[发明专利]开放模块化电气动力系和控制架构

说明书

技术领域

本公开涉及利用电能来推动的动力系。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，并可能不构成现有技术。

很多种能量源能够提供功率给动力系的扭矩产生装置。电功率可以从能量存储装置提供并且电功率可用于通过扭矩产生装置将原动或推动扭矩提供给动力系。

动力系能够使用多于一个的功率源。例如，混合动力驱动动力系能够通过一个或多个马达使用电功率并且通过汽油或柴油内燃发动机使用石油能。已知其它能量源包括燃料电池和生物柴油燃料或E85燃料。通过车辆的操作，例如，通过再生制动，可以回收电功率。另外，通过利用发动机直接驱动马达或驱动交流发电机，例如，作为皮带驱动装置，可以产生电功率并且能量被存储在能量存储装置中。另外，可以通过插入连接到基础设施电网而对能量存储装置充电。

发明内容

一种控制动力系的系统，该系统包括能量管理层，该能量管理层监测多个潜在能量存储装置并且确定潜在能量存储装置的每一个的基准可用功率。该系统还包括功率管理层，该功率管理层监测潜在能量存储装置的基准可用功率、动力系需求的功率、和潜在能量存储装置的电功率约束，并且基于监测到的潜在能量存储装置的基准可用功率、动力系需求的功率、和潜在能量存储装置的电功率约束来确定功率分流。该系统还包括扭矩控制层，该扭矩控制层基于所确定的功率分流来控制扭矩的产生。

此外，本发明还涉及以下技术方案。

1. 一种用于控制动力系的系统，所述系统包括：

能量管理层，所述能量管理层：

      监测多个潜在的能量存储装置；以及

      确定每个潜在的能量存储装置的基准可用功率；

功率管理层，所述功率管理层：

      监测每个潜在能量存储装置的基准可用功率、所述动力系需求的功率、所述潜在能量存储装置的电功率约束；以及

      基于所监测的每个潜在能量存储装置的基准可用功率、所述动力系需求的功率、所述潜在能量存储装置的电功率约束来确定功率分流；以及

扭矩控制层，所述扭矩控制层基于所确定的功率分流来控制扭矩的产生。

2. 如技术方案1所述的系统，其中，所述多个潜在能量存储装置包括第一替代性能量存储装置和第二替代性能量存储装置。

3. 如技术方案2所述的系统，其中，所述第一替代性能量存储装置和所述第二替代性能量存储装置是操作员可更换的，并且根据通用协议与所述能量管理层相互作用。

4. 如技术方案1所述的系统，其中，所述多个潜在能量存储装置包括主能量存储装置和模块化的辅助能量存储装置。

5. 如技术方案1所述的系统，其中，所述多个潜在能量存储装置包括具有第一化学成分的第一电池装置和具有第二化学成分的第二电池装置。

6. 如技术方案1所述的系统，其中，所述多个潜在能量存储装置包括超级电容装置。

7. 如技术方案1所述的系统，其中，所述多个潜在能量存储装置同时地可用于所述动力系；并且

还包括开放能量存储模块，所述开放能量存储模块管理同时可用于所述动力系的所述多个潜在能量存储装置。

8. 如技术方案7所述的系统，其中，所述能量管理层还管理替代性能量源，并且所述系统还包括物理通信层，所述物理通信层在所述开放能量存储模块、管理所述替代性能量源的控制器、以及所述功率管理层之间通信。

9. 如技术方案7所述的系统，其中，所述能量管理层还包括：

管理马达发电机装置的马达发电机控制器；

管理内燃发动机的机械控制器；以及

管理摩擦功率装置的摩擦控制器；并且

还包括物理通信层，所述物理通信层在所述开放能量存储模块、所述马达发电机控制器、所述机械控制器、所述摩擦控制器、和所述功率管理层之间通信。

10. 如技术方案7所述的系统，其中，同时地可用于所述动力系的所述多个潜在能量存储装置电连接到高压DC总线。

11. 如技术方案7所述的系统，其中，所述开放能量存储模块包括：

电子控制层，所述电子控制层控制DC/DC变换器，所述DC/DC变换器调节同时地可用于所述动力系的所述多个潜在能量存储装置中的每一个的电压和电流；以及

模块控制器单元，所述模块控制器单元对同时地可用于所述动力系的所述多个潜在能量存储装置中的每一个平衡电流并且执行诊断和预测。