CN115303079A - 具有串联/并联电压源的电力推进系统的操作者选择的操作 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有可重新配置的串联/并联电压源的电力推进系统的操作者选择的操作。电力推进系统包括具有输出构件的旋转电机、连接到电机的可再充式能量存储系统（“RESS”）、用户界面装置和控制器。RESS包括多个蓄电池模块和开关电路，开关电路被配置成响应于电子开关控制信号按并联连接（“P‑连接”）配置或串联连接（“S‑连接”）配置作为选定蓄电池配置连接蓄电池模块。用户界面装置接收指示电力推进系统的所期望驾驶模式的操作者请求的驾驶模式信号。编程有与所期望驾驶模式相关联的特定于模式的电气损耗的控制器响应于驾驶模式信号建立选定蓄电池配置，并且当与所期望驾驶模式相关联的损耗超过经校准损耗阈值时经由用户界面装置呈现驾驶模式推荐。

Description

具有串联/并联电压源的电力推进系统的操作者选择的操作
技术领域
本公开涉及电力推进系统，其具有被配置成用于给从动负载提供动力的至少一个旋转电机，并且具有能够按串联连接（“S-连接”）配置抑或并联连接（“P-连接”）配置操作的可重新配置的蓄电池组。
背景技术
呈电力牵引或推进马达形式的旋转电机通常由车载电压源通电。例如，在蓄电池电动或混合动力机动车辆中，车载电压源可以包括被配置成输出专用蓄电池电压的多电池单元蓄电池组。这直接发生在直流（DC）牵引马达中，并且当电机具体实施为多相/交流（AC）牵引马达时经由功率逆变器模块间接发生。大功率移动应用传统上利用单个蓄电池组来输出上述蓄电池电压，其中在一些配置中，所述蓄电池组可使用车外充电站再充电。
随着制造商试图提供越来越高的充电和输出电压，蓄电池技术不断发展。例如，蓄电池电动车辆的潜在用户受益于不断扩展的充电基础设施，包括旨在最小化总充电时间的直流（DC）快速充电站的不断扩大的网络。为此目的，存在多模块蓄电池配置，其特别是经由对较高电压S-连接配置或较低电压P-连接配置的自动选择利用AC和DC充电站的不同最大充电电压，其中该选择通常基于可用充电电压。电动动力传动系系统可以使用被额定和构造成分别处理由S-连接和P-连接配置实现的较高蓄电池电压和电流的部件构造。在这种情况下，还可以启用更高性能推进模式。
发明内容
本文中公开一种电力推进系统，其包括旋转电机、电连接到旋转电机的可再充式能量存储系统（RESS）、用户界面装置和电子控制单元（“控制器”）。在可能实施例中，RESS包括多个蓄电池模块和开关电路，其中所述开关电路被配置成按上文大致提及类型的并联连接（“P-连接”）配置或串联连接（“S-连接”）配置选择性地互连所述蓄电池模块。这响应于来自控制器的对应电子开关控制信号（例如，分别是用于命令P-连接或S-连接配置的第一或第二电子开关控制信号）发生。
如本文中详细描述的，用户界面装置被配置成接收操作者请求的驾驶模式请求，其中此操作者请求的驾驶模式请求呈指示所期望驾驶模式的电气驾驶模式信号的形式。与用户界面通信装置的控制器可以被编程有特定于模式的电气损耗信息，即，与操作者的所期望驾驶模式下的持续操作相关联的预先确定的或所估计损耗。其他实施例可以使用不同标准，诸如但不限于电动驾驶可行驶里程、电量状态、可用输出功率等等，仅举几例。控制器响应于这种驾驶模式信号选择和建立P-连接或S-连接配置作为选定蓄电池配置。此后，控制器诸如当所述电气损耗信息超过经校准损耗阈值时经由用户界面装置向操作者选择性地呈现驾驶模式推荐。
控制器可以被任选地配置成检测驾驶循环的开始，并且在驾驶循环开始时经由用户界面装置接收操作者请求的驾驶模式信号。在一些实施例中，控制器可以在驾驶循环期间经由用户界面装置接收驾驶模式信号，并且可以在驾驶循环的持续时间期间的任何时间命令从P-连接配置到S-连接配置的转变，或反之亦然。
替代地，本文中描述的控制器可以在驾驶循环期间、仅在电力推进系统静止时命令从P-连接配置到S-连接配置的转变，或反之亦然。
在本公开的一方面，控制器被配置成检测电力推进系统的电气故障条件或限制。在这样的实施例中，控制器响应于所述电气故障条件或限制自动选择P-连接配置或限制S-配置的输出功率。
例如，冷却系统可以被配置成调节旋转电机的温度，在此情况下，电气故障或限制可以包括冷却系统的电气故障或限制和/或由这种冷却系统调节的RESS的温度。P-连接配置可以包括多个不同P-连接配置。
在可能非限制性实施方式中，开关电路包括九个或更多个开关，其中本文中描述使用这种开关电路的代表性四电压实施例。
在一些配置中，控制器可操作用于经由用户界面装置呈现驾驶模式推荐的预期电动可行驶里程惩罚或奖励，其中控制器可能基于特定于模式的电气损耗信息或其他标准这样做。
在这种配置中，或者替代地，在其他配置中，用户界面装置可以基于特定于模式的电气损耗信息呈现选定驾驶模式或驾驶模式推荐的预期功率水平惩罚或奖励。
在某些实施例中，从动负载包括机动车辆的一个或多个车轮。
本文中还针对上文概述的电力推进系统公开了一种模式选择方法。所述方法可以包括确定与所述电动动力传动系系统的所期望驾驶模式相关联的特定于模式的电气损耗信息。在此实施例中，所述方法还包括当与所期望驾驶模式相关联的特定于模式的电气损耗超过经校准损耗阈值时，经由用户界面装置选择性地呈现驾驶模式推荐。
