專利名稱：：混合能量功率管理系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體上涉及機車、水上交通工具和非公路交通工具，并且更加具體地，涉及一種供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動機車(hybridenergydieselelectriclocomotive)、水上交通工具(marinevehicle)和非公路交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)燃電傳動機車通常包括能量管理系統(tǒng)，以當(dāng)其沿著它的預(yù)定路線行進時使機車的工作效率最大化。當(dāng)前，這些能量管理系統(tǒng)包括用于在機車沿著軌道路線(trackroute)推進時選^^性地存儲和轉(zhuǎn)移次級(secondary)電能的能量存儲系統(tǒng)。特別地在對于機車具有高的能量需求的軌道位置處，這種次級電能增加了初級(primary)電能源，由此確保機車滿足這種需求并且圍繞軌道完成它的路線。除了其它因素以外，當(dāng)前的能量管理系統(tǒng)基于在每一時間間隔處的軌道地形信息、機車重量和效率評級而圍繞軌道路線以隔開的時間間隔計算能量存儲系統(tǒng)的、必要的存儲和轉(zhuǎn)移能量量。這些能量管理系統(tǒng)進一步估定即將出現(xiàn)的能量需求并且使用這種估定來確定適當(dāng)?shù)臅r間以存儲并且轉(zhuǎn)移次級電能從而滿足這種需求。因此，當(dāng)機車圍繞軌道前進時，當(dāng)前的能量管理系統(tǒng)進行復(fù)雜的計算，該計算涉及在每一個隔開的時間間隔處的軌道地形信息和機車特性，以便為了最大化工作效率而計算能量存儲系統(tǒng)的、必要的存儲和轉(zhuǎn)移能量量。據(jù)此，需要一種自動化能量管理系統(tǒng)，該自動化能量管理系統(tǒng)用于提供能量存儲系統(tǒng)的、必要的存儲和轉(zhuǎn)移能量，而不需要進行涉及軌道地形信息的復(fù)雜計算，或者用于降低涉及軌道地形信息的這種計算的復(fù)雜度。
發(fā)明內(nèi)容在一個方面，本發(fā)明涉及一種供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動機車之——起使用的能量管理系統(tǒng)。每一個機車包括提供初級電功率發(fā)動才幾和功率變才灸器(powerconverter)以及^U禺合到功率變換器以載送初級電功率的牽引總線。牽引馬達被連接到該牽引總線，并且具有響應(yīng)于初級電功率以在多條路線之一上推進多個機車之一的馬達驅(qū)動模式(motoringmode)。另外地，該牽引馬達具有動態(tài)制動模式以在牽引總線上產(chǎn)生動態(tài)制動電能。該能量管理系統(tǒng)包括位置識別裝置以沿著多條路線之一在增量位置處提供多個機車之一的位置信息。另外，該能量管理系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)庫以存儲該多個機車的每一個沿著該多條路線中的每一條在增量位置的每一個之處的牽引和/或輔助(auxiliary)能量需求的歷史數(shù)據(jù)。更加具體地，該能量管理系統(tǒng)包括被耦合至ij該位置識別裝置和數(shù)據(jù)庫的能量管理處理器，以對于沿著多條路線之一的每一個增量位置檢索該多個機車的每一個的歷史數(shù)據(jù)，從而估計多個機車之一沿著多條路線之一在每一個增量位置處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求。在另一個方面，本發(fā)明涉及一種供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動機車之——起使用的能量管理方法。每一個機車包括用于提供初級電功率的發(fā)動機和功率變換器、被耦合到功率變換器以載送初級電功率的牽引總線，以及被連接到牽引總線的牽引馬達。該牽引馬達具有響應(yīng)于初級電功率以在多條路線之一上推進多個機車之一的馬達驅(qū)動模式。另外地，該牽引馬達具有動態(tài)制動模式以在牽引總線上產(chǎn)生動態(tài)制動電能。該能量管理方法包括在數(shù)據(jù)庫中存儲該多個機車的每一個在沿著該多條路線中的每一條的每一個增量位置處的牽引和/或輔助能量需求的歷史數(shù)據(jù)。另外地，該方法包括檢索該多個機車的每一個沿著多條路線之一在每一個增量位置處的歷史數(shù)據(jù)。在檢索歷史數(shù)據(jù)時，該方法包括提供在沿著該多條路線之一的增量位置處該多個機車之一的位置信息。該方法進一步包括估計該多個機車之一沿著多條路線之一在每一個增量位置處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求。在另一個方面，本發(fā)明涉及一種包含供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動機車之——起使用的程序指令的計算機可讀介質(zhì)。每一個機車具有用于提供初級電功率的發(fā)動機和功率變換器、被耦合到功率變換器以載送初級電功率的牽引總線，以及被連接到牽引總線的牽引馬達。該牽引馬達具有響應(yīng)于初級電功率以在多條路線之一上推進多個機車之一的馬達驅(qū)動模式。另外地，該牽引馬達具有在牽引總線上產(chǎn)生動態(tài)制動電能的動態(tài)制動模式。該計算機可讀介質(zhì)包括用以對于沿著多條路線之一的每一個增量位置檢索該多個機車的每一個的歷史數(shù)據(jù)的計算機程序代碼。另外地，該計算機可讀介質(zhì)包括用以估計多個機車之一沿著多條路線之一在每一個增量位置處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求的計算機程序代碼。圖1A是現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)燃電傳動機車的框圖。圖1B是現(xiàn)有技術(shù)AC內(nèi)燃電傳動機車的電氣示意圖。圖2是具有單獨的能量補給(tender)交通工具的混合能量機車系統(tǒng)的一個實施例的框圖。圖3是包括與能量補給交通工具相關(guān)聯(lián)的能量存儲系統(tǒng)的、具有用于對能量存儲系統(tǒng)充電的第二發(fā)動機的混合能量機車系統(tǒng)的一個實施例的框圖。圖4是示出適用于結(jié)合混合能量機車系統(tǒng)使用的能量存儲和產(chǎn)生系統(tǒng)的一個優(yōu)選實施例的框圖。圖5是示出包括用于控制能量存儲和再生的能量管理系統(tǒng)的、適用于在混合能量機車系統(tǒng)中使用的能量存儲和產(chǎn)生系統(tǒng)的框圖。圖6A-6D是示出用于控制包括動態(tài)制動能量的能量的存儲和再生的能量管理系統(tǒng)的一個實施例的時序圖。圖7A-7D是示出用于控制包括動態(tài)制動能量的能量存儲和再生的能量管理系統(tǒng)的另一個實施例的時序圖。圖8A-8E是示出用于控制包括動態(tài)制動能量的能量存儲和再生的能量管理系統(tǒng)的又一個實施例的時序圖。圖9A-9G示出適用于結(jié)合混合能量非公^各交通工具例如內(nèi)燃電傳動機車使用的電氣系統(tǒng)的幾個實施例的電氣示意圖。圖10A-10C是示出適用于結(jié)合混合能量非公路交通工具例如內(nèi)燃電傳動機車使用的電氣系統(tǒng)的另外的實施例的電氣示意圖。圖11是示出連接電存儲元件的一種優(yōu)選方式的電氣示意圖。圖12是示出操作混合能量機車系統(tǒng)的一種方法的流程圖。圖13是示出包括用于控制能量存儲和再生的能量管理系統(tǒng)的、適用于在混合能量機車系統(tǒng)中使用的能量存儲和產(chǎn)生系統(tǒng)的示例性圖14是示出多個歷史牽引和/或輔助能量需求與沿著多條路線之一的增量位置的關(guān)系的空間圖的示例性實施例。圖15是示出在沿著多條路線之一的固定位置處的多個歷史牽引和/或輔助能量需求數(shù)值與沿著多條路線之一的每一次嘗試的關(guān)系的空間圖的示例性實施例。圖16是當(dāng)前預(yù)期的牽引能量、能量存儲裝置能量和能量存儲裝置功率與沿著多條路線之一的增量位置的關(guān)系的空間圖的示例性實施例。圖17是利用能量管理系統(tǒng)的一個示例性實施例的預(yù)期牽引能量、能量存儲裝置能量和能量存儲裝置功率與沿著多條路線之一的增量位置的關(guān)系的空間圖。圖18是示出在圖13中示出的系統(tǒng)的示例性方法實施例的流程圖。具體實施例方式雖然本發(fā)明的示例性實施例是針對軌道交通工具、特別是具有內(nèi)燃發(fā)動機的火車和機車進行描述的，但是本發(fā)明的示例性實施例還還可被應(yīng)用于其它用途，例如但是不限于非公路交通工具、船舶和靜止單元，其每一個均可以使用內(nèi)燃發(fā)動機。為此目的，當(dāng)討論所規(guī)定的任務(wù)時，這包括將由內(nèi)燃動力系統(tǒng)執(zhí)行的任務(wù)或者要求。因此，針對鐵路、船舶或者非公路交通工具應(yīng)用，這可以指的是系統(tǒng)從目前位置到目的地的運動。在靜止應(yīng)用的情形中，例如但是不限于靜止發(fā)電站或者發(fā)電站網(wǎng)絡(luò)，規(guī)定的任務(wù)可以指的是將由內(nèi)燃動力系統(tǒng)滿足的瓦特數(shù)量(例如，MW/hr)或者其它參數(shù)或者要求。同樣地，內(nèi)燃燃料發(fā)電單元的工作條件可以包括速度、負(fù)載、燃料加注數(shù)值、定時等中的一個或者多個。如在下面所討論的那樣，靜止應(yīng)用能夠被應(yīng)用于本發(fā)明的下面那些實施例，即在這些實施例中對于軌道交通工具的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求是針對固定的時間增量基于在那些相同的固定時間增量處牽引和/或輔助能量需求的歷史數(shù)據(jù)而確定的。在涉及船舶的一個示例性實例中，多個^^船可以一起地工作，其中所有的拖船均在移動同一個更大的船只，其中每一個拖船在時間上聯(lián)合以實現(xiàn)移動該更大船只的任務(wù)。在另一示例性實例中，單個的船舶可以具有多個發(fā)動機。非公路交通工具(OHV)可以包括具有從位置A到位置B沿著陸地移動的相同任務(wù)的交通工具對，其中每個OHV在時間上聯(lián)合以實現(xiàn)該任務(wù)。關(guān)于靜止發(fā)電站，多個發(fā)電站可以被分組到一起以一起地產(chǎn)生用于特定位置和/或目的的電力。在另一個示例性實施例中，提供單個發(fā)電站，但是利用多個發(fā)電機構(gòu)成該單個發(fā)電站。圖2是混合能量機車系統(tǒng)200的一個實施例的框圖。在該實施例中，該混合能量機車系統(tǒng)優(yōu)選地包括用于捕獲和再生當(dāng)機車牽引馬達在動態(tài)制動模式下工作時產(chǎn)生的動態(tài)制動電能的至少一部分的能量補給交通工具202。能量補給交通工具202纟皮構(gòu)造并且一皮布置成以編組配置(consistconfiguration)被耦合到機車，并且包括能量捕獲和存儲系統(tǒng)204(有時被稱作能量存儲介質(zhì)或者能量存儲器)。應(yīng)該理解，通常以編組配置使用兩個或者更多機車并且為了方便起見圖2示出單個機車。在一個實施例中，能量捕獲和存儲系統(tǒng)204選擇性地接收在工作用。一可替代地:者除了接收并且存儲動態(tài)制動功率丄;:、^量捕獲和存儲系統(tǒng)204還能夠被構(gòu)造和布置成接收并且存儲來自其它源的功率。例如，能夠轉(zhuǎn)移并且存儲來自發(fā)動機102的過剩原動機功率(excessprimemoverpower)。類似地，當(dāng)兩個或者更多機車以編組進行工作時，來自機車之一的過剩功率能夠被轉(zhuǎn)移并且存儲在能量捕獲和存儲系統(tǒng)204中。而且，單獨的發(fā)電機(例如，內(nèi)燃發(fā)電機)能夠被用于向能量捕獲和存儲系統(tǒng)供應(yīng)充電電壓(例如，恒定的充電電壓)。再一種充電源是可選的離車(off-train)充電源220。例如，能量捕獲和存儲系統(tǒng)204能夠利用外部源例如在火車站中或者中間站處的電池充電器充電。能量捕獲和存儲系統(tǒng)204優(yōu)選地包括用于存儲在動態(tài)制動模式期間產(chǎn)生的電能的以下存儲子系統(tǒng)中的至少一個電池子系統(tǒng)、飛輪子系統(tǒng)或者超級電容器(ultra-capacitor)子系統(tǒng)。其它存儲子系統(tǒng)是可能的。超級電容器可從MaxwellTechnologies荻得。這些存儲子系統(tǒng)可以被分開地或者相組合地使用。當(dāng)被組合使用時，這些存儲子系統(tǒng)能夠提供使用單個能量存儲子系統(tǒng)所未實現(xiàn)的協(xié)同的益處。飛輪子系統(tǒng)例如通常相對快速地存儲能量但是在它的總能量存儲容量方面可能是相對受限的。在另一方面，電池子系統(tǒng)經(jīng)常相對緩慢地存儲能量但是能夠被構(gòu)造成用于提供相對大的總存儲容量。因此，飛輪子系統(tǒng)可以與電池子系統(tǒng)組合，其中飛輪子系統(tǒng)捕獲不能被電池子系統(tǒng)及時捕獲的動態(tài)制動能量。如此在飛輪子系統(tǒng)中存儲的能量可以在此后被用于對電池充電。據(jù)此，總體捕獲和存儲能力優(yōu)選地被擴展為超過單獨工作的或者飛輪子系統(tǒng)或者電池子系統(tǒng)的極限。這種協(xié)同能夠被擴展至其它存儲子系統(tǒng)的組合，例如電池和超級電容器組合，其中超級電容器供應(yīng)峰值需求需要。在這一點應(yīng)該指出的是，當(dāng)使用飛輪子系統(tǒng)時，多個飛輪優(yōu)選地被布置成限制或者消除否則每個飛輪可能在機車和負(fù)載交通工具上產(chǎn)生的陀螺效應(yīng)。例如，可以以六軸為基礎(chǔ)布置多個飛4侖以大大地減輕或者消除陀螺效應(yīng)。然而，應(yīng)該理解，在這里對飛輪的參考包括單個飛輪或者多個飛輪。仍然參考圖2，能量捕獲和存儲系統(tǒng)204不僅捕獲并且存儲在機車的動態(tài)制動模式中產(chǎn)生的電能，它還供應(yīng)所存儲的能量以有助于機車作用力(effort)(即，補充和/或替代原動機功率)。例如，能量補給交通工具202可選地包括在支撐能量補給交通工具202的卡車上安裝的多個能量補給牽引馬達208。