[发明专利]用于多源能量存储、管理和控制的方法和系统

说明书

背景技术

本描述涉及能量存储系统，并且更具体地，涉及用于多源能量存储、管理和控制的系统和方法。

电动车辆系统和混合动力电动车辆经常使用可再充电的电池（或者单独地或者与内燃机结合地）来为车辆推进提供电功率。电池连接至直流（DC）链路，所述直流（DC）链路连接至用于控制到DC电动机的功率的例如脉宽调制（PWM）电路的功率控制电路或者连接至用于控制到交流（AC）电动机的功率的频率控制的逆变器。备选地，在电力系统中可以存在有多个逆变器/AC电动机。电动机（或者AC或者DC）以驱动关系（或者以直接驱动布置或者通过适当的传动装置）耦合至车辆的一个或多个轮子。一些车辆是混合动力车并且包括可用来补充电池功率的小的内燃机。

在电动车辆的操作中，通常在车辆的加速期间，电池经常被要求以高电流电平传递功率的短脉冲。当从常规电池中汲取高电流时，电池端电压会下降。用于减小高电流需求对电力驱动系统电池的影响的一种方法是使用辅助电池或者耦合至DC链路的无源能量存储装置使得所述装置在高电流情形期间可以提供额外的功率。当使用两个或更多能源向驱动系统提供功率时，所述能源可提供不同类型的功率。例如，第一能源可以是在提供长期功率方面更有效的高能源而第二能源可以是在提供短期功率方面更有效的高比功率源。高比功率源可以用来例如在加速或者脉冲负载事件期间帮助高能源向系统提供功率。经常地，高比能源具有比高功率源的循环寿命低的充电/放电循环寿命。

发明内容

在一个方面，提供了直流（DC）电力系统。所述系统供经由具有高侧和低侧的DC链路向负载提供DC功率之用。所述系统包括配置成存储能量用于在第一标称电压下输出的第一能量存储系统。第一能量存储系统操作连接至DC链路。具有高侧和低侧的第二能量存储系统配置成存储能量用于在第二标称电压下输出，所述第二标称电压大于所述第一标称电压。第二能量存储系统低侧耦合至DC链路低侧。耦合装置耦合在第二能量存储系统高侧和DC链路高侧之间。耦合装置配置成选择性地将能量从第二能量存储系统传送至DC链路。双向DC-DC功率变换器操作连接至DC链路和第二能量存储系统高侧。双向DC-DC功率变换器配置成选择性地将能量从第二能量存储系统传送至DC链路并且从DC链路传送至第二能量存储系统。

在另一方面，提供了电力推进系统。所述电力推进系统包括配置成推进电动车辆的电力驱动系统以及经由具有高侧和低侧的DC链路耦合至电力驱动系统的直流（DC）电力系统。DC电力系统包括操作连接至DC链路的第一能量存储系统。第一能量存储系统包括高比能电池。第二能量存储系统具有高侧和低侧并且包括高比功率电池。第二能量存储系统低侧耦合至DC链路低侧。耦合装置耦合在第二能量存储系统高侧和DC链路高侧之间。耦合装置配置成选择性地将能量从第二能量存储系统传送至DC链路并且选择性地防止电流通过耦合装置流至第二能量存储系统。双向DC-DC功率变换器操作连接至DC链路和第二能量存储系统高侧。双向DC-DC功率变换器配置成选择性地将能量从第二能量存储系统传送至DC链路并且从DC链路传送至第二能量存储系统。控制器以通信方式耦合至双向DC-DC功率变换器。控制器配置成控制双向DC-DC功率变换器的操作以便选择性地将能量从第二能量存储系统传送至DC链路从而为电力驱动系统提供功率并且当电力驱动系统产生再生功率时选择性地将能量从DC链路传送至第二能量存储系统。

在又一方面，提供了用于经由DC链路向负载提供DC功率的方法。所述方法包括将能量从处在第一电压下的第一能量存储系统传递至DC链路，以及借助于耦合装置将能量从处在第二电压下的第二能量存储系统传递至DC链路，此时第二电压大于或等于第一电压。所述方法还包括借助于双向DC-DC功率变换器选择性地将能量从第二能量存储系统传递至DC链路。所述方法还包括借助于双向DC-DC功率变换器选择性地将能量从DC链路传递至第二能量存储系统。

提供了技术方案1：

一种直流（DC）电力系统，供经由DC链路向负载提供DC功率之用，所述系统包括：

DC链路，包括高侧和低侧；

第一能量存储系统，配置成存储能量用于在第一标称电压下输出，所述第一能量存储系统操作连接至所述DC链路；

第二能量存储系统，配置成存储能量用于在第二标称电压下输出，所述第二标称电压小于所述第一标称电压，所述第二能量存储系统包括高侧和低侧，所述第二能量存储系统低侧耦合至所述DC链路低侧；