作为所述公开方法的一部分，控制器从用户界面装置接收操作者请求的驾驶模式信号，其中所述驾驶模式信号指示所述电力推进系统的所期望驾驶模式。响应于所述驾驶模式信号，控制器选择RESS的P-连接配置抑或S-连接配置作为选定蓄电池配置。如上所述，RESS包括多个蓄电池模块和开关电路，其中所述方法包括经由控制器将电子开关控制信号传输到RESS的开关电路，以建立选定蓄电池配置。
本文中还公开一种机动车辆。根据一示例性实施例，所述机动车辆包括车轮、连接到车轮的车辆车身以及连接到车轮和车辆车身的电力推进系统。在此特定实施例中，所述电力推进系统包括多相旋转电机，所述多相旋转电机具有相引线和输出构件，其中所述输出构件连接到从动负载并且被配置成将马达转矩赋予给从动负载。上述RESS或具有额外P-连接配置的RESS电连接到旋转电机。开关电路被配置成响应于电子开关控制信号按P-连接配置（一个或多个）抑或S-连接配置选择性地连接所述蓄电池模块。
作为机动车辆的一部分，用户界面装置被配置成接收指示电力推进系统的所期望驾驶模式的操作者请求的驾驶模式信号，在没有接收到这样的操作者请求的驾驶模式信号的情况下可能默认为P-连接配置。与用户界面通信的控制器编程有与所期望驾驶模式相关联的特定于模式的电气损耗信息。控制器被配置成经由响应于驾驶模式信号发生的对开关电路的控制来选择P-连接配置或S-连接配置。控制器还在特定于模式的电气损耗信息超过经校准损耗阈值时经由用户界面装置基于所述特定于模式的电气损耗信息呈现驾驶模式推荐以及所述驾驶模式推荐的预期电动可行驶里程和/或功率惩罚或奖励。
本发明提供了以下技术方案：
1. 一种电力推进系统，其包括：
旋转电机，所述旋转电机具有可连接到从动负载的输出构件，其中所述输出构件被配置成将来自所述旋转电机的输出转矩赋予给所述从动负载；
电连接到所述旋转电机的可再充式能量存储系统（“RESS”），所述可再充式能量存储系统包括：
多个蓄电池模块；以及
开关电路，所述开关电路被配置成响应于相应第一或第二电子开关控制信号按并联连接（“P-连接”）配置或串联连接（“S-连接”）配置选择性地互连所述多个蓄电池模块；
用户界面装置，所述用户界面装置被配置成接收指示所述电力推进系统的所期望驾驶模式的操作者请求的驾驶模式请求；以及
控制器，所述控制器与所述用户界面通信并且编程有与所述所期望驾驶模式相关联的特定于模式的电气损耗信息，其中，所述控制器被配置成响应于所述操作者请求的驾驶模式信号经由所述第一或第二电子开关控制信号选择和建立所述P-连接配置或所述S-连接配置作为选定蓄电池配置，并且当所述特定于模式的电气损耗信息超过经校准损耗阈值时经由所述用户界面装置选择性地呈现驾驶模式推荐。
2. 根据技术方案1所述的电力推进系统，其中，所述控制器被配置成检测驾驶循环的开始，并且在所述驾驶循环开始时经由所述用户界面装置接收所述操作者请求的驾驶模式信号。
3. 根据技术方案2所述的电力推进系统，其中，所述控制器被配置成在所述驾驶循环期间经由所述用户界面装置接收所述操作者请求的驾驶模式信号，并且在所述驾驶循环期间命令从所述P-连接配置到所述S-连接配置的转变，或反之亦然。
4. 根据技术方案3所述的电力推进系统，其中，所述控制器被配置成在所述驾驶循环期间、仅在所述电力推进系统静止时命令从所述P-连接配置到所述S-连接配置的所述转变，或反之亦然。
5. 根据技术方案1所述的电力推进系统，其中所述控制器被配置成检测所述电力推进系统的电气故障条件或限制，并且响应于所述电气故障条件或限制自动选择所述P-连接配置或限制所述S-配置的输出功率。
6. 根据技术方案5所述的电力推进系统，其进一步包括：
被配置成调节所述旋转电机的温度的冷却系统，其中，所述电气故障或限制包括所述冷却系统的电气故障或限制和/或所述旋转电机的温度。
7. 根据技术方案1所述的电力推进系统，其中，所述P-连接配置包括多个不同P-连接配置。
8. 根据技术方案7所述的电力推进系统，其中，所述开关电路包括九个或更多个开关。
9. 根据技术方案1所述的电力推进系统，其中，所述控制器被配置成基于所述特定于模式的电气损耗信息经由所述用户界面装置呈现所述驾驶模式推荐的电动可行驶里程和/或功率惩罚或奖励。
10. 根据技术方案1所述的电力推进系统，其进一步包括所述从动负载，其中，所述从动负载包括机动车辆的一组车轮。
11. 一种用于电力推进系统的模式选择方法，所述电力推进系统具有可连接到从动负载的旋转电机和连接到所述旋转电机的可再充式能量存储装置（“RESS”），所述方法包括：
经由控制器确定与所述电动动力传动系系统的所期望驾驶模式相关联的特定于模式的电气损耗信息；
当与所述所期望驾驶模式相关联的所述特定于模式的电气损耗超过经校准损耗阈值时，经由用户界面装置选择性地呈现驾驶模式推荐；
经由控制器从所述用户界面装置接收操作者请求的驾驶模式信号，其中，所述操作者请求的驾驶模式信号指示所述电力推进系统的所期望驾驶模式；
响应于所述操作者请求的驾驶模式信号，分别经由第一或第二电子开关控制信号选择所述RESS的并联连接（“P-连接”）配置或串联连接（“S-连接”）配置作为选定蓄电池配置，其中，所述RESS包括多个蓄电池模块和开关电路；以及
经由所述控制器将所述第一或第二电子开关控制信号传输到所述RESS的开关电路，以建立所述选定蓄电池配置。
