以被通信地连接到处理器124或控制模块128。
一般而言，控制模块128包括可由处理器124执行的指令。控制模块128可被实现为计算机可读程序代码，当该计算机可读程序代码由处理器124执行时，执行本文描述的处理中的一个或多个。此类计算机可读程序代码可以被存储在存储器126上。控制模块128可以是处理器124的一部分，或者可以被通信地连接到处理器124。
动力模块
如上所述，车辆系统120可操作以代表FCV 100执行车辆功能，从而代表FCV 100满足对应的车辆需求。具体地，能量超级系统130可操作以执行能量功能，从而满足对应的能量需求，推进超级系统132可操作以执行推进功能，从而满足对应的推进需求，并且辅助系统134可操作以执行辅助功能，从而满足对应的辅助需求。
从全局控制模块128G和动力控制模块128P的角度以及FCV100的全局操作的协调的角度来看，车辆需求包括一个或多个全局车辆需求，或者换言之，对FCV 100公共的车辆需求。具体地，能量需求中的一个或多个是全局能量需求，并且推进需求中的一个或多个是全局推进需求。全局能量需求可以包括以下需求的任意组合：产生电能的一个或多个需求、存储电能的一个或多个需求以及存储和以其他方式处理燃料的一个或多个需求。全局推进需求可包括为车轮114提供动力的一个或多个需求以及阻滞车轮114的一个或多个需求。全局能量需求和全局推进需求的任意组合可以是全局组合的能量和推进需求的一部分，诸如再生制动FCV 100的一个或多个需求。此外，每个辅助需求都是全局辅助需求。全局辅助需求可以包括以下需求的任意组合：摩擦制动FCV 100的一个或多个需求、转向FCV 100的一个或多个需求、冷却FCV 100的一个或多个需求、加热FCV 100的一个或多个需求以及执行附件功能的一个或多个需求。
除了被装备以通过执行对应的车辆功能来满足全局车辆需求之外，FCV 100还被装备以满足一个或多个车辆需求需求。具体地，关于可操作以执行车辆功能从而满足对应的全局车辆需求，车辆系统120具有代表FCV 100满足车辆需求要求的容量。因此，能量超级系统130具有满足某些能量需求要求的容量，推进超级系统132具有满足某些推进需求要求的容量，并且辅助系统134具有满足某些辅助需求要求的容量。
一般而言，车辆需求要求专用于特定的车辆应用。例如，作为半牵引车应用，FCV100与许多其他车辆应用相比具有更高的能量需求要求和更高的推进需求要求。在一些情况下，FCV 100可能是其他车辆应用的能量需求要求的多倍以及其他车辆应用的推进需求要求的多倍。
为了实现满足能量需求要求的容量和满足推进需求要求的容量，FCV 100包括多个对应体(counterpart)的动力模块150A-B(通常使用“动力模块150”或“(多个)动力模块150”引用)，其车辆元件以元件到元件、动力模块间的基础互连。虽然如图所示，FCV 100包括两个动力模块150，但是要理解的是，本公开原则上可应用于包括多于两个动力模块150的其他类似车辆。关于动力模块150，能量超级系统130包括多个对应体的能量系统152，并且推进超级系统132包括多个对应体的推进系统154。并且，在FCV 100中，能量超级系统130和推进超级系统132跨动力模块150布置，每个动力模块150包括能量系统152和推进系统154。
在每个动力模块150中，推进系统154和能量系统152彼此电连接。此外，传动系统被机械地连接到每个推进系统154。每个能量系统152代表其所属的动力模块150，可操作以执行与能量超级系统130相关联的能量功能，包括但不限于产生电能。类似地，每个推进系统154代表其所属的动力模块150，可操作以使用电能执行与推进超级系统132相关联的推进功能，包括但不限于为车轮114提供动力。具体地，每个推进系统154可操作以使用来自动力模块150的能量系统152的电能来执行推进功能，该推进系统154和能量系统152属于该动力模块150。
每个能量系统152及其所属的动力模块150包括燃料电池系统160、电池系统162和燃料箱系统164。每个推进系统154及其所属的动力模块150包括电动机系统166。在每个动力模块150内部，电动机系统166被电连接到燃料电池系统160。此外，电池系统162和燃料电池系统160彼此电连接，并且电动机系统166和电池系统162彼此电连接。此外，燃料电池系统160被流体地连接到燃料箱系统164。燃料电池系统160可操作以使用来自电池系统162的电能和来自燃料箱系统164的燃料来产生电能。结合传动系统，电动机系统166可操作以使用来自燃料电池系统160和电池系统162的任意组合的电能为车轮114提供动力。电动机系统166也可操作以使用车轮114产生电能，并因此阻滞车轮114。电池系统162可操作以存储来自燃料电池系统160的电能。电池系统162也可操作以存储来自电动机系统166的电能。燃料箱系统164可操作以存储并以其他方式处理燃料，包括用燃料向燃料电池系统160加燃料。
出于实现满足动力模块所属FCV 100的能量需求要求的容量和满足推进需求要求的容量的目的，将动力模块150进行“堆叠”。具体地，给定能量需求要求，在每个动力模块150中，能量系统152具有满足能量需求要求的份额的容量。在能量系统152各具有满足能量需求要求的份额的容量的情况下，能量系统152所属的动力模块150具有共同满足能量需求要求的容量。在能量系统152同样属于能量超级系统130的情况下，能量超级系统130也具有满足能量需求要求的容量。类似地，给定推进需求要求，在每个动力模块150中，推进系统154具有满足推进需求要求的份额的容量。在推进系统154各具有满足推进需求要求的份额的容量的情况下，推进系统154所属的动力模块150具有共同满足推进需求要求的容量。在推进系统154同样属于推进超级系统132的情况下，推进超级系统132也具有满足推进需求要求的容量。
给定全局能量需求，在每个动力模块150中，能量系统152可操作以满足全局能量需求的份额。在能量系统152各自可操作以满足全局能量需求的份额情况下，能量系统152所属的动力模块150可操作以共同满足全局能量需求。在能量系统152同样属于能量超级系统130的情况下，能量超级系统130也可操作以满足全局能量需求。类似地，给定全局推进需求，在每个动力模块150中，推进系统154可操作以满足全局推进需求的份额。在推进系统154各自可操作以满足全局推进需求的份额的情况下，推进系统154所属的动力模块150可操作以共同满足全局推进需求。在推进系统154同样属于推进超级系统132的情况下，推进超级系统132也可操作以满足全局推进需求。
虽然车辆需求要求专用于特定的车辆应用，但是一些车辆需求要求与其他车辆需求要求相比对应用依赖较小。例如，FCV 100即使作为半牵引车应用，仍具有与许多其他车辆应用类似的辅助需求要求。
在FCV 100中，辅助系统134不是具有多个对应体的关系，而是对FCV 100而言是共有。关于动力模块150和能量超级系统130，一个或多个辅助元件可以单独地或作为其所属的辅助系统134的一部分来分配给动力模块150。在每个动力模块150处，每个分配的辅助元件，无论是单独地还是作为其所属的辅助系统134的一部分，视情况而定被电连接到能量系统152。代表FCV 100和其所属的辅助系统134，每个分配的辅助元件可操作以使用来自能量系统152的电能来执行辅助功能。因此，在每个动力模块150中，虽然推进系统154充当能量系统152上的主要电负载，但分配的辅助元件也充当能量系统152上的电负载。然而，给定全局辅助需求，所分配的辅助元件可操作以在未分配的基础上共同满足全局辅助需求。
如上所述，动力控制模块128P协调能量超级系统130和推进超级系统132以及某些辅助系统146的操作。具体地，关于能量超级系统130和推进超级系统132跨动力模块150布置，FCV 100包括多个对应体的动力控制模块128P。并且，在FCV 100中，每个动力控制模块128P被分配有动力模块150。在每个动力模块150包括能量系统152和推进系统154的情况下，每个动力控制模块128P被分配有能量系统152和推进系统154。此外，每个动力控制模块128P被分配有辅助元件。具体地，每个动力控制模块128P被分配有辅助元件，辅助元件被分配到动力模块150，动力模块150又被分配给动力控制模块128P。每个动力控制模块128P协调所分配的动力模块150的操作，包括所分配的能量系统152的操作和所分配的推进系统154的操作以及所分配的辅助元件的操作。
在模块化的实现方式中，每个动力模块150来源于另一个车辆应用(诸如客车应用)，其能量需求要求和推进需求要求比FCV 100低。具体地，每个动力模块150是来自其他车辆应用的完整的能量系统和完整的推进系统的模块化版本。相关地，每个动力控制模块128P也来源于其他车辆应用。具体地，除了动力控制模块128P本身之外，每个动力控制模块128P属于来源于另一车辆应用的PCU，该PCU是作为具有一个或多个专用处理器和专用存储器的独立计算设备。
除其他以外，由此可见，FCV 100作为比其他车辆应用具有更高的能量需求要求和更高的推进需求要求的半牵引车应用，不是传统设计原理的产物。具体地，给定其他车辆应用，代替堆叠动力模块150以实现满足能量需求的容量和满足FCV 100的推进需求的容量，传统设计原理要求缩放(scale)来自其他车辆应用的能量系统和缩放其他车辆应用的推进系统。此外，传统设计原理要求从其他车辆应用中获取PCU，以自行协调所缩放的能量系统和所缩放的推进系统以及在未分配的基础上的辅助系统134的操作。
一个动力模块150的燃料电池系统160、电池系统162和燃料箱系统164的任意组合可以具有与其在其余动力模块150的对应体相同的满足能量需求的容量。另外地或替代地，一个动力模块150的电动机系统166可以具有与其在其余动力模块150的对应体相同的满足推进需求要求的容量。
