CN102015353A - 多发动机混合型机车 - Google Patents

多发动机混合型机车 Download PDF

Info

Publication number
CN102015353A
CN102015353A CN2006800208817A CN200680020881A CN102015353A CN 102015353 A CN102015353 A CN 102015353A CN 2006800208817 A CN2006800208817 A CN 2006800208817A CN 200680020881 A CN200680020881 A CN 200680020881A CN 102015353 A CN102015353 A CN 102015353A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
traction
mixed type
battery
traction motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2006800208817A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102015353B (zh
Inventor
阿吉思·K·库马
罗伯特·D·金
陆志鸿
伦纳德·M·希尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of CN102015353A publication Critical patent/CN102015353A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102015353B publication Critical patent/CN102015353B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/13—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines using AC generators and AC motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/50—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells
    • B60L50/60—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries
    • B60L50/61—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by batteries or fuel cells using power supplied by batteries by batteries charged by engine-driven generators, e.g. series hybrid electric vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/26—Rail vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/40—Electrical machine applications
    • B60L2220/42—Electrical machine applications with use of more than one motor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/30—Adapting or protecting infrastructure or their operation in transportation, e.g. on roads, waterways or railways
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

提供了一种混合型动力机车系统，其具有多个内燃机用于驱动向至少一个牵引用电池供电的多个发电机。电池连接以向多个牵引电动机供电，所述多个牵引电动机按驱动关系耦接到相应的机车的多个轮-轴组中的一个。至少一个牵引电动机驱动器连接用以控制到牵引电动机的电功率。电功率控制器被配置用于将来自发电机的电功率耦接到电池，并且检测电池中的可用电能和来自牵引驱动器的、用于开动所选择的多个内燃机中的一个以对电池进行充电的电功率需求。