在能量捕獲和存儲器204中存儲的電功率可以被選擇性地供應(yīng)到(例如，經(jīng)由線路210)能量補給牽引馬達208。因此，在需求增加期間，能量補給牽引馬達208增大由機車牽引馬達108提供的牽引功率。作為另一實例，在不能夠存儲來自動態(tài)制動的更多的能量的期間(例如，能量存儲系統(tǒng)204被充電達最大限度)，效率考慮可以建議能量補給牽引馬達208還增大機車牽引馬達108。應(yīng)該理解，當(dāng)能量捕獲和存儲系統(tǒng)204驅(qū)動能量補給牽引馬達208時，將很可能需要另外的電路。例如，如果能量捕獲和存儲系統(tǒng)204包括存儲并且提供DC電壓的電池，則一個或者多個逆變器驅(qū)動(inverterdrive)可以被用于將DC電壓變換成適于由能量補給牽引馬達208使用的形式。這種驅(qū)動優(yōu)選地在工作方面類似于與主要機車相關(guān)聯(lián)的那些。13替代(或者除了)使用在能量捕獲和存儲器204中存儲的電功率以對于單獨的能量補給牽引馬達208供電，這種所存儲的能量還可以被用于增大被供應(yīng)到機車牽引馬達108(例如，經(jīng)由線路212)的電功率。其它配置也是可能的。例如，機車自身可以被構(gòu)造和布置(例如，或者在制造期間或者作為更新程序的一部分)成捕獲、存儲和再生過剩的電能，例如動態(tài)制動能量或者過剩的馬達功率。在另一實施例中，可以利用自主補給交通工具替代機車。在再一實施例中，類似于在圖2中示出的實施例，單獨的能量補給交通工具僅僅用于能量捕獲、存儲和再生一補給交通工具并不包括可選的牽引馬達208。在又一個實施例中，利用位于被附著到機車的一些或者所有負(fù)載單元上的能量捕獲和存儲子系統(tǒng)替代單獨的補給交通工具。這種負(fù)載單元可以可選地包括單獨的牽引馬達。在每一個前述實施例中，能量捕獲和存儲子系統(tǒng)能夠包括在前描述的一個或者多個子系統(tǒng)。當(dāng)使用單獨的能量補給交通工具(例如，能量補給交通工具202)時，補給交通工具202和機車優(yōu)選地被電耦合(例如，經(jīng)由線^各212)從而來自機車牽引馬達和/或來自可選的能量補給牽引馬達208的動態(tài)制動能量被存儲在補給交通工具的車載能量存儲裝置中。在馬達驅(qū)動工作期間，所存儲的能量被選擇性地用于推進補給交通工具202的可選的牽引馬達208和/或機車牽引馬達108。類似地，當(dāng)機車發(fā)動機產(chǎn)生比馬達驅(qū)動所需更多的功率時，過剩的原動機功率能夠被存儲在能量捕獲和存儲202中以供以后使用。如果能量補給交通工具202未被電耦合到機車(除了用于標(biāo)準(zhǔn)控制信號之外)，則在補給交通工具上的牽引馬達208也能夠被以自主方式使用以提供將被存儲于能量捕獲和存儲器204中從而供以后使用的動態(tài)制動能量。這種配置的一個優(yōu)點在于，補給交通工具202能夠被以幾乎任何編組配置耦合到各種機車。應(yīng)該理解，當(dāng)能量補給牽引馬達208以動態(tài)制動模式工作時，各種原因可能不利于在能量捕獲和存儲器204中存儲動態(tài)制動能量(例如，存儲器可能已滿)。因此，優(yōu)選的是，一些或者所有的這種動態(tài)制動能量被與能量補給交通工具202相關(guān)聯(lián)的電網(wǎng)(grid)(未示出)耗散，或者被轉(zhuǎn)移到機車電網(wǎng)110(例如，經(jīng)由線路212)。將根據(jù)一個可能的工作實例進一步描述圖2的實施例。應(yīng)該理解，這個工作實例并不限制本發(fā)明。機車系統(tǒng)200被按編組配置成包括機車(例如，圖1的機車100)、能量補給交通工具202和至少一個負(fù)載交通工具。機車可以例如是AC內(nèi)燃電傳動機車。由多個機車牽引馬達108供應(yīng)用于機車的牽引功率。在一個優(yōu)選實施例中，該才幾車具有六個軸，每一個軸包括單獨的機車牽引馬達，并且每一個牽引馬達是AC牽引馬達。該機車包括驅(qū)動電功率系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機102。更加具體地，內(nèi)燃發(fā)動機驅(qū)動包括原動機電功率(有時被稱作牽引功率或者初級功率)的源的交流發(fā)電機/整流器。在這個具體實施例中，原動機電功率是被變換成AC功率以由牽引馬達使用的DC功率。更加具體地，一個或者多個逆變器(例如，逆變器106)接收原動4幾電功率并且將AC功率選擇性地供應(yīng)到多個機車牽引馬達108以推進機車。因此，機車牽引馬達108響應(yīng)于原動機電功率而推進機車。該多個^/L車牽引馬達108中的每一個優(yōu)選^k^能夠以至少兩種工作模式工作，即馬達驅(qū)動模式和動態(tài)制動模式。在馬達驅(qū)動模式中，機車牽引馬達108接收電功率(例如，經(jīng)由逆變器接收原動機電功率)以推進機車。如這里在別處描述的，當(dāng)以動態(tài)制動模式工作時，牽引馬達產(chǎn)生電功率。在圖2的實施例中，能量補給交通工具202被構(gòu)造和布置成選擇性地捕獲并且存儲在動態(tài)制動工作期間由牽引馬達產(chǎn)生的電力的一部分。這是由能量捕獲和存儲系統(tǒng)204完成的。所被捕獲和存儲的電力被選擇性地用于提供次級電功率源。這個次級電功率源可以被用于選擇性地補充或者替代原動機電功率(例如，以幫助驅(qū)動一個或者多個機車牽引馬達108)和/或驅(qū)動一個或者多個能量補給牽引馬達208。在后一情形中，能量補給牽引.馬達208和機車牽引馬達108相配合以推進編組(consist)。有利地，補給捕獲和存儲204能夠存儲動態(tài)制動能量而無需與初級機車的任何電功率轉(zhuǎn)移連接。換言之，能量捕獲和存儲器204能夠被充電而無需例如線路212的連接。這是通過在動態(tài)制動模式下操作補給交通工具202時操作機車發(fā)動機102以向機車牽引馬達108提供馬達驅(qū)動功率而完成的。例如，4幾車發(fā)動4幾102可以在相對高的級位(notch)設(shè)置下被操作，而補給交通工具牽引馬達208被配置用于動態(tài)制動。來自動態(tài)制動過程的能量能夠被用于對能量捕獲和存儲器15204充電。此后，所存儲的能量能夠被用于對能量補給牽引馬達208供電以向火車提供附加的馬達驅(qū)動功率。這種配置的優(yōu)點之一在于，補給交通工具202無論如何都能夠被放置在火車中。例如，在一個無線實施例中，在必要時，補給交通工具202提供它的自身局部功率(例如，用于控制或者照明)并且經(jīng)由無線電鏈路而與火車中的其它交通工具通信?？諝庵苿悠鬟B接將很可能也被連接到補給交通工具202。當(dāng)然，最少布線例如標(biāo)準(zhǔn)照明布線和控制布線能夠被可選地路由到補給交通工具202,如果期望這樣的話。在本
技術(shù)領(lǐng)域：
中已知內(nèi)燃電傳動機車經(jīng)常是很響的并且與發(fā)動機相關(guān)聯(lián)的振動使得環(huán)境令火車操作員感到不適。據(jù)此，在一個實施例中，補給交通工具202被修改為包括操作員艙室，以便火車司機能夠從相對舒適的補給交通工具而非從機車來操作火車。圖2利用附圖標(biāo)記230在補給交通工具202的后端處概略地反映出這一點。圖3是混合能量機車系統(tǒng)300的另一實施例的框圖。這個實施例包括用于對能量補給交通工具202充電的第二發(fā)動機交通工具301。第二發(fā)動機交通工具301包括優(yōu)選地小于主才幾車發(fā)動才幾102但是在其它方面才艮據(jù)類似的原理工作的內(nèi)燃發(fā)動機302。例如，第二發(fā)動才幾交通工具301包括交流發(fā)電機/整流器304(被第二發(fā)動機302驅(qū)動)、一個或者多個逆變器306和多個制動電網(wǎng)310。在一個實施例中，第二發(fā)動機302在恒定的速度下運行從而為能量補給交通工具202#是供恒定的充電源(例如，200-400hp)。因此，當(dāng)如在圖3中所示地配置混合能量機車系統(tǒng)時，能量捕獲和存儲器204優(yōu)選地經(jīng)由線路312從初級才幾車(例如，動態(tài)制動能量)和第二發(fā)動才幾交通工具301(例如，直接充電)中的一個或者這兩者接收充電能。應(yīng)該理解，雖然第二發(fā)動機交通工具301被示為單獨的交通工具，但是它能夠還被包括作為例如能量補給交通工具202或者負(fù)載交通工具的組成部分。而且，動態(tài)制動發(fā)電機(例如，經(jīng)由牽引馬達308)能夠被可選地與第二發(fā)動機301—起包括，由此為在能量捕獲和存儲器204中的存儲器提供附加的功率源。圖4是示出一個優(yōu)選能量存儲和產(chǎn)生系統(tǒng)的多個方面的系統(tǒng)級框圖。具體地，圖4示出適于與混合能量機車系統(tǒng)例如混合能量機車系統(tǒng)200或者系統(tǒng)300(圖2和3)—起使用的能量存儲和產(chǎn)生系統(tǒng)400。這種能量存儲和產(chǎn)生系統(tǒng)400能夠例如作為單獨的能量補給交通工具(例如，圖2和3)的一部分而被實現(xiàn)和/或被結(jié)合到機車中。如在圖4中所示出的，內(nèi)燃發(fā)動機102驅(qū)動原動機功率源104(例如，交流發(fā)電機/整流器變換器)。原動機功率源104優(yōu)選地向逆變器106供應(yīng)DC功率，逆變器106向機車牽引馬達108提供三相AC功率。然而，應(yīng)該理解，在圖4中示出的系統(tǒng)400能夠被修改成也利用DC牽引馬達工作。優(yōu)選地，存在多個牽引馬達(例如，每軸一個)，并且每一個軸被耦合到多個機車車輪。換言之，每一個機車牽引馬達優(yōu)選地包括被耦合到相關(guān)聯(lián)的軸的可旋轉(zhuǎn)軸從而向車輪提供牽引功率。因此，每一個機車牽引馬達108向相關(guān)聯(lián)的多個機車車輪109提供必要的馬達驅(qū)動力以致使機車移動。當(dāng)牽引馬達108以動態(tài)制動模式工作時，所產(chǎn)生的電功率的至少一部分被路由到能量存儲介質(zhì)例如能量存儲器204。在能量存儲器204不能接收和/或存儲所有的動態(tài)制動能量的程度上，過剩的能量優(yōu)選地被路由到制動電網(wǎng)IIO以作為熱能耗散。而且，在發(fā)動機102正被沖喿作從而它提供比驅(qū)動牽引馬達108所需的更多的能量的時間段內(nèi)，過剩容量(還被稱作過剩原動機電功率)可以被可選地存儲在能量存儲器204中。據(jù)此，能量存儲器204能夠在除了當(dāng)牽引馬達108以動態(tài)制動才莫式工作時之外的時間被充電。該系統(tǒng)的這個方面在圖4中利用短劃線402示出。圖4的能量存儲器204優(yōu)選地被構(gòu)造和布置成選擇性地增加被提供給牽引馬達108的功率，或者可選地為與單獨的能量補給交通工具(見以上的圖2)或者負(fù)載交通工具相關(guān)聯(lián)的單獨的牽引馬達提供功)的電能獲得"。、因此，圖4中示:的系統(tǒng)400il用于結(jié)合具^機載能量存儲介質(zhì)的機車和/或結(jié)合單獨的能量補給交通工具來使用。圖5是示出適于與混合能量機車系統(tǒng)一起使用的能量存儲和產(chǎn)生系統(tǒng)500的一個優(yōu)選實施例的多個方面的框圖。系統(tǒng)500包括用于控制能量存儲和再生的能量管理系統(tǒng)502。然而，應(yīng)該理解，在圖5中示出的能量管理系統(tǒng)502還適于與沿著相對明確的路線行進的其它大型非公路交通工具一起使用。這種交通工具包括例如大型挖掘機、挖掘翻斗車等。作為另外的實例，這種大型挖掘翻斗車可以采用馬達驅(qū)動車4侖例如采用GE150AC.TM驅(qū)動系統(tǒng)的GEB23.TM.AC馬達驅(qū)動車輪(這兩者均可從本發(fā)明的受讓人獲得)。因此，雖然圖5是大體上針對機車系統(tǒng)而被描述的，但是并不認(rèn)為在其中示出的能量管理系統(tǒng)500受限于機車應(yīng)用。仍然參考在圖5中示出的示例性實施例，系統(tǒng)500優(yōu)選地以與圖4的系統(tǒng)400相同的一般方式工作；能量管理系統(tǒng)502提供附加的智能控制功能。圖5還示出優(yōu)選地被能量管理系統(tǒng)502控制的可選能量源504?？蛇x能量源504可以是第二發(fā)動機(例如，在圖3中示出的充電發(fā)動機或者在編組中的另一機車)或者用于對能量存儲器204充電的、完全單獨的功率源(例如，路旁功率源如電池充電器)。在一個實施例中，這種單獨的充電器包括用于在靜止時對與單獨的能量補給交通工具(例如，圖2的交通工具202)相關(guān)聯(lián)的能量存儲介質(zhì)充電的電功率站，或者用于當(dāng)補給交通工具運動時對能量存儲介質(zhì)充電的系統(tǒng)。在一個優(yōu)選實施例中，可選的能量源504被連接到還載送來自原動機功率源104的初級電功率的牽引總線(在圖5中未被示出)。如所示出的，能量管理系統(tǒng)502優(yōu)選地包括能量管理處理器506、數(shù)據(jù)庫508和位置識別系統(tǒng)510，諸如，例如，全球定位衛(wèi)星系統(tǒng)接收器(GPS)510。能量管理處理器506經(jīng)由位置識別系統(tǒng)510確定目前的和預(yù)期的火車位置信息。在一個實施例中，能量管理處理器506使用這個位置信息來在數(shù)據(jù)庫508中定位關(guān)于有時被稱作軌道情況信息的、目前和/或預(yù)期軌道地形和縱斷面(profile)條件的數(shù)據(jù)。這種軌道情況信息可以包括例如軌道坡度(trackgrade)、軌道高程(例如，在平均海平面以上的高度)、軌道曲線數(shù)據(jù)、隧道信息、速度限制信息等。應(yīng)該理解，這種數(shù)據(jù)庫信息能夠由各種源提供，包括與處理器510相關(guān)聯(lián)的機載數(shù)據(jù)庫、從中央源提供信息的通信系統(tǒng)(例如，無線通信系統(tǒng))、手動的操作員輸入(一個或者多個)、經(jīng)由一個或者多個路旁信令裝置、這樣的源的組合等。最終，其它交通工具信息例如交通工具的尺寸和重量、與原動機相關(guān)聯(lián)的功率容量、效率評級、目前和預(yù)期速度、目前和預(yù)期電負(fù)載等等也可以被包括于數(shù)據(jù)庫中(或者被實時地或者接近實時地供應(yīng))，并且由能量管理處理器506使用。