除了FCV 100以外，在更广泛的车辆阵容中，对于新的车辆应用，可以堆叠多个相同或相似的动力模块150，以实现满足新的车辆应用的能量需求要求的容量和满足新的车辆应用的推进需求要求的容量。动力模块150的一个或多个车辆元件可以在车辆阵容中标准化。例如，在每个动力模块150中，燃料电池系统160可以是相同的。另外地或替代地，动力控制模块128P中的一个或多个可以是相同的。在不管新应用的车辆需求要求如何，标准化的车辆元件都具有满足车辆需求要求的相同容量，因此仅需开发和生产单个、单一容量的标准化车辆元件。相关地，除了标准化的车辆元件之外，动力模块150的其余部分可以为新的车辆应用进行优化。例如，当在每个动力模块150中燃料电池系统160相同时，动力模块150的电池系统162可以被优化以具有共同满足新应用的能量需求要求的容量。另外地或替代地，动力模块150的电动机系统166可以被优化以具有共同满足新应用的推进需求要求的容量。
由于动力模块150易于集成到新的车辆应用中，因此动力模块150的用途超出最初的车辆开发和生产。例如，在用于FCV 100的寿命终止(EOL)方案中，动力模块150可能不再具有共同满足FCV 100的能量需求要求的容量。另外地或替代地，动力模块150可能不再具有共同满足FCV 100的推进需求需求的容量。但是动力模块150仍可以具有共同满足另一个车辆应用的能量需求需求的容量以及共同满足另一个车辆应用的推进需求需求的容量。因此，代替扔掉动力模块150，可以将其集成到其他车辆应用中。
能量系统和推进系统。如上所述，每个动力模块150包括能量系统152和推进系统154。如附加参考图2A和2B所示，除了燃料电池系统160、电池系统162和燃料箱系统164之外，每个能量系统152以及该能量系统152所属的动力模块150还包括接线盒200和伴随的能量元件。在每个动力模块150内部，电动机系统166通过接线盒200被电连接到燃料电池系统160。此外，电池系统162和燃料电池系统160通过接线盒200彼此电连接，并且电动机系统166和电池系统162通过接线盒200彼此电连接。
FCV 100包括作为燃料电池系统160的一部分的一个或多个能量元件。在燃料电池系统160的能量元件中，FCV 100包括燃料电池堆202。虽然如图所示，FCV 100的每个燃料电池系统160包括一个燃料电池堆202，要理解的是，本公开原则上可应用于每个燃料电池系统160包括多个燃料电池堆202的其他类似车辆。关于燃料电池堆202，在能量系统152的伴随的能量元件中，FCV 100包括燃料电池转换器204。燃料电池转换器204被电连接到燃料电池堆202。燃料电池堆202可操作以产生电能。燃料电池转换器204可操作以调控来自燃料电池堆202的电能。具体地，燃料电池转换器204是DC/DC转换器，其可操作以将来自燃料电池堆202的较低电压DC电能转换为较高电压DC电能。例如，较低电压DC电能可以是中电压DC电能，而较高电压DC电能可以是高电压DC电能。
FCV 100还包括一个或多个推进元件作为电动机系统166的一部分。在电动机系统166的推进元件中，FCV 100包括电动机206。虽然如图所示，FCV 100的每个电动机系统166包括一个电动机206，要理解的是，本公开原则上可应用于每个电动机系统166包括多个电动机206的其他类似车辆。电动机206是同步三相AC电动机。关于电动机206，在能量系统152的伴随的能量元件中，FCV 100包括电动机逆变器208。电动机逆变器208通过接线盒200被电连接到燃料电池转换器204，电动机206被电连接至电动机逆变器208。此外，传动系统被机械连接至电动机206。电动机逆变器208可操作以调控来自燃料电池转换器204的电能。具体地，电动机逆变器208可操作以将来自燃料电池转换器204的DC电能转换为三相AC电能。例如，三相AC电能可以是高电压AC电能。结合传动系统，电动机206可操作以使用来自电动机逆变器208的电能为车轮114提供动力。
FCV 100还包括一个或多个能量元件作为电池系统162的一部分。在电池系统162的能量元件中，FCV 100包括一个或多个电池210。虽然如图所示，FCV 100的每个电池系统162包括两个电池210，要理解的是，本公开原则上应用于每个电池系统162包括一个电池210的其他类似车辆，以及以其他方式每个电池系统162包括多个电池210的其他类似车辆。关于电池210，在能量系统152的伴随的能量元件中，FCV 100包括电池转换器212。从燃料电池系统160的角度来看，电池转换器212通过接线盒200被电连接到燃料电池转换器204，并且电池210通过接线盒200被电连接到电池转换器212。电池转换器212可操作以调控来自燃料电池转换器204的电能。具体地，电池转换器212是DC/DC转换器，其可操作以将来自燃料电池转换器204的较高电压DC电能转换为较低电压DC电能。例如，较高电压DC电能可以是高电压DC电能，而较低电压DC电能可以是中电压DC电能。电池210可操作以存储来自电池转换器212的电能。
同样，从电池系统162的角度来看，电池转换器212通过接线盒200被电连接到电池210，电动机逆变器208通过接线盒200被电连接到电池转换器212，并且如上所述，电动机206被电连接到电动机逆变器208。相关地，电池转换器212也可操作以调控来自电池210的电能。具体地，电池转换器212是DC/DC转换器，其可操作以将来自电池210的较低电压DC电能转换为较高电压DC电能。例如，较低电压DC电能可以是中电压DC电能，而较高电压DC电能可以是高电压DC电能。电动机逆变器208还可操作以调控来自电池转换器212的电能。具体地，电动机逆变器208可操作以将来自电池转换器212的DC电能转换为三相AC电能。如上所述，三相AC电能可以是高电压AC电能。再次结合传动系统，电动机206可操作以使用来自电动机逆变器208的电能为车轮114提供动力。
类似地，从电动机系统166的角度来看，电动机逆变器208被电连接到电动机206，电池转换器212通过接线盒200被电连接到电动机逆变器208，并且如上所述，电池210通过接线盒200被电连接到电池转换器212。相关地，结合传动系统，电动机206也可操作以使用车轮114产生电能，并因此阻滞车轮114。此外，电动机逆变器208还可操作以调控来自电动机206的电能。具体地，电动机逆变器208可操作以将来自电动机206的三相AC电能转换为DC电能。例如，三相AC电能可以是高电压AC电能，而DC电能可以是高电压DC电能。电池转换器212也可操作为以与来自燃料电池转换器204的电能相同的方式调控来自电动机逆变器208的电能。再次，电池210可操作为存储来自电池转换器212的电能。作为产生电能、因此阻滞车轮114并且存储电能的组合产物，电动机206和电池210可操作以在车轮114处再生地制动FCV 100。
除其他以外，由此可见，电动机206可操作以使用来自燃料电池堆202和电池210的任意组合的电能为车轮114提供动力。此外，电池210可操作以存储来自燃料电池堆202的电能。在燃料电池提供动力的实现方式中，电动机206主要使用来自燃料电池堆202的电能为车轮114提供动力。在短缺的情况下，电动机206使用来自燃料电池堆202的电能和来自电池210的补充电能的组合来为车轮114提供动力。另一方面，在剩余的情况下，电动机206使用来自燃料电池堆202的一些电能为车轮114提供动力，而电池210存储来自燃料电池堆202的其余电能。
同样在能量系统152的伴随的能量元件中，FCV 100包括电源214。电源214通过接线盒200被电连接到电池210。电源214可操作为分配来自电池210的电能。具体地，电源214是可操作以分配来自电池210的DC电能的DC电源。例如，DC电能可以是中电压DC电能。
如上所述，FCV 100包括在燃料电池系统160的能量元件中的燃料电池堆202。同样在燃料电池系统160的能量元件中，FCV 100包括燃料泵220。燃料泵220是三相AC燃料泵。关于燃料泵220，在燃料电池系统160的能量元件中，FCV 100包括泵逆变器222。泵逆变器222被电连接到电源214，并且燃料泵220被电连接到泵逆变器222。此外，燃料泵220被流体连接到燃料箱系统164，并且燃料电池堆202被流体连接到燃料泵220。泵逆变器222可操作以调控来自电源214的电能。具体地，泵逆变器222可操作以将来自电源214的DC电能转换为三相AC电能。例如，三相AC电能可以是中电压AC电能。燃料泵220可操作为使用来自泵逆变器222的电能将燃料从燃料箱系统164泵送到燃料电池堆202中。
同样在燃料电池系统160的能量元件中，FCV 100包括空气压缩机224。空气压缩机224是三相AC空气压缩机。关于空气压缩机224，在能量系统152的伴随的能量元件中，FCV100包括压缩机逆变器226。压缩机逆变器226通过接线盒200被电连接到电池转换器212，而空气压缩机224被电连接到压缩机逆变器226。此外，除了被流体连接到燃料泵220之外，燃料电池堆202被气动连接到空气压缩机224。压缩机逆变器226可操作以调控来自电池转换器212的电能。具体地，压缩机逆变器226可操作地将来自电池转换器212的DC电能转换为三相AC电能。例如，在DC电能是高电压DC电能的情况下，三相AC电能可以是高电压AC电能。空气压缩机224可操作以使用来自压缩机逆变器226的电能将空气泵送到燃料电池堆202中。
