CN1886282B - 用于产生牵引力的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于产生牵引力的装置(100)，该装置(100)包括：能源(110)，其适于产生高DC电压(120)；电动机驱动器(130)，其适于从所述的高DC电压(120)产生电动机电压(140)；以及电动机(150)，其适于从所述的电动机电压(140)产生所述的牵引力，所述的能源(110)包括：热力发动机(160)，其适于通过燃烧燃料产生机械功率(170)；交流发电机(180)，其适于从所述的机械功率(170)产生交流电压(190)；整流器(200)，其适于整流所述的交流电压(190)并且产生低DC电压(210)；能量电池(220)，其适于存储和传递从所述的低DC电压(210)导出的能量；以及牵引升压变换器(230)，其适于升高所述的低DC电压(210)以产生所述的高DC电压(120)，所述的电动机驱动器(130)包括：功率电池(240)，其适于存储能量在所述的高DC电压(120)传递功率；以及牵引变换器(250)，其适于在电动机驱动操作期间从所述的高DC电压(120)产生所述的电动机电压(140)，和在制动操作期间从所述的电动机电压(140)产生所述的高DC电压(120)。

Description

用于产生牵引力的方法和装置
技术领域
本发明一般涉及一种电力牵引系统，尤其涉及一种用于产生牵引力和用于非牵引目的的能量电池和功率电池的组合的使用。而这里着重公开在机车和非公路(off-highway)车辆中的电力牵引系统的使用，很显然，对于本领域普通技术人员来说本发明也可以用在其他车辆的和非车辆的应用中。
背景技术
在广泛的各种应用中，电力牵引系统包括用于改进系统效率的电池。根据这些电池分别是优化能量密度或者功率密度的设计来将这些电池典型地分为“能量电池”或者“功率电池”。一些牵引应用相对于其他应用来说更适合一种电池类型；其他的应用适合能量和功率电池的组合。在电动机驱动期间，电池通过电动机放电以产生牵引力。在制动期间，电动机被操作为发电机给电池再充电。
在结合了能量和功率电池的系统(双电池系统)中，能量电池的初始充电和补充充电典型地或者通过替换电池的部分机械地获得或者通过耦合到公共电网(power utility grid)电力地获得。在双电池系统中存在提供充电能量电池的可供选择的方式的机会。
除了为牵引应用提供功率之外，牵引系统的电功率产生能力能够被用于非牵引目的。因此，存在开拓用于非牵引应用的电力牵引系统电功率产生能力的附加机会。
发明内容
在本发明的一个实施例中，通过用于产生牵引力的装置来提供上述的机会，该装置包括：适于产生高DC(直流)电压的能源；适于从高DC电压产生电动机电压的电动机驱动器；和适于从电动机电压产生牵引力的电动机，所述能源包括：适于通过燃烧燃料产生机械功率的热力发动机；适于从机械功率产生交流电压的交流发电机；适于整流交流电压并且产生低DC电压的整流器；适于从存储和传递从低DC电压导出的能量的能量电池；以及适于升高低DC电压以产生高DC电压的牵引升压变换器，该电动机驱动器包括：适于存储能量在高DC电压传递功率的功率电池；适于在电动机驱动期间从高DC电压产生电动机电压并且适于在制动期间从电动机电压产生高DC电压的牵引变换器。
本发明还包括有一种方法，该方法包括以下的步骤：产生高DC电压；从该高DC电压产生电动机电压；以及从电动机电压产生牵引力，产生高DC电压的步骤包括：燃烧燃料以产生机械功率；利用交流发电机从该机械功率中产生交流电压；利用整流器整流该交流电压以产生低DC电压；利用能量电池以存储和传递从低DC电压导出的能量；并且升高低DC电压以产生高DC电压，产生电动机电压的步骤包括：利用功率电池存储能量和在高DC电压传递功率；并且在电动机驱动期间从高DC电压产生电动机电压并且在制动操作期间从电动机电压产生高DC电压。
附图说明
当阅读了参考附图的下面的详细的说明之后，将会更好的理解本发明的这些和其他的特征、方面、以及优点，其中全部附图中的同样的符号代表同样的部分，其中：
图1描绘了根据本发明的一个实施例用于产生牵引力的装置的方框图。
图2-9描绘了根据图1的实施例的其他实施例的方框图。
图10描绘了根据本发明的另一个实施例的机车的方框图。
图11描绘了根据本发明的另一个实施例的非公路车辆的方框图。
具体实施方式
