CN110943524A - 用于多个发动机系统的固态电源配置 - Google Patents

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J·菲舍尔
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Abstract

公开了一种发电系统(300)。发电系统可以包括第一发动机(304‑1)和第二发动机(304‑N)。发电系统可以包括耦合到第一发动机(304‑1)的交流(AC)发电机(306‑1)和经由第一电路连接到AC发电机(306‑1)的固态电源(308‑1)。发电系统可以包括:与第一发动机(304‑1)相关联的第一能量存储装置(312‑1),其经由第二电路(310‑1)连接到固态电源(308‑1);以及与第一发动机(304‑1)相关联的第一发动机控制模块(ECM)(314‑1),其经由第二电路(310‑1)连接到固态电源(308‑1)。发电系统可以包括:与第二发动机(304‑N)相关联的第二能量存储装置(312‑N),其经由第二电路(310‑1)连接到固态电源(308‑1);以及与第二发动机(304‑N)相关联的第二ECM(314‑N),其经由第二电路(310‑1)连接到固态电源(308‑1)。

Description

用于多个发动机系统的固态电源配置
技术领域
本发明总体上涉及一种电源,并且更具体地涉及一种用于多个发动机系统的固态电源配置。
背景技术
多个内燃发动机系统(其中每个发动机系统包括主交流发电机)可以在各种实施方式中使用,以在单个发动机系统不足以向负载供电时向负载供电。例如,多个发电机可以被配置为向负载提供电力,所述负载需要比单个发电机可以输出更多的功率。在一些情况下,发动机系统可以包括第二交流发电机,诸如充电交流发电机,以用作电池的直流(DC)电源,所述电池为控制发动机系统的各种操作的电子控制模块(ECM)供电。然而,第二交流发电机是发动机系统的机械驱动部件,并且需要在发动机系统的发动机上精心安装部件(例如,发动机滑轮)。这些部件可能是昂贵的和/或易于发生故障,易于损坏等。
第KR1020180020459号韩国专利公开公开了一种简化为一组发动机系统提供DC功率的尝试,所述韩国专利公开由韩国电子技术研究所于2016年8月18日提交并于2018年2月28日公开(“'459公开案”)。具体地,'459公开案公开了一种发动机变速DC布线系统,其用于独立柴油发电系统中的燃料减少和系统简化。在'459公开案中公开的DC布线系统可以通过根据负载级的功耗向负载级供应可变功率来降低功耗。
尽管'459公开案的DC布线系统可以促进将可变DC功率输送到负载级,但是'459公开案没有公开使用连接到发动机系统的主交流发电机的固态电源来向一组发电机系统的一个或多个电池和/或一个或多个ECM提供DC功率。用于本发明的多个发动机系统的固态电源配置消除了对发动机系统包括第二交流发电机(诸如充电交流发电机)的需要,并且解决了上述一个或多个问题和/或所属领域的其他问题。
发明内容
根据一些实施方式,本发明涉及一种发动机系统。发动机系统可以包括发动机和联接到发动机的交流(AC)发电机(例如,主交流发电机)。发动机系统可以包括经由第一电路连接到AC发电机的固态电源和经由第二电路连接到固态电源的能量存储装置。发动机系统可以包括经由第二电路连接到固态电源的发动机控制模块(ECM)和经由第二电路连接到固态电源的起动机。
根据一些实施方式,本发明涉及一种机器。所述机器可以包括第一发动机和第二发动机。所述机器可以包括联接到第一发动机的交流(AC)发电机(例如,主交流发电机)和经由第一电路连接到AC发电机的固态电源。发电系统可以包括:第一能量存储装置,其与第一发动机相关联并经由第二电路连接到固态电源;以及第一发动机控制模块(ECM),其与第一发动机相关联并经由第二电路连接到固态电源。发电系统可以包括:第二能量存储装置,其与第二发动机相关联并经由第二电路连接到固态电源;以及第二ECM,其与第二发动机相关联并经由第二电路连接到固态电源。
根据一些实施方式,本发明涉及一种发电设备。发电设备可以包括多个发动机和联接到多个发动机中的第一发动机的交流(AC)发电机(例如,主交流发电机)。发电设备可以包括经由第一电路连接到AC发电机的固态电源。发电设备可以包括与多个发动机相关联的多个能量存储装置,其中多个能量存储装置经由第二电路连接到固态电源。发电设备可以包括与多个发动机相关联的多个发动机控制模块(ECM),其中多个ECM经由第三电路连接到固态电源。
附图说明
图1是本文描述的示例性动力系统的图。
图2是可以包括在图1的如本文所述的动力系统内的示例性发动机系统的图。
图3是可以包括在图1的如本文所述的动力系统内的示例性发动机系统的图。
具体实施方式