燃料电池堆202包括一个或多个燃料电池。燃料电池堆202可操作以采用燃料电池执行化学反应，该化学反应将来自燃料泵220的燃料与来自空气压缩机224的空气中的氧气组合并产生电能。因此，作为将燃料泵送到燃料电池堆202中、将空气泵送到燃料电池堆202中并执行化学反应的组合产物，燃料泵220、空气压缩机224和燃料电池堆202可操作以使用来自燃料箱系统164的燃料和空气产生电能。
在氢气燃料的实现方式中，燃料是氢气燃料。在燃料电池堆202中，每个燃料电池包括阳极和阴极。在每个燃料电池中，氢气燃料被泵送到阳极，在阳极，作为化学反应的一部分，氢分子被阳极催化剂活化。氢分子由此释放电子，并成为氢离子。所释放的电子从阳极行进到阴极，从而产生电流。由燃料电池产生的电流用作由燃料电池堆202产生的电能。在每个燃料电池中，氢离子也从阳极行进到阴极。来自空气压缩机224的空气中的氧气被泵送到阴极，作为化学反应的一部分，氢离子在阴极催化剂上与氧键合以产生水。在燃料电池堆202中，由燃料电池产生的水是产生电能的副产物。
同样在燃料电池系统160的能量元件中，FCV 100包括流体泵230和一个或多个风扇232。流体泵230属于冷却剂回路，除流体泵230之外，该冷却剂回路包括一个或多个冷却剂-空气热交换器234以及通过燃料电池堆202的冷却剂通道。热交换器234包括一个或多个散热器等。
关于流体泵230和风扇232，在能量系统152的伴随的能量元件中，FCV 100包括冷却转换器236。冷却转换器236被电连接到电源214，并且流体泵230和风扇232被电连接到冷却转换器236。冷却转换器236可操作以调控来自电源214的电能。具体地，冷却转换器236是可操作以将来自电源214的较高电压DC电能转换为较低电压DC电能的DC/DC转换器。例如，在较高电压DC电能为中电压DC电能的情况下，较低电压DC电能可以为低电压DC电能。流体泵230可操作以使用来自冷却转换器236的电能使冷却剂回路中的水或其他冷却剂循环。风扇232可操作以使用来自冷却转换器236的电能来引导气流穿过热交换器234。热交换器234可操作以在经过热交换器234的冷却剂和穿过热交换器234的气流之间进行热交换。
作为使冷却剂在冷却剂回路中循环并引导穿过热交换器234的气流的组合产物，流体泵230和风扇232可操作以冷却经过热交换器234的冷却剂。此外，在热交换器234的更下游，被冷却的冷却剂经过冷却剂通道。因此，结合流体泵230所属的冷却剂回路，流体泵230和风扇232可操作以冷却燃料电池堆202。
同样在燃料电池系统160的能量元件中，FCV 100包括另一个流体泵238。流体泵238属于另一种冷却剂回路，除了流体泵238之外，该冷却剂回路还包括一个或多个冷却剂-空气热交换器240，以及通过伴随燃料电池堆202的一个或多个车辆元件的冷却剂通道。热交换器240包括一个或多个散热器等。伴随燃料电池堆202的车辆元件包括燃料电池转换器204、电动机逆变器208、电池转换器212等的任意组合。流体泵238是三相AC流体泵。流体泵238被电连接到泵逆变器222，并且如上所述，风扇232被电连接到冷却转换器236。流体泵238可操作以使用来自泵逆变器222的电能使冷却剂回路中的水或其他冷却剂循环。风扇232可操作以使用来自冷却转换器236的电能引导气流穿过热交换器240。热交换器240可操作以在经过热交换器240的冷却剂与穿过热交换器240的气流之间交换热量。
作为使冷却剂在冷却剂回路中循环并引导穿过热交换器240的气流的组合产物，流体泵238和风扇232可操作以冷却经过热交换器240的冷却剂。此外，在热交换器240的更下游，被冷却的冷却剂经过冷却剂通道。因此，结合流体泵238所属的冷却剂回路，流体泵238和风扇232可操作以冷却伴随燃料电池堆202的车辆元件。
如附加参考图3A和图3B所示，FCV 100还包括一个或多个能量元件作为燃料箱系统164的一部分。在燃料箱系统164的能量元件中，FCV 100包括一个或多个燃料箱300，以及用于燃料箱300的管道网络302。虽然如图所示，FCV 100的每个燃料箱系统164包括两个燃料箱300，但是要理解的是，本公开原则上可应用于每个燃料箱系统164包括多个燃料箱300的其他类似车辆，以及以其他方式每个燃料箱系统164包括多个燃料箱300的其他类似车辆。在氢气燃料的实现方式中，每个燃料箱300是高压氢气罐，管道网络302是氢气管道网络302。燃料箱300可操作以存储燃料。
从燃料箱300的角度来看，管道网络302具有输入管线304和输出管线306。在输入管线304上，除了必需的管道之外，管道网络302还包括燃料阀308和多路输入阀310。燃料阀308可被流体地连接到燃料站的燃料管线，多路输入阀310可被流体地连接到燃料阀308，并且每个燃料箱300被流体连接到多路输入阀310。在FCV 100的每个燃料箱系统164包括两个燃料箱300的情况下，多路输入阀310是双向输入阀。燃料阀308可操作以选择性地打开或关闭通向多路输入阀310的输入管线304。多路输入阀310可操作以选择性地打开或关闭通向燃料箱300中的一个、一些或全部燃料箱300的输入管线304。
在燃料阀308被流体连接到燃料管线的情况下，作为打开通向多路输入阀310的输入管线304和打开通向燃料箱300中的一个、一些或全部燃料箱300的输入管线304的组合产物，燃料阀308和多路输入阀310可操作以打开从燃料管线到燃料箱300中的一个、一些或全部燃料箱300的流体连接。从每个燃料箱300的角度来看，在从燃料管线到燃料箱300的流体连接被打开的情况下，可采用管道网络302用来自燃料管线的燃料填充燃料箱300。同样，在从燃料管线到多个燃料箱300的流体连接被打开的情况下，可采用管道网络302用来自燃料管线的燃料同时填充燃料箱300。同样，作为关闭通向多路输入阀310的输入管线304和打开通向多个燃料箱300的输入管线304的组合产物，燃料阀308和多路输入阀310可操作以打开燃料罐300之间的流体连接。在燃料箱300之间的流体连接被打开的情况下，可采用管道网络302在燃料箱300之间传送燃料。
在输出管线306上，除了必需的管道外，管道网络302包括多路输出阀312和燃料调节器314。多路输出阀312被流体连接到每个燃料箱300，燃料调节器314被流体连接到多路输出阀312，并且燃料电池系统160在燃料泵220处被流体连接到燃料调节器314。在FCV 100的每个燃料箱系统164包括两个燃料箱300的情况下，多路输出阀312是双向输出阀。多路输出阀312可操作以选择性地打开或关闭来自燃料箱300中的一个、一些或全部燃料箱300的输出管线306。燃料调节器314可操作以选择性地打开或关闭来自多路输出阀312的输出管线306。此外，燃料调节器314可操作以调节在输出管线306中的燃料的性质。具体地，燃料调节器314是可操作以调节输出管线306中的燃料的压力的压力调节器。
作为打开来自燃料箱300中的一个、一些或全部燃料箱300的输出管线306并打开来自多路输出阀312的输出管线306的组合产物，多路输出阀312和燃料调节器314可操作为打开从燃料箱300中的一个、一些或全部燃料箱300到燃料电池系统160的流体连接。从每个燃料箱300的角度看，在从燃料箱300到燃料电池系统160的流体连接被打开的情况下，可采用管道网络302用来自燃料箱300的燃料为燃料电池系统160提供燃料。此外，在从多个燃料箱300到燃料电池系统160的流体连接被打开的情况下，可采用管道网络302同时为燃料电池系统160提供燃料。同样，作为打开来自多个燃料箱300的输出管线306并关闭来自多路输出阀312的输出管线306的组合产物，多路输出阀312和燃料调节器314可操作以打开燃料箱300之间的流体连接。在燃料箱300之间的流体连接被打开的情况下，可采用管道网络302在燃料箱300之间传送燃料。
分配的辅助元件。再次参考图2A和图2B，FCV 100包括一个或多个辅助元件作为制动系统140的一部分。在制动系统140的辅助元件中，FCV 100包括空气压缩机250，以及在车轮114中的一个、一些或全部处的一个或多个摩擦制动器。空气压缩机250被电连接到能量超级系统130。摩擦制动器被气动连接到空气压缩机250，并且车轮114被机械连接到摩擦制动器。空气压缩机250可操作以使用来自能量超级系统130的电能将空气泵送到制动器内。摩擦制动器可操作以使用来自空气压缩机250的空气在车轮114处摩擦制动FCV 100。
FCV 100还包括一个或多个辅助元件作为转向系统142的一部分。在转向系统142的辅助元件中，FCV 100包括流体泵252，以及在车轮114中的一个、一些或全部处的一个或多个转向机构。流体泵252被电连接到能量超级系统130。转向机构被液压连接到流体泵252，并且车轮114被机械连接到转向机构。流体泵252可操作以使用来自能量超级系统130的电能将动力转向流体泵送到转向机构。转向机构可操作以使用来自流体泵252的动力转向流体来调整车轮114的转向角。在前轮转向布置中，一个转向系统142可操作以使用来自流体泵252的动力转向流体来调整两个前轮114F的转向角。通过这样做，转向机构可操作以在FCV 100沿着地面行驶时转向FCV 100。
FCV 100还包括一个或多个辅助元件作为加热/冷却系统144的一部分。在加热/冷却系统144的辅助元件中，FCV 100包括制冷剂压缩机254和一个或多个风扇256。制冷剂压缩机254属于制冷剂回路，该制冷剂回路除了制冷剂压缩机254之外还包括一个或多个制冷剂-空气热交换器258。热交换器258包括一个或多个冷凝器、一个或多个蒸发器等。制冷剂压缩机254和风扇256被电连接到能量超级系统130。制冷剂压缩机254可操作以使用来自能量超级系统130的电能抽吸(suction)、压缩(compress)和排放(discharge)制冷剂回路中的制冷剂。因此，制冷剂压缩机254为可操作以使制冷剂在制冷剂回路中循环。风扇256可操作以使用来自能量超级系统130的电能引导气流穿过热交换器258，并进入乘客舱104、发动机舱106或者以其他方式进入FCV100。热交换器258可操作以在经过热交换器258的制冷剂和穿过热交换器258的气流之间交换热量。