根据本发明的一个实施例，图1描绘了用于产生牵引力的装置100的方框图。装置100包括能源110、电动机驱动器130和电动机150。在操作中，能源110产生高DC电压120。电动机驱动器130从高DC电压120产生电动机电压140，并且电动机150从电动机电压140产生牵引力。正如这里所使用的，电动机150指的是能够从电功率产生机械功率的任何电气设备，没有任何限制，该电动机包括单相或者多相、AC(交流)或者DC电动机。
在图1的实施例中，能源110包括热力发动机160、交流发电机180、整流器200、能量电池220以及牵引升压变换器230。在操作中，热力发动机160通过燃烧燃料产生机械功率170。交流发电机180从机械功率产生交流电压190。然后，整流器200整流交流电压190以产生低DC电压210。能量电池220存储和传递从低DC电压210导出的能量，并且牵引升压变换器230升高低DC电压210以产生高DC电压120。正如这里所使用的，参考DC电压，“低”和“高”仅仅为相对术语，并且不特别意味着绝对的电压电平。
电动机驱动器130包括功率电池240以及牵引变换器250。在操作中，功率电池240存储能量并且在高DC电压120传递功率。在电动机驱动期间，牵引变换器250从高DC电压120产生电动机电压140，并且在制动操作期间牵引变换器250从电动机电压140产生高DC电压。
在根据图1的实施例的更详细的实施例中，电动机驱动器130的能量存储容量与由能源110在高DC电压120传递的功率的比率在约0.001小时至约60小时之间。
在根据图1的实施例的另一个更详细的实施例中，电动机驱动器130的能量存储容量与通过能源110在高DC电压传递的功率的比率在约0.5小时和约20小时之间。
根据本发明的另一个实施例，图2说明了装置100的方框图，其中装置100进一步包括起动逆变器(cranking inverter)260。在操作中，起动逆变器260在交流发电机180的起动操作期间从低DC电压210产生起动电压265。“起动操作”是指利用交流发电机180作为电动机以应用转矩来起动热力发动机160的实现。
在根据图2的实施例的更详细的实施例中，起动逆变器260是双向的并且进一步包括充电升压变换器270。在操作中，充电升压变换器270将交流电压190升高到更适于给能量电池220充电的更高的电压。
根据本发明的另一个实施例，图3描绘了装置100的方框图，其中装置100进一步包括电网变换器(utility converter)280。在操作中，电网变换器280起到应急发电机的作用，将低DC电压210变换成适于耦合到电网(utility grid)300的电网电压290。在一些实施例中，变换器280为双向设备，其选择地允许能量电池220直接从电网300充电。
在可选择的实施例中，在图4中显示的，电网变换器280从高DC电压120馈入而不是从低DC电压210馈入。在一些实施例中，变换器280是双向的设备，该设备选择地允许功率电池240直接从电网300充电。
根据本发明的另一个实施例，图5说明了装置100的方框图，其中装置100进一步包括起动逆变器260以及转换开关310。在操作中，起动逆变器260选择地从低DC电压210产生起动电压265或者电网电压290。转换开关310选择地将起动电压265耦合到交流发电机180或者将电网电压290耦合到电网300上。
在根据图5的实施例的更详细的实施例中，起动逆变器260为双向的并且包括充电升压变换器270。在操作中，充电升压变换器270升高交流电压190到更适于给能量电池充电220的更高的电压。在可选择的实施例中，图6所示，起动逆变器260从高DC电压120馈入而不是从低DC电压210馈入，并且可以用于给功率电池240充电。
在根据图1的实施例的另一个实施例中，图7描绘了能源110的方框图，其中能源110进一步包括超级电容器组320。在操作中，超级电容器组320存储和传递电能。在这个实施例中，牵引升压变换器230执行控制能量在整流器200、能量电池220以及超级电容组320之间流动的附加功能。
在根据图7的另一个实施例中，能源110进一步包括单向耦合器330。在操作中，当超级电容器组320的电压低于能量电池220的电压时，单向耦合器330引导电流从能量电池220流到超级电容器组320。
在根据图1的另一个实施例中，图8描述了电动机驱动器130的方框图，其中该电动机驱动器130进一步包括功率超级电容器340。在操作中，功率超级电容器340存储和传递从高DC电压120导出的能量。
在根据图1的实施例的另一个更详细的实施例中，电动机电压140为DC电压，并且电动机150包括DC电动机。
在根据图1的另一个更详细的实施例中，图9描绘了方框图，其中交流发电机180和整流器200更适于提供功率给辅助负载350并且因此起到辅助供电设备的作用。