應(yīng)該理解，在可替代實施例中，能量管理系統(tǒng)502能夠被配置為以靜態(tài)方式確定與能量存儲器204相關(guān)聯(lián)的功率存儲和轉(zhuǎn)移要求。例如，能量管理處理器506能夠利用以上任何信息而被編程，或者能夠使用基于過去的工作經(jīng)驗的查找表(例如，當(dāng)交通工具到達特定點時，幾乎總是有必要存儲附加的能量以滿足需求)。能量管理處理器506優(yōu)選地使用目前的和/或即將出現(xiàn)的軌道情況信息連同交通工具狀態(tài)信息以確定功率存儲和功率轉(zhuǎn)移要求。能量管理處理器506還基于目前和將來的軌道情況信息確定可能的能量存儲機會。例如，基于軌道縱斷面信息，能量管理處理器506可以確定完全地使用所有的存儲能量是更加有效率的，即使目前的要求是低的也是如此，因為動態(tài)制動區(qū)域即將到來(或者因為火車晚點并且正在嘗試彌補時間)。以此方式，能量管理系統(tǒng)502通過在達到下一充電區(qū)域之前占用(accountfor)存儲能量而提高效率。作為另一實例，如果即將出現(xiàn)較高的需求，盡管目前有需求，能量管理處理器506也可以確定并不使用所存儲的能量。有利地，能量管理系統(tǒng)502還可以被配置為與發(fā)動機控制器相接口。而且，如在圖5中所示出的，能量存儲器204可以被配置為提供與能量管理系統(tǒng)502的智能控制接口。在工作中，能量管理處理器506確定功率存儲要求和功率轉(zhuǎn)移要求。能量存儲器204響應(yīng)于功率存儲要求而存儲電能。能量存儲器204響應(yīng)于功率轉(zhuǎn)移要求而提供次級電功率(例如向被連接到逆變器106的牽引總線提供從而有助于馬達驅(qū)動)。次級電功率是從存儲于能量存儲器204中的電能獲得的。如以上解釋的，能量管理處理器506優(yōu)選地部分地基于表示目前和/或預(yù)期軌道地形特性的情況參數(shù)而確定功率存儲要求。能量管理處理器506還可以根據(jù)可從原動機功率源104獲取的初級電功率量而確定功率存儲要求。類似地，能量管理處理器506可以根據(jù)推進機車系統(tǒng)所需要的初級電功率的目前或者預(yù)期量而確定功率存儲要求。而且，在確定能量存儲要求時，能量管理處理器506優(yōu)選地考慮與能量存儲器204有關(guān)的各種參數(shù)。例如，能量存儲器204將具有表示能夠在其中存儲的功率量和/或能夠在任何給定時間被轉(zhuǎn)移到能量存儲器204的功率量的存儲容量。另一類似的參數(shù)涉及可用于在特定時間轉(zhuǎn)移的、能量存儲器204所具有的次級電功率的量。如以上解釋的，系統(tǒng)500優(yōu)選地包括用于對能量存儲器204充電的多個源。這些源包括動態(tài)制動功率、過剩原動機電功率和外部充電19電功率。優(yōu)選地，能量管理處理器506確定這些源中的哪一個應(yīng)該對能量存儲器204充電。在一個實施例中，目前或者預(yù)期動態(tài)制動能量被用于對能量存儲器204充電，如果這種動態(tài)制動能量可用的話。如果動態(tài)制動能量不可用，則或者過剩原動機電功率或者外部充電電功率被用于對能量存儲器204充電。在圖5的實施例中，能量管理處理器506優(yōu)選地根據(jù)功率需求而確定功率轉(zhuǎn)移要求。換言之，除非牽引馬達108以功率消耗模式(即，與動態(tài)制動模式相對的馬達驅(qū)動模式)工作，能量存儲器204優(yōu)選地并不供應(yīng)次級電功率。在一種形式中，能量管理處理器506允許能量存儲器204向逆變器106供應(yīng)次級電功率直至或者(a)對于功率的需求終止或者(b)能量存儲器204被完全地消耗。然而，在另一種形式中，能量管理處理器506考慮預(yù)期功率需求并且控制從能量存儲器204的次級電功率供應(yīng)從而使得能量存儲器204中保持充分的保留功率以在峰值需求時間段內(nèi)增加原動機功率源。這可以被稱作"前瞻(lookahead)"能量管理方案。在前瞻能量管理方案中，能量管理處理器506優(yōu)選地考慮各種目前和/或預(yù)期軌道情況參數(shù)，例如以上討論的那些。另外，能量管理處理器還可以考慮在能量存儲器204中存儲的功率量、預(yù)期充電機會和對于將次級電功率從能量存儲器204轉(zhuǎn)移到逆變器106的能力的任何限制。圖6A-D、7A-D和8A-E以圖解形式示出能夠在例如圖5的系統(tǒng)500的系統(tǒng)中實現(xiàn)的、適于與混合能量交通工具一起使用的能量管理系統(tǒng)的三個不同實施例的多個方面。應(yīng)該理解，這些圖是為了示例性的目的而提供的，并且受益于本公開，其它變化是可能的。還應(yīng)該理'hi的意義考慮。進一步應(yīng)該理解，、、雖然it這些圖中示出的實例涉及機車和火車，但是可以利用穿越已知路線的并且通常能夠存儲在這種交通工具的工作期間產(chǎn)生的電能的各種大型非公路交通工具來實踐在這里指出的能量管理系統(tǒng)和方法。這種非公路交通工具包括使用DC和AC牽引馬達驅(qū)動并且具有動態(tài)制動/減速能力的交通工具。在每一組圖(圖6A-D、圖7A-D和圖8A-D)中有四個類似的圖表。每組中的第一圖表(即，圖6A、7A和8A)示出馬達驅(qū)動和制動這兩者需要的功率。因此，第一圖表以圖示方式描繪交通工具需要的功率量。在豎直軸線上的正值代表馬達驅(qū)動功率(馬力)；負(fù)值代表動態(tài)制動功率。應(yīng)該理解，馬達驅(qū)動功率能夠源自原動機(例如，機車中的內(nèi)燃發(fā)動機)，或者來自所存儲的能量(例如，單獨的能量補給交通工具或者機車中的能量存儲介質(zhì)中)，或者來自原動機和所存儲的能量的組合。動態(tài)制動功率能夠在能量存儲介質(zhì)中被耗散或者存儲。所有圖表中的水平軸反映以分鐘為單位的時間。在給定的圖組中用于每一個圖表的時間基礎(chǔ)將是相同的。然而，應(yīng)該理解，其它參考基準(zhǔn)也是可能的。每一組圖中的第二圖表(即，圖6B、7B和8B)反映理論功率存儲和消耗。正值反映當(dāng)在能量存儲介質(zhì)中功率可用時能夠被汲取(draw)以有助于馬達驅(qū)動的功率量。負(fù)值反映當(dāng)在能量存儲介質(zhì)中仍有存儲空間時能夠在介質(zhì)中存儲的功率量。能夠被存儲或者汲取的功率量部分地是給定交通工具配置的變換器和存儲能力的函數(shù)。例如，能量存儲介質(zhì)將具有某最大/有限容量。此外，存儲介質(zhì)能夠接受或者供應(yīng)能量的速度也受到限制(例如，電池通常比飛輪裝置充電更慢)。其它變量也影響能量存儲。這些變量包括例如環(huán)境溫度、任何相互連接的敷設(shè)電纜的尺寸和長度、對被用于電池充電的DC-DC變換器的電流和電壓的極限、關(guān)于用于飛輪驅(qū)動的逆變器的額定功率、電池的充電和放電率或者關(guān)于飛輪驅(qū)動的馬達/軸極限。第二圖表假設(shè)在給定時間能夠被轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)或者從能量存儲介質(zhì)被轉(zhuǎn)移的最大功率量是500h.p.。同樣，應(yīng)該理解，為了示例性的目的而包括這個500h,p.極限。因此，任何給定系統(tǒng)中的正和負(fù)極限能夠根據(jù)環(huán)境條件、能量存儲介質(zhì)的狀態(tài)和類型、所使用的能量變換設(shè)備的類型和極限等而改變。每一個圖組中的第三圖表(即，圖6C、7C和8C)描繪與能量存儲介質(zhì)相關(guān)聯(lián)的功率轉(zhuǎn)移。具體地，第三圖表示出被轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)和從能量存儲介質(zhì)轉(zhuǎn)移的實際功率與時間的關(guān)系。第三圖表反映由于可用于存儲的功率而引起的限制，以及由于能量存儲介質(zhì)的目前充電/存儲狀態(tài)(例如，飛輪速度、超級電容器中的電壓、電池中的電荷等)而引起的限制。21(即，圖6D、7D和8D)描繪存儲的實際能量。具體地，第四圖表示出在任何特定時間瞬時能量存儲介質(zhì)中存儲的能量。首先參考圖6A-D，這些圖反映在動態(tài)制動期間以最大可能速率存儲能量直至能量存儲介質(zhì)完全充滿的能量管理系統(tǒng)。在該實施例中，到存儲介質(zhì)的全部能量轉(zhuǎn)移發(fā)生在動態(tài)制動期間。換言之，在圖6A-D中反映的實施例中，無任何能量被從在馬達驅(qū)動期間可用的過剩原動機功率或者從其它能量源轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)。類似地，只要存在馬達需求，能量便被排放至最大速率(受限于并且不超過實際需求)，直至能量存儲介質(zhì)被完全地排空/清空為止。圖6A-D假定能量存儲介質(zhì)在時間0被完全地排空/清空?，F(xiàn)在具體地參考圖6A,如上所述，在其中標(biāo)識的示例性曲線示出馬達驅(qū)動和動態(tài)制動所需要(所利用)的功率。正單位功率反映馬達驅(qū)動功率何時被施加到交通工具的車輪(例如，一個或者多個牽引馬達驅(qū)動機車車輪)。負(fù)單位功率反映由動態(tài)制動產(chǎn)生的功率。圖6B是反映功率轉(zhuǎn)移極限的示例性曲線。正值反映將被使用以有助于馬達驅(qū)動作用力的存儲能量的量，條件是這種能量可用。負(fù)的單位反映當(dāng)介質(zhì)能夠接受可用的全部電荷時能夠在能量存儲介質(zhì)中存儲的動態(tài)制動能量的量。在圖6B的實例中，在任何給定時間可用于存儲的能量被示出為受限于500個單位(例如，馬力)。如以上解釋的，各種因素限制能夠被捕獲和轉(zhuǎn)移的功率量。因此，從大約O到30分鐘，機車需要小于500h.p.，如果存儲能量可用，則它能夠被用于提供所有的馬達驅(qū)動功率。從大約30分鐘到大約65或者70分鐘，機車需要大于500h.p.,因此，如果存儲能量可用，則它能夠供應(yīng)一些(例如,500h.p.)但是并非全部的馬達驅(qū)動功率。從大約70分鐘到大約75分鐘左右，機車處于動態(tài)制動模式中并且產(chǎn)生小于500h.p.的動態(tài)制動能量。因此，多達500h.p.的能量能夠被轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)，條件是該介質(zhì)仍有充分的容量以存儲該能量。在大約75分鐘，動態(tài)制動過程產(chǎn)生過剩的500h.p.。因為功率轉(zhuǎn)移極限，僅僅多達500h.p.能夠被轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)(同樣，假設(shè)仍有存儲容量)；過剩功率將在制動電網(wǎng)中被耗散。應(yīng)該理解，圖6B并不反映被轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)或者從能量存儲介質(zhì)被轉(zhuǎn)移的實際能量量。在圖6C中描繪了該信息。圖6C反映在任何給定時間瞬時到/從能量存儲介質(zhì)的功率轉(zhuǎn)移。在其中示出的實例假設(shè)能量存儲介質(zhì)在時間0完全地清空。因此，該系統(tǒng)此時不能從存儲器轉(zhuǎn)移任何功率。在第一時間段A期間(大致從0到70分鐘)，交通工具正在進行馬達驅(qū)動(見圖6A)并且無任何功率被轉(zhuǎn)移到能量存儲器或者從能量存儲器被轉(zhuǎn)移。在第一時間段A結(jié)束時，并且對于此后的幾乎30分鐘，交通工具進入動態(tài)制動階段(見圖6A)。在這個時間期間，來自動態(tài)制動過程的功率可用于存儲(見圖6B)。在第二時間段B期間(大致從70到80分鐘)，動態(tài)制動能量被以最大速率(例如，500個單位)轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)直至存儲器充滿為止。在這個時間期間，無任何用于消耗存儲能量的馬達驅(qū)動需求。此后，在第三時間段C期間(大致從80到105分鐘)，存儲器被充滿。因此，即使交通工具保持在動態(tài)制動模式下或者正在惰行(coasting)(見圖6A)，在時間段C期間也沒有任何能量被轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)或者從能量存儲介質(zhì)被轉(zhuǎn)移。在第四時間段D期間(大致從105到120分鐘)，交通工具繼續(xù)馬達驅(qū)動。因為在能量存儲介質(zhì)中能量可用，所以能量被從存儲器汲取并且被用于幫助馬達驅(qū)動過程。因此，該曲線示出在第四時間段D期間能量被從能量存儲介質(zhì)汲取。在大致120分鐘，馬達驅(qū)動階段停止并且在此后不久，另一動態(tài)制動階段開始。這個動態(tài)制動階段反映大致從125到145分鐘持續(xù)的第五時間段E的開始。如通過觀察在第五時間段E期間的曲線而可以理解的，當(dāng)動態(tài)制動階段結(jié)束時，能量存儲介質(zhì)未被完全地充電。在150分鐘點之前不久，大致從150到170分鐘持續(xù)的第六時間段F開始。在這個時間段內(nèi)并且在此后(見圖6A),交通工具正在進行馬達驅(qū)動。從大致150到170分鐘，能量被從能量存儲介質(zhì)轉(zhuǎn)移以幫助馬達驅(qū)動過程。然而，在大致170分鐘，能量存儲被完全地消耗。據(jù)此，大致從170到200分鐘(采樣窗口的末端)，無任何能量被轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)或者從能量存儲介質(zhì)被轉(zhuǎn)移。圖6D示出在圖6A-D中反映的示例性實施例的能量存儲介質(zhì)中存儲的能量?；貞浧鹪诒緦嵗校芰看鎯橘|(zhì)被假設(shè)為在時間0完全為空/被排空。還回憶起本實例假設(shè)僅僅存儲來自動態(tài)制動的能量的能量管理系統(tǒng)。大致從0到70分鐘，交通工具進行馬達驅(qū)動并且無任何能量被轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)或者從能量存儲介質(zhì)被轉(zhuǎn)移。大致從70到80分鐘左右，來自動態(tài)制動的能量被轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)直至它被完全充滿。在大致105分鐘，交通工具開始另一馬達驅(qū)動階段并且能量被從能量存儲介質(zhì)汲取直至大約120分鐘。