作为使制冷剂回路中的制冷剂循环并引导气流穿过热交换器258的组合产物，制冷剂压缩机254和风扇256可操作以驱动制冷剂回路中的制冷剂和穿过热交换器的气流之间的热力学循环。在热力学循环下，穿过热交换器258中的一个或多个热交换器258的气流被冷却。此外，在热交换器258的更下游，将被冷却的空气引入FCV100。因此，与制冷剂回路结合，制冷剂压缩机254和风扇256可操作以冷却FCV 100。
同样在加热/冷却系统144的辅助元件中，FCV 100包括加热器260。加热器260被电连接到能量超级系统130。加热器260可操作以使用来自能量超级系统130的电能加热穿过加热器260的气流。风扇256可操作以使用来自能量超级系统130的电能引导气流穿过加热器260，并进入乘客舱104、发动机舱106或以其他方式进入FCV 100。作为操作加热器260并引导气流穿过加热器260的组合产物，加热器260和风扇256可操作以加热穿过加热器260的气流。随着气流在加热器260的更下游被引入FCV 100，将被加热的空气提供到FCV 100。因此，加热器260和风扇256可操作以加热FCV 100。
FCV 100还包括一个或多个辅助元件作为附件系统146的一部分。在附件系统146的辅助元件中，FCV 100包括一个或多个附件262。附件262是车辆的典型特征，并且包括一个或多个内部灯、一个或多个外部灯、一个或多个计量器(gauge)、一个或多个电动座椅、一个或多个信息娱乐(infotainment)系统等的任意组合。附件262被电连接到能量超级系统130。附件262可操作以对乘客舱104照明、对FCV100周围环境照明、发出驾驶意图的信号、传递关于FCV 100的操作的信息、调整座椅在FCV 100中的位置、向FCV 100的用户传递信息娱乐内容，以及以其他方式使用来自能量超级系统130的电能执行附件功能。
对于动力模块150A，所分配的辅助元件包括转向系统142的流体泵252。关于流体泵252，在能量超级系统130的伴随的能量元件中，FCV 100包括辅助转换器264。辅助转换器264通过接线盒200被电连接到电池210，并且流体泵252被电连接到辅助转换器264。辅助转换器264可操作以调控来自电池210的电能。辅助转换器264是DC/DC转换器，该DC/DC转换器可操作以将来自电池210的较高电压DC电能转换为较低电压DC电能。例如，在较高电压DC电能为中电压DC电能的情况下，较低电压DC电能可以为低电压DC电能。如上所述，流体泵252因此可操作以使用来自辅助转换器264的电能将动力转向流体泵送到转向系统142的转向机构中。
对于动力模块150A，分配的辅助元件还包括加热/冷却系统144的制冷剂压缩机254和风扇256。关于风扇256，在能量超级系统130的伴随的能量元件中，FCV 100包括辅助转换器264。制冷剂压缩机254被电连接到电源214。风扇256被电连接到辅助转换器264。如上所述，制冷剂压缩机254因此可操作以使用来自电源214的电能使制冷剂在制冷剂压缩机254所属的制冷剂回路中循环。此外，如上所述，风扇256因此可操作以使用来自辅助转换器264的能量引导气流穿过制冷剂回路的热交换器并进入FCV 100。
对于动力模块150B，分配的辅助元件包括制动系统140的空气压缩机250。空气压缩机250是三相AC空气压缩机。关于空气压缩机250，在能量超级系统130的伴随的能量元件中，FCV 100包括辅助逆变器266。辅助逆变器266通过接线盒200被电连接到电池转换器212，并且空气压缩机250被电连接到辅助逆变器266。辅助逆变器266可操作以调控来自电池转换器212的电能。具体地，辅助逆变器266可操作以将来自电池转换器212的DC电能转换为三相AC电能。例如，在DC电能是高电压DC电能的情况下，三相AC电能可以是高电压AC电能。如上所述，空气压缩机250因此可操作以使用来自辅助逆变器266的电能将空气泵送到制动系统140的制动器中。
对于动力模块150B，分配的辅助元件还包括加热/冷却系统144的加热器260。加热器260被电连接到电源214。如上所述，加热器260因此可操作以使用来自电源214的电能加热穿过加热器260的气流。
对于动力模块150B，分配的辅助元件还包括附件系统146的附件262。关于附件262，在能量超级系统130的伴随的能量元件中，FCV 100包括辅助转换器268。辅助转换器268通过接线盒200被电连接到电池210，并且附件262被电连接到辅助转换器268。辅助转换器268可操作以调控来自电池210的电能。具体地，转换器268是DC/DC转换器，该DC/DC转换器可操作以将来自电池210的较高电压DC电能转换成较低电压DC电能。例如，在较高电压DC电能为中电压DC电能的情况下，较低电压DC电能可以为低电压DC电能。如上所述，附件262因此可操作以使用来自辅助转换器268的电能来执行附件功能。
专用电池。如上所述，在每个动力模块150中，FCV 100的每个电池系统162包括多个电池210。在每个动力模块150中，从电池系统162的角度来看，电池210包括一个或多个电动机电池210M，或者换言之，专用于处理来自电动机系统166的电池系统162上的电负载的电池210。来自电动机系统166的电负载包括来自电动机206的电负载。相关地，电池210还包括一个或多个补充电池210C，其专用于处理电池系统162上的其余电负载。电池系统162上的其余电负载包括能量系统152除电机系统166以外的其余部分的电负载，包括来自燃料电池系统160的电负载以及来自分配的辅助元件的电负载。
电动机组件。如上所述，在每个动力模块150中，FCV 100的每个电动机系统166中包括一个或多个电动机206。除其他以外，由此可见，FCV 100包括多个电动机206。如附加参考图4所示，在FCV 100中，电动机206属于公共电动机组件400，并且传动系统被机械连接到电动机组件400，作为FCV 100的电气化动力系统的一部分。
电动机组件400具有电动机轴线A。电动机轴线A用作电动机组件400的旋转轴线。电动机206沿着电动机轴线A在轴向上彼此对准。每个电动机206可操作为使用电能围绕电机轴A自旋。尽管电动机206属于不同的动力模块150，但是在电动机组件400中，电动机206形成了电动机链402。在电动机链402中，电动机206被轴向集成以实现相互依赖的自旋动作。为了形成电动机链402，从电动机链402的头部到尾部，一个电动机206的输出轴与被机械连接到下一个电动机206的输入轴。
除电动机206之外，电动机组件400包括沿电动机轴线A的公共输出联轴器404。输出联轴器404在电动机链402的尾部处被机械连接到电动机206。具体地，输出联轴器404在电动机链402的尾部处被机械连接到电动机206的输出轴。在电动机206一起支撑输出联轴器404围绕电动机轴线A旋转的情况下，每个电动机206作为围绕电动机轴线A自旋的产物，可操作以使用电能使输出联轴器404围绕电动机轴线A自旋。
在传动系统中，车轮114机械连接到的变速器、差速器、驱动轴等的任意次末组合被机械连接到输出联接器404。在传动系统因此被机械连接到电动机206的情况下，与传动系统结合并且作为使输出联轴器404围绕电动机轴线A自旋的产物，每个电动机206可操作以使用电能来为车轮114提供动力。具体地，每个电动机206可操作以使用来自其和能量系统152所属的动力模块150的能量系统152的电能为车轮114提供动力。除其他以外，由此可见，车轮114受制于由电动机206的任意组合提供动力。然而，与在机械领域中电动机206的相互依赖的自旋作用相反，车轮114受制于被使用来自动力模块150的能量系统152的任意组合的电能提供动力，电动机206和能量系统152分别属于该动力模块150。作为车轮114使输出联接器404围绕电动机轴线A自旋的产物，每个电动机206也可操作以使用车轮114产生电能，并因此阻滞车轮114。
关于电动机组件400，FCV 100包括公共电动机支架406。电动机支架406被安装到底盘110或以其他方式由底盘110支撑。电动机206被沿着电动机轴线A彼此轴向对准地安装在电动机支架406上。如图所示，电动机轴线A是纵向的，以便于从传动系统到输出联轴器404的机械连接。
如半牵引车应用中的典型情况，传动系统显著低于底盘110(即，比底盘110更接近地面)。在电动机支架406被安装到底盘110，电动机206被安装到电动机支架406并且电动机206支撑输出联轴器404的情况下，传动系统也显著低于输出联轴器404。尽管如此，电动机支架406被相对于底盘110地配置为相对于地面水平承载电动机206。相关地，为了弥补传动系统和输出联接器404之间的高程差，传动系统至少部分地朝向输出联接器404倾斜。因此，电动机206不会遭受不可预测的振动的威胁，否则该不可预测的振动可能在电动机206朝向传动系统倾斜以弥补高程差或者没有被相对于地面水平承载时存在。