Description

多发动机混合型机车
技术领域
本发明涉及机车领域，并且，更具体而言，涉及由牵引电动机(electrictraction motor)提供动力的机车，其中，由通过利用燃料提供动力的发动机所驱动的发电机进行充电的电池向电动机提供电功率。
背景技术
现有的铁路机车通常通过柴油动力系统(diesel electric system)提供动力，其中，柴油机驱动发电机以产生电功率为推进(propel)机车的驱动轮(drive wheel)的电动机提供能量。近来，对创新改进型机车的关注已增加，在该改进型机车中，通过诸如电池这样的能量存储装置(energy storagedevice)来提供电功率，连接电池以根据需要通过使用燃料动力发动机的发电机进行充电，燃料动力发动机诸如柴油机、燃气涡轮(gas turbine)、液化天然气(Liquid Natural Gas，LNG)发动机、汽油发动机(gasoline engine)、或者甚至以氢气为燃料的内燃机(Internal Combustion Engine，ICE)。在汽车工业中这样的方案公知为“混合”车辆。这些混合车辆具有提高的燃料效率和降低的污染的优点。
在6,308,639号美国专利(‘639专利)中公开了创新一种混合型机车的一个尝试。该‘639专利公开了这样的机车，其中，燃气微型涡轮发电机(gasmicroturbine generator)为电池提供再充电流(recharging current)。所公开的机车具有使用多个牵引电动机的传统牵引驱动器，每一个牵引电动机按驱动关系(driving relationship)耦接到机车驱动轴中相应的一个。牵引功率控制器对使用来自车载(on-board)电池的电功率的牵引电动机进行控制。由燃气微型涡轮驱动的发电机被电连接到电池以使电池保持在充电状态。响应于电池的充电状态来控制发电机和相关联的燃气涡轮机。图1示出了‘639专利的动力系统，其中，由牵引电动机14驱动机车车轮12。用于牵引电动机的电功率由蓄电池16提供并且由牵引功率控制器18控制，牵引功率控制器18可以便响应于操作员的节流阀和方向信息使用脉冲宽度调制来调节(regulate)电功率。电池16由微型涡轮发电机22充电，该微型涡轮发电机包含被耦接到交流发电机26的燃气微型涡轮24。微型涡轮发电机的控制由车载PLC 30(可编程逻辑控制器)操纵，该车载PLC对电池充电状态、周围温度进行监测并且具有用于电池均衡(battery equalization)的时钟/日历。当电池接近其产气电压(gassing voltage)时，该气电压代表高充电状态，微型涡轮发生器关闭。相反地，当电池16的充电降至低于一定水平时，微型涡轮被起动。只有当所有电池单元完全充电时电池均衡维持，高充电状态才将发生。因此，微型涡轮机24确定其容量以使其将以最大功率输出在恒定的负载下运行持续的时间段。辅助负载(auxiliary load)在标称电压600V DC处从电池充电源吸收功率(draw)，该标称电压600V DC由逆变器(inverter)32变换到480V AC，以便运行机车的空气压缩机(air compressor)34、牵引电动机鼓风机(traction motor blower)36和75V电池充电器38，电池充电器3 8用于对为控制和照明供电的64V电池充电。
在‘ 639专利中所公开的系统是为调车场调车机车(yard switcherlocomotive)而设计，该机车不需要长期持续供电而是具有短期供电需要，这样的短期供电需要使得利用相对小型的发电机能够完成电池的连续再充电。蓄电池16与充电电源22的储能容量之比对于成本、燃料消耗以及微型涡轮24的污染物排放的最小化是重要的。以kwH计的储存能量与以kW计的充电功率之比可以被表示为小时数。所公开的系统的最佳性能被描述为8小时充电率周期或者更长，其表示每1000kwH的电池存储量的充电功率最大为125kW。理想情况是，在这些情况中的微型涡轮将连续运行至少1/2小时时间段，并且优选地在没有中止的情况下连续运行，即连续运行100小时或者更多。
附图说明
为了对本发明更好的理解，需要结合附图参考下面的详细描述，附图中：
图1示出了已有技术的混合型机车动力系统；
图2是以本发明的一种形式的混合型机车动力系统的方框示意图；
图3是以本发明的第二种形式的混合型机车动力系统的方框示意图；
图4示出了使用大型单个APU、双APU和三APU的实现的混合型机车的效率比较，其中双APU中每一个APU额定功率为总额定功率的50％，三APU中每一个APU额定功率为总额定功率的33％。
