CN116198431A - 模块化燃料电池系统架构和线束 - Google Patents

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L·A·里佩尔迈耶
C·M·布尔皮特
L·E·鲍尔
A·C·艾茨
J·J·桑德
D·K·林
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Abstract

本发明公开了模块化燃料电池系统架构和线束。实施例提供了用于使设备模块化的系统和方法。在各种实施例中，提供的线束适应模块的许多不同配置。该线束可以用作需要被替换和/或连接以适应模块的不同配置的单个元件。线束可以是模块化的。在各种实施例中，线束的未使用的线路被加盖。在各种实施例中，盖帽完成电路，使得控制系统将系统解释为尽管有未使用的线路也起作用，而控制系统可以在未使用的线路保持未封盖时关闭系统。在各种实施例中，线束用于将控制信号发送到并联电力系统的元件，所述并联电力系统具有彼此电隔离的高电压系统。

Description

模块化燃料电池系统架构和线束
技术领域
本发明总体上涉及车辆中的燃料电池系统，并且特别地，一些实施方式可以涉及模块化燃料电池系统结构，其允许大规模生产用于广泛应用或用途的燃料电池电力总成系统。
背景技术
燃料电池可以以其中燃料电池电连通以便为系统供电的方式堆叠。燃料电池可用于为车辆提供电力。有时使用装线束来帮助批量生产。当电池和内燃机一起用于混合电力车辆时，内燃机有时对电池再充电。
发明内容
在各种实施例中，提供了一种模块化系统，该模块化系统包括线束，该线束包括被配置成承载控制信号的多个电气线路，该多个电气线路包括：第一线路，其包括第一连接点以连接到为车辆的运动提供电力的第一模块化电力系统，所述第一线路被耦接以将控制信号运载到所述第一模块化电力系统；以及第二线路，其包括连接到第二电力系统的第二连接点，所述第二电力系统被配置为向所述车辆的所述运动提供电力，所述第二线路被配置为将控制信号运载到所述第二模块化电力系统；其中所述第一线路与所述第二线路通信隔离。
在各种实施例中，第一电气线路包括由盖帽盖住的第二电连接，其中当盖帽连接到第二电连接时完成电路，其中在第二电连接未盖住且未连接的情况下所述电路将保持断开。第一模块化电力系统和第二模块化电力系统是电隔离的。第一线路和第二线路是第一线束的一部分，所述模块化系统还包括以下中的一个：第二线束，其可移除地连接到所述第一线束，其中所述第一线束包括两个连接，所述两个连接中的多个中的每一个被配置为向至少一个高电压电池系统发送控制信号；或可移除地连接到所述第一线束的电气线束，所述第二线束包括多个分支，其中每个分支包括连接器，所述连接器通信地耦接到至少一个燃料电池模块以向所述至少一个燃料电池模块发送控制信号；或者能够可移除地连接到所述第一线束的电驱动线束，所述电驱动线束包括多个连接，所述多个连接通信地连接到车辆的驱动链的部件并且在所述驱动链的所述部件之间传输控制信号。
在各种实施例中，电驱动线束还包括连接点，所述连接点执行以下中的至少一者：连接到变速器以向变速器发送控制信号，和与电机连接以向电机发送控制信号。
在各种实施例中，电驱动线束连接到控制单元，所述控制单元执行以下中的至少一者：经由电驱动线束控制连接到电驱动线束的模块，和经由连接到给车辆提供电力的并联电力系统的多个并联线路中的每一个发送控制信号。
在各种实施例中，提供了一种模块化系统，所述模块化系统包括被配置成发送控制信号的线束，所述线束包括多个连接；其中所述多个连接中的连接被盖帽盖住，其中所述盖帽在连接到所述多个连接中的连接时完成电路，在所述多个连接中的所述连接未盖住且未连接的情况下，所述电路将保持断开。
模块化系统的实施例可包括以下特征中的一个或多个。多个连接器可以包括到控制器的连接，当连接到模块化系统时，如果线束在多个连接点的一个或多个预定连接点处具有开路，则控制器将不允许模块化系统运行。多个电连接可包括连接到为车辆提供电力的电力系统的控制系统的电连接。所述多个电连接还可以包括第一连接点和第二连接点，所述线束还包括：第一线路，其包括第一连接点，所述第一连接点连接到第一模块化电力系统并向所述第一模块化电力系统发送控制信号，所述第一模块化电力系统为车辆的运动提供电力；以及第二电气线路，其包括第二连接点，该第二连接点连接到为车辆的运动提供电力的第二电力系统，并且控制信号经由该第二连接点被发送到该第二电力系统，第一线路与第二线路通信地隔离。所述多个电连接可进一步包括第一连接点、第二连接点和第三连接点；第一电气线路包括所述第一连接和所述第二连接；以及第二线路包括第三连接点，以向第二电力系统发送控制信号，以向车辆的运动提供电力；其中，所述第一连接点是连接到高电压电池系统的连接，所述高电压电池系统具有足够高的电压以对所述车辆的运动提供电力，所述第一电连接是将控制信号发送到所述高电压电池的连接。所述模块化系统可进一步包括高压接线盒，一个或多个燃料电池在所述高压接线盒的一侧上连接到所述模块化系统，所述高压接线盒在所述高压接线盒的第二侧上提供电力，所述电力对低压部件供电；并且其中所述电气线束包括：包括所述多个电连接的第一线束；以及第二线束，其包括连接点，所述第二电气线束的连接点能够可移除地连接到所述第一电气线束的多个连接点中的至少一个，控制信号能够经由所述连接点在所述第一线束和所述第二线束之间传输。模块化系统还可以包括：第三模块化电力系统，所述第三模块化电力系统可移除地连接到所述第一线束，所述第三模块化电力系统包括一个或多个连接点以连接到燃料箱，并且向所述燃料箱发送控制信号。模块化系统还可以包括：第三线束，所述第三线束可移除地连接到所述第一线束，所述第三线束包括连接到控制单元的一个或多个连接点，所述控制单元经由所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束向附接到所述第一线束和所述第二线束的发电系统发送控制信号。
在各种实施例中，提供了一种方法，该方法包括：提供包括多个电隔离线的线束；确定车辆的结构；确定车辆的结构将需要电隔离线中的哪一条；以及覆盖车辆结构不需要的电隔离线。该方法可以与上述实施例中的任何一个和/或与本文公开的实施例中的任何一个一起使用。
从结合附图的以下详细描述中，所公开的技术的其他特征和方面将变得显而易见，附图通过示例的方式示出了根据所公开的技术的实施例的特征。该发明内容不是要限制这里描述的任何发明的范围，这些发明仅由所附权利要求限定。
附图说明
根据一个或多个不同的实施例，参考以下附图详细描述本公开。提供附图仅用于说明的目的，并且仅描绘典型或示例实施例。
图1示出了模块化系统的各种实施例。
图2示出了可以在图1的系统中使用的高压系统的各种实施例。
图3A示出了燃料电池系统和功率控制系统的组合的各种实施例，其可在图2的高压系统内一起或单独使用。
图3B示出了可以用于图2的高压电池系统中的高压系统。
图4示出了可与图2的高压系统一起使用的传动系系统的各种实施例。
图5是低压系统的示意图，包括可以在图1的系统中和/或与图2的系统一起使用的模块化线束。
图6示出了包括带盖的线路的示例性连接器，其可用于图5的线束中。
图7示出了表示盖帽的电路图的各个实施例。
图8示出了包括构建图1-7的系统的方法的操作的流程图。
图9示出了包括改变将在图1-7的系统中使用的模块的配置的方法的操作的流程图。
图10示出了可与图1-9的系统一起使用以实现本公开中描述的实施例的各种特征的计算部件。
附图不是穷举的，并且不将本公开限制为所公开的精确形式。
具体实施方式
本文公开的系统和方法的实施例可以提供模块化车辆架构。
图1-7描述了一种模块化系统，其中车辆可以以模块化方式组装在一起，以便适应各种OEM车辆配置，而图8描述了组装图1-7的模块化系统的方法，图9描述了重新配置图1-7的系统的方法。模块化系统可包括具有可适应和/或可定制用于多种车辆的架构的可大规模生产的模块化燃料电池电力系系统。制造商可以至少在系统的制造商一侧控制部件和部件彼此之间的通信、从燃料电池和电池到电力系的功率输送。
可选地，在各种实施例中，系统的不同部分由不同的实体构成。可以存在向第二实体提供部件的第一实体，并且第二实体可以具有关于第一实体提供什么组件的选择。第二实体还可以使用被提供用于构建各种不同类型的系统的组件。在各种实施例中，电气线束由第一实体提供，以适应第二实体的各种选择。
在各种实施例中，该系统提供了单个模块化燃料电池电力系系统，其设有可针对特定发动机舱、车辆设计和/或卡车设计进行修改和定制的各种特征。通过提供具有用于多种不同选项的连接点的线束，以适应模块的不同配置，可以仅需要做的只是将线束从被移除的模块断开和/或将线束连接到被添加的模块以适应模块的不同配置。
可选地，如果包括了模块，则线束可以具有设置有车辆的特定模块的模块，并且当添加或移除与线束的模块相关联的车辆的模块时，线束的模块仅需要断开或连接。可选地，不在使用中的线束的线被加盖。
可选地，盖帽完成电路，并且沿着未使用的线路发送信号的ECU(和/或EH ECU或全局ECU)将闭合电路解释为工作系统，并且将开路电路解释为有缺陷的系统，并且可以关闭系统，而未使用的线路留有开路。在其中未使用的线路被盖住的实施例中，为了适应模块的不同配置，人们仅需要盖住未使用的线路和/或用被适当地盖住的线束的模块的线束替换线束或线束模块。可以要求所有未使用的线路的覆盖，如果未使用，则要求仅一些特定线路的覆盖，或者如果未使用，则要求仅一个特定线路的覆盖。在各种实施例中，可以有与实体的第一子实体(例如，制造商的第一部门，其可以位于不同的位置)相关联的一个或多个线束模块，以及与线束的第二子实体(例如，制造商的第二部门)相关联的一个或多个线束模块。第一子实体可以将由第一子实体形成的部件运送到第二子实体，并且然后第二子实体仅需要将与第一子实体相关联的线束附接到由第一子实体形成的部件以便正确地起作用。在各种实施例中，线束包括用于第二实体(例如OEM)的连接，以将ECU和/或其他部件连接到系统(例如另一线束)。
本文公开的系统和方法可以用许多不同车辆和车辆类型中的任何一种来实施。例如，本文公开的系统和方法可用于汽车、卡车、摩托车、休闲车和其它类似的道路或越野车。此外，本文公开的原理也可以延伸到其它车辆类型。图1中示出了其中可以实施本公开技术的实施例的示例燃料电池车辆(FCV)。尽管参照图1描述的示例是燃料电池类型的车辆，但是用于模块化车辆的系统和方法可以在其它类型的车辆中实施，包括汽油或柴油电力车辆、燃料电池车辆、电动车辆或其它车辆。
图1示出了系统100的实施例，其可包括其中可包括模块化燃料电池架构的半牵引式燃料电池车辆。图1的系统100可以是燃料电池车辆(FCV)，其仅仅是其中可以包括模块化燃料电池架构的电气化车辆的一个示例。系统100可以具有模块化结构。为了便于模块化配置，电力系统100的不同并联系统保持电隔离。通过保持并联系统电隔离，每个并联系统可以被添加和/或移除，而不会对其他并联系统产生影响(例如，除了需要使用不同的电气线束之外)。在系统100中，扭矩请求可以在并联系统和可选地具有电隔离的高压系统的系统之间分配。
