混合式能量动力管理系统和方法技术方案

设置一种用于行驶在预定道路上的混合式能量车辆的能量管理系统。所述能量管理系统包括：能量管理处理器，确定沿着所述预定道路的每个位置的动力存储参数、动力传递参数和发动机传递参数，用于在受到至少一个燃料参数约束的情况下最小化预定道路期间的每个燃料类型消耗的总燃料。能量存储系统存储来自于牵引总线的电能作为动力存储参数的函数并且选择性地将第二电力从所存储的电能供给至牵引总线作为动力传递参数的函数。所述发动机通过响应于所述发动机传传递参数选择性地使用所述多个燃料类型其中的至少一个而在沿着所述预定道路的每个位置处将所述主电力选择性地供给至所述牵引总线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本申请总体涉及与大型非公路车辆诸如机车相结合使用的能量管理系 统和方法。尤其地，本专利技术涉及一种用于管理由机车和采用牵引电机驱动的 其他大型非公路车辆产生的电能的存储和传递的系统和方法，诸如动态制动 能量或过大原动机/牵引机车(prime mover)动力。
技术介绍
图1A是示例性现有技术机车100的方框图。尤其地，图1A总体示出 典型的现有技术柴油-电动才几车，诸如AC6000或AC4400,都来自于General Electric Transportation Systems。如图1A所示，机车100包括驱动交流发电 机/整流器104的柴油发动机102。如现有技术中大体所知的，交流发电机/ 整流器104向逆变器106提供DC电能，逆变器106将AC电能转化为适于 由安装在卡车上的主发动机壳下方的牵引电机108使用。 一种常见的机车构 造包括每个轴设置一个逆变器/牵引电机对。这种构造导致在每个卡车中设置 三个逆变器，每个机车设置六个逆变器和牵引电机。图1A为方便起见示出 单独一个的逆变器106。严格地说，逆变器将DC能转换为AC能。整流器将AC能转换为DC 能。术语转换器有时也用于指代逆变器和整流器。采用这种方式提供的电能 可称为原动机电能(或者主电能)，交流发电机/整流器104可称为原动机能 量的源。在典型的AC柴油-电动机车应用中，来自于交流发电机的AC电能 首先被整流(转化为DC)。经整流的AC之后被逆变(例如，使用动力电子设备，诸如绝缘门双极性晶体管(IGBTs)或者晶闸管，作为脉沖宽度调制 器)，从而提供用于相应牵引电机108的适当形式的AC动力。如本领域所理解的那样，牵引电机108提供牵引动力以向移动机车100 和连接至机车100的其他任何车辆。这种牵引机车108可以是AC或DC电 动机。当使用DC牵引电机时，交流发电机的输出一般被整流成提供适当的 DC电力。当使用AC牵引电机时，交流发电机输出一般被整流为DC，之后 被逆变为三相AC，然后再供给至牵引电机108。牵引电机108也提供制动力从而控制速度或者减慢机车100的速度。这 通常称为动态制动或动力制动，并且在本领域能够理解。简单说，当牵引电 机不需要提供促进力时，牵引电机可重新配置成(经由动力切换装置)使得 电机作为发电机进4亍操作。这样配置，牵引电机产生电能，这一电能具有减 慢机车的速度的作用。在现有技术机车中，诸如图1A所示的机车，在动力 制动模式下产生的能量一般传递至安装在机车壳体上的电阻栅格(grid )110。 因此，动力制动能量转化为热量并且从该系统消散掉。换句话说，在动力制动模式下产生的电能一般被浪费掉。应当指出的是，在典型的现有技术DC机车中，动力制动栅格连接至牵 引电机。但是，在典型的现有技术AC机车中，动力制动栅;格连接至DC牵 引总线，因为每个牵引电机都借助相关联的逆变器正常地连接至该总线(参 见图1B)。图1A总体性地示出具有多个牵引电机的AC机车；为简便起见， 示出单独一个逆变器。图1B示出典型的现有技术AC机车的电子示意图。现有技术中已知， 在这种机车中采用至少两个动力供给系统。第 一 系统包括向牵引电机提供动 力的原动机动力系统。第二系统为所谓的辅助电子系统(或筒单地，辅助系 统)提供动力。在图1B中，柴油发动机(参见图1A)驱动原动机动力源 104(例如，交流发电机和整流器)，以及任何辅助发电机(未示出)，用于 提供动力至各种辅助电子子系统，诸如照明、空调/加热，风机驱动，辐射器 风扇驱动，控制电池充电器，场激励器等。该辅助动力系统也可从单独的轴 从动发电机接收动力。辅助动力也可从原动机电源104的牵引交流发电机获 取。