在大約125分鐘，在另一動態(tài)制動階段期間，來自動態(tài)制動的能量被再次轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)。在大約145分鐘左右，動態(tài)制動階段結(jié)束并且存儲停止。在大約150分鐘，能量被從能量存儲介質(zhì)汲取以有助于馬達驅(qū)動直至在大致170分鐘時所有的能量已被消耗。圖7A-D對應(yīng)于具有"前瞻"或者預(yù)期需要能力的能量管理系統(tǒng)。這種系統(tǒng)不象圖6A-D中反映的系統(tǒng)，當(dāng)它能夠時其簡單地存儲動態(tài)制動能量，并且只要這種存儲能量可用就使用所存儲的能量以有助于馬達驅(qū)動。由圖7A-D的示例性曲線反映的能量管理系統(tǒng)預(yù)期原動機在何時不能產(chǎn)生全部的所要求需求，或者在何時使得原動機產(chǎn)生全部的所要求需求可能是效率較低的。如這里在別處所討論的那樣，能量管理系統(tǒng)能夠基于例如已知的目前位置、目前的能量需要、預(yù)期的未來軌道地形、預(yù)期的未來能量需要、目前的能量存儲容量、預(yù)期的能量存儲機會和類似的考慮而作出這種確定。在圖7A-D中描繪的能量管理系統(tǒng)因此優(yōu)選地防止能量存儲介質(zhì)變得被消耗至低于所確定的、滿足未來的需求所需要的最小水平。作為進一步的實例，圖7A-D中反映的系統(tǒng)是以具有這樣一種發(fā)動機的機車為前提的，該發(fā)動機具有4000h.p.的"原動機極限"。能夠由于各種因素而存在這種極限。例如，最大額定輸出能夠是4000h.p.,或者工作效率考慮可以不建議在4000h.p.以上操作發(fā)動機。然而，應(yīng)該理解，系統(tǒng)和圖旨在4叉僅反映示例性實施例，并且被在這里提出以便詳細解釋適于與非公路混合能量交通工具(諸如，例如在圖2中示出的機車系統(tǒng))一起使用的能量管理系統(tǒng)的多個方面。現(xiàn)在參考圖7A,其中示出的示例性曲線描繪馬達驅(qū)動(正)和制動(負(fù))所需要的功率。在大致180分鐘，馬達驅(qū)動需求超過4000h.p.。因此，此時的總需求超過對發(fā)動機的4000h.p.的工作約束。然而，圖7A-D中反映的"前瞻"能量管理系統(tǒng)預(yù)期這個即將出現(xiàn)的需要并且保證可從能量存儲介質(zhì)獲得充分的二級功率以滿足該能量需要。能量管理系統(tǒng)實現(xiàn)這點的一種方式是針對給定的時間段(還被稱作前瞻窗口)前瞻(周期地或者連續(xù)地)即將出現(xiàn)的軌道/路線縱斷面(例如，傾斜/下降、傾斜/下降的長度等)。在圖7A-D中示出的實例中，能量管理系統(tǒng)前瞻200分鐘并且然后向后計算能量需要/要求。該系統(tǒng)確定針對在180分鐘開始的短暫時間段發(fā)動機將需要比優(yōu)選極限更多的能量。圖7B類似于圖6B。然而，圖7B還示出出以下事實，即，能量存儲介質(zhì)在時間O清空，并且因此，能夠沒有從能量存儲介質(zhì)的功率轉(zhuǎn)移，除非并且直至能量存儲介質(zhì)被充電為止。圖7B還反映了前瞻能力。比較圖6A-D與圖7A-D，其中分別描繪的系統(tǒng)如何不同是明顯的。雖然所需功率在兩個實例中是相同的(見圖6A和7A),但是圖7A-D中反映的系統(tǒng)防止了能量存儲介質(zhì)在180分鐘時的預(yù)期需要之前被完全排放。因此，如能夠在圖7C和7D中看到的，在180分鐘點之前，該系統(tǒng)短暫地停止轉(zhuǎn)移所存儲的能量以有助于馬達驅(qū)動，即使附加的存儲能量仍然可用也是如此。此后從大約180分鐘時開始，該附加的能量被轉(zhuǎn)移，從而當(dāng)能量需求超過4000h.p.時幫助原動機。因此，該系統(tǒng)有效地保留所存儲的能量中的一些以滿足超過原動機的期望極限的、即將出現(xiàn)的需求。應(yīng)該理解并且認(rèn)識到在能量存儲介質(zhì)中可用的能量能夠被用于補充與原動機相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動牽引馬達，或者還能夠被用于驅(qū)動單獨的牽引馬達(例如，在補給或者負(fù)載交通工具上的)。受益于本公開，一種適應(yīng)各種配置的能量管理系統(tǒng)是可能的。圖8A-E反映適于結(jié)合非公路混合能量交通工具使用的能量管理系統(tǒng)的另一實施例的有關(guān)方面。圖8A-E中反映的系統(tǒng)包括存儲來自動態(tài)制動和來自原動機(或者另一充電發(fā)動機，例如在圖3中示出的那一個)這兩者的能量的能力。例如，一種給定發(fā)動機在給定功率設(shè)置(例如，4000h.p.)下可以最有效率地工作。因此，可以在特定時間在4000h.p.下更加有效率地操作該發(fā)動機，即使當(dāng)實際馬達驅(qū)動要求降至低于該水平時也是如此。在這種情形中，過剩能量能夠被轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)。因此，比較圖8A-D與圖6A-D和7A-D，其中分別描繪的系統(tǒng)之間的差別變得明顯。具體地參考圖8A和8D,大約從0到70分鐘，馬達驅(qū)動要求(圖8A)小于示例性的最佳4000h.p.設(shè)置。如果期望的話，則發(fā)動機在這個時間期間能夠在4000h.p.下運行并且能量存儲介質(zhì)能夠被充電。然而，如所示出的，能量管理系統(tǒng)基于即將出現(xiàn)的軌道縱斷面和預(yù)期的動態(tài)制動時間段(一個或者多個)而確定即將出現(xiàn)的動態(tài)制動過程將能夠完全地對能量存儲介質(zhì)充電。換言之，不必要在這個時間期間在4000h.p.下操作發(fā)動機并且在能量存儲介質(zhì)中存儲過剩能量，因為即將出現(xiàn)的動態(tài)制動階段將供應(yīng)足以完全地對存儲介質(zhì)充電的能量。應(yīng)該理解，該系統(tǒng)還能夠被以其它方式設(shè)計。例如，在另一種配置中，只要能夠使得過剩能量可用，則該系統(tǒng)總是試圖對存儲介質(zhì)充電。在大致180分鐘時，功率需求將超過4000h.p.。因此，在那個時間之前不久(同時馬達驅(qū)動要求小于4000h.p.)，發(fā)動機能夠在4000h.p.下工作，并且被用于對能量存儲介質(zhì)充電以保證充分能量的過剩能量是可用的，乂人而滿足在180分鐘時的需求。因此，不象圖6D和7D中反映的系統(tǒng)，圖8D中反映的系統(tǒng)提出針對在180分鐘之前的短暫時間段，能量被從原動機轉(zhuǎn)移到能量存儲介質(zhì)，即使交通工具正在馬達驅(qū)動(非制動)也是如此。圖8E示出能量管理系統(tǒng)能夠在預(yù)期到未來需求時實施前瞻能力以控制能量存儲和轉(zhuǎn)移的一種方式。圖8E假設(shè)具有200分鐘前瞻窗口的系統(tǒng)。選擇這種前瞻窗口以便解釋該系統(tǒng)，但該前瞻窗口不應(yīng)該以限制性的意義被考慮。在窗口(200分鐘)端點處開始，該系統(tǒng)確定在任何給定時間點的功率/能量需求。如果所確定的要求超過原動機的容量或者極限，則該系統(tǒng)繼續(xù)向后并且確定在所確定的超額需求時間段之前能量能夠被存儲的機會，并且保證在這種機會期間足夠的能量得以存儲。雖然已經(jīng)分別描述了圖6A-D、7A-D和8A-E,但是應(yīng)該理解，其中反映的系統(tǒng)能夠體現(xiàn)在單個能量管理系統(tǒng)中。此外，上述的前瞻能量存儲和轉(zhuǎn)移能力能夠被動態(tài)地或者預(yù)先地完成。例如，在一種形式中，能量管理處理器(見圖5)被編程為實時地或者接近實時地比較交通工具的目前位置與即將出現(xiàn)的軌道/路線特性。基于這種動態(tài)確定，處理器然后以類似于在上面關(guān)于圖7A-D和8A-E描述的方式確定如何最好地管理與交通工具相關(guān)聯(lián)的能量捕獲和存儲能力。在另一種形式中，預(yù)先作出這種確定。例如，交通工具外的計劃計算機可以被用來基于已知路線信息和諸如例如交通工具速度、天氣條件等的預(yù)測條件(projectedcondition)的數(shù)據(jù)庫而計劃路線并且確定能量存儲和轉(zhuǎn)移機會。這種預(yù)先計劃的數(shù)據(jù)將在此后由能量管理系統(tǒng)使用以管理能量捕獲和存儲過程。還能夠基于路段或者全部路線作出前瞻計劃。應(yīng)該進一步理解，在這里描述的能量管理系統(tǒng)和方法可以利用各種交通工具配置予以實踐。例如，能夠利用具有容納能量捕獲和存儲介質(zhì)的、單獨的能量補給交通工具的機車實踐這種系統(tǒng)和方法。作為另一實例，能夠?qū)⑦@里描述的能量管理系統(tǒng)和方法與具有采用它的自身牽引馬達的、單獨的能量補給交通工具的機車一起使用。在另一個實例中，可以將這里描述的能量管理系統(tǒng)和方法用作為其中能量存儲介質(zhì)被包括作為交通工具自身的一部分的非公路交通工具例如機車的一部分。根據(jù)本公開應(yīng)該理解其它可能的實施例和組合而不需要在這里進一步地詳細名又述。圖9A-9G是示出適于結(jié)合混合能量機車使用的電氣系統(tǒng)的幾個不同實施例的電氣示意圖。具體地，在這些圖中示出的示例性實施例涉及一種混合能量內(nèi)燃電傳動才幾車系統(tǒng)。應(yīng)該理解，在圖9A-9G中示出的實施例能夠被結(jié)合到多種配置中，包括在這里已經(jīng)討論的那些(例如，具有單獨的能量補給交通工具的機車、具有自備式混合能量系統(tǒng)的機車、自主補給交通工具等)。圖9A示出具有適于結(jié)合這里所公開的系統(tǒng)和方法的方面使用的能量捕獲和存儲介質(zhì)的機車電氣系統(tǒng)的電氣示意圖。在圖9A中示出的特定能量存儲元件包括電池存儲器902。電池存儲器902優(yōu)選地直接通過牽引總線(DC總線122)被連接。在這個示例性實施例中，輔助功率驅(qū)動904也直接通過DC總線122纟皮連接。用于輔助設(shè)備的功率是從DC總線122而非分離總線獲得的。應(yīng)該理解，除了電池存儲器902，可以采用多于一種類型的能量存儲元件。例如，可選的飛輪存儲元件906也能夠被與電池存儲器902并聯(lián)連接。圖9A所示的飛輪存儲元件906優(yōu)選地由AC馬達或者經(jīng)由逆變器或者變換器而被連接到DC總線122的發(fā)電機提供功率。其它存儲元件諸如、例如電容器存儲裝置(包括超級電容器)和附加的電池存儲器(未示出)(也能夠通過DC總線被連接并且使用斷路器(chopper)和/或變換器等予以控制)。應(yīng)該理解，雖然電池存儲器902被示意性地示出為單個電池，但是可以同樣地采用多個電池或者電池組。在工作中，能量存儲元件(例如，電池存儲器902和/或任何可選的能量存儲元件例如飛輪906)在動態(tài)制動工作期間被直接地充電?；貞浧鹪趧討B(tài)制動期間，一個或者多個牽引馬達子系統(tǒng)(例如，124A-124F)作為發(fā)電機工作并且供應(yīng)在DC總線122上載送的動態(tài)制動電功率。因此，在DC總線122上載送的動態(tài)制動電功率的全部或者一部分可以被存儲在能量存儲元件中，因為在總線上可用的功率超過需求。當(dāng)發(fā)動才幾進行馬達驅(qū)動時，允許電池(和任何其它可選的存儲元件)向DC總線122排放和提供能量，該能量能夠被用于幫助驅(qū)動牽引馬達。由存儲元件提供的這個能量可以被稱作次級電功率。有利地，因為在這種配置中輔助設(shè)備也被同一總線驅(qū)動，所以提供了直接地從DC總線122獲取功率(或者將功率返回總線122中)的能力。這有助于減小功率變換階段的數(shù)目和由于變換損失而引起的相關(guān)聯(lián)的低效性。它還降低了成本和復(fù)雜性。應(yīng)該理解，制動電網(wǎng)仍然可被用于耗散在動態(tài)制動工作期間產(chǎn)生的動態(tài)制動電功率的全部或者一部分。例如，優(yōu)選地結(jié)合在圖9A中示出的系統(tǒng)使用能量管理系統(tǒng)。這種能量管理系統(tǒng)被配置為控制以下功能中的一個或者多個能量存儲；存儲能量使用；以及使用制動電網(wǎng)的能量耗散。應(yīng)該進一步理解，電池存儲器(和/或任何其它可選的存儲元件)可以被可選地配置為存儲在牽引總線上可用的、過剩的原動機電功率。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識到，當(dāng)機車和/或火車需被移動時，某些情況妨礙了內(nèi)燃發(fā)動機的工作。例如，發(fā)動機可能是不可工作的。作為另一實例，各種規(guī)則和考慮可能禁止發(fā)動機在建筑、庭院、維護設(shè)施或者隧道內(nèi)的工作。在這種情形中，火車是使用存儲電池功率而被移動的。有利地，在這里所公開的各種混合能量機車配置允許將存儲功率直接地用于電池慢進(jog)操作。例如，圖9A的電池存儲器902能夠被用于電池慢進操作。此外，現(xiàn)有電池慢進操作的概念建議短距離內(nèi)的相對短的時間段。在這里所公開的各種配置均允許在長得多的時間段和在長得多的距離內(nèi)的慢進操作。圖9B示出圖9A的系統(tǒng)的一種變型。圖9A和9B之間的主要差異在于，圖9B所示的系統(tǒng)包括與制動電網(wǎng)串聯(lián)連接的斷路器電路DBC1和DBC2。斷路器電路DBC1和DBC2允許通過電網(wǎng)對功率耗散進行精細控制，這因此對存儲元件諸如例如電池存儲器902提供更大的控制。在一個實施例中，斷路器電路DBC1和DBC2由能量管理系統(tǒng)控制(見圖5)。還應(yīng)該理解，斷^各器電5各DBC1和DBC2以及被添加到電路的任何可選的存儲裝置(例如，飛輪存儲器906)也能夠被用于控制瞬態(tài)功率。在圖9A的配置中，動態(tài)制動接觸器(例如，DB1、DB2)通常僅僅以離散的增量控制動態(tài)制動電網(wǎng)。因此，流入電網(wǎng)中的功率也是離散的增量的(假設(shè)固定的DC電壓)。例如，如果每一個離散的增量是1000h.p.，電池存儲容量是2000h.p.，并且返回的制動能量是2500h.p.,則電池不能接受全部制動能量。這樣，一串電網(wǎng)被用于耗散lOOOh.p.,留下1500h.p.以供在電池中存儲。通過增加斷路器DBC1、DBC2，在每一個電網(wǎng)串中耗散的功率能夠被更加密切地控制，由此在電池中存儲更多的能量并且提高效率。在前述實例中，斷路器DBC1和DBC2能夠以互補的50%占空比被操作從而使得制動能量中的僅僅圖9c是示出用于實現(xiàn)能量存儲介質(zhì)的又:種配置的機車電氣系統(tǒng)的電氣示意圖。