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