原动机电源104的输出连接至DC总线122,其将DC动力提供至牵引 电机子系统124A-124F。 DC总线122也可称为牵引总线，因为其承载由牵9引电机子系统使用的动力。如上所述，典型的现有技术柴油-电动机车包括 四个或六个牵引电机。在图1B中，每个牵引电机子系统包括逆变器(例如，逆变器106A)和对应的牵引电机(例如，牵引电机108A)。在制动期间，由牵引电机产生的动力通过动力制动栅格子系统110消散。 如图1A所示，典型的现有技术动力制动栅格包括多个接触器(例如， DB1-DB5),用于在DC总线122的正轨和负轨之间转换多个动力电阻元件。 每个竖直组的电阻器可称为串。 一个或多个动力栅格冷却风机(例如，BL1 和BL2)通常用于移除由于动力制动产生于串中的热量。如上所示，现有技术机车一般会浪费从动力制动产生的能量。尚未得到 满意的方式来对这种能量进行有生产价值的使用。例如，回收热能以备后续 用于驱动蒸汽机的系统需要能够加热和存储大量的水。这种系统并不适于回 收能量从而推进机车本身。另一系统尝试与电解槽相结合地使用由牵引电机 产生的能量，从而产生用作辅助燃料源的氢气气体。这种系统的劣势包括氬 气气体的安全存放以及需要承载用于电解过程的水。其他现有技术系统根本 不能重新收集动力制动能量，而是选择性地接合当相关联车辆沿下坡行驶时 进行操作的专用发电机。这种系统不令人满意的原因之一是因为其不能重新 收集现有的制动能量。因此，需要一种能量管理系统和方法，控制何时收集和存储能量，以及 何时还原这种能量以备后续使用。另外，需要将这种能量管理系统与以多种 类型燃料操作的机车相结合，并且类似地管理从发动机输出的可调节动力。
技术实现思路
本专利技术的 一 个方面涉及 一 种用于混合式能量柴油电动机车系统的能量 管理系统。该机车系统包括具有发动机的机车。动力转换器由发动机驱动并 且提供主电力。牵引总线连接至所述动力转换器并且承载所述主电力。牵引 驱动连接至所述牵引总线。所述牵引驱动具有一驱动模式，在该模式下，所 述牵引驱动响应于所述主电力，从而推进所述预定道路上的机车，所述牵引驱动具有动态制动的操作模式，其中，所述牵引驱动产生动态制动电能。所 述能量管理系统包括能量管理处理器。所述能量管理处理器确定动力存储参 数和动力传递参数。所述能量存储系统响应于所述能量管理处理器。所述能 量存储系统选择性地存储电能作为动力存储参数的函数。该能量存储系统选10择性地将第二电力从存储在其中的电能提供第二电力，作为动力传递参数。 本专利技术的另 一 方面涉及 一 种用于混合式能量非公路车辆的能量管理系 统。该非公路车辆包括原动机发动机和由原动机发动机驱动以提供主电力的 动力转换器。牵引总线连接至所述动力转换器并且承载所述主电力。牵引驱 动连接至所述牵引总线。所述牵引驱动具有一驱动模式，在该模式下，所述 牵引驱动响应于所述主电力，从而推进所述预定道路上的机车，所述牵引驱 动具有动态制动的操作模式，其中，所述牵引驱动产生动态制动电能。所述 能量管理系统包括能量管理处理器。所述能量管理处理器确定动力存储参数 和动力传递参数。存储系统响应于所述能量管理处理器。所述能量存储系统 选择性地存储电能作为动力存储参数的函数。该能量存储系统选择性地将第 二电力从存储在其中的电能提供第二电力，作为动力传递参数。本专利技术的另 一方面涉及一种用于接合地用于混合式能量柴油电动机车 系统的能量管理方法。该机车系统包括具有发动机的机车。动力转本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于行驶在预定道路上的混合式能量车辆的能量管理系统，所述车辆包括以至少一个燃料箱中的多个燃料类型操作的发动机，由发动机驱动以提供主电力的动力转换器，连接至所述动力转换器并且承载所述主电力的牵引总线，连接至所述牵引总线的牵引驱动，所述能量管理系统包括：　能量管理处理器，确定沿着所述预定道路的每个位置的发动机传递参数，用于在受到至少一个燃料参数约束的情况下最小化预定道路期间的每个燃料类型消耗的总燃料；　所述发动机响应于所述能量管理处理器，从而通过响应于所述发动机传 传递参数选择性地使用所述多个燃料类型其中的至少一个而在沿着所述预定道路的每个位置处将所述主电力选择性地供给至所述牵引总线。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿吉思K库玛，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]