封装。如上所述，在每个动力模块150中，FCV 100的每个电池系统162包括多个电池210，该电池210包括一个或多个电动机电池210M。此外，在每个动力模块150中，FCV 100的每个燃料箱系统164包括一个或多个燃料箱300。除其他以外，由此可见FCV 100包括多个发动机电池210M和多个燃料箱300。如附加参考图5所示，关于电动机电池210M和燃料箱300的任意组合，FCV 100包括公共的支撑架500。支撑架500被安装到底盘110或以其他方式由底盘110支撑。尽管电动机电池210M属于不同的动力模块150，电动机电池210M被彼此相邻地安装到支撑架500。因此，出于封装目的，电动机电池210M以及能量超级系统130的一个或多个伴随的能量元件在FCV 100中被局部化。类似地，尽管燃料箱300属于不同的动力模块150，但是燃料箱300也彼此相邻地安装到支撑架500。因此，出于封装目的，燃料箱300以及用于燃料箱300的管道网络302在FCV 100中被局部化。
如上所述，在每个动力模块150中，FCV 100的每个燃料电池系统160包括一个或多个燃料电池堆202，FCV 100还包括接线盒200、燃料电池转换器204、电动机逆变器208和电池转换器212。除其他以外，由此可见FCV 100包括多个燃料电池堆202以及多个接线盒200、多个燃料电池转换器204、多个电动机逆变器208和多个电池转换器212。如附加参考图6所示，关于燃料电池堆202、接线盒200、燃料电池转换器204、电动机逆变器208和电池转换器212的任意组合，FCV 100包括另一个公共支撑架600。支撑架600被安装到底盘110或以其他方式由底盘110支撑。尽管燃料电池堆202属于不同的动力模块150，但是燃料电池堆202被彼此相邻地安装到支撑架600。因此，出于封装目的，燃料电池堆202以及能量超级系统130的一个或多个伴随的能量元件在FCV 100中被局部化。类似地，尽管属于不同的动力模块150，但是接线盒200、燃料电池转换器204、电动机逆变器208和电池转换器212的任意组合也被彼此相邻地安装到支撑架600。因此，出于封装目的，接线盒200、燃料电池转换器204、电动机逆变器208和电池转换器212在FCV 100中被局部化。
负载平衡和资源平衡。一般而言，从动力模块150的角度来看，资源的使用与全局车辆需求的满足相称。共同满足全局车辆需求的一个目标是资源平衡，或者换言之，平衡动力模块150之间的燃料、电能和其他资源。具体地，资源平衡是负载平衡的产物，或者换言之，是平衡动力模块150之间的电负载和其他负载的产物。而负载平衡又是共同满足全局车辆需求的产物。
例如，作为共同满足全局车辆需求的产物，在导致的负载平衡下，一个动力模块150的电池210上的电负载与其余动力模块150的电池210的对应体上相应的电负载相平衡。而且，在更上游，一个动力模块150的燃料电池堆202上的电负载与其余动力模块150的燃料电池堆202的对应体上相应的电负载相平衡。同样，例如，在导致的资源平衡下，一个动力模块150的电池210的充电状态与其余动力模块150的电池210的对应体的相应充电状态相平衡。此外，一个动力模块150的燃料箱300的燃料储备与其余动力模块150的燃料箱300的对应体的相应燃料储备相平衡。
尽管共同地满足了全局推进需求，但是一个或多个负载不平衡可能潜在于FCV100的操作中。再次参考图2A和2B，如上所述，在每个动力模块150中，FCV 100的每个电池系统162包括多个电池210，该电池210包括一个或多个电动机电池210M和一个或多个补充电池210C，FCV 100还包括接线盒200。电动机206通过接线盒200被电连接到电动机电池210M。此外，分配的辅助元件通过接线盒200被电连接到补充电池210C。例如，关于电动机电池210M，潜在负载不平衡可包括来自一个动力模块150的电动机206的电动机电池210M上的电负载与其余动力模块150的电动机电池210M的对应体上相应的电负载不平衡。此外，关于补充电池210C，以及尽管尽了最大努力将辅助元件分配给动力模块150，但潜在负载不平衡可能包括来自一个动力模块150的分配的辅助元件的补充电池210C上的电负载与其余动力模块150的补充电池210C的对应体上相应的电负载不平衡。
除其他以外，由此可见，虽然原则上负载平衡是共同满足全局车辆需求的产物，但是一个或多个负载不平衡仍然可能潜在于FCV 100的操作中。类似于资源平衡是负载平衡的产物，资源不平衡是负载不平衡的产物。同时，由于资源不平衡是负载不平衡的产物，一个或多个资源不平衡可能潜在于FCV 100的操作中。出于防止潜在的资源不平衡的目的，FCV 100包括一种或多种预防性资源平衡对策。一般而言，预防性资源平衡对策可操作以防止潜在的负载不平衡，从而防止以其他方式导致的潜在资源不平衡。
例如，在能量超级系统130的伴随的能量元件中，FCV 100包括连接/切换单元270。连接/切换单元270跨动力模块150电连接。具体地，在FCV 100中，接线盒200通过连接/切换单元270被彼此电连接。关于连接/切换单元270，在每个动力模块150中，作为接线盒200的一部分，FCV 100包括动力模块内电动机负载处理电连接，或者换言之，电动机206与电动机电池210M之间的一对一电连接。此外，FCV 100包括动力模块内辅助元件负载处理电连接，或者换言之，在分配的辅助元件与补充电池210C之间一对一的电连接。
连接/切换单元270包括电开关等。连接/切换单元270可操作以选择性地进行动力模块间电动机负载共享的电连接，或者换言之，在一个动力模块150的电动机电池210M和其余动力模块150的电动机电池210M的对应体之间的跨动力模块150的电连接。在进行动力模块间电动机负载共享的电连接的情况下，可采用连接/切换单元270在电动机电池210M中平均地共享来自电动机206的组合电负载。连接/切换单元270还可操作以选择性地进行动力模块间辅助元件负载共享的电连接，或者换言之，在一个动力模块150的补充电池210C和其余动力模块150的补充电池210C的对应体之间的跨动力模块150的电连接。在进行动力模块间辅助元件负载共享的电连接的情况下，可采用连接/开关单元270在补充电池210C中在未分配的基础上平均地共享来自辅助系统134的组合电负载。
连接/切换单元270还可操作以选择性地不进行动力模块内辅助元件负载处理的电连接。同时，在其位置上，连接/切换单元270还可操作以选择性地进行动力模块间辅助元件负载切换的电连接，或者换言之，在一个动力模块150的分配的辅助元件和其余动力模块150的补充电池210C之间的一对一的电连接，以及在其余动力模块150的分配的辅助元件和该一个动力模块150的补充电池210C之间的一对一电连接。在不进行动力模块内辅助元件负载处理的电连接，并且在其位置上进行动力模块间辅助元件负载切换的电连接的情况下，可采用连接/切换单元270以在补充电池210C之间切换来自分配的辅助元件的电负载。同样地，在重新进行动力模块内辅助元件负载处理的电连接，并且不进行动力模块间辅助元件负载切换的电连接的情况下，可采用连接/切换单元270以再次在补充电池210C之间切换来自分配的辅助元件的电负载。此外，作为在循环的基础上切换在补充电池210C之间切换来自分配的辅助元件的电负载的产物，可采用连接/切换单元270以在补充电池210C之间对来自分配的辅助元件的电负载进行时间平均(time-average)。
如上所述，预防性资源平衡对策可操作以防止潜在的负载不平衡，从而防止以其他方式导致的潜在的资源不平衡。尽管防止了潜在的负载不平衡，但一个或多个负载失衡可能在FCV 100的操作中具体化(materialize)。并且，由于资源不平衡是负载不平衡的产物，一个或多个资源失衡也可能在FCV 100的操作中具体化。
具体地，一个动力模块150可以变成“低”动力模块150，或者换言之，与其余的“高”动力模块150相比在资源的任意组合上都低的动力模块150。例如，在导致的资源不平衡下，低动力模块150的电池210的充电状态可能低于高动力模块150的电池210的对应体的相应充电状态。附加地或者替代地，低动力模块150的燃料箱300的燃料储备可能低于高动力模块150的燃料箱300的对应体的相应燃料储备。作为预防性资源平衡对策的补足，并且出于校正资源不平衡的目的，FCV 100包括一个或多个校正的资源平衡对策。一般而言，校正的资源平衡对策可操作以校正资源不平衡。
例如，当识别到低动力模块150时，控制模块128具有“追赶(catchup)”模式。在追赶模式中，作为FCV 100的全局操作的协调的一部分，控制模块128以有利于低动力模块150来调整全局车辆需求的共同满足。例如，控制模块128以有利于低动力模块150来调整能量系统152之间的全局能量需求的共同满足。具体地，给定全局能量需求，控制模块128操作低动力模块150的能量系统152以满足全局能量需求的小于正常的份额。相关地，控制模块128操作高动力模块150的能量系统152以满足全局能量需求的大于正常的份额。附加地或可替代地，控制模块128以有利于低动力模块150来调整推进系统154之间的全局推进需求的共同满足。具体地，给定全局推进需求，控制模块128操作低动力模块150的推进系统154以满足全局推进需求的小于正常的份额。相关地，控制模块128操作高动力模块150的推进系统154以满足全局推进需求的大于正常的份额。随着资源的使用与全局车辆需求的满足相称，除其他以外，由此可见，可采用追赶模式以允许低动力模块150相比于高动力模块150使用更少的资源，从而追赶上资源的任意组合。