本发明涉及一种固态电源配置。固态电源配置对于利用这种固态电源配置的任何机器具有普遍适用性。术语“机器”可以指代执行与工业(诸如例如采矿、建筑、农业、运输或任何其他工业)相关联的操作的任何机器。作为一些示例,机器可以是发电机系统、车辆(例如,陆基车辆或海上交通工具)、压裂钻机等。此外,一个或多个工具可以连接到机器并使用与本文描述的固态电源配置相关联的内燃发动机来控制。
图1是本文描述的示例性动力系统100的图。图1的动力系统100包括具有多个发动机系统112(被示为发动机系统1至发动机系统N,其中N是整数并且N>1)的发电系统110、发动机控制器120和负载130。多个发动机系统112在本文中可以统称为“发动机系统112”或单独称为“发动机系统112”。如本文所示和所述,发动机控制器120可以控制发电系统110的发动机系统112以向负载130提供机械功率和/或电力。
在一些实施方式中,多个发动机系统112可以是被配置为向负载提供电力的一组发电机(例如,其可以被称为“发电机组(generator set或genset)”)。如本文所述,一个或多个发动机系统112可以包括压缩点火内燃发动机。另外或可选地,一个或多个发动机系统112可以包括任何其他类型的内燃发动机,诸如例如火花、激光器或等离子点火发动机。发动机系统112的发动机可以由馏出柴油燃料、生物柴油、二甲醚、气体燃料(诸如氢气、天然气、丙烷、醇、乙醇和/或其任何组合)提供燃料。
在一些实施方式中,每个发动机系统112可以包括相同类型的发动机。例如,所有发动机系统112可以包括同一型号的发动机,所述发动机由相同制造商制造,所述发动机被配置为输出相同量的最大功率和/或扭矩,被配置为以相同方式操作,等等。在一些实施方式中,发动机系统112的一个或多个发动机可以是相对于发动机系统112的另一个发动机的不同类型。在此类情况下,第一发动机可以是被配置为输出第一量的最大功率的第一类型的发动机,而第二发动机可以是被配置为输出与第一量的最大功率不同的第二量的最大功率的第二类型的发动机。此外,发动机系统112的发动机可以由不同的制造商制造和/或是不同的发动机型号。
发动机控制器120包括提供功率控制信息以控制从发电系统110输出的功率的一个或多个装置。在一些实施方式中,发动机控制器120被实施为处理器,诸如中央处理单元(CPU)、加速处理单元(APU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或另一种类型的处理部件。处理器在硬件、固件或硬件与软件的组合中实施。在一些实施方式中,发动机控制器120包括能够被编程用于执行功能的一个或多个处理器。在一些实施方式中,包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或另一种类型的动态或静态存储装置(例如,快闪存储器、磁存储器和/或光学存储器)的一个或多个存储器可以存储供发动机控制器120使用的信息和/或指令。在一些实施方式中,发动机控制器120可以包括能够存储指令的存储器(例如,非暂时性计算机可读介质),所述指令在被执行时使处理器执行本文描述的一种或多种过程和/或方法。
发动机控制器120可以包括被配置为执行优化功能、优先级排序功能和/或功率控制功能的任何适当类型的发动机控制系统。在操作中,发动机控制器120可以执行计算机软件指令以执行各种控制功能和过程以控制发电系统110。如图1的示例中所示,发动机控制器120(例如,经由执行计算机软件指令)向发电系统110提供功率控制信息以向负载130提供功率输出,所述负载可以包括由电力驱动的一个或多个装置。
如上文所指示,图1是作为示例而提供的。其他示例是可能的,并且可以与结合图1描述的示例不同。
图2是包括多个发动机系统202(被示为发动机系统1至发动机系统N,其中N是整数并且N>1)的示例性发电系统200的图。如图2中进一步所示,发动机系统202-1包括固态电源配置。在一些实施方式中,发动机系统202-1可以包括一个或多个部件,诸如发动机204、交流(AC)发电机206(例如,主交流发电机)、固态电源208、连接件210、能量存储装置212、发动机控制模块(ECM)214、起动机216等等。
在一些实施方式中,AC发电机206可以可操作地联接到发动机204。例如,发动机204可以被配置为引起AC发电机206的一个或多个部件的旋转。在一些实施方式中,AC发电机206可以包括交流发电机,所述交流发电机被配置为将来自发动机204的机械输入转换成电力。例如,AC发电机206可以包括转子组件,所述转子组件联接到发动机204的旋转轴(例如,经由发动机滑轮)并且被配置为在定子组件内旋转以产生电能。在一些实施方式中,AC发电机206可以将来自发动机204的机械输入转换成交流电。在一些实施方式中,AC发电机206可以被配置为供应所产生的电能以满足通过连接件210供应的电流形式的电负载。在一些实施方式中,AC发电机206可以经由连接件210和/或另一个电路向固态电源208提供交流电。
