RU2389618C2 - Гибридная силовая установка (варианты) и способ управления мощностью гибридной силовой установки (варианты) - Google Patents

Гибридная силовая установка (варианты) и способ управления мощностью гибридной силовой установки (варианты) Download PDF

Info

Publication number
RU2389618C2
RU2389618C2 RU2007103167/11A RU2007103167A RU2389618C2 RU 2389618 C2 RU2389618 C2 RU 2389618C2 RU 2007103167/11 A RU2007103167/11 A RU 2007103167/11A RU 2007103167 A RU2007103167 A RU 2007103167A RU 2389618 C2 RU2389618 C2 RU 2389618C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
energy storage
storage device
power
energy
auxiliary power
Prior art date
Application number
RU2007103167/11A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007103167A (ru
Inventor
Роберт Дин КИНГ (US)
Роберт Дин КИНГ
Донгву СОНГ (US)
Донгву СОНГ
Лембит САЛАСУ (US)
Лембит САЛАСУ
Аджит Куттаннаир КУМАР (US)
Аджит Куттаннаир Кумар
Original Assignee
Дженерал Электрик Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Дженерал Электрик Компани filed Critical Дженерал Электрик Компани
Publication of RU2007103167A publication Critical patent/RU2007103167A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2389618C2 publication Critical patent/RU2389618C2/ru

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • B60W20/10—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand
    • B60W20/13—Controlling the power contribution of each of the prime movers to meet required power demand in order to stay within battery power input or output limits; in order to prevent overcharging or battery depletion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/02—Dynamic electric resistor braking
    • B60L7/06—Dynamic electric resistor braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/30—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power stored mechanically, e.g. in fly-wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/18—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules
    • B60L58/20—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries of two or more battery modules having different nominal voltages
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/30—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling fuel cells
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by ac motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/22—Dynamic electric resistor braking, combined with dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/06—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of combustion engines
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/04—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units
    • B60W10/08—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of propulsion units including control of electric propulsion units, e.g. motors or generators
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W10/00—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function
    • B60W10/24—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means
    • B60W10/26—Conjoint control of vehicle sub-units of different type or different function including control of energy storage means for electrical energy, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W20/00—Control systems specially adapted for hybrid vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/08—Three-wire systems; Systems having more than three wires
    • H02J1/082—Plural DC voltage, e.g. DC supply voltage with at least two different DC voltage levels
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H02J1/106—Parallel operation of dc sources for load balancing, symmetrisation, or sharing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1423—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with multiple batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/007—Regulation of charging or discharging current or voltage
    • H02J7/00712—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters
    • H02J7/00714—Regulation of charging or discharging current or voltage the cycle being controlled or terminated in response to electric parameters in response to battery charging or discharging current
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/40—Application of hydrogen technology to transportation, e.g. using fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S903/00—Hybrid electric vehicles, HEVS
    • Y10S903/902—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors
    • Y10S903/903—Prime movers comprising electrical and internal combustion motors having energy storing means, e.g. battery, capacitor
    • Y10S903/951—Assembly or relative location of components