尽管使用半牵引式燃料电池车辆作为示例，但是可以用任何车辆代替。在其它实施例中，系统100可以是由发动机提供电力的任何系统。系统100的不同部分可以由不同的实体提供。例如，第一子实体(例如，原始制造商的第一部门)可以供应和/或装配第一组组件，第二子实体(例如，原始制造商的第二部门)可以供应和/或装配第二组组件，和/或第二实体(例如，第二公司，其可以是原始设备制造商(OEM))可以供应和/或装配第二组组件。在本说明书中，每当“第一子实体”被提及为第一实体时，第一制造商可以被替代，每当“制造商”被提及时，第一实体可以被替代。在本说明书中，每当提及“第二子实体”时，第一实体的子实体，制造商和/或第二制造商的第二实体可被替代，每当提及“第二制造商”时，第一子实体可被替代。在本说明书中，无论何时提及“OEM”，无论何时提及“第二实体”，第二实体都可以被替代，OEM可以被替代。可能希望部件是模块化的，并且模块以模块化方式装配在一起和/或通过模块化线束电连接，使得相同的模块可以用于具有不同底盘、功率要求、燃料电池类型和/或不同数量的燃料电池系统的不同车辆中。
在本说明书中，“前”、“向前”等的使用以及“后”、“向后”等的使用指的是系统100的纵向方向。“前”、“向前”等是指系统100的前部(前方)，而“后”、“向后”等是指系统100的后部(后方)。使用“侧面”、“侧向”、“横向”等是指系统100的侧向方向，其中“驾驶员侧”等是指系统100的左侧，并且“乘客侧”等是指系统100的右侧。
在各种实施例中，系统100是半牵引车，或者换句话说，是与挂接的半挂车102一起形成半卡车的牵引车单元。在其它实施例中，系统100可以是另一类型的车辆。系统100可具有外部隔室和一个或多个内部隔室。系统100的舱可以包括乘客舱104和/或一个或多个发动机舱106。系统100可以包括容纳在其乘客舱104中的座椅和仪表板组件等。
系统100可具有形成其外部并限定系统100的隔室的主体108。例如，主体108可以具有直立的侧面、地板、前端、后端和/或顶部。在系统100是半卡车的实施例中，半挂车102同样可以具有外部和内部。半挂车也可以具有内部车厢和/或用于运载货物的货物车厢，其可以是外部车厢。除了主体108之外，系统100可以具有底盘110。底盘110可以用作系统100的底部。与主体108一样，底盘110形成系统100的外部。作为底盘110的一部分，系统100可以包括用于将半挂车102连接到系统100的连接设备112。由于半挂车102连接到系统100，系统100能够对半挂车102和任何车载货物进行牵引。在一个实施例中，系统100可以由与构建/组装引擎的一部分的实体(或多个实体)不同的实体来构建和/或组装。
系统100可包括模块化传动系。传动系可以是底盘110的一部分、安装到底盘或由底盘以其它方式支撑。传动系可整体或部分地容纳在客舱104、发动机舱106或系统100中的其它地方的任何组合中。作为传动系的一部分，系统100可包括车轮114。轮子114支撑系统100在地面上的其余部分。使用模块化燃料电池系统(例如，具有模块化传动系)可便于适应不同尺寸、形状和/或配置的不同底盘。在图1所示的实施例中，系统100包括十个车轮114，其中两个是前轮114F，八个是后轮114R(然而，在其它实施例中，可以有不同数量的车轮)。后轮114R可以布置成四个双轮设置。示出了属于两个驾驶员侧双轮设备的后轮114R，以及另外两个乘客侧双轮设备。乘客侧双轮设备可以是驾驶员侧双轮设备的镜像。乘客双轮设备可以包括图1中未示出的其余后轮114R。一个、一些或所有轮114可以被提供电力以沿着地面驱动系统100。在后轮驱动的实施例中，后轮114R中的一个、一些或全部可以被提供电力以沿着地面推进系统100。为了推进系统100，除了车轮114之外，也作为传动系的一部分，系统100可以包括变速器、差速器和/或驱动轴的组合，车轮114可以机械地连接到所述驱动轴。可选地，传动系可以由与构建/组装半拖车102、车厢104、车身108、底盘110、联结设备112和/或车轮114的实体不同的实体来组装/构建。
系统100作为装备系统100的互连项目的组件来操作，以满足实时车辆和/或系统需求。车辆需求可对应于其性能满足车辆需求的车辆功能。因此，系统100在操作中被配备成通过执行一个或多个对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，系统100经受手动操作和自主操作的任何组合。例如，系统100可以是仅手动的、半自主的、高度自主的或完全自主的。
系统100可以包括一个或多个车辆系统120，用于满足各种车辆需求。任何车辆系统120能够代表系统100(单独地或与传动系结合地)执行车辆功能，并且由此代表系统100满足相应的车辆需求。车辆系统120的任何组合可操作以执行车辆功能。
除了车辆系统120之外，系统100包括传感器系统122，以及处理器系统124、存储器系统126和一个或多个控制模块128(其同样可以实现为一个控制电路或多个单独的控制电路)，车辆系统120和传感器系统122通信地连接到该控制模块(“控制模块128”用于共同地指全局控制模块128G和功率控制模块128P)。控制模块128可以确定系统100的子模块之间和/或系统100的主模块和一个或多个子模块之间的功率生成的分配。
在本说明书中，如在“主模块”或“主系统”中的术语“主”与子模块和/或并联系统的不同之处在于，主模块或主系统可以发送控制信号以控制子系统和/或子模块的部分或全部。在本说明书中，术语“并联系统”对于子系统和主系统都是通用的。然而，术语“子系统”也旨在对主系统和其他子系统两者通用，并且因此当在没有任何主系统存在的指示的情况下提及多个“子系统”时，任何子系统可以是主系统。在各种实施例中，“并联系统”具有彼此电并联和/或彼此机械并联的高压系统，但是并联系统可以共享公共控制系统。在各种实施例中，并联系统将燃料中的能量和/或储存的能量(例如，在电池中)转换成机械能，该机械能可以被转换用于推进车辆，可选地通过转动直接或间接地使车辆行驶的轴。可选地，两个并联系统可以转动相同的轴。在整个说明书中，词语“并联”和前缀“子”和前缀“主”可以彼此替换以获得不同的实施例。
传感器系统122可以是可操作的以检测关于系统100的信息。传感器系统122可包括多个传感器，其可用于检测系统100内部或外部的各种状况，并向处理器系统124和/或控制模块128提供指示和/或表征所感测的状况的信息(例如，传感器信息，其可以是信息)。
在各种实施例中，传感器系统122的一个或多个传感器可包括它们自己的处理能力，以计算可提供给控制模块128(其可包括电子控制单元)的附加信息的结果。在其它实施例中，一个或多个传感器可以是仅收集数据的传感器，其仅向处理器系统124和/或控制模块128提供原始数据。在另外的实施例中，可包括混合传感器，其向控制模块128提供原始数据和经处理的数据的组合。传感器系统122的传感器可以提供模拟输出或数字输出。
可以包括传感器系统122的传感器，以不仅检测车辆状况，而且还检测外部状况。传感器系统122可以包括可以用于检测外部条件的传感器，其可以包括例如声纳、雷达、激光雷达或其他车辆接近传感器，以及相机或其他图像传感器。图像传感器可以用于检测例如指示当前速度限制、道路曲率、障碍物等的交通标志。还有其它传感器可以包括能够检测道路坡度的那些传感器。虽然一些传感器可以用于主动地检测被动环境对象，但是可以包括其他传感器并且用于检测主动对象，诸如用于实现可以主动地发送和/或接收数据或其他信息的智能道路的那些对象。
处理器系统124可以包括一个或多个处理器。处理器系统124、存储器系统126和控制模块128一起可以用作一个或多个计算设备，其控制模块128可用于协调系统100的操作。
具体地，控制模块128可基于关于系统100的信息来操作车辆系统120。因此，作为操作车辆系统120的先决条件，控制模块128可以收集关于系统100的信息，包括由传感器系统122检测的关于系统100的信息和/或在控制模块128之间通信的关于系统100的信息的任何组合。控制模块128然后可评估关于系统100的信息，并且控制模块128可基于它们的评估来操作车辆系统120。作为关于系统100的信息的评估的一部分，控制模块128可识别一个或多个车辆需求。当识别车辆需求时，控制模块128可以操作一个或多个相关的车辆系统120以满足车辆需求。
车辆系统120可以是底盘110的一部分、安装到底盘或由底盘以其它方式支撑。车辆系统120可以整体或部分地容纳在乘客舱104、发动机舱106的任何组合中，或容纳在系统100中的其它地方。每个车辆系统120可包括一个或多个车辆元件。每个车辆元件可操作以整体或部分地执行与车辆系统120相关联的车辆功能的任何组合。应当理解，车辆元件以及它们所属的车辆系统120可以是相互不同的，但不必是相互不同的。
车辆系统120可以包括能量超系统130和推进超系统132。能量超系统130和推进超系统132可以彼此电连接。传动系可以机械地连接到推进超系统132。推进超系统132和传动系一起用作系统100的电气化电力系统。能量超系统130可以执行一个或多个能量功能，包括但不限于产生电能。推进超系统132可操作以使用来自能量超系统130的电能执行一个或多个推进功能，包括但不限于为车轮114提供电力。
具体地，能量超系统130可以操作以产生电能、存储电能、调节电能和/或以其他方式处理电能、以及存储和以其他方式处理燃料。与传动系结合，推进超系统132可以使用来自能量超系统130的电能来驱动车轮114。在车轮114被提供电力的情况下，推进超系统132可用于加速系统100、保持系统100的速度(例如，在水平或上坡的地面上)以及以其他方式沿地面驱动系统100。推进超系统132也可以使用一个、一些或所有车轮114产生电能，并因此使车轮114减速以使系统100减速、保持系统100的速度(例如，在下坡表面或道路上)以及以其他方式沿地面驱动系统100。车轮114的减速可以用于再生制动，并且来自再生制动的能量可以被存储以便以后使用。
除了能量超系统130和推进超系统132之外，车辆系统120可以包括一个或多个辅助系统134。辅助系统134可包括制动系统140、转向系统142、加热/冷却系统144和/或附件系统146。辅助系统134，例如推进超系统132，电连接到能量超系统130。辅助系统134可操作以使用来自能量超系统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系统100、使系统100转向、冷却系统100、加热系统100和/或一个或多个辅助功能。因此，尽管推进超系统132充当能量超系统130上的主要电负载，但是辅助系统134也可以将电负载置于能量超系统130上以及能量超系统130的单独的并联系统上。
作为传感器系统122的一部分，系统100可包括一个或多个机载传感器。传感器实时监控系统100。代表传感器系统122的传感器可以检测关于系统100的信息，包括关于用户请求的信息和关于系统100的操作的信息。
传感器系统122可以包括用于检测燃料或电力系统100中使用的氢、水和/或其它化合物的水平和/或使用的传感器。传感器系统122可检测一个或多个电池中剩余的电荷量，和/或一个或多个电池保持电荷的能力。
系统100包括用户控制器，经由该用户控制器发送和/或感测用户请求(例如，换档、加速器、制动器、气候控制器、镜子和/或灯)。用户控制器用作系统100的用户和系统100本身之间的接口，并且可以接收请求车辆功能的机械、口头和/或其他用户输入。结合相应的用户控制器，并且在传感器之间，系统100包括例如加速踏板传感器、制动踏板传感器、转向角传感器、换档传感器、一个或多个选择器传感器、一个或多个麦克风和/或一个或多个摄像机。相关地，在关于用户请求的信息中，传感器系统122可以可操作以检测例如请求给车轮114提供电力的用户输入、请求制动、转向和/或切换档位的用户输入；例如，请求加热和/或冷却的用户输入；和/或例如请求附件功能的用户输入。