12. 根据技术方案11所述的方法，其进一步包括：
经由所述控制器检测驾驶循环的开始；以及
在所述驾驶循环的所述开始时经由所述用户界面装置接收所述操作者请求的驾驶模式信号。
13. 根据技术方案12所述的方法，其进一步包括：
在所述驾驶循环期间经由所述用户界面装置接收所述操作者请求的驾驶模式信号；以及
在所述驾驶循环期间命令从所述P-连接配置到所述S-连接配置的转变，或反之亦然。
14. 根据技术方案12所述的方法，其进一步包括：
检测所述电力推进系统何时静止；以及
在所述驾驶循环期间、仅在所述电力推进系统静止时命令从所述P-连接配置到所述S-连接配置的所述转变，或反之亦然。
15. 根据技术方案11所述的方法，其进一步包括：
检测所述电力推进系统的电气故障条件或限制；以及
响应于所述电气故障条件或限制自动选择所述P-连接配置或限制所述S-配置的输出功率。
16. 根据技术方案15所述的方法，其中，所述电动动力传动系系统包括被配置成调节所述旋转电机的温度的冷却系统，所述方法进一步包括，其中，响应于所述冷却系统的故障或限制、响应于所述电气故障条件或限制发生而自动选择所述P-连接配置。
17. 根据技术方案11所述的方法，其中，所述开关电路包括九个或更多个开关，并且其中，选择所述RESS的所述P-连接配置或所述S-连接配置包括控制所述开关电路的所述九个或更多个开关中的每个相应者的接通/切断状态。
18. 根据技术方案11所述的方法，其进一步包括：
基于所述特定于模式的电气损耗使用所述控制器经由所述用户界面装置呈现所述驾驶模式推荐的电动可行驶里程和/或功率惩罚或奖励。
19. 一种机动车辆，其包括：
一组车轮；
连接到所述一组车轮的车辆车身；以及
连接到所述一组车轮和所述车辆车身的电力推进系统，所述电力推进系统包括：
多相旋转电机，所述多相旋转电机具有一组相引线和输出构件，所述输出构件连接到所述从动负载并且被配置成将马达转矩赋予给所述从动负载；
电连接到所述旋转电机的可再充式能量存储系统（“RESS”），所述可再充式能量存储系统包括：
多个蓄电池模块；以及
开关电路，所述开关电路具有多个开关并且被配置成分别响应于第一或第二电子开关控制信号按并联连接（“P-连接”）配置或串联连接（“S-连接”）配置选择性地连接所述蓄电池模块；
用户界面装置，所述用户界面装置被配置成接收指示所述电力推进系统的所期望驾驶模式的操作者请求的驾驶模式信号；以及
控制器，所述控制器与所述用户界面通信并且编程有与所述所期望驾驶模式相关联的特定于模式的电气损耗信息，其中，所述控制器被配置成在所述驾驶循环期间经由所述用户界面装置接收所述操作者请求的驾驶模式信号，以响应于所述操作者请求的驾驶模式信号经由对所述开关电路的控制选择所述P-连接配置或所述S-连接配置中的一者，并且当所述特定于模式的电气损耗信息超过经校准损耗阈值时经由所述用户界面装置基于所述特定于模式的电气损耗信息呈现驾驶模式推荐以及所述驾驶模式推荐的预期电动可行驶里程和功率惩罚或奖励。
20. 根据技术方案19所述的机动车辆，其中，所述多个蓄电池模块包括四个或更多个蓄电池模块，并且所述多个开关包括至少九个开关。
以上发明内容并不意图表示本公开的每一个实施例或方面。相反，前述概述举例说明了如本文中阐述的某些新颖方面和特征。当结合附图和所附权利要求书考虑时，根据用于实施本公开的代表性实施例和模式的以下具体实施方式，本公开的上述和其他特征和优点将显而易见。
附图说明
图1是具有被共同配置成如本文中所阐述那样操作的电力推进系统、用户界面装置和控制器的示例性移动平台的示意性图解。
图2是根据本公开的可重新配置的可再充式能量存储系统（“RESS”）的双模块实施例的示意性电路图
图3是根据本公开的一方面的RESS的实施例的示意性电路图。
图4是描述供与图1中所示的电力推进系统一起使用的方法的代表性实施例和其他可能实施例的流程图。
图5是被配置成在本方法的实施过程中显示特定于模式的电动车辆可行驶里程和/或功率水平的用户界面装置的简化图解。
本公开容许修改和替代形式，其中代表性实施例以示例方式示出在附图中并且在下文详细描述。本公开的发明性方面并不限于所公开特定形式。相反，本公开打算涵盖落入如由所附权利要求书限定的本公开的范围内的修改、等同物、组合和替代物。
具体实施方式
本公开容许许多不同形式的实施例。本公开的代表性示例在附图中示出，并且在本文中详细描述为所公开原理的非限制性示例。为此目的，在说明书摘要、介绍、发明内容和具体实施方式章节中描述、但未在权利要求书中明确阐述的元件和限制不应该通过暗示、推断或以其他方式单独或共同并入到权利要求书中。
出于本说明书的目的，除非特别否认，否则单数的使用包括复数，且反之亦然；术语“和”以及“或”应该是连接词和反意连接词；“任何”和“所有”应该都意指“任何和所有”；并且词语“包括有”、“包含”、“包括”、“具有”等等应该意指“包括但不限于”。此外，近似词语（诸如“约”、“几乎”、“基本上”、“大致”、“近似”等等）可以在本文中按“处于、接近或几乎处于”、或“在±5%内”或“在可接受制造公差内”或其逻辑组合的意义使用。