與在圖9A和9B中示出的系統(tǒng)相反，圖9C的電池存儲器902通過DC-DC變換器910而被連接到DC總線122。這種配置適應(yīng)了DC總線122的電壓和電池存儲器902的額定電壓之間的更大的變化程度。多個電池和/或DC存儲元件(例如，電容器)能夠被以類似的方式連接。同樣地，斷路器控制器(例如在圖9B中所示出的)能夠作為圖9C的配置的一部分而得以實現(xiàn)。應(yīng)該進一步理解，可以作為用于控制能量存儲介質(zhì)中的能量存儲和再生的能量管理系統(tǒng)和過程的一部分而經(jīng)由能量管理處理器(見圖5)控制DC-DC變換器910。在工作中，在DC總線122上載送的電功率被以第一功率電平(例如，第一電壓電平)提供。DC-DC變換器910被電耦合到DC總線29122。DC-DC變換器910接收處于第一功率電平的電功率并且將其變換到第二功率電平(例如，第二電壓電平)。以此方式，在電池存儲器902中存儲的電功率被以第二功率電平供應(yīng)。應(yīng)該理解，DC總線122上的電壓電平和經(jīng)由DC-DC變換器910而被供應(yīng)到電池存儲器902的電壓還可以處于相同的功率電平。然而，提供DC-DC變換器910適應(yīng)了這些各自的功率電平之間的變化。圖9D是類似于圖9C所示的系統(tǒng)的機車電氣系統(tǒng)的電氣示意圖。這些系統(tǒng)之間的一個差異在于，圖9D中反映的輔助功率子系統(tǒng)904經(jīng)由一對DC-DC變換器912和914而被連接到DC總線122。這種配置提供了允許使用現(xiàn)有的較低電壓輔助驅(qū)動和/或具有低絕緣的馬達驅(qū)動的優(yōu)點。另一方面，在這種配置中，輔助功率經(jīng)歷兩個功率變換階段。應(yīng)該理解，雖然圖9D將輔助設(shè)備示出為總是在消耗功率一并不再生功率一但是在其中期望使得輔助設(shè)備再生功率的配置(見，例如，圖9G)中，還能夠使用雙向DC-DC變換器。優(yōu)選地經(jīng)由控制能量存儲介質(zhì)中的能量存儲和再生的能量管理系統(tǒng)控制這些DC-DC變換器912和914。圖9E以電氣示意圖的形式示出能量存儲介質(zhì)的又一種配置。然而，不象在圖9A-9D中示出的實例，圖9E的配置包括單獨的DC電池總線922。單獨的電池總線922被DC-DC變換器920(還纟皮稱作兩級變換器)從主DC總線122(牽引總線)電隔離。據(jù)此，牽引總線(DC總線122)、能量存儲元件和輔助設(shè)備之間的功率流優(yōu)選地經(jīng)過雙向DC-DC變換器920。在圖9E的配置中，任何附加的存儲元件(例如，飛輪、電容器等)優(yōu)選地通過DC電池總線922而非通過主DC總線122被連接。可以經(jīng)由控制能量存儲介質(zhì)中的能量存儲和再生的能量管理系統(tǒng)控制DC-DC變換器920。圖9F反映圖9E的配置的一種變型。在圖9F的配置中，除電池906外被使用的任何可變電壓存儲元件(例如，電容器、飛輪等)均直接地通過主DC總線122(牽引總線)被連接。然而，電池906仍然通過已被隔離的DC電池總線922被連接。有利地，在這種配置中，DC-DC變換器920匹配電池存儲器902的電壓電平，但是避免用于可變電壓存儲元件的大量功率的兩個變換。像其它配置那樣，可以與這樣監(jiān)視并且控制能量存儲介質(zhì)中的能量存儲和再生的能量管理系統(tǒng)相結(jié)合地實現(xiàn)圖9F的配置。圖9G反映了圖9F的配置的一種變型，其中^U叉輔助i殳備通過兩級變換器920而被連接到單獨的輔助總線930。據(jù)此，在DC總線122上載送的電功率被以第一功率電平提供，而在輔助總線930上載送的功率被以第二功率電平提供。第一和第二功率電平可能是或者可能不是相同的。圖10A-10C是示出另外的實施例的電氣示意圖，包括特別地適合于修改現(xiàn)有AC內(nèi)燃電傳動機車以根據(jù)本公開的方面進行工作的實施例。然而，應(yīng)該理解，關(guān)于圖10A-10C示出并且描述的配置不限于改進現(xiàn)有的內(nèi)燃電傳動機車。圖IOA示出在圖9C中示出的實施例的一種變型。圖IOA的實施例僅僅使用電池存儲裝置，而不包括非電池存儲器，例如可選的飛輪存儲器906。具體地，圖10A示出具有通過DC總線122連接的變換器1006(例如，DC-DC變換器)的實施例。電池存儲元件1002被連接到變換器1006。附加的變換器和電池存儲元件可以被并聯(lián)地添加到這個配置。例如，另一變換器1008可以通過DC總線122被連接以對另一電池存儲元件1004充電。圖10A的配置的優(yōu)點之一在于，它便于使用具有不同電壓和/或充電率的多個電池(或者電池組)。在特定實施例中，能量存儲裝置之間的功率轉(zhuǎn)移得以促進。例如，圖IOA的配置允許經(jīng)由DC總線122在電池1002和1004之間的能量轉(zhuǎn)移。例如，如果在馬達驅(qū)動工作期間發(fā)動機(原動機)向dc牽引總線供應(yīng)2000h.p.的功率，則牽引馬達消耗2000h.p.，并且電池1002向牽引總線(經(jīng)由變換器1006)供應(yīng)lOOh.p.，過剩的100h.p.被從電池1002有效地轉(zhuǎn)移到電池1004(低于任何正常損失)。除了其使用^皮連接到DC總線122以供應(yīng)乂>共電池(commonbattery)1020(或者公共電池組)的多個變換器(例如，變換器1006、1008)之外，在圖10B中示出的配置類似于圖10A的配置。圖10B的配置的優(yōu)點之一在于，它允許使用相對更小的變換器。當(dāng)改進已經(jīng)具有一個變換器的現(xiàn)有機車時，這可能是特別有利的。這個配置的一個類似的優(yōu)點在于，它允許使用更高容量的電池。圖IOB的配置的又一個優(yōu)點在于，它允許特定的相移操作，由此降低電池中的脈動電流并且允許使用更小的電感器(未示出)。例如，如果變換器1006和1008以1000Hz、50%的占空比被操作，并且占空比被選擇為使得當(dāng)變換器1008斷開時變換器1006接通，則變換器效果正如單個變換器以2000Hz操作那樣，這允許使用更小的電感器。能量機車工作的另一實施例的電氣示意圖。圖;10C的配置使用雙組變換器1006、1030和一個或者多個電池1020(具有相同或者不同的電壓電平)。圖10C中描繪的系統(tǒng)的一個優(yōu)點在于，電池1020能夠處于比DC總線122更高的電壓電平。例如，如果在圖10A和10B中示出的變換器1006，1008是典型的二象限變換器，則它們還將具有與之相關(guān)聯(lián)的續(xù)流二極管(未被示出)。如果電池1002、1004(圖10A)或者1020(圖10B)的電壓超過DC總線電壓，則電池將通過續(xù)流二極管放電。雙變換器(例如在圖10C中示出的)避免了這種情形。這種能力的一個優(yōu)點在于，DC總線上的電壓電平能夠被調(diào)制為獨立地控制到動態(tài)制動電網(wǎng)的功率。圖11是示出連接電存儲元件的一種優(yōu)選方式的電氣示意圖。具體地，圖11示出可以一皮用于改進現(xiàn)有4支術(shù)內(nèi)燃電傳動才幾車以作為混合能量機車操作，或者用于在制造過程期間將混合能量系統(tǒng)安裝為原設(shè)備的一部分的系統(tǒng)的電氣示意圖。所示出的實施例假定具有六個軸的AC內(nèi)燃電傳動機車。每一個軸由單獨的牽引馬達子系統(tǒng)驅(qū)動。一種這樣的AC機車是可從本發(fā)明的受讓人獲得的AC4400。通常，變換器/馬達系統(tǒng)具有在大多數(shù)工作條件下可用的額外能力(例如，功率容量)。這種額外能力可以是由于與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)相比更低的實際環(huán)境條件。例如，一些機車被設(shè)計成在遠高于典型的工作條件的、高達60攝氏度的環(huán)境溫度中工作。除了熱條件之外的考慮也可能在重要的工作時間段內(nèi)引起額外的容量。例如，在一種典型的內(nèi)燃電傳動機車中，可能僅僅對于低速以及當(dāng)才幾車在粘附(adhesion)受限情況(不良軌道條件)下工作時才需要使用所有的牽引馬達。在這種情形中，從動軸上的重量確定拉力/牽引作用力。因此，所有的軸/馬達需被驅(qū)動以獲得最大的牽引作用力。尤其是如果在不良軌道條件(積雪的或者滑的)期間火車被高度裝載，則可以是這樣的。這種條件通常僅僅在機車工作時間的一部分內(nèi)存在。在大部分工作時間期間，所有的牽引馬達/逆變器未被完全地利用來供應(yīng)牽引作用力。因此，例如，當(dāng)改進現(xiàn)有的現(xiàn)有技術(shù)機車或者制造新的機車時，能夠利用牽引馬達/逆變器的這種部分利用不足的優(yōu)點。作為一個特定實例，圖11的實施例被配置為六個牽引馬達子系統(tǒng)之一通過轉(zhuǎn)移開關(guān)1104和多個電感器1110而被連接到能量存儲元件1102。更加具體地，牽引馬達子系統(tǒng)124F包括逆變器106F和牽引馬達1108F。這種配置適合于改進現(xiàn)有的現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)燃電傳動機車的單個軸。應(yīng)該理解，改進典型的現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)燃電傳動機車需要增加功率變換設(shè)備和相關(guān)聯(lián)的冷卻裝置。然而，可用于安裝改進設(shè)備的空間通常是有限的。因此，圖11的"單個軸，，配置的優(yōu)點之一在于，它趨向于使影響最小化并且使得改進成為更加可行的選擇。然而，當(dāng)在制造期間將混合能量系統(tǒng)作為原設(shè)備安裝時，還可以享受類似的優(yōu)點。轉(zhuǎn)移開關(guān)1104優(yōu)選地包括當(dāng)需要所有的軸時將逆變器106F連接到牽引馬達1108F和當(dāng)期望電池充電或者放電時將逆變器106F連接到電感器1110和電池1102的一組三相接觸器或者一組馬達驅(qū)動觸點(例如，母線)。因此，轉(zhuǎn)移開關(guān)1104具有第一連接狀態(tài)和第二連接狀態(tài)。在第一連接狀態(tài)下，轉(zhuǎn)移開關(guān)1104將逆變器106F連接到牽引馬達1108F。在第二連接狀態(tài)下，轉(zhuǎn)移開關(guān)將逆變器106F連接到電池1102。轉(zhuǎn)移開關(guān)1104優(yōu)選地由開關(guān)控制器1120控制。在一種形式中，開關(guān)控制器1120是將轉(zhuǎn)移開關(guān)1104置于第一或者第二連接狀態(tài)下的、手動的操作員控制的開關(guān)。在另一種形式中，開關(guān)控制器反映根據(jù)優(yōu)選工作方案而控制轉(zhuǎn)移開關(guān)1104的連接狀態(tài)的控制邏輯。表1(在下面)表示一種這樣的優(yōu)選工作方案。其它方案是可能的。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>雖然圖11示出電池1102和轉(zhuǎn)移開關(guān)1104之間的三相連接，但是不必要使用所有的三個相。例如，如果功率要求相對較低，則可以使用僅僅一個或者兩個相。類似地，三個單獨的電池能夠被獨立地連接(每個相位連接一個)，或者一個大的電池能夠被連接到兩個相，并且相對更小的電池被連接到第三相。此外，具有不同電壓電勢和/或電容的多個電池之間的功率轉(zhuǎn)移也是可能的。在改進現(xiàn)有機車的情境中，圖11的配置是特別有利的，因為與添加附加的逆變器和/或DC-DC變換器相比，轉(zhuǎn)移開關(guān)1104被認(rèn)為是較不昂貴的。然而，這種優(yōu)點不限于更新的情境。而且，應(yīng)該理解圖11的配置不限于每個轉(zhuǎn)移開關(guān)一個逆變器的配置。圖ll進一步示出可以被電連接到DC牽引總線122的可選的充電源1130。充電源1130可以例如是另一充電發(fā)動機(見圖3)或者外部充電器，例如結(jié)合圖5討論的那一種。將通過參考轉(zhuǎn)移開關(guān)1104的連接狀態(tài)描述圖11的配置的一般工作。當(dāng)轉(zhuǎn)移開關(guān)1104在第一開關(guān)狀態(tài)中時，第六軸被選擇性地用于提供附加的馬達驅(qū)動或者制動功率。在這個開關(guān)狀態(tài)中，電池1102被有效地斷開，并且，因此，既不充電也不放電。當(dāng)不需要第六軸時，開關(guān)控制器1120優(yōu)選地將轉(zhuǎn)移開關(guān)1104置于第二連接狀態(tài)下——即電池1102纟皮連接到逆變器106F。如果此時另一牽引馬達(例如，牽引馬達108A)正以動態(tài)制動模式工作，則電能得以產(chǎn)生并且在DC牽引總線122上被載送，如這里在別處更加詳細地描述的那樣。逆變器106F將這個動態(tài)制動電能的一部分轉(zhuǎn)移到電池1102以供存儲。另一方面，如果另一牽引馬達正以馬達驅(qū)動模式工作，則逆變器106F優(yōu)選地將在電池1102中存儲的任何電能轉(zhuǎn)移到DC牽引總線122上以補充由原動機功率源104供應(yīng)的初級電功率。從電池1102被轉(zhuǎn)移到DC牽引總線122的這種電能可以被稱作次級電功率。在一個優(yōu)選實施例中，逆變器106F包括用于控制從電池1102向DC牽引總線122提供次級電功率的斷路器電路。然而，應(yīng)該理解，電池1102還能夠當(dāng)其它牽引馬達未以動態(tài)制動模式工作時被充電。例如，如果由其它牽引馬達汲取的功率量小于在DC牽引總線122上載送的初級電功率量，則電池能夠當(dāng)轉(zhuǎn)移開關(guān)1104處于第二連接狀態(tài)(電池1102被連接到逆變器106F)并且其它有利地，還能夠使用來自可選的能量源1130的充電電功率對電池1102充電。如在圖11中所示出的，可選的能量源1130優(yōu)選地被連接從而使得它提供將在DC牽引總線122上載送的充電電功率。當(dāng)可選的能量源1130被連接并且提供充電電功率時，開關(guān)控制器1120優(yōu)選地將轉(zhuǎn)移開關(guān)1104置于第二連接狀態(tài)下。在這種配置中，逆變器106F將在DC牽引總線122上載送的電功率的一部分轉(zhuǎn)移到電池1102以供存儲。