此外，在传感器系统122的传感器中，系统100可以包括例如一个或多个速度计、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)和/或一个或多个控制器局域网(CAN)传感器。在关于系统100的操作的信息中，传感器系统122可检测系统100的位置和运动，例如包括系统100的速度、加速度、取向、旋转和/或方向；轮114的运动、系统100的温度；和/或系统100的车辆系统120、电池和/或电机中的一个、一些或全部的操作状态。
如上所述，处理器系统124、存储器系统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协调系统100的操作。控制模块128包括全局控制模块128G。全局控制单元128G可以包括电动混合电力车辆电子控制单元(EHV ECU)，这将在下面结合图5进行讨论(其可连接到EHV ECU 558d)。作为中央控制系统的一部分，系统100可以包括全局控制单元(GCU)，全局控制模块128G可以属于该GCU。全局控制单元126B可在系统100的并联系统之间和/或在系统100的主系统与系统100的一个或多个并联系统之间分配功率和/或扭矩请求，并确定每个并联系统和/或主系统各自应当产生多少功率和/或扭矩。控制模块128还可包括一个或多个功率控制模块128P。相关地，系统100包括一个或多个功率控制单元(PCU)，功率控制模块128P属于该一个或多个功率控制单元。尽管处理器系统124和存储器系统126被示为对于GCU和PCU是公共的，但是GCU和PCU的任何组合或全部可以是具有一个或多个专用处理器系统124和专用存储器系统126的独立计算设备。
全局控制模块128G代表GCU协调系统100的全局操作，包括但不限于车辆系统120的操作。功率控制模块128P代表PCU协调能量超系统130和推进超系统132以及某些辅助系统146的操作。
控制模块P可包括控制车辆运行的各个方面的电路。控制模块128P可包括例如微型计算机，该微型计算机包括一个或多个处理单元(例如微处理器)、存储器(例如RAM、ROM等)和I/O设备。控制模块128的处理单元可执行存储在存储器中的指令以控制车辆中的一个或多个电气系统或并联系统。控制模块128可包括多个电子控制单元(ECU)，例如电子发动机控制模块、电力系控制模块、变速器控制模块、悬架控制模块和/或车身控制模块(例如)。作为进一步的示例，可以包括电子控制单元，用于控制系统和功能，例如门和门锁、照明、人机界面、巡航控制、远程信息处理、制动系统(例如，ABS或ESC)、电池管理系统等。各种控制单元可以使用两个或更多个单独的电子控制单元或使用单个电子控制单元来实现。
在图1所示的示例中，传感器系统122从包括在系统100中的多个传感器接收信息。例如，控制模块128P可接收指示车辆运行状况或特性的信号，或可用于导出车辆运行状况或特性的信号。信号可包括但不限于加速器操作量ACC、电机系统166的转速NMG(电机转速)和车辆速度NV。这些还可以包括制动操作量/压力B、电池SOC(即，由SOC传感器检测的电池系统162的一个或多个电池的充电量)。
处理器系统124可以是被配置为执行本文描述的任何过程的任何组件，或者是用于执行这样的过程或使得这样的过程被执行的任何形式的指令。处理器系统124可以用一个或多个通用或专用处理器来实现。合适的处理器系统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。合适的处理器系统124的其它示例包括但不限于中央处理单元(CPU)、阵列处理器、向量处理器、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)、可编程逻辑电路和/或控制器。处理器系统124可以包括被配置为执行包含在程序代码中的指令的至少一个硬件电路(例如，集成电路)。在处理器系统124内存在多个并联处理器系统的布置中，处理器系统124的并联系统可以彼此独立地工作或彼此组合地工作。
存储器系统126是非瞬时性计算机可读介质。存储器系统126可包含易失性或非易失性存储器或两者。合适的存储器系统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、硬盘驱动器或任何其它合适的存储介质，或这些的任何组合。存储器系统126包括程序代码中存储的指令。这样的指令可由处理器系统124或控制模块128执行。存储器系统126可以是处理器系统124或控制模块128的一部分，或者存储器系统126可以通信地连接到处理器系统124或控制模块128。
控制模块128可控制车辆的电驱动部件以及其它车辆部件。控制模块128可以包括可以由处理器系统124执行的机器指令。控制模块128可以被实现为计算机可读程序代码，当由处理器系统124执行时，所述计算机可读程序代码执行本文描述的过程中的一个或多个。这样的计算机可读程序代码可以存储在存储器系统126上。控制模块128可以是处理器系统124的一部分，或者可以通信地连接到处理器系统124。
作为代表系统100执行车辆功能(以代表系统100满足相应的车辆需求)的车辆系统120的一部分，能量超系统130可以执行能量功能(例如，涉及产生和/或消耗能量的功能)，从而满足相应的能量需求，推进超系统132可操作以执行推进功能，从而满足相应的推进需求，辅助系统134可操作以执行辅助功能，从而满足相应的辅助需求。
从全局控制模块128G和功率控制模块128P的角度，以及系统100的全局操作的安排，车辆需求包括一个或多个全局车辆需求，或者换句话说，系统100共有的车辆需求。具体地，一个或多个能量需求可以是全局能量需求，并且一个或多个推进需求可以是全局推进需求。全局能量需求可以包括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的任意组合。全局推进需求可以包括一个或多个为车轮114提供电力的需求和一个或多个使车轮114减速的需求。全局能量需求和全局推进需求的任何组合可以是全局组合的能量和推进需求的一部分，例如再生制动系统100的一个或多个需求。任何辅助需求可以是全局辅助需求。全局辅助需求可以包括摩擦断开系统100的一个或多个需求、转向系统100的一个或多个需求、冷却系统100的一个或多个需求、加热系统100的一个或多个需求以及执行附属功能的一个或多个需求的任意组合。
除了被配备成通过执行相应的车辆功能来满足全局车辆需求之外，系统100可以被配备成满足一个或多个车辆需求要求。具体地，关于可操作以执行车辆功能，并由此满足相应的全局车辆需求，车辆系统120具有代表系统100满足车辆需求要求的能力。因此，能量超系统130具有满足某些能量需求要求的能力，推进超系统132具有满足某些推进需求要求的能力，辅助系统134具有满足某些辅助需求要求的能力。
车辆需求要求是特定于特定车辆应用或用途的。在本说明书中，“用途(vocation)”是指由整个过程或由第二实体或最后实体(例如OEM)制造的特定最终用途和/或产品。例如，一个用途可以是啤酒卡车(其可能需要冷藏)，另一个用途可以是垃圾卡车，而另一个用途可以是客车。例如，作为半牵引应用，系统100具有比许多其它车辆应用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，系统100的一个用途可以具有多倍的能量需求要求和多倍的另一用途的推进需求要求。
为了实现满足能量需求要求的能力和满足推进需求要求的能力，系统100包括多个功率模块主系统150A和子系统150B(通常使用“功率模块150”或“功率模块系统150”来表示)，其车辆元件可以机械地连接。在各种实施例中，每个功率模块150与其它功率模块系统电隔离。虽然如图所示，系统100包括两个功率模块150A和15B，但是在其它实施例中，可以包括多于两个的功率模块150。关于功率模块150，能量超系统130包括多个主能量系统152A和子能量系统152B(统称为能量系统152)，它们在推进超系统132中可以各自具有相应的主推进系统154A和子推进系统B(统称为推进系统154)。
在每个功率模块150中，推进系统154和能量系统152可以彼此电连接。此外，传动系机械地连接到每个推进系统154。每个能量系统152可以执行能量超系统130可以与之相关联的能量功能(例如，代表推进系统154)，包括但不限于产生电能。类似地，推进系统154中的每一个可以使用电能执行推进超系统132所关联的推进功能(例如，其所属的功率模块150)，包括但不限于为车轮114提供电力。具体地，每个推进系统154可操作以使用来自其和能量系统152所属的功率模块150的能量系统152的电能来执行推进功能。
每个能量系统152和其所属的功率模块150可以包括主燃料系统A和一个子燃料系统B(统称为燃料电池系统160)、主电池系统162A和子电池162B(统称为电池系统162)和/或主燃料箱系统164A和子燃料箱系统164B(统称为燃料箱系统164)。每个推进系统154和其所属的功率模块150可包括电机系统166。在每个功率模块150内，电机系统166电连接到对应的燃料电池系统160，以便为电机系统166提供功率。电池系统162和相应的燃料电池系统160可以彼此电连接，使得燃料系统160可以对电池系统162再充电，并且两者都可以对相应的电机系统166供电。另外，电池系统162可提供瞬时功率需求，使得在燃料对应燃料系统160用于为对应电机系统166供电时，从对应燃料系统160汲取对应的相对恒定的功率。
电机系统166的电机可以由电池系统162的电池(或多个电池)供电，以产生电力来移动系统100并调节车辆速度。电机系统166的(一个或多个)电机还可以用作发电机，以例如在滑行或制动时产生电力。电池系统162也可以用于为车辆中的其它电气或电子系统供电。由于向不同的一组其它电气系统供电，给定的电池系统162可以具有与其它电池系统162不同的功率需求(例如，一个或多个电池系统162不向任何其它电气系统供电和/或仅一个电池系统162向所有其它附件和/或辅助电气系统供电)。给定的电机系统166中的一个电机系统可以经由逆变器连接到电池系统162的给定电池。电池系统162的电池可以包括例如一个或多个电池、电容存储单元或适于存储电能的其他存储容器，该电能可以用于为电力电机供电。电池系统162的电池可以使用一个或多个电池来实现，电池可以包括例如镍金属氢化物电池、锂离子电池、铅酸电池、镍镉电池、锂离子聚合物电池和/或其他类型的电池。
控制模块128可以控制逆变器以调节供应到电机系统166的一个或多个电机的驱动电流，并且调节在再生滑行和制动期间从电机接收的电流。作为更具体的示例，电机的输出转矩可以由控制模块128通过逆变器增加或减小。
燃料电池系统160流体连接到燃料箱系统164。燃料电池系统160可以使用来自燃料箱系统164的燃料的能量产生电能。与电力传动系统结合，电机系统166使用来自燃料电池系统160和电池系统162的任何组合的电能为车轮114提供电力。
电池系统162可由第一子实体(例如，制造商的第一子实体)提供，可提供给第二子实体(例如，制造商的第二子实体)，其将燃料电池系统160和燃料箱系统164添加到电池系统162以形成提供给第二实体(例如，OEM)的套件。控制模块128可以通过模块化线束通信地连接到燃料系统160、电池系统162、燃料箱系统164、电机系统166和/或系统100的其它部分。