根据本发明的另一个实施例，图10描绘了机车400的方框图。除了装置100的组件之外，机车400还包括车轮420。在这个实施例中，电动机150从电动机电压140产生电动机转矩。车轮420从电动机转矩410产生牵引力430并且将牵引力430应用到铁轨440上。
根据本发明的另一个实施例，图11描绘了非公路车辆500的方框图。除了机车400的组件之外，非公路车辆500包括轮胎520。在该实施例中，车轮420从电动机转矩410产生车轮转矩。轮胎520从车轮转矩510产生牵引力430并且将牵引力430应用到非公路表面(off-highway surface)540。
虽然这里仅仅说明和描述了本发明的某些特征，但是对于本领域那些技术人员来说将可以发现一些修改和改变。因此，可以理解附加的权利要求将覆盖落入到本发明的真实的精神范围内的所有的这种修改和改变。

Claims (60)

1.一种用于产生牵引力的装置(100)，所述的装置(100)包括：
能源(110)，其适于产生高DC电压(120)；
电动机驱动器(130)，其适于从所述的高DC电压(120)产生电动机电压(140)；以及
电动机(150)，其适于从所述的电动机电压(140)产生所述的牵引力，
所述的能源(110)包括：
热力发动机(160)，其适于通过燃烧燃料产生机械功率(170)；
交流发电机(180)，其适于从所述的机械功率(170)产生交流电压(190)；
整流器(200)，其适于整流所述的交流电压(190)并且产生低DC电压(210)；
能量电池(220)，其适于存储和传递从所述的低DC电压(210)导出的能量；以及
牵引升压变换器(230)，其适于升高所述的低DC电压(210)以产生所述的高DC电压(120)，
所述的电动机驱动器(130)包括：
功率电池(240)，其适于存储能量和在所述的高DC电压(120)传递功率；以及
牵引变换器(250)，其适于在电动机驱动操作期间从所述的高DC电压(120)产生所述的电动机电压(140)，和在制动操作期间从所述的电动机电压(140)产生所述的高DC电压(120)，
其中所述电动机驱动器(130)的能量存储容量与通过所述能源(110)在所述高DC电压(120)传递的功率之间的比率在0.001小时至60小时之间。
2.权利要求1的装置(100)，其中所述电动机驱动器(130)的能量存储容量与通过所述能源(110)在所述高DC电压(120)传递的功率之间的比率在0.5小时至20小时之间。
3.权利要求1的装置(100)，进一步包括起动逆变器(260)，其适于在所述的交流发电机(180)的起动操作期间从所述的低DC电压(210)产生起动电压(265)。
4.权利要求3的装置(100)，其中所述的起动逆变器(260)为双向的并且进一步包括充电升压变换器(270)，该充电升压变换器(270)适于升高所述的交流电压(190)。
5.权利要求1的装置(100)进一步包括：
起动逆变器(260)，其适于选择地从所述低DC电压(210)产生起动电压(265)或者电网电压(290)；以及
转换开关(310)，其适于选择地将所述起动电压(265)耦合到所述交流发电机(180)或者将所述的电网电压(290)耦合到电网(300)。
6.权利要求5的装置(100)，其中所述起动逆变器(260)为双向的并且进一步包括充电升压变换器(270)，所述充电升压变换器(270)适于升高所述的交流电压(190)。
7.权利要求1的装置(100)进一步包括：
起动逆变器(260)，其适于选择地从所述高DC电压(120)产生起动电压(265)或者电网电压(290)；以及
转换开关(310)，其适于选择地将所述起动电压(265)耦合到所述交流发电机(180)或者将所述的电网电压(290)耦合到电网(300)。
8.权利要求1的装置(100)，其中所述能源(110)进一步包括超级电容器组(320)，其适于存储和传递电能，所述牵引升压变换器(230)进一步适于控制能量在所述整流器(200)、所述能量电池(220)以及所述超级电容器组(320)之间流动。
9.权利要求8的装置(100)，进一步包括单向耦合器(330)，其适于从所述能量电池(220)传导电流到所述的超级电容器组(320)。
10.权利要求1的装置(100)，其中所述电动机驱动器(130)进一步包括功率超级电容器(340)，其适于存储和传递从所述高DC电压(120)导出的能量。
11.权利要求1的装置(100)，其中所述的电动机电压(140)为DC电压。