這樣，電池1102可以從可選的能量源113(H皮充電?？傊趫Dll的實施例中，當(dāng)轉(zhuǎn)移開關(guān)處于第二連接狀態(tài)下時，可以從動態(tài)制動能量、從過剩的機車能量(即，當(dāng)其它牽引馬達汲取比在DC牽引總線122上載送的初級電功率量更少的功率時)和/或從來自可選的充電源1130的充電電功率對電池1102充電。當(dāng)轉(zhuǎn)移開關(guān)1104處于第二連接狀態(tài)下并且其它牽引馬達汲取比在DC牽引總線122上載送的初級電功率量更多的功率時，逆變器106F將次級電功率從電池1102轉(zhuǎn)移到DC牽引總線122以補充初級電功率。當(dāng)轉(zhuǎn)移開關(guān)1104處于第一連接狀態(tài)下時，電池1102被斷開并且牽引馬達1108F可被操作以有助于馬達驅(qū)動和/或動態(tài)制動。表1總結(jié)了圖11的實施例的一組工作模式。雖然圖11示出了形式為電池的能量存儲裝置，但是替代電池1102或者除了電池1102以外，也可以采用其它能量存儲裝置，例如飛輪系統(tǒng)或者超級電容器。此外，應(yīng)該理解，圖11的配置可以^^縮放。換言之，該配置能夠被應(yīng)用于多于一個的軸。圖12是示出一種操作混合能量機車系統(tǒng)的方法的流程圖。所示出的具體方法涉及包括機車交通工具和能量補給交通工具的系統(tǒng)。該機車包括向與機車相關(guān)聯(lián)的多個牽引馬達系統(tǒng)供應(yīng)初級電功率的內(nèi)燃電傳動原動機功率源。如這里在別處解釋的，牽引馬達系統(tǒng)響應(yīng)于初級電功率以馬達驅(qū)動模式操作機車。在這個具體實例中，能量補給交通工具還包括多個牽引馬達系統(tǒng)(見圖2)。能量補給牽引馬達系統(tǒng)能夠在馬達驅(qū)動模式和動態(tài)制動模式這兩種模式下工作。能量補給交通工具還包括用于捕獲當(dāng)能量補給牽引馬達以動態(tài)制動模式工作時產(chǎn)生的電能的至少一部分的能量存儲系統(tǒng)。在框1202和1204處，初級電功率被供應(yīng)到一個或者多個機車牽引馬達系統(tǒng)，由此使得機車以馬達驅(qū)動模式工作。當(dāng)機車牽引馬達系統(tǒng)以馬達驅(qū)動模式工作時，能夠以動態(tài)制動模式操作一個或者多個能量補給牽引馬達系統(tǒng)，如由框1206示出的。當(dāng)然，能量補給牽引馬達系統(tǒng)能夠在其它時間以動態(tài)制動模式工作，諸如，例如，當(dāng)機車牽引馬達系統(tǒng)以動態(tài)制動模式工作時。如在框1208和1210處所示，當(dāng)一個或者多個能量補給牽引馬達系統(tǒng)以動態(tài)制動模式工作時，產(chǎn)生電能。動態(tài)制動能量中的一些優(yōu)選地被存儲在能量存儲系統(tǒng)中以供以后使用。例如，這種存儲功率可以被變換并且被作為次級電功率供應(yīng)以由能量補給牽引馬達系統(tǒng)使用來幫助馬達驅(qū)動，如由框1212示出的。有利地，圖12的方法允許在火車中在任何位置處定位能量補給交通工具，因為能量補給交通工具能夠捕獲來自它的自身牽引馬達系統(tǒng)的動態(tài)制動能量。換言之，能量捕獲系統(tǒng)不需要被電連接到機車以存儲用于在以后使用的能量。雖然前述的說明經(jīng)常參考AC內(nèi)燃電傳動機車系統(tǒng)以描述本公開的幾個有關(guān)方面，但是本發(fā)明不應(yīng)該被解釋成受限于這種機車系統(tǒng)。例如，本公開的方面可以用于與通過電氣"第三軌(thirdrail)"或者高架功率系統(tǒng)提供功率的"所有電氣"機車一起使用。此外，在這里描述的混合能量機車系統(tǒng)和方法的方面能夠用于使用DC發(fā)電機而非AC交流發(fā)電機和它們的組合的內(nèi)燃電傳動機車。而且，這里描述的混合能量機車系統(tǒng)和方法不限于用于AC牽引馬達。如這里在別處解釋的，可以結(jié)合非機車非公路交通工具諸如例如大型挖土機使用在這里所公開的能量管理系統(tǒng)。如現(xiàn)在能夠理解的，在這里描述的混合能量系統(tǒng)和方法提供優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的顯著優(yōu)點。這種優(yōu)點包括提高的燃料效率、增加的燃料范圍和降低的排放例如瞬態(tài)煙霧。其它優(yōu)點包括通過提供基于需求的功率源以用于馬力猝發(fā)而提高了速度。這種系統(tǒng)還提供改進的隧道性能諸如例如，改進了對于隧道中的氧和/或溫度減少(deration)的免疫性。在優(yōu)點中還有降低的噪音和振動條件，對于在火車上工作的人員而言，這可能是特別地有益的。顯著地，這里描述的混合能量機車系統(tǒng)還可以適于與現(xiàn)有的機車系統(tǒng)一起使用。圖13示出供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動機車100'之——起使用的能量管理系統(tǒng)502'的示例性實施例。每個機車100'包括發(fā)動機102'和功率變換器104'、106'以提供初級電功率。另外地，才幾車100'說明性地包括被耦合到功率變換器104'、106'以載送初級電功率的牽引總線108',以及被連接到牽引總線的牽引馬達108'。牽引馬達108'包括響應(yīng)于初級電功率而在多條路線之一上推進多個機車100'之一的馬達驅(qū)動模式。另外地，牽引馬達108'包括在牽引總線上產(chǎn)生動態(tài)制動電能的動態(tài)制動模式。如在圖13的示例性實施例中所示出的，能量管理系統(tǒng)502'包括位置識別裝置510'例如GPS系統(tǒng)，以例如提供關(guān)于多個機車100'之一在沿著多條路線之一的增量位置518'處的位置信息。另外地，能量管理系統(tǒng)502'的示例性實施例說明性地包括用以存儲關(guān)于多個機車1OO'在沿著多條路線中的每一個的每一個增量位置518'處的牽引和/或輔助能量需求的歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫508'。除了其它工作特性，其沿著多條路線中的每一個的先前的牽引和/或輔助能量需求被存儲于數(shù)據(jù)庫508'中的每一個才幾車100'可以在尺寸、長度、發(fā)動才幾馬力輸出方面不同。另外地，多條路線中的每一個可以在它們的路徑方面顯著不同或者可以包括基本上共同的路徑。更加具體地，能量管理系統(tǒng)502'包括被耦合到位置識別裝置510'和數(shù)據(jù)庫508'以檢索多個機車100'在沿著多條路線之一的每一個增量位置518'處的歷史數(shù)據(jù)512'、514'、516'的能量管理處理器506'。在圖14的示例性實施例中示出的歷史數(shù)據(jù)512'、514'、516'可以代表在相同路線之上行進的同一機車的牽引和/或輔助能量需求的三個獨立的歷史數(shù)據(jù)集，或者可替代地可以代表在相同路線之上行進的三個不同的機車的牽引和/或輔助能量需求的三個獨立的歷史數(shù)據(jù)集。能量管理處理器5064企索牽引和/或輔助能量需求的歷史^:據(jù)512'、514'、516'以估計多個機車100'之一在沿著在其上獲得歷史數(shù)據(jù)的相同路線的每一個增量位置518'處的預(yù)期的牽引和/或輔助能量需求520'(圖17)。圖17示出使用牽引和/或輔助能量需求的歷史數(shù)據(jù)512'、514'、516'獲得的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求520'的示例性實施例，其中圖17示出圖14的增量位置的、例如大致在位置10和80之間的一部分。如在下面進一步詳細討論的那樣，能量管理處理器506'使用各種不同方法來利用歷史數(shù)據(jù)512'、514'、516'確定將在相同路線之上行進的多個機車100'之一的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求。雖然圖14示出利用三個歷史數(shù)據(jù)集來獲得將在路線之上行進的機車的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求，但是如在下面所討論的那樣，可以利用小于三個或者大于三個的歷史數(shù)據(jù)集來獲得沿著該路線的每一個固定位置處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求，并且用以估計存儲和轉(zhuǎn)移參數(shù)。如進一步在圖13的示例性實施例中示出的，能量管理系統(tǒng)502'說明性地包括被連接到牽引總線108'的能量存儲系統(tǒng)204'。能量存儲系統(tǒng)204'基于來自位置識別裝置510'的位置信息而在沿著每條路線的每一個增量位置518'處響應(yīng)于能量管理處理器506',以基于存儲參數(shù)存儲由牽引馬達108'產(chǎn)生的電能。另外地，能量存儲系統(tǒng)204'在每一個增量位置518'處響應(yīng)于能量管理處理器506'以基于轉(zhuǎn)移參數(shù)將來自存儲電能的次級電功率供應(yīng)到牽引總線以增加初級電功率，從而增強在多條路線之一之上的多個機車100'之一的性能參數(shù)。在能量管理系統(tǒng)502'的一個實施例中，存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)在沿著多條路線中的每一條的每一個增量位置518'處被從能量管理處理器506'傳送到能量存儲系統(tǒng)204'。在能量管理系統(tǒng)502'的一個實施例中，能量存儲系統(tǒng)204'基于轉(zhuǎn)移參數(shù)供應(yīng)次級電功率從而最小化在多條路線之一之上的多個機車100'之一的燃料效率。然而，除了最小化在多條路線之一之上的燃料效率之外，能量管理系統(tǒng)502'例如可以包括用于供應(yīng)次級電功率的能量存儲系統(tǒng)204'以增強多個機車之一的性能參數(shù)。能量管理處理器506'利用使用歷史數(shù)據(jù)512'、514'、516'確定的、多個機車100'之一在每一個增量位置518'處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求連同能量存儲系統(tǒng)在每一個增量位置處的當(dāng)前狀態(tài)522'(圖17)—起來估計每一個增量位置處的存儲和轉(zhuǎn)移參數(shù)。圖17示出例如能量存儲系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)或者電池能量與沿著路線的增量位置的關(guān)系的一個示例性實施例。如在下面所討論的那樣，能量管理處理器506'將使用預(yù)期牽引和/或輔助能量需求根據(jù)能量存儲系統(tǒng)204'在路線的初始增量位置處的初始當(dāng)前狀態(tài)522'確定是增加還是降低存儲/轉(zhuǎn)移參數(shù)。在檢索每一個機車100'在沿著每條路線的每一個增量位置518'處的牽引和/或輔助能量需求時，能量管理處理器506'基于對應(yīng)于沿著每條路線的增量位置518'的一個固定位置而將多個機車100'的牽引和/或輔助能量需求值分成多個組526'(圖15)。在圖15的示例性實施例中，能量管理處理器已經(jīng)劃分(segregate)了在多條路線中的一個具體路線的例如英里標(biāo)記70處的多個機車的二十三個牽引和/或輔助能量需求值。雖然圖15示出具體路線的英里標(biāo)記70處的多個機車的二十三個牽引和/或輔助能量需求值，但是能量管理處理器可以劃分比二十三個或多或少的牽引和/或輔助能量需求值，它可以劃分沿著相同路線的固定位置處的相同機車的牽引和/或輔助能量需求值，并且它可以在各種增量位置處例如每個10英里標(biāo)記或者在任何其它變化的增量位置處存儲、檢索并且劃分牽引和/或輔助能量需求值。另外，雖然能量管理處理器基于機車沿著路線的固定位置劃分牽引馬達能量值，但是它可以基于固定時間增量劃分牽引馬達能量值。在能量管理系統(tǒng)的一個示例性實施例中，圖14可以表示每一個固定時間增量諸如例如從旅程開始起每10分鐘的增量處的牽引和/或輔助能量值。在這個示例性實施例中，圖15相應(yīng)地示出每一個固定時間增量諸如例如從旅程開始起70分鐘處利用能量管理處理器劃分牽引和/或輔助能量值，和例如在相應(yīng)的二十三次運行中的每一個之處的二十三個牽引和/或輔助能量值。本發(fā)明的靜止應(yīng)用方面能夠被應(yīng)用于特征在于基于固定時間增量處的牽引和/或輔助能量的歷史數(shù)據(jù)確定的、在每一個固定時間增量處的預(yù)期牽引和/或輔助能量值的示例性實施例。能量管理處理器506'基于多個機車100'的牽引和/或輔助能量需求值的組526'中的每一個而估計多個機車100'之一在沿著路線的每一個固定位置518'處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求520'。另外地，能量管理處理器506'基于才幾車100'在每一個固定位置518'處的一個或者多個工作特性而確定多個機車100'之一在每一個固定位置處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求。在初始存儲每一個機車100'沿著每條路線的牽引和/或輔助能量需求的歷史數(shù)據(jù)512'、514'、516'中的每一個時，數(shù)據(jù)庫508'可以存儲例如每一個機車在每一個增量位置處的工作特性，包括重量、速度和長度。除了牽引和/或輔助能量需求，可以包括每一個機車在每一個增量位置處的工作特性的該歷史數(shù)據(jù)512'、514'、516'可以由能量管理處理器506'使用以推導(dǎo)多個機車100'之一沿著路線在每一個固定位置518'處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求520'與(包括但是不限于例如機車的重量、速度和長度的)一個或者多個工作特性之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。能量管理處理器506'可以例如利用已知工作特性和/或預(yù)測39工作特性例如速度來確定在每一個固定位置518'處的以及因此沿著路線的增量位置518'處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求520'。