电机系统166也可以使用车轮114产生电能，并且因此使车轮114减速。电池系统162可以存储来自相应燃料电池系统160的电能。电池系统162可存储来自相应的电机系统166的电能。燃料箱系统164可操作以存储和以其它方式处理燃料，包括用燃料向相应的燃料电池系统160供给燃料。功率模块150可以被“堆叠”，以便实现满足能量需求要求的能力和满足它们所属的系统100的推进需求要求的能力。具体地，给定能量需求要求，在每个功率模块150中，能量系统152具有满足能量需求要求的份额的能力。能量系统152所属的功率模块150具有组合地满足能量需求要求的能力，其中每个能量系统的贡献被加在一起以满足系统100的能量要求。在各种实施例中，能量超系统130具有也基于每个能量系统152的贡献来满足系统100的能量需求要求的能力。类似地，给定推进需求要求，在每个功率模块150中，推进系统154具有满足系统100的推进需求要求的份额的能力。由于推进系统154各自具有满足推进需求要求的份额的能力，推进系统154所属的功率模块150具有有助于满足推进需求要求的能力。在推进系统154同样属于推进超系统132的情况下，推进超系统132也具有满足推进需求要求的能力。在一个实施例中，一个或多个能量系统152能够在至少短的持续时间内并且可选地在连续的、持续的和/或长期的基础上单独地为系统100提供电力。
给定全局能量需求，在每个功率模块150中，能量系统152可以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的情况下，能量系统152所属的电力模块150可操作以有贡献地满足全局能量需求。在能量系统152同样属于能量超系统130的情况下，能量超系统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，在每个功率模块150中，推进系统154可以操作以满足全局推进需求的份额。由于推进系统154各自可操作以满足全局推进需求的份额，推进系统154所属的功率模块150可操作以有助于满足全局推进需求。在推进系统154同样属于推进超系统132的情况下，推进超系统132也可操作以满足全局推进需求。
尽管车辆需求要求是特定于特定车辆应用的，但是一些车辆需求要求与其它车辆需求要求相比对用途的依赖性较小，并且半牵引车用途(例如)可能仍然具有与许多其它车辆用途类似的辅助需求要求。
在各种实施例系统100中，辅助系统134执行系统100所共有的功能，而不是具有多个系统关系。关于功率模块150和能量超系统130，一个或多个辅助元件，单独地或作为它们所属的辅助系统134的一部分，被分配给功率模块150。在每个功率模块150上，每个所分配的辅助元件单独地或者作为其所属的辅助系统134的一部分与能量系统152中的至少一个电连接。代表给定的一个功率模块150所属的系统100和辅助系统134，每个分配的辅助元件可操作以使用来自至少一个能量系统152的电能执行辅助功能。因此，在每个功率模块150中，尽管推进系统154充当能量系统152上的主要电负载，但是所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满足全局辅助需求。
如上所述，功率控制模块128P协调能量超系统130和推进超系统132以及某些辅助系统146的操作。功率控制模块128P用于共同地指代主控制模块128P-A和子控制模块128P-B(功率控制模块128P)。具体地，关于能量超系统130和推进超系统132跨功率模块150的布置，系统100包括多个系统功率控制模块128P(例如，并联功率控制模块128P-A和128P-B)。在系统100中，每个功率控制模块128P被分配功率模块150。由于每个功率模块150包括能量系统152和推进系统154，每个功率控制模块128P被分配能量系统152和推进系统154。此外，一个或多个功率控制模块128P也可以被分配对辅助元件的控制。具体地，一个或多个功率控制模块128P可以被分配有分配给功率模块150的辅助元件，该功率模块又可以被分配到功率控制模块128。每个功率控制模块128协调分配的功率模块150的操作，包括分配的能量系统152的操作和分配的推进系统154的操作，以及分配的辅助元件的操作。
为了便于模块化，每个功率模块150可以源自于另一车辆应用，诸如客车应用，其具有比系统100更低的能量需求要求和更低的推进需求要求。具体地，每个功率模块150可以是来自其他车辆应用的完整能量系统和完整推进系统的模块化版本。相关地，每个功率控制模块128P也可以源自其他车辆应用。具体地，每个功率控制模块128P属于源自作为独立计算设备的其它车辆应用的PCU，该独立计算设备除了功率控制模块128P本身之外还具有一个或多个专用处理器和专用存储器。
在一个实施例中，一个功率模块150的燃料电池系统160、电池系统162和燃料箱系统164的任何组合可以具有与其余功率模块150的它们的并联系统相同的容量以满足能量需求要求。另外，或者作为选择，一个功率模块150的电机系统166可以具有与其余功率模块150的并联系统相同的容量以满足推进需求要求。
除了图1中所示的具体实施例之外，在更宽泛的车辆队列中，对于新的车辆应用，多个相同或相似的功率模块150可以堆叠，以实现满足新的车辆应用的能量需求要求的能力和满足推进需求要求的能力。功率模块150的一个或多个车辆元件可以在整个车辆队列中被标准化。例如，在每个功率模块150中，燃料电池系统160可以是相同的。另外或替代地，功率控制模块128P中的一者或一者以上可为相同的。对于具有相同容量以满足车辆需求要求的标准化车辆元件，而不管新的车辆应用的车辆需求要求，仅需要生产单个、单容量标准化车辆元件，并且通过改变堆叠的车辆元件的数量可以适应新的或不同的需求要求，以满足特定需求。
由于模块容易集成到新的车辆应用中，因此功率模块150在初始车辆开发和生产之外是有用的。例如，在系统100的寿命终止(EOL)场景中，功率模块150可能不再具有有助于满足系统100的能量需求要求的能力。另外，或者作为选择，功率模块150可能不再具有有助于满足系统100的推进需求要求的能力。然而，功率模块150可以具有有助于满足能量需求要求的能力和有助于另一车辆应用的推进需求要求的能力。因此，代替布置功率模块150，其可以集成到其他车辆应用中。类似地，如果OEM改变其用于车辆的规格(例如，改变底盘的尺寸、燃料电池的类型、电力系统的数量)，则仅需要从原始配置移除部件、添加部件和/或与原始配置交换部件以达到新配置。
在一个实施例中，发电系统，即燃料电池系统160、燃料箱系统164的氢存储系统(其可以是全氢燃料电池-混合电力电动车辆中的燃料箱系统164)、任选的线束、电池系统162(或至少电池系统162的高压电池系统)由制造商(例如作为套件)供应，并且辅助系统134由OEM(制造商是第一部实体)供应。在本说明书中，术语“高电压”是指适于驱动电机的电压，所述电机使轴转动以推进或驱动系统100。例如，在一个实施例中，高电压电池系统可以具有650伏电压降(在其他实施例中，可以使用其他电压，诸如1200伏)。类似地，低电压是指适合于运行系统100的附件，例如灯(例如，12伏)的电压。在一个实施例中，OEM负责机械连接。在一个实施例中，OEM(第一子实体)具有是否从制造商购买电机系统166(和/或其它部件)的选项。
在其它实施例中，由不同实体、子实体和/或制造商提供的部件与由OEM提供的部件之间的分类可以是不同的。在一个实施例中，燃料电池由制造商的一个实体(或第一制造商或第一实体的第一子实体)提供，而高压电池、氢储存器和可选的电机-传动系统由制造商的另一个实体(或第二制造商或第一实体的第二子实体)提供。在其他实施例中，可以存在多于仅2个实体和/或少于或多于两个子实体(例如，可以存在多个OEM、在任何给定OEM内的多个实体、多个制造商和/或具有任何给定制造商的多个实体)。
图2是示出了高压系统200的图。图2示出了高压系统200的哪些部件由第一实体的第一子实体、第一实体的第二子实体和第二实体提供(在图2的示例中，第一实体的第一子实体和第一实体的第二子实体一起形成第一实体)。高压系统200是用于燃料电池车辆的示例性模块化燃料电池电力系结构，其允许大规模生产用于广泛的OEM用途。高压系统200是控制模块128A和B、燃料电池系统160A和B、电池系统162A和B、电机系统166A和B的部分如何连接在一起成为分离但并联的系统的实施例。更具体地，高压系统200的模块化燃料电池系统结构允许第二实体(例如OEM)在对第一实体提供的系统结构进行最小修改的情况下从燃料电池车辆的电力系系统增加或减少燃料电池模块。
在图2的示例中，系统200的模块化燃料电池电力系结构包括两个并联系统，系统1和并联系统2。并联系统1或2中的任一个可以是主系统。并联系统1可包括燃料电池(FC)模块212、高压(HV)电池模块214、发电侧高压接线盒216、电力消耗侧高压接线盒(HV J/B)218、电逆变器222和电机224。并联系统2可以包括燃料电池模块232、高压电池模块234、发电侧高压接线盒(HV J/B)236、电逆变器242和/或电机244。
燃料电池模块212和232可以是燃料电池系统160的一部分。燃料电池模块232可以是与燃料电池模块212不同的类型。例如，一个燃料电池模块可具有聚合物电解质膜(PEM)燃料电池，而另一个燃料电池可具有直接甲醇燃料电池的燃料电池。高压电池模块214和234可以是电池系统162的一部分。电逆变器222、电动电机224、逆变器242和电动电机244可以是电机系统166的一部分。然而，燃料电池模块212、高压电池模块214、电逆变器222、电机224是主能量模块152A的一部分，而燃料电池模块232、高压电池模块234、逆变器242和电机244可以是子能量模块152B的一部分。配电系统220和配电系统240可以分别是电力控制模块128A和B的一部分。
并联系统1和2的高压部分可以彼此电隔离(但是并联系统1和2可以共享公共控制系统)。例如，燃料电池模块212、高压电池模块214、发电侧高压接线盒218可以与燃料电池模块232、高压电池模块234、发电侧高压接线盒238、耗电侧高压接线盒238电隔离。并联系统1和2可独立地为它们各自的电机224和234提供电力，电机又可转动传动轴290。尽管在图2的示例和说明书的其余部分中可以仅示出两个并联系统，但是作为示例，可以存在任何数量的并联系统。在一个实施例中，每个并联系统与其它并联系统保持电隔离。
由燃料电池模块212和/或高压电池模块214产生的驱电力功率可被传递到电机224，其又被传递到一个或多个车轮。可选地，电力经由变速器、差动齿轮设备和一对车轴传递到车轮。
根据各种实施例，燃料电池模块212和232可用于在驱动期间提供电力，向各种车辆附件(例如车灯)提供电力，和/或在一些情况下/操作模式下，燃料电池模块212和232可分别负责对高压电池模块214和234充电。
在各种实施例中，在车辆启动和加速期间，高压电池模块214和234可分别辅助燃料电池模块212和232。特别地，高压电池模块212和/或232可以用于在瞬态负载期间为系统100供电。当燃料电池经受瞬时负载时，瞬时负载可能导致燃料电池的膜的镀覆。在一个实施例中，提供控制逻辑以改变燃料电池模块212和232是否分别直接向电机222和242提供电力。因此，例如，在瞬时功率需求期间(例如，在加速或启动期间)，燃料电池模块212和232可以向高压电池模块214和234提供电力，并且高压电池模块214和234然后可以分别向电机222和242提供电力，而当在水平地面上以恒定速度巡航时(例如)，燃料电池模块212和232可以直接向电机222和242提供电力，并且可选地向高压电池模块214和234提供电力(使得高压电池模块214和234可以基本上总是提供相对恒定量的功率，并且不需要满足瞬时功率需求)。在一个替代实施例中，燃料电池模块212和232可能永远不会直接为电机222和232供电，但是燃料电池模块212和232可以为高压电池模块214和234提供电力，其又分别为电机222和232供电。