如上所述，在每个动力模块150中，FCV 100的每个燃料箱系统164包括一个或多个燃料箱300以及用于燃料箱300的管道网络302。每个管道网络302是动力模块内管道网络302。再次参考图3A和图3B，也是在校正的资源平衡对策中，在能量超级系统130的能量元件中，FCV 100包括用于燃料箱300的动力模块间管道网络320。动力模块间管道网络320在动力模块内部管道网络302之间具有跨动力模块150的共享管线322。虽然如图所示，共享管线322在多路输出阀312处的动力模块内管道网络302之间，但要理解的是，本公开原则上可应用于其他类似车辆，该其他类似车辆包括具有以其他方式在动力模块内管道网络302之间的共享管线的动力模块间管道网络。在共享管线322上，除了必需的管道，动力模块间管道网络320包括共享阀324。多路输出阀312通过共享阀324彼此流体连接。共享阀324可操作为选择性地打开或关闭多路输出阀312之间的共享管线322。作为打开多路输出阀312之间的共享管线322，并且在每个动力模块150中打开来自燃料箱300中的一些或全部燃料箱300的输出管线306和关闭来自多路输出阀312的输出管线306的组合产物，共享阀324、多路输出阀312和燃料调节器314可操作以打开在燃料箱300的任意组合之间的流体连接。在燃料箱300之间的流体连接被打开的情况下，可采用动力模块内管道网络302和动力模块间管道网络302在燃料箱300之间传送燃料。
除其他以外，由此可见，动力模块内管道网络302和动力模块间管道网络320的优势还包括当在燃料站给FCV 100添加燃料时的时间和努力效率。例如，假设仅一个可用的燃料管线，则不必将燃料管线从燃料箱300移动到燃料箱300。相反，在每个动力模块150中，可采用动力模块内管道系统302以使用来自燃料管线的燃料同时填充燃料箱300。此外，结合动力模块内管道网络302，可采用动力模块间管道网络320以使用来自燃料管线的燃料同时填充每个动力模块150中的燃料箱300。另一方面，假设有多个可用的燃料管线，则在每个动力模块150中，可采用动力模块内管道系统302使用来自其自身的燃料管线的燃料同时填充燃料箱300。
操作FCV
在操作中，FCV 100被装备为代表FCV 100执行车辆功能，从而代表FCV 100满足对应的车辆需求。如上所述，从全局控制模块128G和动力控制模块128P，以及FCV 100的全局操作的协调的角度看，车辆需求包括全局车辆需求。从动力控制模块128P以及动力模块150的操作的协调的角度来看，车辆需求附加地包括一个或多个局部车辆需求，或者换言之，是跟随全局车辆需求但是对动力模块150而言是独立(相对于对FCV 100而言是共有)的车辆需求。具体地，能量需求中的一个或多个是局部能量需求，并且推进需求中的一个或多个是局部推进需求。对于每个动力控制模块128P和分配的动力模块150，局部能量需求可以包括：使用来自燃料箱系统164的燃料和空气来产生电能的一个或多个需求、存储来自燃料电池堆202的电能的一个或多个需求、调控和以其他方式处理电能的一个或多个需求、冷却燃料电池堆202的一个或多个需求、冷却伴随燃料电池堆202的车辆元件的一个或多个需求以及储存和以其他方式处理燃料的一个或多个需求的任意组合。局部推进需求可包括使用来自燃料电池堆202和电池210的任意组合的电能为车轮114提供动力的一个或多个需求。
在图7中示出了用于在控制模块128的协调下操作FCV 100的处理700的操作。根据处理700，控制模块128协调FCV 100的操作。处理700的操作原则上可应用于关于车辆需求的任意组合控制模块128的任意组合，关于车辆需求的任意组合包括：全局车辆需求的任意组合，以及局部车辆需求的任意组合。例如，处理700的操作原则上可应用于关于全局车辆需求的任意组合以及局部车辆需求的任意组合的每个动力控制模块128P。
在操作702中，控制模块128收集关于FCV 100的信息，包括由传感器系统122检测的关于FCV 100的信息和在控制模块128之间传送的关于FCV 100的信息的任意组合。在操作704中，控制模块128评估关于FCV 100的信息，包括监控和识别一个或多个车辆需求。控制模块128的任意组合可以被委派识别车辆需求的第一实例的任务。因此，从控制模块128的角度来看，所识别的车辆需求可能已经由控制模块128自识别、由控制模块128和一个或多个协作控制模块128识别，或者从一个或多个原始控制模块128被传送。
在操作706和708中，控制模块128基于其对关于FCV 100的信息的评估来操作车辆系统120。具体地，当控制模块128在操作706中未识别车辆需求时，控制模块128不操作相关联的车辆系统120。否则，当控制模块128在操作706中识别车辆需求时，控制模块128在操作708中操作相关联的车辆系统120以满足车辆需求。例如，当控制模块128在操作706中识别能量需求时，控制模块128在操作708中操作能量超级系统130以满足该能量需求。并且，当控制模块128在操作706中识别推进需求时，控制模块128在操作708中操作推进超级系统132以满足该推进需求。此外，当控制模块128在操作706中识别辅助需求时，控制模块128在操作708中操作辅助系统134以满足该辅助需求。
在两种情况下，控制模块128根据操作702继续收集关于FCV100的信息，并且根据操作704继续评估关于FCV 100的信息。在不操作车辆系统120之后，作为控制模块128根据操作704对关于FCV100的信息的持续评估的一部分，控制模块128预测到预先未识别的车辆需求将具体化，从而继续识别车辆需求。另一方面，在根据操作708操作相关联的车辆系统120以满足车辆需求之后，作为控制模块128根据操作704对有关FCV 100的信息的持续评估的一部分，控制模块128预测到与预先识别的车辆需求将被满足，从而继续识别车辆需求。当满足预先识别的车辆需求，并且因此不再根据操作704识别预先识别的车辆需求时，控制模块128结束操作相关联的车辆系统120。
也作为根据操作704对有关FCV 100的信息的继续评估的一部分，控制模块128对车辆系统120中的一个或多个进行操作状态检查，该车辆系统120包括相关联的车辆中的一个、一些或全部。当一个或多个相关联的车辆系统120未通过运行状态检查时，控制模块128可以结束操作不起作用的相关联的车辆系统120。控制模块128也可以结束操作对其余的仍可运行的相关联的车辆系统120(如果有的话)中的一个、一些或全部，以及伴随不起作用的相关联的车辆系统120的一个或多个车辆系统120。
出于识别车辆需求、对车辆系统120进行操作状态检查以及以其他方式根据操作704评估关于FCV 100的信息的目的，控制模块128可以收集关于用户请求的信息和关于FCV100的操作的信息的任意组合。关于FCV 100的该信息和其他信息可以由传感器系统122检测。关于用户请求的信息可以包括请求为车轮114提供动力的用户输入，请求制动、转向等的用户输入，请求加热、冷却等的用户输入，以及请求附件功能的用户输入的任意组合。关于FCV 100的操作的信息可以包括FCV 100的位置和运动、车轮114移动、FCV 100的温度以及车辆系统120中的一个、一些或全部车辆系统120的操作状态的任意组合。
主/从控制关系。在FCV 100中，动力控制模块128P具有主/从控制关系。具体地，将一个动力控制模块128P建立为主动力控制模块128P，而将其余的动力控制模块128P建立为从动力控制模块128P。
在建立主动力控制模块128P的情况下，将主动力控制模块128P所属的PCU建立为主PCU，并且将分配到主动力控制模块128P的动力模块150建立为主分配动力模块150。此外，将主分配动力模块150的能量系统152建立为主分配能量系统152，将主分配动力模块150的推进系统154建立为主分配推进系统154，并且将分配到主分配动力模块150的辅助元件建立为主分配辅助元件。相关地，在建立从动力控制模块128P的情况下，将从动力控制模块128P所属的PCU建立为从PCU，并且将分配到从动力控制模块128P的动力模块150建立为从分配动力模块150。此外，将从分配动力模块150的能量系统152建立为从分配能量系统152，将从分配动力模块150的推进系统154建立为从分配推进系统154，并且将分配到从分配动力模块150的辅助元件建立为从分配辅助元件。
在图8中示出了用于在主动力控制模块128P和从动力控制模块128P的协调下的处理800的操作。根据处理800，主动力控制模块128P协调主分配动力模块150的操作，包括主分配能量系统152的操作和主分配推进系统154的操作以及主分配辅助元件的操作。此外，从动力控制模块128P协调从分配动力模块150的操作，包括从分配能量系统152的操作和从分配推进系统154的操作以及从分配辅助元件的操作。进一步而言，在处理700的操作中，处理800的操作原则上可应用于有关于全局车辆需求的任意组合的主动力控制模块128P和从动力控制模块128P。
在操作802中，主动力控制模块128P收集关于FCV 100的信息。同时，在操作804中，从动力控制模块128P也收集关于FCV 100的信息。在操作810至816中，主动力控制模块128P评估关于FCV 100的信息，该信息包括监控一个或多个全局车辆需求。具体地，主动力控制模块128P在操作810中识别一个或多个全局能量需求，并且在操作812中识别一个或多个全局推进需求。此外，在操作814中，主动力控制模块128P识别一个或多个主分配全局辅助需求，或者换言之，主分配辅助元件可操作以满足的全局辅助需求。类似地，在操作816中，主动力控制模块128P识别一个或多个从分配全局辅助需求，或者换言之，从分配辅助元件可操作以满足的全局辅助需求。