Abstract

Изобретение относится к гибридным силовым установкам. Установка по первому варианту содержит первый накопитель энергии, тяговый приводной двигатель, второй накопитель энергии, систему управления, вспомогательную силовую установку, включающую в себя двигатель и генератор. Система управления предназначена для управления работой вспомогательной силовой установки на основании оценки двигателя и генератора. Система по второму варианту содержит накопитель энергии, силовой двигатель, встроенный источник энергии, систему управления, которая управляет работой встроенного источника энергии на основании оценки двигателя и генератора. Накопитель энергии осуществляет подачу дополнительной мощности на силовой двигатель дополнительно к встроенному источнику энергии. Способ по первому варианту содержит этапы, на которых осуществляют подачу мощности к тяговому приводному двигателю от первого накопителя энергии, подачу дополнительной мощности от второго накопителя энергии, осуществляют заряд первого накопителя энергии посредством вспомогательной силовой установки, включающей в себя двигатель и генератор. Вспомогательной силовой установкой управляют на основании оценки двигателя и генератора. Способ по второму варианту содержит этапы, на которых запускают встроенную систему генерации мощности для заряда накопителя энергии и для работы тягового приводного двигателя, осуществляют подачу дополнительной мощности по требованию на тяговый приводной двигатель от накопителя энергии дополнительно к встроенной системе генерации мощности. Технический результат заключается в повышении срока службы накопителей энергии в составе гибридной силовой установки. 4 н. и 25 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Область техники
Настоящее изобретение относится в основном к гибридным силовым установкам и, в частности, к системам и способам для работы последовательной гибридной электрической силовой установки со вспомогательной силовой установкой.
Предшествующий уровень техники
Некоторые транспортные средства используют электрические тяговые двигатели на электрической тяге, чтобы приводить в движение транспортные средства. Как правило, электрические тяговые двигатели подсоединены к линии, например шине, чтобы обеспечить двигатели энергией. Один или несколько встроенных генераторов могут быть использованы, чтобы обеспечить энергией линию. В основных состояниях работы, например, когда транспортное средство снижает скорость или поддерживает скорость на спуске, обратная ЭДС, обеспечиваемая электрическими двигателями, является большей, чем напряжение, обеспечиваемое генератором с приводом от двигателя. В таких условиях электрические тяговые двигатели прекращают работать как двигатели и начинают работать как генераторы. Этот процесс, известный как динамическое торможение, представляет собой электрическое торможение, которое используют для уменьшения износа компонентов системы механического торможения транспортного средства. В этом случае, когда транспортное средство представляет собой локомотив, динамическое торможение уменьшает износ тормозного устройства локомотива и также всех железнодорожных вагонов состава. Как правило, сопротивление используют для рассеивания электрической энергии как тепловой, вырабатываемой электрическим двигателем во время динамического торможения.
Как результат гибридные силовые установки разработаны для возвращения части энергии, которая, как правило, тратится на нагрев во время динамического торможения. Возврат этой потраченной энергии известен как рекуперативное торможение. В уровне техники известны многочисленные конструкции для гибридных силовых установок. В основном, такие силовые установки используют два различных источника энергии: тепловой двигатель и тяговый аккумулятор или другой накопитель энергии. Тепловой двигатель может включать любой двигатель, который сжигает топливо для создания механического действия, например, двигатель внутреннего сгорания, газотурбинный двигатель, дизельный двигатель и так далее. Накопитель энергии может включать в себя электрически перезаряжаемый аккумулятор, суперконденсатор или маховик, имеющий высокую плотность энергии. Гибридные установки являются предпочтительными из-за их способности увеличивать топливную экономичность силовой установки и уменьшать загрязнение воздуха.
Транспортные средства большой грузоподъемности, такие как междугородные автобусы, грузовики, локомотивы и транспортные средства повышенной проходимости, в основном используют последовательную гибридную силовую установку, где последнее звено привода вала транспортного средства содержит систему электропривода. Традиционно последовательная гибридная силовая установка обычно включает в себя встроенный источник энергии, например тепловой двигатель, соединенный с генератором, который преобразует механическую мощность теплового двигателя в переменный ток (ПРТ) (АС). Выпрямитель обычно используют для преобразования переменного тока генератора в постоянный ток (ПТ) (DC). Часть выходной мощности DC выпрямителя используют для зарядки накопителя энергии, такого как тяговый аккумулятор, а оставшуюся часть используют для управления одним или несколькими электрическими двигателями, например двигателем постоянного тока или двигателем переменного тока. Мощность на выходе электрического(их) двигателя (ей) передают на одну или несколько осей транспортного средства через систему электропривода.
В течение разгона транспортного средства или когда транспортное средство поднимается на крутой уклон, накопитель энергии или тяговый аккумулятор работает в состоянии разряда для увеличения электрической энергии на выходе теплового двигателя-генератора и, таким образом, обеспечивают высокое значение мощности на промежуток времени, который зависит от номинальной мощности накопителя энергии. В течение торможения накопитель энергии или тяговый аккумулятор работает в состоянии перезарядки для рекуперативного захвата части энергии, которая обычно тратится впустую во время торможения. Заряд тягового аккумулятора поэтому необходимо поддерживать оптимальным, для достаточного обеспечения обеих моделей: энергетический заряд в течение разгона и перезаряд в течение рекуперативного торможения. Как описано выше, заряд тягового аккумулятора в таких системах поддерживают встроенным источником энергии.
В известных последовательных гибридных системах встроенные источник энергии и соответствующее управление обычно работает в режиме управления состоянием заряда накопителя энергии или тягового аккумулятора. Один способ управления встроенным источником энергии заключается в работе встроенного источника энергии для поддержания состояния заряда тягового аккумулятора в заданном диапазоне. В этом подходе, когда вычисленное состояние заряда падает ниже заданного значения, встроенный источник энергии включают и продолжают заряд пока состояние заряда не достигнет верхнего предела. На этой стадии встроенная энергосистема управляет уменьшением выходной энергии из встроенного источника энергии, пока не завершится перезарядка накопителя энергии. Единственное неудобство описанного выше способа заключается в том, что в случае, когда вычисленное состояние зарядки является ошибочным, то встроенный источник энергии не может как следует зарядить накопитель энергии, приводя к либо уменьшенному заряду, либо к избыточному заряду аккумулятора. Эти обе ситуации будут преждевременно сокращать срок службы системы накопления энергии (тяговому аккумулятору) и могут также вызывать уменьшение в экономии топлива.