在图2所示的示例性实施例中，每个并联系统包括两个发电源(例如，用于子系统1、燃料电池模块212和高压电池模块214和燃料电池模块212)，其可被配置(例如，经由继电器)以在某些时间并联连接而在其它时间串联连接。尽管在图2中，燃料电池电力用于驱动车辆的电机，但是在其它实施例中，可以替代地使用其它电力源和/或可以对其它类型的系统供电。
并联系统1和2可独立地为它们各自的电机224和244提供电力，这两个电机又可转动驱动轴290。
接线盒216和236将高压系统200的架构分成由第一实体提供的部分和由第二实体提供的部分。通过经由接线盒216和236分离高压系统200，第一实体(例如，制造商)可以将由第一实体创建的部分运送到第二实体，其中接线盒218和238连接到高压系统200的架构的第一实体侧(例如，制造商侧)，并且第二实体(例如，OEM)仅需要将高压系统200的第二实体(例如，OEM)部分的电气部件插入到接线盒218和238中，以在高压系统200的架构的第一实体侧(例如，制造商侧)与高压系统200的架构的第二系统侧(例如，OEM)之间传送电力和数据。此外，并联系统1和/或2可用于为连接到第二实体(例如OEM)侧高压接线盒218和238的各种车辆附件(例如车灯、功率输出设备等)供电。高压接线盒218和238可以由第二实体(例如OEM)用作用于为附件供电的电源。如果第二实体(例如OEM)需要低电压，则第二实体(例如OEM)可以(例如使用降压转换器)逐步降低电压。通过向第二实体提供高电压源(例如，经由高电压接线盒216和236)，第二实体(例如，OEM)在电压和电流方面被给予更多灵活性，该电压和电流可用于第二实体(例如，OEM)以满足各种要求(而如果提供低电压源，则第二实体(例如，OEM)可能不能够得到高电流和高电压两者的组合的多种组合)。
逆变器222和242能够分别调节来自燃料电池模块212和232的电能。逆变器222和242能够调节来自高压电池模块214和234的电能。具体地，逆变器222可将来自燃料电池模块212和/或高压电池模块214的DC电能转换成AC电能，该AC电能可以是高压电能。逆变器242可将来自燃料电池模块232和/或高压电池模块234的DC电能转换成AC电能，该AC电能可以是高压电能。
第一子实体架构252可由第一子实体(例如，制造商1的第一子实体)生产，其可包括燃料电池模块212和燃料电池模块232。第二子实体架构254可由第一实体的第二子实体(例如，第二子实体或制造商2)生产，其还可包括高压接线盒216。高压接线盒216通过线路262a和b连接到燃料电池模块212，并通过线路264a和b连接到高压电池模块214。在本说明书中，每条“线路”可以包括具有不同目的的多个电连接(例如，导线)，其用于在该线路所适用的模块与系统的其他部分之间传输电力、控制信号和/或数据。高压接线盒216也可以连接到高压接线盒230。类似地，高压接线盒236通过线274a和b连接到燃料电池模块232(其可以是燃料电池堆)，通过线路270a和b连接到高压电池模块234。高压接线盒236也可以连接到高压接线盒238。为了保持高压系统200模块化，高压接线盒216和236可以仅具有有限数量的连接，这可能仅足以连接一个或两个设备或另一接线盒(例如，接线盒218和238)。线路278和b以及286和b分别通过电力接线盒218和238将接线盒216和236连接到接线盒218和238。线路282a和b以及线路284a和b将来自接线盒218和238的电力分别带到电机224和244，从而在电机224和244与第一子实体结构252和第二子实体结构254之间传输电力。
通过使用接线盒218和238来分离来自接线盒216和236的电压，第一子实体架构252和第二子实体架构254可用于各种不同的行业。第一子实体和第一子实体不需要知道第一子实体架构252和/或第二子实体架构254将用于什么用途，并且只有第二实体需要关心支持由第二实体确定的用途所需的接线盒的细节。
第二实体(例如OEM)可使用高压接线盒218和238将第二实体架构256连接到第二子实体架构254(并由此连接到第一子实体架构252和第二子实体架构254的组合，使得FC模块212和232和/或HV电池模块214和234可分别向逆变器222和243发送电力)。高压接线盒218和238可以分别用于连接逆变器222和242，逆变器又分别连接到电机224和244(它们使轴转动)。逆变器222和242以及电机224和244形成架构258。
架构258是系统的一部分，第二实体具有从第一子实体和/或由第一子实体和/或第一子实体的组合形成的实体接收的选项，或者相反可由第二实体(OEM)提供。高压接线盒218和238也可以连接到辅助系统134并为其供电。可选地，高压接线盒216和218可以组合成一个接线盒，并且高压接线盒236和238可以组合成一个接线盒。
图3A示出了燃料电池系统300和功率控制单元(PCU)系统320的各种实施例。燃料电池模块212和/或232可各自包括燃料电池系统300和PCU系统320的不同副本。燃料电池系统300可包括燃料电池堆302和燃料电池功率控制(FCPC)304。FCPC 304可包括FC升压转换器306、FC继电器308、转换器310a和b、氢泵312和水泵314。功率控制单元(PCU)系统320可以包括PCU 322、降压转换器324、DCDC转换器326a和b、低压电池328、压缩机330、以及线路332a和b和/或配电系统334。
燃料电池系统300可以是燃料控制系统216和/或燃料控制系统236的实施例。燃料电池堆302是一个或多个燃料电池的堆，其单独地向转动轴290(图2)、再充电电池系统214和234、为附件系统134提供电力和/或为附件系统146提供电力贡献电力。FCPC 304控制由燃料电池堆302提供多少电力，和/或电力是否用于向燃料电池堆302所连接的一个电机224或244提供电力，和/或用于对燃料电池堆302所连接的电池模块214或234中的一个进行再充电。升压转换器306增加燃料电池堆302的电压输出，使得需要更少的电池来为车辆提供电力。FC继电器308控制燃料电池堆302是否连接到用于为电机供电和/或为电池(例如，高压电池模块)充电的电力线。DCDC转换器310a和b将来自PCU系统320的PCU 320的电压分别转换成氢泵312和水泵314所需的电压。氢泵312向燃料电池堆302提供氢，其用于产生功率。水泵314可以泵送水以冷却燃料电池堆302。FCPC304、PCU系统320和PCU 322可以是主控制模块128A和/或子控制模块128B的一部分。
降压转换器324连接到电力线，从高压电池模块214或232汲取电力，并且降压转换器328将来自高压电池模块214或232和/或燃料电池堆302的电压降低到较低电压。来自降压转换器324的电力被施加到DCDC转换器310a和b和/或326a，用于为氢泵312供电、为水泵314供电和/或用于为低压电池328充电。DCDC转换器326b可将来自高压电池模块214或232和/或来自燃料电池堆302的电压转换成用于运行空气压缩机330的较低电压。空气压缩机330将空气泵送至燃料电池堆302，其通过将氧气与氢气(由氢泵312供应)结合以产生水，并由此释放能量作为反应的一部分，该反应产生水，水由水泵314泵送并由此被去除，从而使用空气中的氧气作为燃料。线路332a和b通过继电器盒308连接到燃料电池系统300，并通过降压转换器324和DCDC转换器326b连接到PCU 322。线路332a和b将电力从燃料电池堆传送到电机224或244、氢泵312、水泵314、低压电池328和/或空气压缩机330。线路332a和b可以包括线路262a和b、264a和b、270和b、274和b、278a和b、282和b、284a和b和/或286和b。
配电系统334可连接到并联系统1和2(以及任何其它并联系统)，并且可向继电器盒308发送控制信号以确定燃料电池堆302何时连接到系统100的其余部分，为电机224或244提供电力，和/或为电池系统214或234充电。功率分配系统334可确定并联系统1和2中的每一个对总功率和/或总转矩的贡献。配电系统334可以是全局控制模块128G的一部分。
图3B示出了高压电池系统350，其可以包括系统主继电器(SMR)352和高压电池354。燃料电池模块212和/或232都可以单独地包括高压电池系统350的副本。SMR 352连接和断开高压电池354。电池系统350可以是与燃料电池系统300相同的并联系统的一部分。SMR352可以经由线路332和b将高压电池系统连接到电机222或242。在加速和/或减速期间(和/或在其它时间)，高压电池354可帮助燃料电池堆302通过线路332和B为电机222或242提供电力。在再生制动期间，SMR 352可以保持高压电池354经由线路332和b连接到用于对高压电池354充电的电力线。功率分配系统334可确定电池系统350和燃料电池堆302对由图3A和B的系统提供给电机224或244的电力的贡献。
图4示出了系统400，其可以包括由供应商490提供的部件，该部件可以包括变速器492。系统400还可以包括差速器494以及车轮496和498(其可以由第二实体提供)。供应商490可以是第一实体(例如，第一实体的第二子实体)或第二实体。变速器492提供对轴290的旋转速度的控制，并确定扭矩向轴290的传递，该轴与差速器494相互作用，该差速器又使轮496和498转动。变速器492和差速器494可以附接到轴290(见图2)。差速器494允许车轮496和498在需要时，例如在转弯时，以不同的速率转动。车轮496和498可以是车轮114(见图1)中的任一个的实施例。
低压系统概述
图5是低压系统500的示意图，其示出了用于燃料电池车辆的模块化线束510的示例性模块化线束结构，其允许大规模生产可由第二实体确定的多种用途的燃料电池电力系系统。在各种实施方式中，模块化线束510和构成模块化线束510的模块的线束中的每一个是电气线束。在其他实施方式中，模块化线束510的任何模块中的一些和/或线束510的模块中的一些可以承载光通信和/或其他各种通信。在整个说明书中，在提及用于承载电信号的电气线路的任何地方，可以分别替代用于承载光信号的光线路(例如，光纤)以获得不同的实施例(或者可以替代另一种形式的通信线路)。低压系统500向控制高压系统200的设备提供控制信号和/或功率。更具体地，模块化线束510的模块化线束结构允许第一和/或第二实体(例如OEM)在对整个系统结构进行最小修改的情况下从燃料电池车辆的电力系系统增加或减少燃料电池模块，这可以适应各种类型的车辆，例如来自多个OEM的重型卡车和/或各种底盘长度的车辆。例如，电力系产品可以设计成装配在特定区域内，并且可以具有模块化部件，这些模块化部件具有各种延伸部和/或具有各种尺寸以适应特定的底盘长度，并且相同的线束(例如，模块化线束510)可以具有不同的连接器，每个连接器适应部件的选择中的一个或多个。
模块化线束510便于根据燃料电池系统和电池系统组合的数量保持系统的可扩展性。使用模块化线束510，通过仅仅改变线束和/或线束配置，可以添加或去除各种选项。在一个实施例中，如上所述，可以向第二实体(例如OEM)提供至少两个选项。一个选项可以是仅提供发电(例如，燃料电池系统、高电压电池系统和氢存储)，而另一选项可以是提供发电系统和电力消耗系统(电机-传动系统)两者。每个发电系统(例如，主和子系统)/功耗对可以是电隔离的。