在一個示例性實施例中，這種數(shù)學(xué)關(guān)系可以是￡0=(UW)+(23*S)+{207,392，-102}-(170*丄)+i其中ED是當(dāng)進行重量、速度和長度測量時在固定位置(或者固定時間)處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求，W是機車的重量(單位為噸)，S是機車的速度(單位為英里每小時)，L是機車的長度(單位為英尺)，并且R是剩余項?；趯?yīng)于207的聯(lián)合運輸(或者高速貨運)類型機車、對應(yīng)于392的煤碳(或者低速貨運)類型機車和對應(yīng)于-102的載貨(或者乘客)類型機車之一，機車的類型將確定要使用的項{207,392,-107}。在以固定位置增量或者固定時間增量執(zhí)行對預(yù)期牽引和/或輔助能量需求值的未來計算時，以上等式的前四項考慮機車的當(dāng)前重量、速度、類型和長度(即，靜態(tài)條件)，并且剩余因子R考慮機車工作的以前歷史。在一個示例性實施例中，基于能量管理處理器將針對以前的固定位置增量或者固定時間增量的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求與牽引和/或輔助能量需求在那些固定位置增量或者固定時間增量處的歷史數(shù)據(jù)相比的相對大小進行評估而確定剩余因子R。例如，如果能量管理處理器確定關(guān)于以前的兩個10英里標(biāo)記增量的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求是關(guān)于以前的那兩個10英里標(biāo)記增量的牽引和/或輔助能量需求的最大歷史數(shù)據(jù)的50%,則能量管理處理器可以推導(dǎo)剩余因子R以將預(yù)期牽引和/或輔助能量需求調(diào)節(jié)為對應(yīng)于關(guān)于未來增量位置的最大歷史數(shù)據(jù)的50%。在另外的示例性實施例中，能量管理處理器可以基于比較以前預(yù)期的牽引和/或輔助能量需求與在以前的固定位置增量或者固定時間增量處的、實際測得的牽引和/或輔助能量需求而推導(dǎo)剩余因子R。例如，如果能量管理處理器確定關(guān)于以前的三個10英里標(biāo)記增量的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求比當(dāng)機車行進通過以前的那三個10英里標(biāo)記增量時測量的實際牽引和/或輔助能量需求高30%,則能量管理處理器可以推導(dǎo)剩余因子R以降低未來的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求從而更加接近地近似實際牽引和/或輔助能量需求?？梢岳贸艘陨蠑?shù)學(xué)關(guān)系之外的、在多個機車100'之一的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求和一個或者多個工作特性之間的各種數(shù)學(xué)關(guān)系。另外，能量管理處理器506'可以利用在每一個固定位置518'處的牽引和/或輔助能量需求值的組526'來確定多個機車100'之一在每一個固定位置518'處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求。能量管理處理器506'可以執(zhí)行對多個機車100'在沿著路線的每一個固定位置518'處的牽引和/或輔助能量需求值的每個組526'中的統(tǒng)計計算。在能量管理系統(tǒng)的示例性實施例中，這種統(tǒng)計計算可以包括多個才幾車100'在沿著路線的每一個固定位置518'處的牽引和/或輔助能量需求值的每一組526'的平均值、中值(mean)和范圍。例如，在一個示例性實施例中，對于范圍從1000到4000HP的一組牽引和/或輔助能量需求值，平均值可以是2300HP,中值可以是2400HP，而范圍3000HP可以被如此利用，即，將其對分(1500)并且將這增加到最小數(shù)值(1000)，從而獲得2500HP。因此，在示例性實施例中，能量管理處理器506'可以利用這些統(tǒng)計計算中的任何一種(除了其它以外)以便確定沿著路線的增量位置中的該特定的固定位置518'的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求。如上所述，能量管理處理器506'可以可替代地推導(dǎo)涉及機車的工作特性的數(shù)學(xué)關(guān)系，以確定沿著路線的每一個具體的固定位置的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求。如在圖16的示例性實施例中所示出的，顯示出用于通過分析軌道地形信息而確定預(yù)期牽引和/或輔助能量需求的當(dāng)前系統(tǒng)。圖17是能量管理系統(tǒng)的示例性實施例，該能量管理系統(tǒng)包括能量管理處理器506'以基于沿著路線的增量位置的每一個固定位置518'處的統(tǒng)計計算確定牽引和/或輔助能量需求曲線520'。在如以上所討論的那樣使用工作特性或者統(tǒng)計計算利用數(shù)學(xué)關(guān)系之一確定多個機車100'之一在沿著路線的增量位置的每一個固定位置518'處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求520'之后，能量管理處理器506'估計沿著路線的增量位置的每一個固定位置518'處的存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)。能量管理處理器506'通過利用每一個固定位置處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求520'并且監(jiān)視能量存儲系統(tǒng)204'在沿著路線的每一個固定位置處的當(dāng)前狀態(tài)522'而估計在沿著路線的增量位置的每一個固定位置518'處的存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)。如在圖17的示例性實施例中所示出的，由于超過機車發(fā)動機的最大初級能量的、在固定位置d2處即將出現(xiàn)的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求，能量管理處理器506'估計在固定位置dl處的存儲參數(shù)。根據(jù)基于固定位置d2處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求而對于未來能量需要的預(yù)期，通過增加能量存儲系統(tǒng)204'的能量522'而在圖17中反映固定距離dl處的存儲參數(shù)。例如，如果來自機車發(fā)動機的最大基本能量是2000HP并且即將出現(xiàn)的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求是2500HP，則能量管理處理器506'將估計存儲參數(shù)以保證能量存儲系統(tǒng)204'具有足夠的二級存儲能量從而機車能夠滿足該預(yù)期牽引和/或輔助能量需求。另外地，能量管理處理器506'可以估計固定位置d3(預(yù)期在此處即將出現(xiàn)動態(tài)制動模式區(qū)域)處的轉(zhuǎn)移參數(shù)。例如，能量管理處理器506'可以預(yù)期即將出現(xiàn)的、表示即將出現(xiàn)的充電區(qū)域的負(fù)牽引和/或輔助能量需求(即，動態(tài)制動區(qū)域，或者能量存儲系統(tǒng)充電區(qū)域)，并且由此估計轉(zhuǎn)移參數(shù)，從而能量存儲系統(tǒng)在進入充電區(qū)域之前有效率地轉(zhuǎn)移它的全部存儲能量。當(dāng)機車IOO'沿著路線行進時，能量管理處理器506'在沿著路線的每一個增量位置518'處連續(xù)地比較所估計的存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)與實際存儲參數(shù)和實際轉(zhuǎn)移參數(shù)。沿著多條路線之一在每一個增量位置處的實際存儲和轉(zhuǎn)移參數(shù)與所估計的存儲和轉(zhuǎn)移參數(shù)的差異大于預(yù)定閥值的情形下，能量管理處理器切換到默認(rèn)模式，從而機車操作員手動控制電能到能量存儲系統(tǒng)的存儲和轉(zhuǎn)移。另外地，如果能量管理處理器506'確定無任何歷史數(shù)據(jù)可用于即將出現(xiàn)的路線，并且因此無任何預(yù)期牽引和/或輔助能量需求可被構(gòu)建，則能量管理處理器類似地切換到默認(rèn)模式。圖18示出供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動機車100'之——起使用的一種示例性能量管理方法1200'。每一個機車100'具有提供初級電功率的102'發(fā)動機和功率變換器104'、106',以及被耦合到功率變換器以載送初級電功率的牽引總線108'。牽引馬達108'被連接到牽引總線，并且具有響應(yīng)于初級電功率以在多條路線之一上推進多個機車100'之一的馬達驅(qū)動模式。另外地，牽引馬達108'具有在牽引總線上產(chǎn)生動態(tài)制動電能的動態(tài)制動模式。能量管理方法1200'以在數(shù)據(jù)庫中存儲(框1202')每一個機車100'沿著每一條路線在每一個增量位置處的牽引和/或輔助能量需求的歷史數(shù)據(jù)為開始(框1201，)。另外地，該方法包括檢索(框1204')每一個機車100'沿著多條路線之一的每一個增量位置518'的歷史數(shù)據(jù)512'、514'、516'。方法1200'進一步包括提供(框1206，)多個機車100'之一在沿著多條路線之一的增量位置518'處的位置信息。另外地，該方法包括在于1209'處結(jié)束之前估計(框1，ns'、玄Ain.tinn'少一在、:zt甚玄么s夂化夕一^i在一水i睡吾/^V菱518'處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求520'?；谇笆稣f明，可以使用計算機編程或者包括計算機軟件、固件、硬件或者其任何組合或者子集的工程技術(shù)來實現(xiàn)以上討論的本發(fā)明實施例，其中技術(shù)效果在于提供一種供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動機車之——起使用的能量管理系統(tǒng)。根據(jù)所討論的本發(fā)明實施例，具有計算機可讀代碼裝置的任何這種結(jié)果程序可以被包含或者提供于一種或者多種計算機可讀介質(zhì)內(nèi)，由此制成計算機程序產(chǎn)品，即制造品。計算機可讀介質(zhì)可以例如是固定(硬)驅(qū)動器、磁盤、光盤、磁帶、半導(dǎo)體存儲器例如只讀存儲器(ROM)等，或者任何發(fā)送/接收介質(zhì)例如互聯(lián)網(wǎng)或者其它通信網(wǎng)絡(luò)或者鏈路。通過將代碼從一種介質(zhì)拷貝到另一種介質(zhì)，或者通過經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳輸代碼，可以通過直接地從一種介質(zhì)執(zhí)行代碼而制成和/或使用包含計算機代碼的制造品。計算機科學(xué)領(lǐng)域中的技術(shù)人員將能夠容易地利用適當(dāng)?shù)耐ㄓ没蛘邔Ｓ糜嬎銠C硬件例如微處理器組合如所描述的那樣產(chǎn)生的軟件，以形成本發(fā)明的方法實施例的計算機系統(tǒng)或者計算機子系統(tǒng)。用于制造、使用或者銷售本發(fā)明的實施例的設(shè)備可以是一個或者多個處理系統(tǒng)，該處理系統(tǒng)包括但是不限于中央處理單元(CPU)、存儲器、存儲裝置、通信鏈路和裝置、服務(wù)器、I/O裝置或者一個或者多個處理系統(tǒng)的任何子構(gòu)件，包括體現(xiàn)所討論的本發(fā)明的那些實施例的軟件、固件、硬件或其任何組合或者子集。本書面說明書使用實例來公開本發(fā)明的實施例，包括最佳模式，并且還使得任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┎⑶沂褂帽景l(fā)明的實施例。本發(fā)明的實施例的可授予專利的范圍是由權(quán)利要求限定的并且可以包括本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其它實例。如果它們具有并非不同于權(quán)利要求的文字語言的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的文字語言的無實質(zhì)性差別的等價結(jié)構(gòu)元件，則期望這種其它實例被包括于權(quán)利要求的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之一一起使用的能量管理系統(tǒng)，每一個交通工具具有提供初級電功率的發(fā)動機和功率變換器、被耦合到所述功率變換器從而載送初級電功率的牽引總線、被連接到所述牽引總線的牽引馬達，所述牽引馬達具有響應(yīng)于初級電功率從而在所述多條路線之一上推進所述多個交通工具之一的馬達驅(qū)動模式，所述牽引馬達具有在所述牽引總線上產(chǎn)生動態(tài)制動電能的動態(tài)制動模式，所述能量管理系統(tǒng)包括用于提供所述多個交通工具之一沿著所述多條路線之一在各自的增量位置和增量時間之一處的位置信息和時間信息之一的裝置；用于存儲所述多個交通工具中的每一個沿著所述多條路線中的每一個在所述增量位置和增量時間之一的每一個處的牽引和輔助能量需求中的至少一個的歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫；和能量管理處理器，所述能量管理處理器被耦合到所述位置識別裝置和所述數(shù)據(jù)庫，以用于檢索所述多個交通工具中的每一個沿著所述多條路線之一針對所述增量位置和增量時間之一的每一個的所述歷史數(shù)據(jù)，從而估計所述多個交通工具之一沿著所述多條路線之一在每一個所述增量位置處的至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中，所述多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具包括混合能量內(nèi)燃電傳動非公路交通工具、混合能量內(nèi)燃水上交通工具和混合能量內(nèi)燃機車之一。