参考附图，其中，在若干幅图中，相似附图标记指代相同或相似部件，本文中公开了电力推进系统10，其包括可重新配置的可再充式能量存储系统（“RESS”） 11和旋转电机（“ME”） 12。为简单起见，在图1描绘中单个旋转电机12，其中本教导适用于替代编号和/或配置。可以使用电力推进系统10作为移动平台13的一部分，例如，具有连接到一组车轮16的车辆车身25的蓄电池电动机动车辆13A，其中为了说明一致性，在下文中使用这样的实施例。然而，所属领域的技术人员应了解，本教导可以扩展到其他类型的车辆或移动平台13，诸如但不限于工业机器人、船只、飞机、履带式车辆、基于轨道的车辆等等。
图1的可重新配置的RESS 11响应于如下文描述的操作者与用户界面装置（INT）52的交互在如下意义上“可重新配置”：以一个或多个可用并联连接（“P-连接”）配置和串联连接（“S-连接”）配置选择性地配置RESS 11。所述特定配置使得RESS 11能够跨越正负DC母线轨17+和17-提供特定于模式的蓄电池电压，其中在图1-图3中，蓄电池电压缩写为“VBAT”。
下文详细描述所提供用户可选择的蓄电池配置使得用户能够在以下之间进行选择：（a）以减少的电气可行驶里程和更高电气损耗为临时代价的增加的功率性能，与（b） 以临时降低的功率性能为代价的提高的电气效率。在图2和图3中示出可重新配置的RESS 11的示例性实施例，图2和图3描绘了两种可能选项，其中本教导可容易地扩展到具有一个或多个P-连接配置和相关联驾驶模式以及S-连接配置/驾驶模式的RESS 11的各种替代配置。
控制器（C） 50形成电力推进系统10的组成部分。控制器50被配置成执行具体实施方法100的指令，下文特别参考图4描述了方法100的示例。本文中设想的控制器50包括至少一个处理器（“Pr”）（例如，具有一个或多个处理核心的中央处理单元），以及应用适合级别和类型的计算机可读存储器（M）。存储器（M）可以包括有形非暂时性存储器，例如，只读存储器，无论其是光学的、磁性的、闪速的还是其他。控制器50还包括足够数量的随机存取存储器、电可擦除可编程只读存储器等等，以及高速时钟、模数和数模电路系统、输入/输出电路系统和装置，以及适当信号调节和缓冲电路系统。
在执行本方法100时，控制器50从用户界面装置52接收输入信号（箭头CCI），包括指示操作者请求的驾驶模式的操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52），例如，电压信号或其他合适电气信号。输入信号（箭头CCI）的其他分量包括例如来自加速器踏板和制动踏板（未示出）的电机12的所请求输出转矩和/或速度、各种可能驾驶模式的预先确定的电气损耗信息以及电机12及其相关联电力电子器件的经校准操作限制。如本技术中应了解，此类限制通常包括电机12的最大转矩、电流和操作速度。输入信号（箭头CCI）还包括指示电机12和RESS 11的检测到的或诊断出的电气故障和/或限制的信号，当这种情况出现时，这种信息表示热管理和电气健康。
响应于输入信号（箭头CCI），图1的控制器50将控制信号（箭头CCO）输出到开关电路15（图2）或150（图3）以从RESS 11的S-连接配置转变到可用P-连接配置、反之亦然。该控制动作在没有检测到的故障或限制的情况下响应于来自用户界面装置52的操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52）发生，并且因此相对于利用自动模式选择的方法提供可能优点。
图1中描绘的可重新配置的RESS 11包括被配置成调节RESS 11及其相关联电力电子器件的温度的冷却系统27。虽然为了说明简单起见而示意性地示出，但是冷却系统27可以包括冷却剂通道和/或导管、散热冷却片和/或板以及适于引导来自冷却剂源21的冷却剂（箭头F）通过RESS 11的其他结构。例如，可以使用冷却剂泵（P） 19来使冷却剂（箭头F）循环通过RESS 11的组成蓄电池电池单元（未示出）或者在其周围循环。这种冷却系统27也可以扩展成冷却图1中的其他电子部件，例如作为冷却系统27*，其中此类电子部件包括旋转电机12、牵引功率逆变器模块（TPIM） 18和直流到直流（DC-DC）转换器20。因此，如本领域普通技术人员将了解的，冷却系统27*的边界可很好地延伸超过RESS 11的壳层。同样地，冷却系统27*可以包含多个互连或单独冷却子系统或回路，诸如RESS 11、TPIM 18、电机12、DC-DC转换器20等等中的每一者的相应回路。
图1的所图示蓄电池电动车辆实施例中的旋转电机12包括机械地连接到从动负载的输出构件120，例如，耦接到车轮16的变速器（T）14。来自电机12的马达输出转矩（箭头TM）经由变速器14传输到车轮16以给车轮16提供动力，并且从而推动移动平台13。电机12可以任选地具体实施为多相/交流（AC）装置，其相引线连接到TPIM 18的AC侧，使得TPIM 18将AC电压（VAC）输出到电机12的相引线。如将了解的，诸如TPIM 18等功率逆变器模块包括内部IGBT、MOSFET或各自具有经由脉冲-宽度调制（PWM）、脉冲-密度调制（PDM）或另一开关控制技术控制的对应接通/切断状态的其他适合于应用的半导体开关。