此外，模块化线束510的结构可以允许第二实体(例如OEM)在安装制造商的电子驱动系统和/或安装其自己的电子驱动系统之间进行选择。最后，如果第二实体(例如OEM)选择安装第一实体或第一子实体的电子驱动系统，则模块化线束510的模块化允许第二实体(例如OEM)添加或减少电子驱动组件，而对系统的架构进行最小的修改。
在各种实施例中，无论模块化部件的哪个选择包括在最终系统中(或者，决定将系统100从模块化部件的一种组合修改为模块化部件的另一种组合)，都可以仅仅是将期望的部件插入到模块化线束510上的匹配连接的问题。例如，如果第二实体仅需要电力系，则电力系部件可作为单个部件提供。或者，如果第二实体请求包括另一电子驱动部件，例如电机、变速器和/或其它辅助设备，则电子驱动部件可容易地提供为模块化的封装。
模块化系统和模块化线束510可以替代地或附加地允许改变燃料电池系统的数量(例如，从多个燃料电池系统缩小到一个燃料电池系统)和/或改变燃料电池系统的类型而不重新设计组件的选项。例如，模块化线束510可以允许移除一半的模块化系统而不需要部件改变(例如，需要改变线束)。
在一个示例中，模块化线束510设置有盖帽，该盖帽可以被移除并且不同的线束可以被插入以允许添加电机电子驱动器和变速器的不同特征和功能。在各种实施例中，基于硬件/模块/即插即用情况，电子驱动部件现在可访问控制局域网(CAN)总线相关通信、离散线路等中的任何一个。可选地，每条线路可以包括逻辑电路，并且可由ECU控制(或其他处理器系统控制，以控制连接到线路的模块的使用)。在各种实施例中，为了保持系统模块化，该架构可以处理两种不同类型的燃料系统。换句话说，电力系的模块化允许选择不同类型的系统(不同类型的燃料系统和/或不同类型的发电系统)，并且允许选择需要更大的功率量或更小的功率量的部件，如需要的话(除了选择包括哪些电子驱动部件的能力之外)，并且适应第二实体的不同设计。因此，在某些示例中，电力系使用两个燃料电池或两个氢燃料部件。然而，低压系统500的架构被设计成使得该架构可以容易地配对到一个燃料电池或一个电机、一种燃料系统等(术语“配对到”是指移除“配对到一个燃料电池或子系统”的部件意味着移除部件直到仅存在一个燃料电池或子系统)。因此，如果希望改变电力输出要求以满足等级3至7卡车中的不同一个，则可以容易地修改电力系，其中该改变不需要相同量的电力来运行不同等级的卡车。
在各种实施例中，不仅燃料电池可以被堆叠，而且模块化线束510还提供用于电子驱动器、箱等的即插即用集成和连接，并且模块化系统也不依赖于任何特定数量的燃料电池或部件。例如，模块化线束510的模块化可以允许在两个并联系统或一个并联系统、两个燃料电池或一个燃料电池之间和/或在两个电机或一个电机(或其他数量的并联系统电机燃料电池和电池)之间等的选择。模块化线束510的各种线束模块和插入模块化线束510的模块可以插入或不插入，并且最终系统仍然完全正常工作。在该示例中，系统100包括具有模块化电气线束结构的模块化线束510的低压系统500。
模块化线束510
模块化线束510可以包括电池系统线束512、电驱动线束514、燃料电池系统线束516、燃料箱系统线束518、燃料电池模块线束520和522、氢传感器线束524、氢继电器盒线束526和/或低压电池线束526。
图5中连接到模块化线束510的每个盒子表示设备和专用于该设备的电连接。电连接可以被有意地成形，以便与设备上的连接器配合，使得仅适当类型的设备可以附接到连接器。类似地，连接器内的导线可以是特殊布线的，以便向设备提供控制信号，并且将设备和控制设备的控制器彼此连接。同样，用于控制器的连接器是针对本应该连接到模块化线束510的控制器而特别成形的，将控制器布线到线束上的本应该连接到由控制器控制的设备的位置。
电池系统线束512
在各种实施例中，电池系统线束512是高压电池线束和/或第一实体的线束。电池系统线束512可以适于可移除地连接到系统100内的一个或多个电气线束以及一个或多个电气部件。在本说明书中，电池系统线束512可以被称为第一线束，并且电池系统线束512可以是与由第一实体的第一子实体提供的部件相关的线束。在图5所示的示例中，电池系统线束512可以在单个接触点(其可以具有多个导电插脚和/或用于插脚的插座)，例如连接到电连接点570b的电连接点570a处可移除地连接到燃料电池系统线束516。电池系统线束512还可以适于在单个接触点处，例如在连接到连接点582B的连接点582A处，可移除地连接到燃料箱系统线束518。
电池系统线束512可适于连接到车辆中的燃料电池系统的其它部件(例如，可具有用于燃料电池系统的其它部件的连接点)。例如，电池系统线束512可以适于连接到一个或多个高压接线盒，例如高压接线盒532和534。电池系统线束512也可以适于连接到一个或多个高压电池，例如高压电池536和538。控制信号可以经由线束512通过高压接线盒532和534和/或从高压电池536和538来回传送。替代地或附加地，电力可通过高压接线盒532和534和/或从高压电池536和538传输，以用于为其它设备供电。
此外，电池系统线束512可适于在单个接触点，例如电连接点574a和b处可移除地连接到电驱动线束514。在电机系统166的电机传动系统作为选择提供给第二实体(例如OEM)的实施例中，电驱动线束514可以是套件的电机传动选择的一部分。在一个实施例中，线束512仅具有一个用于电驱动线束的接口，并且仅具有一个用于燃料电池的接口，使得仅存在是基本套件的一部分的一个线束，该基本套件可以在不增加更多硬件的情况下升级(例如，通过增加更多线束)。
E-驱动线束514
E-驱动线束514可用于将控制信号发送至电机224和244、FC电池系统300、PCU系统320、电池354、变速器492和/或电机系统166的元件。在各种实施例中，电驱动线束514可以可移除地附接到模块化线束510，并且电驱动线束514可以与第二实体架构258一起提供(例如，当不提供第二实体架构258时，也可以不提供电子驱动线束514)。如下面将更详细讨论的，在(a)第二实体为系统100提供其自己的电子驱动系统，或(b)第二实体(例如OEM)最初在系统100中安装(例如制造商的)第一实体的电子驱动系统，但随后决定用另一电子驱动系统替换第一实体的电子驱动系统的情况下，可以省略电驱动线束514。当电驱动线束514被排除在模块化线束510之外/从其移除时，盖帽(和/或插头)可以放置在电连接点574a上，以便使电池系统线束512的导线绝缘和/或完成电路。
在一个实施例中，移除/不包含电驱动线束514不影响较大的电子线束系统的功能。模块化灵活性便于(例如，通过不需要电驱动线束514)使线束适应各种各样的系统配置。
如上所述，电驱动线束514可适于在单个连接点处可移除地连接到电池系统线束512。此外，电驱动线束514可以包括多个电分支，其适于可移除地连接到用于多个电机的公共ECU和变速器。电驱动线束514可包括用于电机的任何数量的连接器。在一个实施例中，电驱动线束512包括用于连接多个电机的接头连接器。在图5所示的示例性实施例中，电驱动线束514包括三个电分支，可移除地连接到电动发电机1(MG1)的电控单元(ECU)540、MG2的ECU 542和变速器控制544。
在其它实施例中，电驱动线束514可以包括用于连接到附加电机的附加电分支。在一个实施例中，电驱动线束514支撑(例如，具有电连接)多达6个电机和1个变速器(在其他实施例中，电机的最大数目可以不同)。当电驱动线束514的电分支未使用时，未使用的分支可被封盖，并且电池系统线束512和电驱动线束514之间的连接点中的对应线路可被封盖。通过封盖到电驱动线束514的未使用分支的电连接，第二实体可以从电力系系统增加或减少电机，而不必替换电驱动线束514。例如，如果OEM(或其他第二实体)决定将系统100尺寸缩小为单个电机，则OEM可以移除电机ECU 540及其相关联的电机，并将盖帽放置在到ECU540的连接点上和/或放置在电池系统线束512和电驱动线束514之间的连接点中的对应线路上。因此，OEM(或其他第二实体)可以例如以对整个系统的最小修改而将尺寸缩小到单个电机。
第二实体可以移除电驱动线束514以及第一实体的电子驱动系统，并且安装有其自己的相关联的电子线束的不同的电子驱动(例如，非制造商电子驱动系统)和电子控制系统。尽管移除了电动驱动线束514，但是模块化线束510的操作将不受影响。
在各种实施例中，在将变速器连接到变速器控制器544时，系统能够控制变速器以及可与变速器相互作用的所有电机。
燃料电池系统线束516
如上所述，燃料电池系统线束516可以在单个接触点，例如由连接器570a和b形成的电连接点，可移除地连接到电池系统线束512。在一些实施例中，燃料系统线束516可以包括多个适于可移除地连接到多个燃料电池系统线束的电分支。在某些实施例中，这些连接可以使用模块化的接合连接器来实现。如下面将更详细讨论的，每个燃料电池系统线束516在相关的燃料电池模块中提供电连接。在所示的示例性实施例中，燃料电池系统线束516包括两个电分支，这两个电分支分别在电连接点576a和b以及578a和b处可移除地连接到燃料电池模块线束520和522。在其它实施例中，燃料电池系统线束516可包括用于连接到附加燃料电池模块线束的附加电分支。
在一个实施例中，线束516可具有用于两个燃料电池的连接。可选地，线束516可以包括用于将任意数量的燃料电池连接到线束516的接线连接。当燃料电池模块516的电分支未被使用时，其可以以类似于当电驱动线束514被排除/移除时盖住电池系统线束512的方式被盖住。通过具有包括或不包括线束模块的选择，并封盖未使用的电连接，第二实体可以从电力系系统增加或减少燃料电池模块，而不必更换燃料电池系统线束516。例如，如果第二实体决定将车辆100的尺寸缩小到单个燃料电池模块(例如，通过移除除一个之外的所有燃料电池模块)，则第二实体可以移除燃料电池模块线束522及其相关联的燃料电池模块，并且简单地将盖帽放置在连接点上。因此，第二实体可以以对模块化线束510的最小修改而将尺寸缩小到单个燃料电池。
燃料箱线束518
燃料箱系统线束518可以连接到各种储箱、传感器、继电器盒和/或ECU，例如储箱1-6、氢传感器556a和b、氢继电器盒560和ECU558a-d。
尽管图5示出了到6个储箱的连接，但是作为示例，在各种实施例中，可以有多于6个储箱或少于6个储箱。在各种实施例中，每个并联系统可以连接到3个储箱(在各种其它实施例中，每个并联系统可以连接到不同数量的储箱和/或可以连接到与其它并联系统不同数量的储箱)。HFL ECU 558a是用于控制氢燃料箱的主ECU。HF2ECU 558b是用于氢燃料箱的并联系统的ECU。如果氢燃料箱的数量不超过阈值(例如3个)，那么只需要HFL ECU 588a。如果低于燃料箱的较高阈值(例如6个或更少的氢燃料箱)，则不需要HF2 ECU 588b，于是仅需要HFL ECU 588a和HF2 ECU 588b。可以增加更多ECU以容纳更多燃料箱。还可提供本地设备以用于HFL ECU 588a、HF2ECU 588b、EHV ECU 588d之间的通信。
G/W ECU 558c可以将来自第二实体(例如OEM)的消息转换为第一实体所使用的协议，从而第二实体仅需要将其ECU插到线束518(例如经由连接器586a和586b)，而无需知道第一实体所使用的协议。
电动混合电力车辆(EHV)ECU 558d可连接到中央控制单元(例如，控制模块128G)，其控制连接到HV BAT1 536和HV BAT2 538的高压电池(例如，高压电池模块212和232)以及连接到FC 548和FC 552的燃料电池(例如，燃料电池系统216和236)。在各种实施例中，低电压系统500允许第二实体使用简单的接口灵活地控制多个电池、多个燃料电池和多个驱动电机。EHV ECU可以处理控制任务并优化各种系统和并联系统，从而为OEM提供更好的服务。例如，一旦变速器控制器544连接到变速器，连接到EHV ECU 558d的EHV ECU就可以控制变速器。连接到EHV ECU 558d的EHV ECU还可以控制连接到电动发电机1(MG1)ECU 540和MG2ECU 542的电机(例如电机224和244)。在一个实施例中，连接到连接器EHV ECU558d的EHVECU可以包括用于控制燃料电池系统和高电压电池系统的逻辑的多个副本，和/或可以运行相同逻辑的多个实例，使得可以添加或移除多个并联而不需要对EHV ECU进行任何改变(在各种实施例中，每个燃料电池系统与高电压电池系统配对，并且所有的燃料电池/高电压对被添加/连接以与其他燃料电池/高电压电池对并联运行)。在各种实施例中，燃料箱系统线束518连接到在第二位置或子实体(例如，制造商2的位置)处添加的部件，而电池系统线束512连接到在第一位置或子实体(例如，制造商1的位置)处构建的系统的部分。
在各种实施例中，可以为连接到线束514和EHV ECU 558d的设备提供单独的总线。
线束518包括由连接器586a和586b形成的连接点，用于第二实体(例如OEM)以连接另一线束和/或其它线束。
燃料电池模块线束520和522
燃料电池模块线束520和522可以包括分别到燃料电池继电器盒546和550的连接(用于控制燃料电池到电机的连接)和分别到燃料电池548和552的连接(用于发送控制信号到燃料电池548和552并接收与燃料电池548和552的当前状态相关的信息)。燃料电池548和552可以分别是燃料电池系统216和236，其可以是燃料电池堆302。
如上所述，燃料电池模块线束520和522可以可移除地连接到燃料电池系统线束516，允许第二实体在对系统架构进行最小修改的情况下向车辆的电力系系统添加燃料电池模块或从车辆的电力系系统移除燃料电池模块。除了将每个燃料电池模块连接到较大的电子线束系统之外，每个燃料电池模块线束可以提供到燃料电池模块内的单独部件的电连接。在一些实施例中，每个燃料电池模块线束可以提供到燃料电池堆的燃料电池、传感器、ECU和/或传感器的电连接。
氢传感器线束524
氢传感器线束524可以连接到一个或多个氢传感器554，用于将关于氢箱中剩余的氢量的信息传送到一个或多个ECU。
在各种实施例中，氢继电器盒连接器560连接到氢继电器盒560，其连接到线束524的12伏电池562，其是由连接器584a和b以及低压电池线束526形成的连接点。在各种实施例中，每对连接器570a和b至584a和b可以可移除地配合在一起(例如，以凸和凹对)，并且可以包括一个或多个线路，如果线路与在正被组装的配置中未使用的部件相关联，则其中的一些可以被加盖。在各种实施例中，连接器570a和b至584a和b是永久地附接到电缆的“内嵌”连接器(或电缆连接器)，使得连接器可以插入到另一端子(固定仪器或另一电缆)中。换句话说，连接器570a和b至584a和b中的每一个是一个整体单元，并且通过将整体单元a(在线束a的设备上)连接到整体单元b(其与整体单元b配合并且在设备b上)，需要连接的两个单元a和b的所有电连接由此电连接(其中整体单元a和整体单元b可以分别是连接器570a和b至584a和b中的任一个)。换句话说，在各种实施例中，每对连接器570a和b至584a和b在线束本身上形成线-线连接器，其可取决于特定用途的模块化而连接或加盖。
连接到模块化线束510的部件(从而可以彼此通信连接)可以使用多种通信协议中的任何一种彼此通信。例如，协议可以是符合和/或兼容车辆中使用的任何车载诊断(OBD)标准的任何协议。例如，通信协议可以是符合OBD II的协议。作为另一个例子，该协议可以是CAN总线或者可以是CAN总线的一部分。在一个实施例中，该协议可允许微控制器(例如，本说明书的ECU)和其它设备(例如，传感器系统122、处理器系统124、存储器126、控制模块128、燃料电池系统160、电池系统162、燃料箱系统164(其可包括氢存储系统)、电机系统166、燃料电池模块212和232、高压电池模块214和234、和/或电动电机224和244、和/或高压接线盒、HV J/B1 216和HV J/B2236)彼此通信。通信可以通过向共享公共总线的所有设备广播帧来进行，其中帧可以包括标识预期接收方设备和/或发送设备的一个或多个标识符。在一个实施例中，燃料电池模块212和232、高压电池模块214和234、和/或电机224和244、和/或高压接线盒、HV J/B1 216和HV J/B2 236共享公共总线(例如，CAN总线)。
图6示出了连接器600的示例的实施例，其包括带盖帽的线路602a和b以及未带盖帽的线路604a-j。带盖帽的线路602a和b是用于在本配置中不使用的部件的电气线路(或其他线路)，而未带盖帽的线路604a-j是用于在本配置中使用的部件的电气线路。带盖线路602a和b上的交叉影线表示开口被塞或密封，但是塞或密封不一定是光滑表面。类似地，未封盖的线路604a-j内的圆圈指示开口未被塞住，但是开口内的结构可能相当复杂。连接器600可以是连接器570a和b到584a和b中的任何一个。例如，带盖的线路602a和b可以是用于连接并联系统(例如，不是主系统的并联系统2)的线路。作为另一示例，仅封盖线路602a和b中的一个，其可以用于电驱动线束514。
图7示出了表示盖帽的电路的电路图700。在电路图700中，盖帽602a包括一个或多个导线，例如导线704、706等，其经由连接器708完成线束上的电路。连接器708可以包括一对或多对导线，例如导线对710a和b、712a和b等，其中每个导线对可以具有较高电压导线和较低电压和/或接地导线。可选地，多个较高电压导线可以共享相同的接地导线。导线704、706等中的每一个可以包括高侧和低侧，其中高侧连接到较高电压导线，而低侧连接到对应的较低电压导线，诸如电源的负侧(或接地，并且如果导线704连接到的对应较高电压导线的较低电压导线是接地的，则使用导线704作为示例)。如果电路没有被盖帽602a闭合，则EHV ECU 558d可将开路解释为系统没有正确地起作用，并且EHV ECU 558d可能关闭系统100，而EHV ECU 558d可将闭合的电路解释为部件有意地被去除。替代地或附加地，导线704、706…中的任一者可以连接到无源电路，该无源电路响应于来自ECU的控制信号而产生信号，该信号被解释为有意省略的部件或者模拟通常由缺失的部件产生的信号，但是该信号不会导致系统100依赖于缺失的部件来满足系统100的任何需要(例如，扭矩请求或功率请求)。例如，连接器708可以是用于HV J/B2 534、HVBAT2 538、HF2 ECU 558B、HF2传感器556B、G/W ECU 558c、箱3-6、连接器574a、578B中的任何一个的连接器。对于光学线路，导线704和706可以是光纤和/或可以包括光源和/或反射镜以返回到与ECU通信的检测器。
图8示出了使用图1-7的系统的方法800的实施例。在步骤802中，为第一实体，例如制造商，提供了用于制造系统100的各种模块的系统。例如，该系统可能能够制造用于FC堆302的模块化燃料电池、图1-4的部件和低压系统500的模块化线束510的模块。在步骤804中，确定关于车辆的要求和/或结构以及满足这些要求和/或结构所需的模块的配置。例如，确定用于为车辆提供电力的并联系统的数量和每个并联系统的类型。例如，确定第一实体是否将为架构258的部件、变速器、电逆变器220和242和/或电机224和244供电。
然后，在步骤806中，基于对车辆的结构和/或要求的确定，确定将不需要线束的每个模块的模块和/或线路中的图1-5的系统的哪些模块以及将需要哪些模块。接下来，在步骤808中，制造和/或组装所需的模块(高压和/或低压系统的模块，例如图1-5的模块)。例如，一个或多个模块可能还不存在，并且可以被制造，然后模块可以根据需要彼此附接。相反，一个或多个模块可能已经被制造，并且仅需要附接到其它模块。
在步骤810中和/或作为步骤808的一部分，对将不需要的低压系统500的模块化线束510的线路进行封盖，并且为需要的模块化线束510的部件供应不需要封盖的线路。在一个实施例中，所提供的线束的结构之间的差异在于，哪些线路被加盖和/或模块化线束510的哪些模块(这取决于被组装的模块的配置)。否则，对于所提供的线束结构500的每个模块，单独模块的结构中的唯一差异是哪些线路被加盖和/或哪些线路未被加盖。通过仅改变哪些线路被加盖和/或哪些线路未被加盖，相同的线束模块可用于车辆的模块的各种配置。
在步骤812中，步骤808和810的组装的模块和线束被运输或以其它方式提供给第二实体(例如OEM)，并且第一子实体使用由第一子实体提供的组件和/或模块完成组件和/或组件的一部分。
可选地，步骤802-812可以重复多次。例如，可以有多个OEM和/或制造商可以具有不同的设施，这些设施可以具有不同的位置，并且制造商的设施和/或每个OEM可以构建车辆的不同部分。类似地，如果存在两个或更多个OEM，则第一OEM可以具有模块化部件的系统，其在将车辆提供给下一个和/或第二OEM之前添加到车辆和/或出售给第二OEM并由下一个和/或第二OEM添加到车辆。可以由合作生产系统100(或另一车辆)的制造商链中的任何实体来执行对线束的各条线路的加盖。可选地，根据需要，制造链中的不同实体可以覆盖线束的不同生产线。
图9示出了改变将在车辆中使用的模块的配置的方法的实施例。在步骤902中，从具有第一模块化配置的车辆的发动机的第一组模块化部件移除第一电气线束。线束的移除可以将第一电气线束从形成第一模块化配置的多个模块化部件电分离，第一线束先前接触到所述第一模块化配置。第一线束可具有彼此电隔离的多个电气线路，并且在移除第一线束之前，至少一个电气线路附接到多个模块化部件。
在步骤904中，改变模块的配置。例如，可以从车辆的第一组模块(具有第一模块化配置)添加至少一个模块和/或从车辆的第一组模块(具有第一模块化配置)移除至少一个模块，从而产生第二组模块，第二组模块形成包括至少一个模块的第二模块化配置。作为另一个示例，模块的第一和第二配置可以各自使用该组模块，但是使用模块的配置不同，使得使用不同组的模块化线束510的线路(例如，在一种配置中可能两个模块并联放置，在另一种配置中可能两个模块串联放置)。
在步骤906中，第二线束被电气地附接到第二组模块。第一电气线束和第二电气线束可以在结构上相同，除了第一电气线束的至少一根被封盖的线路未封盖在第二电气线束上并且/或者第二电气线束的至少一根被封盖的线路未被封盖在第一电气线束上。更具体地说，用于作为模块的第一配置的一部分而不是第二组模块的一部分的模块的线将被加盖在第二线束上，而不是在第一线束上。类似地，用于作为模块的第二配置的一部分而不是第一组模块的一部分的模块的线路将被加盖在第一线束上，而不是第二线束上。步骤906可以是步骤904的一部分，和/或步骤904和906可以作为一个步骤来执行。在一个实施例中，在方法900中，需要进行的修改车辆的唯一结构差异是重新布置模块的配置(其可以包括添加和/或移除一个或多个模块)，并且对模块化线束510的不同线路加盖和/或去盖。
图8和9的方法可以与图1-7的任何实施例(和/或与本说明书的任何其它实施例)一起使用。