Существует, таким образом, необходимость в обеспечении улучшенного управления для встроенного источника энергии, который является важным для обеспечения долгого срока службы накопителя энергии для рентабельности.
Краткое изложение существа изобретения
В одном аспекте настоящего изобретения обеспечивают гибридную силовую установку. Установка содержит первый накопитель энергии, который может быть использован для подачи мощности для работы тягового приводного двигателя. Второй накопитель энергии, соединенный с первым накопителем энергии, может быть использован для подачи дополнительной мощности к тяговому приводному двигателю для дополнения первого накопителя энергии в течение повышения потребности. Установка дополнительно содержит вспомогательную силовую установку, которая может быть использована для поддержания желаемого напряжения на первом накопителе энергии.
Краткое описание чертежей
В дальнейшем изобретение поясняется описанием предпочтительных вариантов воплощения со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг.1 представляет собой электрическую схему гибридной силовой установки в соответствии с примерным вариантом воплощения настоящего изобретения;
Фиг.2 представляет собой электрическую схему альтернативного варианта осуществления гибридной силовой установки в соответствии с примерным вариантом воплощения настоящего изобретения;
Фиг.3 представляет собой электрическую схему второго альтернативного варианта осуществления гибридной силовой установки в соответствии с примерным вариантом воплощения настоящего изобретения.
Описание предпочтительных вариантов воплощения
Настоящее изобретение соответственно обеспечивает улучшенное управление для заряда электрических перезаряжаемых накопителей энергии, используемых в гибридных силовых установках для транспортных средств большой грузоподъемности. Как далее подробно описано, настоящее изобретение может быть осуществлено для управления зарядкой электрического накопителя энергии (или аккумулятора) вспомогательной силовой установкой в последовательной гибридной силовой установке аккумулятор-аккумулятор, а также встроенным источником энергии в обыкновенной последовательной гибридной силовой установке.
На Фиг.1 показана гибридная силовая установка и представлена в основном ссылочной позицией 10. Показанная схема силовой установки 10 имеет последовательную гибридную схему аккумулятор-аккумулятор. Гибридная силовая установка 10 содержит систему 12 генерации мощности, которая осуществляет подачу мощности в систему 14 тягового привода. Дополнительно, система 12 генерации мощности содержит первый накопитель 16 энергии, который соединен с системой 14 тягового привода линией 18 постоянного тока (ПТ) (DC). Первый накопитель энергии перезаряжают вспомогательной силовой установкой (ВСУ) (APU) 20. В течение периодов рекуперативного торможения первый накопитель энергии может быть также частично перезаряжен с помощью рекуперативной энергии от тягового привода. Показанная система 12 генерации мощности также содержит второй накопитель 22 энергии, который соединен с линией 19 ПТ. В проиллюстрированном варианте воплощения накопители 16 и 22 энергии представляют собой электрически перезаряжаемые аккумуляторы, где первый аккумулятор 16 имеет большую плотность энергии, чем второй аккумулятор 22 и представляет собой источник энергии для системы 14 тягового привода. Второй аккумулятор 22 может быть тяговым аккумулятором, который имеет большую плотность энергии, чем первый аккумулятор 16, поскольку он может обеспечить выброс мощности для системы 14 тягового привода для состояний ускорения или усиления. Первый аккумулятор 16 может быть любым из различных перезаряжаемых аккумуляторов, например, среди прочего, ионно-литиевым аккумулятором, никель-металгидридным аккумулятором, натрий-серным аккумулятором. Тяговый аккумулятор 22 может содержать, среди прочего, никель-кадмиевый, никель-металгидридный или свинцово-кислотный аккумулятор большой удельной мощности. В другом варианте воплощения один или несколько накопителей 16 и 22 энергии могут содержать суперконденсатор. В еще одном варианте воплощения второй накопитель 22 энергии может содержать маховик.
Система 14 тягового привода содержит, по меньшей мере, один тяговый приводной двигатель 24, вращательно связанный с маховиком через узел механической трансмиссии (не показан). В этом варианте воплощения двигатель 24 представляет собой двигатель переменного тока (ПРТ) (АС). Инвертор 28 предназначен для преобразования постоянного тока линии 18 DC в переменный ток для использования двигателя 24. Однако специалистам будет понятно, что может быть также использован двигатель DC.
В варианте осуществления, показанном на Фиг.1, APU 20 включает в себя тепловой двигатель 30. Тепловой двигатель 30 может содержать любой двигатель, который сжигает топливо для производства механической работы, такой как бензиновый двигатель, дизельный двигатель, газотурбинный двигатель и другие. Тепловой двигатель вращательно соединен с генератором 32, который преобразует механическую мощность теплового двигателя 30 в мощность 34 АС. Выход генератора 32 соединен с линией 18 DC через выпрямитель 36. Выпрямитель 3 6 преобразует выходную мощность АС генератора в мощность DC.
Дополнительно, показанная система 12 генерации мощности содержит схему 38 повышающего преобразователя, которая увеличивает напряжение, обеспеченное аккумулятором 16 большой энергии. Схема 38 повышающего преобразователя управляет в некоторой степени установлением значения мощности, принятой из аккумулятора 16 для обеспечения двигателя 24 и для зарядки тягового аккумулятора 22. Динамический замедлитель 40, включающий в себя соответствующий контроллер, предназначен для управления напряжением в линии 19 DC параллельно тяговому аккумулятору 22 с точностью до допустимых уровней выше нормального рабочего напряжения тягового аккумулятора 22. Более того, аккумулятор 16 высокой энергии может быть использован для подачи мощности на одну или несколько вспомогательных нагрузок 42 параллельно контактам аккумулятора 16.