TPIM 18的DC侧也分别经由正负母线轨17+和17-连接到RESS 11，使得跨越母线轨17+和17-存在DC电压（VDC），其中跨越RESS 11的输出端子（未示出）测量的电压在下文中称为蓄电池电压（VBAT）。可以采用在本技术中也称为辅助功率模块的DC-DC转换器20来选择性地将DC母线电压减小到辅助电压（VAUX）电平，通常为12-15V。诸如铅酸蓄电池等辅助蓄电池（BAUX）22可以连接到DC-DC转换器20并且用于为移动平台13上的辅助或低压附件（未示出）提供电力。
如将了解的，具有相对高C率（即，蓄电池组充电或放电的特定速率）的蓄电池组相对于具有相对低C率的蓄电池组每蓄电池电池单元产生更多能量，其中C率的概念大致类似于蓄电池组的安培小时额定值。RESS 11如果以高C率配置则可能有时在冷却系统27和/或RESS 11的蓄电池电池单元和其他电子硬件部件上经历故障或负载。例如，图1中示意性地示出的冷却系统27可能诸如在电力推进系统10在炎热周围天气条件下的持续操作期间、在负载高时等等无法处理TPIM 18、电机12和RESS 11的满热负荷。过热可能同样地使RESS 11的C率降级。因此，控制器50被编程为在对用户在可用P-连接与S-连接配置之间的选择作出响应时考虑冷却系统27和/或RESS 11的其他硬件的此类故障和限制，其中面对此类故障或限制，控制器50可能作出与用户的选择相反的配置选择。
参考图2，在简化实施例中，本文设想的RESS 11包括一对蓄电池模块11A和11B。DC链路电容器（C1）23可以连接跨越母线轨17+和17-，如图示出。蓄电池模块11A和11B的组成蓄电池电池单元（未示出）可以由锂、镍金属氢化物或如本技术中所了解的另一合适的高能蓄电池化学成分构造而成。术语“模块”当其在本公开中涉及可重新配置的RESS 11时是指共同容纳在共用蓄电池壳体（未示出）中的互连蓄电池电池单元的特定于应用的集合。同样，为简单起见未示出，但是在本技术中很好地理解，电池单元感测电路通常安装到这种蓄电池壳体并且用于监测电池单元参数（即，温度、电压、电流等等）。因此，每个蓄电池模块11A和11B凭借自身能力有效地作为分立的蓄电池操作，其中蓄电池模块11A和11B可串联或并联连接以便以特定电平提供蓄电池电压（VBAT）。
为更加清楚而以简化示意性形式示出，上述开关电路15包括多个二进制（接通/导通和切断/非导通）开关30，其可如箭头XX所指示致动并且为清楚起见而分别标记为S1、S2和S3。开关S1连接在蓄电池模块11A的负（-）端子与负母线轨17-之间。开关S2连接在蓄电池模块11B的正（+）端子与正母线轨17+之间。开关S3进而连接在蓄电池模块11A的负（-）端子与蓄电池模块11B的正（+）端子之间。
为建立图2的P-连接配置，响应于操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52），图1中描绘的控制器50命令开关S1和S2闭合并且命令开关S3断开，这进而致使蓄电池电压VBAT等于模块电压（V1）。在非限制性代表性实施例中，例如，蓄电池模块11A和11B的模块电压可以为约300-400V，并且因此，在这种情形下，VBAT为约300-400V。当图1的电力推进系统10的操作者经由操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52）通信对增加蓄电池电压VBAT的期望时，控制器50可以通过闭合开关S3和断开开关S1和S2来作出响应。这样的控制动作建立S-连接配置。在两个蓄电池模块11A和11B以此方式连接的情况下，RESS 11的所产生S-连接配置将蓄电池电压（VBAT）设置为等于单独的模块电压的总和（即，V1 + V1），或者与以上300-400V示例一致，为约600-800V。
选择S-连接配置在电机12的较高旋转速度下提供转矩和功率提升能力。在这样的实施例中，控制器50可以响应于上述故障或限制根据需要逐步限制电动动力传动系10的高速转矩和功率性能。本文中描述的各种实施例需要构造额定用于较高电压电平的硬件部件，其中在P-连接与S-连接配置之间的转变期间维持对RESS 11的开关操作和旋转电机12的操作的总体控制，以便最小化动力传动系统干扰和电流转变。
所属领域的技术人员将了解，可以在本教导的范围内设想RESS 11的其他配置。简要参考图3，在替代配置中，RESS 111可以包括开关电路150，其单独的开关30可以相对于蓄电池模块11A、11B、11C和11D布置。在此代表性电路拓扑结构中使用九个这样的开关30，其中在其他实施例中，额外开关30是可能的，这取决于互连蓄电池模块的数目。
即，可以使用标记为S1、S2和S3的开关30来使蓄电池模块11A和11B彼此串联或并联连接。标记为S4、S5和S6的开关30类似地使蓄电池模块11C和11D彼此串联或并联连接。在其他地方，类似于图2的开关S1、S2和S3控制开关S7、S8和S9，即，使蓄电池模块11A和11B（彼此串联或并联）按S-连接或P-连接配置与蓄电池模块11C和11D（同样地，彼此串联或并联连接）组合。因此，相对于图2的更简化的双模块实施例，图3中的增加的数目的开关30和蓄电池模块允许多于一个P-连接配置，并且因此允许更广范围的可用用户可选择的驾驶模式和蓄电池电压（VBAT）。