12.权利要求1的装置(100)，其中所述的交流发电机(180)和所述的整流器(200)进一步适于将功率供应给辅助负载(350)。
13.一种用于产生牵引力的装置(100)，所述的装置(100)包括：
能源(110)，其适于产生高DC电压(120)；
电动机驱动器(130)，其适于从所述的高DC电压(120)产生电动机电压(140)；以及
电动机(150)，其适于从所述的电动机电压(140)产生所述的牵引力，
所述的能源(110)包括：
热力发动机(160)，其适于通过燃烧燃料产生机械功率(170)；
交流发电机(180)，其适于从所述的机械功率(170)产生交流电压(190)；
整流器(200)，其适于整流所述的交流电压(190)并且产生低DC电压(210)；
能量电池(220)，其适于存储和传递从所述的低DC电压(210)导出的能量；以及
牵引升压变换器(230)，其适于升高所述的低DC电压(210)以产生所述的高DC电压(120)，
所述的电动机驱动器(130)包括：
功率电池(240)，其适于存储能量和在所述的高DC电压(120)传递功率；以及
牵引变换器(250)，其适于在电动机驱动操作期间从所述的高DC电压(120)产生所述的电动机电压(140)，和在制动操作期间从所述的电动机电压(140)产生所述的高DC电压(120)，
其中所述装置(100)进一步包括电网变换器(280)，其适于将所述低DC电压(210)或所述高DC电压(120)变换为电网电压(290)。
14.权利要求13的装置(100)，其中所述的电网变换器(280)进一步适于选择地将所述的电网电压(290)变换为所述的低DC电压(210)。
15.权利要求13的装置(100)，其中所述的电网变换器(280)进一步适于选择地将所述的电网电压(290)变换为所述的高DC电压(120)。
16.一种用于产生牵引力的方法，所述的方法包括：
产生高DC电压(120)；
从所述高DC电压(120)产生电动机电压(140)；以及
从所述电动机电压(140)产生所述牵引力，
所述产生所述高DC电压(120)的步骤包括：
燃烧燃料产生机械功率(170)；
利用交流发电机(180)从所述机械功率(170)产生交流电压(190)；
利用整流器(200)整流所述交流电压(190)以产生低DC电压(210)；
利用能量电池(220)存储和传递从所述低DC电压(210)导出的能量；以及
升高所述低DC电压(210)以产生所述高DC电压(120)，
所述产生电动机电压(140)的步骤包括：
利用功率电池(240)存储能量在所述高DC电压(120)传递功率；以及
在电动机驱动操作期间从所述的高DC电压(120)产生所述的电动机电压(140)并且在制动操作期间从所述的电动机电压(140)产生所述的高DC电压(120)，其中所述电动机驱动(130)的能量存储容量与通过所述产生所述高DC电压(120)的步骤传递的功率之间的比率在0.001小时至60小时之间。
17.权利要求16的方法，其中所述电动机驱动器(130)的能量存储容量与通过所述产生所述高DC电压(120)的步骤传递的功率之间的比率在0.5小时至20小时之间。
18.权利要求16的方法，进一步包括在所述交流发电机(180)的起动操作期间从所述低DC电压(210)产生起动电压(265)。
19.权利要求18的方法，其中所述产生起动电压(265)的步骤进一步包括升高所述的交流电压(190)。
20.权利要求16的方法，进一步包括：
选择地从所述低DC电压(210)产生起动电压(265)或者电网电压(290)；以及
选择地将所述起动电压(265)耦合到所述交流发电机(180)或者将所述电网电压(290)耦合到电网(300)。
21.权利要求20的方法，其中所述的选择地产生起动电压(265)或者电网电压(290)的步骤进一步包括升高所述交流电压(190)。
22.权利要求16的方法进一步包括：
选择地从所述高DC电压(120)产生起动电压(265)或者电网电压(290)；以及
选择地将所述起动电压(265)耦合到所述交流发电机(180)或者将所述电网电压(290)耦合到电网(300)。
23.权利要求16的方法，其中所述的产生高DC电压(120)的步骤进一步包括：
利用超级电容器组(320)存储和传递从所述低DC电压(210)导出的电能；以及
控制电能在所述整流器(200)、所述能量电池(220)和所述超级电容器组(320)之间流动。
24.权利要求23的方法，进一步包括单向的将电流从所述能量电池(220)传导到所述超级电容器组(320)。