在一些实施方式中,固态电源208可以经由连接件210和/或另一个电路连接到AC发电机206。在一些实施方式中,固态电源208可以包括整流器、充电器等等。在一些实施方式中,固态电源208可以包括被配置为将交流电转换为直流电的一个或多个部件。例如,固态电源208可以包括一个或多个二极管、二极管桥等等。
在一些实施方式中,固态电源208可以被配置为将交流电转换为用于对能量存储装置212充电和/或为ECM 214和/或起动机216供电的直流电。在一些实施方式中,固态电源208可以经由连接件210和/或另一个电路向能量存储装置212、ECM 214和/或起动机216提供直流电。
因此,一些实施方式允许AC发电机206(例如,主交流发电机)经由固态电源208向能量存储装置212、ECM 214、起动机216等等提供电力。通过这种方式,发动机系统202-1不需要第二交流发电机,诸如充电交流发电机,以向能量存储装置212、ECM 214、起动机216等提供电力。
在一些实施方式中,固态电源208可以在环境温度范围(诸如-20摄氏度至70摄氏度、-10摄氏度至60摄氏度、25摄氏度至73摄氏度等等)下提供直流电。在一些实施方式中,固态电源208可以在满足阈值电流安培数的安培数下提供直流电(例如,直流电的电流安培数等于或低于特定电流安培数,等于或高于特定电流安培数等等)。例如,如果直流电的电流安培数低于阈值安培数,诸如40安培、44安培、60安培、72安培、80安培等等,则固态电源208可以提供直流电。
在一些实施方式中,固态电源208可以提供关于AC发电机206的诊断信息。在一些实施方式中,固态电源208可以提供关于由AC发电机206提供的交流电的诊断信息。在一些实施方式中,固态电源208可以提供关于由AC发电机提供的交流电的诊断过程。例如,固态电源208可以包括用于对AC发电机206和/或由AC发电机206提供的交流电执行诊断并经由用户界面提供诊断信息的计算部件,诸如处理器、存储器等等。用户可以经由用户界面与AC发电机206交互以获得关于AC发电机206、由AC发电机206提供的交流电等等的诊断信息。
在一些实施方式中,连接件210可以包括允许电流从一个电气部件流到另一个电气部件的一个或多个电气连接件。例如,连接件210可以允许电流(例如,直流电)从固态电源208流到一个或多个电气部件,诸如能量存储装置212、ECM 214、起动机216等等,以向一个或多个电气部件提供电力。例如,连接件210可以包括从固态电源208到能量存储装置212的电气连接件,所述电气连接件允许固态电源208向能量存储装置212供电。
在一些实施方式中,能量存储装置212可以经由连接件210和/或另一个电路连接到固态电源208。在一些实施方式中,能量存储装置212可以包括例如被配置为存储电能的一个或多个部件。例如,能量存储装置212可以包括电容器、电池等等。能量存储装置212可以经由连接件210与固态电源208电耦合,并且可以被配置为从固态电源208接收电流(例如,直流电)。在一些实施方式中,能量存储装置212可以基于电流存储电力(例如,电荷)。另外或可选地,能量存储装置212可以经由连接件210和/或另一个电路向ECM 214、起动机216等等供应电流(例如,直流电)。例如,当发动机204关闭(并且AC发电机206不发电)时,能量存储装置212可以向起动机216提供直流电以启动发动机204。
在一些实施方式中,ECM 214可以经由连接件210和/或另一个电路连接到固态电源208。在一些实施方式中,ECM 214可以包括提供对发动机204的对应控制的一个或多个装置。在一些实施方式中,ECM 214被实施为处理器,诸如中央处理单元(CPU)、加速处理单元(APU)、微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)和/或另一种类型的处理部件。处理器在硬件、固件或硬件与软件的组合中实施。在一些实施方式中,ECM 214包括能够被编程用于执行功能的一个或多个处理器。在一些实施方式中,包括随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或另一种类型的动态或静态存储装置(例如,快闪存储器、磁存储器和/或光学存储器)的一个或多个存储器可以存储供ECM 214使用的信息和/或指令。在一些实施方式中,ECM 214可以包括能够存储指令的存储器(例如,非暂时性计算机可读介质),所述指令在被执行时使处理器执行本文描述的一种或多种过程和/或方法。
在一些实施方式中,ECM 214可以执行指令以执行各种控制功能和过程以控制发动机204。ECM 214可以包括被配置为执行发动机控制功能使得发动机204可以正确操作的任何适当类型的发动机控制系统。此外,ECM 214还可以控制车辆或机器的另一个系统,诸如变速器系统、液压系统等等。