作为本方法100的一部分，图1的控制器50可以针对可用S-连接配置和P-连接配置编程有预先确定的或经校准基线特定于模式的电驱动损耗信息。如下文所阐述，这种基线损耗信息可以由控制器50用于经由用户界面装置52实时告知操作者给定模式选择的相关联功率和/或效率或电动可行驶里程惩罚。类似地，控制器50可以告知操作者给定模式选择的相关联操作效率或电动可行驶里程奖励，即，通过呈现图形来告知操作者给定驾驶模式选择在效率、损耗、可行驶里程、功率等等方面的积极或消极结果。
基线电气损耗可以离线判定并存储在图1中所示的控制器50的存储器（M）中。在方法100的执行过程期间，可以从存储器（M）提取基线损耗，并且此后由控制器50实时调整或按比例缩放所述基线损耗。例如，控制器50可以基于温度或其他系统反馈值计算损耗比例因子。同样地，基线峰值转矩曲线可以基于此类计算实时按比例缩放以适当地计及不同操作条件。
参考图4，本文中描述的方法100实现图1的电力推进系统10的用户发起的驾驶模式选择。为解释清楚和简洁起见，图4的流程图表示将方法100组织成若干分立的任务分组或逻辑块。对于每个块，所描述的功能被编程到图1中示意性地示出的控制器50和/或用户界面装置52中，并且使用对应传感器、通信装备和协议、数字信号处理硬件等等实施，如本领域那些普通技术人员将容易了解的那样。
开始于块B102（“REC CC52”），控制器50从用户界面装置52接收作为电气信号的操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52），其中所述操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52）指示在使用图1的电力推进系统10时操作者的所期望驾驶模式。然后，方法100进行到块B104。
与上述块B102和方法100的其他块同时运行的块B103（“FLT
Figure DEST_PATH_IMAGE001
”）可以包括检测电力推进系统10的电气故障或限制条件。所述电气故障或限制条件可以涵盖大范围的可能条件，诸如但不限于电气短路、开路条件、RESS 11、TPIM 18、旋转电机12的极高或极低温度、大电流和/或过压条件等等。响应于这样的电气故障条件，图4的方法100进行到块B107。然而，在没有检测到故障条件或限制的情况下，在受控循环中重复块B102以持续监视故障条件或限制。
块B104（“CC52 = MPERF”）包括经由控制器50确定最初在块B102处接收的操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52）是否指示高性能模式（例如，最大功率模式或功率提升模式）的操作者选择。当操作者已经请求这样的高性能模式时，方法100进行到块B106，其中在替代方案中，控制器50进行到块B105。
块B105（“CC52 = MN
Figure 512264DEST_PATH_IMAGE002
”）类似于块B104，并且包括经由控制器50确定在块B102处接收的操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52）是否指示N个不同效率模式MN（例如，对应于RESS 11的可用P-连接配置的一个或多个较低功率、较高效率/增程驾驶模式）中的一者的操作者选择。诸如在图2实施例中，当RESS 11能够进行单个P-连接配置时，N = 1；其中在图3的非限制性替代配置中，N = 2。当操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52）对应于这种模式时，方法100进行到块B116，其中在替代方案中，控制器50进行到块B107。
在块B106（“DET PL @ MPERF”），在此实施例中，控制器50自动确定与上述高性能模式下的操作相关联的电气损耗信息。块B106的任选实施方式包括访问查找表（这种损耗信息针对对应温度或其他操作条件存储在所述查找表中），实时计算或估计损耗信息等等。然后，方法100进行到块B108。
块B107（“DFLT”）包括执行默认控制动作，包括根据特定应用和经校准设置来建立S-连接配置抑或P-连接配置。在可能变型中，这种默认设置（例如，P-连接配置）可以由用户选择。响应于在块B102和B105处未能选择有效驾驶模式以及响应于在块B103处检测到电气故障条件，可以到达块B107。当从块B103到达时，控制器50可以建立P-连接配置，或者例如在S-连接配置中通过以特定于故障的方式限制输出功率来根据需要逐步限制电动动力传动系系统10的高速转矩和功率性能，可能包括启用低速/低转矩“跛行回家”模式或禁用推进或充电，定界TPIM 18，或执行其他合适控制动作以平衡操作者期望与电力推进系统10的保护。
为了解决可能缺少操作者的模式选择的问题，控制器50被编程有适当的默认模式。在这种情形下，默认模式可以特定于电力推进系统10。例如，如果在高性能车辆上使用电力推进系统10，并且假设没有电气故障模式、缺乏RESS 11的容量或RESS 11的容量电量状态和低/或其他相关因素，控制器50可以通过将开关控制信号作为图1的输出信号（箭头CCO）的一部分传输到单独的开关30以由此触发开关控制动作而自动默认为RESS 11的S-连接配置，其中此类信号可能呈命令对应P-连接或S-连接配置的单独第一和第二电子开关控制信号的形式。然后，方法100返回到块B102。
在块B108（“PL< CAL1”）处，控制器50接下来将在块B106中确定的特定于模式的电气损耗信息与经校准损耗限制（即，适合于对应选定驾驶模式的经校准或预先记录的值）进行比较。当所述电气损耗不超过所述经校准损耗限制时，方法100进行到块B110；并且在替代方案中，当所述电气损耗超过所述经校准损耗限制时，方法100进行到块B109。
当与选定所期望驾驶模式（在此情况下，性能模式）相关联的特定于模式的电气损耗超过这种模式的经校准损耗阈值时，块B109（“DISPL OPT = MN”）需要选择性地呈现替代驾驶模式推荐（经由图1的用户界面装置52）。然后，方法100进行到块B111。
块B110（“EXEC MPERF”）包括执行选定驾驶模式。在图4的示例实施例中，在驾驶模式是最大功率模式、功率提升模式或另一高性能模式的情况下，块B110需要选择和实施RESS 11的S-连接配置作为选定蓄电池配置。此后，控制器50将电子开关控制信号作为图1的输出信号（箭头CCO）的一部分传输到RESS 11的开关电路15以建立选定S-连接配置。如本领域中所了解的，此类电子开关控制信号可以是递送到开关30的栅极或其他控制端子的电压信号，其中所述电压信号具有改变开关电路15内的每个接收开关30的接通/切断状态的效果。
在块B111（“REC CC52 *）处，控制器50响应于块B110处的所显示替代选项从用户界面装置52接收更新的操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52 *）。在可能的使用情形下，在块B102处选择高性能模式（MPERF）的操作者随后可在块B109处被呈现对应于RESS 11的一个或多个可用P-连接配置的一个或多个较高效率/较低功率模式。操作者响应于用户输入装置52上的所显示提示可以确认初始块B102实施的选择，或者操作者可以例如通过触碰用户界面装置52上的对应图标而选择替换其。然后，方法100进行到块B112。
块B112（“OVR
Figure 491722DEST_PATH_IMAGE001
”）需要处理来自块B111的输入以确定操作者是否已经决定替换控制器50推荐的驾驶模式。在这种情况下，方法100进行到块B110。否则，当操作者已经选择经由RESS 11的可用P-连接配置供电的驾驶模式中的一者时，方法100进行到块B116。
在块B116（“DET PL @ MN”）处，控制器50确定与通过RESS 11的P-连接配置实现的较高效率模式MN下的继续操作相关联的电气损耗信息。任选实施方式包括访问查找表（这种电气损耗信息针对对应操作条件存储在所述查找表中），或者计算和/或估计损耗等等。一旦控制器50已经确定与模式MN下的操作相关联的电气损耗信息，方法100就进行到块B118。
块B118（“PL< CAL2
Figure 271459DEST_PATH_IMAGE002
”）需要经由图1的控制器50将来自块B116的特定于模式的电气损耗信息与经校准损耗限制进行比较。当所确定电气损耗小于经校准损耗限制时，方法100进行到块B119；并且在替代方案中，当此类损耗超过经校准损耗限制时，方法100进行到块B120。
块B119（“EXEC CA”）可以包括在图1的电力推进系统10上执行合适的控制动作，其中控制器50响应于在块B118处超过经校准损耗限制而采取这种动作。例如，响应于确定与RESS 11的给定P-连接配置相关联的电气损耗相对于经校准损耗限制仍然很高，控制器50可以根据RESS 11的可用配置以不同方式作出响应。当使用图2的简化双模块实施例时，例如，当处于可用P-连接配置时，可以通常经由TPIM 18的基于PWM的降额采取动作来限制电机12的输出转矩和/或速度。可以采取其他动作，诸如RESS 11经由图1的冷却系统27*的冷却，根据超过经校准损耗限制的大小来向操作者推荐充电操作等等。然后，方法100返回到块B102。
在块B120（“EXEC MN”）处，控制器50执行选定的较高效率驾驶模式及其对应P-连接配置。为此目的，控制器50将电子开关控制信号作为图1的输出信号（箭头CCO）的一部分传输，从而建立选定P-连接配置。此后，方法100返回到块B102。
在一些实施例中，图4的方法100可以响应于预先确定的进入条件执行。例如，图1的控制器50可以诸如通过检测其中操作者在将变速器14置于适当档位之前开启电动动力传动系系统10的接通事件来检测驾驶循环的开始。此方法可以准许控制器50在驾驶循环的开始时经由用户界面装置52接收操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52）。其他实施例可以准许在正在进行的驾驶循环期间（即，在上述接通事件之后并且在终止驾驶循环的后续切断事件之前）经由图1的用户界面装置52接收操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52）。
因此，可以设想在正在进行的驾驶循环过程期间实现命令从RESS 11的P-连接配置到S-连接配置的转变、或反之亦然的实施例。再其他实施例可以包括诸如通过处理来自轮速传感器、变速器输出速度传感器等等的速度信号来检测电力推进系统10何时静止，例如在红灯处或者在交通繁忙时停止，如本领域中很好地理解的。此后，控制器50可以在驾驶循环期间、仅在电力推进系统10静止时命令从P-连接配置到S-连接配置的转变，或反之亦然。