图5示出了混合型机车的正常运行；
图6示出了具有APU故障的混合型机车的运行；
图7示出了具有增加的APU额定容量的混合型机车的运行；
图8是混合型机车能量管理系统传感器信号和功率控制的方框示意图；
图9是混合型机车APU功率控制的方框示意图。
具体实施方式
参照图2，其以方框示意图形式示出了本发明的一种形式的简化描述。应当理解，除了表示外部电源的方块12之外，图2的所有元件都是机车的部分。未示出的机车可以是调车场调车机车或具有多个固定在机车车轮上的驱动轴的其它短程路机车(short haul road locomotive)。典型地，所述机车包括在其上安装了一对或多个轴的铁路敞车(truck)。而且，通常每一个机车的驱动轴具有单独的牵引电动机，虽然诸如每个铁路敞车对应一个电动机或每个控制对应一个电动机这样的其它配置也是公知的。虽然其它数量也是常见的，但是在图2中，机车被示为具有4个牵引电动机14。每一个电动机14由单独的对应牵引电动机驱动器16控制。驱动器16可以是PWM、斩波器(chopper)或相位控制，所有这些都是本领域所公知的。经由驱动器16从能量存储装置18向电动机14提供电功率，该能量存储装置18可以是电池或任何其它适合的储能系统。可以以与各自的牵引电动机一对一的比率设置牵引驱动器16，或者将每一个牵引驱动器16设置为向限定的电动机组供电，所限定的电动机组诸如在一个铁路敞车上的所有电动机。
从被示为多个交流发电机(alternator)/整流器(rectifier)/稳压器(voltageregulator)单元20的发电机系统对设备18充电和再充电。每一个单元20由各自的使用燃料的内燃机22驱动，诸如小型柴油机或燃气涡轮。如所示，有多个这样的发动机/发电机单元和大量这样的单元可以选择，取决于机车将要实行的行动的具体安排。要注意的是，每一个发动机22还可以按驱动关系连接到相应的空气压缩机24，以便维持对所有压缩机公用的压缩空气箱26中的空气压力。发动机22还可以连接到其它辅助负载。每一个交流发电机单元20的功率输出被耦接到电源选择和功率潮流控制块28。控制块28将来自所有电源的电功率求和和/或选择电源，包括来自外部源12的电功率，并且将该电功率施加到能量存储装置18。控制块28还检测来自牵引电动机的能量需求和设备18的充电状态，以确定何时开动发动机22以及开动多少发动机22以对设备18进行充电。
在图3中示出了图2的系统的替换实施例。在本替换实施例中，牵引电动机14和相关联的驱动器16按组分到各个单元30、32。该单元可以是在机车的其中一个铁路敞车上的所有电动机或所选择的一些其它装置。在本实施例中，每一个单元30、32具有其自己的能量存储装置18a、18b，并且经由其中一个单独的功率潮流控制块28从其中的一个单独的发动机22对每一个设备18a、18b充电。外部电源耦接到每个控制块28。还可以预期，可以在能量存储装置18a、18b之间提供互连接34，以便可以在系统故障的过程中在一个供电单元中转移能量。还可以预期，可以对系统进行配置，以使每一个轴具有单独的可再充电能量存储装置，并且能够从单独的发动机/交流发电机单元对每一个能量存储装置进行再充电或者能够从一个公共单元设备组对设备组进行再充电。
现在转向图4，其示出了发动机/交流发电机效率作为满载百分比函数的曲线图。假设满载为100千瓦(100kw)，则单个发动机/交流发电机的组合产生40所示的效率曲线。可以看到，直到负载达到60％以上效率才达到最大值。如果用2个单元替代单个发动机/交流发电机，每个单元产生50kw，则效率曲线呈现为42所示的那样，其中在低于满载的40％处达到最大效率。增加额外的发动机/交流发电机单元，每个单元具有33kw的满载容量，导致近似于曲线44的效率曲线，其中在大约满载的20％的负载处达到最大效率。而且，该较高的效率被保持在较宽的负载范围上。具有多个较低功率发动机的好处不只是效率，还导致较少的排放物。而且，在电池充电周期中，通过降低电池充电时间可以进一步地减少排放物。
图5示出了用于混合型机车电池的理想充电/放电方案。在Y轴或纵轴上表示电池充电，同时沿X轴或横轴表示时间。在由参考标记46所示的每一个充电/放电周期中，电池放电至大约全部充电的40％，然后被再充电一段时间回到全充状态。换句话说，每一个机车计划运行(mission)都占有短的持续时间，在示意性示例中近似为40分钟，并且电池充电率统一为在大约60分钟内对电池再充电。在本例中，单个发动机/交流发电机的组合足够用以维持机车的性能。