В течение обычной работы система 14 тягового привода обычно приводится в движение аккумулятором 16 высокой энергии, где мощность протекает по линиям 18 и 19 DC в направлении, показанном стрелкой 44 на Фиг.1. Когда требуется ускорение или система 14 тягового привода находится в состояниях тяжелых нагрузок, дополнительная мощность берется из тягового аккумулятора 22 в направлении, показанном стрелкой 46. Во время торможения часть энергии рекуперативного торможения, полученной в системе 14 тягового привода, передают от тягового мотора 24 в тяговый аккумулятор 22. Как результат, мощность протекает от тягового мотора 24 в тяговый аккумулятор 22 в направлении, показанном стрелкой 48. Оставшаяся часть энергии рекуперативного торможения протекает в направлении, показанном стрелкой 49. Мощность от тягового мотора 24 используют для частичного перезарядки тягового аккумулятора 22. Как отмечено ранее, APU 20 обеспечивает протекание мощности для заряда аккумулятора 16, как показано стрелкой 50. APU 20 также обеспечивает протекание энергии, показанной стрелкой 51, для подачи мощности в систему 14 тягового привода через повышающий преобразователь 38.
Управление силовой установкой 10 выполняют системным контроллером 52 транспортного средства и системой 54 управления APU, которая ограничивает максимальную мощность APU для оцененной мощности теплового двигателя 30 и генератора 32. Датчик 58 предназначен для обнаружения напряжения на аккумуляторе 16 высокой энергии. Система 54 управления APU выполнена с возможностью управления работой APU 14 для заряда аккумулятора 16 на основе напряжения, на аккумуляторе 16 высокой энергии. Например, система 54 управления APU может осуществлять регулирование работы APU 20 так, чтобы максимальное значение выходного напряжения DC (VA) APU 20 находилось в максимальном напряжении зарядки аккумулятора 16 высокой энергии. Более того, система 54 управления APU может быть предназначена для компенсации выходного напряжения (VA) APU 20 на основе температуры аккумулятора 16. Система 54 управления APU может также содержать встроенный программируемый логический контроллер (ПЛК) (PLC).
Управление тяговым аккумулятором 22 и соответствующей линией 19 DC тягового привода 14, во время ускорения или пока выполняется работа в режиме быстрого перемещения, выполняют мощностью, подаваемой встроенным источником 55 энергии, содержащим APU 20, аккумулятор 16 высокой энергии и повышающий преобразователь 38. Например, мощность из встроенного источника 55 энергии адаптируют для регулирования напряжения линии 19 DC так, чтобы она не превышала максимальное значение. Максимальное значение может быть также компенсировано температурой аккумулятора 22. В течение сильных ускорений может быть достигнут предел максимальной мощности встроенного источника 55 энергии, а значение линии 19 DC будет уменьшаться, поскольку дополнительную мощность получают из аккумулятора для обеспечения требуемой мощности, зависимой от тягового привода. В течение рекуперативного торможения управление динамическим замедлителем 40 предотвращает чрезмерное напряжение на линии 19 DC.
Могут быть использованы различные схемы управления для управления работой APU 20. Например, система 54 управления APU может управлять началом работы APU 20, когда системный контроллер 52 принимает входной сигнал 56 от оператора для подачи питания к силовой установке 10. В одном варианте осуществления операторское средство 56 ввода может содержать переключатель так, что APU 20 начинает работать всякий раз, когда оператор устанавливает переключатель в положение «включено». При работе тепловой двигатель 30 работает на заранее заданной скорости для производства желаемой выходной энергии в пределе максимального выходного напряжения и с минимальным расходом топлива.
Во второй схеме управления APU 20 не работает постоянно. Вместо этого система 54 управления APU может остановить APU 20 или уменьшить обороты двигателя до заранее определенных «высоких оборотов холостого хода», когда выходное напряжение (VA) APU 20 находится в заранее определенном диапазоне напряжения, а выходной ток фазы генератора 32 является ниже, чем заранее определенный предел тока в заданное время. Соответственно, установка 10 может содержать датчики напряжения и тока для APU 20, совместно представленные ссылочной позицией 60 на Фиг.1. В альтернативной схеме управления управление подобным APU может быть выполнено на основе измерения выходного тока DC выпрямителя 36. Вторая схема управления APU обеспечивает большую экономию топлива для теплового двигателя 30, чем первая схема управления, и предназначена для уменьшения выбросов или для безотходного транспортного средства в течение ограниченного периода работы.
В третьей схеме управления для APU 20 APU 20 работает способом, подобным способу во второй схеме управления, но система 54 управления APU управляет тепловым двигателем 30 для рестарта или возобновляет работу с заранее определенной скоростью теплового двигателя 30 из заранее определенной скорости «высоких оборотов холостого хода» по получении сигнала от системного контроллера 52 транспортного средства. Сигнал может быть обеспечен в ожидании потребности теплового двигателя 30 при обеспечении мощностью установки 10. Такой сигнал от системного контроллера 52 может быть основан на специфических условиях. Один пример такого состояния заключается в том, что средняя мощность системы 14 тягового привода является выше заранее определенного значения. Другой пример заключается в том, что транспортное средство поднимается на гору, а наклон превышает заранее заданное значение.
В четвертой схеме управления для APU 20, APU 20 работает способом, подобным способу во второй схеме управления, но система 54 управления APU управляет тепловым двигателем 30 для рестарта или возобновляет работу с заранее определенной скоростью теплового двигателя 30 из заранее определенной скорости «высоких оборотов холостого хода» по получении сигнала от системного контроллера 52 транспортного средства, всякий раз когда состояние накопительного конденсатора или состояние заряда аккумулятора 22 падает ниже частного значения состояния накопительного конденсатора или состояния заряда аккумулятора 22. Если накопитель энергии 22 представляет собой суперконденсатор, то состояние накопительного конденсатора обычно определено напряжением суперконденсатора. Если накопитель энергии 22 представляет собой маховик, то состояние накопительного конденсатора обычно определено скоростью вращения маховика. В этом случае накопитель энергии представляет собой аккумулятор, и состояние заряда основано на объединении ампер-часов сети от аккумулятора 22.
Более того, управление APU может иметь регулятор (не показан), который ограничивает максимальную мощность, которую произведет тепловой двигатель. Регулятор позволят тепловому двигателю 30 производить номинальную мощность выше диапазона оборотов двигателя даже во время мгновенных нагрузок от генератора 32. Это свойство предотвращает потерю скорости теплового двигателяь 30, и тепловой двигатель работает в диапазоне максимальной расчетной мощности. Регулирование скорости двигателя в APU 20 генератором с постоянным магнитом является одним из способов для предотвращения перенапряжения генератора 32.
