[发明专利]用于AGV的车载动力总成

说明书

本文提出了用于自动引导车辆AGV的车载动力总成。车载动力总成包括具有至少一个中点极、正DC链路极和负DC链路极的分源逆变器SSI、串联连接在正或负DC链路极与中点极之间的电池(21)和电感器(22)、以及连接在正DC链路极与负DC链路极之间的超级电容器(20)。

技术领域

本公开涉及用于自动引导车辆的车载动力总成。

背景技术

自动引导车辆(AGV)使用电池来向AGV中的不同电动机提供电力。图1A示出了用于AGV的动力总成的示例。具有电压V_B的电池1通过DC/DC转换器(示出为升压转换器BC)连接到DC链路(示出为电压源逆变器VSI)。可替代地，电池1可以直接连接到VSI。在电动车辆(EV)应用中，超级电容器已用于延长电池寿命，并因此延长整个系统的寿命。在图1A中，在BC中提供超级电容器5和/或在VSI中提供超级电容器6，以用于缓冲来自加速和再生制动的高功率峰值。BC包括连接到电池1和MOSFET 4的电感器2，MOSFET 4连接到VSI以及超级电容器5。电感器2还连接到MOSFET 3。VSI包括被布置为提供电动机电压V_a－V_c的MOSFET 7-12。因此，将超级电容器单元集成到车载能量存储单元中在降低系统的总成本以及延长其寿命方面具有高潜力。在这种情况下，通常的做法是使用另一DC/DC转换器来接口接合超级电容器，即，如下使用两个BC：一个BC用于电池，并且一个BC用于超级电容器，其中两个DC/DC转换器的输出将并联连接到VSI，如图1B所示。在图1B中，超级电容器BC与图1A所示的动力总成并联地被添加，以用于缓冲来自加速和再生制动的高功率峰值。超级电容器BC包括连接到电池13和MOSFET 16的电感器14，MOSFET 16连接到VSI以及超级电容器17。电感器14还连接到MOSFET 15。

在AGV应用中，车载动力总成的成本和紧凑性被高度评估。对于图1B所示的常规解决方案，存在两个DC/DC转换器BC和一个VSI，这导致了较高的成本并限制了更加紧凑的系统设计。

如https://en.wikipedia.org/wiki/Supercapacitor所述，也称为超级电容(ultracapacitor)的超级电容器(SC)是介于电解电容器与可充电电池之间的、具有远高于其它电容器的电容值但电压限制较低的高容量电容器。超级电容器通常在每单位体积或质量下比电解电容器储能多10至100倍，可以比具有高很多的电流能力的电池快很多地接受和输送电荷，并且比可充电电池承受更多的充放电循环。

与普通电容器不同，超级电容器不使用传统的固体电介质，而是使用静电双层电容和电化学赝电容，这两者都对电容器的总电容有贡献，但存在一些差异。

静电双层电容器(EDLC)使用碳或其衍生物作为电极，具有远高于电化学赝电容的静电双层电容，从而在导电电极表面和电解质之间的界面处的亥姆霍兹(Helmholtz)双层中实现电荷分离。电荷的分离是几个埃(0.3－0.8nm)的数量级，比常规电容器中小得多。

电化学赝电容器使用双层电容上附加了大量电化学赝电容的金属氧化物或导电聚合物电极。赝电容通过利用氧化还原反应的法拉第电子电荷转移、插层或电吸附来实现。

诸如锂离子电容器之类的混合电容器使用具有不同特性的电极：一个主要表现出静电电容，并且另一个主要表现出电化学电容。

电解质在两个电极之间形成离子导电连接，这将它们与其中总是存在介电层的常规电解电容器区分开，并且所谓的电解质(例如MnO₂或导电聚合物)实际上是第二电极(阴极，或更准确地说是正极)的一部分。超级电容器通过不对称电极的设计来极化，或者对于对称电极，通过在制造期间施加的电势来极化。

发明内容

本发明的一个目的是将电池和超级电容器集成在用于自动引导车辆(AGV)的车载动力总成中，而不需要附加的DC/DC转换器，以实现紧凑的系统设计。