参考图5，本方法100的实施方式旨在涉及图1中所示的电力推进系统10的操作者与控制器5之间的直观用户友好交互。这种交互通过中间用户界面装置52得到促进。如图5中所描绘的，用户界面装置52可以被配置成例如经由触摸屏53显示模式选择屏幕52-1。一个或多个P-连接较高效率模式（MECO-1, MECO-2）可以以对应图标55显示。S-连接高性能模式（MPERF）（例如，最大功率模式或功率提升模式）可以用其自己的对应图标55显示。当操作者针对给定所显示模式触碰模式选择屏幕52-1上的图标55时，用户界面装置52将操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52）传输到控制器50。
响应于所述操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52），控制器50如上文所阐述的那样执行方法100，其中接收操作者请求的驾驶模式信号（箭头CC52）对应于图4的上述块B102。作为本方法100的一部分，控制器50可以将显示控制信号（箭头CCD）传输到用户界面装置52以致使用户界面装置52显示一组特定信息，包括上述模式选择屏幕52-1。
另外，显示控制信号（箭头CCD）可以致使用户界面装置52显示模式效果屏幕52-2。例如，控制器50可以被配置成呈现电动可行驶里程或效率奖励（+）（如由箭头AA所指示）或者电动可行驶里程或效率惩罚（-）（如由箭头BB所指示）。类似地，显示控制信号（箭头CCD）可以致使用户界面装置52显示输出功率奖励（+）（即，箭头CC）或者输出功率惩罚（-）（如由箭头DD所指示）。将通过实施操作者的特定驾驶模式推荐实现的电动可行驶里程/效率和/或输出功率惩罚或奖励可以基于上述特定于模式的电气损耗信息，或者在替代实施例中，基于其他标准。
虽然已经详细描述了一些最佳模式和其他实施例，但是存在用于实践所附权利要求书中限定的本教导的各种替代设计和实施例。本领域的技术人员将认识到，可以在不背离本公开的范围的情况下对所公开实施例作出修改。此外，本概念明确地包括所描述元件和特征的组合和子组合。具体实施方式和附图是对本教导的支持和描述，其中本教导的范围仅由权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种电力推进系统，其包括：
旋转电机，所述旋转电机具有可连接到从动负载的输出构件，其中所述输出构件被配置成将来自所述旋转电机的输出转矩赋予给所述从动负载；
电连接到所述旋转电机的可再充式能量存储系统（“RESS”），所述可再充式能量存储系统包括：
多个蓄电池模块；以及
开关电路，所述开关电路被配置成响应于相应第一或第二电子开关控制信号按并联连接（“P-连接”）配置或串联连接（“S-连接”）配置选择性地互连所述多个蓄电池模块；
用户界面装置，所述用户界面装置被配置成接收指示所述电力推进系统的所期望驾驶模式的操作者请求的驾驶模式请求；以及
控制器，所述控制器与所述用户界面通信并且编程有与所述所期望驾驶模式相关联的特定于模式的电气损耗信息，其中，所述控制器被配置成响应于所述操作者请求的驾驶模式信号经由所述第一或第二电子开关控制信号选择和建立所述P-连接配置或所述S-连接配置作为选定蓄电池配置，并且当所述特定于模式的电气损耗信息超过经校准损耗阈值时经由所述用户界面装置选择性地呈现驾驶模式推荐。
2.根据权利要求1所述的电力推进系统，其中，所述控制器被配置成检测驾驶循环的开始，并且在所述驾驶循环开始时经由所述用户界面装置接收所述操作者请求的驾驶模式信号。
3.根据权利要求2所述的电力推进系统，其中，所述控制器被配置成在所述驾驶循环期间经由所述用户界面装置接收所述操作者请求的驾驶模式信号，并且在所述驾驶循环期间命令从所述P-连接配置到所述S-连接配置的转变，或反之亦然。
4.根据权利要求3所述的电力推进系统，其中，所述控制器被配置成在所述驾驶循环期间、仅在所述电力推进系统静止时命令从所述P-连接配置到所述S-连接配置的所述转变，或反之亦然。
5.根据权利要求1所述的电力推进系统，其中所述控制器被配置成检测所述电力推进系统的电气故障条件或限制，并且响应于所述电气故障条件或限制自动选择所述P-连接配置或限制所述S-配置的输出功率。
6.根据权利要求5所述的电力推进系统，其进一步包括：
被配置成调节所述旋转电机的温度的冷却系统，其中，所述电气故障或限制包括所述冷却系统的电气故障或限制和/或所述旋转电机的温度。
7.根据权利要求1所述的电力推进系统，其中，所述P-连接配置包括多个不同P-连接配置。
8.根据权利要求7所述的电力推进系统，其中，所述开关电路包括九个或更多个开关。
9.根据权利要求1所述的电力推进系统，其中，所述控制器被配置成基于所述特定于模式的电气损耗信息经由所述用户界面装置呈现所述驾驶模式推荐的电动可行驶里程和/或功率惩罚或奖励。
10.根据权利要求1所述的电力推进系统，其进一步包括所述从动负载，其中，所述从动负载包括机动车辆的一组车轮。
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