[发明专利]用于控制混合动力推进系统的系统及方法

说明书

一种用于控制混合动力推进系统的系统及方法，以及车辆，所述系统包括计算机，该计算机被编程为获取与混合动力推进系统的预定路线相关联的高度和地形信息，混合动力推进系统包括第一能量源和第二能量源。该计算机还被编程为获取与混合动力推进系统的预定路线相关联的当前和预测的环境气象信息，确定与沿混合动力推进系统的预定路线的高度和地形相关联的混合动力推进系统的功率需求和扭矩需求，在混合动力推进系统沿着预定路线行驶时，生成行程计划以优化混合动力推进系统的多个性能参数中的至少一个，并基于行程计划优先选择第一能量源和/或第二能量源。

技术领域

本发明主题总体上涉及混合动力车辆，更具体的，涉及混合动力机车能源管理系统以及控制和/或使用该系统的方法。

背景技术

在运行诸如机车之类的车辆时，操作者通常要考虑的一些因素包括环境条件、坡度或斜度、轨道或路径的曲率、速度限制、车辆尺寸、货物重量以及该重量的分布。车辆的运行可以部分地由机车控制系统确定，该机车控制系统配置成使车辆自动地加速和减速。

例如，具有行程优化系统的机车控制系统可以受益于描述例如高度和地形细节及位置的轨道或路径特征的数据库。这些特征可以被输入至优化程序，该优化程序包括用于确定机车的位置的定位元件、轨道表征元件、用于测量运行状态的传感器等。优化程序通常包括机车动力类型(power description)、机车牵引装置传动性能、作为输出功率函数的来自发动机燃料的能量消耗，以及可以对系统性能进行建模的其它系统性能特征。优化程序可以是在处理器内实现的算法，以优化关于目标函数的性能，该目标函数可以包括例如最小化行驶时间、最小化功率设置(档位)之间的转换以及最小化排放。

在由发动机和电池供能的传统混合动力机车系统中，控制系统通常优化诸如燃料消耗、氮氧化物(NOx)排放、电池充电状态等因素，而不考虑环境气象条件，例如沿行驶路线的一些不同点的温度和气压。此外，若非为混合动力机车系统的运行而明确制定，则传统的优化程序会有在未预先了解沿行驶路线在低温条件下稳定燃烧的功率和扭矩需求的情况下，运行电池和发动机的风险，导致可能更高的燃料消耗和/或部件寿命的缩短。

在混合动力车辆优化程序中，仍有提高能效的空间。

发明内容

根据本发明的一个方面，一种用于控制混合动力推进系统的系统，包括计算机，该计算机被编程为获取与包括第一能量源和第二能量源的混合动力推进系统的预定路线相关联的高度和地形信息。该计算机还被编程为获取与混合动力推进系统的预定路线相关联的当前和预测的环境气象信息；确定与沿混合动力推进系统的预定路线的高度和地形相关联的混合动力推进系统的功率需求和扭矩需求；当混合动力推进系统沿预定路线行驶时，生成行程计划以优化混合动力推进系统的多个性能参数中的至少一个，并基于行程计划优先选择第一能量源和/或第二能量源。

根据本发明主题的另一方面，一种控制混合动力推进系统的方法包括获取包括第一能量源和第二能量源的混合动力推进系统要行驶的预定路线的高度和地形信息。该方法还包括获取沿混合动力推进系统的预定路线的环境气象信息；确定与沿混合动力推进系统的预定路线的高度和地形相关联的混合动力推进系统的功率需求和扭矩需求；当混合动力推进系统沿预定路线行驶时，生成优化混合动力推进系统的多个运行参数的行程计划，并且基于行程计划优先选择第一能量源和/或第二能量源。

根据本发明主题的又一方面，一种推进系统包括混合动力源，以通过输电线路提供动力来驱动该推进系统，该混合动力源包括内燃(IC)机和电动机，其中IC发动机耦接至输电线路、耦接至电动机的电池组、选择设备和计算机。选择设备布置成选择性地将电动机耦接至输电线路。