Последовательная гибридная схема аккумулятор-аккумулятор, использующая APU, имеет преимущество перед обыкновенными последовательными гибридными схемами, известными в уровне техники по нескольким причинам. Во-первых, в обыкновенных последовательных гибридных схемах, имеющих тепловой двигатель и тяговый аккумулятор, напряжение на тяговом аккумуляторе может колебаться обычно между 75% от номинального значения в течение ускорения до примерно 110% от номинального значения в течение рекуперативного торможения. Настоящая схема уменьшает колебания на тяговом аккумуляторе, используя аккумулятор 16 высокой энергии, который обеспечивает выравнивание нагрузки для теплового двигателя 30. Далее, поскольку система 54 управления APU предназначена для периодической работы теплового двигателя 30, для тяжелого режима работы может быть использован двигатель относительно небольшой номинальной мощности, чем в обыкновенной последовательной гибридной системе. Как описано ниже, могут быть использованы различные варианты воплощения APU 20 в последовательной гибридной схеме аккумулятор-аккумулятор.
Фиг.2 показывает альтернативный вариант воплощения последовательной гибридной силовой установки аккумулятор-аккумулятор, обозначенный ссылочной позицией 62. В показанном варианте осуществления вспомогательная силовая установка (ВСУ) (APU) 63 содержит топливный элемент 64 вместо теплового двигателя 30. Топливный элемент 64 может содержать множество блоков топливных элементов, соединенных вместе. Топливный элемент 64 работает для производства выходной мощности DC, которая может быть использована для заряда накопителя энергии 16 через линию 18 DC. Подобно системе 10, показанной на Фиг.1, управление накопителем энергии 22 и соответствующей линией 19 DC тягового привода 14 в течение ускорения или пока выполняется работа в режиме быстрого перемещения выполняют мощностью, подаваемой встроенным источником 65 энергии, содержащим APU 63, аккумулятор 16 высокой энергии и повышающий преобразователь 38. В показанном варианте воплощения накопитель энергии 16 представляет собой электрически перезаряжаемый аккумулятор, а накопитель энергии 22 представляет собой тяговый аккумулятор.
Установка 62 дополнительно содержит систему 66 управления топливным элементом, который функционально подобен системе 54 управления APU на Фиг.1. В частности, система 66 управления топливным элементом может работать для управления работой топливного элемента 64 так, что выходное напряжение (VFC) DC топливного элемента 64 находится в напряжении максимального заряда аккумулятора 16. Топливный элемент 64 может управляться способом, подобным тепловому двигателю 30, описанному выше.
Например, в первой схеме управления топливный элемент может работать непрерывно, пока транспортное средство работает для поддержания заряда аккумулятора 16 большой энергии. Размер топливного элемента 64 выбирают так, чтобы разрешить топливному элементу 64 работать непрерывно с минимальным удельным расходом топлива (УРТ) (SFC).
Во второй схеме управления топливный элемент 64 прекращает заряд аккумулятора 16 большой энергии, когда выходное напряжение (VFC) топливного элемента 64 находится в заранее определенном диапазоне напряжения, а выходной ток фазы топливного элемента 64 меньше, чем заранее определенный предел для заданного времени. Топливный элемент 64 может возобновить заряд аккумулятора 16 высокой емкости, когда напряжение на концах аккумулятора 16 высокой энергии падает ниже желаемого напряжения для определенного периода времени.
Дополнительно система управления 66 топливным элементом может ограничивать максимальную мощность, которую производит топливный элемент 64. Эта функция управления топливным элементом позволяет топливному элементу производить номинальную мощность в диапазоне работы топливного элемента даже в течение мгновенных нагрузок от аккумулятора 16 высокой энергии. Это свойство предотвращает перегрузку и обеспечивает работу топливного элемента с максимальным расчетным выходным напряжением и диапазоном мощности.
Установка 62 имеет в основном подобные преимущества по отношению к обыкновенным последовательным гибридным силовым установкам, как установка 10, показанная на Фиг.1. Однако отметим, что настоящее оборудование не ограничено последовательной гибридной схемой аккумулятор-аккумулятор. Оно может быть выполнено в обыкновенной последовательной гибридной схеме, как показано далее.
Фиг.3 показывает гибридную силовую установку 70, содержащую систему 72 генерации мощности и систему 14 тягового привода, где система генерации мощности содержит встроенный источник 74 энергии и накопитель 22 энергии, в основном тяговый аккумулятор, имеющий высокую плотность энергии. При работе систему 14 тягового привода запитывают встроенным источником 74 энергии. Встроенный источник 74 энергии может содержать тепловой двигатель 76, соединенный с генератором 78 с соответствующим выпрямителем 80, который работает подобно силовой установке 10, показанной на Фиг.1.
В течения ускорения или условий усиленных нагрузок мощность получают из тягового аккумулятора 22 для добавления к мощности от встроенного источника 74 энергии. В течение торможения рекуперативную энергию передают тяговому аккумулятору 22 от тягового привода 14, содержащего преобразователь 28 DC-AC и двигатель 24. Встроенный источник 74 энергии работает для заряда аккумулятора 22. Энергия, протекающая от встроенного источника 74 энергии, показана стрелками, обозначенными позицией 82.
Установка 70 имеет систему 84 управления, которая работает подобно системе 54 управления APU с Фиг.1, отличаясь в том, что система 84 управления регулирует работу встроенного источника 74 энергии для поддержания желаемого напряжения на тяговом аккумуляторе 22. В частности, система управления 84 может работать для регулирования работы встроенного источника энергии так, что максимальное значение выходного напряжения (Vo) DC встроенного источника 74 энергии находится в максимальном напряжении заряда тягового аккумулятора 22. Система 84 управления может использовать различные схемы управления, описанные выше, для поддержания желаемого напряжения на тяговом аккумуляторе.
Оборудование, описанное выше, успешно позволяет упрощать местный APU, работающий на топливе, или саморегулирование APU, работающего на топливе, или встроенный источник энергии, который, в свою очередь, обеспечивает высокую степень надежности и минимальным удельным расходом топлива (УРТ) (SFC). Как говорилось ранее, периодическая работа APU, работающего на топливе, также приводит к уменьшению уровня шума и минимизации выбросов.
Несмотря на то, что здесь показаны и описаны только основные признаки изобретения, множество модификаций и изменений будут понятны специалисту. Поэтому понятно, что приложенная формула изобретения предназначена для охвата всех таких модификаций и изменений, которые попадают в истинный дух изобретения.