在一些实施方式中,起动机216可以经由连接件210和/或另一个电路连接到固态电源208和/或发动机204。在一些实施方式中,起动机216可以包括一个或多个装置以发起发动机204的操作。在一些实施方式中,起动机216可以经由连接件210和/或另一个电路从能量存储装置212汲取电力以启动发动机204。例如,起动机216可以施加由能量存储装置212供应的电流(例如,直流电)以转动与发动机204的飞轮齿圈接合的小齿轮以启动发动机204。
图2中所示的部件的数量和布置是作为示例而提供的。实际上,与图2中所示的这些部件相比,可以包括附加的部件、更少的部件、不同的部件,或不同布置的部件。另外或可选地,发电系统200的一组部件(例如,一个或多个部件)可以执行一个或多个功能,所述一个或多个功能被描述为由发电系统200的另一组部件执行。
图3是包括多个发动机系统302(被示为发动机系统1至发动机系统N,其中N是整数并且N>1)的示例性发电系统300的图。发动机系统302-1包括类似于如本文关于图2所述的发动机系统202-1的固态电源配置。例如,如图3中所示,发动机系统302-1可以包括一个或多个部件,诸如发动机304-1、AC发电机306-1(例如,主交流发电机)、固态电源308-1、连接件310-1、能量存储装置312-1、ECM 314-1、起动机316-1等等,其中一个或多个部件中的每个部件具有发动机系统202-1的对应部件的类似结构和功能性(例如,发动机304-1对应于发动机204,AC发电机306-1对应于AC发电机206等)。
如图3中进一步所示,发动机系统302-N(例如,一个或多个发动机系统302-N中的代表性发动机系统)类似于发动机系统202-1和发动机系统302-1。在一些实施方式中,发动机系统302-N可以包括一个或多个部件,诸如发动机304-N、AC发电机306-N(例如,主交流发电机)(未示出)、能量存储装置312-N、ECM 314-N、起动机316-N等等,其中一个或多个部件中的每个部件具有发动机系统202-1和/或302-1的对应部件的类似结构和功能性。在一些实施方式中,发动机系统302-N不包括AC发电机或固态电源。相反,发动机系统302-N的一个或多个部件经由连接件310-1和/或另一个电路连接到发动机系统302-1的固态电源308-1。
因此,一些实施方式允许发动机系统302-1的AC发电机306-1(例如,主交流发电机)经由固态电源308-1向能量存储装置312-N、ECM 314-N、起动机316-N等等提供电力。通过这种方式,发动机系统302-N不需要第二交流发电机,诸如充电交流发电机,以向能量存储装置312-N、ECM 314-N、起动机316-N等提供电力。
在一些实施方式中,与发动机304-1相关联的能量存储装置312-1、ECM 314-1和/或起动机316-1可以经由连接件310-1和/或另一个电路连接到固态电源308-1。此外,与发动机304-N相关联的能量存储装置312-N、ECM 314-N和/或起动机316-N可以经由连接件310-1和/或另一个电路连接到固态电源308-1。在一些实施方式中,固态电源308-1可以经由连接件310-1和/或另一个电路向能量存储装置312-1、ECM 314-1、起动机316-1、能量存储装置312-N、ECM 314-N和/或起动机316-N提供直流电。在一些实施方式中,能量存储装置312-1可以经由第一备选电路(例如,不是连接件310-1的电路)向ECM 314-1供应电流(例如,直流电),和/或能量存储装置312-N可以经由第二备选电路(例如,不是连接件310-1和/或第一备选电路的电路)向ECM 314-N供应电流(例如,直流电)。在一些实施方式中,ECM314-1可以控制发动机304-1,并且ECM 314-N可以控制发动机304-N。
在一些实施方式中,能量存储装置312-1和/或能量存储装置312-N可以经由第一电路(例如,连接件310-1和/或另一个电路)连接到固态电源308-1。在一些实施方式中,ECM314-1和/或ECM 314-N可以经由第二电路(例如,连接件310-1和/或另一个电路,但不是第一电路)连接到固态电源308-1。在一些实施方式中,起动机316-1和/或起动机316-N可以经由第三电路(例如,连接件310-1和/或另一个电路,但不是第一电路或第二电路)连接到固态电源308-1。在一些实施方式中,固态电源308-1可以经由第一电路向能量存储装置312-1和/或能量存储装置312-N提供直流电,经由第二电路向ECM 314-1和/或ECM 314-N提供直流电,和/或经由第三电路向起动机316-1和/或起动机316-N提供直流电。