25.权利要求16的方法，其中所述的从所述电动机电压(140)产生所述牵引力的步骤进一步包括利用功率超级电容器(340)存储和传递从所述高DC电压(120)导出的能量。
26.权利要求16的方法，其中所述的电动机电压(140)为DC电压。
27.权利要求16的方法，其中所述的产生所述高DC电压(120)的步骤进一步包括将功率供应给辅助负载(350)。
28.一种用于产生牵引力的方法，所述的方法包括：
产生高DC电压(120)；
从所述高DC电压(120)产生电动机电压(140)；以及
从所述电动机电压(140)产生所述牵引力，
所述产生所述高DC电压(120)的步骤包括：
燃烧燃料产生机械功率(170)；
利用交流发电机(180)从所述机械功率(170)产生交流电压(190)；
利用整流器(200)整流所述交流电压(190)以产生低DC电压(210)；
利用能量电池(220)存储和传递从所述低DC电压(210)导出的能量；以及
升高所述低DC电压(210)以产生所述高DC电压(120)，
所述产生电动机电压(140)的步骤包括：
利用功率电池(240)存储能量在所述高DC电压(120)传递功率；以及
在电动机驱动操作期间从所述的高DC电压(120)产生所述的电动机电压(140)并且在制动操作期间从所述的电动机电压(140)产生所述的高DC电压(120)，
其中所述方法进一步包括将所述低DC电压(210)或所述高DC电压(120)变换为电网电压(290)。
29.权利要求28的方法，进一步包括选择地将所述电网电压(290)变换为所述低DC电压(210)。
30.权利要求28的方法，进一步包括选择地将所述电网电压(290)变换为所述高DC电压(120)。
31.一种用于产生牵引力的机车(400)，所述机车(400)包括：
能源(110)，其适于产生高DC电压(120)；
电动机驱动器(130)，其适于从所述的高DC电压(120)产生电动机电压(140)；
电动机(150)，其适于从所述的电动机电压(140)产生电动机转矩(410)；以及
车轮(420)，其适于从所述的电动机转矩(410)产生所述的牵引力并且将所述的牵引力(430)应用到铁轨上，
所述的能源(110)包括：
热力发动机(160)，其适于通过燃烧燃料产生机械功率(170)；
交流发电机(180)，其适于从所述的机械功率(170)产生交流电压(190)；
整流器(200)，其适于整流所述的交流电压(190)并且产生低DC电压(210)；
能量电池(220)，其适于存储和传递从所述的低DC电压(210)导出的能量；以及
牵引升压变换器(230)，其适于升高所述的低DC电压(210)以产生所述的高DC电压(120)，
所述的电动机驱动器(130)包括：
功率电池(240)，其适于存储能量和在所述的高DC电压(120)传递功率；以及
牵引变换器(250)，其适于在电动机驱动操作期间从所述的高DC电压(120)产生所述的电动机电压(140)，和在制动操作期间从所述的电动机电压(140)产生所述的高DC电压(120)，
其中所述电动机驱动器(130)的能量存储容量与通过所述能源(110)在所述高DC电压(120)传递的功率之间的比率在0.001小时至60小时之间。
32.权利要求31的机车(400)，其中所述电动机驱动器(130)的能量存储容量与通过所述能源(110)在所述高DC电压(120)传递的功率之间的比率在0.5小时至20小时之间。
33.权利要求31的机车(400)，进一步包括起动逆变器(260)，其适于在所述的交流发电机(180)的起动操作期间从所述的低DC电压(210)产生起动电压(265)。
34.权利要求33的机车(400)，其中所述的起动逆变器(260)为双向的并且进一步包括充电升压变换器(270)，该充电升压变换器(270)适于升高所述的交流电压(190)。
35.权利要求31的机车(400)进一步包括：
起动逆变器(260)，其适于选择地从所述低DC电压(210)产生起动电压(265)或者电网电压(290)；以及
转换开关(310)，其适于选择地将所述起动电压(265)耦合到所述交流发电机(180)或者将所述的电网电压(290)耦合到电网(300)。
36.权利要求35的机车(400)，其中所述起动逆变器(260)为双向的并且进一步包括充电升压变换器(270)，所述充电升压变换器(270)适于升高所述的交流电压(190)。
37.权利要求31的机车(400)，进一步包括：
起动逆变器(260)，其适于选择地从所述高DC电压(120)产生起动电压(265)或者电网电压(290)；以及