遗憾的是，所有的机车计划运行都不是理想的。图6示出了在不允许电池变为再次被全充的情况下重复计划运行的结果。这可能是由电源的故障而造成(由此造成充电的容量降低)或者由较重的负载而造成。如曲线图的48处所示，第一计划运行将电池放电至大约30％并且在下一个计划运行在50处开始之前电池仅达到大约80％充电容量。在开始再充电周期之前，电池在52处放电至大约15％电荷。虽然在52处计划运行结束与在54处下一个计划运行开始之间有一段长时间段，但是在下一个计划运行开始之前电池还是没有达到全充状态。该计划运行将电池在58处放电至大约20％，但是直到60处下一个计划运行开始时只有一个短的充电周期。最后一个计划运行将电池充电量耗尽至零而导致在62处的计划运行失败。在该点，机车退出运行(out of service)并且需要大量时间以便使用单个发动机/交流发电机组合使电池恢复。
图7示出了用于混合型机车的多个发动机/交流发电机系统的好处之一。在本例中，在64处的电池放电率被示为高于图6的电池放电率，并且在66处的再充电率更高，这是由于多个发动机/交流发电机充电单元的增加容量而造成。因此，即使放电周期高于图6的放电周期，再充电率也足够大到使电池能够在每一个放电事件或计划运行之间被完全充电。如果不提高再充电率，则所有的计划运行都不能被完成。
将会认识到，诸如图2的单元20那样的发动机/交流发电机单元每当(whenever)所存储的电能降低到某一预设水平时就将被开动。这保证了在放电周期期间至少由机车所使用的部分电能通过单元20补充(replenish)。可替换地，当设计时可以考虑图2的系统为对于来自发动机/交流发电机单元的可用功率。例如，如果机车需要2000 HP并且假设是三个发动机/交流发电机设计，来自单元20的可用牵引电功率对于总计1200HP仅为每单元400HP，则电功率的不足必须由储能系统来补足，或是可再充电的电池、或是飞轮(flywheel)、或是电容存储器。如果只有两个发动机/交流发电机单元，则不足较大(除非通过牺牲效率来提高发动机容量)，并且机车可产生相同的电功率持续较短时间段并可需要较长时间段来对能量存储装置再充电。
图8和9示出了用于图2的多个发动机/交流发电机系统的一个控制方案。首先参照图8，图中示出了传统的比例加积分式(proportional plus integral，PI)控制器70，其响应于来自牵引用电池电压监测器72的信号和来自块74的参考电压，以产生误差信号施加到属于本领域所公知的类型的电压增益/电压误差块76。然后，来自块76的放大误差信号被施加到电压限制块78，接着来自块78的合成值受限信号(the resulting value limited signal)被耦接到求和点80。来自块72的电池电压信号也被施加到乘法器电路(multipliercircuit)82，在这里其被乘以来自监测器块84的牵引电动机电流的值。其结果是施加到牵引电动机的电功率。在经过块85合适的增益电路和块88的功率限制电路处理之后，功率信号被施加到求和点80用以与来自块78的误差信号求和。与此同时，将块72a的电池电压与来自块90的参考电压相比较，然后经过块92合适的增益电路和块94功率限制电路处理，并且也被耦接到求和点80。块72a、90、92和94组成(make up)牵引用电池的过压保护电路以防止电池的过充。来自求和点80的输出通过功率限制块96传输并且变为功率控制信号，表示为EMS功率指令信号(Power Command signal)，其用于控制发动引/交流发电机单元20的开动(actuation)并且被施加到图9的系统。
图9示出了用于多个发动机/交流发电机混合型机车的一种形式的控制系统。在接合点98处对来自图8的EMS信号与辅助功率命令(以传统方式生成，以表示对用于运行耦接到机车的系统的辅助电功率而非用于驱动电动机的牵引电功率的需求)求和以产生总电功率需求。该信号被耦接到基于微处理器的控制器100，其被编程以通过选择性地开动发动机/交流发电机单元20来对机车系统的运行最优化。该处理器可以使用查询表或其它算法以确定每一个发动机/交流发电机单元将在何时是工作的以及工作多长时间。每一个单元20包括控制器102，其将来自控制器100的功率控制信号转换为相应的用于发动机的速度命令和用于交流发电机的功率输出命令。各自的速度和功率命令被施加到相应的速度控制块104和交流发电机稳压器块106。来自每一个交流发电机的输出功率在牵引用电池18处被求和并且被施加到机车牵引功率母线108。