在一些实施方式中,能量存储装置312-1和/或能量存储装置312-N可以经由第四电路(例如,连接件310-1和/或另一个电路,但不是第一电路、第二电路或第三电路)向ECM 314-1和/或ECM 314-N供应电流(例如,直流电)。在一些实施方式中,能量存储装置312-1和/或能量存储装置312-N可以经由第五电路(例如,连接件310-1和/或另一个电路,但不是第一电路、第二电路、第三电路或第四电路)向起动机316-1和/或起动机316-N供应电流(例如,直流电)。在一些实施方式中,ECM 314-1可以经由第六电路(例如,连接件310-1和/或另一个电路,但不是第一电路、第二电路、第三电路、第四电路或第五电路)连接到发动机304-1并且可以控制发动机304-1。在一些实施方式中,ECM 314-N可以经由第七电路(例如,连接件310-1和/或另一个电路,但不是第一电路、第二电路、第三电路、第四电路、第五电路或第六电路)连接到发动机304-N并且可以控制发动机304-N。
图3中所示的部件的数量和布置是作为示例而提供的。实际上,与图3中所示的这些部件相比,可以包括附加的部件、更少的部件、不同的部件,或不同布置的部件。另外或可选地,发电系统300的一组部件(例如,一个或多个部件)可以执行一个或多个功能,所述一个或多个功能被描述为由发电系统300的另一组部件执行。
工业实用性
在一些情况下,发电系统可以包括多个发动机系统,其中多个发动机系统中的一个发动机系统包括发动机和一个或多个电气部件。在一些情况下,发动机系统包括主交流发电机(例如,用于向负载提供电力)以及附加的发电部件,诸如第二交流发电机(例如,充电交流发电机)、整流器、充电器等等,以向一个或多个电气部件提供电力。然而,发电部件是需要安装在发动机系统的发动机上的昂贵的、复杂的机械部件。此外,由于发电部件的机械本质,发电部件易于发生故障,损坏等等,并且需要定期维护和修理,这会影响发动机系统的操作和/或可用性。
根据本文描述的一些实施方式,发电系统包括第一发动机系统和一个或多个第二发动机系统。在一些实施方式中,第一发动机系统(例如,发动机系统202-1、302-1等)可以包括发动机(例如,发动机204、304-1等等)、诸如主交流发电机的AC发电机(例如,AC发电机206、AC发电机306-1等等),以及固态电源(例如,固态电源208、固态电源308-1等等)。固态电源可以经由电连接件(例如,连接件210、连接件310-1等等)连接到第一发动机系统的一个或多个电气部件,诸如第一能量存储装置(例如,能量存储装置212、能量存储装置312-1等等)、第一ECM(例如,ECM 214、ECM 314-1等等)、第一起动机(例如,起动机216、起动机316-1等等)等等,以及连接到一个或多个第二发动机系统的一个或多个电气部件,诸如第二能量存储装置(例如,能量存储装置312-N等等)、第二ECM(例如,ECM 314-N等等)、第二起动机(例如,起动机316-N等等)等等。
因此,第一发动机系统可以向一个或多个第二发动机系统的一个或多个电气部件产生并提供电力。因此,一个或多个第二发动机系统可能不需要发电部件,诸如第二交流发电机(例如,充电交流发电机)、整流器、充电器等等,以向一个或多个第二发动机系统的一个或多个电气部件提供电力。因此,可以降低一个或多个第二发动机系统的机械复杂性。这可以延长一个或多个第二发动机系统的寿命和/或减少一个或多个第二发动机系统所需的维护量。
此外,通过仅在第一发动机系统上安装和维护AC发电机和固态电源,可以最小化和/或节省与发电系统相关联的成本。此外,发电系统的停机时间可以更加可预测,因为可以产生和/或配置有效的维护计划以实现AC发电机和/或固态电源的维修(而不是与每个发动机系统的发电装置件相关联的维护计划)。因此,可以减少和/或最小化与维护发电系统相关联的成本。
如本文所使用,冠词“一(a)”和“一个(an)”旨在包括一个或多个物品,并且可与“一个或多个”进行互换使用。另外,如本文所使用,术语“具有(has)”、“具有(have)”、“具有(having)”等旨在为开放式术语。此外,短语“基于”旨在意味着“至少部分基于”。
前述公开内容提供了说明和描述,但不旨在详尽的或将实施方式限于所公开的精确形式。修改和改变鉴于以上公开内容是可行的,或可以获取自实施方式的实践。期望说明书仅仅被认为是示例,本发明的真实范围由所附权利要求及其等同物指示。即使权利要求书中叙述和/或说明书中公开了特征的特定组合,这些组合仍然不旨在限制可能实施方式的公开内容。尽管下文列出的每个附属权利要求可以直接仅取决于一个权利要求,但是可能实施方式的公开内容包括与权利要求组中的每个其他权利要求进行组合的每个附属权利要求。

Claims (10)

1.一种发动机系统(202),包括:
发动机(204);
交流发电机(206),其联接到发动机(204);
固态电源(208),其经由第一电路连接到所述交流发电机(206),
其中所述固态电源(208)包括整流器以将交流电转换成直流电;
能量存储装置(212),其经由第二电路(210)连接到所述固态电源(208);
发动机控制模块(214),其经由所述第二电路(210)连接到所述固态电源(208);以及
起动机(216),其经由所述第二电路(210)连接到所述固态电源(208)。
2.如权利要求1所述的发动机系统(202),其中所述固态电源(208)经由所述第二电路(210)向所述能量存储装置(212)、所述发动机控制模块(214)或所述起动机(216)提供直流电。
3.如权利要求1至2中任一项所述的发动机系统(202),其中所述固态电源(208)用于在0摄氏度至70摄氏度的环境温度范围内提供直流电。
4.如权利要求1至3中任一项所述的发动机系统(202),其中所述固态电源(208)经由所述第二电路(210)向所述能量存储装置(212)提供直流电,并且
所述能量存储装置(212)经由第三电路向所述起动机(216)提供直流电。
5.一种发电设备(300),包括:
第一发动机(304-1);
第二发动机(304-N);
交流发电机(306-1),其联接到所述第一发动机(304-1);
固态电源(308-1),其经由第一电路连接到所述交流发电机(306-1);
第一能量存储装置(312-1),其与所述第一发动机(304-1)相关联并经由第二电路(310-1)连接到所述固态电源(308-1);
第一发动机控制模块(314-1),其与所述第一发动机(304-1)相关联并经由所述第二电路(310-1)连接到所述固态电源(308-1);
第二能量存储装置(312-N),其与所述第二发动机(304-N)相关联并经由所述第二电路(310-1)连接到所述固态电源(308-1);以及
第二发动机控制模块(314-N),其与所述第二发动机(304-N)相关联并经由所述第二电路(310-1)连接到所述固态电源(308-1)。
6.如权利要求5所述的发电设备(300),其中所述固态电源(308-1)经由所述第二电路(310-1)向所述第一能量存储装置(312-1)、所述第一发动机控制模块(314-1)、所述第二能量存储装置(312-1)和所述第二发动机控制模块(314-N)提供直流电。
7.如权利要求5至6中任一项所述的发电设备(300),其中所述固态电源(308-1)经由所述第二电路(310-1)向所述第一能量存储装置(312-1)和所述第二能量存储装置(312-N)提供直流电,
其中所述第一能量存储装置(312-1)经由第三电路向所述第一发动机控制模块(314-1)提供直流电,并且
其中所述第二能量存储装置(312-N)经由第四电路向所述第二发动机控制模块(314-N)提供直流电。
8.如权利要求5至7中任一项所述的发电设备(300),其中所述第一发动机控制模块(314-1)控制所述第一发动机(304-1),
其中所述第二发动机控制模块(314-N)控制所述第二发动机(304-N)。
9.如权利要求5至8中任一项所述的发电设备(300),其中所述第一发动机控制模块(314-1)控制所述第一发动机(304-1),
其中所述第一能量存储装置(312-1)经由第三电路向所述第一发动机控制模块(314-1)提供直流电。
10.如权利要求5至9中任一项所述的发电设备(300),其中所述交流发电机(306-1)向所述固态电源(308-1)提供交流电,
其中所述固态电源(308-1)提供关于由所述交流发电机(306-1)提供的所述交流电的诊断信息。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11008993B2 (en) * 2018-09-21 2021-05-18 Caterpillar Inc. Single solid state power supply for multiple engine systems

Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101636901A (zh) * 2006-11-16 2010-01-27 康明斯发电Ip公司 具有多个发电机和/或逆变器的发电系统
CN101895149A (zh) * 1999-11-26 2010-11-24 通用电气公司 万维网启动的发动机-发电机系统的方法和装置
CN102246381A (zh) * 2008-12-12 2011-11-16 Abb研究有限公司 用于向船舶传送电力的系统和设备
CN102454527A (zh) * 2010-10-27 2012-05-16 福特环球技术公司 发动机起动系统及车辆系统
CN103057716A (zh) * 2011-10-24 2013-04-24 通用电气航空系统有限公司 飞行器中的多源电功率分配
CN103415975A (zh) * 2011-03-10 2013-11-27 波音公司 交通工具电力管理和分配