Claims (29)

1. Гибридная силовая установка, содержащая первый накопитель энергии, выполненный с возможностью подачи мощности для работы, по меньшей мере, одного тягового приводного двигателя, второй накопитель энергии, электрически соединенный с первым накопителем энергии и тяговым приводным двигателем, причем второй накопитель энергии выполнен с возможностью подачи мощности, по меньшей мере, одному тяговому приводному двигателю для дополнения мощности, поданной из первого накопителя энергии, вспомогательную силовую установку, включающую в себя двигатель и генератор, предназначенный для заряда первого накопителя энергии, и систему управления, выполненную с возможностью управления работой вспомогательной силовой установки для поддержания требуемого напряжения на первом накопителе энергии, причем система управления предназначена для управления работой вспомогательной силовой установки на основании оценки двигателя и генератора.
2. Установка по п.1, в которой первый накопитель энергии имеет более высокую плотность энергии и более низкую плотность мощности, чем второй накопитель энергии.
3. Установка по п.1, в которой первый накопитель энергии содержит аккумулятор.
4. Установка по п.1, в которой второй накопитель энергии содержит тяговый аккумулятор.
5. Установка по п.1, в которой первый накопитель энергии содержит конденсатор большой емкости.
6. Установка по п.1, в которой второй накопитель энергии содержит конденсатор большой емкости.
7. Установка по п.1, в которой второй накопитель энергии содержит маховик.
8. Установка по п.1 в которой вспомогательная силовая установка содержит топливный элемент.
9. Установка по п.1, в которой система управления выполнена с возможностью компенсирования температуры первого накопителя энергии, когда работающая APU поддерживает требуемое напряжение на первом накопителе энергии.
10. Установка по п.1, в которой система управления выполнена с возможностью запуска вспомогательной силовой установки каждый раз, когда система активизируется.
11. Установка по п.1, в которой система управления выполнена с возможностью остановки работы вспомогательной силовой установки, когда выходное напряжение вспомогательной силовой установки находится в заранее определенном пределе, а выходной ток вспомогательной силовой установки находится ниже, чем заранее заданный предел тока для заданного времени.
12. Установка по п.11, в которой система управления выполнена с возможностью осуществления рестарта вспомогательной силовой установки на основании полученного сигнала от системного контроллера.
13. Установка по п.12, в которой система управления выполнена с возможностью осуществления рестарта вспомогательной силовой установки, когда состояние накопительной емкости энергии второго накопителя энергии находится ниже частного значения состояния накопительной емкости энергии.
14. Установка по п.13, в которой накопитель энергии содержит конденсатор большой емкости, а состояние накопительной емкости энергии основано на напряжении на выводах конденсатора большой емкости.
15. Установка по п.13, в которой накопитель мощности содержит аккумулятор, а состояние накопительной емкости энергии основано на объединении ампер-часов сети от аккумулятора.
16. Установка по п.13, в которой накопитель энергии содержит маховик, а состояние накопительной емкости энергии основано на скорости вращения маховика.
17. Гибридная силовая установка, содержащая накопитель энергии, соединенный, по меньшей мере, с одним силовым двигателем, встроенный источник энергии, включающий в себя двигатель и генератор и предназначенный для подачи мощности для зарядки накопителя энергии и работы, по меньшей мере, одного ходового двигателя, и систему управления, выполненную с возможностью управления работой встроенного источника энергии для поддержания требуемого напряжения на накопителе энергии, причем система управления выполнена с возможностью управления работой встроенного источника энергии на основании оценки двигателя и генератора, при этом накопитель энергии осуществляет подачу дополнительной мощности на, по меньшей мере, один силовой двигатель дополнительно к встроенному источнику энергии.
18. Установка по п.17, в которой система управления выполнена с возможностью уменьшения мощности, подаваемой из встроенного источника энергии в накопитель энергии, когда выходное напряжение встроенного источника энергии находится в заранее определенном пределе, а выходной ток встроенного источника энергии ниже, чем заранее определенный предел тока для заданного времени.
19. Установка по п.18, в которой система управления дополнительно выполнена с возможностью увеличения мощности, подаваемой от встроенного источника энергии в накопитель энергии на основании полученного сигнала от системного контроллера.
20. Установка по п.17, в которой встроенный источник энергии содержит топливный элемент.
21. Установка по п.17, в которой накопитель энергии выбран из группы, состоящей из аккумулятора, конденсатора большой емкости, маховика или любой их комбинации.
22. Способ работы мощной гибридной силовой установки, содержащий этапы, на которых осуществляют подачу мощности, по меньшей мере, к одному тяговому приводному двигателю от первого накопителя энергии, осуществляют подачу дополнительной мощности от второго накопителя энергии в зависимости от требований, по меньшей мере, одного тягового приводного двигателя для дополнения первого накопителя энергии и осуществляют заряд первого накопителя энергии посредством вспомогательной силовой установки, включающей в себя двигатель и генератор, причем вспомогательной силовой установкой управляют на основании оценки двигателя и генератора.
23. Способ по п.22, в котором этап работы вспомогательной силовой установки содержит этап, на котором осуществляют поддержание требуемого напряжения на первом накопителе энергии посредством вспомогательной силовой установки.
24. Способ по п.23, в котором этап поддержания требуемого напряжения посредством вспомогательной силовой установки содержит этап, на котором вводят поправку на температуру первого накопителя энергии.
25. Способ по п.23, в котором этап работы вспомогательной силовой установки содержит этап, на котором управляют топливным элементом.
26. Способ по п.22, содержащий этап, на котором управляют вспомогательной силовой установкой, как только силовая установка включается оператором.
27. Способ работы мощной гибридной силовой установки, содержащий этапы, на которых запускают встроенную систему генерации мощности для подачи мощности для заряда накопителя энергии и для работы, по меньшей мере, одного тягового приводного двигателя, причем встроенная система генерации мощности включает в себя двигатель и генератор, осуществляют подачу дополнительной мощности по требованию на, по меньшей мере, один тяговый приводной двигатель от накопителя энергии дополнительно к встроенной системе генерации мощности и управляют работой встроенной системы генерации мощности для поддержания требуемого напряжения на накопителе энергии, причем встроенной системой генерации мощности управляют на основании оценки двигателя и генератора.
28. Способ по п.27, в котором этап работы встроенной системы генерации мощности содержит этап, на котором непрерывно управляют тепловым двигателем.
29. Способ по п.28, в котором этап работы встроенной системой генерации мощности содержит этап, на котором защищают тепловой двигатель, когда напряжение на накопителе энергии находится в заранее определенном диапазоне напряжений, а выходной ток фазы встроенного источника энергии находится ниже, чем заранее определенный предел тока в заданное время.
RU2007103167/11A 2004-06-28 2005-06-21 Гибридная силовая установка (варианты) и способ управления мощностью гибридной силовой установки (варианты) RU2389618C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/878,177 2004-06-28
US10/878,177 US7866425B2 (en) 2004-06-28 2004-06-28 Hybrid electric propulsion system and method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007103167A RU2007103167A (ru) 2008-08-10
RU2389618C2 true RU2389618C2 (ru) 2010-05-20

Family

ID=35504384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007103167/11A RU2389618C2 (ru) 2004-06-28 2005-06-21 Гибридная силовая установка (варианты) и способ управления мощностью гибридной силовой установки (варианты)

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7866425B2 (ru)
EP (1) EP1763450A2 (ru)
CN (1) CN1976827B (ru)
AU (1) AU2005328371C1 (ru)
BR (1) BRPI0512449A (ru)
CA (1) CA2570662A1 (ru)
RU (1) RU2389618C2 (ru)
WO (1) WO2006093515A2 (ru)
ZA (1) ZA200700381B (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495266C2 (ru) * 2012-01-10 2013-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) Способ минимизации расхода топлива двигателем внутреннего сгорания транспортного средства с системой накопителей энергии и устройство для его осуществления
RU2501674C1 (ru) * 2012-07-09 2013-12-20 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") Тяговый электропривод транспортного средства
RU191112U1 (ru) * 2018-12-13 2019-07-24 Акционерное общество "Южные электрические сети Камчатки" (АО "ЮЭСК") Устройство для автоматического подключения и переключения источников питания нагрузки для гибридных электростанций на базе фотоэлектрических модулей, аккумуляторных батарей и дизель-генераторной установки (ДГУ)

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7378808B2 (en) * 2004-05-25 2008-05-27 Caterpillar Inc. Electric drive system having DC bus voltage control
US7960855B2 (en) * 2004-12-15 2011-06-14 General Electric Company System and method for providing power control of an energy storage system
DE102005046729B4 (de) * 2005-09-29 2012-01-05 Airbus Operations Gmbh Energieversorgungssystem für die Versorgung von Luftfahrzeugsystemen
US7832513B2 (en) * 2006-07-14 2010-11-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Vehicular electrical system and control method therefor
US7673713B2 (en) * 2006-10-26 2010-03-09 Caterpillar Inc. Multi-purpose mobile power generating machine
WO2009082808A1 (en) 2007-12-28 2009-07-09 Clean Current Power Systems Incorporated Hybrid electric power system with distributed segmented generator/motor
DE102008000560A1 (de) * 2008-03-07 2009-09-10 Dilo Trading Ag Netzunabhängige elektrische Energiespeichereinheit
FR2933245B1 (fr) * 2008-06-27 2010-09-03 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de recharge d'un systeme de stockage comportant deux elements de stockage et procedes d'utilisation d'un tel dispositif de recharge associes
US8393551B2 (en) * 2008-07-18 2013-03-12 GM Global Technology Operations LLC Coolant systems for electric and hybrid-electric vehicles
US7996163B2 (en) 2008-09-15 2011-08-09 Caterpillar Inc. Method and apparatus for detecting a short circuit in a DC link
US7956762B2 (en) * 2008-09-15 2011-06-07 Caterpillar Inc. Method and apparatus for power generation failure diagnostics
US8120290B2 (en) * 2008-10-13 2012-02-21 General Electric Company Energy management system to improve efficiency of electric and hybrid drive trains
US8013548B2 (en) * 2008-10-14 2011-09-06 General Electric Company System, vehicle and related method
US9960461B2 (en) * 2008-10-15 2018-05-01 General Electric Company System and method for temperature control of multi-battery systems
US8080973B2 (en) 2008-10-22 2011-12-20 General Electric Company Apparatus for energy transfer using converter and method of manufacturing same
US7932633B2 (en) 2008-10-22 2011-04-26 General Electric Company Apparatus for transferring energy using power electronics and machine inductance and method of manufacturing same
US20100108417A1 (en) * 2008-10-31 2010-05-06 Curt Douglas Gilmore Parallel power supplies for hev applications
DE102009017556A1 (de) 2009-04-17 2010-10-21 Bär, Ralf, Dipl.-Ing. Verfahren zum Betreiben einer Montageanlage und fahrerlose, mobile Montage- und/oder Materialtransporteinheit hierfür
US8209095B2 (en) * 2009-05-11 2012-06-26 Deere & Company Agricultural harvester with dual engines and power sharing based on engine temperature
US8380451B2 (en) * 2009-07-14 2013-02-19 Ford Global Technologies, Llc System and method for monitoring the state of health of a power electronic system
DE112010005850T5 (de) * 2010-09-06 2013-07-04 Mitsubishi Electric Corporation Wechselstrommotor-Antriebsvorrichtung
US9290097B2 (en) 2010-11-05 2016-03-22 Robert Louis Steigerwald Apparatus for transferring energy using onboard power electronics with high-frequency transformer isolation and method of manufacturing same
CN102097936A (zh) * 2010-12-27 2011-06-15 联合汽车电子有限公司 增程式电动汽车发电系统
US9061682B2 (en) * 2011-02-03 2015-06-23 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Hybrid vehicle and control method thereof
WO2012125954A2 (en) 2011-03-16 2012-09-20 Johnson Controls Technology Company Energy source systems having devices with differential states of charge
US8761978B2 (en) * 2011-03-23 2014-06-24 General Electric Company System for supplying propulsion energy from an auxiliary drive and method of making same
JP5547699B2 (ja) * 2011-08-18 2014-07-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 車両の駆動装置
CN103842224A (zh) * 2011-10-06 2014-06-04 丰田自动车株式会社 混合动力车辆的控制装置
US9073438B2 (en) 2011-10-28 2015-07-07 General Electric Company System for selectively coupling an energy source to a load and method of making same
US9290107B2 (en) * 2011-11-29 2016-03-22 Ruijie Shi System and method for energy management in an electric vehicle
CN102501778A (zh) * 2012-01-06 2012-06-20 湖南南车时代电动汽车股份有限公司 基于双电压复合储能系统的增程式电动汽车能量分配方法
DE102012004767A1 (de) * 2012-03-08 2013-09-12 Daimler Ag Fahrzeug mit einem Brennstoffzellensystem
US9013168B2 (en) * 2012-06-07 2015-04-21 General Electric Company System for transferring energy from an energy source and method of making same
US9061599B2 (en) * 2013-01-11 2015-06-23 Johnson Controls Technology Company System and method for optimizing the storing of vehicular energy
KR101775547B1 (ko) * 2013-01-16 2017-09-06 삼성에스디아이 주식회사 이종 셀을 포함하는 배터리 팩 및 이를 포함하는 전력 장치
JP2014158414A (ja) 2013-01-21 2014-08-28 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 蓄電体を有する車両
US20140239879A1 (en) * 2013-02-22 2014-08-28 Electro-Motive Diesel, Inc. Battery charging system
US9174525B2 (en) 2013-02-25 2015-11-03 Fairfield Manufacturing Company, Inc. Hybrid electric vehicle
US9272628B2 (en) * 2013-12-09 2016-03-01 Textron Inc. Using AC induction motor as a generator in a utility vehicle
US9719477B2 (en) 2013-12-09 2017-08-01 Textron Inc. Using a DC or AC generator as a starter with fault detection
DE102014201345A1 (de) * 2014-01-27 2015-07-30 Robert Bosch Gmbh Bordnetz und Verfahren zum Betrieb eines Bordnetzes
US9162669B2 (en) * 2014-02-25 2015-10-20 Cummins Inc. Systems and methods for control of powertrains with regenerative start/stop alternator functionality
CN103879412B (zh) * 2014-03-14 2017-04-19 中车唐山机车车辆有限公司 有轨电车动力系统及控制方法
IL233902B (en) 2014-07-31 2020-07-30 Israel Aerospace Ind Ltd egnition system
CN105730257B (zh) 2014-12-08 2018-05-22 通用电气公司 推进系统、能量管理系统及方法
CN104670127B (zh) * 2014-12-23 2017-04-12 山东精久科技有限公司 一种车载自供电电源系统及自供电方法
CN106476637A (zh) * 2015-08-27 2017-03-08 谢镕安 深混混合动力汽车、电源、驱动控制系统及控制方法
WO2017130080A1 (ja) 2016-01-29 2017-08-03 株式会社半導体エネルギー研究所 電力制御システム
JP6652427B2 (ja) * 2016-03-29 2020-02-26 本田技研工業株式会社 電力供給システム及び輸送機器
CN107487192A (zh) * 2016-06-13 2017-12-19 杜凤伟 一种法拉电容过跨车
CN106218426A (zh) * 2016-07-27 2016-12-14 中车大连机车车辆有限公司 内燃机车飞轮储能系统
CN109874359A (zh) * 2016-09-26 2019-06-11 电力系统有限责任公司 高可靠性混合储能系统
US10516189B2 (en) * 2016-11-15 2019-12-24 Ford Global Technologies, Llc High voltage bus contactor fault detection
JP6624107B2 (ja) * 2017-02-10 2019-12-25 株式会社豊田中央研究所 車両の熱管理制御装置、熱管理制御プログラム
CN107128187B (zh) * 2017-04-12 2020-05-05 宁德时代新能源科技股份有限公司 供电系统、电力驱动装置、纯电动汽车及其工作方法
JP7158166B2 (ja) * 2018-03-30 2022-10-21 本田技研工業株式会社 車両電源システム
JP7149093B2 (ja) * 2018-03-30 2022-10-06 本田技研工業株式会社 車両電源システム
JP7081958B2 (ja) * 2018-03-30 2022-06-07 本田技研工業株式会社 車両電源システム
CN113382923B (zh) * 2018-12-14 2024-04-19 Abb瑞士股份有限公司 驱动布置、摆线船用推进单元和操作驱动布置的方法
EP3905476A4 (en) * 2019-03-22 2022-04-20 Guangdong Oppo Mobile Telecommunications Corp., Ltd. POWER SUPPLY DEVICE AND METHOD, AND ELECTRONIC DEVICE
US10923946B1 (en) * 2019-10-30 2021-02-16 Bendix Commercial Vehicle Systems Llc Hybrid backup power supply system
JP7413242B2 (ja) 2020-12-03 2024-01-15 本田技研工業株式会社 電源システム
US20230158895A1 (en) * 2021-09-15 2023-05-25 Transportation Ip Holdings, Llc Electric power system and method

