用于控制能量使用的系统和方法
用于控制能量使用的系统和方法
【技术领域】
[0001] -般来说，本发明的实施例涉及非公路用车（OHV)、例如矿用卡车。具体实施例涉 及改进OHV的燃料经济。
【背景技术】
[0002] 在采矿业中，大的非公路用车（"0HV"）用来拖运从露天矿所挖掘的大运载物。OHV 通常将电动轮用于按照能量效率方式来推进或减缓车辆。具体来说，OHV通常与交流发电 机结合利用大马力柴油发动机、主牵引逆变器以及车辆的后胎中包含的一对车轮驱动组合 件。柴油发动机与交流发电机直接关联，使得柴油发动机驱动交流发电机。交流发电机向 主牵引功率转换器供电，其中功率半导体装置使交流发电机输出电流换向，以便为两个车 轮驱动组合件的电驱动马达提供具有可控电压和频率的电力。
[0003] 典型OHV在底盘上拖运60到400吨的材料以及大约50至大约200吨的体重，车 辆毛重多达600吨。典型拖运距离根据矿山可采期为1至5英里，其中矿山道路坡度有时 超过10%。显然，柴油燃料是矿产资源的抽取中的重要成本。实际上，典型OHV燃料箱可保 存超过2000升的燃料。最近的政府调查表明，单一矿业公司的拖运OHV每年消耗将近30 TJ(760X 10~6升）的柴油燃料。
[0004] 因此，极大地期望改进OHV的燃料经济。
【发明内容】
[0005] 在实施例中，能量管理系统包括能量管理模块，其采用车辆的牵引环节将能量储 存系统与车辆电连接，牵引环节电连接到牵引马达。能量管理模块配置成按照放电规则 (其通过与拖运路线的基准性能进行比较来选择成优化燃料节省、速度过量或者燃料节省 和速度过量的组合）在拖运路线期间将电力从能量储存系统输送到牵引环节，而无需将电 力从能量储存系统输送到牵引环节。
[0006] 在一些方面，提供一种用于沿返回路线和拖运路线操作OHV的方法。OHV包括：发 动机和交流发电机，其相互配置成向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能 量储存系统，与牵引环节电连接；以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。 该方法包括在返回路线期间、在能量管理模块接收制动信号，并且响应制动信号，将能量管 理模块配置成将电力牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环节传递到 能量储存系统的能量的数量。该方法还包括在拖运路线期间、在能量管理模块接收至少包 括油门信号的信息，在能量管理模块评估所接收信息是否建立放电条件，以及在建立放电 条件的情况下将能量管理模块配置成按照放电规则将电力从能量储存系统传递到牵引环 T。
[0007] 技术方案1 :一种能量管理系统（119)，包括： 能量管理模块（116)，将车辆（100)的能量储存系统（114)与所述车辆的牵引环节 (106)电连接，所述牵引环节电连接到牵引马达（110);以及 所述能量管理模块配置成按照放电规则在拖运路线期间将电力从所述能量储存系统 输送到所述牵引环节，所述放电规则通过多个放电规则的预测性能与所述拖运路线的基准 性能的比较来选择，其中电力没有从所述能量储存系统输送到所述牵引环节，以便得到相 对于所述基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合。
[0008] 技术方案2 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆在上坡段处于全开油门时将电力从所述能量储存系统输 送到所述牵引环节。
[0009] 技术方案3 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值时将电力从所述能 量储存系统输送到所述牵引环节。
[0010] 技术方案4 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值或减慢时将电力从 所述能量储存系统输送到所述牵引环节。
[0011] 技术方案5 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且所述车辆在平坦段时将电力从所述能 量储存系统输送到所述牵引环节。
[0012] 技术方案6 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并减慢时将电力从 所述能量储存系统输送到所述牵引环节。
[0013] 技术方案7 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并没有以预期速率 增加时将电力从所述能量储存系统输送到所述牵引环节。
[0014] 技术方案8 :如技术方案1所述的能量管理系统，其中，所述能量管理模块配置成 以按照考虑所述放电规则的再生能量平衡来设置的基本上恒定的放电速率将电力输送到 所述牵引环节。
[0015] 技术方案9 :如技术方案8所述的能量管理系统，其中，所述再生能量平衡结合基 于放电条件的总时长的放电时间。
[0016] 技术方案10 :如技术方案9所述的能量管理系统，其中，所述放电条件的所述总时 长在基准操作模式下测量。
[0017] 技术方案11 :如技术方案9所述的能量管理系统，其中，所述放电条件的所述总时 长在与要由所述能量管理模块来应用的相同的规则的前一实现下测量。
[0018] 技术方案12 :如技术方案9所述的能量管理系统，其中，所述放电条件的所述总时 长至少基于所述放电规则的当前实现外部的信息从所述放电规则的建模实现来得到。
[0019] 技术方案13 :如技术方案12所述的能量管理系统，其中，所述放电规则的当前实 现外部的所述信息包括与所述放电规则的至少一个前一实现有关的历史信息。
[0020] 技术方案14 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆（100)中，所述车辆 具有相互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于 将制动信号（117)传送给所述能量管理模块以用于改变从所述牵引环节所分配的所述电 力的接口（103); 所述能量管理模块配置成响应所述制动信号而将电流从所述牵引环节分配给所述能 量储存系统。
[0021] 技术方案15 :-种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆（100)的方法，所述方法 包括： 在所述返回路线期间在所述车辆的能量管理模块（116)接收制动信号（117)，所述车 辆包括相互配置成将电力输送到牵引环节（106)的发动机（101)和交流发电机（104)、与所 述牵引环节电连接的牵引马达（110)、与所述牵引环节电连接的能量储存系统（114)以及 将所述能量储存系统与所述牵引环节电连接的所述能量管理模块； 响应所述制动信号，将所述能量管理模块配置成将电力从所述牵引环节传递到所述能 量储存系统； 监测从所述牵引环节传递到所述能量储存系统的能量的数量； 在所述拖运路线期间在所述能量管理模块接收至少包括油门信号（102)的信息； 在所述能量管理模块中评估（214)所述所接收信息是否建立放电条件；以及 在建立放电条件（216)的情况下，按照放电规则将所述能量管理模块配置成将电力从 所述能量储存系统传递到所述牵引环节。
【附图说明】
[0022] 通过阅读以下参照附图的非限制性实施例的描述，将会更好地了解本发明，附图 包括： 图1以示意图示出按照本发明的实施例的非公路用车（OHV)的传动系。
[0023] 图2示出用于操作图1所示的传动系的第一规则的流程图。
[0024] 图3示出用于操作图1所示的传动系的第二规则的流程图。
[0025] 图4示出用于操作图1所示的传动系的第三规则的流程图。
[0026] 图5示出用于操作图1所示的传动系的第四规则的流程图。
[0027] 图6示出用于操作图1所示的传动系的第五规则的流程图。
[0028] 图7示出示范拖运路线高程断面以及沿图2-6所示的规则的示范拖运路线的实现 的速度与位置曲线。
[0029] 图8示出在沿图7所示的示范拖运路线所实现时的图2-6所示的规则的位置与时 间曲线。
[0030] 图9以图表形式示出在沿图7所示的示范拖运路线所实现时的图2-6所示的规则 的比较结果。
[0031] 图10示出用于选择对任意给定拖运路线使用哪一个规则的流程图。
[0032] 图11示出图4所示的第三规则在图7所示的示范拖运路线上的实现的速度 和放 电功率与位置的曲线。
【具体实施方式】
[0033] 下面将详细参照本发明的示范实施例，在附图中示出其示例。在可能的情况下，附 图中通篇使用的相同参考标号表示相同或相似部件而无需赘述。虽然针对OHV (其行驶重 复路线）来描述本发明的示范实施例，但是本发明的实施例一般也可适用于与再生制动混 合车辆配合使用。
[0034] 本发明的方面涉及用于确定释放在OHV的再生制动期间已经储存的电能的时间 和方式的方法。例如，OHV通常满载穿过上坡拖运路线，然后空载下坡返回。但是，甚至对 空载行程，车辆重量是不可忽略的，使得大量电力能够通过使用车轮马达作为发电机（"制 动马达"）来生成以用于减缓下行（"再生制动"）。储存从再生制动所得到的电力；如果电 力只经由电阻器组的发热而耗散，则制动是"电制动"而不是"再生的"。在各行程的底部， OHV被装载，然后上坡返回。为了准许对下一个空载行程的再生制动，所储存电力必须在上 坡拖运期间来使用。使用所储存电力的时间和方式能够通过放电断面来描述，其按照放电 规则（其能够经过优化以实现各往返行程的燃料消耗的局部最小数）来制订。
[0035] 与其他车辆相似，OHV发动机支持两种类型的功率负荷：推进功率和"旅馆 (hotel)"功率，其包括发动机空转以及气候控制、通信、发动机冷却、功率电子器件损耗、液 压泵和其他非推进系统。根据每往返行程的燃料消耗的OHV燃料经济在往返行程在最少可 能时间中实现时为最佳，由此使推进功率与旅馆功率的比率为最大。因此，放电断面的最佳 规则将产生放电断面，其例如通过帮助OHV在拖运路线的原本缓慢（上坡）部分变得更快 来帮助使往返时间为最少。
[0036] 参照图1，能够具有再生制动的示范OHV 100结合发动机101，其响应从踏板或其 他操作员接口 103所提供的油门信号102而被控制，以便驱动牵引交流发电机104以及辅 助负载105。交流发电机104经由整流器108向DC电力母线（牵引环节）106供电，以及踏 板或其他接口 103能够调整成改变控制发动机101的信号102,由此改变经由交流发电机 104从发动机101提供给牵引环节106的电力。（在其他实施例中，交流发电机104可直接 向AC母线供电，或者可经由功率转换器向AC母线供电。）牵引环节106经由功率转换器 112与多个牵引马达110连接，并且还经由能量管理模块116与能量储存系统114连接。能 量储存系统114和能量管理模块116共同形成能量管理系统119。在某些实施例中，能量管 理模块116能够控制成将电流从牵引环节106分配给能量储存系统114,以便在能量储存 系统114中重新分配电荷，或者将电流从能量储存系统114分配（释放）到牵引环节106。 对于OHV的改进性能，可提供一个或多个放电规则以用于调节能量管理模块116的操作并 且用于协调能量管理模块116和发动机101。
[0037] 通常，OHV 100尽可能多地以"全开油门"（从交流发电机104到牵引环节106的 最大功率）行驶，以便使推进功率与旅馆功率的比率为最大，如上所述。但是，对拖运路线 的上坡部分，全开油门可能不足以保持重装载OHV的预期速度。由于发动机101调整成对于 平均往返行程优化功率/重量比率并且由于向上设计需要级联对下游动力系组件的变化， 所以优选的是只提升牵引马达110,以及从除了发动机101之外的源一一即能量储存系统 114一一向牵引环节提供"升高"能量。沿同一线路，不是消耗功率以在下坡行程制动0HV， 优选的是将牵引马达110重新配置为制动马达，从而向牵引环节106输送电力。例如，能量 管理模块116配置成从接口 103接收制动信号117,以及响应制动信号117而将电力从牵 引环节传递到能量储存系统114中。能量储存系统114则变成对于按照放电规则（其按照 "再生能量平衡"来平衡制动能量与升高能量）经由能量管理模块116将电力从制动马达 110传递给牵引马达110是有用的，如下面参照图2进一步论述。
[0038] 参照图2-6,按照本发明的实施例，提供五个示范放电规则以用于建立释放所储存 能量的放电条件。示范规则包括：第一规则200 (图2)，其建立当主要发动机处于"全开油 门"时的放电条件；第二规则300(图3)，其建立仅当主要发动机处于全开油门、OHV被装载 并且OHV上坡地前进时的放电条件；第三规则400 (图4)，其建立当OHV速度小于10 mph或 者其他指定速度阈值时的放电条件；第四规则500,其建立当速度小于10 mph (或者其他指 定速度阈值）时或者当OHV减速时在全开油门的放电条件；以及第五规则600 (图6)，其建 立仅当OHV主要发动机在平地全开油门时的放电条件。在实施例中，规则对于以一致速率 的放电来预测，并且结合用于迭代地确定适当放电速率的步骤。在其他实施例中，规则可结 合斜升或者以其他方式改变的放电速率。例如，放电速率可响应OHV位置、加速度、离阈值 的速度不足或者能量储存系统变化状态而改变。
[0039] 现在参照图2,第一规则200包括基于得到230规则的当前实现外部的信息（例如 历史速度、位置中的至少一个）以及来自至少一个前一循环的牵引功率（SPTP)信息232或 者监控数据236 (例如特定OHV的总循环时间或者跨行驶同一拖运路线的一队OHV的平均 循环时间的外部测量或计算值）来建立202典型非再生拖运行程期间的"全开油门"条件 的总时长204。第一规则200还包括：确定206对拖运和返回行程的再生制动之后的能量 储存系统的电荷的"行程开始"状态208 ;设置210全开油门放电速率212,使得所有所储存 能量208将跨全开油门条件的总时长204来放电；监测214油门信号102 ;在油门信号120 处于全开油门的同时以全开油门放电速率212来放电216 ;监测218混合拖运行程期间的 能量储存系统电荷状态220 ;记录222使用第一规则200的拖运行程的全开油门条件的混 合总时长224 ;以及基于混合总时长224和行程结束的电荷状态228来更新226全开油门 放电速率212。
[0040] 在更新226全开油门放电速率212中，能量管理模块114还能够利用规则的当前 实现外部的信息，如上所述。基于这个信息和数据，全开油门放电速率212能够设置成实现 "再生能量平衡"。
[0041 ] E. [email protected] + discharge-^* [email protected] tot (等式2) 其中，[email protected]表示行程结束的电荷状态228 ;t. dis。!^表示以全开油门放电速率212 的试验值用尽所有[email protected]所需的放电时间；P. [email protected]表示在牵引电力环节可用的全开 油门发动机功率；以及E. 表示基于历史SPTP信息232和/或234、在基准（非混合）操 作模式以全开油门所扩展的总牵引能量。假定因制动和推进效率，[email protected]〈 E.tot。
[0042] 理想地，完成给定段的能量应当在OHV轮胎与道路之间的接触点测量。从实际观 点来看，E.t。t在DC牵引环节（即，在连接牵引马达的逆变器的位置）基于能够直接测量的 电压和电流来测量。为了确定轮胎处的能量，需要量化牵引环节与轮廓之间的损耗，包括逆 变器损耗、电缆损耗、马达损耗、齿轮损耗等。那些损耗能够从已知模型来估计，并且取决于 卡车和速度和所输送的电力。但是，为了简洁起见，能够假定在标准（即，基准）行程与混 合升高行程之间，牵引环节与轮廓之间的平均效率大致相同，使得两种情况下的牵引环节 处的能量则近似相等。在增强精度的光学器件中，而是可准确地考虑增加的速度和功率对 环节与轮胎之间的效率的影响，并且在轮胎与道路之间的接触点应用能量守恒原理。具体 来说，滚动阻力应当随速度而增加，并且改进模型会考虑这一点。
[0043] 参照图3,第二规则300包括：建立302典型非再生拖运行程期间的全开油门、上 坡装载条件的总时长304;确定206对拖运和返回行程的再生制动之后的能量储存系统114 的电荷的行程开始状态208 ;设置310全开油门上坡放电速率312,使得基本上所有所储存 能量208将跨全开油门上坡条件的总时长304来释放；监测314油门信号102和指示车辆 位置315的信息，以检测全开油门条件和上坡条件；在全开油门上坡条件期间以全开油门 上坡放电速率312进行放电316 ;监测218混合拖运行程期间的能量储存系统的电荷状态 220 ;记录222使用第二规则300的拖运行程的全开油门条件的混合总时长324 ;以及基于 混合总时长324和行程结束的电荷状态328来更新326全开油门上坡放电速率312。
[0044] 指示车辆位置315的信息能够包括内部导航、车辆速度的时间积分（假定OHV保 持在路线上）、GPS数据、本地位置转发器数据或者将是技术人员显而易见的类似信息中的 任何一个或组合。
[0045] 更新326全开油门上坡放电速率312涉及得到330 SPTP信息232、234和监控数 据236 ;以及更新全开油门上坡放电速率312,以实现一般如以上参照第一规则200所述的 再生能量平衡。
[0046] 图4示出第三规则400,其包括：建立402典型非再生拖运行程期间在全开油门下 的小于阈值405 (例如小于10 mph)的速度的总时长404 ;确定206对拖运和返回行程的再 生制动之后的能量储存系统的电荷状态；设置410 "慢"全开油门放电速率412,使得所有所 储存能量208将跨全开油门、亚阈值速度条件的总时长404来释放；监测414油门信号102 和指示车辆速度413的信息，并且确定415 OHV速度是否低于阈值405 (例如小于10 mph) 而没有释放所储存能量（"慢基准"条件）；在慢基准条件存在的同时以"慢"全开油门放电 速率412进行放电416 (当油门信号102小于全开油门时，当车辆停止时，当电荷状态220 下降到低于最小级别209时，或者当慢基准条件不是有效时，换言之，当车辆可能超过速度 阈值并没有释放所储存能量时，停止放电）；监测218混合拖运行程期间的能量储存系统的 电荷状态220 ;记录222使用第三规则400的拖运行程的全开油门、亚阈值速度条件的混合 总时长424 ;以及基于混合总时长424和行程结束的电荷状态428来更新426阈值速度405 和"慢"全开油门放电速率412。
[0047] 指示车辆速度413的信息能够包括内部导航、车辆速度的直接测量（假定OHV保 持在路线上）、GPS数据、本地位置转发器数据或者将是技术人员显而易见的类似信息中的 任何一个或组合。
[0048] 在一实施例中，第三规则400将提供再生"升高"吞吐量全开 油门慢条件，而无需 使用超过前一再生制动循环期间所捕获的能量。但是，因为该算法要求几个循环进行收敛， 所以可设想一一根据电荷状态和能量储存系统的容量一一可能需要'超支'（额外缓冲器或 "预充电"），以便具有某个误差容限。预充电可能例如通过在空转周期、例如装载期间过度 运转主要发动机来实现。但是，如果预充电不充分或者由于任何原因是不可选的，则慢全开 油门放电速率应当相应地缩减。另一方面，情况可能是，在特定拖运循环期间并非使用来自 再生制动的所有能量（少支出）。少支出要求对下一循环增加放电416的速率412或者提 升阈值速度405。具体来说，在放电速率412已经设置成电力系统的最大能力的情况下，则 存在提升阈值速度405的需要。
[0049] 确定415基准速度是哪一个的步骤是可选的，但是对于提供滞后以避免快速循环 是极为有利的，并且要求用于速度校正的辅助算法。一种简单方式是计算整流器（主要发 动机）输出功率与牵引环节的总功率、换言之是发动机功率对发动机+电池功率的比率，以 及将测量速度与功率比相乘。这种方式假定稳态操作，但是一般足够良好地提供滞后并且 避开快速循环。更复杂方式是响应在沿拖运路线的各位置的牵引环节功率而开发OHV速度 和加速度的模型，以及基于发动机功率的测量或者基于小于放电速率412的牵引环节功率 来计算基准速度和加速度。
[0050] 将会理解，因为放电416的步骤增强在车轮马达所提供的净功率，所以第三规则 400的应用自然将趋向于使混合总时长424小于非再生总时长404。实际上，第三规则400 的各连续应用将趋向于进一步降低混合总时长424,但是混合总时长的进一步降低将朝收 敛值迭代地变小。
[0051] 图5示出第四规则500,其包括：建立502典型非再生拖运行程期间在全开油门下 的小于阈值505 (小于10 mph)或速度减小的速度的总时长504 ;确定206对拖运和返回行 程的再生制动之后的能量储存系统的电荷状态220 ;设置510 "慢或减慢"全开油门放电速 率512,使得所有所储存能量208将跨全开油门、亚阈值或降低速度条件的总时长来放电； 监测214油门信号102以及指示OHV速度413的信息；当油门信号102处于全开油门时，确 定515 OHV速度是否低于阈值（例如小于10 mph)或降低而没有释放所储存能量以补充主 要发动机（"基准速度；在速度是"慢或减慢"而没有放电的情况下，则以慢或减慢全开油 门放电速率512进行放电；监测218混合拖运行程期间的能量储存系统的电荷状态；记录 222使用第四规则500的拖运行程的全开油门、亚阈值或降低速度条件的混合总时长524 ; 以及基于混合总时长524和行程结束的电荷状态528来更新526阈值速度505和慢或减慢 全开油门放电速率512。
[0052] 在第四规则500的应用中，确定515 OHV速度是否为慢或减慢而没有放电的步骤 是可选的，但是对于提供滞后以防止放电/非放电状态之间的快速循环是特别有利的。在 其他实施例中，第四规则500而是可包括在OHV以低于阈值505 (例如小于10 mph)或降低 的实际速度处于全开油门的同时进行放电515。在其他实施例中，第四规则500而是可包 括在OHV以低于阈值505而没有以预期速率增加的实际速度处于全开油门的同时进行放电 515。
[0053] 参照图6,第五规则600包括：建立602典型非再生拖运行程期间在基本上平坦道 路上的全开油门条件的总时长604 ;确定206对拖运和返回行程的再生制动之后的能量储 存系统的电荷状态220 ;设置610全速放电速率612,使得所有所储存能量208将跨全开油 门、平坦条件的总时长604来释放；监测214油门信号102以及指示车辆位置的信息315 ; 处于基本上平坦道路上的全开油门的同时进行放电616 ;监测218混合拖运行程期间的能 量储存系统的电荷状态220 ;记录222使用第五规则600的拖运行程的全开油门全速条件 的混合总时长624 ;以及基于混合总时长624和行程结束的电荷状态628来更新626全速 放电速率612。
[0054] 所公开的规则200、300、400、500、600只是示范性的，以及附加规则能够按照特定 路线和状况来设计。作为一个示例，虽然本描述集中于上坡拖运，但是在某些设定中，拖运 路线包括下坡段是常见的。
[0055] 再生制动的一般目标是改进高于非再生制动的"基准"拖运速度的拖运速度。高 于这种类型的基准的速度称作"速度过量"。图7示出通过与基准速度和位置进行比较、覆 盖于示范拖运路线的高程断面702的曲线的五个示范放电规则的每个的速度与位置的曲 线（速度的单位为mph，沿路线的位置的单位为mi，高程的单位为m)。五个示范拖运段的高 程断面是：
图8示出通过与基准位置和时间的比较的五个放电规则的每个的位置与时间的曲线。 图9以图表形式示出对于按照本发明的实施例的示范放电规则、超过沿五个示范拖运段的 每个的基准速度的再生速度。
[0056] 对于所示的特定高程断面，不同放电规则每示范拖运行程产生对于基准（非再 生）推进的改进，如表1所示：
因为放电规则的相对价值将按照拖运行程高程断面改变，提供选择规则1000(图10) 以用于生成表格、例如表1，用于选择哪一个放电规则要用于任意拖运路线。来看图10,选 择规则1000包括：得到1002拖运路线的高程断面1004 ;以及得到230信息、例如SPTP信息 232、234和监控数据236。基于所得到的高程断面和信息，方法1000还包括对各规则200、 300、400、500或600对高程断面1004上的标准拖运路线的应用进行迭代建模1040。已知用 于响应发动机瞬变和高程变化而对OHV的性能进行建模的各种方法。各建模1040产生对各 规则的基准的一组改进1042 (如表1所示）。方法1000继续选择1044定制规则1046,其 根据往返时间1048、燃料节省1050或者另一优先级来提供对基准的最佳改进。方法1000 的本质是生成表、例如上表1，以及选择提供最大速度过量、最大燃料节省或者改进速度过 量与燃料节省之间的折衷的规则。
[0057] 图11示出对于第三规则400的实现的速度1102和放电功率1104相对于沿示范 高程断面702的位置的曲线。能够看到，通过仅当车辆以全开油门减慢到低于阈值速度时 增大发动机功率，使用较少量再生能量来避开速度的显著损失（和时间损失）。由此，再生 能量储存系统114的大小能够降低。
[0058] 因此，在实施例中，能量管理系统包括能量管理模块，其采用车辆的牵引环节将能 量储存系统与车辆电连接，牵引环节电连接到牵引马达。能量管理模块配置成在拖运路线 期间按照放电规则（其通过多个放电规则的预测性能与拖运路线的基准性能的比较来选 择）将电力从能量储存系统输送到牵引环节，其中电力没有从能量储存系统输送到牵引环 节，以便得到相对于基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合。在某 些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和交流发电机，其相互配置成 将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机或交流发电机 其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块配置成接收油 门信号和指示车辆位置的信息，并且放电规则是当车辆在上坡段处于全开油门时将电力从 能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块可配置成接收油门信号和指示车辆位 置的信息，以及当油门信号指示车辆处于全开油门并且指示车辆位置的信息指示车辆正在 上坡段行进时，按照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存系统输送到牵引环节。
[0059] 在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和交流发电机， 其相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块可配置成 接收油门信号和指示车辆速度的信息，以及当油门信号指示车辆处于全开油门并且指示车 辆速度的信息指示车辆速度低于阈值时，按照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存 系统输送到牵引环节。
[0060] 在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和交流发电机， 其相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值或者减慢时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块 可配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，以及当油门信号指示车辆处于全开油门并 且指示车辆速度的信息指示车辆速度低于阈值时，和/或当油门信号指示车辆处于全开油 门并且指示车辆速度的信息指示车辆速度减慢时，按照放电规则在拖运路线期间将电力从 能量储存系统输送到牵引环节。
[0061] 在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和交流发电机， 其相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆位置的信息，并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆在平坦段时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块可配置成接收 油门信号和指示车辆位置的信息，以及当油门信号指示车辆处于全开油门并且指示车辆位 置的信息指示车辆正在平坦段行进时，按照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存系 统输送到牵引环节。
[0062] 在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和交流发电机， 其相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值并且减慢时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块 可配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，以及当油门信号指示车辆处于全开油门并 且指示车辆速度的信息指示车辆速度低于阈值并且减慢时，按照放电规则在拖运路线期间 将电力从能量储存系统输送到牵引环节。
[0063] 在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和 交流发电机， 其相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值并没有以预期速率增加时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如， 能量管理模块可配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，以及当油门信号指示车辆处 于全开油门并且指示车辆速度的信息指示车辆速度低于阈值并没有以预期速率增加时，按 照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存系统输送到牵引环节。
[0064] 在某些实施例中，能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放 电规则的再生能量平衡来设置）将电力输送到牵引环节。例如，再生能量平衡可结合放电 时间（其基于放电条件的总时长）。作为另一个示例，放电条件的总时长可在基准操作模式 下测量。备选地，放电条件的总时长可在与要由能量管理模块来应用的相同的规则的前一 实现下测量。备选地，放电条件的总时长可至少基于放电规则的当前实现外部的信息从放 电规则的建模实现来得到。在其他实施例中，放电规则的当前实现外部的信息可包括与放 电规则的至少一个前一实现有关的历史信息。在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆 中，其具有：发动机和交流发电机，相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将 制动信号传送给能量管理模块，用于改变从牵引环节所分配的电力；能量管理模块配置成 响应制动信号而把来自牵引环节的电流分配给能量储存系统。
[0065] 在另一个实施例中，能量管理系统包括管理模块，其将车辆的能量储存系统与车 辆的牵引环节电连接。牵引环节电连接到牵引马达。能量管理模块配置成按照至少一个放 电规则在拖运路线期间将电力从能量储存系统输送到牵引环节。至少一个放电规则选择成 改进相对于拖运路线的基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合， 其中电力没有从能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块可配置成接收油门信 号、指示车辆速度的信息和/或指示车辆位置的信息中的一个或多个。至少一个放电规则 可包括下列一个或多个：当车辆在上坡段处于全开油门时将电力从能量储存系统输送到牵 引环节；当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值时将电力从能量储存系统输送到牵引 环节；当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值或者减慢时将电力从能量储存系统输送 到牵引环节；当车辆处于全开油门并且车辆在平坦段时将电力从能量储存系统输送到牵引 环节；当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并减慢时将电力从能量储存系统输送到 牵引环节；和/或当车辆处于全开油门而没有以预期速率增加时将电力从能量储存系统输 送到牵引环节。（在不同实施例中，能量管理模块可配置成按照各种组合、根据车辆、拖运路 线等执行放电规则其中之一或者放电规则的两个或更多，如本文所述，参见例如图10及相 关描述。）在一实施例中，能量管理模块包括用于执行所有放电规则的程序指令，但是实际 上，能量管理模块再次如本文所述根据车辆、拖运路线等仅执行规则的一个或数个（或者 在任何情况不少于所有规则）。因此，在实施例中，能量管理模块还配置成选择要执行（程 序指令的）若干放电规则的哪一个或多个，或者要执行（程序指令的）若干放电规则的哪 一个或多个的选择可基于用户输入、如编程的多个放电规则之间的能量管理模块的工厂或 现场配置等。
[0066] 在一些方面，提供一种用于沿返回路线和拖运路线操作OHV或其他车辆的方法。 车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环 节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接；以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引 环节电连接。该方法包括在返回路线期间、在能量管理模块接收制动信号，并且响应制动信 号，将能量管理模块配置成将电力牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵 引环节传递到能量储存系统的能量的数量。该方法还包括在拖运路线期间、在能量管理模 块接收至少包括油门信号的信息，在能量管理模块评估所接收信息是否建立放电条件，以 及在建立放电条件的情况下将能量管理模块配置成按照放电规则将电力从能量储存系统 传递到牵引环节。例如，在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示 车辆位置的信息，以及放电规则可以是当车辆在上坡段处于全开油门时将电力从能量储存 系统输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放电条件的情况下，当车辆 在上坡段处于全开油门时将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递到牵引环节。
[0067] 在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示车辆速度的信 息，以及放电规则可以是当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值时将电力从能量储存 系统输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放电条件的情况下，当车辆 处于全开油门并且车辆速度低于阈值时将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传 递到牵引环节。
[0068] 在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示车辆速度的信 息，以及放电规则可以是当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值或者减慢时将电力从 能量储存系统输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放电条件的情况 下，当（i)车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值和/或（ii)车辆处于全开油门并且 车辆速率减慢时，将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递到牵引环节。
[0069] 在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示车辆位置的信 息，以及放电规则可以是当车辆处于全开油门并且车辆在平坦段时将电力从能量储存系统 输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放电条件的情况下，当车辆在平 坦段处于全开油门时将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递到牵引环节。
[0070] 在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示车辆速度的信 息，以及放电规则可以是当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并减慢时将电力从能 量储存系统输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放电条件的情况下， 当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并减慢时将能量管理模块配置成将电力从能 量储存系统传递到牵引环节。
[0071] 在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示车辆速度的信 息，以及放电规则可以是当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并没有以预期速率增 加时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放 电条件的情况下，当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并没有以预期速率增加时将 能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递到牵引环节。
[0072] 在一些方面，能量管理模块可配置成以基本上恒定的放电速率（其可按照考虑放 电规则的再生能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。在一些方面，再生能量平衡结合 放电时间（其可基于放电条件的总时长）。在一些方面，放电条件的总时长可在基准操作模 式下测量。在一些方面，放电条件的总时长可在与要由能量管理模块来应用的相同的规则 的前一实现下测量。在一些方面，放电条件的总时长可至少基于放电规则的当前实现外部 的信息从放电规则的建模实现来得到。在某些方面，放电规则的当前实现外部的信息可包 括与放电规则的至少一个前一实现有关的历史信息。
[0073] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。
[0074] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。再生能量平衡结合放电时间（其基于放电条件 的总时长）。
[0075] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。再生能量平衡结合放电时间（其基于放电条件 的总时长）。放电条件的总时长在基准操作模式下测量。
[0076] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接 。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。再生能量平衡结合放电时间（其基于放电条件 的总时长）。放电条件的总时长在与要由能量管理模块来应用的相同的规则的前一实现下 测量。
[0077] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。再生能量平衡结合放电时间（其基于放电条件 的总时长）。放电条件的总时长至少基于放电规则的当前实现外部的信息从放电规则的建 模实现来得到。
[0078] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。再生能量平衡结合放电时间（其基于放电条件 的总时长）。放电条件的总时长至少基于放电规则的当前实现外部的信息从放电规则的建 模实现来得到。放电规则的当前实现外部的信息包括与放电规则的至少一个前一实现有关 的历史信息。
[0079] 要理解，预计以上描述是说明性而不是限制性的。例如，上述实施例（和/或其方 面）可相互结合使用。另外，可对本发明的理论进行多种修改以使具体情况或材料适合本 发明的理论，而没有背离其范围。虽然本文所述的尺寸和类型预计定义本发明的参数，但是 它们完全不是限制性的，而只是示范实施例。通过阅读以上描述，许多其它实施例将是本领 域的技术人员显而易见的。因此，本发明的范围应当参照所附权利要求连同这类权利要求 涵盖的完整等效范围共同确定。在所附权利要求书中，术语"包括"和"其中"用作相应术 语"包含"和"其中"的普通语言等效体。此外，在以下权利要求书中，诸如"第一"、"第二"、 "第三"、"上"、"下"、"底部"、"顶部"等的术语只用作标号，而不是意在对其对象施加数字或 位置要求。此外，以下权利要求书的限制并不是按照部件加功能格式编写的，并且不是意在 基于35 U.S.C.§ 112第六节来解释，除非这类权利要求限制明确使用词语用于"…的部 件"加上没有其它结构的功能的陈述。
[0080] 本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明的若干实施例，并且还使本领 域的技术人员能够实施本发明的实施例，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何 结合方法。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的 其它示例。如果这类其他示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构单元，或者如果 它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构单元，则预计它们落入权利 要求的范围之内。
[0081] 本文所使用的、以单数形式所述并且具有数量词"一"或"一个"的元件或步骤应 该被理解为不排除多个元件或步骤的情况，除非明确说明了这种排除情况。此外，本发明的 "一个实施例"的说法不是要被理解为排除同样结合了所述特征的其它实施例的存在。此 外，除非相反的明确说明，否则，"包括"、"包含"或"具有"带特定性质的元件或多个元件的 实施例可包括没有那种性质的附加的这类元件。
[0082] 由于在上述系统和方法中可进行某些变更而没有背离本文所涉及的本发明的精 神和范围，所以预计以上描述或者附图所示的主题的全部只被理解为示出本文的发明概念 的示例，而不是被理解为限制本发明。
【主权项】
1. 一种能量管理系统（119)，包括： 能量管理模块（116)，将车辆（100)的能量储存系统（114)与所述车辆的牵引环节 (106)电连接，所述牵引环节电连接到牵引马达（110);以及 所述能量管理模块配置成按照放电规则在拖运路线期间将电力从所述能量储存系统 输送到所述牵引环节，所述放电规则通过多个放电规则的预测性能与所述拖运路线的基准 性能的比较来选择，其中电力没有从所述能量储存系统输送到所述牵引环节，以便得到相 对于所述基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合。2. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆在上坡段处于全开油门时将电力从所述能量储存系统输 送到所述牵引环节。3. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值时将电力从所述能 量储存系统输送到所述牵引环节。4. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值或减慢时将电力从 所述能量储存系统输送到所述牵引环节。5. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且所述车辆在平坦段时将电力从所述能 量储存系统输送到所述牵引环节。6. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并减慢时将电力从 所述能量储存系统输送到所述牵引环节。7. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并没有以预期速率 增加时将电力从所述能量储存系统输送到所述牵引环节。8. 如权利要求1所述的能量管理系统，其中，所述能量管理模块配置成以按照考虑所 述放电规则的再生能量平衡来设置的基本上恒定的放电速率将电力输送到所述牵引环节。9. 如权利要求8所述的能量管理系统，其中，所述再生能量平衡结合基于放电条件的 总时长的放电时间。10. 如权利要求9所述的能量管理系统，其中，所述放电条件的所述总时长在基准操 作模式下测量。
【专利摘要】本发明题为用于控制能量使用的系统和方法。能量管理系统(119)包括能量管理模块(116)，其将车辆(100)的能量储存系统(114)与车辆的牵引环节(106)电连接，牵引环节电连接到牵引马达(110)。能量管理模块配置成在拖运路线期间按照放电规则(其通过多个放电规则的预测性能与拖运路线的基准性能的比较来选择)将电力从能量储存系统输送到牵引环节，其中电力没有从能量储存系统输送到牵引环节，以便得到相对于基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合。
【IPC分类】B60L11/00, B60L15/00
【公开号】CN104890523
【申请号】CN201510095658
【发明人】B.巴斯蒂安, H.杨
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月4日
【公告号】DE102015103043A1, US20150251564
【技术领域】
[0001] -般来说，本发明的实施例涉及非公路用车（OHV)、例如矿用卡车。具体实施例涉 及改进OHV的燃料经济。
【背景技术】
[0002] 在采矿业中，大的非公路用车（"0HV"）用来拖运从露天矿所挖掘的大运载物。OHV 通常将电动轮用于按照能量效率方式来推进或减缓车辆。具体来说，OHV通常与交流发电 机结合利用大马力柴油发动机、主牵引逆变器以及车辆的后胎中包含的一对车轮驱动组合 件。柴油发动机与交流发电机直接关联，使得柴油发动机驱动交流发电机。交流发电机向 主牵引功率转换器供电，其中功率半导体装置使交流发电机输出电流换向，以便为两个车 轮驱动组合件的电驱动马达提供具有可控电压和频率的电力。
[0003] 典型OHV在底盘上拖运60到400吨的材料以及大约50至大约200吨的体重，车 辆毛重多达600吨。典型拖运距离根据矿山可采期为1至5英里，其中矿山道路坡度有时 超过10%。显然，柴油燃料是矿产资源的抽取中的重要成本。实际上，典型OHV燃料箱可保 存超过2000升的燃料。最近的政府调查表明，单一矿业公司的拖运OHV每年消耗将近30 TJ(760X 10~6升）的柴油燃料。
[0004] 因此，极大地期望改进OHV的燃料经济。
【发明内容】
[0005] 在实施例中，能量管理系统包括能量管理模块，其采用车辆的牵引环节将能量储 存系统与车辆电连接，牵引环节电连接到牵引马达。能量管理模块配置成按照放电规则 (其通过与拖运路线的基准性能进行比较来选择成优化燃料节省、速度过量或者燃料节省 和速度过量的组合）在拖运路线期间将电力从能量储存系统输送到牵引环节，而无需将电 力从能量储存系统输送到牵引环节。
[0006] 在一些方面，提供一种用于沿返回路线和拖运路线操作OHV的方法。OHV包括：发 动机和交流发电机，其相互配置成向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能 量储存系统，与牵引环节电连接；以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。 该方法包括在返回路线期间、在能量管理模块接收制动信号，并且响应制动信号，将能量管 理模块配置成将电力牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环节传递到 能量储存系统的能量的数量。该方法还包括在拖运路线期间、在能量管理模块接收至少包 括油门信号的信息，在能量管理模块评估所接收信息是否建立放电条件，以及在建立放电 条件的情况下将能量管理模块配置成按照放电规则将电力从能量储存系统传递到牵引环 T。
[0007] 技术方案1 :一种能量管理系统（119)，包括： 能量管理模块（116)，将车辆（100)的能量储存系统（114)与所述车辆的牵引环节 (106)电连接，所述牵引环节电连接到牵引马达（110);以及 所述能量管理模块配置成按照放电规则在拖运路线期间将电力从所述能量储存系统 输送到所述牵引环节，所述放电规则通过多个放电规则的预测性能与所述拖运路线的基准 性能的比较来选择，其中电力没有从所述能量储存系统输送到所述牵引环节，以便得到相 对于所述基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合。
[0008] 技术方案2 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆在上坡段处于全开油门时将电力从所述能量储存系统输 送到所述牵引环节。
[0009] 技术方案3 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值时将电力从所述能 量储存系统输送到所述牵引环节。
[0010] 技术方案4 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值或减慢时将电力从 所述能量储存系统输送到所述牵引环节。
[0011] 技术方案5 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且所述车辆在平坦段时将电力从所述能 量储存系统输送到所述牵引环节。
[0012] 技术方案6 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并减慢时将电力从 所述能量储存系统输送到所述牵引环节。
[0013] 技术方案7 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相 互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门 信号（102)从操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少 一个以用于改变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并没有以预期速率 增加时将电力从所述能量储存系统输送到所述牵引环节。
[0014] 技术方案8 :如技术方案1所述的能量管理系统，其中，所述能量管理模块配置成 以按照考虑所述放电规则的再生能量平衡来设置的基本上恒定的放电速率将电力输送到 所述牵引环节。
[0015] 技术方案9 :如技术方案8所述的能量管理系统，其中，所述再生能量平衡结合基 于放电条件的总时长的放电时间。
[0016] 技术方案10 :如技术方案9所述的能量管理系统，其中，所述放电条件的所述总时 长在基准操作模式下测量。
[0017] 技术方案11 :如技术方案9所述的能量管理系统，其中，所述放电条件的所述总时 长在与要由所述能量管理模块来应用的相同的规则的前一实现下测量。
[0018] 技术方案12 :如技术方案9所述的能量管理系统，其中，所述放电条件的所述总时 长至少基于所述放电规则的当前实现外部的信息从所述放电规则的建模实现来得到。
[0019] 技术方案13 :如技术方案12所述的能量管理系统，其中，所述放电规则的当前实 现外部的所述信息包括与所述放电规则的至少一个前一实现有关的历史信息。
[0020] 技术方案14 :如技术方案1所述的能量管理系统，安装在车辆（100)中，所述车辆 具有相互配置成将电力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于 将制动信号（117)传送给所述能量管理模块以用于改变从所述牵引环节所分配的所述电 力的接口（103); 所述能量管理模块配置成响应所述制动信号而将电流从所述牵引环节分配给所述能 量储存系统。
[0021] 技术方案15 :-种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆（100)的方法，所述方法 包括： 在所述返回路线期间在所述车辆的能量管理模块（116)接收制动信号（117)，所述车 辆包括相互配置成将电力输送到牵引环节（106)的发动机（101)和交流发电机（104)、与所 述牵引环节电连接的牵引马达（110)、与所述牵引环节电连接的能量储存系统（114)以及 将所述能量储存系统与所述牵引环节电连接的所述能量管理模块； 响应所述制动信号，将所述能量管理模块配置成将电力从所述牵引环节传递到所述能 量储存系统； 监测从所述牵引环节传递到所述能量储存系统的能量的数量； 在所述拖运路线期间在所述能量管理模块接收至少包括油门信号（102)的信息； 在所述能量管理模块中评估（214)所述所接收信息是否建立放电条件；以及 在建立放电条件（216)的情况下，按照放电规则将所述能量管理模块配置成将电力从 所述能量储存系统传递到所述牵引环节。
【附图说明】
[0022] 通过阅读以下参照附图的非限制性实施例的描述，将会更好地了解本发明，附图 包括： 图1以示意图示出按照本发明的实施例的非公路用车（OHV)的传动系。
[0023] 图2示出用于操作图1所示的传动系的第一规则的流程图。
[0024] 图3示出用于操作图1所示的传动系的第二规则的流程图。
[0025] 图4示出用于操作图1所示的传动系的第三规则的流程图。
[0026] 图5示出用于操作图1所示的传动系的第四规则的流程图。
[0027] 图6示出用于操作图1所示的传动系的第五规则的流程图。
[0028] 图7示出示范拖运路线高程断面以及沿图2-6所示的规则的示范拖运路线的实现 的速度与位置曲线。
[0029] 图8示出在沿图7所示的示范拖运路线所实现时的图2-6所示的规则的位置与时 间曲线。
[0030] 图9以图表形式示出在沿图7所示的示范拖运路线所实现时的图2-6所示的规则 的比较结果。
[0031] 图10示出用于选择对任意给定拖运路线使用哪一个规则的流程图。
[0032] 图11示出图4所示的第三规则在图7所示的示范拖运路线上的实现的速度 和放 电功率与位置的曲线。
【具体实施方式】
[0033] 下面将详细参照本发明的示范实施例，在附图中示出其示例。在可能的情况下，附 图中通篇使用的相同参考标号表示相同或相似部件而无需赘述。虽然针对OHV (其行驶重 复路线）来描述本发明的示范实施例，但是本发明的实施例一般也可适用于与再生制动混 合车辆配合使用。
[0034] 本发明的方面涉及用于确定释放在OHV的再生制动期间已经储存的电能的时间 和方式的方法。例如，OHV通常满载穿过上坡拖运路线，然后空载下坡返回。但是，甚至对 空载行程，车辆重量是不可忽略的，使得大量电力能够通过使用车轮马达作为发电机（"制 动马达"）来生成以用于减缓下行（"再生制动"）。储存从再生制动所得到的电力；如果电 力只经由电阻器组的发热而耗散，则制动是"电制动"而不是"再生的"。在各行程的底部， OHV被装载，然后上坡返回。为了准许对下一个空载行程的再生制动，所储存电力必须在上 坡拖运期间来使用。使用所储存电力的时间和方式能够通过放电断面来描述，其按照放电 规则（其能够经过优化以实现各往返行程的燃料消耗的局部最小数）来制订。
[0035] 与其他车辆相似，OHV发动机支持两种类型的功率负荷：推进功率和"旅馆 (hotel)"功率，其包括发动机空转以及气候控制、通信、发动机冷却、功率电子器件损耗、液 压泵和其他非推进系统。根据每往返行程的燃料消耗的OHV燃料经济在往返行程在最少可 能时间中实现时为最佳，由此使推进功率与旅馆功率的比率为最大。因此，放电断面的最佳 规则将产生放电断面，其例如通过帮助OHV在拖运路线的原本缓慢（上坡）部分变得更快 来帮助使往返时间为最少。
[0036] 参照图1，能够具有再生制动的示范OHV 100结合发动机101，其响应从踏板或其 他操作员接口 103所提供的油门信号102而被控制，以便驱动牵引交流发电机104以及辅 助负载105。交流发电机104经由整流器108向DC电力母线（牵引环节）106供电，以及踏 板或其他接口 103能够调整成改变控制发动机101的信号102,由此改变经由交流发电机 104从发动机101提供给牵引环节106的电力。（在其他实施例中，交流发电机104可直接 向AC母线供电，或者可经由功率转换器向AC母线供电。）牵引环节106经由功率转换器 112与多个牵引马达110连接，并且还经由能量管理模块116与能量储存系统114连接。能 量储存系统114和能量管理模块116共同形成能量管理系统119。在某些实施例中，能量管 理模块116能够控制成将电流从牵引环节106分配给能量储存系统114,以便在能量储存 系统114中重新分配电荷，或者将电流从能量储存系统114分配（释放）到牵引环节106。 对于OHV的改进性能，可提供一个或多个放电规则以用于调节能量管理模块116的操作并 且用于协调能量管理模块116和发动机101。
[0037] 通常，OHV 100尽可能多地以"全开油门"（从交流发电机104到牵引环节106的 最大功率）行驶，以便使推进功率与旅馆功率的比率为最大，如上所述。但是，对拖运路线 的上坡部分，全开油门可能不足以保持重装载OHV的预期速度。由于发动机101调整成对于 平均往返行程优化功率/重量比率并且由于向上设计需要级联对下游动力系组件的变化， 所以优选的是只提升牵引马达110,以及从除了发动机101之外的源一一即能量储存系统 114一一向牵引环节提供"升高"能量。沿同一线路，不是消耗功率以在下坡行程制动0HV， 优选的是将牵引马达110重新配置为制动马达，从而向牵引环节106输送电力。例如，能量 管理模块116配置成从接口 103接收制动信号117,以及响应制动信号117而将电力从牵 引环节传递到能量储存系统114中。能量储存系统114则变成对于按照放电规则（其按照 "再生能量平衡"来平衡制动能量与升高能量）经由能量管理模块116将电力从制动马达 110传递给牵引马达110是有用的，如下面参照图2进一步论述。
[0038] 参照图2-6,按照本发明的实施例，提供五个示范放电规则以用于建立释放所储存 能量的放电条件。示范规则包括：第一规则200 (图2)，其建立当主要发动机处于"全开油 门"时的放电条件；第二规则300(图3)，其建立仅当主要发动机处于全开油门、OHV被装载 并且OHV上坡地前进时的放电条件；第三规则400 (图4)，其建立当OHV速度小于10 mph或 者其他指定速度阈值时的放电条件；第四规则500,其建立当速度小于10 mph (或者其他指 定速度阈值）时或者当OHV减速时在全开油门的放电条件；以及第五规则600 (图6)，其建 立仅当OHV主要发动机在平地全开油门时的放电条件。在实施例中，规则对于以一致速率 的放电来预测，并且结合用于迭代地确定适当放电速率的步骤。在其他实施例中，规则可结 合斜升或者以其他方式改变的放电速率。例如，放电速率可响应OHV位置、加速度、离阈值 的速度不足或者能量储存系统变化状态而改变。
[0039] 现在参照图2,第一规则200包括基于得到230规则的当前实现外部的信息（例如 历史速度、位置中的至少一个）以及来自至少一个前一循环的牵引功率（SPTP)信息232或 者监控数据236 (例如特定OHV的总循环时间或者跨行驶同一拖运路线的一队OHV的平均 循环时间的外部测量或计算值）来建立202典型非再生拖运行程期间的"全开油门"条件 的总时长204。第一规则200还包括：确定206对拖运和返回行程的再生制动之后的能量 储存系统的电荷的"行程开始"状态208 ;设置210全开油门放电速率212,使得所有所储存 能量208将跨全开油门条件的总时长204来放电；监测214油门信号102 ;在油门信号120 处于全开油门的同时以全开油门放电速率212来放电216 ;监测218混合拖运行程期间的 能量储存系统电荷状态220 ;记录222使用第一规则200的拖运行程的全开油门条件的混 合总时长224 ;以及基于混合总时长224和行程结束的电荷状态228来更新226全开油门 放电速率212。
[0040] 在更新226全开油门放电速率212中，能量管理模块114还能够利用规则的当前 实现外部的信息，如上所述。基于这个信息和数据，全开油门放电速率212能够设置成实现 "再生能量平衡"。
[0041 ] E. [email protected] + discharge-^* [email protected] tot (等式2) 其中，[email protected]表示行程结束的电荷状态228 ;t. dis。!^表示以全开油门放电速率212 的试验值用尽所有[email protected]所需的放电时间；P. [email protected]表示在牵引电力环节可用的全开 油门发动机功率；以及E. 表示基于历史SPTP信息232和/或234、在基准（非混合）操 作模式以全开油门所扩展的总牵引能量。假定因制动和推进效率，[email protected]〈 E.tot。
[0042] 理想地，完成给定段的能量应当在OHV轮胎与道路之间的接触点测量。从实际观 点来看，E.t。t在DC牵引环节（即，在连接牵引马达的逆变器的位置）基于能够直接测量的 电压和电流来测量。为了确定轮胎处的能量，需要量化牵引环节与轮廓之间的损耗，包括逆 变器损耗、电缆损耗、马达损耗、齿轮损耗等。那些损耗能够从已知模型来估计，并且取决于 卡车和速度和所输送的电力。但是，为了简洁起见，能够假定在标准（即，基准）行程与混 合升高行程之间，牵引环节与轮廓之间的平均效率大致相同，使得两种情况下的牵引环节 处的能量则近似相等。在增强精度的光学器件中，而是可准确地考虑增加的速度和功率对 环节与轮胎之间的效率的影响，并且在轮胎与道路之间的接触点应用能量守恒原理。具体 来说，滚动阻力应当随速度而增加，并且改进模型会考虑这一点。
[0043] 参照图3,第二规则300包括：建立302典型非再生拖运行程期间的全开油门、上 坡装载条件的总时长304;确定206对拖运和返回行程的再生制动之后的能量储存系统114 的电荷的行程开始状态208 ;设置310全开油门上坡放电速率312,使得基本上所有所储存 能量208将跨全开油门上坡条件的总时长304来释放；监测314油门信号102和指示车辆 位置315的信息，以检测全开油门条件和上坡条件；在全开油门上坡条件期间以全开油门 上坡放电速率312进行放电316 ;监测218混合拖运行程期间的能量储存系统的电荷状态 220 ;记录222使用第二规则300的拖运行程的全开油门条件的混合总时长324 ;以及基于 混合总时长324和行程结束的电荷状态328来更新326全开油门上坡放电速率312。
[0044] 指示车辆位置315的信息能够包括内部导航、车辆速度的时间积分（假定OHV保 持在路线上）、GPS数据、本地位置转发器数据或者将是技术人员显而易见的类似信息中的 任何一个或组合。
[0045] 更新326全开油门上坡放电速率312涉及得到330 SPTP信息232、234和监控数 据236 ;以及更新全开油门上坡放电速率312,以实现一般如以上参照第一规则200所述的 再生能量平衡。
[0046] 图4示出第三规则400,其包括：建立402典型非再生拖运行程期间在全开油门下 的小于阈值405 (例如小于10 mph)的速度的总时长404 ;确定206对拖运和返回行程的再 生制动之后的能量储存系统的电荷状态；设置410 "慢"全开油门放电速率412,使得所有所 储存能量208将跨全开油门、亚阈值速度条件的总时长404来释放；监测414油门信号102 和指示车辆速度413的信息，并且确定415 OHV速度是否低于阈值405 (例如小于10 mph) 而没有释放所储存能量（"慢基准"条件）；在慢基准条件存在的同时以"慢"全开油门放电 速率412进行放电416 (当油门信号102小于全开油门时，当车辆停止时，当电荷状态220 下降到低于最小级别209时，或者当慢基准条件不是有效时，换言之，当车辆可能超过速度 阈值并没有释放所储存能量时，停止放电）；监测218混合拖运行程期间的能量储存系统的 电荷状态220 ;记录222使用第三规则400的拖运行程的全开油门、亚阈值速度条件的混合 总时长424 ;以及基于混合总时长424和行程结束的电荷状态428来更新426阈值速度405 和"慢"全开油门放电速率412。
[0047] 指示车辆速度413的信息能够包括内部导航、车辆速度的直接测量（假定OHV保 持在路线上）、GPS数据、本地位置转发器数据或者将是技术人员显而易见的类似信息中的 任何一个或组合。
[0048] 在一实施例中，第三规则400将提供再生"升高"吞吐量全开 油门慢条件，而无需 使用超过前一再生制动循环期间所捕获的能量。但是，因为该算法要求几个循环进行收敛， 所以可设想一一根据电荷状态和能量储存系统的容量一一可能需要'超支'（额外缓冲器或 "预充电"），以便具有某个误差容限。预充电可能例如通过在空转周期、例如装载期间过度 运转主要发动机来实现。但是，如果预充电不充分或者由于任何原因是不可选的，则慢全开 油门放电速率应当相应地缩减。另一方面，情况可能是，在特定拖运循环期间并非使用来自 再生制动的所有能量（少支出）。少支出要求对下一循环增加放电416的速率412或者提 升阈值速度405。具体来说，在放电速率412已经设置成电力系统的最大能力的情况下，则 存在提升阈值速度405的需要。
[0049] 确定415基准速度是哪一个的步骤是可选的，但是对于提供滞后以避免快速循环 是极为有利的，并且要求用于速度校正的辅助算法。一种简单方式是计算整流器（主要发 动机）输出功率与牵引环节的总功率、换言之是发动机功率对发动机+电池功率的比率，以 及将测量速度与功率比相乘。这种方式假定稳态操作，但是一般足够良好地提供滞后并且 避开快速循环。更复杂方式是响应在沿拖运路线的各位置的牵引环节功率而开发OHV速度 和加速度的模型，以及基于发动机功率的测量或者基于小于放电速率412的牵引环节功率 来计算基准速度和加速度。
[0050] 将会理解，因为放电416的步骤增强在车轮马达所提供的净功率，所以第三规则 400的应用自然将趋向于使混合总时长424小于非再生总时长404。实际上，第三规则400 的各连续应用将趋向于进一步降低混合总时长424,但是混合总时长的进一步降低将朝收 敛值迭代地变小。
[0051] 图5示出第四规则500,其包括：建立502典型非再生拖运行程期间在全开油门下 的小于阈值505 (小于10 mph)或速度减小的速度的总时长504 ;确定206对拖运和返回行 程的再生制动之后的能量储存系统的电荷状态220 ;设置510 "慢或减慢"全开油门放电速 率512,使得所有所储存能量208将跨全开油门、亚阈值或降低速度条件的总时长来放电； 监测214油门信号102以及指示OHV速度413的信息；当油门信号102处于全开油门时，确 定515 OHV速度是否低于阈值（例如小于10 mph)或降低而没有释放所储存能量以补充主 要发动机（"基准速度；在速度是"慢或减慢"而没有放电的情况下，则以慢或减慢全开油 门放电速率512进行放电；监测218混合拖运行程期间的能量储存系统的电荷状态；记录 222使用第四规则500的拖运行程的全开油门、亚阈值或降低速度条件的混合总时长524 ; 以及基于混合总时长524和行程结束的电荷状态528来更新526阈值速度505和慢或减慢 全开油门放电速率512。
[0052] 在第四规则500的应用中，确定515 OHV速度是否为慢或减慢而没有放电的步骤 是可选的，但是对于提供滞后以防止放电/非放电状态之间的快速循环是特别有利的。在 其他实施例中，第四规则500而是可包括在OHV以低于阈值505 (例如小于10 mph)或降低 的实际速度处于全开油门的同时进行放电515。在其他实施例中，第四规则500而是可包 括在OHV以低于阈值505而没有以预期速率增加的实际速度处于全开油门的同时进行放电 515。
[0053] 参照图6,第五规则600包括：建立602典型非再生拖运行程期间在基本上平坦道 路上的全开油门条件的总时长604 ;确定206对拖运和返回行程的再生制动之后的能量储 存系统的电荷状态220 ;设置610全速放电速率612,使得所有所储存能量208将跨全开油 门、平坦条件的总时长604来释放；监测214油门信号102以及指示车辆位置的信息315 ; 处于基本上平坦道路上的全开油门的同时进行放电616 ;监测218混合拖运行程期间的能 量储存系统的电荷状态220 ;记录222使用第五规则600的拖运行程的全开油门全速条件 的混合总时长624 ;以及基于混合总时长624和行程结束的电荷状态628来更新626全速 放电速率612。
[0054] 所公开的规则200、300、400、500、600只是示范性的，以及附加规则能够按照特定 路线和状况来设计。作为一个示例，虽然本描述集中于上坡拖运，但是在某些设定中，拖运 路线包括下坡段是常见的。
[0055] 再生制动的一般目标是改进高于非再生制动的"基准"拖运速度的拖运速度。高 于这种类型的基准的速度称作"速度过量"。图7示出通过与基准速度和位置进行比较、覆 盖于示范拖运路线的高程断面702的曲线的五个示范放电规则的每个的速度与位置的曲 线（速度的单位为mph，沿路线的位置的单位为mi，高程的单位为m)。五个示范拖运段的高 程断面是：
图8示出通过与基准位置和时间的比较的五个放电规则的每个的位置与时间的曲线。 图9以图表形式示出对于按照本发明的实施例的示范放电规则、超过沿五个示范拖运段的 每个的基准速度的再生速度。
[0056] 对于所示的特定高程断面，不同放电规则每示范拖运行程产生对于基准（非再 生）推进的改进，如表1所示：
因为放电规则的相对价值将按照拖运行程高程断面改变，提供选择规则1000(图10) 以用于生成表格、例如表1，用于选择哪一个放电规则要用于任意拖运路线。来看图10,选 择规则1000包括：得到1002拖运路线的高程断面1004 ;以及得到230信息、例如SPTP信息 232、234和监控数据236。基于所得到的高程断面和信息，方法1000还包括对各规则200、 300、400、500或600对高程断面1004上的标准拖运路线的应用进行迭代建模1040。已知用 于响应发动机瞬变和高程变化而对OHV的性能进行建模的各种方法。各建模1040产生对各 规则的基准的一组改进1042 (如表1所示）。方法1000继续选择1044定制规则1046,其 根据往返时间1048、燃料节省1050或者另一优先级来提供对基准的最佳改进。方法1000 的本质是生成表、例如上表1，以及选择提供最大速度过量、最大燃料节省或者改进速度过 量与燃料节省之间的折衷的规则。
[0057] 图11示出对于第三规则400的实现的速度1102和放电功率1104相对于沿示范 高程断面702的位置的曲线。能够看到，通过仅当车辆以全开油门减慢到低于阈值速度时 增大发动机功率，使用较少量再生能量来避开速度的显著损失（和时间损失）。由此，再生 能量储存系统114的大小能够降低。
[0058] 因此，在实施例中，能量管理系统包括能量管理模块，其采用车辆的牵引环节将能 量储存系统与车辆电连接，牵引环节电连接到牵引马达。能量管理模块配置成在拖运路线 期间按照放电规则（其通过多个放电规则的预测性能与拖运路线的基准性能的比较来选 择）将电力从能量储存系统输送到牵引环节，其中电力没有从能量储存系统输送到牵引环 节，以便得到相对于基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合。在某 些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和交流发电机，其相互配置成 将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机或交流发电机 其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块配置成接收油 门信号和指示车辆位置的信息，并且放电规则是当车辆在上坡段处于全开油门时将电力从 能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块可配置成接收油门信号和指示车辆位 置的信息，以及当油门信号指示车辆处于全开油门并且指示车辆位置的信息指示车辆正在 上坡段行进时，按照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存系统输送到牵引环节。
[0059] 在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和交流发电机， 其相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块可配置成 接收油门信号和指示车辆速度的信息，以及当油门信号指示车辆处于全开油门并且指示车 辆速度的信息指示车辆速度低于阈值时，按照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存 系统输送到牵引环节。
[0060] 在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和交流发电机， 其相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值或者减慢时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块 可配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，以及当油门信号指示车辆处于全开油门并 且指示车辆速度的信息指示车辆速度低于阈值时，和/或当油门信号指示车辆处于全开油 门并且指示车辆速度的信息指示车辆速度减慢时，按照放电规则在拖运路线期间将电力从 能量储存系统输送到牵引环节。
[0061] 在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和交流发电机， 其相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆位置的信息，并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆在平坦段时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块可配置成接收 油门信号和指示车辆位置的信息，以及当油门信号指示车辆处于全开油门并且指示车辆位 置的信息指示车辆正在平坦段行进时，按照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存系 统输送到牵引环节。
[0062] 在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和交流发电机， 其相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值并且减慢时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块 可配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，以及当油门信号指示车辆处于全开油门并 且指示车辆速度的信息指示车辆速度低于阈值并且减慢时，按照放电规则在拖运路线期间 将电力从能量储存系统输送到牵引环节。
[0063] 在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆中，车辆具有：发动机和 交流发电机， 其相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将油门信号从操作员传送给发动机 或交流发电机其中之一和能量管理模块以用于改变输送到牵引环节的电力；能量管理模块 配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，并且放电规则是当车辆处于全开油门并且车 辆速度低于阈值并没有以预期速率增加时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。例如， 能量管理模块可配置成接收油门信号和指示车辆速度的信息，以及当油门信号指示车辆处 于全开油门并且指示车辆速度的信息指示车辆速度低于阈值并没有以预期速率增加时，按 照放电规则在拖运路线期间将电力从能量储存系统输送到牵引环节。
[0064] 在某些实施例中，能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放 电规则的再生能量平衡来设置）将电力输送到牵引环节。例如，再生能量平衡可结合放电 时间（其基于放电条件的总时长）。作为另一个示例，放电条件的总时长可在基准操作模式 下测量。备选地，放电条件的总时长可在与要由能量管理模块来应用的相同的规则的前一 实现下测量。备选地，放电条件的总时长可至少基于放电规则的当前实现外部的信息从放 电规则的建模实现来得到。在其他实施例中，放电规则的当前实现外部的信息可包括与放 电规则的至少一个前一实现有关的历史信息。在某些实施例中，能量管理系统安装在车辆 中，其具有：发动机和交流发电机，相互配置成将电力输送到牵引环节；以及接口，用于将 制动信号传送给能量管理模块，用于改变从牵引环节所分配的电力；能量管理模块配置成 响应制动信号而把来自牵引环节的电流分配给能量储存系统。
[0065] 在另一个实施例中，能量管理系统包括管理模块，其将车辆的能量储存系统与车 辆的牵引环节电连接。牵引环节电连接到牵引马达。能量管理模块配置成按照至少一个放 电规则在拖运路线期间将电力从能量储存系统输送到牵引环节。至少一个放电规则选择成 改进相对于拖运路线的基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合， 其中电力没有从能量储存系统输送到牵引环节。例如，能量管理模块可配置成接收油门信 号、指示车辆速度的信息和/或指示车辆位置的信息中的一个或多个。至少一个放电规则 可包括下列一个或多个：当车辆在上坡段处于全开油门时将电力从能量储存系统输送到牵 引环节；当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值时将电力从能量储存系统输送到牵引 环节；当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值或者减慢时将电力从能量储存系统输送 到牵引环节；当车辆处于全开油门并且车辆在平坦段时将电力从能量储存系统输送到牵引 环节；当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并减慢时将电力从能量储存系统输送到 牵引环节；和/或当车辆处于全开油门而没有以预期速率增加时将电力从能量储存系统输 送到牵引环节。（在不同实施例中，能量管理模块可配置成按照各种组合、根据车辆、拖运路 线等执行放电规则其中之一或者放电规则的两个或更多，如本文所述，参见例如图10及相 关描述。）在一实施例中，能量管理模块包括用于执行所有放电规则的程序指令，但是实际 上，能量管理模块再次如本文所述根据车辆、拖运路线等仅执行规则的一个或数个（或者 在任何情况不少于所有规则）。因此，在实施例中，能量管理模块还配置成选择要执行（程 序指令的）若干放电规则的哪一个或多个，或者要执行（程序指令的）若干放电规则的哪 一个或多个的选择可基于用户输入、如编程的多个放电规则之间的能量管理模块的工厂或 现场配置等。
[0066] 在一些方面，提供一种用于沿返回路线和拖运路线操作OHV或其他车辆的方法。 车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环 节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接；以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引 环节电连接。该方法包括在返回路线期间、在能量管理模块接收制动信号，并且响应制动信 号，将能量管理模块配置成将电力牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵 引环节传递到能量储存系统的能量的数量。该方法还包括在拖运路线期间、在能量管理模 块接收至少包括油门信号的信息，在能量管理模块评估所接收信息是否建立放电条件，以 及在建立放电条件的情况下将能量管理模块配置成按照放电规则将电力从能量储存系统 传递到牵引环节。例如，在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示 车辆位置的信息，以及放电规则可以是当车辆在上坡段处于全开油门时将电力从能量储存 系统输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放电条件的情况下，当车辆 在上坡段处于全开油门时将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递到牵引环节。
[0067] 在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示车辆速度的信 息，以及放电规则可以是当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值时将电力从能量储存 系统输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放电条件的情况下，当车辆 处于全开油门并且车辆速度低于阈值时将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传 递到牵引环节。
[0068] 在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示车辆速度的信 息，以及放电规则可以是当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值或者减慢时将电力从 能量储存系统输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放电条件的情况 下，当（i)车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值和/或（ii)车辆处于全开油门并且 车辆速率减慢时，将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递到牵引环节。
[0069] 在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示车辆位置的信 息，以及放电规则可以是当车辆处于全开油门并且车辆在平坦段时将电力从能量储存系统 输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放电条件的情况下，当车辆在平 坦段处于全开油门时将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递到牵引环节。
[0070] 在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示车辆速度的信 息，以及放电规则可以是当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并减慢时将电力从能 量储存系统输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放电条件的情况下， 当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并减慢时将能量管理模块配置成将电力从能 量储存系统传递到牵引环节。
[0071] 在一些方面，在能量管理模块所接收的信息可包括油门信号和指示车辆速度的信 息，以及放电规则可以是当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并没有以预期速率增 加时将电力从能量储存系统输送到牵引环节。因此，在一实施例中，该方法包括：在建立放 电条件的情况下，当车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并没有以预期速率增加时将 能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递到牵引环节。
[0072] 在一些方面，能量管理模块可配置成以基本上恒定的放电速率（其可按照考虑放 电规则的再生能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。在一些方面，再生能量平衡结合 放电时间（其可基于放电条件的总时长）。在一些方面，放电条件的总时长可在基准操作模 式下测量。在一些方面，放电条件的总时长可在与要由能量管理模块来应用的相同的规则 的前一实现下测量。在一些方面，放电条件的总时长可至少基于放电规则的当前实现外部 的信息从放电规则的建模实现来得到。在某些方面，放电规则的当前实现外部的信息可包 括与放电规则的至少一个前一实现有关的历史信息。
[0073] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。
[0074] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。再生能量平衡结合放电时间（其基于放电条件 的总时长）。
[0075] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。再生能量平衡结合放电时间（其基于放电条件 的总时长）。放电条件的总时长在基准操作模式下测量。
[0076] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接 。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。再生能量平衡结合放电时间（其基于放电条件 的总时长）。放电条件的总时长在与要由能量管理模块来应用的相同的规则的前一实现下 测量。
[0077] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。再生能量平衡结合放电时间（其基于放电条件 的总时长）。放电条件的总时长至少基于放电规则的当前实现外部的信息从放电规则的建 模实现来得到。
[0078] 在一实施例中，一种用于沿返回路线和拖运路线操作车辆的方法包括在返回路线 期间在车辆的能量管理模块接收制动信号。车辆包括：发动机和交流发电机，其相互配置成 向牵引环节输送电力；牵引马达，与牵引环节电连接；能量储存系统，与牵引环节电连接； 以及能量管理模块，将能量储存系统与牵引环节电连接。该方法还包括：响应制动信号，将 能量管理模块配置成将电力从牵引环节传递到能量储存系统。该方法还包括监测从牵引环 节传递到能量储存系统的能量的数量，在拖运路线期间在能量管理模块接收至少包括油门 信号的信息，并且在能量管理模块中评估所接收信息是否建立放电条件。该方法还包括：在 建立放电条件的情况下，按照放电规则将能量管理模块配置成将电力从能量储存系统传递 到牵引环节。能量管理模块配置成以基本上恒定的放电速率（其按照考虑放电规则的再生 能量平衡来设置）将电力传递到牵引环节。再生能量平衡结合放电时间（其基于放电条件 的总时长）。放电条件的总时长至少基于放电规则的当前实现外部的信息从放电规则的建 模实现来得到。放电规则的当前实现外部的信息包括与放电规则的至少一个前一实现有关 的历史信息。
[0079] 要理解，预计以上描述是说明性而不是限制性的。例如，上述实施例（和/或其方 面）可相互结合使用。另外，可对本发明的理论进行多种修改以使具体情况或材料适合本 发明的理论，而没有背离其范围。虽然本文所述的尺寸和类型预计定义本发明的参数，但是 它们完全不是限制性的，而只是示范实施例。通过阅读以上描述，许多其它实施例将是本领 域的技术人员显而易见的。因此，本发明的范围应当参照所附权利要求连同这类权利要求 涵盖的完整等效范围共同确定。在所附权利要求书中，术语"包括"和"其中"用作相应术 语"包含"和"其中"的普通语言等效体。此外，在以下权利要求书中，诸如"第一"、"第二"、 "第三"、"上"、"下"、"底部"、"顶部"等的术语只用作标号，而不是意在对其对象施加数字或 位置要求。此外，以下权利要求书的限制并不是按照部件加功能格式编写的，并且不是意在 基于35 U.S.C.§ 112第六节来解释，除非这类权利要求限制明确使用词语用于"…的部 件"加上没有其它结构的功能的陈述。
[0080] 本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明的若干实施例，并且还使本领 域的技术人员能够实施本发明的实施例，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何 结合方法。本发明的专利范围由权利要求书来定义，并且可包括本领域的技术人员想到的 其它示例。如果这类其他示例具有与权利要求的文字语言完全相同的结构单元，或者如果 它们包括具有与权利要求的文字语言的非实质差异的等效结构单元，则预计它们落入权利 要求的范围之内。
[0081] 本文所使用的、以单数形式所述并且具有数量词"一"或"一个"的元件或步骤应 该被理解为不排除多个元件或步骤的情况，除非明确说明了这种排除情况。此外，本发明的 "一个实施例"的说法不是要被理解为排除同样结合了所述特征的其它实施例的存在。此 外，除非相反的明确说明，否则，"包括"、"包含"或"具有"带特定性质的元件或多个元件的 实施例可包括没有那种性质的附加的这类元件。
[0082] 由于在上述系统和方法中可进行某些变更而没有背离本文所涉及的本发明的精 神和范围，所以预计以上描述或者附图所示的主题的全部只被理解为示出本文的发明概念 的示例，而不是被理解为限制本发明。
【主权项】
1. 一种能量管理系统（119)，包括： 能量管理模块（116)，将车辆（100)的能量储存系统（114)与所述车辆的牵引环节 (106)电连接，所述牵引环节电连接到牵引马达（110);以及 所述能量管理模块配置成按照放电规则在拖运路线期间将电力从所述能量储存系统 输送到所述牵引环节，所述放电规则通过多个放电规则的预测性能与所述拖运路线的基准 性能的比较来选择，其中电力没有从所述能量储存系统输送到所述牵引环节，以便得到相 对于所述基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合。2. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆在上坡段处于全开油门时将电力从所述能量储存系统输 送到所述牵引环节。3. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值时将电力从所述能 量储存系统输送到所述牵引环节。4. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值或减慢时将电力从 所述能量储存系统输送到所述牵引环节。5. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且所述车辆在平坦段时将电力从所述能 量储存系统输送到所述牵引环节。6. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并减慢时将电力从 所述能量储存系统输送到所述牵引环节。7. 如权利要求1所述的能量管理系统，安装在车辆中，所述车辆具有相互配置成将电 力输送到所述牵引环节的发动机（101)和交流发电机（104)以及用于将油门信号（102)从 操作员传送给所述能量管理模块和所述发动机或所述交流发电机中的至少一个以用于改 变输送到所述牵引环节的所述电力的接口（103); 其中所述能量管理模块配置成接收所述油门信号和指示车辆位置的信息，以及 所述放电规则是当所述车辆处于全开油门并且车辆速度低于阈值并没有以预期速率 增加时将电力从所述能量储存系统输送到所述牵引环节。8. 如权利要求1所述的能量管理系统，其中，所述能量管理模块配置成以按照考虑所 述放电规则的再生能量平衡来设置的基本上恒定的放电速率将电力输送到所述牵引环节。9. 如权利要求8所述的能量管理系统，其中，所述再生能量平衡结合基于放电条件的 总时长的放电时间。10. 如权利要求9所述的能量管理系统，其中，所述放电条件的所述总时长在基准操 作模式下测量。
【专利摘要】本发明题为用于控制能量使用的系统和方法。能量管理系统(119)包括能量管理模块(116)，其将车辆(100)的能量储存系统(114)与车辆的牵引环节(106)电连接，牵引环节电连接到牵引马达(110)。能量管理模块配置成在拖运路线期间按照放电规则(其通过多个放电规则的预测性能与拖运路线的基准性能的比较来选择)将电力从能量储存系统输送到牵引环节，其中电力没有从能量储存系统输送到牵引环节，以便得到相对于基准性能的燃料节省、速度过量或者燃料节省和速度过量的组合。
【IPC分类】B60L11/00, B60L15/00
【公开号】CN104890523
【申请号】CN201510095658
【发明人】B.巴斯蒂安, H.杨
【申请人】通用电气公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年3月4日
【公告号】DE102015103043A1, US20150251564
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