CN103786592A (zh) * 2012-10-31 2014-05-14 现代自动车株式会社 用于控制混合动力车的充电的方法和系统
CN204046193U (zh) * 2014-08-29 2014-12-24 深圳市汇川技术股份有限公司 一种混合型微电网系统
CN105703391A (zh) * 2014-12-12 2016-06-22 通用电气公司 发电系统和操作发电系统的相关方法
CN105765816A (zh) * 2013-10-04 2016-07-13 通用电气航空系统有限责任公司 用于飞行器的配电系统
US20170036291A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-09 Lincoln Global, Inc. Engine drive welder and methods and systems of controlling the same
CN107210621A (zh) * 2015-01-23 2017-09-26 西门子股份公司 船舶上的电能的分配
CN107534300A (zh) * 2015-03-20 2018-01-02 孔斯贝格海运公司 动态混合控制
CN107968605A (zh) * 2016-10-19 2018-04-27 卡特彼勒公司 用于多个发电机组的控制系统
CN107979116A (zh) * 2016-10-21 2018-05-01 通用电气航空系统有限责任公司 用于在电力系统架构中分配电力的方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4231073A (en) 1978-11-08 1980-10-28 Suchko Adam J Automatic improved engine control system containing both solid state circuits and relays
JPH09195811A (ja) * 1996-01-19 1997-07-29 Komatsu Ltd 発電機の自動負荷分担装置及びその制御方法
US7285871B2 (en) * 2004-08-25 2007-10-23 Honeywell International, Inc. Engine power extraction control system
US8170733B2 (en) * 2008-05-13 2012-05-01 Caterpillar Inc. Vehicle control system and method
US8008800B2 (en) * 2009-05-22 2011-08-30 Deere & Company Harvester multiple engine energy control system
US20120056436A1 (en) 2010-09-02 2012-03-08 Ultralife Corporation System and method to increase the overall system efficiency of internal combustion based electric generators
EP2883740B1 (en) * 2012-08-13 2019-03-13 Mitsubishi Electric Corporation Propulsion control device of engine hybrid railroad vehicle
GB201219922D0 (en) * 2012-11-06 2012-12-19 Rolls Royce Plc Method of controlling an aircraft electrical power generation system
GB201219925D0 (en) * 2012-11-06 2012-12-19 Rolls Royce Plc An electrical system for an aircraft
US9889746B2 (en) 2012-12-01 2018-02-13 General Electric Company System and method for reducing fuel consumption in a vehicle
US20150377203A1 (en) * 2013-06-06 2015-12-31 Remy Technologies, Llc Multiple voltage system and method