转换开关(310)，其适于选择地将所述起动电压(265)耦合到所述交流发电机(180)或者将所述的电网电压(290)耦合到电网(300)。
38.权利要求31的机车(400)，其中所述能源(110)进一步包括超级电容器组(320)，其适于存储和传递电能，所述牵引升压变换器(230)进一步适于控制能量在所述整流器(200)、所述能量电池(220)以及所述超级电容器组(320)之间流动。
39.权利要求38的机车(400)，进一步包括单向耦合器(330)，其适于从所述能量电池(220)传导电流到所述的超级电容器组(320)。
40.权利要求31的机车(400)，其中所述电动机驱动器(130)进一步包括功率超级电容器(340)，其适于存储和传递从所述高DC电压(120)导出的能量。
41.权利要求31的机车(400)，其中所述的电动机电压(140)为DC电压。
42.权利要求31的机车(400)，其中所述的交流发电机(180)和所述的整流器(200)进一步适于将功率供应给辅助负载(350)。
43.一种用于产生牵引力的机车(400)，所述机车(400)包括：
能源(110)，其适于产生高DC电压(120)；
电动机驱动器(130)，其适于从所述的高DC电压(120)产生电动机电压(140)；
电动机(150)，其适于从所述的电动机电压(140)产生电动机转矩(410)；以及
车轮(420)，其适于从所述的电动机转矩(410)产生所述的牵引力并且将所述的牵引力(430)应用到铁轨上，
所述的能源(110)包括：
热力发动机(160)，其适于通过燃烧燃料产生机械功率(170)；
交流发电机(180)，其适于从所述的机械功率(170)产生交流电压(190)；
整流器(200)，其适于整流所述的交流电压(190)并且产生低DC电压(210)；
能量电池(220)，其适于存储和传递从所述的低DC电压(210)导出的能量；以及
牵引升压变换器(230)，其适于升高所述的低DC电压(210)以产生所述的高DC电压(120)，
所述的电动机驱动器(130)包括：
功率电池(240)，其适于存储能量和在所述的高DC电压(120)传递功率；以及
牵引变换器(250)，其适于在电动机驱动操作期间从所述的高DC电压(120)产生所述的电动机电压(140)，和在制动操作期间从所述的电动机电压(140)产生所述的高DC电压(120)，
其中所述机车(400)进一步包括电网变换器(280)，其适于将所述低DC电压(210)或所述高DC电压(120)变换为电网电压(290)。
44.权利要求43的机车(400)，其中所述的电网变换器(280)进一步适于选择地将所述的电网电压(290)变换为所述的低DC电压(210)。
45.权利要求43的机车(400)，其中所述的电网变换器(280)进一步适于选择地将所述的电网电压(290)变换为所述的高DC电压(120)。
46.一种用于产生牵引力的非公路车辆(500)，所述非公路车辆(500)包括：
能源(110)，其适于产生高DC电压(120)；
电动机驱动器(130)，其适于从所述的高DC电压(120)产生电动机电压(140)；
电动机(150)，其适于从所述的电动机电压(140)产生电动机转矩(410)；
车轮(420)，其适于从所述的电动机转矩(410)产生车轮转矩(510)；以及
轮胎(520)，其适于从所述车轮转矩(510)产生所述牵引力(430)并且将所述牵引力(430)应用到非公路表面(540)，
所述的能源(110)包括：
热力发动机(160)，其适于通过燃烧燃料产生机械功率(170)；
交流发电机(180)，其适于从所述的机械功率(170)产生交流电压(190)；
整流器(200)，其适于整流所述的交流电压(190)并且产生低DC电压(210)；
能量电池(220)，其适于存储和传递从所述的低DC电压(210)导出的能量；以及
牵引升压变换器(230)，其适于升高所述的低DC电压(210)以产生所述的高DC电压(120)，
所述的电动机驱动器(130)包括：
功率电池(240)，其适于存储能量和在所述的高DC电压(120)传递功率；以及
牵引变换器(250)，其适于在电动机驱动操作期间从所述的高DC电压(120)产生所述的电动机电压(140)，和在制动操作期间从所述的电动机电压(140)产生所述的高DC电压(120)，
其中所述电动机驱动器(130)的能量存储容量与通过所述能源(110)在所述高DC电压(120)传递的功率之间的比率在0.001小时至60小时之间。