在操作820至826和操作830至834中，主动力控制模块128P基于其对FCV 100信息的评估来操作车辆系统120。具体地，当主动力控制模块128P在操作820至826中不识别全局车辆需求时，主动力控制模块128P不操作主分配相关联的车辆系统120。否则，当主PCU在操作820至824中识别全局车辆需求时，主动力控制模块128P在操作830至834操作主分配相关联的车辆系统120，以共同满足全局车辆需求。例如，当主动力控制模块128P在操作820中识别全局能量需求时，主动力控制模块128P在操作830中操作主分配能量系统152以满足全局能量需求的份额。并且，当主动力控制模块128P在操作822中识别全局推进需求时，主动力控制模块128P在操作832中操作主分配推进系统154以满足全局推进需求的份额。此外，当主动力控制模块128P在操作824中识别主分配全局辅助需求时，主动力控制模块128P在操作834中操作主分配辅助元件以满足该主分配全局辅助需求。
同时，在操作840至844中，从动力控制模块128P也评估关于FCV 100的信息，包括独立地监控一个或多个全局车辆需求。具体地，从动力控制模块128P在操作840中识别一个或多个全局能量需求，并且在操作842中识别一个或多个全局推进需求。此外，从动力控制模块128P在操作844中识别一个或多个全局辅助需求，包括一个或多个从分配全局辅助需求。
在操作850至854和操作860至864中，从动力控制模块128P基于其对关于FCV 100信息的评估来操作车辆系统120。具体地，当从动力控制模块128P在操作850至854中不识别全局车辆需求时，从动力控制模块128P不操作从分配相关联的车辆系统120。否则，当从PCU在操作850至854中识别全局车辆需求时，从动力控制模块128P在操作860至864中操作从分配相关联的车辆系统120，以共同满足全局车辆需求。例如，当从动力控制模块128P在操作850中识别全局能量需求时，在主动力控制模块128P根据操作830操作主分配能量系统152以满足全局能量需求的份额的情况下，从动力控制模块128P在操作860中操作从分配能量系统152以满足全局能量需求的其余份额。并且，当从动力控制模块128P在操作852中识别全局推进需求时，在主动力控制模块128P根据操作832操作主分配推进系统154以满足全局推进需求的份额的情况下，从动力控制模块128P在操作862中操作从分配推进系统154以满足全局推进需求的其余份额。此外，当从动力控制模块128P在操作854中识别从分配全局辅助需求时，从动力控制模块128P在操作864中操作从分配辅助元件以满足从分配全局辅助需求。
如上所述，在模块化的实现方式中，在每个动力模块150是来自另一个车辆应用的完整能量系统152和完整推进系统154的模块化版本的情况下，每个动力控制模块128P也来源于其他车辆应用。关于其他车辆应用，每个有来源的源动力控制模块128P被委派由其自身协调完整能量系统152和完整推进系统154的操作的任务。此外，有来源的动力控制模块128P被委派由其自身协调来自其他车辆应用的辅助系统134的操作的任务。
照原样，在FCV 100中，有来源的动力控制模块128P将被委派这样的任务：收集关于FCV 100的信息，该信息包括由传感器系统122检测的关于FCV 100的信息和从全局控制模块128G传送的关于FCV100的信息的任意组合；并且评估关于FCV 100的信息，包括识别全局车辆需求。具体地，有来源的动力控制模块128P将被委派识别一个或多个全局能量需求、一个或多个全局推进需求以及一个或多个全局辅助需求的任务。
当有来源的动力控制模块128P识别全局车辆需求时，其被委派操作相关联的车辆系统120以非共同地满足全局车辆需求的任务。例如，当有来源的动力控制模块128P识别全局能量需求时，其被委派操作能量系统152以非共同地满足全局能量需求的任务。并且，当有来源的动力控制模块128P识别全局推进需求时，其被委派操作推进系统154以非共同地满足全局推进需求的任务。此外，当有来源的动力控制模块128P识别全局辅助需求时，其被委派操作辅助系统134以在未分配的基础上满足全局辅助需求的任务。相关地，有来源的电力控制模块128P将被委派对相关联的车辆系统120上进行操作状态检查的任务。
作为主/从控制关系的一部分，从动力控制模块128P实质照原样来源于其他车辆应用。另一方面，虽然主动力控制模块128P也来源于其他车辆应用，但是主动力控制模块128P被修改为在主动力控制模块128P和从动力控制模块128P的协调下，促进FCV 100的适当操作。在FCV 100中，全局控制模块128G、主动力控制模块128P和从动力控制模块128P彼此通信地连接。关于处理800，出于收集关于FCV 100的信息的目的，全局控制模块128G被通信地连接到传感器系统122，并且主动力控制模块128P被通信地连接到全局控制模块128G。主动力控制模块128P也被通信地连接到传感器系统122。另一方面，从动力控制模块128P被通信地连接到主动力控制模块128P。
在主动力控制模块128P被通信连接到全局控制模块128G和传感器系统122的情况下，主动力控制模块128P根据操作802收集关于FCV 100的信息，包括由传感器系统122检测的关于FCV 100的信息以及从全局控制模块128G传送的关于FCV 100的信息的任意组合。因此，通过关于FCV 100的“实际”信息来告知主动力控制模块128P根据操作810至816的关于FCV 100的信息的评估，并且该评估包括识别“真实”的全局车辆需求。关于评估关于FCV100的信息，与一般识别全局辅助需求相反，主动力控制模块128P被再委派根据操作814单独识别子集主分配全局辅助需求和根据操作816识别从分配全局辅助需求的任务。
当主PCU根据操作820至824识别全局车辆需求时，与操作相关联的车辆系统120以非共同地满足全局车辆需求相反，主动力控制模块128P被再委派根据操作830至834操作主分配相关联的车辆系统120以共同满足全局车辆需求的任务。例如，尽管根据操作820识别全局能量需求，但是主动力控制模块128P根据操作830操作主分配能量系统152，以满足仅仅全局能量需求的份额。并且，尽管根据操作822识别全局推进需求，主动力控制模块128P根据操作832操作主分配推进系统154，以满足仅全局推进需求的份额。此外，关于根据操作824单独识别主分配全局辅助需求，主动力控制模块128P根据操作834仅操作主分配辅助元件以满足主分配全局辅助需求。主PCU未被委派操作从分配辅助元件的任务。因此，关于根据操作826单独识别从分配全局辅助需求，处理800缺少与操作834的对应体，以使主PCU操作从分配辅助元件以满足从分配全局辅助需求。相关地，主PCU未被委派对从分配辅助元件进行操作状态检查的任务。
从从动力控制模块128P的角度来看，主动力控制模块128P截取(intercept)关于FCV 100的信息，包括由传感器系统122检测的关于FCV 100的信息和从全局控制模块128G传送的关于FCV 100的信息的任意组合。取而代之，在操作870至876中，主动力控制模块128P产生用于从动力控制模块128P的关于FCV 100的模拟信息。例如，在主动力控制模块128P根据操作830操作主分配能量系统152以满足全局能源需求的份额的情况下，主动力控制模块128P在操作870中产生关于FCV 100的模拟信息，该模拟信息指示全局能源需求的其余份额。并且，在主动力控制模块128P根据操作832操作主分配推进系统154以满足全局推进需求的份额，主动力控制模块128P在操作872中产生关于FCV 100的模拟信息，该模拟信息指示在全局推进需求中的其余份额。此外，在主动力控制模块128P在操作834中操作主分配辅助元件以满足主分配全局辅助需求的情况下，主动力控制模块128P在操作874中产生关于FCV 100的模拟信息，该模拟信息指示没有主分配全局辅助需求。并且，在主动力控制模块128P未被委派操作从分配辅助元件的任务，但是仍然根据操作816单独识别从分配全局辅助需求的情况下，主动力控制模块128P在操作876中产生关于FCV 100的模拟信息，该模拟信息指示从分配全局辅助需求。
在从动力控制模块128P被通信地连接到主动力控制模块128P的情况下，从动力控制模块128P根据操作804收集关于FCV 100的信息，包括来自主动力控制模块128P通信的关于FCV 100的模拟信息。因此，通过关于FCV 100的模拟信息来告知从动力控制模块128P根据操作840至844的关于FCV 100的信息的评估，并且该评估包括识别“假装”的全局车辆需求。
关于评估关于FCV 100的信息，尽管从动力控制模块128P原则上被委派根据操作840识别全局能源需求的任务，但是从动力控制模块128P识别仅全局能源需求的其余份额。并且，尽管从动力控制模块128P原则上被委派根据操作842识别全局推进需求的任务，但是从动力控制模块128P识别仅全局推进需求的其余份额。此外，尽管从动力控制模块128P原则上一般被委派根据操作844识别全局辅助需求的任务，但是从动力控制模块128P识别仅从分配全局辅助需求。
如上所述，当从动力控制模块128P识别全局辅助需求时，其原则上被委派在未分配的基础上操作辅助系统134以满足全局辅助需求的任务。因此，原则上，当从动力控制模块128P在操作854中识别主分配全局辅助需求时，从动力控制模块128P在操作866中操作主分配辅助元件以满足主分配全局辅助需求。然而，在从动力控制模块128P根据操作844识别仅从分配全局辅助需求的情况下，从从动力控制模块128P的角度来看，主分配全局辅助需求不会具体化。并且，当从动力控制模块128P根据操作854未识别主分配全局辅助需求时，从动力控制模块128P不操作主分配辅助元件。相关地，从动力控制模块128P不对主分配辅助元件进行操作状态检查。值得注意的是，由于从主动力控制模块128P的角度来看，主分配辅助元件将不可避免地无法通过操作状态检查，因此，从动力控制模块128P可能不仅会削弱从分配动力模块150的操作，而且还会削弱FCV 100的全局操作。