Claims (11)

1. 一种混合型动力机车系统，其包含：
多个内燃机；
多个发电机，其每一个均被耦接以由所述多个内燃机中对应的一个驱动；
多个牵引电动机，其按驱动关系耦接到机车的多个轮-轴组中的相应的一个。
至少一个牵引电动机驱动器，其连接对到牵引电动机的功率进行控制；
功率存储装置，其被耦接以向所述牵引电动机驱动器供电；
电功率控制器，其被配置以将来自所述发电机的电功率耦接到所述功率存储装置，该电功率控制器检测所述功率存储装置中的可用能量以及来自所述牵引驱动器的、用于开动所选择的所述多个内燃机中的一个以对所述功率存储装置进行充电的功率需求。
2. 如权利要求1所述的混合型动力机车系统，还包括：单独的牵引电动机驱动器，其用于所定义的牵引电动机组中的每一个。
3. 如权利要求2所述的混合型动力机车系统，其中，每一组牵引电动机包含一个或多个电动机。
4. 如权利要求3所述的混合型动力机车系统，其中，所述牵引电动机和相关联的牵引驱动器被配置为多个电动机组，每一个电动机组具有单独的能量存储装置，并且每一个能量存储装置由不同的所述发电机中的一个进行充电。
5. 如权利要求2所述的混合型动力机车系统，其中，所述能量存储装置包括牵引用电池。
6. 如权利要求2所述的混合型动力机车系统，其中，所述能量存储装置包括：超级电容器、飞轮、或牵引用电池和超级电容器或飞轮的组合。
7. 如权利要求1所述的混合型动力机车系统还包括：能量管理系统功率控制器，其包含使用所述储能单元的检测电压和用于控制所述内燃机的选择性运行的牵引电动机电功率需求的控制器。
8. 如权利要求7所述的混合型动力机车系统，其中，所述控制器产生能量管理功率控制信号，其包含下列的总和：
第一误差，其表示能量存储装置电压与第一参考电压之间的差；
功率信号，其表示牵引驱动功率需求；和
第二误差，其表示牵引用电池电压与表示过电压状态的第二参考信号之间的差。
9. 如权利要求8所述的混合型动力机车系统，其中，所述控制将辅助负载所需要的电功率与牵引电动机电功率综合，以形成用于多个发电机的总电功率需求。
10. 如权利要求9所述的混合型动力机车系统，其中，所述功率需求信号由查询表生成。
11. 如权利要求3所述的混合型动力机车系统，其中，所述能量存储装置包括多个设备，每一个设备均被耦接以向所选择的牵引电动机驱动器中的一个供电并且从所述发电机中的每一个接收电功率。
CN2006800208817A 2005-06-15 2006-06-07 多发动机混合型机车 Active CN102015353B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/153,643 US7444944B2 (en) 2005-06-15 2005-06-15 Multiple engine hybrid locomotive
US11/153,643 2005-06-15
PCT/US2006/022179 WO2006138130A2 (en) 2005-06-15 2006-06-07 Multiple engine hybrid locomotive

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102015353A true CN102015353A (zh) 2011-04-13
CN102015353B CN102015353B (zh) 2012-11-07

Family

ID=37547428

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2006800208817A Active CN102015353B (zh) 2005-06-15 2006-06-07 多发动机混合型机车

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7444944B2 (zh)
CN (1) CN102015353B (zh)
AU (1) AU2006259706B2 (zh)
BR (1) BRPI0613244A2 (zh)
CA (1) CA2610179A1 (zh)
DE (1) DE112006001576T5 (zh)
MX (1) MX2007015433A (zh)
RU (1) RU2411143C2 (zh)
WO (1) WO2006138130A2 (zh)
ZA (1) ZA200800046B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103171566A (zh) * 2011-12-20 2013-06-26 株式会社东芝 混合式电气机车
CN103496327A (zh) * 2013-06-24 2014-01-08 长春轨道客车股份有限公司 一种动力包和储能装置混合供电的动车组牵引系统
CN104842817A (zh) * 2014-07-03 2015-08-19 北汽福田汽车股份有限公司 车辆的控制方法及系统
CN105680705A (zh) * 2016-03-29 2016-06-15 泰州优宾晶圆科技有限公司 一种汽车整流器
WO2020143206A1 (zh) * 2019-01-08 2020-07-16 中车株洲电力机车有限公司 双内燃机组的机车电路及其控制方法、装置、介质及设备
CN111497638A (zh) * 2019-01-30 2020-08-07 罗伯特·博世有限公司 用于电动车的驱动单元和用于运行驱动单元的方法
CN111817419A (zh) * 2020-08-11 2020-10-23 浙江三一装备有限公司 履带起重机的智能电源管理系统及电源管理方法