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，進一步包括能量存儲系統(tǒng)，所述能量存儲系統(tǒng)被連接到所述牽引總線并且基于來自所述位置識別裝置的所述位置信息而沿著所述多條路線之一在每一個所述增量位置處響應(yīng)于所述能量管理處理器，所述能量存儲系統(tǒng)用于基于存儲參數(shù)存儲由所述牽引馬達產(chǎn)生的電能并且基于轉(zhuǎn)移參數(shù)而將來自所述存儲電能的次級電功率供應(yīng)到所述牽引總線以增加初級電功率，從而增強所述多個機車之一在所述多條路線之一之上的性能參數(shù)；其中所述裝置是用于提供所述多個交通工具之一沿著所述多條路線之一在各自的增量位置處的位置信息的位置識別裝置；并且其中所述能量管理處理器利用所述多個機車之一在每一個所述增量位置處的所述預(yù)期牽引和輔助能量需求中的至少一個連同所述能量存儲系統(tǒng)在每一個所述增量位置處的當(dāng)前狀態(tài)來估計在每一個增量位置處的存儲和轉(zhuǎn)移參數(shù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中所述能量存儲系統(tǒng)基于所述轉(zhuǎn)移參數(shù)供應(yīng)次級電功率從而最小化所述多個機車之一在所述多條路線之一之上的燃料效率。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中在所述能量管理處理器檢索每一個機車沿著每一條路線在每一個增量位置處的所述至少一個牽引和輔助能量需求時，所述能量管理處理器基于沿著每條路線的固定位置和固定時間中的各自的一個將關(guān)于所述多個機車的所述至少一個牽引和輔助能量需求值分成多個組。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中所述能量管理處理器基于所述多個機車的所述至少一個牽引和輔助能量需求值的多個組中的每組而估計所述多個機車之一沿著所述多條路線之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中所述能量管理處理器基于所述多個機車之一在所述固定位置和固定時間之一的每一個處的至少一個工作特性而確定所述多個機車之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的所述至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中所述能量管理處理器推導(dǎo)所述多個機車之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的所述至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求與所述多個機車之一的所述至少一個工作特性之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中所述能量管理處理器基于對所述多個機車的沿著每條路線的所述固定位置和固'定時間之一的至少一個牽引和輔助能量需求值的所述組的統(tǒng)計計算而確定關(guān)于所述多個機車之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的所述至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中所述統(tǒng)計計算包括所述多個機車沿著每條路線針對所述固定位置和固定時間之一的至少一個牽引和輔助能量需求值的所述組的平均值、中值和范圍之一。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中所述能量管理處理器基于沿著所述多條路線之一在固定位置和固定時間中的每一個處的所述統(tǒng)計計算而確定至少一個牽引和輔助能量需求曲線。12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處估計所述存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)的所述能量管理處理器包括確定所述多個機車之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的所述至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求，并且監(jiān)視所述能量存儲系統(tǒng)在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的當(dāng)前狀態(tài)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中對所述存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)的所述估計包括對于超過最大初級電能的即將出現(xiàn)的至少一個牽引和輔助能量需求估計在所述固定位置和固定時間之一處的存儲參數(shù)。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)'，其中對所述存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)的所述估計包括對于即將出現(xiàn)的動態(tài)制動模式區(qū)域估計所述固定位置和固定時間之一處的轉(zhuǎn)移參數(shù)。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理系統(tǒng)，其中所述能量管理處理器沿著所述多條路線之一在每一個增量位置處連續(xù)地比較所述所估計的存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)與實際存儲參數(shù)和實際轉(zhuǎn)移參數(shù)，并且其中如果沿著所述多條路線之一在每一個所述增量位置處所述實際存儲和轉(zhuǎn)移參數(shù)與所述所估計的存儲和轉(zhuǎn)移參數(shù)的差異大于預(yù)定閥值，則所述能量管理處理器切換到默認(rèn)模式，從而機車操作員手動控制到所述能量存儲系統(tǒng)的電能的存儲和轉(zhuǎn)移。16.—種供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，每一個交通工具具有提供初級電功率的發(fā)動機和功率變換器、被耦合到所述功率變換器從而載送初級電功率的牽引總線、被連接到所述牽引總線的牽引馬達，所述牽引馬達具有響應(yīng)于初級電功率從而在所述多條路線之一上推進所述多個交通工具之一的馬達驅(qū)動模式，所述牽引馬達具有在所述牽引總線上產(chǎn)生動態(tài)制動電能的動態(tài)制動模式，所述能量管理方法包括在數(shù)據(jù)庫中存儲所述多個交通工具中的每一個沿著所述多條路線中的每一個在每一個所述增量位置處的至少一個牽引和輔助能量需求的歷史數(shù)據(jù)；檢索所述多個交通工具中的每一個沿著所述多條路線之一針對每一個所述增量位置的所述歷史數(shù)據(jù)；提供所述多個交通工具之一沿著所述多條路線之一在增量位置處的位置信息；以及估計所述多個交通工具之一沿著所述多條路線之一在每一個所述增量位置處的至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求。17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，其中所述多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具包括混合能量內(nèi)燃電傳動非公路交通工具、混合能量內(nèi)燃水上交通工具和混合能量內(nèi)燃機車之一。18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，進一步包括將能量存儲系統(tǒng)連接到牽引總線，所述能量存儲系統(tǒng)用于基于存儲參數(shù)而存儲由牽引馬達產(chǎn)生的電能并且基于轉(zhuǎn)移參數(shù)而將來自所述存儲電能的次級電功率供應(yīng)到所述牽引總線以增加初級電功率，從而增強所述多個機車之一在所述多條路線之一上的性能參數(shù)；以及基于利用所述多個機車之一在每一個所述增量位置處的所述至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求并且利用能量存儲系統(tǒng)在每一個所述增量位置處的當(dāng)前狀態(tài)而估計在每一個所述增量位置處的存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，其中在所述檢索每一個機車沿著每一條路線在每一個增量位置處的所述至少一個牽引和輔助能量需求時，所述方法包括基于沿著每條路線的固定位置和固定時間中的各自的一個將關(guān)于所述多個機車的所述至少一個牽引和輔助能量需求值分成多個組。20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，其中所述估計所述多個機車之一沿著所述多條路線之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求是基于所述多個機車的所述至少一個牽引和輔助能量需求值的所述多個組中的每一組的。21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，其中所述估計所述多個機車之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求是基于所述多個機車之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的至少一個工作特性的。22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，進一步包括推導(dǎo)所述多個機車之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的所述至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求與所述多個機車之一的所述至少一個工作特性之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，其中所述估計所述多個機車之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的所述預(yù)期牽引和輔助能量需求是基于對所述多個機車針對沿著每條路線的所述固定位置和固定時間之一的至少一個牽引和輔助能量需求值的所述組的統(tǒng)計計算的。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，其中所述統(tǒng)計計算包括所述多個機車針對沿著每條路線的所述固定位置和固定時間之一的至少一個牽引和輔助能量需求值的所述組的平均值、中值和范圍之一。25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，進一步包括基于沿著所述多條路線之一在固定位置和固定時間中的每一個處的所述統(tǒng)計計算而確定牽引和輔助能量需求曲線。26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，其中所述估計在所述固定位置和固定時間之一中的每一個之處的所述存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)包括確定所述多個機車之一在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的所述至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求并且監(jiān)視所述能量存儲系統(tǒng)在所述固定位置和固定時間之一中的每一個處的當(dāng)前狀態(tài)。27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之——起使用的能量管理方法，其中所述估計所述存儲參數(shù)和轉(zhuǎn)移參數(shù)包括對于超過最大初級電能的至少一個即將出現(xiàn)的牽引和輔助能量需求估計在所述固定位置和固定時間之一處的存儲參數(shù)。28.—種包含供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動機車之——起使用的程序指令的計算機可讀介質(zhì)，每一個機車具有提供初級電功率的發(fā)動機和功率變換器、被耦合到所述功率變換器從而載送初級電功率的牽引總線、被連接到所述牽引總線的牽引馬達，所述牽引馬達具有響應(yīng)于初級電功率從而在所述多條路線之一上推進所述多個機車之一的馬達驅(qū)動模式，所述牽引馬達具有在所述牽引總線上產(chǎn)生動態(tài)制動電能的動態(tài)制動模式，所述計算機可讀介質(zhì)包括用于4企索所述多個機車中的每一個沿著所述多條路線之一針對每一個所述增量位置的所述歷史數(shù)據(jù)的計算機程序代碼；以及用于估計所述多個機車之一沿著所述多條路線之一在每一個所述增量位置處的至少一個預(yù)期牽引和輔助能量需求的計算機程序代碼。全文摘要提供了一種供與多個混合能量內(nèi)燃電傳動交通工具之一一起使用的能量管理系統(tǒng)。該能量管理系統(tǒng)包括用于提供多個交通工具之一沿著多條路線之一在增量位置處的位置信息的位置識別裝置。更加具體地，該能量管理系統(tǒng)包括用于存儲每一個交通工具沿著每條路線在增量位置處的牽引和/或輔助能量需求的歷史數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫，以及被耦合到位置識別裝置和數(shù)據(jù)庫的能量管理處理器。該能量管理系統(tǒng)檢索每一個交通工具沿著每條路線在增量位置處的歷史數(shù)據(jù)以估計所述多個交通工具之一沿著多條路線之一在每一個增量位置處的預(yù)期牽引和/或輔助能量需求。文檔編號B60L11/18GK101678779SQ200880020974公開日2010年3月24日申請日期2008年2月25日優(yōu)先權(quán)日2007年4月25日發(fā)明者A·K·庫馬申請人:通用電氣公司