如本文所使用，术语电路和部件可描述可根据本申请的一个或一个以上实施例执行的给定功能性单元。如本文所使用的，可以利用任何形式的硬件、软件或其组合来实现组件。例如，可以实现一个或多个处理器、控制器、ASIC、PLA、PAL、CPLD、FPGA、逻辑组件、软件例程或其他机制来构成组件。本文描述的各种组件可以被实现为分立组件，或者所描述的功能和特征可以部分地或全部地在一个或多个组件之间共享。换句话说，如所属领域的技术人员在阅读此描述之后将明白，本文中描述的各种特征和功能性可在任何给定应用中实施。它们可以以各种组合和排列在一个或多个单独或共享的组件中实现。尽管各种特征或功能元件可以作为单独的组件单独地描述或要求保护，但是应当理解，这些特征/功能可以在一个或多个公共软件和硬件元件之间共享。这样的描述不应要求或暗示使用单独的硬件或软件组件来实现这样的特征或功能。
在使用软件全部或部分地实现部件的情况下，这些软件元件可以被实现为与能够执行关于其描述的功能的计算或处理部件一起操作。图10中示出了一个这样的示例计算部件。根据该示例计算部件1000描述了各个实施例。在阅读了本说明书之后，相关领域的技术人员将明白如何使用其它计算部件或架构来实施应用程序。
现在参考图10，计算部件1000可以表示例如在车辆系统100的自调节显示器和/或ECU内发现的计算或处理能力。计算部件1000还可以表示嵌入在系统100的给定组件内或以其他方式对其可用的计算能力。系统100的ECU和/或控制模块128中的任一个可以是计算部件1000。
计算部件1000可包括例如一个或多个处理器、控制部件或其他处理设备。这可以包括处理器和/或构成系统100的任何一个或多个组件。处理器1004可以使用通用或专用处理引擎来实现，例如微处理器、控制器或其他控制逻辑。处理器1004可以包括在处理器系统124内或者可以包括该处理器系统。处理器1004可以连接到总线1002。然而，任何通信介质可被用于促进与计算部件1000的其他组件的交互或外部通信。
计算部件1000还可包括一个或多个存储器部件，在此简称为主存储器1008。主存储器1008可以包括存储器126，或者可以被包括在其中。例如，随机存取存储器(RAM)或其它动态存储器可以用于存储信息和要由处理器1004执行的指令。主存储器1008还可以用于在执行要由处理器1004执行的指令期间存储临时变量或其他中间信息。计算部件1000可以类似地包括耦接到总线1002的只读存储器(“ROM”)或其他静态存储设备，用于存储静态信息和处理器1004的指令。
计算部件1000还可包括一种或多种不同形式的信息存储机构1010，其可包括例如介质驱动器1012和存储单元接口1020。介质驱动器1012可以包括驱动器或其它机构以支持固定或可移除存储介质1014。例如，可以提供硬盘驱动器、固态驱动器、磁带驱动器、光学驱动器或其它可移除或固定介质驱动器。存储介质1014可以包括例如硬盘、集成电路组件、光盘、CD或DVD。存储介质1014可以是由介质驱动器1012读取、写入或访问的任何其它固定或可移除介质。如这些示例所示，存储介质1014可包括其中存储有计算机软件或数据的计算机可用存储介质。
在替换实施例中，信息存储机构1010可以包括用于允许计算机程序或其它指令或数据被加载到计算部件1000中的其它类似的手段。这些手段可以包括例如固定的或可移除的存储单元1022和接口1020。
计算部件1000还可包括通信接口1024。通信接口1024可以用于允许软件和数据在计算部件1000和外部设备之间和/或在系统100的不同组件之间传输。通信接口1024的示例可以包括调制解调器或软调制解调器、网络接口(诸如以太网、网络接口卡、IEEE 802.XX或另一接口)。经由通信接口1024传送的软件/数据可以在信号上携带，该信号可以是电子的、电磁的(其包括光学的)或能够由给定通信接口1024交换的其他信号。这些信号可以经由信道1028被提供给通信接口1024。信道1028可以承载信号，并且可以使用有线或无线通信介质来实现。信道的一些示例可以包括RF链路、光链路、网络接口、局域网或广域网、以及其他有线或无线通信信道。
在本文档中，术语“计算机程序介质”和“计算机可用介质”用于一般地指代瞬时性或非瞬时性介质。这样的介质可以是例如存储器1008、存储单元1020、介质1014和信道1028。这些和其它各种形式的计算机程序介质或计算机可用介质可以涉及将一个或多个指令的一个或多个序列承载到处理设备以供执行。这种包含在介质上的指令通常被称为“计算机程序代码”或“计算机程序产品”(其可以以计算机程序或其他分组的形式被分组)。当被执行时，这样的指令可以使得计算部件1000能够执行如本文所讨论的本申请的特征或功能。
在一个备选实施例中，系统100的任何ECU可以是专门设计成执行本说明书中描述的功能的逻辑电路。
应当理解，在一个或多个单独实施例中描述的各种特征、方面和功能在其适用性方面不限于描述它们的特定实施例。相反，它们可以单独地或以各种组合应用于一个或多个其它实施例，而不管是否描述了这样的实施例以及不管这样的特征是否作为所描述的实施例的一部分呈现。因此，本申请的广度和范围不应被上述示例性实施例中的任一个所限制。
除非另有明确说明，否则本文中使用的术语和短语及其变型应被解释为开放式的而非限制性的。作为前述内容的例子，术语“包括”应当被理解为表示“包括，但不限于”等。术语“示例”用于提供讨论中的项目的示例性实例，而不是其详尽的或限制性的列表。术语“一”或“一个”应被解读为意指“至少一个”、“一个或多个”等；以及形容词，例如“常规的”、“传统的”、“正常的”、“标准的”、“已知的”。类似含义的术语不应被解释为将所描述的项目限制为给定时间段或在给定时间可用的项目。相反，它们应当被理解为包含现在或将来任何时间可用或已知的常规、传统、正常或标准技术。在本文献涉及本领域普通技术人员将明白或已知的技术的情况下，这样的技术涵盖现在或在将来的任何时间本领域技术人员明白或已知的那些技术。
在一些情况下，诸如“一个或多个”、“至少”、“但不限于”或其他类似短语的扩展词和短语的存在不应被理解为意味着在可能不存在这种扩展短语的情况下，意图或要求较窄的情况。术语“部件”的使用不暗示作为部件的一部分描述或主张的方面或功能性全部配置在共同封装中。实际上，部件的任何或所有各个方面，无论是控制逻辑还是其他部件，都可以被组合在单个分组中或单独维护，并且还可以被分布在多个分组或包中或跨多个位置分布。
另外，本文阐述的各种实施例是按照示例性框图、流程图和其它图示来描述的。在阅读本文件之后，对于本领域普通技术人员来说显而易见的是，可以在不局限于所说明的示例的情况下实现所说明的实施例及其各种替代。例如，框图及其所附描述不应被解释为要求特定的架构或配置。

Claims (15)

1.一种模块化系统，包括：
一种包括被配置成承载控制信号的多个电气线路的线束，所述多个电气线路包括：
第一线路，其包括第一连接点以连接到为车辆的运动提供电力的第一模块化电力系统，所述第一线路被耦接以将控制信号运载到所述第一模块化电力系统；以及
第二线路，其包括第二连接点，所述第二连接点连接到第二电力系统，所述第二电力系统被配置为向所述车辆的所述运动提供电力，所述第二线路被配置为将控制信号运载到所述第二模块化电力系统；
其中所述第一线路与所述第二线路通信隔离。
2.根据权利要求1所述的模块化系统，其中，所述第一电气线路包括由盖帽盖住的第二电连接，其中，所述盖帽在连接到所述第二电连接时完成电路，在所述第二电连接未盖住且未连接的情况下，所述电路将保持断开。
3.根据权利要求1所述的模块化系统，其中所述第一模块化电力系统和所述第二模块化电力系统是电隔离的。
4.根据权利要求1所述的模块化系统，其中所述第一线路和所述第二线路是第一线束的一部分，所述模块化系统还包括以下中的一个：
第二线束，其可移除地连接到所述第一线束，其中所述第一线束包括两个连接，所述两个连接中的多个中的每一个被配置为向至少一个高电压电池系统发送控制信号；或者
电气线束，其可移除地连接到所述第一线束，所述第二线束包括多个分支，其中每个分支包括连接器，所述连接器通信地耦接到至少一个燃料电池模块以向所述至少一个燃料电池模块发送控制信号；或者
电驱动线束，其可移除地连接到所述第一线束，所述电驱动线束包括多个连接，所述多个连接通信地连接到车辆的驱动链的部件并且在所述驱动链的所述部件之间传输控制信号。
5.根据权利要求4所述的模块化系统，所述电驱动线束进一步包括连接点，所述连接点执行以下至少一者：连接到变速器以将控制信号发送到所述变速器，和与电机连接以将控制信号发送到所述电机。
6.根据权利要求4所述的模块化系统，所述电驱动线束连接到控制单元，所述控制单元执行以下至少一者：经由所述电驱动线束控制连接到所述电驱动线束的模块，和经由连接到为车辆提供电力的并联电力系统的多个并联线路中的每一个发送控制信号。
7.一种模块化系统，包括：
线束，其被配置为发送控制信号，所述线束包括多个连接；其中所述多个连接中的连接被盖帽盖住，其中所述盖帽在连接到所述多个连接中的连接时完成电路，其中在所述多个连接中的所述连接未盖住且未连接的情况下，所述电路将保持断开。
8.根据权利要求7所述的模块化系统，所述多个连接器包括到控制器的连接，当所述控制器连接到所述模块化系统时，如果所述线束在所述多个连接点中的一个或多个预定连接点处具有开路，则所述控制器将不允许所述模块化系统运行。
9.根据权利要求7所述的系统，其中所述多个电连接包括连接到为车辆提供电力的电力系统的控制系统的电连接。
10.根据权利要求7所述的系统，所述多个电连接还包括第一连接点和第二连接点，所述线束还包括：
第一线路，其包括第一连接点，所述第一连接点连接到第一模块化电力系统并向所述第一模块化电力系统发送控制信号，所述第一模块化电力系统为车辆的运动提供电力；以及
第二电气线路，所述第二电气线路包括所述第二连接点，所述第二连接点连接到第二模块化电力系统并且控制信号经由所述第二连接点被发送到所述第二模块化电力系统，所述第二模块化电力系统对所述车辆的所述运动提供电力，所述第一线路与所述第二线路通信隔离。
11.根据权利要求7所述的系统，所述多个电连接还包括第一连接点、第二连接点和第三连接点；
第一电气线路包括所述第一连接和所述第二连接；并且
第二线路包括所述第三连接点以向第二电力系统发送控制信号以向所述车辆的所述运动提供电力；
其中，所述第一连接点是连接到高电压电池系统的连接，所述高电压电池系统具有足够高的电压以对所述车辆的运动提供电力，所述第一电连接是将控制信号发送到所述高电压电池的连接。
12.根据权利要求7所述的模块化系统，所述模块化系统还包括高压接线盒，一个或多个燃料电池在所述高压接线盒的一侧上连接到所述模块化系统，所述高压接线盒在所述高压接线盒的第二侧上提供电力，所述电力为低压部件提供电力；并且
其中，所述电气线束包括：
包括所述多个电连接的第一线束；以及
包括连接点的第二线束，所述第二电气线束的所述连接点能够可移除地连接到所述第一电气线束的所述多个连接点中的至少一个，控制信号能够经由所述多个连接点中的至少一个在所述第一线束与所述第二线束之间传输。
13.根据权利要求10所述的模块化系统，还包括：
第三模块化电力系统，所述第三模块化电力系统可移除地连接到所述第一线束，所述第三模块化电气系统包括一个或多个连接点以连接到燃料箱，并且向所述燃料箱发送控制信号。
14.根据权利要求12所述的模块化系统，还包括：
第三线束，所述第三线束可移除地连接到所述第一线束，所述第三线束包括连接到控制单元的一个或多个连接点，所述控制单元经由所述第一线束、所述第二线束和所述第三线束向附接到所述第一线束和所述第二线束的发电系统发送控制信号。
15.一种方法，包括：
提供包括多个电隔离线的线束；
确定车辆的结构；
确定车辆的结构将需要电隔离线中的哪一条；以及
覆盖车辆的结构不需要的电隔离线。
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