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080264291A1 (en) * 2005-10-19 2008-10-30 Rail Power Technologies Corp Design of a Large Low Maintenance Battery Pack for a Hybrid Locomotive
US20080082247A1 (en) * 2006-08-31 2008-04-03 National Railway Equipment Co. Engine start/stop control for multiple engine ohv based on operating statistics
US8062169B2 (en) 2007-04-30 2011-11-22 Caterpillar Inc. System for controlling a hybrid energy system
US20080276631A1 (en) * 2007-05-07 2008-11-13 Ajith Kuttannair Kumar System and Method for Cooling a Battery
US9073448B2 (en) * 2007-05-07 2015-07-07 General Electric Company Method of operating propulsion system
CA2588165C (fr) * 2007-05-07 2011-05-31 Serge Mai Systeme quasi-autonome de stockage d'energie et de motorisation electrique
US7770525B2 (en) * 2007-05-07 2010-08-10 General Electric Company System and method for segregating an energy storage system from piping and cabling on a hybrid energy vehicle
US8006626B2 (en) 2007-05-07 2011-08-30 General Electric Company System and method for cooling a battery
US7723932B2 (en) * 2007-05-07 2010-05-25 General Electric Company Propulsion system
US8001906B2 (en) * 2007-05-07 2011-08-23 General Electric Company Electric drive vehicle retrofit system and associated method
US7921946B2 (en) 2007-05-07 2011-04-12 General Electric Company System and method for cooling a battery
US20080293277A1 (en) * 2007-05-23 2008-11-27 Ajith Kuttannair Kumar System and method for connecting a battery to a mounting system
US20080302093A1 (en) * 2007-05-31 2008-12-11 David Todd Montgomery Multi-engine system with on-board ammonia production
US7876061B2 (en) * 2007-06-01 2011-01-25 Progress Rail Services Corp. Power system with multiple generator units
US7952306B2 (en) * 2007-06-01 2011-05-31 Progress Rail Services Corp Power system with multiple generator units
US20110064706A1 (en) * 2008-01-11 2011-03-17 U.S. Nutraceuticals, Llc D/B/A Valensa International Method of preventing, controlling and ameliorating urinary tract infections and supporting digestive health by using a synergistic cranberry derivative, a d-mannose composition and a proprietary probiotic blend
US9233622B2 (en) * 2008-03-11 2016-01-12 General Electric Company System and method for managing an amount of stored energy in a powered system
US9707835B2 (en) * 2008-04-01 2017-07-18 3B Technologies Ii Efficient vehicle power systems
US8117969B1 (en) * 2008-08-05 2012-02-21 Bnsf Railway Company Hydrogen fuel cell hybrid locomotives
DE102009008549A1 (de) * 2009-02-12 2010-08-19 Bombardier Transportation Gmbh Anordnung zum Betreiben von Verbrauchern in einem Schienenfahrzeug mit elektrischer Energie, wahlweise aus einem Energieversorgungsnetz oder aus einer Motor-Generator-Kombination
US8136454B2 (en) 2009-05-01 2012-03-20 Norfolk Southern Corporation Battery-powered all-electric locomotive and related locomotive and train configurations
US20110056192A1 (en) * 2009-09-10 2011-03-10 Robert Weber Technique for controlling pumps in a hydraulic system
US20110056194A1 (en) * 2009-09-10 2011-03-10 Bucyrus International, Inc. Hydraulic system for heavy equipment
US8362629B2 (en) * 2010-03-23 2013-01-29 Bucyrus International Inc. Energy management system for heavy equipment
US8511449B2 (en) 2010-06-29 2013-08-20 General Electric Company Propulsion system for a powered rail vehicle and method of adapting the propulsion system between different configurations
US8718845B2 (en) 2010-10-06 2014-05-06 Caterpillar Global Mining Llc Energy management system for heavy equipment
US8626403B2 (en) 2010-10-06 2014-01-07 Caterpillar Global Mining Llc Energy management and storage system
US8606451B2 (en) 2010-10-06 2013-12-10 Caterpillar Global Mining Llc Energy system for heavy equipment
US20120186484A1 (en) * 2011-01-20 2012-07-26 Mark Chak System for supplying electrical power for running electric trains
US8323144B1 (en) 2011-05-10 2012-12-04 Deere & Company Dual engine hybrid vehicle drive
US9540998B2 (en) 2011-05-27 2017-01-10 Daniel K. Schlak Integral gas turbine, flywheel, generator, and method for hybrid operation thereof
DE102011110639A1 (de) * 2011-08-18 2013-02-21 Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Energieversorgungssteuerungseinrichtung
US9027483B2 (en) * 2012-04-11 2015-05-12 Electro-Motive Diesel, Inc. Flow battery power converter
US9118201B2 (en) 2012-05-08 2015-08-25 General Electric Company Systems and methods for energy transfer control
US9190852B2 (en) 2012-09-21 2015-11-17 Caterpillar Global Mining Llc Systems and methods for stabilizing power rate of change within generator based applications
US8522691B1 (en) * 2012-09-28 2013-09-03 Electro-Motive Diesel, Inc. Apparatus and method for supplemental cooling
US9099882B2 (en) 2013-01-18 2015-08-04 Caterpillar Inc. Turbine engine hybrid power supply
CN103496326B (zh) * 2013-09-23 2016-07-06 南车株洲电力机车研究所有限公司 一种用于电力机车及电动车组的车载储能装置及方法
US10819147B2 (en) * 2014-03-11 2020-10-27 Varnell M. Castor Air to electrical energy and water microgrid
DE102015118865B4 (de) * 2014-11-19 2017-09-07 Udo Spiegel Antriebsanlage für Diesel-Triebfahrzeuge unter Einbeziehung einer Gasturbine
DE102015226067A1 (de) * 2015-12-18 2017-06-22 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft System zur Erhöhung der Zuverlässigkeit eines Energiemanagementsystems in einem Kraftfahrzeug und ein diesbezügliches Verfahren und Kraftfahrzeug
US10644513B2 (en) * 2016-06-08 2020-05-05 Hamilton Sundstrand Corporation High voltage power generating system
CN106627605A (zh) * 2017-02-17 2017-05-10 秦皇岛鸿鼎轨道交通设备有限公司 多动力混合驱动系统
RU181537U1 (ru) * 2017-07-20 2018-07-18 Владимир Степанович Полюхович Транспортное средство (маневровый тепловоз)
CN107672458A (zh) * 2017-11-29 2018-02-09 中车资阳机车有限公司 一种低排放高环保的双柴油发电机组调车机车动力源及其供电方法
US10647203B2 (en) 2018-01-02 2020-05-12 Ge Global Sourcing Llc Vehicle battery charging system
CN108340933B (zh) 2018-02-08 2020-03-24 中车株洲电力机车有限公司 一种混合动力轨道车辆
RU184143U1 (ru) * 2018-03-28 2018-10-16 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Самарский государственный университет путей сообщения" (СамГУПС) Маневровый тепловоз
US10895199B2 (en) * 2018-09-24 2021-01-19 Transportation Ip Holdings, Llc Method and systems for an auxiliary power unit
US20230202347A1 (en) * 2021-12-27 2023-06-29 Transportation Ip Holdings, Llc Energy management for multi-input propulsion
US11909019B2 (en) 2021-02-19 2024-02-20 Transportation Ip Holdings, Llc Battery management system