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3044880B2 (ja) * 1991-11-22 2000-05-22 トヨタ自動車株式会社 シリーズハイブリッド車の駆動制御装置
US5318142A (en) * 1992-11-05 1994-06-07 Ford Motor Company Hybrid drive system
US5659240A (en) * 1995-02-16 1997-08-19 General Electric Company Intelligent battery charger for electric drive system batteries
US5589743A (en) * 1995-03-03 1996-12-31 General Electric Company Integrated cranking inverter and boost converter for a series hybrid drive system
US5723956A (en) * 1996-05-28 1998-03-03 General Electric Company Low cost electronic ultracapacitor interface technique to provide load leveling of a battery for pulsed load or motor traction drive applications
US5783872A (en) * 1996-07-25 1998-07-21 Northrop Grumman Corporation Auxiliary battery voltage/temperature compensation for automotive 12 volt system for electric vehicles
CA2182630C (en) * 1996-08-02 2003-02-11 Piotr Drozdz A control system for a hybrid vehicle
US6331365B1 (en) * 1998-11-12 2001-12-18 General Electric Company Traction motor drive system
JP2000324857A (ja) * 1999-03-11 2000-11-24 Toyota Motor Corp 多種電源装置、この電源装置を備えた機器およびモータ駆動装置並びにハイブリッド車両
US6757597B2 (en) 2001-01-31 2004-06-29 Oshkosh Truck A/C bus assembly for electronic traction vehicle
US6308639B1 (en) * 2000-04-26 2001-10-30 Railpower Technologies Corp. Hybrid battery/gas turbine locomotive
JP3624841B2 (ja) * 2001-03-06 2005-03-02 日産自動車株式会社 車両の制御装置
US7231877B2 (en) * 2001-03-27 2007-06-19 General Electric Company Multimode hybrid energy railway vehicle system and method
DE10116463A1 (de) * 2001-04-03 2002-10-10 Isad Electronic Sys Gmbh & Co System zur Speicherung von elektrischer Energie, sowie Verfahren zum Betreiben eines solchen Energiespeichersystems
JP3566252B2 (ja) * 2001-12-12 2004-09-15 本田技研工業株式会社 ハイブリット車両及びその制御方法
CA2381035A1 (en) * 2002-04-09 2003-10-09 Powergenix Systems, Inc. Power management for hybrid battery systems

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2495266C2 (ru) * 2012-01-10 2013-10-10 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Вологодский государственный технический университет" (ВоГТУ) Способ минимизации расхода топлива двигателем внутреннего сгорания транспортного средства с системой накопителей энергии и устройство для его осуществления
RU2501674C1 (ru) * 2012-07-09 2013-12-20 Открытое акционерное общество Научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт подвижного состава (ОАО "ВНИКТИ") Тяговый электропривод транспортного средства
RU191112U1 (ru) * 2018-12-13 2019-07-24 Акционерное общество "Южные электрические сети Камчатки" (АО "ЮЭСК") Устройство для автоматического подключения и переключения источников питания нагрузки для гибридных электростанций на базе фотоэлектрических модулей, аккумуляторных батарей и дизель-генераторной установки (ДГУ)

Also Published As

Publication number Publication date
CN1976827B (zh) 2014-06-25
CA2570662A1 (en) 2006-09-08
WO2006093515A3 (en) 2006-12-07
AU2005328371A1 (en) 2006-09-08
AU2005328371C1 (en) 2012-05-31
RU2007103167A (ru) 2008-08-10
CN1976827A (zh) 2007-06-06
US7866425B2 (en) 2011-01-11
AU2005328371B2 (en) 2011-10-27
US20050284676A1 (en) 2005-12-29
BRPI0512449A (pt) 2008-03-04
EP1763450A2 (en) 2007-03-21
WO2006093515A2 (en) 2006-09-08
ZA200700381B (en) 2008-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2389618C2 (ru) Гибридная силовая установка (варианты) и способ управления мощностью гибридной силовой установки (варианты)
RU2411143C2 (ru) Гибридный локомотив с несколькими двигателями
JP5307847B2 (ja) 車両用電源システム
JP6050780B2 (ja) 車両利用無停電電源装置システム
US20150002056A1 (en) Vehicle, system and method
JP6169564B2 (ja) 異なる公称電圧の車両用バッテリーの対を再充電するための方法および関連システム
AU2008247961B2 (en) Propulsion system
EP1786648B1 (en) Battery control system for hybrid vehicle and method for controlling a hybrid vehicle battery
US20060125319A1 (en) System and method for providing power control of an energy storage system
US8364332B2 (en) Control algorithm for low-voltage circuit in hybrid and conventional vehicles
US20110017532A1 (en) A hybrid powertrain
CN102468519A (zh) 延长插电式混合动力车电池寿命的装置与方法
CN114389323A (zh) 用于降低停车车辆的总功耗的方法
CN112208472A (zh) 车辆用电源装置
KR20210028991A (ko) 전기자동차의 보조배터리 운영 방법
JP2007097305A (ja) 車両及びその車両を複数有する編成車両
MXPA06015111A (en) Hybrid electric propulsion system and method
JP2006074886A (ja) 車両用発電制御装置
Jean et al. Micro-controller Based Electrical Energy Monitoring And Control System for a Low Power Two Wheeler Application
UA60493A (ru) Система электропитания гибридного электромобиля