US9660446B2 (en) * 2013-10-04 2017-05-23 Ge Aviation Systems Llc Power distribution system for an aircraft
JP2017031807A (ja) 2013-12-20 2017-02-09 ヤマハ発動機株式会社 エンジンユニット、及び車両
US9944400B2 (en) * 2014-02-11 2018-04-17 Sikorsky Aircraft Corporation Adaptive engine acceleration for accessory loads
US10158248B2 (en) * 2014-12-15 2018-12-18 Kohler Co. Communication failure handling
US10023195B2 (en) * 2016-08-11 2018-07-17 Caterpillar Inc. Powertrain operation and regulation
KR20180020459A (ko) 2016-08-18 2018-02-28 전자부품연구원 독립형 디젤 발전시스템의 연료저감 및 시스템 간소화를 위한 엔진 가변속 직류 배선 시스템
US11008993B2 (en) * 2018-09-21 2021-05-18 Caterpillar Inc. Single solid state power supply for multiple engine systems
US10995653B2 (en) * 2019-01-02 2021-05-04 Caterpillar Inc. Fan powered by an alternating current generator associated with a liquid-cooled engine of an engine system

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101895149A (zh) * 1999-11-26 2010-11-24 通用电气公司 万维网启动的发动机-发电机系统的方法和装置
CN101636901A (zh) * 2006-11-16 2010-01-27 康明斯发电Ip公司 具有多个发电机和/或逆变器的发电系统
CN102246381A (zh) * 2008-12-12 2011-11-16 Abb研究有限公司 用于向船舶传送电力的系统和设备
CN102454527A (zh) * 2010-10-27 2012-05-16 福特环球技术公司 发动机起动系统及车辆系统
CN103415975A (zh) * 2011-03-10 2013-11-27 波音公司 交通工具电力管理和分配
CN103057716A (zh) * 2011-10-24 2013-04-24 通用电气航空系统有限公司 飞行器中的多源电功率分配
CN103786592A (zh) * 2012-10-31 2014-05-14 现代自动车株式会社 用于控制混合动力车的充电的方法和系统
CN105765816A (zh) * 2013-10-04 2016-07-13 通用电气航空系统有限责任公司 用于飞行器的配电系统
CN204046193U (zh) * 2014-08-29 2014-12-24 深圳市汇川技术股份有限公司 一种混合型微电网系统
CN105703391A (zh) * 2014-12-12 2016-06-22 通用电气公司 发电系统和操作发电系统的相关方法
CN107210621A (zh) * 2015-01-23 2017-09-26 西门子股份公司 船舶上的电能的分配
CN107534300A (zh) * 2015-03-20 2018-01-02 孔斯贝格海运公司 动态混合控制
US20170036291A1 (en) * 2015-08-06 2017-02-09 Lincoln Global, Inc. Engine drive welder and methods and systems of controlling the same
CN107968605A (zh) * 2016-10-19 2018-04-27 卡特彼勒公司 用于多个发电机组的控制系统
CN107979116A (zh) * 2016-10-21 2018-05-01 通用电气航空系统有限责任公司 用于在电力系统架构中分配电力的方法

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DE102019125047A1 (de) 2020-03-26
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