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1377087A (en) * 1921-05-03 jack a
US4267799A (en) * 1979-11-01 1981-05-19 Bacon Roger C Animal training and amusement device
US4995374A (en) * 1990-02-23 1991-02-26 Black William L Throw and fetch doggie toy
US5347749A (en) * 1993-02-24 1994-09-20 Pestban Pest Control Of Florida, Inc. Termiticide delivery system
FR2743342B1 (fr) * 1996-01-05 1998-02-13 Smh Management Services Ag Procede et dispositif pour regler la repartition de la puissance electrique dans un vehicule automobile, notamment la propulsion hybride
JP3536581B2 (ja) * 1997-04-16 2004-06-14 日産自動車株式会社 ハイブリッド電気自動車の発電制御装置
US6176230B1 (en) * 1999-09-14 2001-01-23 Ron Thompson Portable projectile launcher for pet amusement
US6308639B1 (en) * 2000-04-26 2001-10-30 Railpower Technologies Corp. Hybrid battery/gas turbine locomotive
US20040174125A1 (en) * 2000-12-27 2004-09-09 Transportation Techniques Llc Method and apparatus for adaptive control of hybrid electric vehicle components
US6612246B2 (en) * 2001-03-27 2003-09-02 General Electric Company Hybrid energy locomotive system and method
US6591758B2 (en) * 2001-03-27 2003-07-15 General Electric Company Hybrid energy locomotive electrical power storage system