47.权利要求46的非公路车辆(500)，其中所述电动机驱动器(130)的能量存储容量与通过所述能源(110)在所述高DC电压(120)传递的功率之间的比率在0.5小时至20小时之间。
48.权利要求46的非公路车辆(500)，进一步包括起动逆变器(260)，其适于在所述的交流发电机(180)的起动操作期间从所述的低DC电压(210)产生起动电压(265)。
49.权利要求48的非公路车辆(500)，其中所述的起动逆变器(260)为双向的并且进一步包括充电升压变换器(270)，该充电升压变换器(270)适于升高所述的交流电压(190)。
50.权利要求46的非公路车辆(500)进一步包括：
起动逆变器(260)，其适于选择地从所述低DC电压(210)产生起动电压(265)或者电网电压(290)；以及
转换开关(310)，其适于选择地将所述起动电压(265)耦合到所述交流发电机(180)或者将所述的电网电压(290)耦合到电网(300)。
51.权利要求50的非公路车辆(500)，其中所述起动逆变器(260)为双向的并且进一步包括充电升压变换器(270)，所述充电升压变换器(270)适于升高所述的交流电压(190)。
52.权利要求46的非公路车辆(500)，进一步包括：
起动逆变器(260)，其适于选择地从所述高DC电压(120)产生起动电压(265)或者电网电压(290)；以及
转换开关(310)，其适于选择地将所述起动电压(265)耦合到所述交流发电机(180)或者将所述的电网电压(290)耦合到电网(300)。
53.权利要求46的非公路车辆(500)，其中所述能源(110)进一步包括超级电容器组(320)，其适于存储和传递电能，所述牵引升压变换器(230)进一步适于控制能量在所述整流器(200)、所述能量电池(220)以及所述超级电容器组(320)之间流动。
54.权利要求53的非公路车辆(500)，进一步包括单向耦合器(330)，其适于从所述能量电池(220)传导电流到所述的超级电容器组(320)。
55.权利要求46的非公路车辆(500)，其中所述电动机驱动器(130)进一步包括功率超级电容器(340)，其适于存储和传递从所述高DC电压(120)导出的能量。
56.权利要求46的非公路车辆(500)，其中所述的电动机电压(140)为DC电压。
57.权利要求46的非公路车辆(500)，其中所述的交流发电机(180)和所述的整流器(200)进一步适于将功率供应给辅助负载(350)。
58.一种用于产生牵引力的非公路车辆(500)，所述非公路车辆(500)包括：
能源(110)，其适于产生高DC电压(120)；
电动机驱动器(130)，其适于从所述的高DC电压(120)产生电动机电压(140)；
电动机(150)，其适于从所述的电动机电压(140)产生电动机转矩(410)；
车轮(420)，其适于从所述的电动机转矩(410)产生车轮转矩(510)；以及
轮胎(520)，其适于从所述车轮转矩(510)产生所述牵引力(430)并且将所述牵引力(430)应用到非公路表面(540)，
所述的能源(110)包括：
热力发动机(160)，其适于通过燃烧燃料产生机械功率(170)；
交流发电机(180)，其适于从所述的机械功率(170)产生交流电压(190)；
整流器(200)，其适于整流所述的交流电压(190)并且产生低DC电压(210)；
能量电池(220)，其适于存储和传递从所述的低DC电压(210)导出的能量；以及
牵引升压变换器(230)，其适于升高所述的低DC电压(210)以产生所述的高DC电压(120)，
所述的电动机驱动器(130)包括：
功率电池(240)，其适于存储能量和在所述的高DC电压(120)传递功率；以及
牵引变换器(250)，其适于在电动机驱动操作期间从所述的高DC电压(120)产生所述的电动机电压(140)，和在制动操作期间从所述的电动机电压(140)产生所述的高DC电压(120)，
其中所述非公路车辆(500)进一步包括电网变换器(280)，其适于将所述低DC电压(210)或所述高DC电压(120)变换为电网电压(290)。
59.权利要求58的非公路车辆(500)，其中所述的电网变换器(280)进一步适于选择地将所述的电网电压(290)变换为所述的低DC电压(210)。
60.权利要求58的非公路车辆(500)，其中所述的电网变换器(280)进一步适于选择地将所述的电网电压(290)变换为所述的高DC电压(120)。
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