牵引事件。关于全局推进需求，在传动系统被机械连接到每个推进系统154的情况下，代表推进系统154所属的动力模块150，推进系统154可操作以执行推进功能，从而共同满足全局推进需求。如上所述，全局推进需求可包括为车轮114提供动力的需求和阻滞车轮114的需求。在推进系统154可操作为车轮114提供动力的情况下，推进系统154可操作以共同满足为车轮114提供动力的需求。此外，在推进系统154可操作以阻滞车轮114的情况下，推进系统154可操作以共同满足阻滞车轮114的需求。
在许多情况下，全局推进需求关于使FCV 100沿着地面行驶而具体化。具体地，为车轮114提供动力的需求关于使FCV 100加速以及在水平地面或上坡地面保持FCV 100的速度而具体化。此外，阻滞车轮114的需求关于使FCV 100减速以及在下坡地面上保持FCV 100的速度而具体化。当部分需求要再生制动FCV时，阻滞车轮114的需求也关于制动FCV而具体化。在一些情况下，全局推进需求也关于牵引事件(或者换句话说，车轮114与地面之间的牵引接触的明显或预期的损失)而具体化。具体地，单独地或结合摩擦制动FCV 100和使FCV100转向的任意组合，为车轮114提供动力的请求和阻滞车轮114的请求的任意组合关于调整车轮114的移动而具体化，以保持、重新获得或者以其他方式控制车轮114与地面之间的牵引接触。
除其他以外，由此可见，根据处理800，当全局推进需求具体化时，推进系统154由不同的控制模块128操作以共同满足全局推进需求。具体地，主动力控制模块128P根据操作832操作主分配推进系统154以满足全局推进需求的份额，而从动力控制模块128P在操作862中操作从分配推进系统154以满足全局推进需求的其余份额。此外，当识别全局推进需求时，通过关于FCV 100的不同信息来告知控制模块。具体地，当根据操作822识别全局推进需求时，根据操作802和812通过关于FCV 100的实际信息告知主动力控制模块128P。另一方面，当根据操作852识别全局推进需求的其余份额时，根据操作804和842通过关于FCV 100的模拟信息来告知从动力控制模块128P。
当控制模块128没有识别牵引事件时，控制模块128具有“驱动”模式。在驱动模式中，当全局推进需求具体化时，根据处理800来操作推进系统154以共同满足全局推进需求。控制模块128还具有“牵引”模式。当控制模块128识别牵引事件时，控制模块128切换到牵引模式。在牵引模式中，当全局推进需求具体化时，根据处理800的主/从控制关系被挂起(suspend)，以有利于一个控制模块128根据处理700操作推进系统154以共同满足全局推进需求。例如，控制模块128可以是全局控制模块128G或主动力控制模块128P。在任一种情况中，当识别全局推进需求时，通过关于FCV 100的相同信息告知控制模块128。具体地，当根据操作706识别全局推进需求时，根据操作702和704通过仅关于FCV 100的实际信息告知控制模块128。当不再识别预先识别的牵引事件时，控制模块128从牵引模式切换回驱动模式。
尽管已经描述与某些实施例相关的本发明的叙述特征和条件，但要理解的是，本发明不限于所公开的实施例，相反地，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改和等同布置，该范围应被赋予最宽的解释，以涵盖法律允许的所有此类修改和等同结构。

Claims (20)

1.一种车辆，包括：
传动系统，所述传动系统包括至少一个车轮；
多个动力模块，每个动力模块包括：
能量系统，所述能量系统可操作以使用燃料产生电能；和
推进系统，所述传动系统被机械地连接到所述推进系统，所述推进系统被电连接到所述能量系统，并且可操作以使用来自所述能量系统的电能共同为所述至少一个车轮提供动力。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述动力模块的相应推进系统支撑公共的输出联轴器，所述传动系统被机械地连接到所述输出联轴器。
3.根据权利要求1所述的车辆，其中每个动力模块的每个能量系统包括燃料箱和燃料电池堆，并且在每个动力模块中，所述燃料箱可操作以存储燃料，并且所述燃料电池堆被流体地连接到所述燃料箱，并且可操作以使用来自所述燃料箱的燃料产生电能。
4.根据权利要求1所述的车辆，其中每个动力模块的每个推进系统包括电动机，所述传动系统被机械地连接到所述电动机，并且在每个动力模块中，所述电动机可操作以使用来自所述能量系统的电能共同为所述至少一个车轮提供动力。
5.根据权利要求1所述的车辆，还包括：
分配到每个动力模块的辅助元件，其中在每个动力模块处，所分配的辅助元件被电连接到所述能量系统，并且可操作以使用来自所述能量系统的电能以满足全局于所述车辆的辅助需求。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中每个动力模块在每个能量系统包括电池，并且在每个动力模块处，所分配的辅助元件被电连接到所述电池，并且可操作以使用来自所述电池的电能来满足全局于所述车辆的辅助需求。
7.根据权利要求6所述的车辆，还包括：
连接/切换单元，所述连接/切换单元被跨所述动力模块电连接，并且可操作以在循环的基础上在所述动力模块的相应电池之间切换来自分配到所述动力模块的相应辅助元件的电负载。
8.根据权利要求1所述的车辆，还包括：
每个动力模块的动力控制模块，每个动力控制模块被分配动力模块，被通信地连接到所分配的动力模块，并且被配置为操作所分配的动力模块的能源系统和推进系统。
9.根据权利要求1所述的车辆，还包括：
底盘，所述底盘支撑所述传动系统，并且包括挂钩。
10.一种车辆，包括：
传动系统，所述传动系统包括至少一个车轮；
多个动力模块，每个动力模块包括：
燃料箱，所述燃料箱可操作以存储燃料；
燃料电池堆，所述燃料电池堆被流体地连接到所述燃料箱，并且可操作以使用来自所述燃料箱的燃料产生电能；
电动机电池，所述电动机电池被电连接到所述燃料电池堆，并且可操作以存储来自所述燃料电池堆的电能；
补充电池，所述补充电池被电连接到所述燃料电池堆，并且可操作以存储来自所述燃料电池堆的电能；和
电动机，所述传动系统被机械连接到所述电动机，所述电动机被电连接到所述燃料电池堆和所述电动机电池，并且可操作以使用来自所述燃料电池堆和所述电动机电池的任意组合的电能共同为所述至少一个车轮提供动力；和
分配到每个动力模块的辅助元件，其中在每个动力模块处，所分配的辅助元件被电连接到所述补充电池，并且可操作以使用来自所述补充电池的电能来满足全局于所述车辆的辅助需求。
11.根据权利要求10所述的车辆，其中，在每个动力模块中，所述燃料电池堆是氢气燃料的，并且所述燃料箱是氢气箱。
12.根据权利要求10所述的车辆，其中所述动力模块的相应电动机支撑公共的输出联轴器，所述传动系统被机械地连接到所述输出联轴器。
13.根据权利要求10所述的车辆，还包括：
连接/切换单元，所述连接/切换单元被跨所述动力模块电连接，并且可操作以选择性执行以下操作中的至少一个：在所述动力模块的相应电动机电池之间平均地共享来自所述动力模块的相应电动机的组合电负载，以及在所述动力模块的相应补充电池中平均地共享来自分配到所述动力模块的相应辅助元件的组合电负载。
14.根据权利要求10所述的车辆，还包括：
连接/切换单元，所述连接/切换单元被跨所述动力模块电连接，并且可操作以在循环的基础上在所述动力模块的相应补充电池之间切换来自分配到所述动力模块的相应辅助元件的电负载。
15.根据权利要求10所述的车辆，其中分配到所述动力模块的相应辅助元件各属于制动系统、转向系统、加热/冷却系统和附件系统中的至少一个。
16.根据权利要求10所述的车辆，还包括：
每个动力模块的动力控制模块，每个动力控制模块被分配动力模块，被通信地连接到所分配的动力模块，并且被配置为操作所述燃料电池堆和所分配的动力模块的电动机。
17.根据权利要求10所述的车辆，还包括：
半牵引车底盘，所述底盘支撑所述传动系统，并且包括用于挂接半挂车的挂钩。
18.一种车辆，包括：
底盘；
由所述底盘支撑的电动机组件，所述电动机组件包括多个电动机和公共的输出联轴器，所述电动机被轴向集成以实现相互依赖的自旋动作，并且支撑所述输出联轴器旋转；
由所述底盘支撑的传动系统，所述传动系统包括至少一个车轮，并且被机械地连接到所述输出联轴器；
第一燃料电池堆，所述第一燃料电池堆可操作以使用燃料产生电能；
属于所述电动机组件的第一电动机，所述第一电动机被电连接到所述第一燃料电池堆，并且可操作以使用来自所述第一燃料电池堆的电能进行自旋；
第二燃料电池堆，所述第二燃料电池堆可操作以使用燃料产生电能；和
属于所述电动机组件的第二电动机，所述第二电动机被电连接到所述第二燃料电池堆，并且可操作以使用来自所述第二燃料电池堆的电能进行自旋；从而
所述第一电动机和所述第二电动机可操作以使用来自所述第一燃料电池堆和所述第二燃料电池堆的电能来共同使所述输出联接器自旋，从而共同为所述至少一个车轮提供动力。
19.根据权利要求18所述的车辆，还包括：
第一动力控制模块，所述第一动力控制模块被通信地连接到所述第一燃料电池堆和所述第一电动机，所述第一动力控制模块被配置为操作所述第一燃料电池堆和所述第一电动机；和
第二动力控制模块，所述第二动力控制模块被通信地连接到所述第二燃料电池堆和所述第二电动机，所述第二动力控制模块被配置为操作所述第二燃料电池堆和所述第二电动机。
20.根据权利要求18所述的车辆，其中所述底盘是半牵引车底盘，并且包括用于挂接半挂车的挂钩。
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