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103171566A (zh) * 2011-12-20 2013-06-26 株式会社东芝 混合式电气机车
CN103496327A (zh) * 2013-06-24 2014-01-08 长春轨道客车股份有限公司 一种动力包和储能装置混合供电的动车组牵引系统
CN103496327B (zh) * 2013-06-24 2015-09-30 长春轨道客车股份有限公司 一种动力包和储能装置混合供电的动车组牵引系统
CN104842817A (zh) * 2014-07-03 2015-08-19 北汽福田汽车股份有限公司 车辆的控制方法及系统
CN104842817B (zh) * 2014-07-03 2017-03-15 北汽福田汽车股份有限公司 车辆的控制方法及系统
CN105680705A (zh) * 2016-03-29 2016-06-15 泰州优宾晶圆科技有限公司 一种汽车整流器
WO2020143206A1 (zh) * 2019-01-08 2020-07-16 中车株洲电力机车有限公司 双内燃机组的机车电路及其控制方法、装置、介质及设备
CN111497638A (zh) * 2019-01-30 2020-08-07 罗伯特·博世有限公司 用于电动车的驱动单元和用于运行驱动单元的方法
CN111817419A (zh) * 2020-08-11 2020-10-23 浙江三一装备有限公司 履带起重机的智能电源管理系统及电源管理方法

Also Published As

Publication number Publication date
CA2610179A1 (en) 2006-12-28
WO2006138130A2 (en) 2006-12-28
BRPI0613244A2 (pt) 2010-12-28
MX2007015433A (es) 2008-11-06
AU2006259706B2 (en) 2011-06-16
DE112006001576T5 (de) 2008-04-30
CN102015353B (zh) 2012-11-07
ZA200800046B (en) 2009-01-28
RU2008101533A (ru) 2009-07-27
AU2006259706A1 (en) 2006-12-28
US7444944B2 (en) 2008-11-04
WO2006138130A3 (en) 2010-08-26
RU2411143C2 (ru) 2011-02-10
US20060283350A1 (en) 2006-12-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102015353B (zh) 多发动机混合型机车
EP1276652B1 (en) Hybrid battery/gas turbine locomotive
US7866425B2 (en) Hybrid electric propulsion system and method
US7723932B2 (en) Propulsion system
US8001906B2 (en) Electric drive vehicle retrofit system and associated method
US7304445B2 (en) Locomotive power train architecture
US8838312B2 (en) Electric vehicle
US9073448B2 (en) Method of operating propulsion system
AU780288B2 (en) Hybrid battery/gas turbine locomotive
MXPA06015111A (en) Hybrid electric propulsion system and method

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant